(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ区間を開閉する弁（１）であって、駆動モータ（１２）と、弁ヘッド（３）と、弁ステム（２）と、前記駆動モータ（１２）の回転運動を前記弁ヘッド（３）の並進運動に変換するための変換装置とを備え、前記弁ヘッド（３）は、前記弁ステム（２）に結合されていて、該弁ステム（２）の運動によって運動可能である、弁（１）において、
前記変換装置は、複数のフレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）と、回動軸線（８）を中心として回動可能に支持された少なくとも１つの歯付きセグメント（５）とから形成されており、前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）によって、引張力だけが伝達可能であり、前記歯付きセグメント（５）に回動運動によって前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）が少なくとも部分的に巻掛け可能であり、
前記歯付きセグメント（５）は、互いに固く結合された２つのディスク状要素（７，２８）から形成されており、第１の前記ディスク状要素（７）は、前記弁ステム（２）の左側に配置されていて、第２の前記ディスク状要素（２８）は、前記弁ステム（２）の右側に配置されており、前記ディスク状要素（７，２８）の各々は、外側の周面において互いに平行に周方向に延びる２つの溝（２０，２１）を有し、前記溝（２０，２１）の各々に１つのフレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）が案内されていることを特徴とする、弁（１）。
【請求項２】
前記変換装置は、少なくとも２つのフレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）を有し、一方向への前記歯付きセグメント（５）の回動運動によって、前記歯付きセグメント（５，７，２８）への少なくとも第１の前記フレキシブル要素（１４，２２）の巻掛けの割合が増加可能であると共に前記歯付きセグメント（５，７，２８）への少なくとも第２の前記フレキシブル要素（１５，２３）の巻掛けの割合が減少可能であることを特徴とする、請求項１記載の弁（１）。
【請求項３】
前記歯付きセグメント（５，７）は、外側の周面において周方向に延びる２つの溝（２０，２１）を有し、前記フレキシブル要素（１４，１５）は、少なくとも部分的に前記溝（２０，２１）によって案内されていることを特徴とする、請求項１または２記載の弁（１）。
【請求項４】
各々の前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）は、それぞれ前記弁ステム（２）と前記歯付きセグメント（５，７，２８）とに固く結合されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項５】
それぞれ２つの前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）は、互いに逆向きに配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項６】
前記歯付きセグメント（５，７，２８）は、回動軸線（８）を中心として回動可能に支持されており、前記歯付きセグメント（５，７，２８）の前記回動軸線（８）は、前記弁ステム（２）の中心軸線（１８）に対して接線方向に配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項７】
前記歯付きセグメント（５，７，２８）の前記回動軸線（８）と前記弁ステム（２）の中心軸線（１８）との間の軸線間隔（１９）が、前記歯付きセグメント（５，７，２８）への前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）の巻掛け半径（１９）に相当していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項８】
前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）は、ボーデンケーブルおよび／またはロープおよび／または鋼帯材および／または渦巻きばねおよび／またはチェーンおよび／または抗張性の織物帯材によって形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項９】
前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）は、前記歯付きセグメント（５，７，２８）への結合点において、歯付きセグメント材料の射出成形により前記歯付きセグメント（５，７，２８）内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項１０】
前記弁ステム（２）の中心軸線（１８）に対する前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）の間隔が、左右で互いに鏡像対称的であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁（１）。
【請求項１１】
前記フレキシブル要素（１４，１５，２２，２３）のうちの少なくとも１つのフレキシブル要素に、前記歯付きセグメント（５，７，２８）および／または前記弁ステム（２）に配置された装置によって予荷重力が加えられていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の弁（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流れ区間を開閉する弁であって、駆動モータと、弁ヘッドと、弁ステムと、駆動モータの回転運動を弁ヘッドの並進運動に変換するための変換装置と、を備え、弁ヘッドは、弁ステムに結合されていて、弁ステムの運動によって運動可能である、弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くの適用領域において、弁の操作を目的として、駆動モータの回転運動が線形運動または並進運動に変換される。この原理は、例えば自動車における排ガス再循環を制御するための弁にも適用される。このために、相応の運動機構によって回動運動を線形運動または並進運動に変換する伝動装置変換がしばしば利用される。回動運動の変換は、例えばクランク駆動装置またはスライダ案内伝動装置を介して実現することができる。
【０００３】
このような装置では、特に弁ステムまたは弁ヘッドに伝達される望ましくない横方向力が発生してしまうことが不都合である。このことは、より高い摩耗と寿命の減少とを招いてしまう。さらに、弁の引っ掛かりが生じてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明の概要、課題、解決手段、利点
したがって、本発明の課題は、駆動モータの回動運動が線形運動に変換され、その際、弁ステムに生じる横方向力およびねじりモーメントが可能な限り最小となる弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
弁に関する課題は、請求項１の特徴を有する弁によって解決される。
【０００６】
本発明の実施例は、流れ区間を開閉するための弁であって、駆動モータと、弁ヘッドと、弁ステムと、駆動モータの回転運動を弁ヘッドの並進運動に変換するための変換装置とを備えており、弁ヘッドが、弁ステムに結合されていて、この弁ステムの運動によって運動可能であり、変換装置が、複数のフレキシブル要素と、回動軸線を中心として回動可能に支持された少なくとも１つの歯付きセグメントとから形成されており、フレキシブル要素によって、引張力だけが伝達可能であり、歯付きセグメントに回動運動によってフレキシブル要素が少なくとも部分的に巻掛け可能である、弁に関する。
【０００７】
変換装置は、特に好適には、歯付きセグメントを伝動装置を介して駆動することができるかまたは駆動モータ、例えば特に電動モータによって直接駆動することができるように、回動可能に支持されている。歯付きセグメントに発生した回動運動によって、歯付きセグメントに対する、同じく弁ステムに結合されたフレキシブル要素の巻取りまたは繰出しを達成することができる。これによって、最終的に弁ステムの並進運動を発生させることができる。
【０００８】
歯付きセグメントは、構造的に多種多様な形態で形成することができる。重要なのは、歯付きセグメントに駆動ディスクにより伝達される駆動モータの運動が、例えば、歯付きセグメントと駆動ディスクとの間に設けられた歯列によって伝達され、更には、歯付きセグメントが、同運動をフレキシブル要素によって弁ステムに伝達するために適しているということである。このために、歯付きセグメントは、特に、複数の個々の要素から製造されていてもよいし、それぞれ異なる機能に割り当てられている少なくとも複数の領域を有していてもよい。例えば、駆動ディスクから運動を伝達するための円弧状要素およびフレキシブル要素を結合するためのディスク状要素である。
【０００９】
フレキシブル要素は、好適には、例えばボーデンケーブルである。このボーデンケーブルは、特に実質的に引張力だけを伝達することができ、極めて少ない推力しか伝達し得ないかまたは推力を全く伝達し得ないことを特徴としている。こうして、少なくとも２つのフレキシブル要素の適切な配置によって、両回動方向への歯付きセグメントの運動を弁ステムに伝達することができる。
【００１０】
歯付きセグメントの回動によって、フレキシブル要素が実際に歯付きセグメントに巻き取られることにより、一方のまたは両方のフレキシブル要素を部分的に巻き掛けることができる。回動方向に応じて、すでに巻き取られているフレキシブル要素を歯付きセグメントから繰り出すこともできる。
【００１１】
変換装置が、少なくとも２つのフレキシブル要素を有しており、一方向への歯付きセグメントの回動運動によって、歯付きセグメントへの少なくとも第１のフレキシブル要素の巻掛けの割合が増加可能であると共に歯付きセグメントへの少なくとも第２のフレキシブル要素の巻掛けの割合が減少可能であると特に有利である。
【００１２】
このことは、両回動方向への駆動モータの回動運動をそれぞれ歯付きセグメントに伝達し、最終的に弁ステムにも伝達したい場合に特に有利である。それぞれ１つのフレキシブル要素は、それぞれ一方向への力伝達のために設けられている。時計回りの回動方向の場合には、一方のフレキシブル要素に引張り荷重が加えられるのに対して、それぞれ他方のフレキシブル要素の荷重は軽減される。回動方向逆転時には、それぞれ最初に荷重が加えられていないフレキシブル要素に引張り荷重が加えられ、最初に荷重が加えられたフレキシブル要素の荷重は軽減される。
【００１３】
また、歯付きセグメントが、外側の周面において周方向に延びる２つの溝を有しており、フレキシブル要素が、少なくとも部分的に溝によって案内されていても有利である。
【００１４】
溝によって、歯付きセグメントに対するフレキシブル要素の滑脱を阻止することができる。また、並進運動への回動運動のより良好な変換を達成することもできる。なぜならば、フレキシブル要素が運動自由度をほとんど有しておらず、ひいては、装置全体における遊びが減少するからである。溝内には、フレキシブル要素を歯付きセグメントに案内した状態で巻き掛けることができる。これによって、全体的により高い安定性が達成される。複数のフレキシブル要素が設けられている場合には、溝によって、フレキシブル要素同士のオーバラップを阻止することもできる。こうして、横方向力および妨害モーメントの望ましくない発生も阻止することができる。「横方向力」とは、特に弁ステムの所望の運動方向に対して横方向に作用し、ひいては、運動を困難にするかまたは弁ステムまたは弁ヘッドの引っ掛かりを招いてしまう力である。「妨害モーメント」とは、特に同じく弁ステムおよび弁ヘッドの所望の運動方向から逸脱した運動を招いてしまうモーメントである。
【００１５】
好適な実施例は、歯付きセグメントが、互いに固く結合された２つのディスク状要素から形成されており、第１のディスク状要素が、弁ステムの左側に配置されていて、第２のディスク状要素が、弁ステムの右側に配置されており、ディスク状要素の各々が、外側の周面において互いに平行に周方向に延びる２つの溝を有しており、溝の各々に１つのフレキシブル要素が案内されていることを特徴としている。
【００１６】
ディスク状要素は、好適には、弁ステムの左右にこの弁ステムの中心軸線に対して等しい間隔を置いて配置されている。このことは、横方向力および妨害モーメントのない均等な力伝達を達成するために特に有利である。各ディスク状要素は２つの溝を有している。両溝の各々には、それぞれ１つのフレキシブル要素が係合している。したがって、全部で４つのフレキシブル要素が設けられている。この場合、同じ方向への力伝達のために、それぞれ２つのフレキシブル要素が設けられている。好適には、弁ステムの左右の側のそれぞれ１つのフレキシブル要素が、回動運動を時計回り方向で歯付きセグメントから弁ステムに伝達し、同じく、左右のそれぞれ１つのフレキシブル要素が、回動運動を反時計回り方向で歯付きセグメントから弁ステムに伝達する。
【００１７】
また、各々のフレキシブル要素が、それぞれ弁ステムと歯付きセグメントとに固く結合されていても好適である。固い結合によって、遊びなしの力伝達を達成することができる。
【００１８】
さらに、それぞれ２つのフレキシブル要素が、互いに逆向きに配置されていると有利である。逆向きの配置は、弁ステムを前方にも後方にも運動させることができるようにするために特に有利である。このために、それぞれ１つのフレキシブル要素に引張力が加えられている。
【００１９】
さらに、歯付きセグメントが、回動軸線を中心として回動可能に支持されており、歯付きセグメントの回動軸線が、弁ステムの中心軸線に対して接線方向に配置されていると有利である。弁ステムの中心軸線と比較した歯付きセグメントまたは歯付きセグメントの回動軸線のこのような配置によって、フレキシブル要素が弁ステムの運動方向に対して正確に平行な方向に向けられることを達成することができる。このことは、望ましくない横方向力および妨害モーメントの発生を阻止するかまたは少なくとも最小限に抑えるために有利である。
【００２０】
また、歯付きセグメントの回動軸線と弁ステムの中心軸線との間の軸線間隔が、歯付きセグメントへのフレキシブル要素の巻掛け半径（dem halben Abrolldurchmesser）に相当していても有利である。
【００２１】
このような設計は特に有利である。なぜならば、これによって、フレキシブル要素が弁ステムの中心軸線に対して正確に平行に延在していることが達成されるからである。この場合には、特にフレキシブル要素の中立面の位置が重要であると認められる。なぜならば、この中立面が、横方向力および妨害モーメントの回避のために、弁ステムの中心軸線に対して正確に平行に配置されていることが望ましいからである。中立面は、歯付きセグメントの回動軸線に沿った側からだけでなく、歯付きセグメントの回動軸線に対して直角上方から見ても、弁ステムの中心軸線に対して平行に延在している。
【００２２】
さらに、フレキシブル要素が、ボーデンケーブルおよび／またはロープおよび／または鋼帯材および／または渦巻きばねおよび／またはチェーンおよび／または抗張性の織物帯材によって形成されていると有利である。
【００２３】
さらに、フレキシブル要素が、歯付きセグメントへの結合点において、歯付きセグメント材料の射出成形によって歯付きセグメント内に埋め込まれていると有利である。歯付きセグメント材料の射出成形による歯付きセグメントへのフレキシブル要素の固着または埋込みは、遊びなしの力伝達を達成するために特に有利である。
【００２４】
さらに、弁ステムの中心軸線に対するフレキシブル要素の間隔が、左右で互いに鏡像対称的であると有利である。フレキシブル要素同士の対称的な配置によって、特に望ましくない横方向力および妨害モーメントの発生を減少させることができるかまたは完全に回避することができる。横方向力および妨害モーメントは、弁ステムまたは弁ヘッドの引っ掛かりを招く恐れがある。さらに、弁の耐久性が大幅に低下する。
【００２５】
特に弁ステムに、半径方向に突出した複数の突出部が配置されており、これらの突出部にフレキシブル要素が結合されていてよい。したがって、適切な寸法設定によって、フレキシブル要素が弁ステムの中心軸線に対して正確に平行に延在していることを達成することができる。
【００２６】
また、フレキシブル要素のうちの少なくとも１つのフレキシブル要素に、歯付きセグメントおよび／または弁ステムに配置された装置によって予荷重力が加えられていても好適である。
【００２７】
予荷重力を発生させるための装置は、例えばばねまたはばねに類似の要素によって形成されていてよい。予荷重力は、特に弁における遊びを最小限に抑えるかまたは排除するために役立つ。この遊びは、弁の個々の要素の製造誤差によって生じる。予荷重力によって、遊びが最小限に抑えられるかまたは完全に排除すらされるように、要素同士を互いに当て付けることができる。
【００２８】
さらに、フレキシブル要素が、弁ステムの中心軸線に対して平行に延在していると有利である。このことは、横方向力および妨害モーメントの望ましくない発生を回避するために有利である。
【００２９】
本発明の有利な改良形態は、従属請求項および以下の図面の説明に記載してある。
【００３０】
以下に、本発明を複数の実施例に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る弁の側面図であり、弁ステムと歯付きセグメントとのほかに、２つの駆動ディスクから形成された伝動装置段が図示してある。
【図２】図１の斜視図であり、特に弁ステムの左右へのフレキシブル要素の配置を認めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１には、本発明に係る弁１の側面図が示してある。この弁１は、主として、弁ステム２と、この弁ステム２に固定されるかまたは弁ステム２と一体に形成された弁ヘッド３とから形成されている。図１には、この弁ヘッド３を押し付けることができる弁座が、符号２９を有するリングによって示してある。弁座２９は、弁ヘッド３により開閉することができる流れ区間（図示せず）の一部である。弁ステム２は、矢印４により示した方向に沿って、また、この方向と逆方向に運動することができる。
【００３３】
さらに、歯付きセグメント５が図示してある。この歯付きセグメント５は、円弧状要素６と、２つのディスク状要素７とを有している。歯付きセグメント５は、図面平面に対する面法線として延びる回動軸線８を中心として回動可能に支持されている。歯付きセグメント５は、矢印９により示した方向に沿って、また、逆方向で回動軸線８を中心として回動することができる。
【００３４】
符号１０，１１によって、伝動装置段を形成する駆動ディスクが図示してある。駆動ディスク１１は駆動モータ１２に結合されていて、この駆動モータ１２によって、矢印１３の方向だけでなく、逆方向にも駆動することができる。
【００３５】
駆動ディスク１０は駆動ディスク１１に転支されている。駆動ディスク１０の回動運動は、最終的に歯付きセグメント５の円弧状要素６に伝達される。各回動方向は、図示の矢印に相当する駆動ディスクから駆動ディスクへの回動方向逆転の原理により明らかである。
【００３６】
さらに、図１には、特に有利にはボーデンケーブルとして形成された２つのフレキシブル要素１４，１５が示してある。これらのフレキシブル要素１４，１５は、それぞれ引張力だけを伝達することができる。フレキシブル要素１４，１５は、それぞれ一方の端領域において弁ステム２に結合点１６，１７で結合されていて、それぞれ他方の端領域においてディスク状要素７に結合されている。矢印１３の方向への駆動モータ１２の回動運動に基づくディスク状要素７の回動運動によって、ディスク状要素７へのフレキシブル要素１５の巻掛け量が増加するのに対して、フレキシブル要素１４の巻掛け量は減少する。これによって、弁ステム２が矢印４に沿って左方に運動させられる。駆動モータ１２の回動方向逆転によって、ディスク状要素７へのフレキシブル要素１４の巻掛け量が増加し、フレキシブル要素１５の巻掛け量は減少する。したがって、弁ステム２が矢印４と逆方向で右方に運動させられる。
【００３７】
図１に特に良好に認めることができるように、結合点１６，１７は正確に弁ステム２の中心軸線１８の高さに配置されている。したがって、フレキシブル要素１４，１５が中心軸線１８に対して正確に平行に延在している。このことは、弁ステム２に横方向力または妨害モーメントを導入しないようにするために有利である。さらに、ディスク状要素７の回動軸線８が、弁ステム２の中心軸線１８からの高さにおいて正確にディスク状要素７の半径１９の分だけ遠ざけられて配置されていることを認めることができる。このことは、フレキシブル要素１４，１５の中立面が正確に中心軸線１８の高さに延在することに貢献している。これによって、望ましくない横方向力および妨害モーメントの発生をさらに回避することができる。
【００３８】
図２には、図１の弁１の斜視図が示してある。これに相応して、同一の部材には同じ符号を使用し、必要に応じて新たな符号を取り入れた。
【００３９】
図１に対して付加的に、図２には、２つの更なるフレキシブル要素２２，２３が示してある。これらの更なるフレキシブル要素２２，２３は、弁ステム２の右側に配置されていて、結合点２４，２５を介して弁ステムに結合されている。結合点１６，２４は軸線２６に沿って同心的に配置されている。この軸線２６は中心軸線１８を貫いていて、回動軸線８に対して平行な方向に向けられている。結合点１７，２５は軸線２７に沿って同心的に配置されている。この軸線２７も同じく回動軸線８に対して平行に配置されていて、中心軸線１８を同じく貫いている。
【００４０】
さらに、弁ステム２の右側に付加的なディスク状要素２８が配置されている。ディスク状要素７，２８は互いに固く結合されていて、共に回動軸線８を中心として回動可能に支持されている。特に好適には、ディスク状要素７，２８は互いに同一である。
【００４１】
ディスク状要素７は、周方向に延びる２つの溝２０，２１を有している。両溝２０，２１内には、フレキシブル要素１４，１５がそれぞれ少なくとも部分的に案内される。溝２０，２１によって、ディスク状要素７に対するフレキシブル要素１４，１５の整然とした巻取りまたは繰出しが可能となる。ディスク状要素２８は、ディスク状要素７に対して鏡像対称的に形成されている。フレキシブル要素２２，２３は、ディスク状要素２８において周方向に延びる溝によって案内されている。
【００４２】
全体として、弁ステムに対するそれぞれ２つの力作用点が、結合点１６，２４と結合点１７，２５とによって規定されている。これらの結合点１６，２４，１７，２５は、駆動モータ１２から弁ステム２への力の可能な限り均等な伝達が実現されるように配置されている。したがって、弁ステムに対する傾倒モーメントおよび横方向力の発生が、ほぼ完全に回避されるかまたは極めて大幅に低減される。
【００４３】
図１および図２から認めることができるように、弁ステム２の片側にそれぞれ２つのフレキシブル要素１４，１５；２２，２３が逆向きで配置されている。これによって、それぞれ引張力だけを伝達することができるフレキシブル要素１４，１５，２２，２３により、方向４に沿った運動だけでなく、方向４と逆方向への運動も達成することができる。
【００４４】
中心軸線１８の高さへの結合点１６，２４，１７，２５の配置と、フレキシブル要素１４，１５，２２，２３の正確に平行な配置とによって、弁ステム２への力導入が、正確に弁ステム２の運動方向４に沿って行われることが達成される。
【００４５】
図１および図２の実施例は、特に限定的な特徴を有しておらず、本発明の思想を明確にするために役立つ。また、図１および図２の具体的な構成を凌駕する構成、特に本発明の思想に追従する個々の構造的な変更も同じく本発明の保護範囲に含まれている。
【図１】
0006661753.tif 000002
【図２】
0006661753.tif 000003