(57)【要約】  空気圧供給源と流体連通する入口（５０）と、下流の空気圧作動装置に調整済み圧力にて空気圧を供給する出口（５２）を有するレギュレータハウジング（１２）と、レギュレータ弁組立体（４６）とを含む空気圧レギュレータ組立体（１０）。レギュレータ弁組立体（４６）は、レギュレータハウジング（１２）内で開放位置と閉鎖位置との間で移動可能に支持された弁部材（５８）を有する。出口圧力が所定の値よりも低いときに、ピストン組立体（４８）は、弁部材（５８）を開放位置に付勢するように作用する。ピストン組立体（４８）は、長軸（Ａ）とこれよりも短い短軸（Ｂ）とを有する幾何形状を定める圧力応答面（１０６）を含む。出口圧力が所定の値を超えたときに、ピストン組立体（４８）は、入口（５０）と出口（５２）との間で流れる空気圧に応答して、弁部材（５８）が閉鎖位置へと移動するように弁部材（５８）に作用する付勢力を減少させる。
2005512222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高圧力の空気圧供給源と流体連通するように構成された入口（５０）と、少なくとも１つの下流の空気圧作動装置に第２の低い調整済み圧力で空気圧を供給するように構成された少なくとも１つの出口（５２）とを有するレギュレータハウジング（１２）と、
前記レギュレータハウジング（１２）内で開放位置と閉鎖位置との間で移動可能に支持された弁部材（５８）を有するレギュレータ弁組立体（４６）と、
前記レギュレータハウジング（１２）内で移動可能に支持され、前記出口（５２）を通って流れる下流圧力が所定の値よりも低いときに、前記弁部材（５８）を開放位置に付勢するように作用するピストン組立体（４８）と、
を備え、
前記ピストン組立体（４８）が、長軸Ａとこれよりも短い短軸Ｂとを有する幾何形状を定める圧力応答面（１０６）を含み、前記出口（５２）を通って流れる下流圧が所定の値を超えたときに、前記弁部材（５８）が必ず閉鎖位置へと移動するように、前記ピストン組立体（４８）が前記入口（５０）と前記出口（５２）との間を流れる空気圧に応答して、前記弁部材（５８）に作用する付勢力を小さくすることを特徴とする空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項２】
前記ピストン組立体（４８）が、長軸（Ａ）とこれよりも短い短軸（Ｂ）とを有する幾何形状を示すピストン（９８）を含むことを特徴とする請求項１に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項３】
前記レギュレータハウジング（１２）内に形成されたピストンボア（１０２）を更に含み、前記ピストン（９８）が、前記ピストンボア（１０２）内で移動可能に支持され、前記ピストンボア（１０２）が、前記ピストン（９８）と相補的であり、且つ長軸とこれより短い短軸とを有する幾何形状を示すことを特徴とする請求項２に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項４】
前記ピストン（９８）及び前記ピストンボア（１０２）が、長円形状を示すことを特徴とする請求項３に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項５】
前記レギュレータ弁組立体（４６）が、弁体（７２）と弁ステム（７０）とを有する弁部材（５８）を含み、前記弁体（７２）が弁シール面（７６）を有し、前記弁ステム（７０）が前記弁体（７２）の反対側にある遠位端（７４）を有することを特徴とする請求項１に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項６】
前記レギュレータハウジング（１２）が、弁座部（６６）と、頭部（６４）と、これらの間に延びる本体部（６８）とを有する弁保持体（６２）を含み、前記本体部（６８）が、弁ステム通路（９２）を定め、且つ前記本体部（６８）の周りで互いに半径方向で間隔を置いて配置された複数の流路（９６）を含み、該複数の流路（９６）が、前記出口（５２）と前記弁ステム通路（９２）との間の流体連通を形成することを特徴とする請求項５に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項７】
前記弁体（７２）の弁シール面（７６）が前記弁座部（６６）から間隔を置いて配置されることにより、前記入口（５０）と前記出口（５２）との間の流体連通が可能になると、前記弁部材（５８）が開放位置にあるように該弁部材は前記弁保持体（６２）に対して作動的に支持され、前記弁体（７２）が閉鎖位置にあるときに、前記弁部材（５８）が前記弁座部（６６）とシール係合することにより、下流圧が所定の値を超えると前記入口（５０）と前記出口（５２）との間の流体連通が遮断されるよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項８】
前記弁ステム（７０）が、前記弁ステム通路（９２）によって受けられ、前記弁保持体（６２）の弁ステム通路（９２）が、前記弁ステム（７０）の外径よりも大きな内径を有することにより、前記弁ステム通路（９２）が前記弁ステムの周りの前記弁ステム通路（９２）を通って空気圧を通過させ得るよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項９】
前記弁保持体（６２）の頭部（６４）が、これを貫通して延びる孔（９４）を含み、前記弁ステム（７０）の遠位端（７４）が前記ピストン組立体（４８）と作動的に接触するように、前記弁ステムが前記孔（９４）を貫通して延び、前記弁ステム（７０）の遠位端（７４）が前記ピストン組立体（４８）からの付勢力を変換するように作用して前記弁体（７２）を開放位置へと移動させ、その結果、前記弁体（７２）の弁シール面（７６）が前記弁座部（６６）から間隔を置いて配置されるようにすることを特徴とする請求項６に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１０】
前記ピストン組立体（４８）が、前記弁ステム（７０）の遠位端（７４）を受けるように構成された受け口（１１６）を含むピストン（９８）を有することを特徴とする請求項９に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１１】
前記ピストン（９８）が、これを貫通して延びる通気口（１１８）を含み、前記弁部材（５８）が開放位置にあるときには、前記通気口（１１８）が前記弁ステム（７０）の遠位端（７４）によって閉鎖されるように構成されており、前記弁部材（５８）が閉鎖位置へと移動すると、前記通気口（１１８）が開放されるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１２】
前記弁部材（５８）がアルミニウム製ポペット弁であり、前記弁体（７２）の弁シール面（７６）が、前記弁部材（５８）が前記弁座部（６６）と係合する点において弾性材料でオーバモールドされていることを特徴とする請求項５に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１３】
前記レギュレータ弁組立体（４６）が更に、前記弁体（７２）と作動的に接触するカップ状保持体（８２）と、前記レギュレータハウジング（１２）と前記カップ状保持体（８２）との間に配置された弁付勢部材（８０）とを有する弁付勢組立体（６０）を含み、前記弁付勢部材（８０）が、前記レギュレータハウジング（１２）と前記カップ状保持体（８２）との間に付勢力を加えることにより、前記弁部材（５８）を閉鎖位置へと付勢するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１４】
前記弁付勢部材（８０）が、少なくとも１つのコイルバネを含むことを特徴とする請求項１３に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１５】
レギュレータ調節組立体（４４）を更に含み、前記レギュレータ調節組立体（４４）が、前記ピストン（９８）に付勢力を加えて前記弁部材（５８）を開放位置へと付勢するピストン付勢部材（１２２）を含むことを特徴とする請求項１０に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１６】
前記レギュレータ調節組立体（４４）が調節部材（１２０）を含み、前記ピストン付勢部材（１２２）を前記調節部材（１２０）と前記ピストン（９８）との間に配置して、前記調節部材（１２０）を前記ピストン（９８）に向かって移動させ、又は該ピストンから離れる方向に移動させて、所定の圧力値に対応する付勢力の調整を行うことにより、前記ピストン付勢部材（１２２）によって加えられる付勢力を選択的に調節できるようにすることを特徴とする請求項１５に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１７】
前記ピストン付勢部材（１２２）が、前記調節部材（１２０）と前記ピストン（９８）との間に配置された少なくとも１つのコイルバネ（１２４、１２６）を含むことを特徴とする請求項１６に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１８】
前記ピストン付勢部材（１２２）が、前記調節部材（１２０）と前記ピストン（９８）との間に同心且つ同軸の関係で支持された複数のコイルバネ（１２４、１２６）を含むことを特徴とする請求項１６に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項１９】
前記レギュレータ調節組立体（４４）が、ネジ付き調節ステム（１４４）と、ピストン（９８）に向かって移動させ又はピストンから離れる方向に移動させるように前記調節ステム（１４４）上に螺合して支持された調節ナット（１４２）とを含み、前記ピストン付勢部材（１２２）が、前記ピストン（９８）と前記ナット（１４２）との間に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【請求項２０】
レギュレータ調節組立体（４４）が、前記調節ステム（１４４）に対して作動的に接続された調節ノブ（１４６）を含み、該調節ノブ（１４６）を回転させると、ネジ付き調節ステム（１４４）が回転して、調節ノブ（１４６）をピストン（９８）に向かって又はピストンから離れる方向に移動させるようにすることを特徴とする請求項１９に記載の空気圧レギュレータ組立体（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に圧力レギュレータに関し、より具体的には、調節可能なレギュレータピストンを有する空気圧レギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧レギュレータは、当該技術分野においてよく知られており、供給空気圧を所定のシステム圧力に調整する数多くの環境において使用されている。レギュレータによって供給される制御システム圧は、システム内の様々な空気圧作動装置を作動させるのに使用される。レギュレータは、所望の作動圧力を維持し、供給圧力の変動を回避するよう機能する。このように、レギュレータは、能動システム装置が適正に作動して信頼性の高い反復動作を行うことを保証する。
【０００３】
用途においては、高い空気圧流量及び極めて速い応答時間が要求される広範な製造環境及び加工環境が存在する。これらの環境においては、正確に調整された空気圧を能動装置に提供することが不可欠である。これらの製造環境における加工技術が発展するにつれて、より小形でより精密な能動空気圧装置に対する需要に続いて、供給圧力を制御するためのより小形でより精密なレギュレータに対する需要が増大してきた。更に、特定の用途によっては、より高度な制御及び精度を達成するためには、空気圧システム全体にわたる様々な位置で多数のレギュレータを使用する可能性があり、各個別の能動装置に対して個別のレギュレータを設けるといったことすらある。これらの環境においては、能動装置の極めて近くにレギュレータを配置することが望ましい。このことは、同様にレギュレータを製造又は加工事象の極めて近傍に配置することになり、レギュレータをより小さな寸法の狭い空間内に取り付けることが必要となる。
【０００４】
出力圧力を制御するためにダイアフラムを利用する公知の圧力レギュレータは、一般に、これらの環境において使用するには大き過ぎる。これが、ピストン制御レギュレータにおいて現在取り組んでいる改良及び進歩を促進してきた１つの要因である。この形式のレギュレータ類は、典型的にはボア内に移動可能に支持されたピストンを使用する。このピストンは、作用する下流圧力を調整するように応答する。ピストンはポペット制御弁に作動的に接続されるか、又は関連付けられることにより、下流圧に応答して動くようになる。より具体的には、下流圧が要求される最大値を超えると、これに続いて、入力圧力を所望の出力圧力に調整するよう制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的には、ピストン式レギュレータは、当該技術分野において一般に知られた形式のダイアフラム作動式レギュレータよりも、上記作動環境の狭い範囲内で使用するのにより好適である。しかしながら、これまでは設計上の制約により、ピストンのサイズ、従ってレギュレータ自体のサイズを小さくする程度が限定されていた。ピストンの作用表面積が所定の大きさよりも小さくなると、精密な圧力制御が失われる可能性がある。この問題に対処するために、関連技術分野において現在公知の大きなピストン制御式圧力レギュレータを、空気圧作動システムの他の部分から離して使用することができる。しかしながら、これらの大形の遠隔配置されたレギュレータは、導管又は他の流路を介して相互接続される必要性が引き続き要求され、このことは、ハードウエア及び配管の追加を必要とし、空気圧効率を低下させ、システム内に配管損失を招く恐れがある。
【０００６】
遠隔配置された大形レギュレータの使用は、これまではほぼ良好に機能してきたが、更に小形で尚も高度に精密なピストン制御式圧力レギュレータを生成することによって、空気圧システムを単純化することにより製造及び／又は組立コストを低減する必要性が当技術分野には依然としてある。より小形のレギュレータは、能動システム構成要素に極めて近接させて配置可能であり、これによって流路を短縮し、追加的な配管及びハードウエアを低減又は排除し、空気圧流れ効率を向上させることができる。関連技術分野においてこれまでに提案されてきた小形レギュレータは、所望のレギュレータサイズ基準を達成しようとしてピストンの作用表面積が最小ピストンサイズよりも小さくなった時に生じる幾つかの問題を克服することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、空気圧レギュレータ組立体における関連技術の欠点を克服する。空気圧レギュレータ組立体は、第１の高圧力の空気圧供給源と流体連通するように構成された入口と、少なくとも１つの下流の空気圧作動装置に第２の低い調整済み圧力で空気圧を供給するように構成された少なくとも１つの出口とを有するレギュレータハウジングと、レギュレータ弁組立体とを含む。レギュレータ弁組立体は、レギュレータハウジング内で開放位置と閉鎖位置との間で運動可能に支持された弁部材を有する。ピストン組立体が、レギュレータハウジング内で移動可能に支持されて、出口を通って流れる下流圧が所定の値よりも低いときに、弁部材を開放位置に付勢するように作用する。ピストン組立体は、長軸とこれよりも短い短軸とを有する幾何形状を定める圧力応答面を含む。出口を通って流れる下流圧が所定の値を超えたときに、弁部材が閉鎖位置へと移動するように、ピストン組立体が、入口と出口との間を流れる空気圧に応答して弁部材に作用する付勢力を小さくする。
【０００８】
本発明の１つの利点は、従来技術においてこれまでに達成可能であったサイズよりも小さなサイズから構成することができる、精密で応答性の高い圧力レギュレータを提供するということである。より具体的には、本発明による圧力レギュレータの幅は、関連技術における公知のレギュレータ類と比較して小さくすることができ、比較的薄く、しかもピストンに十分な表面積を備えてレギュレータが応答性を維持できるようにする。
【０００９】
本発明の別の利点は、はるかに小さなサイズの圧力レギュレータを提供することによって、本発明は調整されている装置上又はこれに極めて近くに取付け可能であるから、レギュレータと調整される装置間の流路が短縮され、且つ関連するハードウエア構成要素の数が低減されることである。これにより、空気圧作動するシステムの設計が単純になりコストが低減され、且つ効率及び利便性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を参照することにより本発明をより良く理解されるにつれて、本発明の他の利点を容易に理解できる。
【００１１】
図１乃至図４には、本発明の空気圧レギュレータ組立体を全体的に符号１０で示す。本発明の空気圧レギュレータ組立体１０は、供給圧力を所定のシステム圧力に調整する任意の数の空気圧作動システムの一部として使用するように設計されている。組立体１０は、全体的に符号１２で示すレギュレータハウジングを含む。レギュレータハウジング１２は、本体１８と調節ボンネット２０とを含む。本体１８は、１対の側壁２２、２４と、この１対の側壁間で延びてレギュレータ組立体１０の幅を定める１対の末端壁２６、２８とによって定められる。本体１８は更に、上側取付面３０と下側取付面３２とをそれぞれ含む。調節ボンネット２０は、任意の従来型手段により本体１８の上側取付面３０に装着される。従って、調節ボンネット２０は、同様の対応する側壁及び末端壁構造を有する。より具体的には、調節ボンネット２０は、１対の側壁３４、３６と、この側壁間を延びる１対の末端壁３８、４０とを含む。調節ボンネット２０はまた、本体１８の対応する上側取付面３０に装着するように構成された下側取付面４２を有する。最後に、調節ボンネット２０は、全体的に符号４４で示すレギュレータ調節組立体を含み、このレギュレータ調節組立体は、以下により詳細に説明する。
【００１２】
図１に最もよく見られるように、好ましい実施形態において、レギュレータハウジング１２は、側壁よりも外形寸法の短い末端壁を有する、実質的に矩形状である。このことは、ハウジング１２に薄い外形を与えて、狭い場所での使用を容易にする。本発明のレギュレータ組立体１０の幾つかの特徴は、以下により詳細に説明するように、この外形を最適にするのに役立つ。しかしながら、当業者であれば、レギュレータハウジングが添付の請求項の範囲内で任意の好適な幾何形状を有することができる点を理解するであろう。
【００１３】
図２乃至図４に最もよく見られるように、レギュレータハウジング１２の本体１８は、全体的に符号４６で示すレギュレータ弁組立体と、全体的に符号４８で示すピストン組立体とを支持する。レギュレータハウジング１２の本体１８は、入口５０と少なくとも１つの出口５２とを含む。これらの図に示す好ましい実施形態においては、入口５０及び出口５２は、両方共、本体１８の下側取付面３２を貫通して形成される。入口５０は、公知の方式で空気圧供給源に作動的に接続される。空気圧供給源は、当技術分野において一般に知られているように、第１の高圧力状態にある。更に、レギュレータ本体１８はまた、例えば本体１８の末端壁２６又は２８内に形成することができる第２の出口５４を有してもよい。第２の出口５４は、符号５６で示すネジなどの任意の既知の取付け手段により、外部ゲージ又は圧力監視ライン（図示せず）に物理的に連結されて流体連通することができる。或いは、第２の出口５４は、符号５９の仮想線で示したプラグを使用して閉鎖してもよい。
【００１４】
レギュレータ弁組立体４６は、レギュレータハウジング１２の本体１８内において入口５０と出口５２との間で支持され、また第２の出口５４が使用されている場合には、入口５０と第２の出口５４との間で支持される。このようにしてレギュレータ弁組立体４６は、レギュレータ組立体１０を通る空気圧の流れを制御する。このため、レギュレータ弁組立体４６は、全体的に符号５８で示す弁部材と、全体的に符号６０で示す弁付勢組立体と、全体的に符号６２で示す弁保持体とを含む。弁保持体６２は、以下においてより詳細に述べるように、頭部６４と、弁座部６６と、頭部６４と弁座部６６との間に延びる本体部６８とを含む。レギュレータ弁組立体４６の弁部材５８は、弁ステム７０と弁体７２とを含む。弁ステム７０は細長く、遠位端７４で終端する。弁体７２は、以下により詳細に述べる目的のためにシール面７６を形成する。
【００１５】
弁体７２が弁座部６６から離間して配置されることにより入口５０と出口５２との間で流体連通が可能であるときには、図２に示すように、弁部材５８が開放位置にあるように、弁部材５８が弁保持体６２内で作動的に配置されている。弁体７２が図３に示すような閉鎖位置にあるときには、弁シール面７６は弁座部６６とシール係合するように構成されており、これにより下流圧が所定値を超えると入口５０と出口５２との間の流体連通が遮断される。この目的のために、弁保持体６２は、弁保持体６２又はレギュレータハウジング１２の本体１８内に形成された対応する溝内に協働して受けられる１つ又はそれ以上のＯリングシール７８を含むことができる。
【００１６】
弁付勢組立体６０は、カップ状保持体８２と本体１８との間に捕えられた付勢部材８０を含む。付勢部材８０は、弁体７２を弁座部６６に接して閉鎖位置にまで付勢するように働く。より具体的には、弁部材５８が閉鎖位置にあるときに、弁付勢組立体６０は、弁部材のシール面７６を弁座部６６に接して付勢する働きをすることになる。これらの図に示すように、付勢部材８０は、コイルバネとすることができる。好ましい実施形態において、カップ状保持体８２は、弁ステム７０の遠位端７４とは反対側にある弁部材５８の一部として一体的に形成される。しかしながら、付勢部材８０が任意の従来型手段で形成できること、及びカップ状保持体８２が弁部材５８とは別個の構成要素として形成することができることは、当業者には理解されるであろう。
【００１７】
弁体７２は、弁ステム７０とカップ状保持体８２との間に形成される。好ましい実施形態においては、弁部材５８は、適切な位置に置かれた、ゴム又は何らかの公知のエラストマーなどの好適な弾性材料でオーバモールドされたアルミニウム製のレギュレータポペット弁である。より具体的には、シール面７６の材料は、弁体７２に接着又はオーバモールドすることができる、ニトリルなどの僅かに変形するが高度に弾性を有する何らかの公知の組成から作ることができる。弁保持体６２と同様に、弁部材５８はまた、例えばカップ状保持体８２の周囲又は他の何らかの好適な場所に形成された対応する溝８５内に協働して受けられる１つ又はそれ以上のＯリングシール８４を含むことができる。
【００１８】
弁保持体６２の頭部６４は、全体的に符号８６で示す段付き面を含み、この段付き面は、レギュレータハウジング１２の本体１８に形成された対応する面８８と協働する。保持リング９０は、本体１８と協働して、弁保持体６２を固定位置に保持する。更に、本体部６８は、該本体部を貫通して延びる弁ステム通路９２を定める。より具体的には、本体部６８は、好ましくは中空の円筒体であって、弁部材５８の弁ステム７０が貫通して延びる弁ステム通路９２を定める。遠位端７４と弁ステム７０の一部とが、弁座部６６とは反対側の弁保持体６２の頭部６４の孔９４を作動的に通過するように、弁部材５８は、弁保持体６２の頭部６４と協働する。孔９４は、弁ステム７０の直径よりも僅かに大きく、弁ステム７０と頭部６４との間の相対運動を可能にする。
【００１９】
弁保持体６２の本体部６８は、弁保持体６２の本体部６８の周縁の周りに互いに半径方向に離間して配置された複数の流路９６を含む。弁ステム通路９２及び流路９６は、レギュレータ組立体１０の入口５０と出口５２間の流体連通を形成する。これに加えて、弁保持体６２の頭部６４の周縁に互いに半径方向に離間して配置された複数の頭部流路９５があり、これにより以下に説明するように、弁ステム通路９２とピストンボア１０２との間の流体連通が可能になる。
【００２０】
ピストン組立体４８は、レギュレータピストン９８を含む。好ましい実施形態においては、ピストン組立体４８は、本体１８内に配置され、他方レギュレータ調節組立体４４は、調節ボンネット２０内に配置される。より具体的には、ピストン組立体４８は、本体１８内で移動可能に支持されて、出口５２を通って流れる下流圧が所定値よりも低い時に弁部材５８を開放位置へと付勢するよう働く。レギュレータハウジング１２内には、対応するピストンボア１０２が定められる。ピストンボア１０２は、本体１８の上側取付面３０において開いている。ピストン９８は、ピストンボア１０２内で移動可能に支持される。ピストン９８とピストンボア１０２との間の気密シールを容易にするために、ピストンの外周にシール部材１０４が配置される。
【００２１】
ピストン組立体４８は、長軸Ａと短軸Ｂとを有し、長軸「Ａ」が短軸「Ｂ」よりも長い幾何形状を定める圧力応答面１０６を含む。好ましい実施形態において、圧力応答面１０６は、ピストン９８の一方側に形成される。従って、圧力応答面１０６は、レギュレータハウジング１２の本体１８の薄い矩形状範囲内で表面積が最大となる細長い形状を有する。以下により詳細に説明するように、この構造は、関連技術においてこれまで達成可能であったサイズよりもはるかに小さい物理的サイズを有する、精密で応答性の高い圧力レギュレータ１０を容易に提供する。また、ピストン９８自体が短軸「Ｂ」とこれより長い長軸「Ａ」とを有するどのような幾何形状を示してもよいことは、当業者であれば理解されるであろう。ピストンボア１０２は、ピストン９８に対して相補的な幾何形状を示し、従って、これも同様に短軸「Ｂ」とこれより長い長軸「Ａ」とを有することができる。好ましい実施形態においては、図６乃至図８に最もよく示すように、ピストン９８は、細長い側壁１０８、１１０を含み、この側壁は、丸みを帯びた、側壁よりも短く、両側壁間を延びる末端壁１１２、１１４に滑らかに統合される。好ましい実施形態においては、圧力応答面１０６、ピストン９８、及びピストンボア１０２は、全て長円形を示す。本明細書で使用される用語「長円」は、短軸よりも長い長軸を有するどのような幾何形状をも意味しており、圧力応答面１０６が長円又は楕円形状にのみ限定されることを意味するものではない。このように、圧力応答面１０６、ピストン９８、及びピストンボア１０２は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、短軸より長い長軸を有する広範な幾何形状を包含できることは、当業者であれば理解すべきである。
【００２２】
ピストン９８はまた、圧力応答面１０６上に形成された受け口１１６を有し、該受け口は、弁ステム７０の遠位端７４を受けるように構成されている。通気口１１８が、ピストン９８を貫通して延び、これにより、以下に更に詳細に説明するように圧力逃がしを提供する。入口５０と出口５２との間を流れる空気圧は、上述のように弁ステム通路９２と弁保持体６２の頭部６４を貫通して延びる孔９４とを通って圧力応答面１０６に送られる。これによりピストン９８は、図で示す右方向へ移動して、弁部材５８に作用するピストン付勢力が小さくなり、その結果、前記出口５２を通って流れる下流圧が所定圧力を超えると弁部材５８が閉鎖位置に移動するようになる。
【００２３】
レギュレータ調節組立体４４は、全体的に符号１２０で示される調節部材と、この調節部材１２０とピストン９８との間に配置された、全体的に符号１２２で示される付勢部材とを含む。付勢部材１２２は、調節部材１２０をピストンに向かって移動させ、又は該ピストンから離れる方向に移動させることにより選択的に調節することができる付勢力を作用させ、この調節は予め定められた圧力値に相当する。ピストン付勢部材１２２は、調節部材１２０とピストン９８との間に配置された少なくとも１つのコイルバネを含むことができる。好ましい実施形態において、ピストン付勢部材１２２は、互いに同心且つ同軸の関係で支持された１対のコイルバネ１２４、１２６を含む。バネ１２４は、内側同心バネと呼ぶことができる。バネ１２６は、外側同心バネと呼ぶことができる。内側バネ１２４の一方の端部１２８は、ピストン９８の上側１３２に形成された対応する肩部１３０により受けられる。同様に、外側バネ１２６の一方の端部１３４は、ピストン９８の上側１３２に形成された対応する肩部１３６によって受けられる。各コイルバネ１２４、１２６の反対側の端部１３８、１４０はそれぞれ、以下により詳細に説明するように、調節部材１２０と係合するように構成されている。
【００２４】
調節部材１２０は、ピストン９８に向かって、又は該ピストンから離れる方向に移動するネジ付き調節ステム１４４上で移動可能に支持された調節ナット１４２を含む。調節ステム１４４に対して、調節ノブ１４６が作動的に接続される。調節ステム１４４の一方の端部１４８は、調節ボンネット２０内の同心的に配置されたコイルバネ１２４、１２６内へ延びる。調節ノブ１４６は、調節ステム１４４の他方の端部１５０を覆って配置され、全体的に符号１５２で示すスプライン又はキー溝などの公知の方法により調節ステム１４４に固定的に係合される。調節ノブ１４６を回転させると、ネジ付き調節ステム１４４が回転して、調節ナット１４２がピストン９８に向かって又はピストンから離れる方向に移動する。このようにして、調節ナット１４２は、最初に内側コイルバネ１２４の一方端部１３８と係合するように移動することにより、ピストン９８に対して第１のレベルの付勢力を加える。調節ナット１４２を調節ステム１４４に沿って更に移動させることにより、ナット１４２が外側コイルバネ１２６の一方の端部１４０に係合し、これによりピストン９８に対して更に高いレベルの付勢力を加える。このようにして、組み合わせて作用する２つのバネ１２４、１２６を用いて、付勢部材１２２は、２つのレベルの増分調節（すなわち、方向と精密な増分の両方）を提供して、広い範囲の下流圧調整を可能にするよう構成される。付勢部材１２２の二重バネ構造は、ピストン９８に加わる圧力の幅広い変動に対してより大きな応答を可能にすることが当業者には理解されるであろう。更に、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく適用を特に保証することができるのであれば、付勢部材１２２は、１つのコイルバネ、複数のコイルバネ、又は関連技術分野において知られた他のどのような付勢部材であってもよいことは理解されるべきである。
【００２５】
レギュレータ調節組立体４４は、更に固定スクリュー１５６を含む。固定スクリュー１５６は、調節ステム１４４の端部内で螺合して、該スクリュー１５６が締め付けられると、調節組立体４４全体を定位置に固定保持する。固定スクリュー１５６が緩められると、調節ノブ１４６は回転自在となり、調節ステム１４４の長さに沿って調節ナット１４２を移動させ、上述のように付勢部材１２２に加わる圧力を増減させることにより、ピストン９８に印加される付勢力を調節する。
【００２６】
操作
作動時には、圧力レギュレータ組立体１０は、入口５０を介して空気圧源と流体連通し、且つ出口５２を介して空気圧作動装置と流体連通することを理解されたい。操作者の要求に応じて、所定の調整された空気圧力が、本発明のレギュレータ組立体により下流側の能動装置へ出力されるように選択される。固定スクリュー１５６を緩めて、調節ノブ１４６を回転させ、ピストン９８に特定の付勢力を得る。弁ステム７０がピストン９８内の受け口１１６内で受けられると、付勢部材１２２によってピストン９８に加えられる付勢力は、弁ステム７０の遠位端７４を介して作用する。この力が弁付勢部材８０の付勢力を超える程度までは、弁部材５８を開放位置まで移動させる。これにより、供給された空気圧が、入口５０から弁体７２及び弁座部６６を通って弁保持体６２に入り、複数の流路９６を介して出口５２を通過し、空気圧作動装置（図示せず）へと移動することが可能となる。出口５２を通って流れる下流圧を監視するために、例えば、外部圧力ゲージを第２の出口ポート５４を介して作動的に接続することができる。
【００２７】
一般に、システム圧力は、能動装置の作動に望ましい圧力よりも高い圧力で送られる。従って、レギュレータ１０は、過度な供給圧力を操作者によって選択される所定の値まで低下、又は「調整」する必要がある。従って、調節組立体４４の操作によって選択される付勢力は、弁ステム通路９２を介してピストン９８の圧力応答面１０６上に作用する、平衡する空気圧レベルと関連付けられる。
【００２８】
具体的には、下流圧力が、付勢部材１２２によりピストン９８に加えられる付勢力によって設定される、予め定められた所望の調整済み圧力レベルを超えると、過度の下流圧力は、出口５２から保持体６２の複数の流路９６を介して弁ステム通路９２内へフィードバックされ、及び、弁保持体６２の頭部６４の複数の頭部流路９５を介してピストン９８の圧力応答面１０６に対してフィードバックされることになる。この圧力は、弁付勢部材６０によって生成される付勢力と組み合わせて、ピストン９８を図３で見たときの右方向へ移動させる。ピストン９８が右方向へ十分移動すると、弁体７２は閉鎖位置に移動し、シール面７６が弁座部６６に着座する。弁体７２が閉鎖されると、入口５０と出口５２間の空気圧の流れが遮断される。
【００２９】
図４に最もよく示すように、何らかの過度な圧力が残存しているか、或いは出口５２からフィードバックされる場合には、ピストン付勢部材１２２により加えられる付勢力に抗してピストン９８は継続して更に押し戻されるので、ピストン９８を貫通する通気口１１８が開放されて、追加的な圧力が調節ボンネット２０を通って排出可能になる。この状態は、下流圧力が低下又は変動するまで継続することになる。空気圧作動装置が調整済み圧力を使用しておらず、漏出しておらず、これにより圧力均衡を生成している場合には、この状態は無制限に維持される可能性がある。他方、能動装置の下流が作動しており、且つ本発明によって供給される調整済み圧力を使用している場合には、この状態は単に瞬間的なものとすることができる。
【００３０】
供給される調整済み圧力が使用されており、ピストン９８の圧力応答面に作用する空気圧が所定の値よりも低下すると、ピストン付勢部材１２２は、再びピストン９８を自動的に移動させ、従って、弁部材５８を開放位置（図２）へと移動させて、入口と出口間の流体連通を再び確立するようになる。
【００３１】
このように、本発明が先行技術に優る明確な利点を提供することを当業者は理解すべきである。より具体的には、本発明は、関連技術分野において公知のレギュレータと比べて極めて小さくされた幅を有するレギュレータハウジング１２において具現されると共に、ピストン９８上に十分な大きさの総表面積を備えた圧力応答面１０６を維持して、精密且つ応答性の高い圧力レギュレータ１０を提供する。この構造は、従来技術においてこれまでに達成可能であった寸法よりもはるかに小さな物理的寸法を有するレギュレータ１０を容易に提供する。更に、はるかに小さなサイズの圧力レギュレータ１０を提供することによって、本発明は、調整しようとするどのような装置上又はその近傍にも取付け可能であるから、当該装置とレギュレータとの間の流路が短縮され、関連するハードウエア構成要素の数が低減されるようになる。これにより、空気圧作動システムの設計が単純になり、その結果、コストが低下し、効率性と利便性の向上につながる。
【００３２】
本発明を例示的な方法で説明してきた。使用した用語は、限定のためではなく、説明の目的で使用されている。上記教示に鑑みて、本発明の多くの変更及び変形形態が可能である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内において、上に具体的に記述されたもの以外で実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の空気圧レギュレータ組立体の斜視図である。
【図２】調整弁組立体の開放位置状態を示す本発明の空気圧レギュレータ組立体を側方断面図である。
【図３】調整弁組立体の閉鎖位置状態を示す本発明の空気圧レギュレータ組立体の側方断面図である。
【図４】調整弁組立体が閉鎖位置にありブリード口が開放された状態を示す本発明の空気圧レギュレータ組立体の側方断面図である。
【図５】実質的に図４の線５−５に沿った本発明の空気圧レギュレータ組立体の端面図である。
【図６】本発明のレギュレータピストンの斜視図である。
【図７】レギュレータピストンの圧力応答面の端面図である。
【図８】本発明のレギュレータピストンの端面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  空気圧レギュレータ組立体
１２  レギュレータハウジング
４６  レギュレータ弁組立体
４８  ピストン組立体
５０  入口
５２  出口
５８  弁部材
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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