(57)【要約】  第１部（３）と第２部（５）とを含む線形アクチュエータ（１）が開示される。第１部（３）は、モータ（２）の回転部（４）と共に回転するように配置され、および第２部（５）は、被作動部（１８、２２）を駆動するように配置される。継手（６）は、第２部（５）が第１部（３）と同じ角速度で第１部（３）と共に回転することを可能にするために第１部（３）と第２部（５）とを相互接続する。継手（６）は、第１部（３）が、第２部（５）に係合しかつ第２部（５）を第１部（３）と共に回転させる前に所定の距離だけ回転することを可能にする、第１部（３）と第２部（５）との間の嵌合い公差を定める。嵌合い公差は、第１部（３）が特定の角速度に到達することと、それにより、第１部（３）から第２部（５）への結果としてのトルク伝達が、例えば被作動部（１８、２２）を予備張力がかけられた状態から解放するのに十分であることとを確実にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形アクチュエータ（１）であって、
−  モータ（２）の回転部（４）と共に回転するように配置された第１部（３）と、
−  被作動部（１８、２２）を駆動するように配置された第２部（５）と、
−  前記第２部（５）が前記第１部（３）と同じ角速度で前記第１部（３）と共に回転することを可能にするために前記第１部（３）と前記第２部（５）とを相互接続する継手（６）であって、前記第１部（３）が、前記第２部（５）に係合しかつ前記第２部（５）を前記第１部（３）と共に回転させる前に所定の距離だけ回転することを可能にする、前記第１部（３）と前記第２部（５）との間の嵌合い公差を定める、継手（６）と
を含む、線形アクチュエータ（１）。
【請求項２】
前記第１部（３）が前記モータ（２）のモータシャフトまたは回転子である、請求項１に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項３】
前記第２部（５）がねじ部分（１１）を含み、前記被作動部（１８、２２）が、前記第２部（５）の前記ねじ部分（１１）に係合するように配置されたねじ部分を有する線形可動要素（１８）を含む、請求項１または２に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項４】
前記第２部（５）と前記被作動部（１８、２２）との間のねじ接続部が自動ロック式である、請求項３に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項５】
前記被作動部が可動バルブ要素（２２）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項６】
前記継手（６）が、前記第１部（３）および前記第２部（５）の一方に形成された少なくとも１つの突出部（９、１２、１５）と、前記第１部（３）および前記第２部（５）の他方に形成された少なくとも１つの凹部（１３、１６）とを含み、各凹部（１３、１６）が突出部（９、１２、１５）を受けるように配置され、前記凹部（１３、１６）が、前記突出部（９、１２、１５）が前記凹部（１３、１６）の壁に係合する前に、前記所定の距離に対応する前記第１部（３）および前記第２部（５）の相対的移動を可能にするような大きさおよび形状にされる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項７】
前記第１部（３）が、前記第１部（３）と前記第２部（５）との間の摺動インターフェイスを形成するように配置された摺動軸受（２５）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項８】
少なくとも１つの凹部（１６）が前記摺動軸受（２５）に形成される、請求項６または７に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項９】
前記第２部（５）を支持する軸受配置構成（１４）であって、前記第１部（３）の回転軸に垂直な少なくとも１つの軸を中心とした前記第２部（５）の角度の付いた動きを可能にする軸受配置構成（１４）をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１０】
前記モータ（２）がステッパモータである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１１】
前記所定の距離が前記ステッパモータの少なくとも０．１５フルステップに対応する、請求項１０に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１２】
前記所定の距離が前記ステッパモータの最大で２フルステップに対応する、請求項１０または１１に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１３】
前記継手（６）の前記嵌合い公差が、所定の閾値出力トルクを超える、前記第２部（５）に係合するときの前記第１部（３）の出力トルクを提供するように選択される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１４】
前記閾値出力トルクが、前記被作動部（１８、２２）を予備張力がかけられた状態から解放するために必要とされるトルクに対応する、請求項１３に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１５】
前記所定の距離が少なくとも１°の角距離に対応する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）。
【請求項１６】
バルブ（２０）であって、流体入口と、流体出口と、前記流体入口と前記流体出口との間の流路に配置された静止バルブ要素（２３）と、可動バルブ要素（２２）であって、前記バルブ（２０）の開口度を定めるために前記静止バルブ要素（２３）と協働するように配置された可動バルブ要素（２２）とを含み、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の線形アクチュエータ（１）をさらに含み、前記線形アクチュエータ（１）が前記可動バルブ要素（２２）を作動させるように配置される、バルブ（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にバルブの可動バルブ要素を動かすための線形アクチュエータに関する。本発明の線形アクチュエータは、過度に高いモータ始動トルクを必要とすることなく、非常に信頼性のある動作を確実にすることができる。
【背景技術】
【０００２】
線形アクチュエータを使用するとき、被作動部が特定の位置で詰まるかまたは予備張力をかけられるようになり得る。例えば、被作動部がバルブの可動バルブ要素である場合、この可動バルブ要素は、バルブが閉位置にあるときに予備張力をかけられ得、それによりバルブにおける漏出を防ぐ。バルブが開けられることになるとき、したがって可動バルブ要素が移動する必要があるとき、この予備張力は、可動バルブ要素を作動させる線形アクチュエータにより克服されなければならない。これは、例えば、予備張力を克服するのに十分に高いモータトルクを提供することができるモータを提供することにより達成され得る。しかしながら、これは、モータが線形アクチュエータの正常な動作にとって大きすぎる寸法になり、それにより線形アクチュエータのコストが増加することをもたらすことが多い。
【０００３】
米国特許第６，４６０，５６７Ｂ１号明細書は、入口と、出口と、それらの間のバルブシートとを備えたバルブ本体を含むモータ作動式バルブを開示する。モータのアーマチュアと共に回転するシャフト上のねじと協働するバルブコアのねじにより、バルブコアが開位置と閉位置との間で往復する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過度に高いモータ始動トルクを必要とすることなく、信頼性のある動作を提供することができる線形アクチュエータを提供することが本発明の実施形態の目的である。
【０００５】
過度なモータトルクを必要とすることなく、被作動部の信頼性のある動作を確実にする線形アクチュエータを提供することが本発明の実施形態のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様によると、本発明は、線形アクチュエータであって、
−  モータの回転部と共に回転するように配置された第１部と、
−  被作動部を駆動するように配置された第２部と、
−  第２部が第１部と同じ角速度で第１部と共に回転することを可能にするために第１部と第２部とを相互接続する継手であって、第１部が、第２部に係合しかつ第２部を第１部と共に回転させる前に所定の距離だけ回転することを可能にする、第１部と第２部との間の嵌合い公差を定める、継手と
を含む、線形アクチュエータを提供する。
【０００７】
したがって、第１態様によると、本発明は、線形アクチュエータを提供する。本発明との関連において、「線形アクチュエータ」という用語は、被作動部の線形運動を引き起こすことができるアクチュエータを意味すると解釈されなければならない。
【０００８】
線形アクチュエータは、第１部と第２部とを含む。第１部は、モータの回転部と共に回転するように配置される。第１部は、モータの回転部であり得、またはそれは、モータの回転部に動かないように接続された部品であり得る。いずれの場合も、第１部は、モータの回転部と同じ角速度でモータの回転部と共に回転する。
【０００９】
第２部は、被作動部を駆動するように配置される。したがって、第２部は、被作動部の一部、すなわち線形アクチュエータにより駆動される部品に接触するか、被作動部の一部を形成する。例えば、第２部は、場合により被作動部と協働して被作動部を直線的に作動させるために、回転運動を線形運動へ変換するように配置され得る。
【００１０】
線形アクチュエータは、第１部と第２部とを相互接続する継手をさらに含む。継手は、第２部が第１部と同じ角速度で第１部と共に回転することを可能にする。したがって、継手は、第１部と第２部との間に伝動装置を提供しない。
【００１１】
さらに、継手は、第１部が、第２部に係合しかつ第２部を第１部と共に回転させる前に所定の距離だけ回転することを可能にする、第１部と第２部との間の嵌合い公差を定める。嵌合い公差は、作動を開始するためにモータが始動されると、第１部が、第２部に係合する前に所定の距離だけ動くことを可能にされることを確実にする。それにより、第１部は、所定の距離を移動する間に加速することを可能にされる。したがって、第１部が第２部に係合するとき、それは既に特定の角速度に到達している。それにより、継手を介して、第１部と第２部との間の衝突時に第１部から第２部へ伝達されるトルクは、嵌合い公差がない場合よりも高く、したがって第２部が第１部と共に加速される必要があるであろう。これは、線形アクチュエータが、過度なモータ始動トルクを必要とすることなく高い始動トルクを提供することを可能にする。
【００１２】
さらに、上述のとおり、被作動部が予備張力をかけられる場合、本発明の線形アクチュエータは、継手の嵌合い公差を原因として、過度なモータ始動トルクを必要とすることなく、この予備張力を克服することができる。
【００１３】
第１部は、モータのモータシャフトまたは回転子であり得る。第１部がモータのモータシャフトである場合、継手は、モータシャフトと、例えば別のシャフトまたはスピンドルの形態の別の部品との間に配置される。第１部がモータの回転子である場合、継手は、例えば回転子とモータシャフトとの間に配置され得る。
【００１４】
第２部は、ねじ部分を含み得、被作動部は、第２部のねじ部分に係合するように配置されたねじ部分を有する線形可動要素を含み得る。この実施形態によると、第２部は、スピンドルの形態である。第２部のねじ部分および線形可動要素のねじ部分が相互作用して、第２部の回転運動を線形可動要素の線形運動に変換する。
【００１５】
第２部と被作動部との間のねじ接続部は、自動ロック式であり得る。それにより、力が被作動部に作用する場合でも、一定のモータトルクを必要とすることなく、第２部の回転が停止すると、すなわち被作動部が押し戻されないとき、被作動部は、第２部と被作動部との間の所定の相対的位置に自動的に維持される。これは線形アクチュエータの電力消費を低下させる。
【００１６】
例えば、被作動部が、バルブシートに対して閉鎖する可動バルブ要素である場合、予備張力は、バルブが閉鎖状態にあるときに導入される。ねじ接続部の自動ロック性能は、この予備張力が経時的に維持されることを確実にし、それにより、バルブを開くためにアクチュエータが再度作動されるまでバルブが固く閉じられたままであることを確実にする。
【００１７】
他方で、自動ロック式設計は、被作動部の予備張力の原因となり得る。しかしながら、上述のとおり、本発明の線形アクチュエータは、過度なモータ始動トルクを必要とすることなく、このような予備張力を克服することができる。
【００１８】
被作動部は、可動バルブ要素であり得る。この実施形態によると、被作動部の作動は、線形アクチュエータにより、可動バルブ要素の動きをもたらし、それにより可動バルブ要素がその中に配置されたバルブを開くまたは閉じる。
【００１９】
継手は、第１部および第２部の一方に形成された少なくとも１つの突出部と、第１部および第２部の他方に形成された少なくとも１つの凹部とを含み得、各凹部は、突出部を受けるように配置され、凹部は、突出部が凹部の壁に係合する前に、所定の距離に対応する第１部および第２部の相対的移動を可能にするような大きさおよび形状にされ得る。
【００２０】
この実施形態によると、１つまたは複数の突出部および１つまたは複数の凹部の形態の嵌合部分がそれぞれ第１および第２部に形成される。例えば、第１／第２部には、第１／第２部の回転シャフトから半径方向に離れるように延在する、すなわち第１／第２部の回転軸に実質的に垂直な方向に延在する突出部が設けられ得る。第２／第１部には、したがって、第１／第２部に対して円周方向に配置された部品が設けられ得、円周方向部品には、凹部であって、その中に第１／第２部の突出部が配置される凹部が設けられ得る。第２／第１部の円周方向部品に設けられた凹部は、第１／第２部の突出部の大きさを超える角度の付いた延在部を有し得、それにより突出部と円周方向部品との間のいくらかの相対的回転運動を可能にする。相対的回転運動は所定の距離に対応する。
【００２１】
代替として、突出部および凹部が第１および第２部の端部に形成され得る。例えば、突出部および凹部の設計は、ねじの頭および対応するねじ回しと同様であり得る。
【００２２】
第１部は、第１部と第２部との間の摺動インターフェイスを形成するように配置された摺動軸受を含み得る。この場合、摺動軸受は、例えばモータの回転部に動かないように接続され得る。摺動軸受により提供された第２部に向かう摺動インターフェイスは、第１部が、第２部に係合する前に第２部に対して所定の距離だけ容易に回転し得ることを確実にする。それにより、第１部が、第２部が係合される前に、必要とされるトルク伝達を提供するのに十分な角速度まで加速されることが確実にされる。
【００２３】
継手が、さらに、第１および第２部に形成された突出部および凹部の形態の嵌合部分を含む種類である場合、少なくとも１つの凹部が摺動軸受に形成され得る。この場合、少なくとも１つの嵌合突出部が第２部に形成される。摺動軸受に凹部を形成し、続いて摺動軸受をモータの回転部に固定することは、凹部をモータの回転部に直接形成するよりも容易であることから、これは製造の観点から利点である。
【００２４】
線形アクチュエータは、第２部を支持する軸受配置構成であって、第１部の回転軸に垂直な少なくとも１つの軸を中心とした第２部の角度の付いた動きを可能にする軸受配置構成をさらに含み得る。この実施形態によると、第２部は、第１部の回転軸に垂直な少なくとも１つの軸を中心とした小さい傾動を行うことを可能にされる。そのような小さい傾動は、実際には、第２部の回転軸を例えば第１部の回転軸に対して傾動させる。
【００２５】
第１部の回転軸に垂直な第２部の回転の自由は、モータの回転部と共に回転する第１部と、第２部に接続された被作動部との間のあり得る組立の不整合にかかわらず、線形アクチュエータが堅牢に機能することを可能にする。不整合に対する堅牢性は、第２部に提供された回転の自由より小さい全ての不整合に対して提供される。
【００２６】
軸受配置構成は、例えばモータと被作動部との間に配置され得る。代替として、モータは、軸受配置構成と被作動部との間に配置され得る。別の代替として、軸受配置構成は、モータ内部に配置され得る。なお別の代替として、軸受配置構成は、継手の一部を形成し得る。
【００２７】
モータは、ステッパモータであり得る。この実施形態によると、モータは、滑らかでありかつ連続的に回転するよりむしろ、徐々にまたは次第に移動する種類のモータである。ステッパモータは、本発明による線形アクチュエータに特に好適である。例えば、場合により、例えば被作動部の端止め具位置に依存して、継手は、第１部が、第２部に係合する前に十分な角速度に到達することを可能にされない位置にあるときがある。この場合、モータは、第１部と第２部との間の衝突時の不十分な過渡トルクを原因として、特定された整流シーケンスをたどることができない。結果として、モータは、例えば１つのステップにより自動的に逆回転し、それにより、継手を、モータが再度順方向へ作動されているときに、第１部が、第２部に係合する前に十分な角速度に到達することを可能にする位置へもたらす。それにより、継手の初期位置にかかわらず、モータから電子駆動回路への制御フィードバックを必要とすることなく、第１部と第２部との間の十分なトルク伝達が得られることが確実になる。別の種類のモータが使用される場合、同様の動作パターンを得るために、モータからの制御フィードバックを含む比較的複雑なモータ制御が必要とされ得る。さらに、第１部と第２部との間の単回の衝突が、予備張力をかけられた被作動部を解放するのに不十分である場合、ステッパモータは、上述の方法で逆回転し、第１部と第２部との間に追加的な衝突を引き起こす。これは、被作動部が予備張力をかけられた状態から解放されるまで繰り返され得る。この場合も同様に、これは、モータフィードバックもモータの複雑な制御も必要とすることなしに自動的に得られる。
【００２８】
所定の距離は、ステッパモータの少なくとも０．１５フルステップ、例えばステッパモータの少なくとも０．２５フルステップ、例えばステッパモータの少なくとも０．５０フルステップ、例えばステッパモータの少なくとも０．７５フルステップ、例えばステッパモータの少なくとも１．００フルステップに対応し得る。
【００２９】
所定の距離は、モータが、第１部が第２部に係合すると第１部から第２部への望ましいトルク伝達を提供する角速度まで第１部を加速することを可能にするのに十分であることが確実にされなければならない。モータがステッパモータである場合、モータの最大角速度は、通常、単一のフルステップ内において、多くの場合にフルステップより著しく短いうちに得られる。したがって、十分な角速度が、モータの作動が開始されてから第１フルステップ内において、例えば第１フルステップの０．１５以内に到達され得ることが想定され得る。したがって、所定の距離がステッパモータのフルステップの少なくとも０．１５に対応するとき、第１部が第２部に対して所定の距離だけ移動する間、すなわち第１部が第２部に係合する前にモータが最大角速度まで加速することを可能にされることが確実になり、それにより、例えば被作動部の予備張力を克服するための、衝突時の第１部から第２部へのトルク伝達が十分であることが確実になる。被作動部が可動バルブ要素である場合、これは、バルブの開口性能を向上させる。
【００３０】
代替的にまたは追加的に、所定の距離は、ステッパモータの最大で２フルステップ、例えばステッパモータの最大で１．７５フルステップ、例えばステッパモータの最大で１．５０フルステップ、例えばステッパモータの最大で１．００フルステップに対応し得る。
【００３１】
所定の距離が、モータ、したがって第１部が最大角速度に到達することを可能にする距離より長い場合、第１部から第２部へのトルク伝達は、所定の距離がさらに増加しないと増加しない。他方で、比較的長い所定の距離は、被作動部の予備張力を引き起こすトルクを増加させ得る。この構成において被作動部の予備張力を増加させることは、被作動部の端止め具位置を越えてステッパモータを連続的に駆動し、それにより端止め具位置を越えた各ステップのための高い過渡トルクピークの伝達を導入することにより実施される。実際には、予備張力を克服するために必要とされるトルクも増加する。したがって、一方では、第１部から第２部への十分なトルク伝達を確実にし、他方では、被作動部の予備張力を制限するレベルまで所定の距離を制限することは利点である。これは、ステッパモータの最大で２フルステップに対応する所定の距離を選択することにより得られる。
【００３２】
例えば、被作動部が可動バルブ部材である場合、可動バルブ要素がバルブの閉位置へ移動したときに予備張力が導入され得、導入された予備張力は、バルブが再度開かれたときに克服されなければならない。
【００３３】
継手の嵌合い公差は、所定の閾値出力トルクを超える、第２部に係合するときの第１部の出力トルクを提供するように選択され得る。上述のとおり、嵌合い公差は、第１部が、第２部に係合する前に特定の角速度まで加速されることを可能にする。この角速度は、第１部の特定の出力トルク、およびそれによる衝撃時の第１部から第２部への特定のトルク伝達を提供する。
【００３４】
閾値出力トルクは、被作動部を予備張力がかけられた状態から解放するために必要とされるトルクに対応し得る。この実施形態によると、継手の嵌合い公差は、第１部が第２部に係合すると、衝撃が、被作動部を予備張力がかけられた状態から解放するのに十分となることが確実にされるような方法で選択される。それにより、線形アクチュエータが確実に作動することが確実にされる。例えば、被作動部が可動バルブ部品である場合、バルブの信頼性のある開口性能が確実にされる。
【００３５】
所定の距離は、少なくとも１°、例えば少なくとも１．５°、例えば少なくとも２°の角距離に対応し得る。
【００３６】
上述のとおり、所定の距離は、モータが、第１部が第２部に係合すると第１部から第２部への望ましいトルク伝達を提供する角速度まで第１部を加速することを可能にするのに十分であることが確実にされなければならない。したがって、所定の距離は、特定のモータがこのような角速度に到達するように適用されることを可能にする角距離でなければならない。様々な好適なモータについて、これは、数度の角距離内またはさらには１度の角距離内で可能である。
【００３７】
第２態様によると、本発明は、バルブであって、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間の流路に配置された静止バルブ要素と、可動バルブ要素であって、バルブの開口度を定めるために静止バルブ要素と協働するように配置された可動バルブ要素とを含み、本発明の第１態様による線形アクチュエータをさらに含み、線形アクチュエータが可動バルブ要素を作動させるように配置される、バルブを提供する。
【００３８】
当業者であれば、本発明の第１態様との組合せで説明されたいずれの特徴も同様に本発明の第２態様と組み合わせることができ、逆も同様であることを容易に認識することに留意されたい。したがって、上述の説明は、ここでも等しく当てはまる。静止バルブ要素は、例えば、バルブシートであることもバルブシートを含むこともできる。
【００３９】
特に、本発明の第２態様によるバルブは、本発明の第１態様による線形アクチュエータを含むため、バルブの開口性能に信頼性がある。
【００４０】
本発明は、添付の図面を参照してさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ−１ｄ】本発明の第１実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図２ａ−２ｃ】本発明の第２実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図３ａ−３ｄ】本発明の第３実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図４ａ−４ｄ】本発明の第４実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図５ａ−５ｄ】本発明の第５実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図６ａ−６ｄ】本発明の第６実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図７ａ−７ｄ】本発明の第７実施形態による線形アクチュエータを示す。
【図８ａ−８ｂ】本発明の一実施形態によるバルブを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１ａ〜１ｄは、本発明の第１実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図１ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図１ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。
【００４３】
線形アクチュエータ１は、ステッパモータ２と、ステッパモータ２の回転部４と共に回転するように配置された第１部３と、ステッパモータ２から離れるように延在するシャフトの形態の第２部５とを含む。図１ａおよび１ｂに示された第１部３は、ステッパモータ２の回転部４に動かないように接続された回転子シャフトの形態である。
【００４４】
継手６が第１部３と第２部５とを相互接続する。それにより、第２部５は、第１部３と同じ角速度で第１部３と共に回転することができる。継手６は、図１ｃおよび１ｄにおいてさらに詳細に示される。
【００４５】
図１ｃは、図１ｂに示された線Ｈ−Ｈに沿った線形アクチュエータ１の断面図であり、図１ｄは、図１ｂに示された線Ｆ−Ｆに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００４６】
第２部５に突出部７が設けられ、第１部３には、第２部５の突出部７が受け入れられる凹部８が設けられる。ロッド９は、第１部３および第２部５と交差し、それにより第２部５が第１部３と共に回転することを可能にする。
【００４７】
小さい嵌合い公差がロッド９と第１部３と第２部５の突出部７との間に定められる。嵌合い公差は、ロッド９が第２部５の壁に係合するわずかに前に第１部３が回転することを可能にし、それにより第２部５を第１部３と共に回転させる。したがって、線形アクチュエータ１を作動させるためにステッパモータ２の動作が開始されると、第１部３は、第２部５に係合する前に特定の角速度まで加速することを可能にされる。それにより、衝突時の第１部３から第２部５へのトルク伝達は、第２部５が単純に最初から第１部３と共に回転された場合よりも高い。この増加したトルク伝達は、例えば閉位置において配置されたバルブ要素の「付着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）」の形態の被作動部の予備張力を克服するのに十分である。嵌合い公差は、上述のとおり、例えばステッパモータ２のフルステップの少なくとも０．１５もしくは０．２５、および／またはステッパモータ２の最大で２フルステップに対応し得る。
【００４８】
ボール１０が第１部３の凹部８にさらに配置される。ボール１０は、第２部５が第１部３に対して小さい傾動を行うことを可能にする。さらに、凹部８は、凹部８に受け入れられた突出部７よりわずかに大きく、それにより第１部３に対する第２部５のこれらの傾動を可能にする。
【００４９】
図２ａ〜２ｃは、本発明の第２実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図２ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図２ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。
【００５０】
線形アクチュエータ１は、ステッパモータ２と、ステッパモータ２の回転部４と共に回転するように配置された第１部３と、ステッパモータ２から離れるように延在するシャフトの形態の第２部５とを含む。図２ａおよび２ｂに示される第１部３は、ステッパモータ２の回転部４に動かないように接続された回転子シャフトの形態である。第２部５には、第２部５の回転運動を被作動部の線形運動へ変換するために、被作動部に形成されたねじ部分に係合するように配置されたねじ部分１１が設けられる。
【００５１】
継手６が第１部３と第２部５とを相互接続する。それにより、第２部５は、第１部３と同じ角速度で第１部３と共に回転することができる。継手６は、図２ｃにおいてさらに詳細に示される。
【００５２】
図２ｃは、図２ｂに示された線Ｌ−Ｌに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００５３】
第１部３に突出部１２が設けられ、第２部５には、第１部３の突出部１２が受け入れられる凹部１３が設けられる。突出部１２と凹部１３との間の協働は、第２部５が第１部３と共に回転することを可能にする。
【００５４】
小さい嵌合い公差が突出部１２と凹部１３との間に定められる。嵌合い公差は、突出部１２が凹部１３の壁に係合するわずかに前に第１部３が回転することを可能にし、それにより第２部５を第１部３と共に回転させる。したがって、図１ａ〜１ｄを参照して上で説明された状況と同様に、第１部３から第２部５への増加したトルク伝達が得られる。嵌合い公差は、上述のとおり、例えばステッパモータ２のフルステップの少なくとも０．１５もしくは０．２５、および／またはステッパモータ２の最大で２フルステップに対応し得る。
【００５５】
軸受配置構成１４は、第２部５が、第１部３に対するわずかな傾動を行うことを可能にされるような方法で第２部５を支持する。
【００５６】
図３ａ〜３ｄは、本発明の第３実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図３ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図３ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。
【００５７】
線形アクチュエータ１は、ステッパモータ２と、ステッパモータ２の回転部の形態の第１部３と、ステッパモータ２から離れるように延在する部分を含むモータシャフトの形態の第２部５とを含む。第２部５には、第２部５の回転運動を被作動部の線形運動へ変換するために、被作動部に形成されたねじ部分に係合するように配置されたねじ部分１１が設けられる。
【００５８】
継手６が第１部３と第２部５とを相互接続する。それにより、第２部５は、第１部３と同じ角速度で第１部３と共に回転することができる。継手６は、図３ｃおよび３ｄにおいてより詳細に示されている。
【００５９】
図３ｃは、図３ｂに示された線Ｔ−Ｔに沿った線形アクチュエータ１の断面図であり、図３ｄは、図３ｂに示された線Ｐ−Ｐに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００６０】
第２部５には、２つの突出部１５であって、第２部５の両側に、第２部５から離れるように延在する２つの突出部１５を提供するロッドが設けられる。第１部３には、２つの凹部１６であって、第２部５の突出部１５が受け入れられる２つの凹部１６が設けられる。突出部１５と凹部１６との協働は、第２部５が第１部３と共に回転することを可能にする。
【００６１】
嵌合い公差が突出部１５と凹部１６との間に定められる。嵌合い公差は、突出部１５が各々凹部１６の壁に係合するわずかに前に第１部３が回転することを可能にし、それにより第２部５を第１部３と共に回転させる。したがって、図１ａ〜１ｄを参照して上述された状況と同様に、第１部３から第２部５への増加したトルク伝達が得られる。嵌合い公差は、上述のとおり、例えばステッパモータ２のフルステップの少なくとも０．１５もしくは０．２５、および／またはステッパモータ２の最大で２フルステップに対応し得る。
【００６２】
軸受配置構成１４は、第２部５がわずかな傾動を行うことを可能にされるような方法で第２部５を支持する。
【００６３】
図４ａ〜４ｄは、本発明の第４実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図４ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図４ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。
【００６４】
線形アクチュエータ１は、ステッパモータ２と、ステッパモータ２の回転部４と共に回転するように配置された第１部３と、ステッパモータ２から離れるように延在するシャフトの形態の第２部５とを含む。図４ａおよび４ｂに示された第１部３は、ステッパモータ２の回転部４に動かないように接続された回転子シャフトの形態である。第２部５には、第２部５の回転運動を被作動部の線形運動へ変換するために、被作動部に形成されたねじ部分に係合するように配置されたねじ部分１１が設けられる。
【００６５】
継手６が第１部３と第２部５とを相互接続する。それにより、第２部５は、第１部３と同じ角速度で第１部３と共に回転することができる。継手６は、図４ｃおよび４ｄにおいてさらに詳細に示される。
【００６６】
図４ｃは、図４ｂに示された線ＡＮ−ＡＮに沿った線形アクチュエータ１の断面図であり、図４ｄは、図４ｂに示された線ＡＬ−ＡＬに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００６７】
第２部５に突出部１２が設けられ、第１部３には、第２部５の突出部１２が受け入れられる凹部１３が設けられる。突出部１２と凹部１３との間の協働は、第２部５が第１部３と共に回転することを可能にする。これは、図２ａ〜２ｃに示された実施形態と同様である。
【００６８】
小さい嵌合い公差が突出部１２と凹部１３との間に定められる。嵌合い公差は、凹部１３の壁が突出部１２に係合するわずかに前に第１部３が回転することを可能にし、それにより第２部５を第１部３と共に回転させる。したがって、図１ａ〜１ｄを参照して上述された状況と同様に、第１部３から第２部５への増加したトルク伝達が得られる。嵌合い公差は、上述のとおり、例えばステッパモータ２のフルステップの少なくとも０．１５もしくは０．２５、および／またはステッパモータ２の最大で２フルステップに対応し得る。
【００６９】
軸受配置構成１４は、第２部５がわずかな傾動を行うことを可能にされるような方法で第２部５を支持する。
【００７０】
図５ａ〜５ｄは、本発明の第５実施形態による線形アクチュエータを示す。図５ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図５ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。図５ｃは、図５ｂに示された線ＡＵ−ＡＵに沿った線形アクチュエータ１の断面図であり、図５ｄは、図５ｂに示された線ＡＲ−ＡＲに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００７１】
図５ａ〜５ｄの線形アクチュエータ１は、図４ａ〜４ｂの線形アクチュエータ１と極めて類似しており、したがって、これはここで詳細に説明されない。しかしながら、図５ａ〜５ｄの線形アクチュエータ１において、継手６は、図４ａ〜４ｄの線形アクチュエータ１の場合よりもステッパモータ２のさらに内部に配置される。これは、第２部５がステッパモータ２内部に配置された追加的な軸受１７および軸受配置構成１４により支持されるという結果を有する。
【００７２】
図６ａ〜６ｄは、本発明の第６実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図６ａは、線形アクチュエータ１の斜視図であり、図６ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。図６ｃは、図６ｂに示された線ＡＪ−ＡＪに沿った線形アクチュエータ１の断面図であり、図６ｄは、図６ｂに示された線ＡＧ−ＡＧに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００７３】
図６ａ〜６ｄの線形アクチュエータ１の継手６が図４ａ〜４ｄの線形アクチュエータ１の継手６と同様であるという意味で、図６ａ〜６ｄの線形アクチュエータ１は、図４ａ〜４ｂの線形アクチュエータ１と極めて類似している。したがって、図６ａ〜６ｄの線形アクチュエータ１、特に継手６はここで詳細に説明されない。
【００７４】
図６ａ〜６ｄの線形アクチュエータ１には、２つの軸受配置構成１４が設けられ、１つはステッパモータ２の後ろに配置されかつ第１部３を支持し、１つは第２部５の端部に配置されかつ第２部５を支持する。
【００７５】
雌ねじを有するナット１８が、ナット１８の雌ねじが第２部５に形成されたねじと係合するような方法で、第２部５のねじ部分１１に配置される。ロッド１９は、ナット１８が回転するのを防ぐ。したがって、第２部５が回転すると、ナット１８が第２部５の長さに沿って線形運動を行い、すなわち、ねじ接続部により第２部５の回転運動がナット１８の線形運動に変換される。ナット１８は、同様に、被作動部、例えば可動バルブ要素に接続され得る。それにより、被作動部は、ナット１８に沿って直線的に移動する。
【００７６】
図７ａ〜７ｄは、本発明の第７実施形態による線形アクチュエータ１を示す。図７ａは、線形アクチュエータ１の回転部の斜視断面図であり、図７ｂは、線形アクチュエータ１の断面図である。図７ｃは、図７ｂにおいて「Ｂ」と記された円に対応する拡大図であり、図７ｄは、図７ｂに示された線Ｃ−Ｃに沿った線形アクチュエータ１の断面図である。
【００７７】
図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１の継手６が図３ａ〜３ｄの線形アクチュエータ１の継手６と同様であるという意味で、図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１は、図３ａ〜３ｄの線形アクチュエータ１と極めて類似している。したがって、図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１はここでより詳細に説明されない。しかしながら、図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１において、継手６は、図３ａ〜３ｄの線形アクチュエータ１の場合よりもステッパモータ２のさらに内部に配置される。
【００７８】
図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１は、第１部３と第２部５との間の摺動インターフェイスを形成する摺動軸受２５を含む。摺動軸受２５は、ステッパモータ２の回転部の形態の第１部３に動かないように取り付けられる。しかしながら、摺動軸受２５は、第２部５に対して容易に移動することができる。それにより、突出部１５が凹部１６の壁に係合し、それにより第２部５を第１部３と共に回転させる前に第１部３が十分な角速度まで加速することを可能にされることが確実にされる。
【００７９】
図７ａ〜７ｄの線形アクチュエータ１において、凹部１６は、ステッパモータ２の回転部に直接形成される代わりに摺動軸受２５に形成される。これは、摺動軸受２５に凹部１６を形成し、続いて摺動軸受２５をステッパモータ２の回転部に取り付けることの方が、凹部１６をステッパモータ２の回転部に直接形成するよりも容易であることために利点である。
【００８０】
図８ａおよび８ｂは、本発明の一実施形態によるバルブ２０を示す。図８ａは、バルブ２０の斜視図であり、図８ｂは、バルブ２０の断面図である。バルブ２０は、バルブハウジング２１内部に配置された図１ａ〜１ｄに示された種類の線形アクチュエータ１を含む。しかしながら、バルブ２０は、代替的に、図２ａ〜７ｄに示された線形アクチュエータ１の１つを含み得ることに留意されたい。
【００８１】
雌ねじが設けられたナット１８が第２部５のねじ部分１１に配置される。それにより、図６ａ〜６ｄを参照して上で説明された状況と同様に、第２部５の回転運動がナット１８の線形運動に変換される。
【００８２】
ナット１８は、可動バルブ要素２２に接続される。したがって、ナット１８が直線的に移動するとき、可動バルブ要素２２も直線的に移動される。それにより、可動バルブ要素２２と静止バルブ要素２３との間の相対的位置が変えられる。静止バルブ要素２３は、バルブハウジング２１内部に配置されたスリーブの形態であり、バルブハウジング２１に対して静止している。スリーブにはいくつかの開口２４が設けられている。可動バルブ要素２２が静止バルブ要素２３に対して移動すると、バルブ要素２２により覆われる開口２４の部分が変わる。それにより、可動バルブ要素２２により覆われていない、開口２４の一部により定められた流体通路の大きさも変わる。したがって、バルブ２０の開口度が変わる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
2018536816.tif 000005
【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
2018536816.tif 000008
【図２ｃ】
2018536816.tif 000009
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
2018536816.tif 000013
【図４ａ】
2018536816.tif 000014
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
2018536816.tif 000017
【図５ａ】
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【図５ｂ】
2018536816.tif 000019
【図５ｃ】
2018536816.tif 000020
【図５ｄ】
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【図６ａ】
2018536816.tif 000022
【図６ｂ】
2018536816.tif 000023
【図６ｃ】
2018536816.tif 000024
【図６ｄ】
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【図７ａ】
2018536816.tif 000026
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
2018536816.tif 000028
【図７ｄ】
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【図８ａ】
2018536816.tif 000030
【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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