(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に形成される制御スペース（１２）と、制御スペース内に開口する少なくとも２つの流体ダクト（１６）と、制御スペース（１２）内に配置され流体ダクトの１つと連係される少なくとも１つの密封着座部（１４）と、制御スペース（１２）内へ向かつて延びる耳部（３０）とを備え、耳部（３０）はその表面が弾性材から形成され、耳部が密封着座部（１４）を被覆する閉鎖位置と耳部が密封着座部（１４）から離間した開放位置との間で移動可能であり、耳部（３０）は２つのアームを有したレバーの一方のアームをなし、レバーはレバー上で、閉鎖され外囲するように設けられたケーシングで構成される２つの支承部を介してハウジング（１０）に対し旋回可能に付設され、ケーシングは弾性材で作成されてハウジング内に保持され、レバーの他方のアームが作動アーム（２２）として制御スペース（１２）から延出され、２つの支承部は対向するハウジングの壁部内でレバーの長手方向に対し互いに巾方向に対向して配置されるロータリジヨイント部として構成され、レバーは長手方向に対し巾方向に延びる支承アーム（２０ａ）を有し、前記支承アーム（２０ａ）の外側端部がロータリジヨイント部に支承されてなることを特徴とする流体制御体。
【請求項２】
ロータリジヨイント部の各々がハウジングの２つのハウジング部（１０ａ、１０ｂ）間で保持されてなる請求項１の流体制御体。
【請求項３】
ロータリジヨイント部内に受容されるレバーの端部の断面が矩形である請求項１の流体制御体。
【請求項４】
側部がケーシングから離間して突出する支承アーム（２０ａ）の端部がフオーク状のレバー部（２０）により作動アーム（２２）と緊結されてなる請求項３の流体制御体。
【請求項５】
ケーシングは密封ガスケツト（２６）と一体成形され、ケーシングが同一の弾性材料で作成され、制御スペース（１２）を外囲し、密封ガスケツト（２６）がハウジング（１０）の２つのハウジング部（１０ａ、１０ｂ）間に保持されてなる請求項１〜４のいずれか１の流体制御体。
【請求項６】
ハウジング（１０）は分離平面に沿い共に接合可能な２つの平坦なハウジング部（１０ａ、１０ｂ）で構成されてなる請求項１〜５のいずれか１の流体制御体。
【請求項７】
ハウジング部（１０ａ、１０ｂ）が実質的に同一にされてなる請求項６の流体制御体。
【請求項８】
２つの密封着座部（１４）が制御スペース内において各々対応するハウジング部（１０ａ、１０ｂ）上に互いに対向して配置されてなる請求項１〜７のいずれか１の流体制御体。
【請求項９】
旋回支承アームと作動アーム（２２）との間においてレバーがハウジング内に形成される圧力スペース（３２）内で外囲されるレバー部（３４）を有し、圧力スペース（３２）がレバーのケーシングにより互いに密封された２つの圧力チヤンバ（３２ａ、３２ｂ）に区画され、圧力チヤンバの少なくとも一方に流体ダクト（１６）の１つが連通されてなる請求項１〜８のいずれか１の流体制御体。
【請求項１０】
密封着座部（１４）と連係された流体ダクト（１６）が同一側に配置された圧力チヤンバ（３２ａ、３２ｂ）と夫々連通されてなる請求項８または９の流体制御体。
【請求項１１】
ケーシングの周囲がモールド成型される弾性材で作成されてなる請求項１〜１０のいずれか１の流体制御体。
【請求項１２】
ハウジング（１０）が実質的に矩形のブロツク状に形成され、流体ダクト（１６）がハウジングの壁部を貫通しハウジングの狭い側部へ向かつて延長されてなる請求項１〜１１のいずれか１の流体制御体。
【請求項１３】
作動アーム（２２）が手動動作部材（４０）と電磁弁と出力パルスにより動作される電磁駆動装置の駆動部と圧電駆動素子と比例駆動装置と少なくともピストンおよびダイヤフラムの１つを有した流体駆動装置（８０）とバイメタル駆動装置（９５）と形状記憶素子（９０）を有した駆動装置とに対し接続可能に設けられてなる請求項１〜１２のいずれか１の流体制御体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハウジングと、ハウジング内に形成される制御スペースと、制御スペース内に開口する少なくとも２の流体ダクトと、制御スペース内に配置され流体ダクトの１と連係される少なくとも１の密封着座部と、制御スペース内へ向かつて延出する耳部とを備え、耳部は弾性材体内に配置され、密封着座部により耳部が被覆される閉鎖位置と耳部が密封着座部から離間する開放位置との間を移動可能に設けられ、耳部は２つのアームを有したレバーの一方のアームをなし、レバーはレバー上において、閉鎖され外囲するように設けられたケーシングで構成される２支承部を介し、ハウジングに対し旋回可能に付設され、ケーシングは弾性材料で作成されてハウジング内に保持され、レバーの他方のアームが作動アームとして制御スペースから延出されてなる流体制御体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような流体制御体については、ドイツ国特許公報第１，０３７，２２５Ｂ号および第２，５３０，３６２  Ｃ２号に既に開示されている。これらの公報に開示された制御体は、耳部が２つの旋回ジヨイント部によりハウジングに固定されるような共通の特徴を有している。この流体制御体の欠点は制御スペース内に加わる高圧により耳部の位置決めに悪影響を及ぼすことにある。従つて耳部の可動性および支承部による耳部の動作に対する抵抗が制御スペース内の圧力に左右されることになる。更に制御スペースと隣接しない支承部の側部に作用する圧力により、耳部の可動時、移動時に不都合な抗力が生じ勝ちになる。
【０００３】
更にドイツ国公報第１，２４７，７９３  Ｃ号には別の流体制御体が開示されており、この場合制御スペース内へ向かつて延びる耳部が電磁駆動装置の旋回可能に装着された接極子と緊結される。電磁駆動装置はダイヤフラムにより制御スペースから分離され、ダイヤフラムには耳部を受容可能なポケツトが設けられる。耳部は２つの対向して配置され耳部により交互に、開閉される弁着座部間で移動される。ダイヤフラムはその周縁部が保持され、ダイヤフラムの漏斗形の遷移領域がポケツトに対向し、耳部はポケツト内に挿入され、極めて小さな抗力でその位置が逆になる傾向がある。一方この遷移領域では、ダイヤフラムは保持されないので、大きな圧力差に耐えることができない。更にダイヤフラムは交互に伸長力、圧縮力を受けるので、大きな負荷が加わることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は２つのアームからなるレバーと一部をなす耳部が制御スペース内の圧力に対し独立して移動可能であり、その可動性が制御スペース内の圧力に左右されないよう構成された流体制御体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、ハウジング（１０）と、ハウジング内に形成される制御スペース（１２）と、制御スペース内に開口する少なくとも２の流体ダクト（１６）と、制御スペース（１２）内に配置され流体ダクトの１と連係される少なくとも１の密封着座部（１４）と、制御スペース（１２）内へ向かつて延びる耳部（３０）とを備え、耳部（３０）は弾性材体内に配置され、密封着座部により耳部が被覆される閉鎖位置と耳部が密封着座部から離間した開放位置との間で移動可能であり、耳部（３０）は２つのアームを有したレバーの一方のアームをなし、レバーはレバー上で、閉鎖され外囲するように設けられたケーシングで構成される２支承部を介してハウジングに対し旋回可能に付設され、ケーシングは弾性材で作成されてハウジング内に保持され、レバーの他方のアームが作動アーム（２２）として制御スペース（１２）から延出され、２つの支承部は対向するハウジングの壁部内でレバーの長手方向に対し互いに巾方向に対向して配置されるロータリジヨイント部として構成されることを特徴とする流体制御体により達成される。
【０００６】
本発明においては完全な対称構成をとると共にロータリジヨイント部を採用するため、制御スペース内の高圧を受けても耳部が変位されない。従つてロータリジヨイント部に作用する軸方向の力は互いに打ち消しあうことになる。またロータリジヨイント部を採用することにより、ロータリジヨイント部は大きな引張負荷を受ける旋回ジヨイント部に比べ動作寿命が長くなる利点もある。大きな引張負荷を受ける領域では、その弾性材料に容易に亀裂を生じ、漏洩に進行することもある。
【０００７】
本発明による流体制御体は、駆動側部への制御スペースの密封装置が耳部の移動により殆ど変形されず、制御スペースと駆動側部との間に高い圧力差がある場合に、好適に使用可能である。２つのアームからなるレバーの旋回軸が制御スペースと駆動側部との交差点にあるので、レバーの位置移動がこの領域では極めて小さくなる。従つて弾性材料のケーシングの変位が小さく、このケーシングは密封装置および支承装置として機能する。
【０００８】
好適な実施態様においては、ケーシングがハウジングの２ハウジング部間に保持されて、ケーシングのロータリジヨイント部と隣接する部分が十分な支承作用を果たす。従つてロータリジヨイント部をなすと共に密封装置として機能するケーシングは制御スペースと駆動側部との間の極めて高い圧力差に耐えることができる。
【０００９】
更に制御素子の好ましい実施態様によれば、２つのアームからなるレバーにその長手方向に対し巾方向に延びる支承アームが具備される。この種の支承装置は、駆動力を小さくして作動可能であり、同時に耳部が弾性材体内に支承されているにもかかわらず、耳部の旋回軸のふらつきを実質的に防止して完全に一定位置に保持させることが可能になる。
【００１０】
ロータリジヨイント部に受容される端部の断面が矩形を示すように設けることが望ましく、断面が円形の場合旋回動作中ロータリジヨイント部の滑りを防止するためロータリジヨイント部に圧接させる必要があり不都合になる。逆に矩形の断面を有する端部はロータリジヨイント部内の対応する開口部内に突出させる構成が必要になるだけである。
【００１１】
また好適な実施態様によれば、ハウジングは分離平面に沿つて共に接合され、低コストで製造可能な平坦で少なくとも同一の２つのハウジング部で構成される。更に耳部および作動アームを有したレバーが、好ましくはレバーの周囲を弾性材体でモールド成型し、その際その上に密封ガスケツトを同時にモールド成型することにより、ケーシングと制御スペースを外囲する密封ガスケツトとが一体成形されることになる。従つて制御体は単に３つの部材、即ち２つの同一のハウジング部と流体制御・密封部材で構成され、流体制御・密封素子は単に２つのハウジング部間に配置されて互いに固定さる。
【００１２】
別の好適な実施態様では、耳部の作動に必要な駆動力が流体フイードバツクにより大幅に低減される。このフイードバツクはロータリジヨイント部と作動アームとの間でレバーはハウジング内に形成される圧力スペース内に収容される部分を有し、この圧力スペースがレバーのケーシングにより互いに密封された２つの圧力チヤンバに区画され、各々の密封着座部の一方と連係される流体ダクトが同一側に配設される圧力チヤンバと良好に連通され得る。従つて上記レバーの囲設部分の、圧力チヤンバと対向する面が同一側に配置される密封着座部に対し耳部を突出させる圧力によつて作動されるから、作動アームに加わる駆動力を小さくできる。
【００１３】
本発明の別の特徴および利点は添付図面に沿つての以下の説明から理解されよう。
【００１４】
【実施例】
【発明の実施の形態】
流体制御体にはほぼ矩形ブロツク状のハウジング１０が包有され、ハウジング１０はほぼ同一の２つのハウジング部１０ａ、１０ｂから構成される。ハウジング部１０ａとハウジング部１０ｂとの間には制御スペース１２が区画される。制御スペース１２内には互いに対向して延びる２つの密封着座部１４が形成され、密封着座部１４の一方はハウジング部１０ａに形成され、他方の密封着座部１４はハウジング部１０ｂにハウジング部１０ａ側に対し対称に形成される。各密封着座部１４から流体ダクト１６が延出され、流体ダクト１６はこれに対応するハウジング部１０ａ、１０ｂの壁部を湾曲したベント態様で貫通して延び、ハウジング１０の一方の狭い側に開口する。
【００１５】
別の流体ダクト１５が制御スペース１２からハウジング部１０ａの壁部を貫通し、ハウジングの同一で狭い側に開口している。２つのハウジング部１０ａ、１０ｂは流体ダクト１５がハウジング部１０ａに形成されている点が異なるだけで、その他は互いに同一である。
【００１６】
ハウジング部１０ａとハウジング部１０ｂとの間には流体制御体と密封素子との組合体である流体制御・密封素子が保持される。この流体制御・密封素子自体は図５に図示されている。更に詳しく説明するに流体制御・密封素子には堅牢な矩形のフレーム２０と弾性材で作成された密封ガスケツト２６とが包有され、フレーム２０の長手の側部の一方に作動アーム２２が連結され、対向側部には制御アーム２４が連結される。一方密封ガスケツト２６自体は制御アーム２４およびフレーム２０の側部２０ａのケーシングをなす。流体制御・密封素子は第１および第２の２個のアームを有したレバーをなしており、その第１のアームは制御アーム２４であり、第２のアームはフレーム２０の作動アーム２２であり、フレーム２０の側部２０ａはレバーの長手方向に対し巾方向に配設された支承アームをなす。この支承アームの外側端部は密封ガスケツト２６から突出している。フレーム２０の、この端部に連結された短い側部は、長い側部２０ｂおよび作動アーム２２と共にフオーク状のレバー部を構成する。矩形の密封ガスケツト２６により制御アーム２４のケーシングが間隙を介在させて外囲されており、この密封ガスケツト２６は制御スペース１２の外部限界・密封手段を構成する。
【００１７】
図４に示すように、支承アーム２０ａはハウジング部１０ａとハウジング部１０ｂとの間で、そのケーシングの外側縁部が保持される。弾性材で作成されたケーシングは対向するハウジングの壁部に固設され、支承アーム２０ａの両端部に対し旋回する２つのロータリジヨイント部をなしている。支承アーム２０ａの両端部の断面は矩形をなすように設けられている。制御アーム２４は弾性材で作成されたケーシングと共に耳部３０を構成し、耳部３０は図１に示すように一方の密封着座部１４から離間し、他方の密封着座部１４と当接するように密封着座部１４間を移動可能である。耳部３０の動作はハウジンク１０の狭い側部から延出する作動アーム２２により行なわれる。
【００１８】
上述した流体制御体は流体を遮断、通過、絞り、切り替え、混合あるいは分布するために利用できる。作動アーム２２と対向するハウジング１０の狭い側部において開口する流体ダクト１５、１６は他のシステムの素子に対し好適なインターフエースをなして接続される標準流体インターフエースとして構成することが好ましい。流体制御体の特定使用目的に応じ、作動アーム２２が異なる駆動装置と連結され、これらの駆動装置も標準装置であり且つ交換可能であることが好ましい。駆動装置の複数の実施例が図７〜図１２に例示される。
【００１９】
図７の実施例においては、２つのアームを有し、旋回可能に装着されたレバー４０が従ローラ４２により作動アーム２２の端部に係合するよう設けられており、機械的に動作する。この構成は手動の流体リミツトスイツチを構成するが、変位・圧力変換装置としても使用可能である。またレバー４０あるいは作動アーム２２は直接あるいはピストンないしはダイヤフラムを備えた流体駆動装置８０を介在させて設けることもできる。
【００２０】
図８の実施例では、作動アーム２２は電磁石５２の接極子５０と連結される。この構成は単安定電磁弁を構成する。
【００２１】
図９の実施例の場合、永久磁石６０が具備され、且つ双安定電磁弁が設けられ、永久磁石６０が作動アーム２２と連結されており、電磁石６２の磁極の正面において移動可能であり、電磁石６２自体は２本の巻線６４、６６を有している。ここで巻線６６にパルス電流が流れると、作動アーム２２が図９に示す位置へ向かつて移動され、この位置で給電のない状態では永久磁石６０により保持される。一方巻線６４にパルス電流が流れると、永久磁石６０の保持力が打消され、作動アーム２２が反対の位置に切り替えられ、この位置でも給電のない状態では永久磁石６０により保持される。この双安定電磁弁もパルス弁と呼び得る。
【００２２】
図１０は特に小さな駆動力で動作可能な駆動装置の、更に別の実施例が示される。この場合長手の圧電ベンド素子７０の一端部が作動アーム２２と、また圧電ベンド素子７０の他端部がフレーム７２に対し固定される。圧電ベンド素子７０は２層でなり、各層にはリード線が付設される。また圧電ベンド素子７０は電気的にはコンデンサとして機能する。電圧が印加されると、小さな充電あるいは放電電流が短時間のみ流れ、その直後急速にゼロ値まで低下する。従つて制御に極めて小さな電力だけで済む。充電により圧電ベンド素子７０は湾曲され、これに伴い作動アーム２２も変位される。
【００２３】
上述した流体制御体はまた比例弁として動作可能である。例えば図８の実施例の場合、電磁弁に変動電流が供給される。接極子５０はバネにより一終端位置に保持されているが、電磁弁に流す電流の大きさを増大するに伴い、次第に変位される。このような構成はアナログ式電気・油圧変換器と呼ばれる。
【００２４】
作動アーム２２はまた図１１に示すように、単一のあるいは複数の形状記憶素子９０により変位可能に構成できる。この場合形状記憶素子９０により、形状記憶素子９０の加熱により、作動アーム２２が変位した後作動アーム２２は正確且つ確実に当初の位置に復帰され得る。
【００２５】
更に図１２に示す実施例の場合、作動アーム２２にはバイメタル駆動装置９５が連結され、バイメタル駆動装置９５は例えば電流源と接続され、これによりバイメタル駆動装置９５の一方の側部が加熱されたとき作動アーム２２が変位される。
【００２６】
図６に示す流体制御体の別の実施例として、圧力スペース３２がハウジング部１０ａ、１０ｂ間に設けられ、圧力スペース３２は支承アーム２０ａおよび作動アーム２２間に配設されたレバー部３４により２つの圧力チヤンバ３２ａ、３２ｂが区画される。レバー部３４は制御アーム２４のように、弾性材で作成されたケーシングにより完全に外囲される。このケーシングは同時に圧力スペース３２に対する密封装置をなし、圧力チヤンバ３２ａ、３２ｂ間を密封するよう機能する。各流体ダクト１６ａはハウジング部１０ａ、１０ｂを貫通して延び、その右端部において夫々圧力チヤンバ３２ａ、３２ｂに開口する。従つてレバー部３４は圧力チヤンバ３２ａ、３２ｂ間の差圧により作動されることになる。レバー部３４は２つのアームを有するレバーの動作側に位置せしめられるので、この差圧により圧力スペース３２内において動作力が発生する。このスイツチングシステムにはフイードバツク装置が設けられる。上述の構成をとることにより、密封着座部１４で生じた圧力が少なくとも一部補償され得る。
【００２７】
【発明の効果】
上述の構成をとる本発明の流体制御体にあつてはハウジング部１０ａ、１０ｂは実用的な材料で経済的に大量生産可能である。これらハウジング部はまたプラスチツクでモールド成型可能である。且つこの流体制御・密封素子がスタンピング加工された材料で製造され得、この場合加工材料が周囲に一部モールド成型された弾性材体を具備し、密封ガスケツトも弾性材料上に同時にモールド成型され得る。流体制御体の組み立てに当たつては、２つのハウジング部を、その間に流体制御・密封素子を配置した上分離平面に沿つて固定するだけであるから、極めて容易に実行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は流体制御体の第１の実施例の、図２の線Ｉ−Ｉに沿つた断面図である。
【図２】図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿つた流体制御体の断面図である。
【図３】図３は図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿つた流体制御体の断面図である。
【図４】図４は図２の線ＩＶ−ＩＶに沿つた流体制御体の断面図である。
【図５】図５は図１〜図４に示す実施例における流体制御・密封体の斜視図である。
【図６】図６は流体制御体の好ましい実施態様を示す図１と同様の断面図である。
【図７】図７は流体制御体に採用される駆動装置の他の１実施例である。
【図８】図８は流体制御体に採用される駆動装置の別の実施例である。
【図９】図９は流体制御体に採用される駆動装置の更に別の実施例である。
【図１０】図１０は流体制御体に採用される駆動装置の更に別の実施例である。
【図１１】図１１は流体制御体に採用される駆動装置の更に別の実施例である。
【図１２】図１２は流体制御体に採用される駆動装置の更に別の実施例である。
【符号の説明】
１０              ハウジング
１０ａ            ハウジング部
１０ｂ            ハウジング部
１２              制御スペース
１４              密封着座部
１５              流体ダクト
１６              流体ダクト
２０              フレーム
２０ａ            側部
２０ｂ            側部
２２              作動アーム
２４              制御アーム
２６              密封ガスケツト
３０              耳部
４０              レバー
４２              従ローラ
５０              接極子
５２              電磁石
６０              永久磁石
６４              巻線
６６              巻線
７０              圧電ベンド素子
７２              フレーム
８０              流体駆動装置
９０              形状記憶素子
９５              バイメタル駆動装置
【図１】
0003746326.tif 000002
【図２】
0003746326.tif 000003
【図３】
0003746326.tif 000004
【図４】
0003746326.tif 000005
【図５】
0003746326.tif 000006
【図６】
0003746326.tif 000007
【図７】
0003746326.tif 000008
【図８】
0003746326.tif 000009
【図９】
0003746326.tif 000010
【図１０】
0003746326.tif 000011
【図１１】
0003746326.tif 000012
【図１２】
0003746326.tif 000013