JP2017510764A - Mechanical motion transducer - Google Patents

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Abstract

コンパクトで容易に製造される軸対称な機構は、可動要素を制御するアクチュエータの、短い移動の直線運動の大きさを変更するか、又は、移動方向も反転させるように構成することができる。この機構は、双方向で可逆的であり、対称に機能し、いかなる歯車も主ねじのねじ山も含まない。この機構は、絶えず負荷を受けるため、ヒステリシスを導入する機械的バックラッシュを伴うことなく、力の変更が達成される。移動の変換は、概ね比例し、流体の制御を調節するための流体制御弁の作動において用いるのに適している。An axisymmetric mechanism that is compact and easily manufactured can be configured to change the magnitude of the linear motion of the short movement of the actuator that controls the movable element or to reverse the direction of movement. This mechanism is bidirectional and reversible, functions symmetrically, and does not include any gears or main thread. Because this mechanism is constantly loaded, force changes are achieved without mechanical backlash introducing hysteresis. The translation of movement is generally proportional and suitable for use in the operation of a fluid control valve to regulate fluid control.

Description

本発明は、比例制御弁の調節アクチュエータのような軸対称装置において用いるのに適している、円形形状を有する平行運動機構に関する。機構の種々の構成は、アクチュエータ運動の大きさ及び方向の双方を変更することができる。移動の変換は、概ね比例し、流体制御弁の作動において用いるのに適している。本発明は、半導体装置、薬剤又は精製化学製品を製造する工業プロセス、及び、多くの同様の流体送達システムにおける流体送達の比例又は調節制御を目的とする弁において特に有用である。   The present invention relates to a parallel motion mechanism having a circular shape that is suitable for use in an axisymmetric device such as a regulating actuator of a proportional control valve. Various configurations of the mechanism can change both the magnitude and direction of the actuator motion. The translation of movement is generally proportional and suitable for use in the operation of a fluid control valve. The present invention is particularly useful in industrial processes for manufacturing semiconductor devices, pharmaceuticals or purified chemicals, and valves intended for proportional or regulated control of fluid delivery in many similar fluid delivery systems.

自動化されたプロセス制御システムにおける使用を目的とする制御弁の分野は、広範であり既知である。多くの比例制御弁は、最も開いた状態(extreme open condition)と最も閉じた状態(extreme closed condition)との間のどこかに能動的に位置決めされ、通過する流体の流れを調整することができる1つ又は複数の可動要素を有する。半導体製造機器においてプロセス材料を操作するための流体送達装置は、通常、送達される反応物質の高い純度を維持することに留意する必要があり、また、例えば石油化学工場において用いられる弁よりもはるかに小さい。それにもかかわらず、マスフローコントローラ等の高純度器具及び制御装置において、多くの異なるタイプの電動弁アクチュエータが見出されている。Shimizu他の特許文献1は、マスフローコントローラにおいて弁部品を移動させるために、圧電ディスク要素のスタックを用いることを記載している。Doyleの特許文献2は、インターリーブ磁気回路要素を有する磁気ソレノイドの使用を記載している。Muddの特許文献3は、弁要素を移動させるために、温度変化とともに長さが変化する加熱抵抗ワイヤの使用を記載している。Suzukiの特許文献4は、ダイアフラム作動式制御弁の開口の程度を制御するための、窒素ガス等の加圧流体の使用を記載している。上記の特許は全て、参照によりそれらの全体が明示的に本明細書に援用される。   The field of control valves intended for use in automated process control systems is extensive and well known. Many proportional control valves are actively positioned somewhere between the extreme open condition and the extreme closed condition to regulate the flow of fluid passing therethrough. It has one or more movable elements. It should be noted that fluid delivery devices for manipulating process materials in semiconductor manufacturing equipment typically maintain a high purity of the delivered reactants and are much more than valves used in, for example, petrochemical plants Small. Nevertheless, many different types of motorized valve actuators have been found in high purity instruments and control devices such as mass flow controllers. Shimizu et al., U.S. Patent No. 5,637, pp. 195, 305, describes using a stack of piezoelectric disk elements to move valve components in a mass flow controller. Doyle, U.S. Patent No. 6,099,086, describes the use of a magnetic solenoid having interleaved magnetic circuit elements. Mudd, US Pat. No. 6,057,038, describes the use of a heating resistance wire that changes length with temperature changes to move the valve element. U.S. Pat. No. 5,677,096 describes the use of pressurized fluids such as nitrogen gas to control the degree of opening of the diaphragm actuated control valve. All of the above patents are expressly incorporated herein by reference in their entirety.

磁気ソレノイド及び熱膨張型アクチュエータの双方の1つの重大な欠点は、流体の流れを能動的に調節するとき等の、制御弁要素が中間の状態に位置決めされているときの、固有の一定の電力消費である。実際上、圧電アクチュエータが電気回路のコンデンサであり、したがって、印加される電圧が一定であるときに電流を消費しない。その結果、典型的な圧電制御弁の用途は、低い電力しか必要とせず、電磁アクチュエータにおいて見られる熱の望ましくない発生を回避する。圧電アクチュエータは有利には、同等のサイズのソレノイドアクチュエータよりも実質的により多くの力を生成することができるが、得られる歪みが、圧電スタックが移動することができる距離を厳しく制限する。圧電アクチュエータは、起動電圧の印加によってスタック長さの伸長増加を引き起こすようにほぼ常に用いられる(特許文献1、及び、同様に参照によりその全体が明示的に本明細書に援用される、Shirai他の特許文献5を参照のこと)。特許文献1は、圧電ディスク要素のスタックと制御弁の移動部分との間に複数の径方向のレバーアーム舌部を備える力伝達部材を介装することによって利用可能な移動を増大させる。特許文献1における力伝達部材は、複雑であり、正確に製造するのが困難である。特許文献5は、圧電ディスク要素のスタックからの移動を制御弁の他の部分に結合し、部品の不十分な平行度から生じかねない悪影響を防止するように、球状の軸受の使用を記載している。特許文献5のシステムにおける球状の軸受の使用は、特許文献1の力伝達部材の使用を排除するように思われる。磁気ソレノイドアクチュエータは、アクチュエータ軸(例えば特許文献2を参照のこと)に沿う長さの縮小と同様の、被駆動要素の移動にほぼ常に影響を与え、これは、圧電アクチュエータの挙動とは反対である。これらのアクチュエータの違いの結果、圧電アクチュエータがノーマルオープン弁に関連する可能性が最も高く(電力の印加によって次に弁に流体の流れを低下させる)、磁気ソレノイドアクチュエータがノーマルクローズ弁に関連する可能性が最も高い(電力の印加によって次に弁に流体の流れを増大させる)。弁の設計者は、アクチュエータ運動の方向を反転させる機構を有することから恩恵を受けるか、又は、アクチュエータ運動の効果的な大きさを変更し、それによって、ノーマルオープン弁及びノーマルクローズ弁の双方が、単一のアクチュエータのタイプ(圧電、磁気ソレノイド、空気圧等)を使用することを可能にする。   One significant disadvantage of both magnetic solenoids and thermal expansion actuators is the inherent constant power when the control valve element is positioned in an intermediate state, such as when actively regulating fluid flow. Consumption. In practice, the piezoelectric actuator is a capacitor of an electric circuit and therefore does not consume current when the applied voltage is constant. As a result, typical piezoelectric control valve applications require low power and avoid the undesirable generation of heat found in electromagnetic actuators. Piezoelectric actuators can advantageously generate substantially more force than comparable size solenoid actuators, but the resulting strain severely limits the distance that the piezoelectric stack can travel. Piezoelectric actuators are almost always used to cause an increase in stack length by application of a start-up voltage (US Pat. No. 6,057,097 and Shirai et al., Which is also expressly incorporated herein by reference in its entirety). (See, for example, US Pat. U.S. Pat. No. 6,057,031 increases the available movement by interposing a force transmission member comprising a plurality of radial lever arm tongues between the stack of piezoelectric disk elements and the moving part of the control valve. The force transmission member in Patent Document 1 is complicated and difficult to manufacture accurately. U.S. Patent No. 6,057,095 describes the use of spherical bearings to couple movement of the piezoelectric disk element from the stack to other parts of the control valve and prevent adverse effects that may result from insufficient parallelism of the parts. ing. The use of a spherical bearing in the system of US Pat. Magnetic solenoid actuators almost always affect the movement of the driven element, similar to the reduction in length along the actuator axis (see, for example, US Pat. is there. As a result of these actuator differences, the piezoelectric actuator is most likely associated with a normally open valve (the application of power will then reduce the fluid flow to the valve) and the magnetic solenoid actuator may be associated with a normally closed valve. Most likely (the application of power then increases the flow of fluid to the valve). Valve designers either benefit from having a mechanism that reverses the direction of actuator movement, or change the effective magnitude of actuator movement so that both normally open and normally closed valves Allowing the use of a single actuator type (piezoelectric, magnetic solenoid, pneumatic, etc.).

米国特許第4,695,034号明細書US Pat. No. 4,695,034 米国特許第4,569,504号明細書US Pat. No. 4,569,504 米国特許第5,660,207号明細書US Pat. No. 5,660,207 米国特許第6,178,996号明細書US Pat. No. 6,178,996 米国特許第5,094,430号明細書US Pat. No. 5,094,430

本発明は、流体の流れを調節する弁における可動要素を制御するアクチュエータの、移動の大きさを変更するか、又は、移動方向も反転させるように構成することができる、コンパクトで容易に製造されるシステムを提供することによって、上記した問題に対処する。   The present invention is compact and easily manufactured that can be configured to change the amount of movement or reverse the direction of movement of an actuator that controls a moving element in a valve that regulates fluid flow. It addresses the above-mentioned problems by providing a system.

本発明の機構は、双方向で可逆的であり、「駆動」及び「被駆動」、「能動」及び「反応」等の命名規則の限り、対称に機能する。本発明は、比例調節弁において必要であるような、制御された増分式の移動を提供することが既知である直線運動力発生器の使用を意図する。第1の形態では、力発生器からの直線的な能動方向運動(駆動部分)が、反対方向を有する反応方向運動(被駆動部分)を提供するように方向が反転される。第2の形態では、力発生器からの直線的な能動方向運動(駆動部分)が、通常は、大きさが二倍にされ、同じ方向に増大された反応方向運動(被駆動部分)を提供する。この機構は、アクチュエータを弁の可動部分に結合するように用いられるときに、並進移動の利得及び方向の変更を簡便に提供することができるため、「マルチフレックスカップリング」と称される。この機構は、いかなる歯車も主ねじのねじ山も含まず、通常のやり方では、絶えず負荷を受けるため、ヒステリシスを導入する機械的バックラッシュを伴うことなく、力の変更が達成される。従う方向は、概念的な方向(上及び下、上方及び下方、左及び右、前方及び後方等)を用い、機構のピース間の関係の理解を助けることができ、図面は概して、それらの概念的な方向又は規則に一致するが、本発明の概念の範囲内に入る装置が、機構の機能に対する影響なく、能動的に並進移動又は回転又は転回(tumbling)することを含む、空間内の任意の向きを達成することができる。   The mechanism of the present invention is bi-directional and reversible and works symmetrically as long as the naming conventions are “driven” and “driven”, “active” and “reactive”. The present invention contemplates the use of a linear motion generator that is known to provide controlled incremental movement, as is necessary in a proportional control valve. In the first form, the direction is reversed so that the linear active directional motion (driving part) from the force generator provides a reaction directional motion (driven part) having the opposite direction. In the second form, the linear active directional motion (drive part) from the force generator is usually doubled in magnitude and provides an increased reaction directional motion (driven part) in the same direction. To do. This mechanism is referred to as “multiflex coupling” because it can conveniently provide changes in translation gain and direction when used to couple the actuator to the moving part of the valve. This mechanism does not include any gears or main thread threads and, in the normal manner, is constantly loaded so that a force change is achieved without mechanical backlash introducing hysteresis. The direction to follow uses conceptual directions (up and down, up and down, left and right, forward and backward, etc.) and can help understand the relationship between the pieces of the mechanism, and the drawings are generally those concepts. Any device in space that conforms to a specific direction or rule, but that actively translates or rotates or tumbles without affecting the function of the mechanism, within the scope of the inventive concept Can be achieved.

典型的な実施形態では、機構は、2つのディスク形要素(駆動する能動部分及び駆動される反応部分)、レバーとして挙動する2つの半円要素(ロッカー)、上記を互いに接続する4つの連結要素、及び、これらの要素を一緒に保持するように働く9つのピン、並びに、任意選択的な支持スリーブから構成される。これらの種々の要素(piece)は、金属、プラスチック、複合材料又はセラミック等の種々の材料から作ることができるが、A2、D2又はH13等の熱処理工具鋼が、多くの用途に適切であると考えられ、一方で、6061等のアルミニウム合金も用いることができる。1つの実施形態では、ディスク形の能動要素及び反応要素は、約15.24mm(0.6インチ)の外径を有し、半円のロッカー要素の外側寸法は、ディスク形要素に概ね一致し、機構は、約12.7mm(0.5インチ)の軸方向長さを有する。   In a typical embodiment, the mechanism comprises two disc-shaped elements (active part to be driven and reactive part to be driven), two semicircular elements (rockers) that behave as levers, and four coupling elements that connect the above to each other And nine pins that serve to hold these elements together, and an optional support sleeve. These various pieces can be made from various materials such as metals, plastics, composites or ceramics, but heat treated tool steels such as A2, D2 or H13 are suitable for many applications. While conceivable, aluminum alloys such as 6061 can also be used. In one embodiment, the disk-shaped active and reaction elements have an outer diameter of about 0.6 inches, and the outer dimensions of the semi-circular rocker elements generally correspond to the disk-shaped elements. The mechanism has an axial length of about 0.5 inches.

本発明のいずれかの機構の形態では、ディスク形の能動要素及び反応要素には、2つの連結要素の端を収容するように2つの対称に配置される軸方向スロットがそれぞれ形成される。軸方向スロットの位置は、特定の機構から望ましい特定の並進移動の増大(利得)に応じて異なってもよい。各能動要素及び反応要素には、連結要素を収容する軸方向スロットにそれぞれ交差する2つのロックピン穴が設けられ、このロックピン穴は、要素のディスク形状の対称的に平行なコードとして見える。2つの半円のロッカー要素は、4つの連結部のように、任意の特定の機構の形態内で同一であり、一方で、ディスク形の能動要素及び反応要素は同一であるか、又は、異なっていてもよい。各半円のロッカー要素は、ディスク形の能動要素又は反応要素の約半分のサイズであり、同様に、2つの連結要素の端を収容するように2つの軸方向スロットを設ける。各ロッカー要素も、その半円の形状の直線的な辺に対して垂直な半分の直径(half diameter)上に位置付けられる径方向の回動ピン穴が設けられ、連結部を受け入れる軸方向スロットにそれぞれ交差する、回動ピン穴に対して平行な2つのロックピン穴が更に設けられる。   In either form of the mechanism of the invention, the disk-shaped active and reaction elements are each formed with two symmetrically arranged axial slots to accommodate the ends of the two connecting elements. The position of the axial slot may vary depending on the particular translational increase (gain) desired from the particular mechanism. Each active element and reaction element is provided with two locking pin holes, each intersecting an axial slot that accommodates the connecting element, and this locking pin hole appears as a disk-shaped symmetrical parallel cord of the element. The two semi-circular rocker elements are identical within any particular mechanism configuration, such as the four connections, while the disk-shaped active and reactive elements are identical or different. It may be. Each semi-circular rocker element is about half the size of a disk-shaped active element or reaction element, and similarly provides two axial slots to accommodate the ends of the two connecting elements. Each rocker element is also provided with a radial pivot pin hole positioned on a half diameter perpendicular to the semi-circular straight side, with an axial slot that receives the connection. There are further provided two locking pin holes that intersect each other and are parallel to the pivot pin hole.

完全な機構のアセンブリが、上側ディスク形要素、並んで、上側ディスクの下に配置される2つのロッカー要素、及び、ロッカー要素の下の下側ディスク形要素を含む。単一の回動ピンが、2つの半円のロッカー要素の回動ピン穴を通り、8つのロックピンが、4つの連結部の端を、幾つかの要素のそれぞれの軸方向スロット内に固定する。2つの連結部が、上側ディスク形要素の2つの軸方向スロットから降下し、各連結部が、下の隣接するロッカー要素の対応する軸方向スロットに係合する(当業者は、同一のロッカー要素が鏡像として見えることに気が付くであろう)。2つの付加的な連結部が各ロッカー要素の第2の軸方向スロットから降下し、各連結部は、下の隣接する下側ディスク形要素の対応する軸方向スロットに係合する。   The complete mechanism assembly includes an upper disk-shaped element, two rocker elements arranged side by side under the upper disk, and a lower disk-shaped element below the rocker element. A single pivot pin passes through the pivot pin holes of the two semi-circular rocker elements, and eight lock pins secure the ends of the four connections in the respective axial slots of several elements To do. Two linkages descend from the two axial slots of the upper disc-shaped element, and each linkage engages a corresponding axial slot in the lower adjacent rocker element (the person skilled in the art You will see as a mirror image). Two additional couplings descend from the second axial slot of each rocker element, and each coupling engages a corresponding axial slot in the lower adjacent lower disk-shaped element.

2つのディスク形の能動要素又は反応要素の変形形態を、2つの半円のロッカー要素の変形形態と組み合わせて第1の形態の機構を形成し、3つの異なる方向変更並進移動の利得を提供することができる。同様に、2つのディスク形の能動要素又は反応要素の変形形態を、2つの半円のロッカー要素の変形形態と組み合わせて第2の形態の機構を形成し、3つの異なる方向維持並進移動の利得を提供することができる。付加的な並進移動の利得の比率は、明らかに、ロッカー要素の変形形態を変更することによって得ることができるが、記載される部品の容易な並べ替えが、製造コストの低減に重要である。   Two disk-shaped active or reactive element variants are combined with two semi-circular rocker element variants to form a first form mechanism and provide gains for three different redirection translations be able to. Similarly, two disk-shaped active or reactive element variants are combined with two semi-circular rocker element variants to form a second form mechanism, and gains in three different orientation maintaining translations. Can be provided. The ratio of the additional translation gain can obviously be obtained by changing the rocker element variant, but the easy rearrangement of the described parts is important for reducing the production costs.

本発明の機構の1つの実施形態によると、回動ピンは、受動的にされ、アクチュエータのバルクに対して軸方向に固定して保持され、アクチュエータが伸長することで、上側能動ディスク形要素をアクチュエータのバルクから軸方向に離すように移動させ、一方で、機構の下側反応ディスク形要素は、アクチュエータのバルクに向かって後退する。上側能動ディスク形要素が軸方向移動して、各ロッカーから上方を指す、取着された連結部によってロッカー要素に結合される。ロッカー要素はそれによって、回動ピンを中心に僅かに回転させられ、各ロッカーの一端の下方への運動によって、各ロッカーの他端の対応する上方への運動が生じる。下側反応要素は、上側能動要素の運動に比例して軸方向に、但し反対方向に並進移動する。この実施形態では、能動要素が、反応要素よりもアクチュエータのバルクに近く、機構が長くなるように見える。並んだ半円のロッカー要素の直径に穿孔される回動ピン穴を通して配置される受動回動ピンは、支持スリーブ又は機構を囲む同等の本体にある同様の直径方向に対向する穴に係合することによって、軸方向に固定して簡便に保持されることができる。能動要素の運動と反応要素の運動との比例は、ロッカー要素の対のロックピン穴と回動ピン穴との隔たりを選択することによって調整することができる。   According to one embodiment of the mechanism of the present invention, the pivot pin is made passive and held axially fixed relative to the bulk of the actuator, and the actuator is extended so that the upper active disk-shaped element is Move axially away from the actuator bulk, while the lower reaction disk-shaped element of the mechanism retracts toward the actuator bulk. The upper active disk-shaped element moves axially and is coupled to the rocker element by an attached connection pointing upward from each rocker. The rocker element is thereby rotated slightly about the pivot pin, and downward movement of one end of each rocker causes a corresponding upward movement of the other end of each rocker. The lower reaction element translates axially but in the opposite direction in proportion to the movement of the upper active element. In this embodiment, the active element appears closer to the actuator bulk than the reactive element and the mechanism appears to be longer. Passive pivot pins placed through pivot pin holes drilled into the diameter of the side-by-side semi-circular rocker elements engage similar diametrically opposed holes in the support sleeve or equivalent body surrounding the mechanism. Thus, it can be held in a simple manner while being fixed in the axial direction. The proportionality between the movement of the active element and the movement of the reaction element can be adjusted by selecting the distance between the lock pin hole and the pivot pin hole of the pair of rocker elements.

本発明の機構の別の実施形態によると、上側ディスク形要素は、受動的にされ、アクチュエータのバルクに対して軸方向に固定して保持され、そして、アクチュエータが伸長して能動的に機能する回動ピンに結合され、アクチュエータが伸長することで、能動回動ピンをアクチュエータのバルクから軸方向に離すように移動させ、一方で、機構の下側反応ディスク形要素も、アクチュエータのバルクから離れるように伸長する。各ロッカー要素の一端は、軸方向に固定された上側ディスク形受動要素に結合される各ロッカーから上方を指す、取着された連結部によって軸方向に固定して保持される。アクチュエータの軸方向移動は、上側ディスク形受動要素を通る能動シャフトを変位させ、能動回動ピンを係合させ、それによって、能動回動ピンが軸方向移動してロッカー要素に直接的に結合される。ロッカー要素はそれによって、各ロッカーの一端においてそれぞれの上方を指す連結部のロックピンを中心に僅かに回転させられ、(回動ピンによって与えられる)各ロッカーの中間の下方への運動によって、各ロッカーの他端の更なる下方への運動が生じる。各ロッカーの下方に移動する他端は、各ロッカーから下方を指す取着された連結部によって下側反応ディスク形要素に結合される。下側反応要素は、上側能動要素の運動に比例して同じ方向に軸方向に並進移動する。この実施形態では、能動要素が、反応要素よりもアクチュエータのバルクに近く、機構が長くなるように見え、一方で、アクチュエータも長くなるように見える。上側ディスク形受動要素は、支持スリーブ又は機構を囲む同等の本体に固定して簡便に保持されることができる。能動シャフトの運動と反応要素の運動との比例は、ロッカー要素の対のロックピン穴と回動ピン穴との隔たりを選択することによって調整することができる。   According to another embodiment of the mechanism of the present invention, the upper disk-shaped element is made passive, held axially fixed with respect to the bulk of the actuator, and the actuator extends and functions actively. Coupled to the pivot pin, the actuator extends to move the active pivot pin axially away from the actuator bulk, while the lower reaction disc-shaped element of the mechanism also moves away from the actuator bulk. Elongate. One end of each rocker element is held axially fixed by an attached connection pointing upwards from each rocker coupled to an axially fixed upper disk-shaped passive element. The axial movement of the actuator displaces the active shaft through the upper disk-shaped passive element and engages the active pivot pin so that the active pivot pin moves axially and is directly coupled to the rocker element. The The rocker element is thereby slightly rotated about the locking pin of the connecting part pointing upwards at one end of each rocker, and each rocker element (provided by a pivot pin) is moved downward by an intermediate downward movement of each rocker. Further downward movement of the other end of the rocker occurs. The other end of each rocker moving downward is coupled to the lower reaction disk-shaped element by an attached connection pointing downward from each rocker. The lower reaction element translates axially in the same direction in proportion to the movement of the upper active element. In this embodiment, the active element is closer to the actuator bulk than the reactive element, and the mechanism appears to be long, while the actuator also appears to be long. The upper disk-shaped passive element can be conveniently held fixedly to a support sleeve or equivalent body surrounding the mechanism. The proportionality between the movement of the active shaft and the movement of the reaction element can be adjusted by selecting the distance between the lock pin hole and the pivot pin hole of the pair of rocker elements.

より詳細には、能動要素、反応要素、回動ピン、及び、回動ピンを中心に回動する少なくとも1つのロッカー要素を備える、機械的運動変換器が提供される。ロッカー要素は、能動要素と反応要素との間に軸方向に配置される。動作時に、能動要素、反応要素及び少なくとも1つのロッカー要素は、一緒に接合され、アクチュエータによって加えられる力に応じて軸方向に並進移動する。図示の実施形態では、能動要素及び反応要素のそれぞれはディスク形である。少なくとも1つのロッカー要素は、左側ロッカー要素及び右側ロッカー要素を含み、ロッカー要素のそれぞれは、回動ピンによって回動的に支持される。幾つかの示される実施形態では、回動ピンは、機構内で軸方向に固定されるように受動的である。他の実施形態では、回動ピンは、機構の残りの部分に対して軸方向に並進移動可能であるように能動的である。   More particularly, a mechanical motion transducer is provided comprising an active element, a reaction element, a pivot pin, and at least one rocker element that pivots about the pivot pin. The rocker element is arranged axially between the active element and the reaction element. In operation, the active element, the reactive element and the at least one rocker element are joined together and translate axially in response to the force applied by the actuator. In the illustrated embodiment, each of the active and reactive elements is disk shaped. The at least one rocker element includes a left rocker element and a right rocker element, each rocker element being pivotally supported by a pivot pin. In some illustrated embodiments, the pivot pin is passive so as to be axially fixed within the mechanism. In other embodiments, the pivot pin is active so that it can translate axially relative to the rest of the mechanism.

ロッカー要素のそれぞれは、上方連結部及び下方連結部を含む。示されている実施形態では、連結部のそれぞれは、貫通する穴及び丸みを帯びた端を有する平坦な部材を含む。
本発明の機械的運動変換器の更なる特徴は、連結部のそれぞれの穴、並びに、能動要素及び反応要素のそれぞれの穴を含む。複数のロックピンが、連結部、並びに、能動要素及び反応要素の対応する穴に係合し、能動要素、連結部及び反応要素を、各接合された構成要素の相対的な軸方向移動を可能にするように一緒に固定するよう設けられる。システムは、能動要素、連結部、並びに、能動要素及び反応要素を更に一緒に固定するように、ロックピンのうちの1つ又は複数を受け入れる、ロッカー要素のそれぞれの穴を更に備える。連結部のうちの対応する連結部の端を受け入れる、能動要素及び反応要素のそれぞれの軸方向スロットが設けられる。さらに、能動要素及び反応要素のうちの一方から延びる連結部の反対端を受け入れる、ロッカー要素のそれぞれの軸方向スロットが設けられる。好ましくは、能動要素、反応要素、並びに、左側ロッカー要素及び右側ロッカー要素のそれぞれは、ロックピンの端を受け入れる2つの軸方向スロットを備える。平坦なディスクばねが、能動要素の上面に取着される。
Each of the rocker elements includes an upper connection and a lower connection. In the illustrated embodiment, each of the connections includes a flat member having a through hole and a rounded end.
Further features of the mechanical motion transducer of the present invention include respective holes in the connection and respective holes in the active and reaction elements. Multiple locking pins engage the connection and corresponding holes in the active and reaction elements, allowing the relative movement of each joined component in the active element, connection and reaction element So that they are fixed together. The system further comprises an active element, a coupling, and a respective hole in the rocker element that receives one or more of the lock pins to further secure the active element and the reaction element together. A respective axial slot of the active element and the reaction element is provided for receiving the end of the corresponding one of the connections. In addition, a respective axial slot of the rocker element is provided for receiving the opposite end of the coupling extending from one of the active element and the reaction element. Preferably, the active element, the reaction element, and each of the left and right rocker elements comprises two axial slots for receiving the ends of the lock pins. A flat disc spring is attached to the upper surface of the active element.

ロッカー要素のそれぞれは、回動ピンを受け入れる穴及びロックピンを受け入れる2つの穴を備え、2つのロックピン穴は、回動ピン穴の両側に配置される。幾つかの実施形態では、各ロッカー要素の2つのロックピン穴は、回動ピン穴から略同様に離間され、能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた反応要素の軸方向移動に略等しい。他の実施形態では、各ロッカー要素の2つのロックピン穴は、回動穴から異なって離間され、能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた反応要素の軸方向移動よりも大きく、又は代替的には、能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた反応要素の軸方向移動よりも小さい。さらに、幾つかの実施形態では、能動要素及び反応要素は、アクチュエータによって印加される力に応じて同じ軸方向に移動し、一方で、他の実施形態では、能動要素及び反応要素は、アクチュエータによって印加される力に応じて反対の軸方向に移動する。これらの動作上の特徴は、以下でより詳細に記載されるように、単に機械的な結合システムの特定の構成要素を設計するか又は変更することによって、所望の動作結果に従ってユーザが選択可能である。   Each of the rocker elements comprises a hole for receiving a pivot pin and two holes for receiving a lock pin, the two lock pin holes being arranged on both sides of the pivot pin hole. In some embodiments, the two lock pin holes of each rocker element are spaced in a similar manner from the pivot pin hole, and the axial movement of the active element is the axis of the reaction element in response to the force applied by the actuator. Approximately equal to direction movement. In other embodiments, the two lock pin holes of each rocker element are spaced differently from the pivot hole, and the axial movement of the active element is more than the axial movement of the reaction element in response to the force applied by the actuator. Greater or alternatively, the axial movement of the active element is less than the axial movement of the reaction element in response to the force applied by the actuator. Further, in some embodiments, the active element and the reactive element move in the same axial direction in response to a force applied by the actuator, while in other embodiments, the active element and the reactive element are moved by the actuator. It moves in the opposite axial direction according to the applied force. These operational features are user selectable according to the desired operational results simply by designing or modifying specific components of the mechanical coupling system, as described in more detail below. is there.

本発明は、その付加的な特徴及び利点とともに、添付の例示的な図面と併せて以下の説明を参照することによって最良に理解することができる。これらの添付の図面では、同様の参照符号は、図面を通して同様の部分を指す。   The invention, together with its additional features and advantages, can best be understood by referring to the following description in conjunction with the accompanying exemplary drawings. In the accompanying drawings, like reference numerals refer to like parts throughout the drawings.

本発明の方向反転機構の1つの実施形態を示す等角斜視図であり、ディスク形能動要素は上方にあり、アクチュエータに最も近い。1 is an isometric perspective view showing one embodiment of the direction reversal mechanism of the present invention, with the disk-shaped active element on top and closest to the actuator. 仮想の外形のみで幾つかの要素を示すことによって、図1Aの機構の内部の部品を明らかにする等角斜視図である。FIG. 1B is an isometric perspective view revealing the internal components of the mechanism of FIG. 1A by showing some elements in a virtual outline only. 第1の向きにある図1Aの機構の上面図である。1B is a top view of the mechanism of FIG. 1A in a first orientation. FIG. 図1Cと同様の上面図であり、機構は、反時計回り方向に所定の距離だけ回転している。FIG. 1C is a top view similar to FIG. 1C, wherein the mechanism is rotated a predetermined distance in the counterclockwise direction. 受動回動ピンを、その長さに沿って切り取って示す、図1Cの直径線A−Aに沿った、図1Aの機構の断面図である。1B is a cross-sectional view of the mechanism of FIG. 1A along the diameter line AA of FIG. 1C, showing the passive pivot pin cut along its length. 図1Dの直径線B−Bに沿った、図1Aの機構の断面図であり、1つの半円のロッカーの直線的な辺が示されている。1B is a cross-sectional view of the mechanism of FIG. 1A along the diameter line BB of FIG. 1D, showing the straight sides of one semicircular rocker. 図1Dの方向反転機構の分解図である。It is an exploded view of the direction inversion mechanism of FIG. 1D. ロッカー要素の上方連結部及び下方連結部を二等分するコードに沿って軸方向に切断した、図1Aの機構の一部の斜視図である。FIG. 1B is a perspective view of a portion of the mechanism of FIG. 1A cut axially along a cord that bisects the upper and lower linking portions of the rocker element. 上側能動要素にある第2の軸方向スロットを示す、図3Aの機構の残りの部分の斜視図であり、別の連結部が他のロッカー要素と結合するように係合している。FIG. 3B is a perspective view of the remaining portion of the mechanism of FIG. 3A showing a second axial slot in the upper active element, with another coupling engaged to couple with another rocker element. 方向反転運動及び等しい変位(1.0:1.0の利得)のための、固定された回動ピンに対するロックピンの配置を示す、図1Aのアセンブリの立面図である。1B is an elevational view of the assembly of FIG. 1A showing the placement of the lock pin relative to the fixed pivot pin for direction reversal motion and equal displacement (1.0: 1.0 gain). FIG. 方向反転運動及び増大した変位(1.0:1.5の利得)のための、固定された回動ピンに対するロックピンの配置を示す、(図1Aと同様の)アセンブリの別の実施形態の立面図である。FIG. 4 is an alternative embodiment of the assembly (similar to FIG. 1A) showing the placement of the lock pin relative to the fixed pivot pin for direction reversal motion and increased displacement (1.0: 1.5 gain). FIG. 方向反転運動及び低減した変位(1.5:1.0の利得)のための、固定された回動ピンに対するロックピンの配置を示す、(図1Aと同様の)アセンブリのまた別の実施形態の立面図である。Another embodiment of the assembly (similar to FIG. 1A) showing the arrangement of the lock pin relative to the fixed pivot pin for direction reversal motion and reduced displacement (1.5: 1.0 gain) FIG. 直径線A−Aに沿って軸方向に分割された、図5Dの機構の断面図であり、能動回動ピンは、その長さに沿って切断され、能動シャフトが示されている。FIG. 5D is a cross-sectional view of the mechanism of FIG. 5D, axially divided along the diameter line AA, with the active pivot pin cut along its length, showing the active shaft. 直径線B−Bに沿って軸方向に分割された、図5Dの機構の断面図であり、能動シャフトが示されており、1つの半円のロッカーの直線的な辺が示されている。FIG. 5D is a cross-sectional view of the mechanism of FIG. 5D, axially divided along the diameter line BB, showing the active shaft and the straight sides of one semicircular rocker. 仮想の外形のみで幾つかの要素を示すことによって、図5Dの機構の内部の部品を明らかにする等角斜視図である。FIG. 5D is an isometric perspective view revealing the internal components of the mechanism of FIG. 5D by showing some elements in a virtual outline only. アクチュエータに上方に最も近いディスク形受動要素を伴う等角斜視図で示されている代表的な方向維持機構を示す図である。FIG. 6 shows an exemplary orientation maintaining mechanism shown in an isometric perspective view with a disk-shaped passive element closest to the actuator upside. 図5Dの方向維持機構の分解図である。It is an exploded view of the direction maintenance mechanism of FIG. 5D. ロッカー要素の上方連結部及び下方連結部を二等分するコードに沿って軸方向に切断した、図5Dの代表的な機構を示す図である。FIG. 5D shows the representative mechanism of FIG. 5D cut axially along a cord that bisects the upper and lower linking portions of the rocker element. 上側受動要素における第2の軸方向スロットを示す、図7Aからの対応する残りの部分を示す図であり、別の連結部が他のロッカー要素に結合するように係合している。FIG. 7B shows the corresponding remaining portion from FIG. 7A showing the second axial slot in the upper passive element, with another coupling engaged to couple to the other rocker element. 2倍の変位を伴う(1.0:2.0の利得)方向維持運動のための、能動回動ピンに対するロックピンの配置を示す、図5Dのアセンブリの立面図である。FIG. 5D is an elevational view of the assembly of FIG. 5D showing the placement of the lock pin relative to the active pivot pin for a direction maintaining motion with a double displacement (1.0: 2.0 gain). 増大した変位を伴う(1.0:2.5の利得)方向維持運動のための、能動回動ピンに対するロックピンの配置を示す、(図5Dと同様の)アセンブリの別の実施形態の立面図である。FIG. 6 shows another embodiment of the assembly (similar to FIG. 5D) showing the arrangement of the locking pin relative to the active pivot pin for a direction maintaining movement with increased displacement (1.0: 2.5 gain). FIG. 方向維持運動及び僅かに低減した変位(1.0:1.6の利得)のための、能動回動ピンに対するロックピンの配置を示す、(図5Dと同様の)アセンブリのまた別の実施形態の立面図である。Yet another embodiment of the assembly (similar to FIG. 5D) showing the arrangement of the lock pin relative to the active pivot pin for orientation maintaining movement and slightly reduced displacement (1.0: 1.6 gain). FIG.

ここで、同様の参照符号が幾つかの図面及び実施形態を通して同一の又は対応する部品を指す図面をより詳細に参照すると、図1Aには、本発明の原理に従って構成される方向反転アセンブリ100の一実施形態が示されている。アセンブリ100は、上記で説明したように、通常は弁のためのアクチュエータ(図示せず)の最も近くに配置されるディスク形能動要素120を備えるが、他の用途も本発明の範囲内にある。ディスク形能動要素120の真下には、半円の左側ロッカー要素140及び隣接する半円の右側ロッカー要素160があり、これらはともに、受動回動ピン190によって支持される。ロッカー要素140、160の真下には、作動される弁(図示せず)の可動要素に最も近いディスク形反応要素180がある。機構アセンブリ100は、金属、プラスチック、複合材料又はセラミック等の種々の材料から作ることができるが、A2、D2若しくはH13等の熱処理工具鋼、又は、17−4PH合金等のばね状特性を有する熱処理ステンレス鋼が、多くの用途に適切であると考えられ、一方で、6061等のアルミニウム合金も用いることができる。図1Aに示されている実施形態の方向反転機構アセンブリ100は、1つの特定の用途では、約12.7mm(0.5インチ)の軸方向長さを有する約15.24mm(0.6インチ)の外径を有することができ、図1Aに仮想線を用いて表されているスリーブ101によって任意選択的に囲まれてもよい。   Referring now more particularly to the drawings in which like reference numerals refer to the same or corresponding parts throughout the several views and embodiments, FIG. 1A shows a direction reversal assembly 100 constructed in accordance with the principles of the present invention. One embodiment is shown. The assembly 100 includes a disk-shaped active element 120 that is normally positioned closest to an actuator (not shown) for the valve, as described above, although other applications are within the scope of the present invention. . Immediately below the disc-shaped active element 120 is a semi-circular left rocker element 140 and an adjacent semi-circular right rocker element 160, both of which are supported by a passive pivot pin 190. Immediately below the rocker elements 140, 160 is a disk-shaped reaction element 180 that is closest to the movable element of the valve (not shown) to be actuated. The mechanism assembly 100 can be made from various materials such as metal, plastic, composite material or ceramic, but heat treated tool steel such as A2, D2 or H13, or heat treated with spring like properties such as 17-4PH alloy. Stainless steel is considered suitable for many applications, while aluminum alloys such as 6061 can also be used. The direction reversal mechanism assembly 100 of the embodiment shown in FIG. 1A, in one particular application, has an axial length of about 12.7 mm (0.5 inch). ) And may optionally be surrounded by a sleeve 101 represented in phantom in FIG. 1A.

方向反転機構アセンブリ100の機械的な作用は、受動回動ピン190を中心とするロッカー要素140、160の僅かな回転によって、ロッカー要素の一端が能動要素120に向かって上方に移動し、一方で同時に、同じロッカー要素の他端が反応要素180に向かって下方に移動することを認識することによって理解することができる。各ロッカー要素140、160の一端の能動要素120への適切な機械的な結合は、各ロッカー要素140、160の対応する他端の反応要素180への同様の機械的な結合と組み合わせて、能動要素120及び反応要素180を反対方向に移動させる。能動要素、2つのロッカー要素140、160及び反応要素180の機械的な結合を、他の図面の検討と併せて以下で更に記載する。   The mechanical action of the direction reversing mechanism assembly 100 is that a slight rotation of the rocker elements 140, 160 about the passive pivot pin 190 moves one end of the rocker element upward toward the active element 120, while At the same time, it can be understood by recognizing that the other end of the same rocker element moves downward towards the reaction element 180. Appropriate mechanical coupling of one end of each rocker element 140, 160 to the active element 120 is combined with a similar mechanical coupling to the reaction element 180 at the corresponding other end of each rocker element 140, 160 in combination with the active element. Element 120 and reaction element 180 are moved in opposite directions. The mechanical coupling of the active element, the two rocker elements 140, 160, and the reaction element 180 is further described below in conjunction with other drawing considerations.

ロッカー要素140、160の能動要素120及び反応要素180への結合の典型的な手法は、連結部及びロックピンの使用によるものである。専ら識別の便宜上、ロッカー要素140、160を能動要素120に接続する連結部は、上方連結部142、166(図1A)と称し、一方で、ロッカー要素140、160を反応要素180に接続する連結部は、下方連結部144、168(図1B)と称する。上方連結部142、166及び下方連結部144、168は、種々の形状(例えば円形又は矩形の断面)をなすことができるが、円形の貫通穴(circular holes through the thin dimension)、及び、これらの穴の周りの丸みを帯びた端を有する単純な平坦な部品が簡便に製造される。方向反転機構アセンブリ100の対称で適切な機能を保持するために、上方連結部142、166は概ね同一であり、下方連結部144、168は概ね同一であるが、上方連結部は、下方連結部とは構造及び見た目が異なっていてもよい。図2を特に参照すると、上方連結部142が貫通する穴146を有し、上方連結部166が貫通する穴162を有し、下方連結部144が貫通する穴148を有し、下方連結部168が貫通する穴164を有することが分かる。対応するロックピン132、176、134、178が、連結部と方向反転機構アセンブリ100の適切な要素とを接続するために、穴146、162、148、164にそれぞれ挿入されるように配置されている。   A typical approach for the coupling of the rocker elements 140, 160 to the active element 120 and the reaction element 180 is by the use of couplings and lock pins. For convenience of identification, the connection that connects the rocker elements 140, 160 to the active element 120 is referred to as the upper connection 142, 166 (FIG. 1A), while the connection that connects the rocker elements 140, 160 to the reaction element 180. The parts are referred to as lower connecting parts 144, 168 (FIG. 1B). The upper connection parts 142 and 166 and the lower connection parts 144 and 168 may have various shapes (for example, a circular or rectangular cross section), but a circular through hole (circular holes through the dimension), and these Simple flat parts with rounded edges around the holes are conveniently manufactured. In order to maintain the symmetric and proper function of the direction reversing mechanism assembly 100, the upper coupling portions 142, 166 are generally the same and the lower coupling portions 144, 168 are generally the same, but the upper coupling portion is the lower coupling portion. And may differ in structure and appearance. With particular reference to FIG. 2, the upper connecting portion 142 has a hole 146, the upper connecting portion 166 has a hole 162, the lower connecting portion 144 has a hole 148, and the lower connecting portion 168. Can be seen to have a hole 164 therethrough. Corresponding lock pins 132, 176, 134, 178 are arranged to be inserted into the holes 146, 162, 148, 164, respectively, to connect the couplings and appropriate elements of the direction reversing mechanism assembly 100. Yes.

引き続き図2を特に参照すると、上側ディスク形能動要素120には、能動要素120の中央の周りに鏡面対称に位置付けられる2つの軸方向スロット122、126が設けられる。左側軸方向スロット122が、例えばディスク中心の前方及び左に位置付けられ、一方で、右側軸方向スロット126が、ディスク中心の後方及び右の鏡像位置に配置される。軸方向スロット122、126は、能動要素120の下に位置決めされる左側ロッカー要素140及び右側ロッカー要素160から突出する上方連結部142、166の端を受け入れるように形状決め及び構成される。各軸方向スロット122、126には、対応するロックピン穴121、125がそれぞれ交差し、ロックピン穴は、能動要素のディスク形状120内で対称な直径(diameter of symmetry)に対して平行な幾何学的なコードである。各軸方向スロット122、126、及び、対応する上方連結部142、166の端はそれぞれ、上方連結部142、166が挿入されたロックピン132、176を中心にそれぞれ容易に移動することを可能にするように嵌合する。ロックピン132、176は、能動要素120のロックピン穴121、125にそれぞれ、及び、各上方連結部142、166の上側穴146、162にそれぞれ挿入される。軸方向スロット122、126の壁と平坦な上方連結部142、166の面との摩擦はそれぞれ、図1A及び図2に示されているように、軸方向スロット122、126の対向する壁に、幅狭の内方に面する突起123、124、127、128を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。面取りされたキャビティ129を能動要素120の上面に設け、アクチュエータ(図示せず)との起こり得るずれを相殺するようにスラスト玉(図示せず)を受け入れることができる。   With continued reference to FIG. 2, the upper disk-shaped active element 120 is provided with two axial slots 122, 126 that are positioned mirror-symmetrically about the center of the active element 120. The left axial slot 122 is positioned, for example, forward and left of the disk center, while the right axial slot 126 is positioned at the rear and right mirror image positions of the disk center. The axial slots 122, 126 are shaped and configured to receive the ends of the left rocker element 140 positioned below the active element 120 and the upper links 142, 166 protruding from the right rocker element 160. Each axial slot 122, 126 intersects with a corresponding lock pin hole 121, 125, respectively, which is parallel to a diameter of symmetry within the disk shape 120 of the active element. Is a scientific code. Each axial slot 122, 126 and the corresponding end of the upper connection 142, 166 can be easily moved around the lock pins 132, 176 into which the upper connection 142, 166 is inserted, respectively. To fit. The lock pins 132 and 176 are respectively inserted into the lock pin holes 121 and 125 of the active element 120 and the upper holes 146 and 162 of the upper connecting portions 142 and 166, respectively. Friction between the walls of the axial slots 122, 126 and the surfaces of the flat upper connections 142, 166, respectively, on the opposing walls of the axial slots 122, 126, as shown in FIGS. 1A and 2, respectively. By providing narrow inwardly facing projections 123, 124, 127, 128, the projections can serve as bearing surfaces. A chamfered cavity 129 can be provided on the top surface of the active element 120 to receive a thrust ball (not shown) to offset possible misalignment with an actuator (not shown).

主に図2を依然として参照して、下側ディスク形反応要素180は、略同じ厚さでありながら、上側ディスク形能動要素120と略同様のプロファイルを有する。下側ディスク形反応要素180には、反応要素の中央の周りに鏡面対称に位置付けられる2つの軸方向スロット184、188が形成される。右側軸方向スロット188が、例えばディスク中心の前方及び右に位置付けられ、一方で、左側軸方向スロット184が、ディスク中心の後方及び左の鏡像位置に配置される。軸方向スロット184、188は、反応要素180の上に位置決めされる左側ロッカー要素140及び右側ロッカー要素160からそれぞれ突出する下方連結部144、168の端を受け入れるように形状決め及び構成される。各軸方向スロット184、188には、対応するロックピン穴183、187がそれぞれ交差し、ロックピン穴は、反応要素のディスク形状180内で対称な直径に対して平行な幾何学的なコードである。各軸方向スロット184、188、及び、対応する下方連結部144、168の端はそれぞれ、下方連結部144、168が挿入されたロックピン134、178を中心に容易に移動することを可能にするように嵌合する。ロックピン134、178は、反応要素180のロックピン穴183、187、及び、各下方連結部144、168の下側穴148、164に挿入される。軸方向スロット184、188の壁と平坦な下方連結部144、168の面との摩擦はそれぞれ、軸方向スロットの対向する壁に、幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。1つ又は複数のねじ穴189を反応要素180に設け、弁の移動部品(図示せず)との接続を提供することができる。   Still referring primarily to FIG. 2, the lower disk-shaped reactive element 180 has a profile similar to that of the upper disk-shaped active element 120 while being substantially the same thickness. The lower disk-shaped reaction element 180 is formed with two axial slots 184, 188 positioned mirror-symmetrically around the center of the reaction element. The right axial slot 188 is positioned, for example, forward and right of the disc center, while the left axial slot 184 is located at the rear and left mirror image positions of the disc center. The axial slots 184, 188 are shaped and configured to receive the ends of the lower linkages 144, 168 that protrude from the left rocker element 140 and the right rocker element 160, respectively, positioned above the reaction element 180. Each axial slot 184, 188 intersects with a corresponding lock pin hole 183, 187, respectively, which is a geometric code parallel to a symmetric diameter within the disk shape 180 of the reaction element. is there. The ends of each axial slot 184, 188, and the corresponding lower connection 144, 168, respectively, allow easy movement about the lock pins 134, 178 into which the lower connection 144, 168 is inserted. To fit. The lock pins 134 and 178 are inserted into the lock pin holes 183 and 187 of the reaction element 180 and the lower holes 148 and 164 of the lower connecting portions 144 and 168, respectively. Friction between the walls of the axial slots 184, 188 and the surfaces of the flat lower connections 144, 168, respectively, is minimized by providing narrow inwardly facing protrusions on the opposing walls of the axial slots. Can be restrained, whereby the protrusion acts as a bearing surface. One or more screw holes 189 may be provided in the reaction element 180 to provide connection with a moving part (not shown) of the valve.

左側ロッカー要素140は、半円の形状であり、上側ディスク形能動要素120の半分と略同様のプロファイルを有する。左側ロッカー要素140は、略同じ軸方向の厚さでもある。左側ロッカー要素140には、半円形状を二等分する回動ピン穴149が径方向に設けられる。左側ロッカー要素140は、前方の左側上方連結部142の端を受け入れる形状であるとともに、上の能動要素120の上に位置決めされる左側軸方向スロット122と一致して位置付けられる前方の軸方向スロット141を軸方向に設ける。前方の軸方向スロット141には、前方のロックピン穴143が交差し、前方のロックピン穴は回動ピン穴149に対して平行である。前方の軸方向スロット141及び上の左側軸方向スロット122の一致する位置は、連結部の上側穴146及び能動要素の左側ロックピン穴121を通して挿入される第2のロックピン132とともに、連結部142及び左側ロッカーの前方のロックピン穴143を通して挿入される第1のロックピン133を用いて、前方の左側上方連結部142による左側ロッカー要素140及び能動要素120の結合を可能にする。さらに、左側ロッカー要素140は、後方の左側下方連結部144の端を受け入れるように形状決めされるとともに、下の反応要素180の下に位置決めされる左側軸方向スロット184と一致して位置付けられる後方の軸方向スロット147が軸方向に形成される。後方の軸方向スロット147には、後方のロックピン穴145が交差し、後方のロックピン穴は回動ピン穴149に対して平行である。後方の軸方向スロット147及び下に位置決めされる左側軸方向スロット184の一致する位置は、連結部の下側穴148及び反応要素の左側ロックピン穴183を通して挿入される第4のロックピン134とともに、連結部144及び左側ロッカーの後方のロックピン穴145を通して挿入される第3のロックピン135を用いて、後方の左側下方連結部144による左側ロッカー要素140及び反応要素180の結合を可能にする。ロッカー要素の前方のロックピン穴143と回動ピン穴149との間の距離は、ロッカー要素の後方のロックピン穴145と回動ピン穴149との間の距離とは異なっていてもよい。左側ロッカー要素の軸方向スロット141、147の壁と平坦な連結部142、144の面との摩擦は、軸方向スロットの対向する壁に幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。   The left rocker element 140 is semicircular in shape and has a profile that is substantially similar to half of the upper disk-shaped active element 120. The left rocker element 140 is also substantially the same axial thickness. The left rocker element 140 is provided with a rotating pin hole 149 that bisects the semicircular shape in the radial direction. The left rocker element 140 is shaped to receive the end of the front left upper link 142 and is positioned in alignment with the left axial slot 122 positioned over the upper active element 120. Are provided in the axial direction. A front lock pin hole 143 intersects the front axial slot 141, and the front lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 149. The coincident position of the front axial slot 141 and the upper left axial slot 122, together with the second lock pin 132 inserted through the upper hole 146 of the connection and the left lock pin hole 121 of the active element, is the connection 142. And the first lock pin 133 inserted through the lock pin hole 143 in front of the left rocker allows the left rocker element 140 and the active element 120 to be coupled by the front left upper connection 142. Further, the left rocker element 140 is shaped to receive the end of the rear left lower link 144 and is positioned to coincide with the left axial slot 184 positioned below the lower reaction element 180. Axial slots 147 are formed in the axial direction. A rear lock pin hole 145 intersects the rear axial slot 147, and the rear lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 149. The matching position of the rear axial slot 147 and the left axial slot 184 positioned below is with the fourth lock pin 134 inserted through the lower hole 148 of the connection and the left lock pin hole 183 of the reaction element. Using the third lock pin 135 inserted through the connecting portion 144 and the lock pin hole 145 behind the left rocker, the left rocker element 140 and the reaction element 180 can be coupled by the rear left lower connecting portion 144. . The distance between the lock pin hole 143 and the pivot pin hole 149 in front of the rocker element may be different from the distance between the lock pin hole 145 and the pivot pin hole 149 in the rear of the rocker element. Friction between the wall of the axial slot 141, 147 of the left rocker element and the surface of the flat connection 142, 144 is minimized by providing a narrow inwardly facing protrusion on the opposing wall of the axial slot. So that the protrusion acts as a bearing surface.

右側ロッカー要素160は、上側ディスク形能動要素120の半分と本質的に同一のプロファイルを有し、略同じ軸方向の厚さである、半円の形状である。右側ロッカー要素160には、半円形状を二等分する回動ピン穴169が径方向に設けられる。右側ロッカー要素160は、前方の右側下方連結部168の端を受け入れる形状であるとともに、下の反応要素180の下に位置決めされる右側軸方向スロット188と一致して位置付けられる前方の軸方向スロット161を軸方向に設ける。前方の軸方向スロット161には、前方のロックピン穴167が交差し、前方のロックピン穴は回動ピン穴169に対して平行である。前方の軸方向スロット161及び下に位置決めされる右側軸方向スロット188の一致する位置は、連結部の下側穴164及び反応要素の右側ロックピン穴187を通して挿入される第6のロックピン178とともに、連結部168及び右側ロッカーの前方のロックピン穴167を通して挿入される第5のロックピン177を用いて、前方の右側下方連結部168による右側ロッカー要素160及び反応要素180の結合を可能にする。さらに、右側ロッカー要素160は、後方の右側上方連結部166の端を受け入れる形状であるとともに、上の能動要素120の上に位置決めされる右側軸方向スロット126と一致して位置付けられる後方の軸方向スロット163を軸方向に設ける。後方の軸方向スロット163には後方のロックピン穴165が交差し、後方のロックピン穴は回動ピン穴169に対して平行である。後方の軸方向スロット163及び上に位置決めされる右側軸方向スロット126の一致する位置は、連結部166及びロッカー要素の後方のロックピン穴165を通して挿入される第8のロックピン175とともに、連結部の上側穴162及び能動要素の右側ロックピン穴125を通して挿入される第7のロックピン176を用いて、後方の右側上方連結部166による右側ロッカー要素160及び能動要素120の結合を可能にする。ロッカー要素の前方のロックピン穴167と回動ピン穴169との間の距離は、ロッカー要素の後方のロックピン穴165と回動ピン穴169との間の距離とは異なっていてもよい。右側ロッカー要素の軸方向スロット161、163の壁と平坦な連結部168、166の面との摩擦は、軸方向スロットの対向する壁に幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。   The right rocker element 160 has a profile that is essentially the same as half of the upper disk-shaped active element 120 and has a semicircular shape that is approximately the same axial thickness. The right rocker element 160 is provided with a rotating pin hole 169 that bisects the semicircular shape in the radial direction. The right rocker element 160 is shaped to receive the end of the front right lower link 168 and is positioned in alignment with the right axial slot 188 positioned below the lower reaction element 180. Are provided in the axial direction. A front lock pin hole 167 intersects the front axial slot 161, and the front lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 169. The coincident position of the front axial slot 161 and the lower right axial slot 188 positioned together with the lower hole 164 of the coupling and the sixth lock pin 178 inserted through the right lock pin hole 187 of the reaction element. The right locker element 160 and the reaction element 180 can be coupled by the front right lower connection part 168 using the fifth lock pin 177 inserted through the connection pin 168 and the lock pin hole 167 in front of the right rocker. . Further, the right rocker element 160 is shaped to receive the end of the rear right upper coupling 166 and is positioned rearwardly with the right axial slot 126 positioned over the upper active element 120. Slots 163 are provided in the axial direction. A rear lock pin hole 165 intersects the rear axial slot 163, and the rear lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 169. The coincident position of the rear axial slot 163 and the right axial slot 126 positioned above, together with the connection 166 and the eighth lock pin 175 inserted through the lock pin hole 165 at the rear of the rocker element, The upper lock 162 and the seventh lock pin 176 inserted through the right lock pin hole 125 of the active element allows the right rocker element 160 and the active element 120 to be coupled by the rear right upper connection 166. The distance between the lock pin hole 167 and the pivot pin hole 169 at the front of the rocker element may be different from the distance between the lock pin hole 165 and the pivot pin hole 169 at the rear of the rocker element. Friction between the walls of the axial slots 161, 163 of the right rocker element and the surfaces of the flat couplings 168, 166 is minimized by providing narrow inwardly facing projections on the opposing walls of the axial slots. So that the protrusion acts as a bearing surface.

支持スリーブ101は通常、段部、フランジ、又は、弁アセンブリ(図示せず)の他の構造によって定位置に保持される。支持スリーブ101の内径は、能動要素120、ロッカー要素140、160及び反応要素180の外径よりも僅かに大きく、それによって、結合された要素は、要素の運動を可能にするように十分な隙間を有して支持スリーブ101内に嵌まることができる。支持スリーブ101の外径及び長さは、弁アセンブリ(図示せず)の他の構造に関連する利便性に従って選択することができる。受動回動ピン190は、支持スリーブ101に径方向に形成される直径方向に対向する回動ピン穴108、109を通り、又は代替的には、好適な特徴部を弁アセンブリに設け、受動回動ピン190を、支持スリーブを用いることなく固定された軸方向位置に保持してもよい。受動回動ピン190はまた、左側ロッカー要素140の回動ピン穴149及び右側ロッカー要素160の回動ピン穴169を同時に通る。その結果、受動回動ピン190は、弁アセンブリにおいて固定されるアクチュエータ(図示せず)に対してロッカー要素の回動ピン穴149、169を軸方向に固定して位置付ける。左側ロッカー要素140及び右側ロッカー要素160が受動回動ピン190を中心に独立して自由に回転しなければならないことが必須であるが、当業者は、受動回動ピン190を支持スリーブの回動ピン穴108、109(図1A、図1E)にぴったりと嵌めることを選択することができるか、又は、クリップ等の、受動回動ピンを保持する他の方法を選択することができる。   The support sleeve 101 is typically held in place by a step, flange, or other structure of a valve assembly (not shown). The inner diameter of the support sleeve 101 is slightly larger than the outer diameter of the active element 120, the rocker elements 140, 160 and the reaction element 180, so that the combined elements have sufficient clearance to allow movement of the elements. And can be fitted into the support sleeve 101. The outer diameter and length of the support sleeve 101 can be selected according to the convenience associated with other structures of the valve assembly (not shown). Passive pivot pin 190 passes through diametrically opposed pivot pin holes 108, 109 formed radially in support sleeve 101, or alternatively, suitable features are provided in the valve assembly to provide passive rotation. The moving pin 190 may be held in a fixed axial position without using a support sleeve. The passive pivot pin 190 also passes through the pivot pin hole 149 of the left rocker element 140 and the pivot pin hole 169 of the right rocker element 160 simultaneously. As a result, the passive pivot pin 190 positions the rocker element pivot pin holes 149, 169 in an axial direction relative to an actuator (not shown) secured in the valve assembly. Although it is essential that the left rocker element 140 and the right rocker element 160 have to rotate freely independently about the passive pivot pin 190, those skilled in the art will recognize the passive pivot pin 190 as the pivot of the support sleeve. One can choose to fit snugly into the pin holes 108, 109 (FIGS. 1A, 1E), or other methods of holding passive pivot pins, such as clips, can be chosen.

面取りされたキャビティ129に印加されるか又は能動要素120に別様に伝えられるアクチュエータの力は、上方連結部142、166によってロッカー要素140、160に即座に伝達され、それによって、固定された受動回動ピン190を中心とするロッカー要素140、160の回転が次に、運動の方向を反転させ、反転した運動が、下方連結部144、168によって反応要素180に伝達される。能動要素120は、連結部の上側穴146及び能動要素の左側ロックピン穴121を通して挿入される第2のロックピン132によって前方の左側上方連結部142に結合される。その結果、能動要素120の下方への運動によって、前方の左側上方連結部142が下方に運動し、それによって、第1のロックピン133及び左側ロッカーの前方のロックピン穴143を下方に押す。この作用は、左側ロッカー要素140が受動回動ピン190を中心とする僅かな回転を受けるにつれて、左側ロッカー要素140の前方部分を強制的に下方に移動させる。左側ロッカー要素140の僅かな回転によって、左側ロッカー要素140の後方部分が上方に移動し、それによって、左側ロッカーの後方のロックピン穴145及び第3のロックピン135を上方に押す。この作用は、後方の左側下方連結部144も強制的に上方に移動させる。後方の左側下方連結部144は、連結部の下側穴148及び反応要素の左側ロックピン穴183を通して挿入される第4のロックピン134によって反応要素180に結合される。その結果、後方の左側下方連結部144の上方への運動は、反応要素180に上方への運動を加える。能動要素120は、連結部の上側穴162及び能動要素の右側ロックピン穴125を通して挿入される第7のロックピン176によって後方の右側上方連結部166にも結合される。その結果、能動要素120の下方への運動によって後方の右側上方連結部166が下方に運動し、それによって、第8のロックピン175及び右側ロッカーの後方のロックピン穴165を下方へ押し、したがって、右側ロッカー要素160が受動回動ピン190を中心とする僅かな回転を受けるにつれて、右側ロッカー要素160の後方部分を強制的に下方に移動させる。右側ロッカー要素160の僅かな回転によって、右側ロッカー要素160の前方部分が上方に移動し、それによって、右側ロッカーの前方のロックピン穴167及び第5のロックピン177を上方に押す。この作用は、前方の右側下方連結部168も強制的に上方に移動させる。前方の右側下方連結部168は、連結部の下側穴164及び反応要素の右側ロックピン穴187を通して挿入される第6のロックピン178によって反応要素180に結合される。その結果、前方の右側下方連結部168の上方への運動は、反応要素180に上方への運動を加える。上記は、能動要素120の下方への運動を反応要素180の反対への(上方)運動に変換する方法を説明するものである。   Actuator forces applied to the chamfered cavity 129 or otherwise transmitted to the active element 120 are immediately transmitted to the rocker elements 140, 160 by the upper couplings 142, 166, thereby providing a fixed passive The rotation of the rocker elements 140, 160 about the pivot pin 190 then reverses the direction of movement, and the reversed movement is transmitted to the reaction element 180 by the lower connections 144, 168. The active element 120 is coupled to the front left upper connection 142 by a second lock pin 132 inserted through the upper hole 146 of the connection and the left lock pin hole 121 of the active element. As a result, the downward movement of the active element 120 causes the front left upper connection 142 to move downward, thereby pushing the first lock pin 133 and the front lock pin hole 143 of the left rocker downward. This action forces the front portion of the left rocker element 140 to move downward as the left rocker element 140 undergoes a slight rotation about the passive pivot pin 190. A slight rotation of the left rocker element 140 moves the rear portion of the left rocker element 140 upward, thereby pushing the lock pin hole 145 and the third lock pin 135 behind the left rocker upward. This action forces the rear left lower connecting portion 144 to move upward. The rear left lower connection 144 is coupled to the reaction element 180 by a fourth lock pin 134 that is inserted through the lower hole 148 of the connection and the left lock pin hole 183 of the reaction element. As a result, the upward movement of the rear left lower link 144 adds upward movement to the reaction element 180. The active element 120 is also coupled to the rear right upper connection 166 by a seventh lock pin 176 inserted through the upper hole 162 of the connection and the right lock pin hole 125 of the active element. As a result, the downward movement of the active element 120 causes the rear right upper link 166 to move downward, thereby pushing the eighth lock pin 175 and the rear lock pin hole 165 of the right rocker downward, and thus As the right rocker element 160 receives a slight rotation about the passive pivot pin 190, the rear portion of the right rocker element 160 is forcibly moved downward. A slight rotation of the right rocker element 160 moves the front portion of the right rocker element 160 upward, thereby pushing the lock pin hole 167 and the fifth lock pin 177 in front of the right rocker upward. This action also forces the front right lower link 168 to move upward. The front right lower connection 168 is coupled to the reaction element 180 by a sixth lock pin 178 inserted through the lower hole 164 of the connection and the right lock pin hole 187 of the reaction element. As a result, upward movement of the front right lower link 168 adds upward movement to the reaction element 180. The above describes a method for converting the downward movement of the active element 120 into the opposite (upward) movement of the reaction element 180.

当業者は、能動要素120を支持スリーブ101内でセンタリングして保つことによって不所望の摩擦を回避する必要性を理解できる。方向反転機構アセンブリ100のような平行運動装置は、能動要素120が傾いて、機構の中心軸に対して垂直に停止することを可能にすることができ、それによって、望ましくない摩擦が生じる可能性もある。能動要素120の上面に取着されるとともに支持スリーブ101の端に接触するように延びる平坦なディスクばね107が、不所望の摩擦を防止する簡便な手法である。平坦なディスクばね107は、溶接、接着、小さいねじ締結具又は他の好適な手段によって能動要素120に取着することができる。   One skilled in the art can appreciate the need to avoid unwanted friction by keeping the active element 120 centered within the support sleeve 101. A parallel motion device, such as direction reversing mechanism assembly 100, can allow active element 120 to tilt and stop perpendicular to the central axis of the mechanism, thereby creating undesirable friction. There is also. A flat disk spring 107 that is attached to the upper surface of the active element 120 and extends to contact the end of the support sleeve 101 is a simple technique for preventing undesired friction. The flat disc spring 107 can be attached to the active element 120 by welding, gluing, small screw fasteners or other suitable means.

左側ロッカー要素140及び右側ロッカー要素160は、図示の実施形態では実質的に同一であり、方向反転機構の中心軸を中心に単に180度だけ回転している。したがって、上方連結部142、166への接続を可能にするロッカーのロックピン穴143、165は、回動ピン穴149、169から等しく離間する。同様に、下方連結部144、168への接続を可能にする他方のロッカーのロックピン穴145、167も、回動ピン穴149、169から等しく離間するが、その離間距離は、ロッカーのロックピン穴143、165の場合とは異なっていてもよい。これらの距離の比率は、特定の方向反転機構アセンブリ100から利用可能な特定の並進移動の増大(利得)を確立する。代表的な寸法及び結果として生じる移動の比率が、表1に示されており、図4A、図4B及び図4Cに示されている。8つのロックピンの保持は、連結要素の穴にぴったりと嵌めること、又は、種々の全体及び部分的なディスク形要素のロックピン穴にぴったりと嵌めること、又は、特定の製造方法に関して最適化されるような、これら若しくは他の選択肢(例えばねじ、接着剤、杭打ち等)の好適な組み合わせを提供することによって達成することができる。   The left rocker element 140 and the right rocker element 160 are substantially the same in the illustrated embodiment, and have only rotated 180 degrees about the central axis of the direction reversing mechanism. Accordingly, the lock pin holes 143 and 165 of the rocker that allow connection to the upper coupling parts 142 and 166 are equally spaced from the pivot pin holes 149 and 169. Similarly, the lock pin holes 145, 167 of the other rocker that allow connection to the lower coupling parts 144, 168 are equally spaced from the pivot pin holes 149, 169, but the distance between them is the lock pin of the rocker. It may be different from the case of the holes 143 and 165. These distance ratios establish the specific translational gain (gain) available from the specific direction reversing mechanism assembly 100. Representative dimensions and resulting rates of movement are shown in Table 1 and shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C. The retention of the eight lock pins can be optimized to fit snugly into the holes of the connecting element, or to fit snugly into the lock pin holes of various whole and partial disc-shaped elements, or to a specific manufacturing method. Can be achieved by providing a suitable combination of these or other options (eg, screws, adhesives, pile driving, etc.).

図1A〜図1F、図2、図3A及び図3Bに示されている、前述した方向反転機構アセンブリ100の第1の代表的な例は、上記したように、回動ピン穴149、169と、ロッカーの前方のロックピン穴143、167とロッカーの後方のロックピン穴145、165との間に同じ距離を有する。図4Aにおいて分かるように、ロッカー要素におけるロックピン穴の配置は対称である。しかし、図4Bに示されているような、方向反転機構の第2の代表的な実施形態では、この第2の実施形態におけるロッカー要素240、260は、対応する回動ピン穴に対して対称に配置されないロックピン穴を有する。後方の左側ロックピン穴245及び前方の右側ロックピン穴267は、第1の実施形態におけるように、対応する回動ピン穴249、269から同じ距離にあり、したがって、下方連結部の位置を、同じ反応要素180の軸方向スロット184、188と一致して適合させるのに好適なものにする。しかし、前方の左側ロックピン穴243及び後方の右側ロックピン穴265は、第1の実施形態と比較して対応する回動ピン穴249、269からより短い距離に配置され、したがって、上方連結部の位置も異なるものにする。第2の実施形態の場合、上方連結部を捕捉する(intercept)ように適切に配置される軸方向スロットを有する、異なる能動要素220を使用しなければならない。第1の実施形態における前述の距離と比較したより小さい上方連結部の隔たりの比率は、第2の実施形態のロッカー要素240、260を、アクチュエータが能動要素に与えるよりも多くの反転運動を反応要素に与えるレバーとして機能させる。   A first representative example of the aforementioned direction reversing mechanism assembly 100 shown in FIGS. 1A-1F, 2, 3A, and 3B includes pivot pin holes 149, 169, as described above. The same distance is provided between the lock pin holes 143 and 167 at the front of the rocker and the lock pin holes 145 and 165 at the rear of the rocker. As can be seen in FIG. 4A, the arrangement of the lock pin holes in the rocker element is symmetrical. However, in the second exemplary embodiment of the direction reversing mechanism, as shown in FIG. 4B, the rocker elements 240, 260 in this second embodiment are symmetrical with respect to the corresponding pivot pin holes. It has a lock pin hole which is not arranged in the. The rear left lock pin hole 245 and the front right lock pin hole 267 are at the same distance from the corresponding pivot pin holes 249, 269 as in the first embodiment, and therefore the position of the lower connecting portion is It is suitable for matching with the axial slots 184, 188 of the same reaction element 180. However, the front left lock pin hole 243 and the rear right lock pin hole 265 are disposed at a shorter distance from the corresponding pivot pin holes 249 and 269 compared to the first embodiment, and thus the upper connecting portion. The position of is also different. For the second embodiment, a different active element 220 must be used that has an axial slot that is properly positioned to intercept the upper connection. The smaller upper link separation ratio compared to the aforementioned distance in the first embodiment causes the rocker elements 240, 260 of the second embodiment to react more inversion motion than the actuator imparts to the active element. Acts as a lever for the element.

本発明の方向反転アセンブリの第3の実施形態が図4Cに示されている。この実施形態では、ロッカー要素340、360は、対応する回動ピン穴に対して対称に配置されないロックピン穴を有する。後方の左側ロックピン穴345及び前方の右側ロックピン穴367は、前述の第1の実施形態及び第2の実施形態と比較して対応する回動ピン穴349、369からより短い距離にあり、したがって、下方連結部の位置も異なるものにする。図4Cの第3の実施形態の場合、下方連結部を捕捉するように適切に配置される軸方向スロットを有する、異なる反応要素380を使用しなければならない。前方の左側ロックピン穴343及び後方の右側ロックピン穴365は、第1の実施形態におけるように、対応する回動ピン穴349、369から同じ距離に配置され、したがって、上方連結部の位置を、同じ第1の実施形態の能動要素120における軸方向スロット124、128と一致して適合させるのに好適なものにする。以前の距離と比較したより小さい下方連結部の隔たりの比率は、第3の実施形態のロッカー要素340、360を、アクチュエータが能動要素に与えるよりも少ない反転運動を反応要素に与えるレバーとして機能させる。   A third embodiment of the direction reversal assembly of the present invention is shown in FIG. 4C. In this embodiment, the rocker elements 340, 360 have lock pin holes that are not arranged symmetrically with the corresponding pivot pin holes. The rear left lock pin hole 345 and the front right lock pin hole 367 are at a shorter distance from the corresponding pivot pin holes 349, 369 compared to the first and second embodiments described above, Therefore, the position of the lower connecting portion is also different. For the third embodiment of FIG. 4C, a different reaction element 380 must be used that has an axial slot that is appropriately positioned to capture the lower connection. The front left lock pin hole 343 and the rear right lock pin hole 365 are disposed at the same distance from the corresponding rotation pin holes 349 and 369 as in the first embodiment, and thus the position of the upper connecting portion is set. Making it suitable for matching with the axial slots 124, 128 in the active element 120 of the same first embodiment. The smaller lower link separation ratio compared to the previous distance makes the rocker elements 340, 360 of the third embodiment function as levers that give the reaction element less reversal movement than the actuator gives to the active element. .

本発明の原理に従って構成される移動増大機構アセンブリ500の第1の代表的な実施形態が図5Dに示されている。アセンブリ500は、アクチュエータ(図示せず)からの力を結合する、上方に方向付けられ軸方向にセンタリングされる能動シャフト505を有する。能動シャフト505は、移動増大機構アセンブリ500の最上部分を含むディスク形受動要素520を貫通する、センタリングされた軸方向穴529を通る。ディスク形受動要素520の直下には、半円の左側ロッカー要素540及び隣接する半円の右側ロッカー要素560がある。ロッカー要素540、560の双方は、能動回動ピン590に同時に位置付けられる。ロッカー要素540、560は、軸方向にセンタリングされた半円のレリーフ504、506(各ロッカー要素を、幅広のリング形状の半分と同様にする)を更に有し(図6)、これは、能動シャフト505が能動回動ピン590にも係合することを可能にする。ロッカー要素540、560の直下には、弁(図示せず)の可動要素に最も近いディスク形反応要素580がある。各ロッカー要素の一端が受動要素520に結合され、一方で、各ロッカー要素の他端は反応要素580に結合される。機構アセンブリ500は、金属、プラスチック、複合材料又はセラミック等の種々の材料から作ることができるが、A2、D2若しくはH13等の熱処理工具鋼、又は、17−4PH合金等のばね状特性を有する熱処理ステンレス鋼が、多くの用途に適切であると考えられ、一方で、6061等のアルミニウム合金も用いることができる。図示の実施形態の移動増大機構アセンブリ500は、約12.7mm(0.5インチ)の軸方向長さを有する約15.24mm(0.6インチ)の外径を有し、図5Dに仮想線を用いて示されている支持スリーブ501によって任意選択的に囲まれてもよい。 A first exemplary embodiment of a movement augmentation mechanism assembly 500 constructed in accordance with the principles of the present invention is shown in FIG. 5D. The assembly 500 has an upwardly directed and axially centered active shaft 505 that couples forces from an actuator (not shown). The active shaft 505 passes through a centered axial hole 529 that passes through a disk-shaped passive element 520 that includes the top portion of the movement augmenting mechanism assembly 500. Immediately below the disc-shaped passive element 520 is a semi-circular left rocker element 540 and an adjacent semi-circular right rocker element 560. Both rocker elements 540, 560 are simultaneously positioned on the active pivot pin 590. The rocker elements 540, 560 further have axially centered semicircular reliefs 504, 506 (with each rocker element similar to a wide ring-shaped half) (FIG. 6), which is active. Allows shaft 505 to also engage active pivot pin 590. Immediately below the rocker elements 540, 560 is a disk-shaped reaction element 580 that is closest to the movable element of a valve (not shown). One end of each rocker element is coupled to the passive element 520 while the other end of each rocker element is coupled to the reaction element 580. The mechanical assembly 500 can be made from various materials such as metal, plastic, composite material or ceramic, but heat treated tool steel such as A2, D2 or H13 or heat treated with spring like properties such as 17-4PH alloy. Stainless steel is considered suitable for many applications, while aluminum alloys such as 6061 can also be used. The travel augmentation mechanism assembly 500 of the illustrated embodiment has an outer diameter of about 0.6 inches with an axial length of about 12.7 mm (0.5 inches), and is hypothetical in FIG. 5D. It may optionally be surrounded by a support sleeve 501 indicated with a line.

受動要素520、2つのロッカー要素540、560及び反応要素580の機械的な結合を、図5A、図5B、図5C、図5D、図6、図7A及び図7Bの説明と関連して更に記載する。ロッカー要素540、560を受動要素520及び反応要素580に結合する典型的な手段は、前述の実施形態におけるように、連結部及びロックピンの使用によるものである。専ら識別の便宜上、ロッカー要素540、560を受動要素520に接続する連結部を上方連結部542、566と称し、一方で、ロッカー要素540、560を反応要素580に接続する連結部を下方連結部544、568と称する。上方連結部542、566及び下方連結部544、568は、種々の形状(例えば円形又は矩形の断面)であるものとすることができるが、円形の貫通穴、及び、これらの穴の周りの丸みを帯びた端を有する単純な平坦な部品が簡便に製造される。移動増大機構アセンブリ500の対称で適切な機能を保持するために、上方連結部542、566は概ね同一であり、下方連結部544、568は概ね同一であるが、上方連結部は、下方連結部とは構造が異なっていてもよい。連結部は、連結部と移動増大機構アセンブリ500の適切な要素とを接続するために、対応するロックピン532、576、534、578がそれぞれ挿入される上側穴546、562及び下側穴548、564を有する。   The mechanical coupling of the passive element 520, the two rocker elements 540, 560 and the reaction element 580 is further described in connection with the description of FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, 6, 7A and 7B. To do. A typical means of coupling the rocker elements 540, 560 to the passive element 520 and the reactive element 580 is through the use of couplings and lock pins, as in the previous embodiments. For the sake of identification only, the connecting part connecting the rocker elements 540, 560 to the passive element 520 is referred to as the upper connecting part 542, 566, while the connecting part connecting the rocker elements 540, 560 to the reaction element 580 is the lower connecting part. 544 and 568. The upper connecting portions 542 and 566 and the lower connecting portions 544 and 568 may have various shapes (for example, a circular or rectangular cross section), but circular through holes and roundness around these holes. A simple flat part with a rounded edge is easily manufactured. In order to maintain the symmetrical and proper function of the movement augmenting mechanism assembly 500, the upper links 542, 566 are generally the same and the lower links 544, 568 are generally the same, but the upper link is the lower link. And the structure may be different. The coupling portions are upper holes 546, 562 and lower holes 548, into which corresponding lock pins 532, 576, 534, 578 are inserted, respectively, to connect the coupling portions to appropriate elements of the movement augmenting mechanism assembly 500. 564.

移動増大機構アセンブリ500の機械的な作用は、能動回動ピン590の下方への移動によって、ロッカー要素540、560が、ロッカー要素の一端を上方連結部542、566に連結する軸方向に固定されたロックピン533、575を中心に僅かに回転することを認識することによって理解することができる。僅かな回転の結果として、同じロッカー要素の他端を下方連結部544、568に結合するロックピン535、577の更なる下方への運動が生じ、その連結部を反応要素580に向かって下方へ移動させる。したがって、各ロッカー要素540、560の一端の受動要素520への適切な機械的な結合は、各ロッカー要素540、560の対応する他端の反応要素580への同様の機械的な結合と組み合わせて、反応要素580の移動を増大させる。能動回動ピン590の上方への移動の結果として、当然ながら、反応要素580の上方への移動が対応して増大する。   The mechanical action of the movement augmenting mechanism assembly 500 is such that the downward movement of the active pivot pin 590 causes the rocker elements 540, 560 to be fixed in the axial direction connecting one end of the rocker element to the upper connections 542, 566. It can be understood by recognizing that the lock pins 533 and 575 rotate slightly. As a result of the slight rotation, further downward movement of the locking pins 535, 577 connecting the other end of the same rocker element to the lower connection 544, 568 occurs and the connection is moved downward toward the reaction element 580. Move. Thus, proper mechanical coupling of one end of each rocker element 540, 560 to the passive element 520 is combined with similar mechanical coupling of each rocker element 540, 560 to the corresponding reaction element 580 at the other end. , Increase the movement of the reaction element 580. As a result of the upward movement of the active pivot pin 590, of course, the upward movement of the reaction element 580 is correspondingly increased.

上側ディスク形受動要素520には、受動要素の中央の周りに鏡面対称に位置付けられる2つの軸方向スロット522、526が形成される。左側軸方向スロット522が、例えばディスク中心の前方及び左に位置付けられ、一方で、右側軸方向スロット526が、ディスク中心の後方及び右の鏡像位置に配置される。軸方向スロット522、526は、受動要素520の下に位置決めされる左側ロッカー要素540及び右側ロッカー要素560から突出する上方連結部542、566の端を受け入れるように形状決めされる。各軸方向スロット522、526には、対応するロックピン穴521、525が交差し、ロックピン穴は、受動要素のディスク形状520内で対称な直径に対して平行な幾何学的なコードである。各軸方向スロット522、526、及び、対応する上方連結部542、566の端は、上方連結部542、566が挿入されたロックピン532、576を中心に容易に移動することを可能にするように嵌合する。ロックピンは、受動要素520のロックピン穴521、525、及び、各上方連結部542、566の上側穴546、562に挿入される。軸方向スロット522、526の壁と平坦な上方連結部542、566の面との摩擦は、軸方向スロット522、526の対向する壁に、幅狭の内方に面する突起523、524、527、528を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。上側ディスク形受動要素520は、上方に方向付けられ軸方向にセンタリングされる能動シャフト505が通る、センタリングされた軸方向穴529が更に形成される。能動シャフト505には、能動回動ピン590に係合してアクチュエータ(図示せず)からの力を伝達する直径方向のシャフトピン穴508が径方向に形成される。面取りされたキャビティ509を能動シャフト505の上側端面に設け、アクチュエータとの起こり得るずれを相殺するようにスラスト玉(図示せず)を受け入れることができる。   The upper disk-shaped passive element 520 is formed with two axial slots 522, 526 that are positioned mirror-symmetrically around the center of the passive element. The left axial slot 522 is positioned, for example, forward and left of the disk center, while the right axial slot 526 is positioned at the rear and right mirror image positions of the disk center. Axial slots 522, 526 are shaped to receive the ends of upper link 542, 566 protruding from left rocker element 540 and right rocker element 560 positioned below passive element 520. Each axial slot 522, 526 intersects with a corresponding lock pin hole 521, 525, which is a geometric code parallel to a symmetric diameter within the disk shape 520 of the passive element. . The ends of each axial slot 522, 526 and the corresponding upper connection 542, 566 allow easy movement about the lock pins 532, 576 with the upper connection 542, 566 inserted therein. To fit. The lock pin is inserted into the lock pin holes 521 and 525 of the passive element 520 and the upper holes 546 and 562 of the upper coupling portions 542 and 566. Friction between the walls of the axial slots 522, 526 and the surfaces of the flat upper connections 542, 566 causes the narrow, inwardly facing projections 523, 524, 527 on the opposing walls of the axial slots 522, 526. 528 can be minimized so that the protrusion acts as a bearing surface. The upper disk-shaped passive element 520 is further formed with a centered axial hole 529 through which an active shaft 505 directed upward and axially centered passes. The active shaft 505 is formed with a radial shaft pin hole 508 that engages with the active rotation pin 590 and transmits a force from an actuator (not shown) in the radial direction. A chamfered cavity 509 can be provided on the upper end face of the active shaft 505 to receive a thrust ball (not shown) to offset possible misalignment with the actuator.

下側ディスク形反応要素580は、略同じ厚さでありながら、上側ディスク形受動要素520と同様であるがより小さい外径のプロファイルを有する。反応要素580には、反応要素の中央の周りに鏡面対称に位置付けられる2つの軸方向スロット584、588が形成される。右側軸方向スロット588が、例えばディスク中心の前方及び右に位置付けられ、一方で、左側軸方向スロット584が、ディスク中心の後方及び左の鏡像位置に配置される。軸方向スロット584、588は、反応要素580の上に位置決めされる左側ロッカー要素540及び右側ロッカー要素560から突出する下方連結部544、568の端を受け入れるように形状決めされる。各軸方向スロット584、588には、対応するロックピン穴583、587が交差し、ロックピン穴は、反応要素のディスク形状580内で対称な直径に対して平行な幾何学的なコードである。各軸方向スロット584、588、及び、対応する下方連結部544、568の端は、下方連結部544、568が挿入されたロックピン534、578を中心に容易に移動することを可能にするように嵌合する。ロックピン534、578は、反応要素580のロックピン穴583、587、及び、各下方連結部544、568の下側穴548、564に挿入される。軸方向スロット584、588の壁と平坦な下方連結部544、568の面との摩擦は、軸方向スロットの対向する壁に、幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。1つ又は複数のねじ穴589を反応要素580に設け、弁の移動部品(図示せず)との接続を提供することができる。   The lower disk-shaped reactive element 580 is similar to the upper disk-shaped passive element 520 but has a smaller outer diameter profile while being substantially the same thickness. The reaction element 580 is formed with two axial slots 584, 588 positioned mirror-symmetrically around the center of the reaction element. Right axial slots 588 are positioned, for example, forward and right in the center of the disk, while left axial slots 584 are positioned at the rear and left mirror image positions of the disk center. Axial slots 584, 588 are shaped to receive the ends of lower link 544, 568 protruding from left rocker element 540 and right rocker element 560 positioned above reaction element 580. Each axial slot 584, 588 intersects with a corresponding lock pin hole 583, 587, which is a geometric code parallel to a symmetric diameter within the disk shape 580 of the reaction element. . Each axial slot 584, 588 and the end of the corresponding lower connection 544, 568 allow easy movement about the lock pins 534, 578 with the lower connection 544, 568 inserted. To fit. The lock pins 534 and 578 are inserted into the lock pin holes 583 and 587 of the reaction element 580 and the lower holes 548 and 564 of the lower connection portions 544 and 568. Friction between the walls of the axial slots 584, 588 and the surfaces of the flat lower connections 544, 568 is minimized by providing narrow, inwardly facing protrusions on the opposing walls of the axial slots. The projection can serve as a bearing surface. One or more screw holes 589 may be provided in the reaction element 580 to provide connection with a moving part (not shown) of the valve.

左側ロッカー要素540は、上側ディスク形受動要素520の半分と同様のプロファイルを有するが、略同じ軸方向厚さでありながら、より小さい外径である、半円の形状である。左側ロッカー要素540には、半円形状を二等分する回動ピン穴549が径方向に設けられる。左側ロッカー要素540は、前方の左側上方連結部542の端を受け入れる形状であるとともに、上の受動要素520の上に位置決めされる左側軸方向スロット522と一致して位置付けられる前方の軸方向スロット541を軸方向に設ける。前方の軸方向スロット541には、前方のロックピン穴543が交差し、前方のロックピン穴は回動ピン穴549に対して平行である。前方の軸方向スロット541及び上に位置決めされる左側軸方向スロット522の一致する位置は、連結部の上側穴546及び受動要素の左側ロックピン穴521を通して挿入される第2のロックピン532とともに、連結部542及び左側ロッカーの前方のロックピン穴543を通して挿入される第1のロックピン533を用いて、前方の左側上方連結部142による左側ロッカー要素540及び受動要素520の結合を可能にする。さらに、左側ロッカー要素540は、後方の左側下方連結部544の端を受け入れるように形状決めされるとともに、下の反応要素580の下に位置決めされる左側軸方向スロット584と一致して位置付けられる後方の軸方向スロット547を軸方向に設ける。後方の軸方向スロット547には、後方のロックピン穴545が交差し、後方のロックピン穴は回動ピン穴549に対して平行である。後方の軸方向スロット547及び下に位置決めされる左側軸方向スロット584の一致する位置は、連結部の下側穴548及び反応要素の左側ロックピン穴583を通して挿入される第4のロックピン534とともに、連結部544及び左側ロッカーの後方のロックピン穴545を通して挿入される第3のロックピン535を用いて、後方の左側下方連結部544による左側ロッカー要素540及び反応要素580の結合を可能にする。ロッカー要素の前方のロックピン穴543と回動ピン穴549との間の距離は、ロッカー要素の後方のロックピン穴545と回動ピン穴549との間の距離とは異なっていてもよい。左側ロッカー要素の軸方向スロット541、547の壁と平坦な連結部542、544の面との摩擦は、軸方向スロットの対向する壁に幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。左側ロッカー要素540は、軸方向にセンタリングされた半円のレリーフ504(ロッカー要素を、幅広のリング形状の半分と同様にする)を更に有し、これは、能動シャフト505が、回動ピン穴549を通る能動回動ピン590に係合することも可能にする。   The left rocker element 540 has a profile similar to that of half of the upper disk-shaped passive element 520, but has a semicircular shape with a smaller outer diameter while having approximately the same axial thickness. The left rocker element 540 is provided with a rotating pin hole 549 that bisects the semicircular shape in the radial direction. The left rocker element 540 is shaped to receive the end of the front left upper link 542 and is positioned in alignment with the left axial slot 522 positioned above the passive element 520 above. Are provided in the axial direction. A front lock pin hole 543 intersects the front axial slot 541, and the front lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 549. The coincident position of the front axial slot 541 and the left axial slot 522 positioned thereon, along with the upper hole 546 of the coupling and the second lock pin 532 inserted through the left lock pin hole 521 of the passive element, The first lock pin 533 inserted through the connection portion 542 and the lock pin hole 543 in front of the left rocker allows the left rocker element 540 and the passive element 520 to be coupled by the front left upper connection portion 142. Further, the left rocker element 540 is shaped to receive the end of the rear left lower link 544 and rearwardly positioned to coincide with the left axial slot 584 positioned below the lower reaction element 580. The axial slot 547 is provided in the axial direction. A rear lock pin hole 545 intersects the rear axial slot 547, and the rear lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 549. The matching position of the rear axial slot 547 and the lower left axial slot 584 positioned together with the lower hole 548 of the coupling and the fourth lock pin 534 inserted through the left lock pin hole 583 of the reaction element. Using the third lock pin 535 inserted through the connection portion 544 and the lock pin hole 545 behind the left rocker, the left rocker element 540 and the reaction element 580 can be coupled by the rear left lower connection portion 544. . The distance between the lock pin hole 543 at the front of the rocker element and the rotation pin hole 549 may be different from the distance between the lock pin hole 545 at the rear of the rocker element and the rotation pin hole 549. Friction between the wall of the axial slot 541, 547 of the left rocker element and the surface of the flat connection 542, 544 is minimized by providing a narrow inwardly facing protrusion on the opposing wall of the axial slot. So that the protrusion acts as a bearing surface. The left rocker element 540 further includes an axially centered semi-circular relief 504 (which makes the rocker element similar to a half of a wide ring shape), where the active shaft 505 has a pivot pin hole. It is also possible to engage an active pivot pin 590 through 549.

右側ロッカー要素560は、半円の形状であり、上側ディスク形受動要素520の半分と同様のプロファイルを有するが、略同じ軸方向の厚さでありながらより小さい外径である。右側ロッカー要素560には、半円形状を二等分する回動ピン穴569が径方向に形成される。右側ロッカー要素560は、前方の右側下方連結部568の端を受け入れる形状であるとともに、下の反応要素580の下に位置決めされる右側軸方向スロット588と一致して位置付けられる前方の軸方向スロット561を軸方向に設ける。前方の軸方向スロット561には、前方のロックピン穴567が交差し、前方のロックピン穴は回動ピン穴569に対して平行である。前方の軸方向スロット561及び下に位置決めされる右側軸方向スロット588の一致する位置は、連結部の下側穴564及び反応要素の右側ロックピン穴587を通して挿入される第6のロックピン578とともに、連結部568及び右側ロッカーの前方のロックピン穴567を通して挿入される第5のロックピン577を用いて、前方の右側下方連結部568による右側ロッカー要素560及び反応要素580の結合を可能にする。さらに、右側ロッカー要素560は、後方の右側上方連結部566の端を受け入れる形状であるとともに、上の受動要素520の上に位置決めされる右側軸方向スロット526と一致して位置付けられる後方の軸方向スロット563を軸方向に設ける。後方の軸方向スロット563には後方のロックピン穴565が交差し、後方のロックピン穴は回動ピン穴569に対して平行である。後方の軸方向スロット563及び上に位置決めされる右側軸方向スロット526の一致する位置は、連結部566及びロッカー要素の後方のロックピン穴565を通して挿入される第8のロックピン575とともに、連結部の上側穴562及び能動要素の右側ロックピン穴525を通して挿入される第7のロックピン576を用いて、後方の右側上方連結部566による右側ロッカー要素560及び受動要素520の結合を可能にする。ロッカー要素の前方のロックピン穴567と回動ピン穴569との間の距離は、右側ロッカー要素の後方のロックピン穴565の軸方向スロット561、563の壁と回動ピン穴569との間の距離とは異なっていてもよい。右側ロッカー要素の軸方向スロット561、563の壁と平坦な連結部568、566の面との摩擦は、軸方向スロットの対向する壁に幅狭の内方に面する突起を設けることによって最小限に抑えることができ、それによって、突起は支承面として働く。右側ロッカー要素560は、軸方向にセンタリングされた半円のレリーフ506(ロッカー要素を、幅広のリング形状の半分と同様にする)を更に有し、これは、能動シャフト505が、回動ピン穴569を通る能動回動ピン590に係合することも可能にする。   The right rocker element 560 is semi-circular in shape and has a profile similar to half of the upper disk-shaped passive element 520, but with a smaller outer diameter while having approximately the same axial thickness. The right rocker element 560 is formed with a rotating pin hole 569 that bisects the semicircular shape in the radial direction. The right rocker element 560 is shaped to receive the end of the front right lower link 568 and is positioned in alignment with the right axial slot 588 positioned below the lower reaction element 580. Are provided in the axial direction. A front lock pin hole 567 intersects the front axial slot 561, and the front lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 569. The matching positions of the front axial slot 561 and the lower right axial slot 588 are aligned with the lower hole 564 of the coupling and the sixth lock pin 578 inserted through the right lock pin hole 587 of the reaction element. , The right locker element 560 and the reaction element 580 can be coupled by the front right lower connection part 568 using the fifth lock pin 577 inserted through the connection part 568 and the lock pin hole 567 in front of the right rocker. . Further, the right rocker element 560 is configured to receive the end of the rear right upper coupling 566 and is positioned rearwardly in alignment with the right axial slot 526 positioned over the passive element 520 above. A slot 563 is provided in the axial direction. A rear lock pin hole 565 intersects the rear axial slot 563, and the rear lock pin hole is parallel to the rotation pin hole 569. The coincident position of the rear axial slot 563 and the right axial slot 526 positioned thereon, together with the connection 566 and the eighth lock pin 575 inserted through the rear lock pin hole 565 of the rocker element, The upper locking hole 562 and the seventh locking pin 576 inserted through the right locking pin hole 525 of the active element allows the right rocker element 560 and passive element 520 to be coupled by the rear right upper connection 566. The distance between the lock pin hole 567 in front of the rocker element and the pivot pin hole 569 is between the wall of the axial slot 561, 563 of the lock pin hole 565 behind the right rocker element and the pivot pin hole 569. The distance may be different. Friction between the walls of the axial slots 561, 563 of the right rocker element and the surfaces of the flat couplings 568, 566 is minimized by providing narrow inwardly facing protrusions on the opposing walls of the axial slot. So that the protrusion acts as a bearing surface. The right rocker element 560 further includes an axially centered semi-circular relief 506 (which makes the rocker element similar to a half of a wide ring shape), where the active shaft 505 has a pivot pin hole. It is also possible to engage an active pivot pin 590 through 569.

支持スリーブ501は通常、段部、フランジ、又は、弁アセンブリ(図示せず)の他の構造によって定位置に保持される。支持スリーブ501の内径は、ロッカー要素540、560及び反応要素580の外径よりも僅かに大きいが、受動要素520の外径よりも小さい。この構成によって、支持スリーブ501は、受動要素520を軸方向に固定して保持し、一方で、他の結合された要素は、要素の運動を可能にするように十分な隙間を有して支持スリーブ501内に嵌まることができる。支持スリーブ501の外径及び長さは、弁アセンブリ(図示せず)の他の構造に関連する利便性に従って選択することができる。代替的には、好適な特徴部を弁アセンブリに設け、受動要素520を、支持スリーブ501を用いることなく固定された軸方向位置に保持してもよい。移動増大機構アセンブリ500の要素間の機械的な結合を、連結部及びロックピンに関して前述した。能動シャフト505のロッカー要素540、560への機械的な結合は、左側ロッカー要素540の回動ピン穴549、シャフトピン穴508及び右側ロッカー要素560の回動ピン穴569を同時に通る能動回動ピン590によって行われる。左側ロッカー要素540及び右側ロッカー要素560が能動回動ピン590を中心に独立して自由に回転しなければならないことが必須であるが、当業者は、能動回動ピン590をシャフトピン穴508にぴったりと嵌めることを選択することができるか、又は、クリップ(図示せず)等の、能動回動ピンを保持する他の方法を選択することができる。   The support sleeve 501 is typically held in place by a step, flange, or other structure of a valve assembly (not shown). The inner diameter of the support sleeve 501 is slightly larger than the outer diameter of the rocker elements 540, 560 and the reaction element 580, but smaller than the outer diameter of the passive element 520. With this configuration, the support sleeve 501 holds the passive element 520 fixed in the axial direction, while the other coupled elements support with sufficient clearance to allow movement of the element. It can fit within the sleeve 501. The outer diameter and length of the support sleeve 501 can be selected according to the convenience associated with other structures of the valve assembly (not shown). Alternatively, suitable features may be provided on the valve assembly to hold the passive element 520 in a fixed axial position without the use of the support sleeve 501. The mechanical coupling between the elements of the movement augmenting mechanism assembly 500 has been described above with respect to the coupling and lock pin. The mechanical coupling of the active shaft 505 to the rocker elements 540, 560 is achieved by the active pivot pin passing through the pivot pin hole 549 of the left rocker element 540, the shaft pin hole 508 and the pivot pin hole 569 of the right rocker element 560 simultaneously. 590. Although it is essential that the left rocker element 540 and right rocker element 560 have to rotate freely independently about the active pivot pin 590, those skilled in the art will place the active pivot pin 590 in the shaft pin hole 508. The fit can be selected, or other methods of holding the active pivot pin, such as a clip (not shown), can be selected.

能動シャフト505の上側端面の面取りされたキャビティ509に印加されるか又は能動回動ピン590に別様に伝えられるアクチュエータの力は、互いに直径方向に対向して位置付けられる回動ピン穴549、569によってロッカー要素540、560に即座に伝達される。受動要素520は、連結部の上側穴546及び受動要素の左側ロックピン穴521を通して挿入される第2のロックピン532によって前方の左側上方連結部542に結合される。その結果、軸方向に固定された位置に保持される受動要素520はまた、前方の左側上方連結部542を軸方向に固定して保持し、それによって、第1のロックピン533及び左側ロッカーの前方のロックピン穴543を軸方向に固定して更に保持する。したがって、左側ロッカーの回動ピン穴549に対して加えられる運動によって、左側ロッカー要素540が、前方のロックピン穴543を中心とした僅かな回転を受ける。左側ロッカー要素540の僅かな回転によって、左側ロッカー要素540の後方部分が、左側ロッカーの後方のロックピン穴545及び第3のロックピン535とともにより多い量だけ同じ方向に移動し、したがって、後方の左側下方連結部544も強制的に移動させる。後方の左側下方連結部544は、連結部の下側穴548及び反応要素の左側ロックピン穴583を通して挿入される第4のロックピン534によって反応要素580に結合される。その結果、能動シャフト505の下方への運動によって、後方の左側下方連結部544が下方に運動し、これは、反応要素580に下方への運動を加える。受動要素520は、連結部の上側穴562及び受動要素の右側ロックピン穴525を通して挿入される第7のロックピン576によって後方の右側上方連結部566にも結合される。その結果、軸方向に固定された位置に保持される受動要素520はまた、後方の右側上方連結部566を軸方向に固定して保持し、それによって、第8のロックピン575及び右側ロッカーの後方のロックピン穴565を軸方向に固定して更に保持する。したがって、右側ロッカーの回動ピン穴569に対して加えられる運動によって、右側ロッカー要素560が、後方のロックピン穴565を中心とした僅かな回転を受ける。右側ロッカー要素560の僅かな回転によって、右側ロッカー要素560の前方部分が、右側ロッカーの前方のロックピン穴567及び第5のロックピン577とともにより多い量だけ同じ方向に移動し、したがって、前方の右側下方連結部568も強制的に移動させる。前方の右側下方連結部568は、連結部の下側穴564及び反応要素の右側ロックピン穴587を通して挿入される第6のロックピン578によって反応要素580に結合される。その結果、能動シャフト505の下方への運動によって、前方の右側下方連結部568が下方に運動し、これは、反応要素580に下方への運動を加える。上記は、能動シャフト505の移動を反応要素580の同じ方向への増大した移動に変換する方法を説明するものである。   Actuator forces applied to the chamfered cavity 509 on the upper end face of the active shaft 505 or otherwise transmitted to the active pivot pin 590 are pivot pin holes 549, 569 positioned diametrically opposite one another. To the rocker elements 540, 560 immediately. The passive element 520 is coupled to the front left upper connection 542 by a second lock pin 532 inserted through the upper hole 546 of the connection and the left lock pin hole 521 of the passive element. As a result, the passive element 520 held in the axially fixed position also holds the front left upper connection 542 fixed in the axial direction, whereby the first lock pin 533 and the left rocker The front lock pin hole 543 is fixed in the axial direction and further held. Accordingly, the left rocker element 540 undergoes a slight rotation about the front lock pin hole 543 due to the movement applied to the pivot pin hole 549 of the left rocker. A slight rotation of the left rocker element 540 causes the rear portion of the left rocker element 540 to move in the same direction by a greater amount with the lock pin hole 545 and the third lock pin 535 behind the left rocker, and thus the rear The left lower connecting portion 544 is also forcibly moved. The rear left lower connection 544 is coupled to the reaction element 580 by a fourth lock pin 534 inserted through the lower hole 548 of the connection and the left lock pin hole 583 of the reaction element. As a result, downward movement of the active shaft 505 causes the rear left lower connection 544 to move downward, which adds downward movement to the reaction element 580. The passive element 520 is also coupled to the rear right upper connection 566 by a seventh lock pin 576 inserted through the connection upper hole 562 and the passive element right lock pin hole 525. As a result, the passive element 520 held in the axially fixed position also holds the rear right upper connection 566 axially fixed, thereby allowing the eighth lock pin 575 and the right rocker to move. The rear lock pin hole 565 is fixed in the axial direction and further held. Thus, the motion applied to the right rocker pivot pin hole 569 causes the right rocker element 560 to undergo a slight rotation about the rear lock pin hole 565. A slight rotation of the right rocker element 560 causes the front portion of the right rocker element 560 to move in the same direction by a greater amount with the lock pin hole 567 and the fifth lock pin 577 at the front of the right rocker, thus The right lower connecting portion 568 is also forcibly moved. The front right lower connection 568 is coupled to the reaction element 580 by a sixth lock pin 578 inserted through the lower hole 564 of the connection and the right lock pin hole 587 of the reaction element. As a result, downward movement of the active shaft 505 causes the front right lower connection 568 to move downward, which adds downward movement to the reaction element 580. The above describes how to translate the movement of the active shaft 505 into increased movement of the reaction element 580 in the same direction.

能動シャフト505を、上側ディスク形受動要素520を貫通する対応する中央の軸方向穴529内でセンタリングして保つことによって、機構における不所望の摩擦が回避される。受動要素520の上面に取着されるとともに受動要素520の上面の端に接触するように延びる平坦なディスクばね507が、不所望の摩擦を防止する簡便な手法である。平坦なディスクばね507は、溶接、接着、面取りされたキャビティ509の周囲の周りのリッジ(図示せず)への杭打ち又は他の好適な手段によって能動シャフトに取着することができる。   By keeping the active shaft 505 centered within a corresponding central axial hole 529 that passes through the upper disk-shaped passive element 520, unwanted friction in the mechanism is avoided. A flat disk spring 507 that is attached to the upper surface of the passive element 520 and extends to contact the edge of the upper surface of the passive element 520 is a simple technique for preventing undesired friction. The flat disc spring 507 can be attached to the active shaft by welding, gluing, staking into a ridge (not shown) around the perimeter of the chamfered cavity 509 or other suitable means.

開示されている実施形態では、左側ロッカー要素540及び右側ロッカー要素560は、実質的に同一であり、移動増大機構の中心軸を中心に単に180度だけ回転している。さらに、上方連結部542、566への接続を可能にするロッカーのロックピン穴543、565は、回動ピン穴549、569から略同一の距離に離間される。下方連結部544、568への接続を可能にする他方のロッカーのロックピン穴545、567も、回動ピン穴549、569から略同一の距離に離間されるが、その距離は異なっていてもよい。これらのそれぞれの距離の比率は、特定の移動増大機構アセンブリから所望の特定の並進移動の増大(利得)を確立する。代表的な寸法及び結果として生じる移動の比率が、表2に示されており、図8A、図8B及び図8Cに具体的に示されている。8つのロックピンの保持は、連結要素の穴にぴったりと嵌めること、又は、種々の全体及び部分的なディスク形要素のロックピン穴にぴったりと嵌めること、又は、特定の製造方法に関して最適化されるような、これら若しくは他の選択肢(例えばねじ、接着剤、杭打ち等)の好適な組み合わせを提供することによって達成することができる。   In the disclosed embodiment, the left rocker element 540 and the right rocker element 560 are substantially identical and have only rotated 180 degrees about the central axis of the movement augmenting mechanism. Further, the lock pin holes 543 and 565 of the rocker that enable connection to the upper connecting portions 542 and 566 are separated from the rotation pin holes 549 and 569 at substantially the same distance. The lock pin holes 545 and 567 of the other rocker that enable connection to the lower connecting portions 544 and 568 are also separated from the rotation pin holes 549 and 569 at substantially the same distance, but the distances may be different. Good. These respective distance ratios establish the desired specific translational increase (gain) from the specific travel augmentation mechanism assembly. Representative dimensions and resulting movement ratios are shown in Table 2, and are specifically shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C. The retention of the eight lock pins can be optimized to fit snugly into the holes of the connecting element, or to fit snugly into the lock pin holes of various whole and partial disc-shaped elements, or to a specific manufacturing method. Can be achieved by providing a suitable combination of these or other options (eg, screws, adhesives, pile driving, etc.).

図5A、図5B、図5C、図5D、図6、図7A及び図7Bに関連してここまで説明した実施形態は、回動ピン穴549、569とロッカーの後方のロックピン穴545、565との間と同じ、回動ピン穴549、569とロッカーの前方のロックピン穴543、567との間の距離を有する。図8Aにおいて分かるように、この実施形態の場合、ロッカー要素におけるロックピン穴の配置は対称である。しかし、移動増大機構500の第2の変更された実施形態が図8Bに示されており、この場合、ロッカー要素640、660は、対応する回動ピン穴に対して対称に位置付けられないロックピン穴を有する。後方の左側ロックピン穴645及び前方の右側ロックピン穴667は、前述の実施形態におけるように、対応する回動ピン穴649、669から同じ距離であり、したがって、下方連結部の位置を、同じ反応要素580の軸方向スロット584、588と一致して適合させるのに好適なものにする。前方の左側ロックピン穴643及び後方の右側ロックピン穴665は、前述の実施形態と比較して対応する回動ピン穴649、669からより短い距離に位置付けられ、したがって、上方連結部の位置も異なるものにする。図8Bの第2の実施形態の場合、上方連結部を捕捉するように適切に配置される軸方向スロットを有する、異なる受動要素620を使用しなければならない。前述の距離と比較したより小さい上方連結部の隔たりの比率は、第2の例のロッカー要素640、660を、アクチュエータが能動シャフト505に与えるよりも多くの増大した運動を反応要素580に与えるレバーとして機能させる。   The embodiments described so far in connection with FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, 6, 7A, and 7B include pivot pin holes 549, 569 and lock pin holes 545, 565 behind the rocker. The distance between the pivot pin holes 549, 569 and the lock pin holes 543, 567 in front of the rocker. As can be seen in FIG. 8A, in this embodiment, the arrangement of the lock pin holes in the rocker element is symmetrical. However, a second modified embodiment of the movement augmentation mechanism 500 is shown in FIG. 8B, where the rocker elements 640, 660 are not positioned symmetrically with respect to the corresponding pivot pin holes. Has a hole. The rear left lock pin hole 645 and the front right lock pin hole 667 are the same distance from the corresponding pivot pin holes 649, 669 as in the previous embodiment, and therefore the position of the lower connecting portion is the same. It is suitable for matching with the axial slots 584, 588 of the reaction element 580. The front left lock pin hole 643 and the rear right lock pin hole 665 are positioned at a shorter distance from the corresponding pivot pin holes 649 and 669 compared to the above-described embodiment, and thus the position of the upper connecting portion is also Make it different. For the second embodiment of FIG. 8B, a different passive element 620 must be used that has an axial slot that is appropriately positioned to capture the upper connection. The smaller upper link separation ratio compared to the aforementioned distance allows the second example rocker elements 640, 660 and lever to provide more increased motion to the reaction element 580 than the actuator provides to the active shaft 505. To function as.

本発明の原理に従って構成された方向反転機構500の第3の変更された実施形態が図8Cに示されており、この場合、変更されたロッカー要素740、760は、対応する回動穴に対して対称に配置されないロックピン穴を有する。後方の左側ロックピン穴745及び前方の右側ロックピン穴767は、前述の実施形態と比較して対応する回動ピン穴749、769からより短い距離にあり、したがって、下方連結部の位置も異なるものにする。この実施形態の場合、下方連結部を捕捉するように適切に配置される軸方向スロットを有する、異なる反応要素780を使用しなければならない。前方の左側ロックピン穴743及び後方の右側ロックピン穴765は、前述の実施形態におけるように、対応する回動ピン穴749、769から実質的に同じ距離に位置付けられ、したがって、上方連結部の位置を、同じ第1の実施形態の能動要素520における軸方向スロット524、528と一致して適合させるのに好適なものにする。前述の距離と比較したより小さい下方連結部の隔たりの比率は、この実施形態のロッカー要素740、760を、アクチュエータが能動シャフト505に与えるよりも少ない増大した運動を反応要素780に与えるレバーとして機能させる。   A third modified embodiment of a direction reversing mechanism 500 constructed in accordance with the principles of the present invention is shown in FIG. 8C, where the modified rocker elements 740, 760 are relative to the corresponding pivot holes. Have lock pin holes that are not symmetrically arranged. The rear left lock pin hole 745 and the front right lock pin hole 767 are at a shorter distance from the corresponding pivot pin holes 749, 769 compared to the previous embodiment, and therefore the position of the lower connecting portion is also different. Make things. In this embodiment, a different reaction element 780 must be used that has an axial slot that is properly positioned to capture the lower connection. The front left lock pin hole 743 and the rear right lock pin hole 765 are positioned at substantially the same distance from the corresponding pivot pin holes 749, 769, as in the previous embodiment, and thus the upper link portion The position is made suitable to match and match the axial slots 524, 528 in the active element 520 of the same first embodiment. The smaller lower link separation ratio compared to the aforementioned distance functions the rocker elements 740, 760 of this embodiment as a lever that provides the reaction element 780 with increased motion less than the actuator imparts to the active shaft 505. Let

したがって、上述の記載及び添付の図面の考察から分かるように、本発明のシステム及び方法は、圧電アクチュエータ等のアクチュエータとダイアフラム弁等の弁との間の革新的で機械的なカップリングを伴う。カップリングは、行程を調整(拡張、収縮又は反転)することを可能にし、テーブルリフトの概念を用いて動作する。 Thus, as can be seen from the above description and discussion of the accompanying drawings, the system and method of the present invention involves an innovative mechanical coupling between an actuator, such as a piezoelectric actuator, and a valve, such as a diaphragm valve. Coupling allows the stroke to be adjusted (expanded, retracted or reversed) and operates using the concept of a table lift.

本発明を、種々の特定の例及び実施形態に関して記載したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができることを理解されたい。したがって、上記の記載は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、その好ましい実施形態の例示として解釈されるべきであり、本発明は、以下の特許請求の範囲の範囲内で様々に実施することができる。   Although the invention has been described with reference to various specific examples and embodiments, it should be understood that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Therefore, the above description should not be construed as limiting the invention, but merely as exemplifications of preferred embodiments thereof, which are within the scope of the following claims. Can be implemented in various ways.

Claims (20)

機械的運動変換器であって、
能動要素と、
反応要素と、
回動ピンと、
前記回動ピンを中心に回動する少なくとも1つのロッカー要素であって、前記能動要素と前記反応要素との間で軸方向に配置される、少なくとも1つのロッカー要素と、
を備え、
前記能動要素、前記反応要素及び前記少なくとも1つのロッカー要素は、一緒に接合され、アクチュエータによって加えられる力に応じて軸方向に並進移動する、機械的運動変換器。
A mechanical motion transducer,
Active elements;
A reaction element;
A pivot pin,
At least one rocker element pivoting about the pivot pin, wherein the at least one rocker element is disposed axially between the active element and the reaction element;
With
The mechanical motion transducer, wherein the active element, the reaction element and the at least one rocker element are joined together and translate axially in response to a force applied by an actuator.
前記能動要素及び前記反応要素のそれぞれはディスク形である、請求項1に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 1, wherein each of the active element and the reaction element is disk-shaped. 前記少なくとも1つのロッカー要素は、左側ロッカー要素及び右側ロッカー要素を含む、請求項1に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 1, wherein the at least one rocker element includes a left rocker element and a right rocker element. 前記ロッカー要素のそれぞれは、前記回動ピンによって回動的に支持される、請求項3に記載の機械的運動変換器。   4. The mechanical motion transducer of claim 3, wherein each of the rocker elements is pivotally supported by the pivot pin. 前記回動ピンは、前記機構内で軸方向に固定されるように受動的である、請求項4に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 4, wherein the pivot pin is passive so as to be axially fixed within the mechanism. 前記回動ピンは、前記機構の残りの部分に対して軸方向に並進移動可能であるように能動的である、請求項4に記載の機械的運動変換器。   5. A mechanical motion transducer according to claim 4, wherein the pivot pin is active so as to be axially translatable relative to the rest of the mechanism. 前記ロッカー要素のそれぞれは、上方連結部及び下方連結部を含む、請求項4に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 4, wherein each of the rocker elements includes an upper connection and a lower connection. 前記連結部のそれぞれは、貫通する穴及び丸みを帯びた端を有する平坦な部材を含む、請求項7に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 7, wherein each of the coupling portions includes a flat member having a hole therethrough and a rounded end. 前記連結部のそれぞれの穴と、
前記能動要素及び前記反応要素のそれぞれの穴と、
前記連結部、前記能動要素及び前記反応要素の対応する穴に係合する複数のロックピンであって、前記能動要素、前記連結部及び前記反応要素を、各接合された構成要素の相対的な軸方向移動を可能にするように一緒に固定する、複数のロックピンと、を更に備える、請求項7に記載の機械的運動変換器。
Each hole of the connecting portion;
Respective holes in the active element and the reaction element;
A plurality of locking pins that engage corresponding holes in the coupling portion, the active element, and the reaction element, the active element, the coupling portion, and the reaction element relative to each joined component; The mechanical motion transducer of claim 7, further comprising a plurality of locking pins that are secured together to allow axial movement.
前記能動要素、前記連結部、前記能動要素及び前記反応要素を更に一緒に固定するように、前記ロックピンのうちの1つ又は複数を受け入れる、前記ロッカー要素のそれぞれの穴を更に備える、請求項9に記載の機械的運動変換器。   The rocker element further comprising a respective hole for receiving one or more of the lock pins to further secure the active element, the coupling, the active element and the reaction element together. 10. The mechanical motion converter according to 9. 前記連結部のうちの対応する連結部の端を受け入れる、前記能動要素及び前記反応要素のそれぞれの軸方向スロットを更に備える、請求項7に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 7, further comprising respective axial slots of the active element and the reaction element that receive ends of corresponding ones of the connections. 前記能動要素及び前記反応要素のうちの一方から延びる連結部の反対端を受け入れる、前記ロッカー要素のそれぞれの軸方向スロットを更に備える、請求項11に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 11, further comprising a respective axial slot of the rocker element that receives an opposite end of a connection extending from one of the active element and the reaction element. 前記能動要素、前記反応要素、前記左側ロッカー要素及び前記右側ロッカー要素のそれぞれは、ロックピンの端を受け入れる2つの軸方向スロットを備える、請求項12に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 12, wherein each of the active element, the reaction element, the left rocker element and the right rocker element comprises two axial slots for receiving ends of a lock pin. 前記能動要素の上面に取着される平坦なディスクばねを更に備える、請求項1に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 1, further comprising a flat disk spring attached to the upper surface of the active element. 前記ロッカー要素のそれぞれは、前記回動ピンを受け入れる穴及びロックピンを受け入れる2つの穴を備え、前記2つのロックピンを受け入れる穴は、前記回動ピンを受け入れる穴の両側に配置される、請求項10に記載の機械的運動変換器。   Each of the rocker elements comprises a hole for receiving the pivot pin and two holes for receiving a lock pin, the holes for receiving the two lock pins are disposed on both sides of the hole for receiving the pivot pin. Item 11. The mechanical motion converter according to Item 10. 各ロッカー要素の前記2つのロックピン穴は、前記回動ピンを受け入れる穴から略同様に離間され、前記能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた前記反応要素の軸方向移動に略等しい、請求項15に記載の機械的運動変換器。   The two lock pin holes of each rocker element are spaced in substantially the same way from the holes for receiving the pivot pins, and the axial movement of the active element is the axial direction of the reaction element in response to the force applied by the actuator The mechanical motion transducer of claim 15, wherein the mechanical motion transducer is approximately equal to movement. 各ロッカー要素の前記2つのロックピンを受け入れる穴は、前記回動ピンを受け入れる穴から異なって離間され、前記能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた前記反応要素の軸方向移動よりも大きい、請求項15に記載の機械的運動変換器。   The holes for receiving the two lock pins of each rocker element are spaced apart from the holes for receiving the pivot pins, and the axial movement of the active element is the axis of the reaction element in response to the force applied by the actuator The mechanical motion transducer of claim 15, wherein the mechanical motion transducer is greater than directional movement. 各ロッカー要素の前記2つのロックピンを受け入れる穴は、前記回動ピンを受け入れる穴から異なって離間され、前記能動要素の軸方向移動は、アクチュエータによって印加される力に応じた前記反応要素の軸方向移動よりも小さい、請求項15に記載の機械的運動変換器。   The holes for receiving the two lock pins of each rocker element are spaced apart from the holes for receiving the pivot pins, and the axial movement of the active element is the axis of the reaction element in response to the force applied by the actuator The mechanical motion transducer of claim 15, wherein the mechanical motion transducer is less than a directional movement. 前記能動要素及び前記反応要素は、アクチュエータによって印加される力に応じて同じ軸方向に移動する、請求項1に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 1, wherein the active element and the reaction element move in the same axial direction in response to a force applied by an actuator. 前記能動要素及び前記反応要素は、アクチュエータによって印加される力に応じて反対の軸方向に移動する、請求項1に記載の機械的運動変換器。   The mechanical motion transducer of claim 1, wherein the active element and the reaction element move in opposite axial directions in response to a force applied by an actuator.
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