(57)【要約】【課題】サイズを増加せず、負圧のみで動作し、高閉鎖力が得られるように、当該技術の異なる状態の部分的利点をすべて組み合わせたコントロールボックスを提供すること。【解決手段】例えば、ターボ過給機のバイパス弁１８、１９を開閉するように用いるコントロールボックスが記載される。そのコントロールボックスにおいては、閉鎖運動が開放運動よりも高い力で起こる。すなわち、閉鎖運動はばね力の方向に起こり、開放運動はばね力に抗する方向に起こる。コントロールボックスは２つの圧力チャンバ４、６からなり、両圧力チャンバは大気圧又は負圧のいずれかに設定される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号を機械的運動に変換しかつ該機械的運動を被制御要素に伝達するコントロールボックスであって、第１の圧力チャンバ（４）と、第２の圧力チャンバ（６）と、前記両圧力チャンバを気密状態にして互いに分離する隔膜（１２）と、該隔膜に第１の方向に予め張力を与えるばねと、前記隔膜（１２）によって制御運動を実行させられる制御棒とを含み、前記２つの圧力チャンバ（４、６）のうちの少なくとも一方が圧力の変化を受けやすく、それによって前記制御棒の制御運動を生じるコントロールボックスにおいて、前記第１の圧力チャンバ（４）及び前記第２の圧力チャンバ（６）が圧力ダクト（１０ｃ、２２ｃ）を介して１つ又はいくつかの負圧源に接続可能であり、ばね（３ｃ）が前記第２の圧力チャンバに配置されていることを特徴としたコントロールボックス。
【請求項２】
請求項１に記載のコントロールボックスにおいて、前記制御棒（１４）は互いに軸方向に逆になる２形式の制御運動を実行するように構成された、コントロールボックス。
【請求項３】
請求項２に記載のコントロールボックスにおいて、第１形式の制御運動は、第２形式の制御運動の力よりも大きい力の影響下で引き起こされる、コントロールボックス。
【請求項４】
前記大きい力の第１形式の制御運動を実行するように前記制御棒（１４）に伝達された力は、前記ばね（３ｃ）の力と、前記第１の圧力チャンバ内の最低圧力と前記第２の圧力チャンバ内の大気圧との間の差圧によって生じた力とを加えたものに対応する、コントロールボックス。
【請求項５】
請求項２に記載のコントロールボックスにおいて、前記小さい力の第２形式の制御運動を実行するように前記制御棒（１４）に伝達された力は、前記第の１圧力チャンバ内の大気圧と前記第２の圧力チャンバ内の最低圧力との間の差圧から前記ばね（３ｃ）の力を差し引いたものに対応する、コントロールボックス。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のコントロールボックスにおいて、前記制御棒（１４）が前記コントロールボックスの第２の圧力チャンバ（６）の外側に突出し、他方、そのために要求される前記第２の圧力チャンバの開口（８）が周囲に対して密封されるので、前記第２の圧力チャンバが密封されている間に、前記制御棒（１４）が軸方向に移動する、コントロールボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分にもとづくコントロールボックスすなわち制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のコントロールボックスは、制御信号を機械的運動に変換しかつ制御信号を被制御部に搬送するために自動車の分野において通常採用されている。
一例として、このようなコントロールボックスはターボ過給機に使用され、ターボ過給機が特別の駆動状況に関連した要求にもとづいて排ガス・バイパスの弁板を開閉する。
この使用分野においては、その要求は、自動車技術の進歩と共に経時的な特別の特性にもとづいて変更されてきた。
【０００３】
この発展経過はおよそ次のとおりである。
正圧コントロールボックスすなわち制御装置は、図１に示すように、上側チャンバ４と、下側チャンバ６とからなる。両チャンバ４、６は隔膜１２によって気密状態にして互に分離されている。
上側チャンバ４は、制御ダクト１０を含む。上側チャンバ４は、制御ダクト１０を介して大気圧Ａｔ又は最大圧力Ｐｍａｘまでの正圧ｐ１のいずれかに設定され得る。
いずれの時点で設定された圧力ｐ１は、したがってＡｔとＰｍａｘ間で変化する。
【０００４】
８において開放している下側チャンバ６は、大気圧Ａｔに連続して維持される（ｐ２＝Ａｔ）。螺旋ばね３は、隔膜１２を上側に押圧するように、下側チャンバ６内に配置されている。
隔膜１２は棒１４に接続されて、隔膜の運動中にその運動方向（上側又は下側）に隔膜によって棒１４を軸方向に引っ張り又は押し付ける。
大気圧が上側チャンバ内に作用している場合には、同じ圧力が隔膜の両側に作用し、ばね３が隔膜１２を上方に押し、棒１４が同様に上方に引っ張られる。
概略図示するように、棒１４のこの運動は弁座１９への弁板１８の下降を生じ、したがって弁を閉じる。
【０００５】
ばね３の力は比較的に大きくなるように選択される。その理由は、バイパスは燃焼機関から吐出される排ガスにより生起される比較的高い圧力を受けるので、このような正圧の使用に対して、バイパス弁の閉鎖のための正圧コントロールボックスに比較的大きい力を必要とするためである。
この種の圧力ボックスは、それが正圧（ｐ１）を使用し、そのために正圧がオンデマンド（ｏｎ  ｄｅｍａｎｄ）に（要求に応じて）発生されなければならないと言う欠点を有し、そのこと自体時間的ずれを発生させる。
したがって、自動車技術においては、負圧が車両のエンジン空間にある他の要素から得られるので、負圧コントロールボックスに多くは移行されてきた。
【０００６】
代表的な従来の負圧コントロールボックスすなわち制御装置が図２に示されている。
図２の負圧コントロールボックスは上側チャンバ４ａと、下側チャンバ６ａとを含む。両チャンバが隔膜１２ａによって気密状態にして互いから分離されている。
制御ダクト１０ａは、図示されていない負圧源に接続可能である。下側チャンバ６は開放し、大気圧Ａｔに連続して維持される（ｐ２＝Ａｔ）。
このコントロールボックスにおいては、ばね３ａが上側チャンバ４に配置されるので、大気圧が隔膜１２ａの両側に存在する場合には、ばね３ａは、隔膜１２ａ、棒１４ａを下方に押し、弁１８、１９を開く。
【０００７】
上側チャンバ４ａが負圧に設定された場合には、下側チャンバ６ａ内の大気圧Ａｔがばね３ａの力に抗して隔膜１２ａを上側に押し、弁１８、１９を閉じる。弁を閉じるように要求される力は、ばね３ａの力を差し引く必要がある上側チャンバ４ａ内の負圧ｐ１によって発生される（Ｖは真空）。
このことは、比較的大きい閉鎖力に対して、最も強い負圧と大気圧との間の比較的小さい差圧を十分に大きい力に変換するために、隔膜の表面が、比較的に大きくなる必要があることを意味する。
しかし、大きな隔膜表面はコントロールボックスの寸法を増加し、種々の理由で不利である。
【０００８】
この欠点を解決するために、別のシステム、いわゆる双圧コントロールボックスが考案された。
図３はこのような双圧コントロールボックスの原理を示す。上側チャンバ４ｂ及び下側チャンバ６ｂが隔膜１２ｂによって気密状態にして再度分離される。上側チャンバ４ｂは、その中に負圧ｐ１を設定するための制御ダクト１０ｂを含み、下側チャンバ６ｂはその中に正圧ｐ２を設定するための制御ダクト２０を含む。
【０００９】
下側チャンバ６ｂは、棒１４ｂの軸方向運動を許すシール２２によって閉鎖される。本来、このコントロールボックスは図２のコントロールボックスと同様に作動する。しかし、棒１４ｂの力が、隔膜表面と最大の差圧Ｐｍａｘ−Ｖ（Ｖは真空）との積からばねの力を差し引いたものになるので、正圧ｐ２を下側チャンバ６ｂに加えることによって棒１４ｂの閉鎖力を増加する別の可能性を提供する。図３に示すコントロールボックスの追加正圧接続のために、図２のコントロールボックスに比べて、両チャンバ間の圧力差の圧力成分が増加される。
しかし、図３の双圧力コントロールボックスは、図１のコントロールボックスの利点（強力ばねによる高閉鎖力）と図２のコントロールボックスの利点（負圧の使用）とを組み合わせているが、追加の正圧の使用によってこの利点の一部を失っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、サイズを増加せず、負圧のみで動作し、それにもかかわらず高閉鎖力が得られるように、当該技術の異なる状態の部分的利点をすべて組み合わせたコントロールボックスすなわち制御装置を案出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１の特徴部分にもとづくコントロールボックスによって達成される。
すなわち本発明は、制御信号を機械的運動に変換しかつ該機械的運動を被制御要素に伝達するコントロールボックスであって、第１の圧力チャンバと、第２の圧力チャンバと、前記両圧力チャンバを気密状態にして互いに分離する隔膜と、該隔膜を第１の方向に予め張力を与えるばねと、前記隔膜によって制御運動を実行させられる制御棒とを含み、前記２つの圧力チャンバのうちの少なくとも一方が圧力の変化を受けやすく、それによって前記制御棒の制御運動を生じるコントロールボックスにおいて、前記第１の圧力チャンバ及び前記第２の圧力チャンバが圧力ダクトを介して１つ又はいくつかの負圧源に接続可能であり、ばねが前記第２の圧力チャンバに配置されていることに特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１から図３までに示される当該技術の状態に組み合わせて、図４は本発明にもとづくコントロールボックスすなわち制御装置の原理を示す。
再び、コントロールボックスは、隔膜１２ｃによって上側チャンバ４ｃと下側チャンバ６ｃとに気密状態にして分離される。下側チャンバ６ｃはばね３ｃを含み、上側チャンバ４ｃ及び下側チャンバ６ｃは図示されていない負圧源に続く制御ダクト１０ｃ及び２２ｃを含む。
上側チャンバ４ｃは、大気圧Ａｔ又は負圧ｐ１のいずれかに設定され、下側チャンバ６ｃも同様に大気圧Ａｔ又は負圧ｐ１のいずれかに設定される（Ｖは真空）。
【００１３】
弁１８、１９が大きい力によって閉じられなければならないならば、ばね３ｃの大きい力が要求される。ばね３の力は比較的に大きく設定されてもよく、それは上側チャンバの負圧ｐ１によって増加される。他方、図１において、弁を閉じるために、最少圧力として設定された上側チャンバ内の大気圧は、棒の閉鎖力を増加するのに貢献しない。
逆の場合においては、弁を開くために、棒１４ｃは下側に押し付けられなければならない。他方、ターボ過給機における弁１８、１９はバイパスに存在する圧力のために開きやすいので、下側チャンバ内の負圧ｐ２は少量だけばねの力にちょうど（又は等しくなく）うちかつのに十分でなければならない。
【００１４】
現状の技術によるコントロールボックスとの比較により、本発明のコントロールボックスが図１及び図３にもとづくコントロールボックスの場合のように正圧を要求しない利点を提供し、また、図２のコントロールボックスと比較して、図１に示すような強力なばねを使用できるように、弁を閉じる方向にばねの力を利用する利点を提供することが明らかである。他方、図２のコントロールボックスは、さらにばねの力を減じた後、負圧からのみ閉鎖力を得る。
【００１５】
図５は、切り開いた状態にある本発明にもとづくコントロールボックスの実際の実施例を示す。コントロールボックスは、上側ハウジング３０と下側ハウジング３１とによって形成される。
上側及び下側チャンバは、フランジ止め技術によって互いに締め付けられ、両ハウジングの縁がそれらの間で隔膜３８を挟み付けて、隔膜がコントロールボックスを上側チャンバ３２と下側チャンバ３３とに分割する。
【００１６】
図４を参照して原理的に説明したように、上側チャンバ３２は吸引ダクト３４によって大気圧と最も強い、利用可能な負圧との間の任意の圧力に設定されてもよく、また、下側チャンバ３３も吸引ダクト３５によって同様になされてもよい。
隔膜３８は２つの板要素３９、４０によって正確に放射形状に維持され、また、圧力が隔膜のいずれかの側で変化した場合に、隔膜３８は一方又は他方の方向に新しい圧力状態にもとづいてずらされ、隔膜３８と共に制御棒３６を引っ張るか又は押すので、チャンバのいずれか一方又は両方における制御された圧力変化量により制御棒３６の目標とする軸方向移動が得られる。
【００１７】
螺旋ばね３７は、上側チャンバ３２の容積が減少する方向に隔膜３８を予め押圧するように、配置される。
下側チャンバ３３の下端において、下側ハウジング３１は、螺旋ばね３７の脚としてまた密封構造のハウジングとして同時に働く、上下に反転したポット４１が設けられる。
密封構造は２つの支持要素４２、４３を備え、それらの支持要素は、凹部４４に定置された円錐密封部４５の一端の周りにぴったりと嵌っている。円錐密封部４５の他端はそれ自体の弾力によって気密状態にして制御棒３６のリング溝４８に係合する。
さらに、下側支持要素４３は収容する凹部４６からなり、下側チャンバ３３は円錐密封部４５による密封と同様にＯリング・シール４７によって周囲に対して密封される。
【００１８】
異なるシールの上述した構造は、制御棒を可動状態に維持しながら下側圧力チャンバの信頼できる密封を生じる。
本発明は図示実施例にもとづいて詳細に記載された。本発明の精神から逸脱せずに特別な要求に適応するためにコントロールボックスの特別な使用にもとづいて変更がなされてもよいことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術の状態にもとづくコントロールボックスを示す。
【図２】従来技術の状態にもとづくコントロールボックスを示す。
【図３】従来技術の状態にもとづくコントロールボックスを示す。
【図４】本発明にもとづくコントロールボックスの概略図である。
【図５】本発明にもとづくコントロールボックスの実際の図面である。
【符号の説明】
【００２０】
３、３ａ、３ｂ、３ｃ：ばね、            ４、４ａ、４ｂ、３２：上側チャンバ、
６、６ａ、６ｂ、３３：下側チャンバ、
１０、１０ｂ、１０ｃ、２０、２２ｃ：制御ダクト、
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、３８：隔膜、  １４、１４ａ、１４ｃ、：棒、
１８、１９：弁、                        ２２：シール、
３０：上側ハウジング、                  ３１：下側ハウジング、
３５：吸引ダクト、                      ３６：制御棒、
３７：弦巻ばね、                        ３９、４０：板要素、
４１：ポット、                          ４２、４３：支持要素、
４４、４６：凹部、                      ４５：円錐密封部、
４７：Ｏリング・シール、                ４８：リング溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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