(57)【要約】アクチュエータは、休止したとき、一部分、膜板１６の休止面１４に接して休止する膜５を備えており、膜板は、ハウジング１内で変位可能である。膜の一側部に圧力を付与することができる。圧力を付与したとき、膜５は、休止面１４から益々離れ、また、益々、ハウジングの内側に設けられた付着面４０に寄り添う状態となる。膜が移動するとき、該膜は、アクチュエータ要素２５を移動させる。休止面１４は、移動方向Ｂに見たとき、拡がる少なくとも１つの部分４５を有する一方、付着面４０は、移動方向Ｂに見たとき、狭まる少なくとも１つの部分４１を有している。【選択図】図１
2004525324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１）及び膜（１４）を有するアクチュエータにおいて、
膜（５）の一側部に圧力を作用させることができ、
膜（５）は、休止状態にあるとき、ハウジング内で変位可能である膜板（１６）の休止面（１４）に接して部分的に休止し、
膜（５）は、圧力を付与したとき、移動方向（Ｂ）に可動であり、このとき、休止面（１４）から益々、離れ、ハウジングの内側に設けられた付着面（４０）に対して益々、寄り添うようになり且つ、アクチュエータ要素（２５）を駆動し、
休止面（１４）は、移動方向（Ｂ）に見たとき、拡がる少なくとも１つの部分（４５）を有し、
付着面（４０）は、移動方向（Ｂ）に見たとき、狭まる少なくとも１つの部分（４１）を有する、アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、休止面（１４）が、移動方向（Ｂ）に見たとき、円錐状に拡がるようにした、アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、付着面（４０）が、移動方向（Ｂ）に見たとき、円錐状に狭まるようにした、アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のアクチュエータにおいて、休止面（１４）が、付着面（４０）が狭まるときの角度（β）と同一の角度（α）にて拡がるようにした、アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載のアクチュエータにおいて、アクチュエータ要素が、案内ブッシュ（２８）内を振動減衰状態で案内され、該案内ブッシュの一部分が、Ｏリング（３０）を介してハウジング（１）内に取り付けられるようにした、アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のアクチュエータにおいて、案内ブッシュ（２８）が自己潤滑性である、アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと、膜とを有するアクチュエータに関する。特に、本発明は、例えば、機械式調節又は制御のために使用可能である空気圧又は液圧作動式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この型式の調節又は制御において、圧力媒体の作用によって実際の制御力を発生させ且つ、この力をアクチュエータ要素を介して作動制御手段又は調節手段に伝達することがしばしば望まれる。この目的のため、使用状況に依存して、例えば、６００ｋＰａ（６バール）のような、顕著な圧力の作用を受けることが可能な膜を設けることができる。この圧力は、例えば、空気圧媒体のような適宜な圧力媒体を介して又は、例えば、液圧油のような、液体によって膜に作用するようにすることができる。
【０００３】
動きを実現するための圧力が付与されず、又は圧力の付与が不十分であることを意味する位置と理解される、休止位置において、膜は休止位置をとり且つ、この場合、休止面に対し休止することができる。圧力を付与したとき、膜は、アクチュエータ要素のハウジング内で動き、これにより、一部分、休止面外に伸長する。圧力の付与を停止させると、ばねによって膜は、元の位置に再設定されるすなわち、復帰する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このことを背景として、本発明の課題は、頻繁に駆動する状態、すなわち、短時間で多数の作動又は荷重サイクルが行われるときでさえ、極めて一定的で支障無く且つ信頼し得る駆動の動きを特徴としており且つ、困難な外部状態においてでさえ、この駆動の動きを維持するアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によって、ハウジング及び膜を有する駆動装置により解決され、この場合、
膜の一側部に圧力を作用させることができ、
膜は、休止状態にあるとき、ハウジング内で変位可能である膜板の休止面に対して部分的に休止し、
膜は、圧力を付与したとき、移動方向に可動であり、これにより、休止面から益々、離れる方向に移動し、ハウジングの内側部に設けられた付着面に益々、寄り添い且つ、アクチュエータ要素を駆動し、
休止面は、移動方向に見たとき、拡がる少なくとも１つの部分を有し、付着面は、移動方向に見たとき、狭まる少なくとも１つの部分を有する。
【０００６】
本発明の本質的な特徴は、一方にて、膜板に休止面を設け、また、他方にて、作用を受けたとき、膜板から伸長する膜を付着させる付着面を設け、休止面及び付着面は、同心状でも平行でもなく、少なくとも一部分に亙って伸びるが、少なくとも一部分に亙って拡がり（半径方向に）又は、場合によっては、狭まるようにすることにある。これと共に、休止面及び付着面又は、拡がり且つ狭まる部分は、移動方向と反対方向に且つ、互いに向けて鋭角な角度にて伸びている。このことは、圧力を付与する間、又は、場合によっては、その後に圧力を停止する間、膜が極めて均一に伸長し且つ着座することを可能にする。これにより、膜は優れた変形状態を実現し、その結果、特に、連続性が得られ且つ叩き（ｄｒｕｍｍｉｎｇ）動作は減少する。この措置により、少なくとも移動部分に沿って、膜の長さが一定状態で自由に縮小する、すなわち分離することが実現可能となることは、特に有益である。
【０００７】
このため、膜板、又は、場合によっては、相応するハウジング部分は、例えば、深絞りのような製造工程中、拡げ（半径方向に）又は、場合によっては、相応して狭まるように製造されるから、追加の費用を伴わずに、必要な構成要素を容易に製造できる。
【０００８】
本発明の１つの有利な実施の形態は、休止面が移動方向に見たとき、同心状に拡がるようにすることを考える。これに伴い、膜にとって特に優れた伸長又は分離状態を実現することができる。これと共に、金属製膜板の場合、例えば、深絞りによる円錐形の拡がり部が製造技術にて容易に実現される。
【０００９】
同一の考慮に基づいて、付着面が移動方向に見たとき、円錐状に狭まる、本発明のアクチュエータの設計とすることも可能である。
本発明のアクチュエータの１つの好ましい展開例によれば、休止面が、付着面が狭まるときの角度と同一の角度にて拡がるようにすることが考えられる。これに伴い、膜の特に均一な動き及び特に優れた又は適宜なはく離長さ又は分離長さを実現することができる。
【００１０】
異なる環境状態下にて採用される場合、アクチュエータ要素が振動減衰状態下にて案内ブッシュ内を摺動し、案内ブッシュの一部分が、Ｏリングを介してハウジング内に取り付けられるようにする、本発明の設計は適宜であることが分かった。好ましくは、案内ブッシュは、自己潤滑性であるものとする。
【発明の実施の形態】
【００１１】
本発明の一例としての実施の形態に関して、図面に基づいて以下に説明する。
図１には、第一のハウジング部分２と、相補的な第二のハウジング部分３とから成るハウジング１を有するアクチュエータが図示されている。ハウジング部分２、３の間の接続部すなわち境界面領域４に第一の可撓性膜５が設けられ且つ、その外周６に沿って固定されている。適宜な膜は、例えば、ＲＥＣＩＦＬＥＸという標識にて配置された膜を有している。密封のため、ハウジング部分３と膜の外周領域６との間に密封リング８が設けられている。ハウジング部分３は、軸方向Ａに見たその端部に、連結片１０を有している。連結片１０を介して圧力媒体（例えば、圧縮空気又は液圧流体）を圧力密の内部空間１１内に導入することができ、この内部空間１１は、膜５の下側部分１２とハウジング部分３との間に形成されている。
【００１２】
休止位置にあるとき、すなわち圧力作動されないとき、又は極く僅かなプリテンション圧力しか作用しないとき、膜は、図１に示した休止位置をとる。これにより、膜の内面１３の主要部分は、膜板１６の外側部に寄り添っている。これにより、膜板の外側は、膜の内面１３に対する休止面１４と称される、付着面を形成する。膜板には、ヘリカルばね１８の形態をした機械的な戻り要素の一端１７が作用し、該ヘリカルばね１８は、膜板１６の基部すなわち内側底部に対して支持されている。ヘリカルばね１８は、板１９によって中心決めされており、膜板１６を図示した休止位置に付勢する。
【００１３】
制御ロッド２５の形態をしたアクチュエータ要素が膜板１６と接続されている。制御ロッド２５の自由端には、案内片２６が設けられており、該案内片２６には、例えば、図示しない調節装置すなわち制御機構が接続され且つ作動可能である。制御ロッド２５は、案内ブッシュ２８内を摺動し又は案内され、該案内ブッシュ２８の一部分は、介在させたＯリング３０を介してハウジングすなわちケーシング３２と接続されている。これにより、高頻度の作動の場合でさえ、優れた振動減衰効果が実現され、このため、迷惑な振動が発生しても案内片２６と接続されたアクチュエータ又は手段に何ら悪影響が及ぶことはない。制御ロッド２５がハウジング１から出る領域において、円板３３が撥ね返り防止板として設けられている。
【００１４】
圧力を付与したとき、空間１１内の内部圧力は圧力媒体を介して上昇する。膜５がヘリカルばね１８のばね力に抗して右方向への移動方向Ｂに向けて長手方向Ｂへの軸線Ａに沿って動くため、この空間は膨張する。「移動方向Ｂ」により、その方向は、膜及びこれと共に、制御ロッド２５が、圧力を加えたとき、移動する方向を意味する。
【００１５】
これにより、膜板１６と剛性に接続された制御ロッド２５は、右方向に移動し且つ、案内ブッシュ２８を通じて案内される。これに伴い、アクチュエータ装置は、アクチュエータとして機能し且つ、案内片の所望の位置すなわち制御動きを実現する。この動きの間、最初に膜板１６の休止面１４に寄り添っている該膜の内面１３の一部分は、はく離し又は分離し、この休止面から伸長することを続ける。更に動くとき、膜は、反転するすなわち外側から内側へ方向変更し、このため、膜の内面１３の一部分は、益々、付着面４０に寄り添う。この付着面４０は、ハウジング２の内側部４２の一部分４１によって形成される。
【００１６】
膜板１６の休止面１４は、移動方向Ｂに見たとき、少なくとも１つの拡がり部分４５を呈する。この拡がり部分は、円錐形の拡がり部分の形状とされている。製造上の観点から見たとき、例えば、金属の深絞り部品として形成された膜板１６は、ほぼ円錐形に深絞り成形されるため、このことは、容易に実現される。
【００１７】
ハウジング部分２に形成された付着面４０は、移動方向Ｂに見たとき、狭まる。移動過程の間、このことは、一方にて膜板１６の休止面１４、他方にて付着面との間に益々小さい空隙を形成する。これにより、膜に対し特に好ましい分離及び付着状態が実現され、これにより最適な案内伸長過程が実現される。この結果、膜の付着、分離動作は極めて均一となり且つ、均一さが得られ、また叩き動作は減少する。
【００１８】
圧力作用が減少し又は完全に停止されたとき、膜板及びこれに伴い膜及び制御ロッド２５は、再度、左方向に、また、場合によっては開始位置又は休止位置に向けて戻る。これに伴い、相応する伸長面、又は場合によっては、収縮面の上述した幾何学的形態により、膜は、極めて均一な伸長動作をする。
【００１９】
図２には、図１による極めて誇張した膜板１６が示してある。図３には、ハウジング部分２が示してある。
膜板１６（図２）は、キャップ状の形状とされており、また、板の基部５３に制御ロッド２５を固定する貫通穴５０を有している（図１）。開口部５２に向けて、膜板１６は、円錐形に、好ましくは１つの好ましい実施の形態に従って、長手方向軸線Ａに対してα＝４°の角度にて拡がっている（半径方向外側に）。これに伴い、板の基部５３と側壁５４との間には、９４°の角度が生じる。
【００２０】
図３には、ハウジング部分２の関係した相応する設計が示してある。穴６０内には、図１に図示するように、ケーシング３２が固定されている。開口部６２は、カラー６４にて終わっており、該カラーは、組み立てた後、曲げられ且つ、図１に示すように、ハウジング部分３と接続し且つ、膜５を固定する作用を果たす。カラー６４から、部分４１は付着面４０に沿って穴６０に向けて狭まって（半径方向に）いる。好ましい円錐形の設計による狭まり部分の狭まり角度βは、β＝４°にて穴拡がり角度α（図２）に相応する寸法とされている。これに伴い、ハウジング部分２の協働する部分４１、４５、又は場合によって、膜板１６が同一の角度又は勾配を呈し、このことは、均一な伸長動作を可能にする。
【００２１】
図４には、本質的に図１の設計に相応する本発明のアクチュエータの１つの実施の形態が縦断面図で図示されている。簡略化のため、互いに相応する要素は図１の要素と同一の参照番号で示されている。図１によるアクチュエータは、全体として多少より小型であり、より密な巻数を有するヘリカルばね７０を呈する。
【００２２】
制御ロッド７２は、好ましくは、自己潤滑状態で２つの案内ブッシュ７４、７５内に取り付けられている。その他の点にて、図１に関して詳細に説明した作動原理はこの場合にも当て嵌まり、特に、ハウジング部分２は、付着面４０を有する狭まり部分４１を呈する。膜板１６は、これに相応して拡がる休止面１４を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のアクチュエータの第一の一例を示す実施の形態による縦断面図である。
【図２】図１によるアクチュエータの個々の構成要素を示す縦断面図である。
【図３】図１によるアクチュエータの別の構成要素を示す縦断面図である。
【図４】本発明のアクチュエータに対する第二の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
α  角度                              β  狭まり角度
Ａ  長手方向軸線                      Ｂ  移動方向
１  ハウジング                        ２  ハウジング部分
３  相補的なハウジング部分            ４  接続領域
５  膜                                ６  端縁領域
９  シール                            １０  接続支持体
１１  内部空間                        １２  膜の下側部
１３  膜の内面                        １４  休止面
１６  膜板                            １７  端部
１８  ヘリカルばね                    １９  板
２５  制御ロッド                      ２６  案内片
２８  案内ブッシュ                    ３０  Ｏ−リング
３２  ケーシング                      ３３  円板
４０  付着面                          ４１  部分
４２  内面                            ４５  部分
５０  ボア穴                          ５２  開口部
５３  内側基部                        ５４  側壁
６０  ボア穴                          ６２  開口部
６４  カラー                          ７０  ヘリカルばね
７２  制御ロッド                      ７４、７５  案内プッシュ
【国際公開パンフレット】
2004525324.tif 000003
2004525324.tif 000004
2004525324.tif 000005
2004525324.tif 000006
2004525324.tif 000007
2004525324.tif 000008
2004525324.tif 000009
2004525324.tif 000010
2004525324.tif 000011
2004525324.tif 000012
2004525324.tif 000013
2004525324.tif 000014
2004525324.tif 000015
2004525324.tif 000016
2004525324.tif 000017
2004525324.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525324.tif 000019
【国際調査報告】
2004525324.tif 000020
2004525324.tif 000021
2004525324.tif 000022