JP2006046352A

JP2006046352A - 動力伝達機構

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Publication number: JP2006046352A
Application number: JP2004212655A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Muraji; 哲朗連; Hideki Shono; 英樹庄野; Tsukasa Ueno; 司上野
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】リニアアクチュエータを用いて流体制御弁を駆動する装置において、流体制御弁の位置に合わせて伝達ゲインを制御する。
【解決手段】レバー１３をカム部材１３ａ、１３ｂにより構成し、レバー１３の一端を流体制御装置本体Ｂに設けられたピボット１７により回動自在に保持する。流体制御弁１４のロッド１６の先端部１８をカム部材１３ａに係合する。流体制御弁１４が閉じられているとき、レバー１３は、ピボット１７から遠い側にあるカム部材１３ｂを介してリニアアクチュエータの直動駆動部１２に当接する。流体制御弁１４が開かれ、レバー１３が一定の回動角に達すると、ピボット１７に近いカム部材１３ａが直動駆動部１２に当接し、カム部材１３ｂは、直動駆動部１２から離接する。これにより、力点Ｐ_APがカム部材１３ｂからカム部材１３ａに移動し、伝達ゲインが変更される。
【選択図】図１

Description

本発明は、直線往復運動を行なう駆動部の動力を用いて被駆動部を作動させる機構に関し、特に流体制御弁を駆動する動力伝達機構に関する。

例えば、流体制御弁の駆動機構において、リニアアクチュエータを用いるものが知られている。従来、流体制御弁は、リニアアクチュエータの可動部にリジッドに連結され、流体制御弁は、リニアアクチュエータに対し、一定の伝達ゲインで駆動される（特許文献１参照）。
特開２０００−１９９４１１号公報

しかし、ある種の動力伝達機構では、被駆動部の作動に要せられる力が被駆動部の位置に応じて変化する。例えば、流体制御弁を被駆動部とする装置では、制御弁で隔てられる２つの空間の圧力差は弁が閉じられているときに大きく、開弁を行なうときには大きな力が必要であるが、制御弁が一旦開くと、２つの空間の圧力差は低減されるので、その後の流体制御弁の作動に大きな力は必要とされない。このような装置の動力伝達機構において伝達ゲインが一定であると、アクチュエータの出力や伝達ゲインを、被駆動部の作動に必要な最大力に合わせて設計しなくてはならず、装置の小型化、省力化、低価格化において不利である。

本願発明は、簡略な構成で伝達ゲインを被駆動部の位置に対応させて制御可能な動力伝達機構を得ることを目的としている。特にリニアアクチュエータを用いて流体制御弁を駆動する装置において、流体制御弁の位置に合わせて伝達ゲインが制御される動力伝達機構を得ることを目的としている。

本発明の動力伝達機構は、直線往復運動を行なう駆動部と、駆動部の運動に基づき駆動される被駆動部と、駆動部から被駆動部に動力を伝達するレバーとを備え、被駆動部の位置に応じて、力点、作用点、支点の少なくとも１つの位置を変更することにより、駆動部から被駆動部への伝達ゲインを変更することを特徴としている。

例えばレバーの回動に対応して、駆動部とレバーの接点の位置を移動することにより、力点の位置が変更され、駆動部とレバーは所定のカムプロフィールを有するカム面を介して当接する。例えば伝達ゲインは段階的に変更され、カム面はレバーに設けられる。

このとき、レバーは支点に相対的に近い第１カム部材と、支点から相対的に離れた第２カム部材とを備え、レバーの回動に対応して、駆動部との接点が第１カム部材のカム面から第２カム部材のカム面へ、または第２カム部材のカム面から第１カム部材のカム面へと移動することにより、力点の位置を変更する。また例えば、第１、第２カム部材の少なくとも１つのカムプロフィールは等速カムプロフィールである。また、接点の位置はカム面に沿って連続的に移動されてもよい。

また、動力伝達機構は、例えば被駆動部の位置に応じて、レバーの回動を介して動力を伝達する第１範囲と、駆動部から被駆動部へと直接的に動力を伝達する第２範囲とを備える。

このとき被駆動部は、例えばレバーと係合する第１係合部と、駆動部と係合する第２係合部とを有し、第１範囲において、第１係合部がレバーと係合するとともに第２係合部が駆動部から離接する。また、第２範囲において、第２係合部が駆動部と係合する。また駆動部は、移動方向に距離を隔てて配置される第１部材及び第２部材を備え、第１部材はレバーに係合され、第２部材は第２係合部に係合される。

例えばレバーの一端は固定部に回動自在に保持され、他端は第１部材に係合される。また例えば、レバーの一端は第１部材に回動自在に保持され、他端が固定部に係合される。また例えば、レバーは第１係合部に回動自在に保持され、レバーの一端は第１部材に係合され、他端が固定部に係合される。

駆動部は、レバーの回動を第１範囲内に規制する係止部を備え、第２範囲において、レバーが駆動部と一体的に移動されることにより、レバーに係合された被駆動部が駆動部から直接的に動力を伝達される構成とされてもよい。このとき、例えばレバーの一端は駆動部に回動自在に保持される。また例えば、レバーは被駆動部に回動自在に保持される。

以上のように、本発明によれば、簡略な構成で伝達ゲインを被駆動部の位置に対応させて制御可能な動力伝達機構を得ることを目的としている。特にリニアアクチュエータを用いて流体制御弁を駆動する装置において、流体制御弁の位置に合わせて伝達ゲインが制御される動力伝達機構を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図であり、図１（ａ）は流体制御弁が閉じた状態、図１（ｂ）は、流体制御弁が僅かに開かれた状態、図１（ｃ）は、弁が略最大ストローク位置まで開かれた状態を示す。

第１実施形態の流体制御装置における動力伝達機構１０は、リニアアクチュエータ本体１１、直動駆動部１２、レバー１３、流体制御弁１４から概ね構成される。なお、動力伝達機構１０は、流体制御装置本体Ｂに設けられた流体制御室内に装置されるが、図においては、本体Ｂの一部のみが示される。

流体制御弁１４はロッド１６の一端に設けられた弁体であり、流体制御装置本体Ｂに設けられた流路１５の流量制御を行なう。また、レバー１３は流体制御装置本体Ｂに設けられたピボット１７（支点Ｐ_F）に回転自在に支持される。リニアアクチュエータの直動駆動部１２は例えばＬ字形の部材であり、その一辺をなす部材１２ａは、電磁ソレノイドとヨークから形成されるリニアアクチュエータ本体１１に平行に配置される。また、直動駆動部１２のもう一方の辺をなす部材１２ｂは、部材１２ａに垂直配置される。部材１２ａには、例えば永久磁石が設けられ、リニアアクチュエータ本体１１のソレノイドに電力が供給されると、直動駆動部１２は、部材１２ａの長手方向に沿って所定のストローク内で移動する。また非通電時の停止状態では、直動駆動部１２は磁気スプリングにより流体制御弁１４の閉じ側（図１（ａ）の位置）の位置に常に固定される。

レバー１３は、図１に示すように弧状曲面形状のカムプロフィールを有する２つのカム部材１３ａ、１３ｂをＷ字形に成形した構造をなし、カム部材１３ａはレバー１３のピボット１７側に配置され、カム部材１３ｂはピボット１７から遠い側に配置される。カム部材１３ａには流体制御弁１４に連結されたロッド１６の先端部１８（作用点Ｐ_AC）が摺動自在に係合されており、ロッド１６は、直動駆動部１２の部材１２ａに平行に配置される。

流体制御弁１４及びロッド１６は、スプリングや弾性部材などの付勢手段、または重力などのポテンシャル力等（不図示）により、流路１５の方向に付勢され、これにより流体制御弁１４は弁を閉じる方向に付勢される。また、図１４に詳示するように、カム部材１３ａとロッド１６の先端とは連結されておらず、ロッド１６はカム部材１３ａに形成されたスリット１３ｃに挿通しており、図１（ａ）の駆動前状態では、カム部材１３ａとロッド１６の先端１８とは、微小の隙間（例えば0.1mm）を有する。したがって、流体制御弁１４の開き方向には荷重がかからず、流体制御弁１４のシール性を向上させることができる。また駆動前状態では、ロッド１６はレバー１３に対して開き方向に移動自在であり、このため流体制御弁１４の外側と内側とで差圧（外側＞内側）があり、差圧が付勢手段のばね力よりも大きい場合には、流体制御弁１４が開弁して圧力が調整される。このようにロッド１６とレバー１３は連結されていないことで、フリクションが小さく最小の力で移動することができるため、安定したレギュレータ性を確保できる。
なお、本構成は他の実施形態でも採用可能である。

カム部材１３ａ、１３ｂの弧状曲面を形成する凸面は、直動駆動部１２の部材１２ｂに当接し、直動駆動部１２がレバー１３に抗する方向に並進的に移動すると、部材１２ｂによりカム部材１３ａ、１３ｂの凸面が押されて、レバー１３はピボット１７を支点として回動される（図１において時計回り）。このとき、レバー１３に係合された、ロッド１６には、先端部１８を介して動力が伝達され、流体制御弁１４は弁を開く方向へと移動される。

すなわち、本実施形態の動力伝達機構１０においては、レバー１３と直動駆動部１２との接点が力点Ｐ_APとして機能し、ピボット１７が支点Ｐ_Fとして機能し、ロッド１６の先端部１８が作用点Ｐ_ACとして機能する。図１（ａ）に示されるように、流体制御弁１４が完全に流路１５を塞いでいる状態では、レバー１３の先端側のカム部材１３ｂが直動駆動部１２の部材１２ｂに接触し、接点（力点Ｐ_AP）は、カム部材１３ｂの凸面上にある。

直動駆動部１２が図１において右側（開弁方向）に移動すると、レバー１３は接点（力点Ｐ_AP）において直動駆動部１２から力を受け時計回りに回動され、図１（ｂ）の位置に至る。図１（ｂ）の位置ではカム部材１３ｂ及びカム部材１３ａの両方が部材１２ｂと接触し、その後直動駆動部１２が更に右側に移動されると、カム部材１３ｂは直動駆動部１２から離接され、図１（ｃ）に示されるように、直動駆動部１２とレバー１３の接触はカム部材１３ａの凸面上で起こる。これにより、接点（力点Ｐ_AP）は、カム部材１３ｂからカム部材１３ａの凸面上に移る。

上述のように、接点（力点Ｐ_AP）の位置はレバー１３の回動位置に応じて変化するので、動力伝達機構１０における伝達ゲインＴ_G（力点Ｐ_APと支点Ｐ_F間の梃子長さ／作用点Ｐ_ACと支点Ｐ_F間の梃子長さ）は、レバー１３の回動位置、すなわち流体制御弁１４のストローク位置（開度）に応じて変化する。

図２に、直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_vとの関係をグラフに示す。図２において横軸は直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_aであり、縦軸は流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_vである。

第１実施形態において、カム部材１３ａ、１３ｂのカムプロフィール（凸面の弧状曲面形状）は、等速カムプロフィールとされる。すなわち、図１（ａ）から図１（ｂ）までの移動において、カム部材１３ｂと部材１２ｂとの接点（力点Ｐ_AP）の位置は部材１２ｂ上において略一定であり、力点Ｐ_APと支点Ｐ_F間距の梃子長さは一定値Ｌ１に保たれる。また、図１（ｂ）から図１（ｃ）までの移動において、カム部材１３ａと部材１２ｂとの接点（力点Ｐ_AP）の位置も部材１２ｂ上において不変であり、力点Ｐ_APと支点Ｐ_F間距の梃子長さは一定値Ｌ３に保たれる。

すなわち、作用点Ｐ_ACと支点Ｐ_Fの間の梃子長さをＬ１とするとき、図２に示されるように、図１（ａ）の閉弁位置Ｓｔ_V＝０から図１（ｂ）のＳｔ_V＝ｙ１となるまでの移動では、伝達ゲインＴ_Gの値は一定値Ｌ１／Ｌ２に維持され、図１（ｂ）のＳｔ_V＝ｙ１から図１（ｃ）のＳｔ_V＝ｙ２の移動では、Ｔ_G＝Ｌ３／Ｌ２の一定値に維持される。ここで、Ｌ１＞Ｌ３であることから、伝達ゲインＴ_Gは開弁時にはＬ１／Ｌ２と大きいが、開弁後流体制御弁１４のストローク位置がｙ１に達すると、それよりも小さいＬ３／Ｌ２（本実施形態ではＬ３＝Ｌ２であるのでＬ３／Ｌ２＝１）に不連続的（段階的）に変化する。

したがって、図２に示されるように、流体制御弁のストローク位置がＳｔ_V＝０からＳｔ_V＝ｙ１に至るまでの間は、直動駆動部１２のストローク位置の変化に対し流体制御弁１４のストローク位置の変化は小さく、Ｓｔ_V≧ｙ１においては等しくなる。

以上のように、第１実施形態の動力伝達機構によれば、流体制御弁の開弁時には伝達ゲインを大きく設定し、開弁後、一定の位置に達したら伝達ゲインを小さく設定することができる。これにより、流体制御弁のように、被駆動部のストローク位置により作動に必要な力が大きく変化する場合にも、アクチュエータの出力を小さく抑えることができ、動力伝達機構も小型化することが可能となる。また、この結果として、製造コストも低く抑えることが可能となる。

次に図３、図４を参照して、第２実施形態の動力伝達機構について説明する。図３は、第２実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図であり、図３（ａ）は流体制御弁が閉じた状態、図３（ｂ）は、流体制御弁が僅かに開かれた状態、図３（ｃ）は、弁が略最大ストローク位置まで開かれた状態を示す。また図４は、直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_vとの関係をグラフに示したものである。なお、第２実施形態の説明において第１実施形態と同様の構成に関しては、同一参照符合を用い、その説明を省略する。

第２実施形態の動力伝達機構２０では、レバーの構成が第１実施形態とは若干異なる。第２実施形態においても、レバー２１が、等速カムプロフィールを有する２つのカム部材２１ａ、２１ｂから構成される点に関しては第１実施形態と同様であるが、カム部材２１ａとカム部材２１ｂとを連結する部分にロッド１６の先端部１８を係合するロッド係合部２１ｃが設けられている。

したがって、第２実施形態においても、図３（ａ）の流体制御弁１４が閉じられた状態から図３（ｂ）のＳｔ_V＝ｙ１に至るまでの移動において、力点Ｐ_APである接点は、ピボット１７から離れたカム部材２１ｂ上にあり、図３（ｂ）から図３（ｃ）までのＳｔ_V≧ｙ１の移動においては、ピボット１７に隣接するカム部材２１ａ上にある。しかし、作用点Ｐ_ACである先端部１８は、カム部材２１ａ、２１ｂの接合部にあるので、図３（ａ）〜図３（ｂ）のときの力点Ｐ_APと支点Ｐ_Fの間の梃子長さＬ１と、図３（ｂ）〜図３（ｃ）のときの力点Ｐ_APと支点Ｐ_Fの間の梃子長さＬ３と、作用点Ｐ_ACと支点Ｐ_Fの間の梃子長さＬ２との間には、Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１の関係が成り立つ（第１実施形態ではＬ１＞Ｌ３＝Ｌ２）。

すなわち、図４に示されるように、開弁の初期段階（Ｓｔ_V＜ｙ１）においては、伝達ゲインＴ_G（＝Ｌ１／Ｌ２）が１よりも大きく、直動駆動部１２の動きに対し、流体制御弁１４は僅かにしか移動されないが、流体制御弁１４のストローク位置がＳｔＶ≧ｙ１となると、伝達ゲインＴ_G（Ｌ３／Ｌ２）が１よりも小さくなり、直動駆動部１２の僅かな動きに対しも、流体制御弁１４は大きく移動することとなる。

以上のように、第２実施形態の動力伝達機構を用いた流体制御装置においても、第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。

次に図５、図６を参照して、第３実施形態の動力伝達機構について説明する。図５は、第３実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図であり、図５（ａ）は流体制御弁が閉じた状態、図５（ｂ）は、流体制御弁が開かれた状態を示す。また図６は、直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_vとの関係をグラフに示したものである。なお、第３実施形態の説明において第１実施形態と同様の構成に関しては、同一参照符合を用い、その説明を省略する。

第３実施形態の動力伝達機構２５では、レバーの構成が第１実施形態とは異なる。すなわち、第１実施形態のレバー１３は２つのカム部材を備えたが、第３実施形態のレバー２６は、１つのカム部材のみから構成される。第１及び第２実施形態のカムプロフィールは、等速カムプロフィールであり、カム部材１３ａあるいはカム部材１３ｂと部材１２ｂとの接点（力点Ｐ_AP）の位置は、部材１２ｂ上において各々の不変であり、その間、支点Ｐ_F、力点Ｐ_APの間の梃子長さは一定に維持された。しかし、第３実施形態のレバー２６のカムプロフィールでは、レバー２６が直動駆動部１２の動きにより回動されると、部材１２ｂ上における接点（力点Ｐ_AP）の位置が支点Ｐ_F側へと連続的に移動し、支点Ｐ_Fと力点Ｐ_APとの間の梃子長さＬは連続的に変化する（図ではＬ１からＬ３に連続的に減少する）。

すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、流体制御弁１４が閉じられた状態では力点Ｐ_APである接点は、支点Ｐ_Fに対して、作用点Ｐ_ACであるロッド１６の先端部１８よりも遠方にあるが、流体制御弁１４が開かれるにつれて接点（力点Ｐ_AP）の位置は部材１２ｂに沿って支点Ｐ_F側に漸次移動する。

作用点Ｐ_ACであるロッド１６の先端部１８の支点Ｐ_Fに対する梃子長さＬ２は一定なので、伝達ゲインＧ_Tは、流体制御弁１４が開くに従って連続的に小さくなる。したがって、図６に示す直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_Aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_Vとの関係を表わすグラフは、ストローク位置Ｓｔ_Aが大きくなるに従ってその傾きが増大する。

以上のように第３実施形態によれば、流体制御弁の位置に対応させて、伝達ゲインを連続的に増大させることができる。

図７、図８は、第４実施形態の動力伝達機構に関し、図７は、第４実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。図７（ａ）は流体制御弁が閉じた状態を模式的に示し、図７（ｂ）は、流体制御弁が開かれた状態を模式的に示す。また図８は、直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_vとの関係をグラフに示したものである。第４実施形態の構成は、カムプロフィール以外、第３実施形態と同様であり、第３実施形態と同様の構成に関しては、その説明を省略する。

第４実施形態の動力伝達機構３０においては、レバー３１のカムプロフィールが、第３実施形態とは逆に、レバー３１が時計回りに回動され、流体制御弁１４が開弁方向に移動すると、直動駆動部１２の部材１２ｂ上における接点（力点Ｐ_AP）の位置が支点Ｐ_F側から遠ざかる方向へと連続的に移動するように設定されている。すなわち、支点Ｐ_F、力点Ｐ_AP間の梃子長さＬは流体制御弁１４が開かれるに従って、漸次連続的に増大する（図ではＬ１からＬ３に連続的に増大）。

これにより、第３実施形態とは逆の動力伝達特性が得られ、図８に示されるように直動駆動部１２のストローク位置Ｓｔ_Aと流体制御弁１４のストローク位置Ｓｔ_Vとの関係を表わすグラフは、ストローク位置Ｓｔ_Aが大きくなるに従ってその傾きが低減する。

以上のように第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、流体制御弁の位置に対応させて、伝達ゲインを連続的に変化させることができる。なお、第４実施形態は、例えば、開弁初期にあまり作動力が必要でなく、弁の開きが更に大きくなると大きな作動力を必要とする場合に適用できる。

次に図９を参照して第５実施形態の流体制御装置に適用された動力伝達機構について説明する。図９は、第５実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図であり、図９（ａ）は流体制御弁が閉じた状態、図９（ｂ）は、流体制御弁が僅かに開かれた状態、図９（ｃ）は、弁が略最大ストローク位置まで開かれた状態を示す。

第５実施形態の動力伝達機構３５において、リニアアクチュエータに設けられた直動駆動部３６は、第１〜第４実施形態の部材１２ａ、１２ｂに対応する部材３６ａ、３６ｂと、部材３６ｂから直動駆動部３６の移動方向に所定距離隔てて位置に部材３６ａから部材３６ｂに平行に延出する部材３６ｃとから構成される。また、第５実施形態ではレバー３７は棒状の部材からなり、その一端は第１〜第４実施形態と同様に流体制御装置の本体Ｂに回転自在に取り付けられる。

また、流体制御弁１４に連結されるロッド１６には、２つの係合部３８、３９が設けられ、係合部３９は、例えばロッド１６の先端部に設けられ、係合部３８は係合部３９と流体制御弁１４の間に設けられる。係合部３８は、レバー３７と係合し、係合部３９は直動駆動部３６の部材３６ｃと係合する。また、レバー３７の自由端である先端部は、直動駆動部３６の部材３６ｂに係合する。

図９（ａ）の流体制御弁１４が閉じている状態から図９（ｂ）の状態に至るまでの移動（第１範囲）では、係合部３８はレバー３７に係合し、係合部３９は部材３６ｃから離接している。すなわち、第５実施形態の動力伝達機構３５において、図９（ａ）から図９（ｂ）への移動では、レバー３７と部材３６ｂの接点が力点Ｐ_APとなり、係合部３８とレバー３７の接点が作用点Ｐ_ACとなる。なお、このとき支点Ｐ_Fはピボット１７となる。

またこのとき、レバー３７の先端にある力点Ｐ_APと支点Ｐ_Fの間の梃子長さＬ１は、レバー３７の略中央にある作用点（係合部３８）Ｐ_ACと支点Ｐ_Fとの間の梃子長さＬ２よりも大きく、伝達ゲインＧＴは、一定値Ｌ１／Ｌ２（＞１）となる。したがって、直動駆動部３６の移動量に対し、レバー３７の作用点Ｐ_ACの移動量は微小であり、係合部３８（ロッド１６と流体制御弁１４）の移動量も微小なものとなる。

すなわち、直動駆動部３６の右方向への移動が進み、レバー３７の回動が所定の位置に達すると（例えば図９（ｂ））、直動駆動部３６である部材３６ｃの移動量の方がロッド１６の移動量よりも大きいので、部材３６ｃがロッド１６の先端に設けられた係合部３９に当接する。

その後更に、直動駆動部３６が右方向に移動する図９（ｂ）から図９（ｃ）の移動（第２範囲）では、図９（ｃ）に示すように、力点Ｐ_APと作用点Ｐ_ACは、ともに係合部３９と部材３６ｃとの接点に移動し、動力は、直動駆動部３６からロッド１６へと直接伝達される。なお第５実施形態における直動駆動部３６と流体制御弁１４のストローク位置関係は、図２と同様となり、伝達ゲインは、Ｌ１／Ｌ２（＞１）から１（＝Ｌ３／Ｌ２、Ｌ３＝Ｌ２）へと不連続的（段階的）に変化する。

図１０、１１に第５実施形態の変形例である動力伝達機構を示す。図１０は、第１変形例に関するもので、図１０（ａ）は、第１変形例において、流体制御弁１４が閉じた状態、図１０（ｂ）は、流体制御弁１４が僅かに開かれた状態、図１０（ｃ）は、流体制御弁１４が略最大ストローク位置まで開かれた状態を模式的に示す。図１１は、第２変形例の流体制御弁１４が閉じた状態の模式図である。

第１、第２変形例の力学的な構成は、第５実施形態と同様であり、異なるのは、レバー３７のピボットを設ける位置のみである。第５実施形態では、ピボットは流体制御装置本体Ｂに設けられたが、第１変形例の動力伝達機構４０では、ピボット４１は、直動駆動部３６の部材３６ｂの先端に設けられ、レバー３７は、これにより回動自在に保持される。また、第２変形例の動力伝達機構４５では、係合部３８にピボット４２が設けられる。すなわち、レバー３７は、ロッド１６によって回動自在保持される。

以上のように第１、第２変形例においても第５実施形態と同様の効果が得られる。

次に図１２を参照して、第６実施形態について説明する。図１２（ａ）は、第６実施形態において、流体制御弁１４が閉じた状態、図１２（ｂ）は、流体制御弁１４が僅かに開かれた状態、図１２（ｃ）は、流体制御弁１４が略最大ストローク位置まで開かれた状態を模式的に示す。

第６実施形態の動力伝達機構５０では、レバー５２は、直動駆動部５１によってピボット５４を介して回動自在に保持される。レバー５２は、第５実施形態と同様に棒状の部材からなり、図１２（ａ）から図１２（ｂ）までの間（第１範囲）、その自由端は、流体制御装置本体Ｂに設けられた支持部５６に支持される。また、ロッド１６の先端部５５はレバー５２のほぼ中央部に係合される。

ピボット５４は、直動駆動部５１のリニアアクチュエータ本体１１に平行に配置される部材５１ａに設けられ、部材５１ａには、これと垂直に延出する部材５１ｂが設けられる。レバー５２には、係止部５３が形成され、レバー５２が、所定の位置まで回動されると、係止部５３が部材５１ｂに接触し、その後の回動が規制される。

すなわち、図１２（ａ）から図１２（ｂ）にまでの間の移動において、ピボット５４が力点Ｐ_APとして機能し、支持部５６とレバー５２の自由端の接点が支点Ｐ_Fとして機能する。また、ロッド１６の先端部５５とレバー５２の連結部が作用点Ｐ_ACとして機能する。一方、図１２（ｂ）から図１２（ｃ）の状態（第２範囲）おいては、レバー５２は、直動駆動部５１と一体的に運動し、直動駆動部５１の運動及び力は、直動駆動部５１と一体的に運動するレバー５２を介してロッド１６の先端部５５に直接伝えられる。すなわち、第６実施形態の動力伝達機構は、力学的には第５実施形態のそれと同様である。

以上のように第６実施形態においても、第５実施形態と同様の効果が得られる。

次に図１３を参照して第７実施形態ついて説明する。図１３（ａ）は、第７実施形態において、流体制御弁１４が閉じた状態、図１３（ｂ）は、流体制御弁１４が僅かに開かれた状態、図１３（ｃ）は、流体制御弁１４が略最大ストローク位置まで開かれた状態を模式的に示す。

第７実施形態の動力伝達機構６０では、レバー５８の略中央部がピボット５４を介してロッド１６の先端部に回動自在に取り付けられる。直動駆動部５１の部材５１ｂには、略同じ高さの２つの係止部５７ａ、５７ｂが設けられる。なお、係止部５７ａは、ロッド１６よりもアクチュエータ本体１１側に設けられ、係止部５７ｂはその反対側に配置される。

流体制御弁１４が閉じられた図１３（ａ）の状態から、僅かに開かれた図１３（ｂ）の状態にかけては（第１範囲）、レバー５８の一端は係止部５７ａに当接し、他端は流体制御装置本体Ｂに設けられた支持部５６に支持される。図１３（ｂ）の状態に至ると、レバー５８は、部材５１ｂに平行となり、係止部５７ａ、５７ｂによって支えられ、その後は図１３（ｃ）に至るまで、直動駆動部５１と一体的に移動する。

すなわち、図１３（ａ）の状態では、係止部５７ａとレバー５８の接点が力点Ｐ_APとして機能し、ピボット５４が作用点Ｐ_ACとして、支持部５６とレバー５８の接点が支点Ｐ_Fとして機能する。一方、図１３（ｂ）から図１３（ｃ）の状態（第２範囲）においては、レバー５８は、直動駆動部５１と一体的に運動し、直動駆動部５１の運動及び力は、直動駆動部５１と一体的に動くレバー５８のピボット５４を介してロッド１６に直接伝えられる。すなわち、第７実施形態の動力伝達機構は、力学的には第５、６実施形態の構成と同様であり、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、リニアアクチュエータを例に説明を行なったが、直動駆動部を備える機構であれば、動力機構の構成は本実施形態に限定されない。また、本実施形態では流体制御弁（ロッドも含む）を被駆動部として説明を行なったが、被駆動部はこれに限定されるものではない。

第１〜第４実施形態では、カム面をレバー側に設けたが、これを駆動部側に設けることも可能である。また、流体制御装置本体とレバーとの係合をレバーや流体制御装置本体に設けたカム面を介して実現することにより支点の位置を移動させ、伝達ゲインを可変とすることも可能である。また更に、第１、２実施形態と第３、４実施形態との組み合せや、第１〜４実施形態と第５、６実施形態との組み合せ等も可能である。

本発明の第１実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第１実施形態における直動駆動部のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁のストローク位置Ｓｔ_vとの関係を示すグラフである。本発明の第２実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第２実施形態における直動駆動部のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁のストローク位置Ｓｔ_vとの関係を示すグラフである。本発明の第３実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第３実施形態における直動駆動部のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁のストローク位置Ｓｔ_vとの関係を示すグラフである。本発明の第４実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第４実施形態における直動駆動部のストローク位置Ｓｔ_aと流体制御弁のストローク位置Ｓｔ_vとの関係を示すグラフである。第５実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第５実施形態の第１変形例である動力伝達機構の模式図である。第５実施形態の第２変形例である動力伝達機構の模式図である。第６実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第７実施形態であるリニアアクチュエータを用いた流体制御装置の模式図である。第１実施形態の駆動前状態におけるレバーのカム部材をロッドの先端部との係合関係を拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１０、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０動力伝達機構
１２、３６、５１直動駆動部
１３、２１、２６、３１、３７、５２、５８レバー
１４流体制御弁
１６ロッド
Ｐ_AC 作用点
Ｐ_AP 力点
Ｐ_F 支点

Claims

直線往復運動を行なう駆動部と、
前記駆動部の運動に基づき駆動される被駆動部と、
前記駆動部から前記被駆動部に動力を伝達するレバーとを備え、
前記被駆動部の位置に応じて、力点、作用点、支点の少なくとも１つの位置を変更することにより、前記駆動部から前記被駆動部への伝達ゲインを変更する
ことを特徴とした動力伝達機構。
前記レバーの回動に対応して、前記駆動部と前記レバーとの接点の位置を移動することにより、前記力点の位置が変更されることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
前記駆動部と前記レバーとが所定のカムプロフィールを有するカム面を介して当接することにより前記接点の位置が変更されることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達機構。
前記伝達ゲインが段階的に変更されることを特徴とする請求項３に記載の動力伝達機構。
前記カム面が前記レバーに設けられたことを特徴とする請求項４に記載の動力伝達機構。
前記レバーが前記支点に相対的に近い第１カム部材と、前記支点から相対的に離れた第２カム部材とを備え、前記レバーの回動に対応して、前記駆動部との接点が前記第１カム部材のカム面から前記第２カム部材のカム面へ、または前記第２カム部材のカム面から第１カム部材のカム面へと移動することにより、前記力点の位置が変更されることを特徴とする請求項５に記載の動力伝達機構。
前記第１または第２カム部材の少なくとも１つのカムプロフィールが等速カムプロフィールであることを特徴とする請求項６に記載の動力伝達機構。
前記接点の位置がカム面に沿って連続的に移動されることを特徴とする請求項３に記載の動力伝達機構。
前記被駆動部の位置に応じて、前記レバーの回動を介して動力を伝達する第１範囲と、前記駆動部から前記被駆動部へと直接的に動力を伝達する第２範囲とを備えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
前記被駆動部が前記レバーと係合する第１係合部と、前記駆動部と係合する第２係合部とを有し、前記第１範囲において、前記第１係合部が前記レバーと係合するとともに前記第２係合部が前記駆動部から離接し、前記第２範囲において、前記第２係合部が前記駆動部と係合することを特徴とする請求項９に記載の動力伝達機構。
前記駆動部が、前記レバーの回動を第１範囲内に規制する係止部を備え、前記第２範囲において、前記レバーが前記駆動部と一体的に移動されることにより、前記レバーに係合された前記被駆動部が前記駆動部から直接的に動力を伝達されることを特徴とした請求項９に記載の動力伝達機構。