JP3571053B2 - ばね付勢形装置のロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、ばね付勢形出力駆動装置のロック（ラッチ可能）応力（負荷）機構に関し、より詳しくは、例えばシリンダ内のピストンにより流体中に高圧が発生されるように構成された装置に関する（但し、このような装置に限定されるものではない）。
本発明の１つの目的は、このようなロック応力機構（locking stressing mechanism）を、小形高圧発生装置の条件に適合させることにある。
本発明は、特に、米国特許第5,497,944号（WO 91/14468）に基づく）に開示されているような定用量形吸入器（metered dose inhalers:MDI）に適用すべく開発されたものであるが、これに限定されるものではない。尚、これらの米国特許第5,497,944号およびWO 91/14468の全内容は本願に援用する。圧力（少なくとも１つの50バール）が、１つ以上の非常に小さい開口（例えば、25〜500μm2の範囲内の面積の開口）をもつノズル組立体を通って放出される定量流体中に発生される。米国特許第5,472,143号（並行WO 94/07607）には、好ましいノズル組立体が開示されている。尚、これらの米国特許第5,472,143号およびWO 94/07607の全開示は本願に援用する。ばねのようなエネルギ貯蔵手段は、米国特許第4,260,082号および英国特許出願第2,291,135号（これらの両者の内容は本願に援用する）に開示されているような回転鋸歯状くさび構造により手動で負荷するのが好ましい。一般に、ばねを負荷位置に保持するためのラッチ機構が設けられており、該ラッチ機構は、手動で解放され、例えばピストン／シリンダ構造を使用して定量流体を加圧することができる。シリンダを再充填するためのリザーバおよび弁構造を設けることができる。これ以上の詳細はPCT/EP 96/04351および並行USSN 08/726219に開示されており、これらの全内容は本願に援用する。
既知のロック応力機構（W.Krause著：「Konstruktionselemente der Feinm−echanik」、ミュンヘン、Verlag Carl Hanser社、第521〜523頁参照）では、前に貯蔵されたエネルギが必要時点で放出されかつ運動に変換される。一般に、機械エネルギを貯蔵する手段は、迅速運動部分と呼ばれるガイド部品または支持部品に連結されたばねである。ロック部材は、迅速運動部分が移動することを防止しかつ該部分を所定の態様で解放する。
医療用エーロゾル療法では、液体薬剤の霧化すなわち噴霧により作られるエーロゾルが、人の気道の病気の治療または喘息状態の治療に使用される。この目的のため、エーロゾルに必要な小滴を作るのに、流体に関して高圧が要求される。一般に、高圧は、シリンダ内で移動可能なピストンにより発生される（DE−OS36902.5参照）。この種の小形手動円筒状噴霧器では、噴霧器自体内のピストンを駆動するため、比較的高い機械的な力を発生することが望まれるか、必要とされる。
従って、本発明の他の目的は、大きなばね力に関する場合でも簡単で信頼性の高い作動をロック応力機構を提供することにある。
本発明の一形態によれば、ばね付勢形出力駆動装置のロック応力機構であって、迅速運動部材としての出力駆動部材に作用する機械エネルギ貯蔵手段としてのばねを有し、出力駆動部材の運動はロック部材の位置により決定され、ばねに応力を付与する駆動手段と、出力駆動部材のための上下の衝台手段と、ロック部材を解放する手段とを更に有し、ばね付勢形出力駆動装置は、ばねに応力を付与する駆動手段とばねとの間の増力伝達手段と、係合ロック表面を備えた環状に配置されたロック部材とをそなえている構成のロック応力機構が提供される。
エネルギ貯蔵手段は、引張りばねまたは圧縮ばねとして機能しかつ好ましくは円筒状のコイルばね、板ばねまたはダイアフラムばねが好ましい。
ばねは、直接駆動手段により応力が付与される。この目的のため、出力駆動フランジが、軸線方向に作用する外力により変位される。大きなばね力の場合には、例えばねじスラスト伝達手段のような増力伝達手段を設け、該手段により、ばねには、手動で加えられる外部トルクにより応力が付与される。ねじスラスト伝達手段の場合には、上方ハウジング部分および出力駆動部材が、単フライトまたは多フライトくさび駆動手段（single−flight or multi−flight wedge drive）を有している。このような伝達手段は、ばねに応力を付与する駆動手段とばねとの問に配置される。
ロック部材は、これ自体が半径方向に弾性的に変形できるリング、またはカム突出部を備えた剛性リング、または板ばねが形成された剛性リング、または１つ以上の金属ばねによりばねプレストレス効果を受ける剛性リングで構成できる。リングは開閉できかつ複数の（好ましくは２つの）部分で構成できる。ロック部材はプラスチック材料または金属からなる。ロック部材はシリンダ軸線に対して垂直な平面内で変位可能に配置されるか、前記平面内で変形可能である。
ばねに応力を付与した後、ロック部材のロック表面はばねまたは出力駆動部材の通路内に移動して、ばねの解放を防止する。
ロック部材は、解放ボタンにより付勢するのが好ましい。解放ボタンはロック部材に連結またはカップリングすることができる。ロック応力機構を解放するため、一般に、この種の解放ボタンおよび該ボタンと一緒にロック部材が、リングの平面に対して平行（より詳しくはおよび好ましくは、シリンダ軸線に向かう方向）に変位されるか、ロック部材がリングの平面内で半径方向に変形される。
出力駆動部材の移動は、一定の当接手段により正確に制限される。駆動部材は、別の出力部材のフランジで構成するのが好ましい。
本発明の他の態様によれば、出力部材が、解放位置とロック位置との間でばねの押圧力に抗して直線運動できるように取り付けられており、かつ、出力部材と関連する当接手段の経路内に入る方向および該経路から出る方向に、出力部材の移動方向に対して横方向に移動できるロック部材が設けられたばね付勢形駆動機構において、前記ロック部材は実質的に開リングまたは閉リングの形態をなしており、前記駆動機構が解放されると、当接手段がばねの作用を受けてロック部材を通ることができ、前記実質的にリング状のロック部材は２つ以上のセクションで選択的に構成されているばね付勢形駆動機構が提供される。
ロック部材は、任意遮断形閉リングを形成するが、開リングまたはヨークの形態にすることができる。また、ロック部材は、出力部材の傾動およびこじれの危険を最小にする態様で当接手段と係合することが好ましい。これは、例えば、互いにほぼ直径方向に対向する少なくとも２つの位置に配置することにより達成される。
他の好ましい特徴は次の通りである。
・ばねは螺旋状圧縮ばねである。
・ロック部材は、出力部材がロック位置に到達すると当接手段にスナップ嵌合して該当接手段と整合する。
・スナップ嵌合作用は、出力部材を解放位置からロック位置へと移動させる手段と関連するカムにより与えられる。
・スナップ嵌合作用は、１つ以上のばねにより与えられる。
・ロック部材は弾性的に変形してスナップ嵌合作用を与える。
・ロック部材は、手動により移動され、当接手段の通路から外れるように配置されている。
・ばねの押圧力に抗して出力手段を移動させる増力伝達手段を有している。
・増力伝達手段は、鋸歯状スラストカムを備えた回転部品からなる。
・出力部材は、シリンダ内のピストンを移動させて、シリンダ内の流体を圧縮するように構成されている。
・ばね付勢形駆動機構は、流体噴霧装置の一部、より詳しくは、定用量形吸入器の一部である。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
第1a図は、本発明によるロック応力機構の垂直長手方向断面図であり、ロック部材が離脱状態にありかつばねが解放位置にあるところを示すものである。
第1b図は、第1a図と同じ機構のロック部材が係合状態にありかつばねが圧縮位置にあるところを示す第1a図と同じ垂直長手方向断面図である。
第2a図および第2b図は、第1a図および第1b図に対応する水平断面図であり、それぞれ、ロック部材が離脱位置および係合位置にあるところを示すものである。
第3a図および第3b図は、ロック部材の第２実施形態を示す、それぞれ第2a図および第2b図と同様な水平断面図である。
第4a図および第4b図は、ロック部材の第３実施形態を示す、それぞれ第2a図および第2b図と同様な水平断面図である。
第5a図および第5b図は、ロック部材の第４実施形態を示す、それぞれ第2a図および第2b図と同様な水平断面図である。
第6a図および第6b図は、ロック部材の第５実施形態を示す、それぞれ第2a図および第2b図と同様な水平断面図である。
第1a図は、ロック応力機構の長手方向断面図である。上方の円筒状ハウジング部分１は、スナップ係合突出部３を介してばねハウジング２に連結されることにより、ばねハウジング２上に係合している。スナップ係合突出部３はばねハウジング２の外面上に配置されており、かつ互いに対向して配置された２つの円形セグメント（各セグメントは約30゜）上に延びている。スナップ係合突出部３は、上方ハウジング部分の内面で周方向に延びている溝内に係合する。従って、両ハウジング部分１、２は互いに回転できる。ばねハウジング２内には圧縮ばね４が配置されており、該圧縮ばね４は、両ハウジング部分１、２が一体に嵌合されるとき、一般に、既にプレストレス状態になっている。圧縮ばね４は、ばねハウジング２の下端部で周方向に延びている突出部上および出力駆動部材５上に支持される。出力駆動部材５は、上方ハウジング部分１とばねハウジング２との間で軸線平行関係（axis−parallel relationship）をなして変位できるように配置されておりかつ上方ハウジング部分１を押圧する。円筒状のカップ形出力駆動部材５は、ハウジング２の円筒状ボア内で摺動可能に取り付けられておりかつ上方ハウジング部分１内に突出している。出力駆動部材５の周囲には、環状ロック部材６が配置される。ロック部材６に取り付けられる解放ボタン７は、上方ハウジング部分１から横方向に突出している。好ましい実施形態では、部材５は、霧化手段に連結される上方ハウジング部分１のシリンダ（図示せず）内で往復運動可能な中空ピストン（図示せず）のフランジである。ピストンの下端部はリザーバ（図示せず）に連結され、この全機構はMDIの一部を構成する。
ねじ形スラスト伝達手段の場合には、カップ形出力駆動部材５のカラーは一般に２つの鋸歯状凹部を有し、該凹部に対して上方ハウジング部分１の２つの鋸歯が摺動する。第1a図では、鋸歯および鋸歯状凹部は高度に簡略化して示されている。上方ハウジング部分１がばねハウジング２に対して回転されると、出力駆動部材５は、圧縮ばね４の力に抗してばねハウジング２内に更に押し込まれる。出力駆動部材５の上縁部が、ロック部材６を通って充分な距離だけ下方に押し込まれるやいなや、環状ロック部材６は、出力駆動部材５の上縁部と上方ハウジング部分１の環状突出部との間でハウジングの軸線に対して垂直方向に変位し、かつ出力駆動部材５および該出力駆動部材５の変位により（更に）応力が付加された状態にある圧縮ばね４を、達成された位置に確実に保持する。
平均ばね力は10〜150Nである。出力駆動部材５の上方休止位置と下方休止位置との間で、ばね力は、平均ばね力の約±10％だけ変化する。
解放ボタン７を押すと、環状ロック部材６がハウジングの軸線に対して垂直に押し戻され、これにより、出力駆動部材５の移動通路から障害物がなくなる。圧縮ばね４は出力駆動部材５を所定距離だけ上方に押しやり、これにより、出力駆動部材５に連結された構成部品（例えば、シリンダ内のピストン）（図示せず）を付勢する。
第1a図は、出力駆動部材５がその上方休止位置にありかつロック部材６が離脱状態にあるロック応力機構を示す。第1b図は、出力駆動部材５がその下方休止位置にありかつロック部材６が係合状態にあるロック応力機構を示す。当接部８は下方休止位置にある出力駆動部材５の移動を制限する手段であり、一方、当接部９は上方休止位置にある出力駆動部材５の移動を制限する手段である。両ハウジング部分１、２を互いに回転させると、機構は、第1a図に示す状態から第1b図に示す状態に移行する。解放ボタン７を押すと、機構は、第1b図に示す状態から第1a図に示す状態へと移行する。
第2a図および第2b図は、環状ロック部材６の中間のレベルでのロック応力機構の断面図であり、より詳しくは、第2a図は、ロック応力機構のロック部材６が第1a図に示す離脱位置にある状態に対応し、第2b図は、ロック応力機構のロック部材６が第1b図に示す係合位置にある状態に対応する。
第3a図〜第6b図は、本発明による環状ロック部材の多くの実施形態を示し、より詳しくは、環状ロック部材のほぼ中間レベルでの部分断面図および上方ハウジング部分の底部を断面で示す部分平面図である。第3a図、第4a図、第5a図および第6a図はロック部材が離脱位置にあるところを示し、一方、第3b図、第4b図、第5b図および第6b図はロック部材が係合位置にあるところを示す。
第3a図および第3b図では、ロック部材10の外周面に、ベベル状カム突出部11が設けられている。ばねハウジング２の上縁部には、別のベベル状カム突出部12が設けられている。ばねハウジング２に対する上方ハウジング部分１の回転運動の終時に近づくと、両カム突出部はこれらのベベル状側面が互いに当接するようになり、ばねハウジング２のカム突出部がロック部材10を係合位置に押しやる。解放ボタン７を付勢すると、ロック部材10が押し戻されて離脱位置を占め、出力駆動部材の移動通路から障害物がなくなる。
第4a図において、ロック部材13には２つの一体ばね14が設けられており、該ばね14は、ロック応力機構の上方休止位置にあるロック部材13を、出力駆動部材５の外周面に対して押圧する。出力駆動部材５の上縁部がロック部材13を通って押し込まれるやいなや、ロック部材13は、一体ばね14の力により第4b図に示す係合位置に変位される。解放ボタンが付勢されると。ロック部材13は、一体ばね14の力に抗して離脱位置に押し戻され、出力駆動部材の移動通路から障害物がなくなる。
第5a図は、ロック部材15のプレストレス状態にある弧状部分16が、最初に出力駆動部材５の外周面を押圧しているところを示す。出力駆動部材５の上縁部がロック部材を通って押し込まれるやいなや、プレストレス状態にある弧状部分16が出力駆動部材５の上縁部を飛び越えて係合位置を占める。解放ボタンが付勢されると、弧状部分16は、これらの曲げ負荷により外方に押され、出力駆動部材の変位通路から障害物がなくなる。
第6a図は、一体ばねを備えた２部ロック部材17を示す。各ばね部分18は、軸線19の回りで回転可能に取り付けられている。各ばね部分の内側には、突出部20が設けられている。出力駆動部材５の上縁部がロック部材を通って押し込まれるやいなや、突出部20が出力駆動部材５の上縁部を飛び越えて係合位置を占める。解放ボタンが付勢されると、ばね部分18が突出部20により外方に押圧され、出力駆動部材の変位通路から障害物がなくなる。
図面を参照して上述したロック応力機構は、次のような長所を有する。
・不慣れな人でも、簡単で信頼性のある操作ができる。
・解放ボタンを押すことにより、片手で始動できる。
・増力伝達手段（例えば、ねじスラスト伝達手段）を使用すると、低レベルのトルクで高いばね力が得られる。
・ロック部材の運動が、簡単な態様で、ばねに応力を付与する回転運動に確実に連結される。
・経済的に製造できかつ組立てが容易である。
・摩耗量が小さくかつ信頼性のある作動ができる機能要素を有している。
・コンパクトでありかつ小形高圧噴霧器に容易に適合できる。出力駆動部材との一定当接のため、定量効果が非常に正確である。

Claims (11)

1. 垂直方向の長手方向軸線を有するばね付勢形出力駆動装置のロック応力機構であって、
   上方円筒状ハウジング部分（１）と、ばねハウジング（２）と、シリンダ内のピストンを移動させてシリンダ内の流体を圧縮するように配置された出力駆動部材（５）を迅速運動部材として働かせるように出力駆動部材（５）に作用するばね（４）と、上記ばねに応力を付与する駆動手段と、ロック部材（６）と、上記出力駆動部材の上方休止位置で出力駆動部材の移動を制限する第１の当接手段（９）と、上記出力駆動部材の下方休止位置で出力駆動部材の移動を制限する第２の当接手段（８）と、上記ロック部材を解放する手段とを有し、
   上記ばねに応力を付与するように作動可能な増力伝達手段が、上記ばねに応力を付与する上記駆動手段と上記ばねとの間に設けられ、
   上記上方円筒状ハウジング部分及びばねハウジングは、スナップ係合突出部（３）を介して互いに連結されると共に互いに回転でき、それによって、上記出力駆動部材は、上記ばねの力に抗して上記ばねハウジング内に押し込まれ、
   上記ロック部材は、上記出力駆動部材がその下方休止位置に到達すると上記第２の当接手段にスナップ嵌合して上記第２の当接手段と整合し、上記出力駆動部材を下方休止位置に保持すると共に上記ばねを応力が付与された状態に保持し、
   上記ロック部材は、応力が付与された状態の上記ばねを解放するために、上記ロック応力機構の長手方向軸線にほぼ垂直な平面内で変位可能であり、
   上記ロック部材を解放する手段は、上記ロック部材に連結又はカップリングされ、上記出力駆動部材の下方休止位置で操作可能である解放ボタン（７）であり、この解放ボタンを押すと、上記ロック部材が上記出力駆動部材の経路の外に移動し、それによって、上記出力駆動部材をその下方休止位置から解放し、上記ばねが上記出力駆動部材をその上方休止位置に押す、ことを特徴とするロック応力機構。
2. 上記ばねは、引張ばねまたは圧縮ばねとして働くコイルばね又は板ばねを有する請求項１記載のロック応力機構。
3. 上記増力伝達手段は、上記ばねに応力を付与する駆動手段とばねとの間に設けられたねじスラスト伝達手段を有する請求項１又は請求項２記載のロック応力機構。
4. 上記出力駆動部材はカップ形であり、上記ねじスラスト伝達手段は上記カップ型出力駆動部材のカラーに２つの鋸歯状凹部を備え、これらの２つの鋸歯状凹部は上方ハウジング部分の２つの鋸歯に対して摺動する請求項３記載のロック応力機構。
5. 上記ロック部材は、上記ロック応力機構の長手方向軸線に垂直な平面内で変位可能に配置された開リング（17）又は閉リング（６、10,13,15）を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載のロック応力機構。
6. 上記ロック部材は、半径方向に弾性変形可能なリング（15）、板ばね（14）が形成された剛性リング（13）、カム突出部（11）を備えた剛性リング（10）、又は、剛性リング及び金属ばねを有する請求項１乃至５のいずれか１項記載のロック応力機構。
7. 上記ロック部材は、プラスチック又は金属のものである請求項１乃至６のいずれか１項記載のロック応力機構。
8. 上記ロック部材の移動は、上記上方円筒状ハウジング部分とばねハウジングとの相対回転移動に確実に連動する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロック応力機構。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項記載のロック応力機構を有する流体圧縮用及び流体噴霧用の装置であって、上記出力駆動部材は、シリンダ内のピストンを移動させてシリンダ内の流体を圧縮し且つ放出するように配置された流体圧縮用及び流体噴霧用の装置。
10. 定容量形噴霧器を備える請求項９記載の流体圧縮用及び流体噴霧用の装置。
11. 小形高圧定容量形噴霧器を備える請求項９記載の流体圧縮用及び流体噴霧用の装置。

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