(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上にあるが一直線上にはない２つの方向に関する小振幅の前後運動により作動可能な２つの部材間で運動を伝達するように構成された装置であって、
固定本体と、
前記２つの部材を接続する可動レバーと、
前記レバーと前記固定本体との間に置かれており、たわんでいない状態で、前記２つの方向を含む平面に直交する平面上にあり、前記レバーの長手軸を通過する可撓性ストリップとを備えている装置。
【請求項２】
前記可撓性ストリップが前記レバーを、該レバーの両側に位置する前記固定本体の部分に接続する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可撓性ストリップが、前記固定本体の管状部に取り付けられると共に直径方向反対側の２つの点で固定されており、この構成において、前記ストリップがたわんでいないとき、前記レバーが管状部の軸を通る請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記可撓性ストリップが前記レバー及び前記固定本体に固定されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つのバルブシートを含む固定本体と、
たわんでいない状態で前記レバーの長手軸を通過する平らな可撓性ストリップにより、中心部が前記固定本体に取り付けられた少なくとも１つの可動レバーと、
前記レバーの一端とともに作動し、かつ前記可撓性ストリップの平面に直交する平面に位置する方向に関して小振幅で前後運動することによって作動可能な制御部材がはめ込まれているリニアアクチュエータと、
前記可撓性ストリップがたわんでいない状態であるとき、前記バルブシートを押すように、前記レバーの他端に取り付けられたシーリングフラップとを備えているバルブ。
【請求項６】
前記可撓性ストリップが前記レバーを該レバーのいずれかの側に位置する前記固定本体の部分に接続する請求項５に記載のバルブ。
【請求項７】
前記可撓性ストリップが、前記固定本体の管状部に取り付けられると共に直径方向反対側の２つの点で固定されており、この構成において、前記ストリップがたわんでいないとき、前記レバーが管状部の軸を通る請求項６に記載のバルブ。
【請求項８】
前記固定本体の内部に形成され、前記レバーと前記固定本体の管状部との間にはめ込まれたベローズによって部分的に区切られたチャンバ内に、前記レバーの他端が位置している請求項７に記載のバルブ。
【請求項９】
流体入口通路及び流体出口通路が前記固定本体に形成されており、流体入口通路は直接、前記チャンバに通じており、流体出口通路はバルブシートを介して前記チャンバに通じている請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記可撓性ストリップが前記レバー及び前記固定本体に固定されている請求項５に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記制御部材がプッシャ及び弾性手段を含み、該弾性手段は、前記シーリングフラップを前記バルブシートに押し付けた状態に保持するように、かつ、前記リニアアクチュエータが前記バルブの閉じた状態にあるとき、前記プッシャが間隙の分だけ前記レバーの一端から離されるように、前記レバーの一端に抗して作用する請求項５に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一直線上にない同一面上の２つの方向に関する小振幅の前後運動により作動可能な２つの部材間で運動を伝達するように設計された装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、前記運動伝達装置を組み込んだバルブに関する。
【０００３】
本発明は、いかなる種類のバルブにも適用することができ、より一般的には、ピボットレバーを使用して小振幅運動をおこし、特に、レバーの軸に沿ったかなりの剛性及び抵抗とともに、再現可能で弾性ヒステリシスのない可能な最低抵抗負荷に対する要求がある任意の運動伝達装置に適用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実在する第１の種類のバルブでは、このバルブのシーリングフラップの運動はシーリングフラップの軸に位置する線形アクチュエータによって駆動される。より詳細には、シーリングフラップはアクチュエータのコマンドロッドに直接取り付けられている。
【０００５】
この種のバルブの長所は、このバルブが特に簡単で、安価であるということである。しかしながら、このバルブはある種の欠点を有する。これらの欠点の第１は、時間とともに変化する著しい抵抗負荷及びヒステリシスを生じる、避けられない摩擦の存在である。さらに、万一漏れが起こると問題が発生する、流体含有部品及び電気部品の並置が避けられないことである。
【０００６】
実在する異なる種類のバルブでは、シーリングフラップは、一方の端部に取り付けられたシーリングフラップを有するピボットレバーを介して、トルクモータによって駆動される。
【０００７】
この種のバルブは、摩擦をあまり受けず、流体含有部品と電気部品との間の完全な分離を確実にする長所を有する。しかしながら、このバルブは、特にトルクモータの使用により、著しく複雑で高価である。
【０００８】
ＭＯＯＧ社によって市販されているタイプ５１‐１２７のバルブはピボットレバー及びトルクモータを有するバルブの種類に属し、レバーの回転は、可撓性シースを使用してバルブの本体内部にレバーを取り付けることによって得られる。
【０００９】
この装置は、全ての摩擦を除去する。しかしながら、レバーを回転させる可撓性シースの使用は、抵抗負荷がレバーに直交する全ての方向で同じであるという特定の欠点を有する。従って、レバーをそのピボット軸に効果的に維持するためにはバルブがこの方向で外部負荷を受けるときに、シースにはかなりの剛性及び抵抗を与えなければならない。これは、必然的に回転方向にかなり抵抗負荷を生じる。従って、バルブを作動させるのに必要な電力は、バルブ応答時間と同様に比較的高くなる。
【００１０】
本発明は、主に、２つの部材間に運動を伝達するピボットレバータイプの装置に関し、その新規な構成が摩擦を除去し（従ってヒステリシスを除去し、それによって十分な再現性を確実にすること）、運動を制御するのに必要な電力を制限すると同時に非常に短い応答時間をもたらす。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この成果は、一直線上にない同一面上の２つの方向に関する小振幅の前後運動により作動可能な２つの部材間で運動を伝達する装置であって、
固定本体と、
２つの部材を接続する可動レバーと、
レバーと固定本体との間に置かれており、たわんでいない状態で、各方向を含むと共にレバーの長手軸を通る面に直交する面にある可撓性ストリップとを備えているという事実によって特徴づけられた装置によって得られる。
【００１２】
適切に配向された可撓性ストリップの使用は、その装置が、摩擦がなく、再現可能でピボット（回転）方向にヒステリシスのない可能な最低抵抗の負荷を有し、レバーの軸に沿って著しい剛性及び抵抗を有することを確実にする。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態では、可撓性ストリップがレバーを、そのいずれかの側に位置する固定本体の部分に接続する。
【００１４】
それから、可撓性ストリップは、固定本体の管状部に取り付けられると共に直径方向反対側の２つの点で固定されており、この構成において、ストリップがたわんでいないとき、レバーが管状部の軸を通るのが有利である。
【００１５】
回転方向に付加的剛性を与えるために、可撓性ストリップは、レバー及び固定本体の両方に固定されるのが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、
少なくとも１つのバルブシートを含む固定本体と、
たわんでいない状態で、レバーの長手軸を通る平らな可撓性ストリップにより、中央部が固定本体に取り付けられている少なくとも１つの可動レバーと、
レバーの一端とともに作動し、かつ可撓性ストリップの面に直交する面に位置する方向に関して小振幅で前後運動することによって作動可能な制御部材がはめ込まれているリニアアクチュエータと、
可撓性ストリップがたわんでいない状態にあるとき、バルブシートを押すように、レバーの他端に取り付けられたシーリングフラップとを備えているという事実により特徴づけられたバルブに関するものである。
【００１７】
この種のバルブは、前述の運動伝達装置の使用による長所を全て有している。さらに、リニアアクチュエータを使用することにより、バルブを簡単にし、従来技術によるピボットレバーバルブと比較してコストを減らしている。ピボットレバーを使用することにより、この技術に関連した長所、すなわち、流体含有部品と電気部品との間の完全な分離、及び全体に摩擦がないことも与える。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態では、可撓性ストリップが固定本体の管状部に取り付けられており、レバーの他端は、固定本体の内部に形成されたチャンバ内に位置すると共に、レバーと管状部との間にはめ込まれたベローズによって環境が部分的に定められている。
【００１９】
有利なことには、制御部材が、プッシャ及び弾性手段を含んでおり、弾性手段はシーリングフラップをバルブシートに押し付けた状態に保持するように、かつ、リニアアクチュエータがバルブの閉じた状態にあるとき、プッシャが間隙の分だけレバーの一端から離されるように、レバーの一端に抗して作用する。弾性手段がバルブの可動構成要素の一部であるため、弾性手段は、バルブの開放を制御するときにアクチュエータによって克服されるべき全負荷に含められない。これは、アクチュエータで必要な電力ならびに応答時間を抑える。
【００２０】
この装置は、単一のアクチュエータで同時にいくつかのレバーを制御する（すなわち、いくつかの流体の流量を同時に制御するバルブ）ために使用できることに注目すべきである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面により非限定例として説明する。
【００２２】
図１及び図３は、本発明により構成されたバルブの閉じた状態及び開いた状態をそれぞれ示している。このバルブは、一直線上にない同一面上の２つの方向（two non-aligned coplanar directions）に関して小さな振幅で前後運動することによって作動する任意の２つの部材間で運動を伝達するために他の機械的システムでも使用可能な運動伝達装置を組み込んでいる。
【００２３】
図に示されたバルブはチャンバ１２を取り囲む固定本体１０を備えている。流体入口通路１４は、チャンバ１２の中に直接通じるように本体１０を横切っている。バルブの本体１０は、バルブシート１８を介してチャンバ１２の中に通じる流体出口通路１６を形成するように穴あけされている。
【００２４】
特に図１及び図３から分かるように、バルブの本体１０は、通路１４及び１６並びにチャンバ１２が形成される主要部２０を備えている。チャンバ１２は、略円筒状であり、通路１４及び１６はその中に径方向に開口している。
【００２５】
バルブの本体１０はまた、チャンバ１２の一端にはめ込まれており、例えば、溶接部２４によって主要部２０に固定される管状部２２を備えている。管状部２２の外面は、その機能が後述されるリング状キャップ２６によって覆われている。前記キャップ２６は溶接部２８によって管状部２２に固定されている。
【００２６】
本体１０の管状部２２の軸は可動レバー３０を含んでおり、このレバーは、その長手軸に直交する仮想軸３３の周りの限定された範囲を回転するように可撓性ストリップ（flexible strip）３２によって管状部２２に固定されている。
【００２７】
図示された実施の形態では、可動レバー３０は、一般に直線の円筒状ロッドの形状を有し、比較的大きな間隙を有する本体１０のキャップ２６及び管状部２２を通過する。可撓性ストリップ３２が図１及び図２に示された平らでたわんでいない状態である場合、可動レバー３０は管状部２２及びキャップ２６と同軸であり、ストリップの面はバルブシート１８の軸に直交している。
【００２８】
チャンバ１２の内部に置かれた可動レバー３０の端部にはシーリングフラップ３４がはめ込まれている。より正確には、シーリングフラップ３４は、閉じた位置でバルブシートと接触する面が、可動レバー３０の長手軸に平行であるようにバルブシート１８と同じ側の可動レバー３０上に横方向に取り付けられている。従って、シーリングフラップ３４は、可撓性ストリップ３２が図１に示されたたわんでいない状態である場合、バルブシート１８に対して漏れのないシールを形成するように正常に押圧される。
【００２９】
図１及び図２から特に分かるように、可撓性ストリップ３２は、可動レバー３０を形成するロッドの長手軸に沿って伸びるスリット３５を間隙なしに通過する矩形のストリップである。可撓性ストリップ３２における可動レバー３０から最も遠く離れた各端部は、可動レバー３０に対して直径方向に対向する点で本体１０の管状部２２の内部円筒状表面に切り込まれた溝３６の中に間隙なしに収容される。
【００３０】
このように構成された運動伝達装置に対して、可撓性ストリップ３２の面に直交する方向における高い剛性ををもたらすために、可撓性ストリップはレバーのいずれかの側に、例えば溶接部（図示せず）によって可動レバー３０及び管状部２２にしっかりと固定されている。
【００３１】
図に示された実施の形態では、キャップ２６は、ストリップが管状部２２に固定される前に、可撓性ストリップ３２を溝３６の中に保持するために使用される。
【００３２】
可動レバー３０が仮想軸３３の周りを回転する間、チャンバ１２及び外部間の漏れなしシールを形成するために、ベローズ３８が２つの構成要素間にはめ込まれる。ベローズ３８の一端は、本体１０の管状部２２に固定され、他端は可動レバー３０と一体であるディスク４０に固定されている。ディスク４０は、管状部２２とシーリングフラップ３４を支承する可動レバー３０の端部との間にはめ込まれている。それによって、ベローズ３８は、チャンバ１２の容積の境界を部分的に定めている。
【００３３】
本発明によるバルブはまた、可動レバー３０の外部端、すなわちシーリングフラップ３４を支承する端部の反対側の端部と関連して作動するように本体１０に固定されるリニアアクチュエータ４２を備えている。より正確には、リニアアクチュエータ４２は本体１０の主要部２０のタブ４４に取り付けられ、バルブが図１に示された閉じた状態にあるとき、その制御部材４６が可動レバー３０の軸に直交する方向に運動する。
【００３４】
リニアアクチュエータ４２は特に、既知のタイプの電磁アクチュエータから構成されてもよい。
【００３５】
特に図１及び図３に示されるように、リニアアクチュエータ４２の制御部材４６は、シーリングフラップ３４を支持する端部と反対側の端部において可動レバー３０の外部端に横方向に押すことができるプッシャ４８を備えている。より正確には、リニアアクチュエータ４２が、図１に示されたバルブが閉じて可撓性ストリップ３２がたわんでいない状態である場合、プッシャ４８の端部と可動レバー３０との間にわずかな間隙がある。一方、リニアアクチュエータ４２が、図３で示されるように、バルブの開いた状態に移動すると、プッシャ４８は、前述の間隙をなくし、その仮想軸３３の周りにレバーを回転させるように可動レバー３０の外部端を押し込み、可撓性ストリップ３２をねじり、バルブシート１８からシーリングフラップ３４を遠ざける。
【００３６】
リニアアクチュエータ４２の制御部材４６はまた、可動レバー３０の外部端をまたがるブラケット５０を備えている。可動レバー３０におけるプッシャ４８が作用する側の反対側で、前記ブラケット５０は、プッシャと同軸で圧縮ばね５４がはめ込まれる心出しピン５２を支承している。より正確には、圧縮ばね５４は、シーリングフラップ３４と同じ側の可動レバー３０及びブラケット５０間にはめ込まれている。
【００３７】
リニアアクチュエータ４２がバルブが図１に示されるような閉じた状態である位置にある場合、圧縮ばね５４は、バルブが閉じた位置にとどまるようにし、可動レバー３０に付加的負荷を加え、それによって漏れ防止を維持する。
【００３８】
リニアアクチュエータ４２がバルブを開くように作動された場合（図３）、圧縮ばね５４は、制御部材４６の一部であるので、アクチュエータが抗する、打ち勝つあるいは克服する（overcome）べき全負荷に含められない。閉じた位置でのバルブの漏れ防止は、それによってバルブを開くのに必要とされる力を増大させることなく行われる。
【００３９】
前述したバルブでは、可撓性ストリップ３２は、仮想軸３３に沿って作用する外部負荷及び（ベローズに作用するバルブの内圧による）レバーの軸に沿った負荷に対する十分な抵抗と可動レバー３０における前記軸の周りのピボット（回転）運動に対する低抵抗との間の最適な妥協（compromise）を可能にする。可撓性ストリップ３２の厚さは図におけるように一定であってもよいし、所望の特性をシステムに与えるように変化してもよいことに注目すべきである。
【００４０】
一般的に言えば、最適性能（すなわち、最小可能電力及び最速応答時間）は、可撓性ストリップ３２に取り付けられた可動レバー３０からなる運動伝達装置の幾何学的パラメータを最適化することにより得られる。
【００４１】
可動レバー３０の仮想軸３３のいずれかの側における可動レバー３０の外部アームｌ1及び内部アームｌ2の比は、リニアアクチュエータ４２によって克服されるべき負荷あるいは荷重（load）とシーリングフラップ３４の持上げ（リフティング）との間における最適な妥協点を得るために最適化される。シーリングフラップの最小持上げは一般に、バルブシート近傍の圧力損失が許容可能であるように選択されるが、これは、バルブが開いている間の可動レバー３０のピボット（回転）角度α（図２）と可動レバー３０の内部レバーｌ2のアームとの比を設定することによりなされる。有意な値は、アクチュエータによって克服されるべき負荷を最少にするためにレバーの外部アームｌ1及び内部アームｌ2間の比によることが好ましい。しかしながらこれは、意図した電力及び応答時間に関して妥協点が見い出されるような、アクチュエータ４２に必要とされる移動量を増大させる。
【００４２】
可撓性ストリップ３２の物理的測定（すなわち、図２で分かるように、その厚さｅ、レバー３０の長手軸に沿った高さｈ、並びにレバー３０及び管状部２２間の幅ｌ0）も最適化される。この最適化は、図３に示されるようなバルブが開いた位置ｌにストリップを導くのに必要なｈ・ｅ3・α／ｌ0に比例するねじりモーメントを、克服すべき負荷を減らすことによって許容値まで下げ、前記ねじりによって生じた可撓性ストリップ３２におけるｅ・α／ｌ0に比例する剪断応力をストリップの抵抗力を改善する（improve）ことによって減らし、ベローズ３８に作用する流体の圧力によって引き起こされた可撓性ストリップ３２におけるｌ0／（ｅ・ｈ2）に比例する曲げ応力を、ストリップの抵抗力を改善することによって減らすように設計されている。
【００４３】
最適の妥協は、可撓性ストリップ３２の高さｈ及び幅ｌ0をできるだけ増大させ、ストリップの厚さｅをその曲げ応力限界に応じてできるだけ減らすことにある。ストリップの厚さｅはアクチュエータが克服することを必要とされる負荷とバランスして三乗されるので、この厚さを減らすことによって性能をかなり改善することができる。
【００４４】
前述されたバルブでは、可動レバー３０及び可撓性ストリップ３２は、プッシャ４８の軸に沿った前後運動によって作動されるリニアアクチュエータ４２の制御部材４６と仮想軸３３を中心とする円形軌道に沿った前後運動によって作動されるシーリングフラップ３４との間に小振幅運動（low amplitude movement）を伝達する装置を形成する。
【００４５】
既に理解されているように、運動伝達装置は、一直線上にない同一面上の２つの方向に関して小さな振幅で前後運動することによって作動する２つの部材間に運動を伝達する他の用途で使用することができる。この観点から、シーリングフラップ３４及び制御部材４６の運動は、前述のバルブにおいて略平行である２つの方向に生じるけれども、この特徴は絶対的に必要なものではない。可動レバー３０は、その運動が同一面上にあるが互いに平行でない２つの部材間に運動を伝達することができる非直線形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成されたバルブを閉じた状態で示す全体の縦断面図である。
【図２】図１のII‐II線に沿った断面図である。
【図３】開いた状態のバルブを示す、図１と同様な図面である。
【符号の説明】
１０  本体
１２  チャンバ
１４  流体入口通路
１６  流体出口通路
１８  バルブシート
２２  管状部
３０  レバー
３２  可撓性ストリップ
３４  シーリングフラップ
３８  ベローズ
４２  アクチュエータ
４６  制御部材
４８  プッシャ
５４  圧縮ばね
【図１】
0004255532.tif 000002
【図２】
0004255532.tif 000003
【図３】
0004255532.tif 000004