JP4669154B2

JP4669154B2 - Diaphragm actuator

Info

Publication number: JP4669154B2
Application number: JP2001135975A
Authority: JP
Inventors: 真一長谷川
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-05-07
Also published as: JP2002327709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧等の流体圧力の導入によって駆動するダイアフラムアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の技術によるダイアフラムアクチュエータの形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図で、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態である。この図７に示されるダイアフラムアクチュエータ１００は、例えば自動車のデファレンシャルのクラッチを動作させる手段として用いられるものであって、上端が閉じ下端が開いた断面形状を有する環状のケース１０１と、外周縁及び内周縁がケース１０１に封着されてこのケース１０１との間に導圧室１０２を形成する環状のダイアフラム１０３と、このダイアフラム１０３の上面に固定された環状のリテーナ１０４及び下面に固定された環状の出力プレート１０５と、ケース１０１とリテーナ１０４の間に円周方向複数配置されたコイルスプリング１０６と、導圧室１０２に外部から大気圧より低圧の空気圧（以下、負圧という）を導入するための通気管とを備える。
【０００３】
このダイアフラムアクチュエータ１００は、通気管を通じて導圧室１０２に負圧が導入されると、ダイアフラム１０３が、図７における左半分に示されるように、コイルスプリング１０６を圧縮しながら上方へ変位し、クラッチ等を動作させる出力プレート１０５も上方へ変位する。また、導圧室１０２内が大気開放されると、図７における右半分に示されるように、コイルスプリング１０６によってダイアフラム１０３が下方へリターン動作し、これによって出力プレート１０５も下方へ変位する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術によるダイアフラムアクチュエータ１００においては、リターン用のコイルスプリング１０６が円周方向に複数配置された構造であるため、組立工数が多くなり、また、各コイルスプリング１０６の配置間隔が円周方向に均等でないと、出力プレート１０５のストロークがばらつくおそれがある。しかも、このコイルスプリング１０６は、断面が円形の金属線を巻いたものであるため、圧縮した時の密着長が長くなり、したがってダイアフラムアクチュエータ１００の上下方向厚さ寸法が大きくなってしまう問題も指摘される。
【０００５】
ダイアフラムアクチュエータ１００を、その出力プレート１０５を相手側回転部材に押し付けてその回転を止める手段として用いられる場合は、出力プレート１０５が相手側回転部材と共に回転してしまうことのないように、回り止め手段を設ける必要がある。また、このダイアフラムアクチュエータ１００は、機器への未装着状態では、コイルスプリング１０６の伸長力によりダイアフラム１０３が下方へ最大に引き伸ばされた状態となってしまうため、これを防止するには、コイルスプリング１０６の伸長力による出力プレート１０５のストロークを制限するストロークストッパを設ける必要がある。しかし、このような回り止め手段やストロークストッパを別設すると、部品数が増え、構造が複雑になるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ダイアフラムアクチュエータの小型化及び組立工数の低減を図ることにある。
【０００７】
また、他の技術的課題は、出力プレートの回り止め手段と、ダイアフラムの変形を制限するストロークストッパを別設することを不要にして、構造を簡素化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち請求項１の発明に係るダイアフラムアクチュエータは、環状のケースと、このケース内に変位可能に封着されてケース内に環状の導圧室を画成する環状のダイアフラムと、該ダイアフラムの導圧室側の面に配置された環状のリテーナと、前記ダイアフラムの前記導圧室と反対側の面に配置され、前記リテーナと共に前記ダイアフラムに連結された環状の出力プレートと、前記導圧室内であって前記ケースと前記リテーナの間に配置され、前記ダイアフラムを前記導圧室への流体圧力の導入による変位方向と反対側へ付勢する帯板状ばね材とを備え、
前記ケースは、前記導圧室に空気圧を供給する通気管を有する環状のアッパーケースと、前記アッパーケースの内周縁部に前記ダイアフラムの内周縁部と共に固定された環状の内周側ロアケースと、前記アッパーケースの外周縁部に前記ダイアフラムの外周縁部と共に固定された環状の外周側ロアケースとからなる、ダイアフラムアクチュエータであって、
前記出力プレートの内周筒状部には、その下端フランジ部からその可動方向である上方へ延びる係合切欠が円周方向所定間隔で形成され、
前記内周側ロアケースには、前記各係合切欠内へ遊嵌されるように外周側へ延びる係合突起が円周方向所定間隔で形成され、
該各係合切欠が該各係合突起とそれぞれ上下方向移動自在に係合することによって、前記出力プレートの可動方向を上下方向のみに規定し、
前記各係合切欠の上下方向の長さは、前記出力プレートが下方変位したときに、該係合切欠の上端が前記係合突起と当接した時点で、前記帯板状ばね材の付勢力による前記出力プレートの下方変位の終端とする長さに設定されているものである。
【０００９】
また、請求項２の発明に係るダイアフラムアクチュエータは、環状のケースと、このケース内に変位可能に封着されてケース内に環状の導圧室を画成する環状のダイアフラムと、該ダイアフラムの導圧室側の面に配置された環状のリテーナと、前記ダイアフラムの前記導圧室と反対側の面に配置され、前記リテーナと共に前記ダイアフラムに連結された環状の出力プレートと、前記導圧室内であって前記ケースと前記リテーナの間に配置され、前記ダイアフラムを前記導圧室への流体圧力の導入による変位方向と反対側へ付勢する帯板状ばね材とを備え、
前記ケースは、前記導圧室に空気圧を供給する通気管を有する環状のアッパーケースと、前記アッパーケースの内周縁部に前記ダイアフラムの内周縁部と共に固定された環状の内周側ロアケースと、前記アッパーケースの外周縁部に前記ダイアフラムの外周縁部と共に固定された環状の外周側ロアケースとからなる、ダイアフラムアクチュエータであって、
前記ケースにおける内周側ロアケースは、その外周部に、下方へ延びる円筒部を有し、この円筒部には、該円筒部の下端に開放された部分と、その上端から円周方向へ延びる部分と、更にその延長端部から下方へ所要長さだけ延びる係合部分とからなる係合切欠が鉤状に形成され、
前記出力プレートにおける内周筒状部には、その下端フランジ部から前記係合切欠における係合部分内へ遊嵌されるように内周側へ延びる係合突起が形成され、
前記出力プレートが上下に変位したときに前記係合突起が前記係合部分内を上下に変位し、前記出力プレートの回転を規制すると共に、前記出力プレートが所定ストロークだけ下方変位したときに前記係合部分の下端が前記係合突起と当接する高さに設定されていることによって、該出力プレートの下方変位を所要の長さに制限するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図１乃至図４を参照して、本発明に係るダイアフラムアクチュエータの第一の実施の形態を説明する。図１は、本形態のダイアフラムアクチュエータを軸心を通る平面で切断して示す断面図であって、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態を示している。また、図２はこのダイアフラムアクチュエータの平面図、図３は同じく底面図である。
【００１２】
なお、以下の説明において、「上側」「上方」又は「下側」「下方」とは、図１での上側、上方あるいは下側、下方をいい、絶対的な上側、上方あるいは下側、下方をさすものではない。
【００１３】
本形態によるダイアフラムアクチュエータは、図１〜３に示されるように、環状のケース１と、このケース１内に変位可能に封着されて導圧室Ｓを画成する環状のダイアフラム２と、ダイアフラム２の導圧室Ｓ側の面に配置された環状のリテーナ３と、ダイアフラム２の導圧室Ｓと反対側の面に配置されリテーナ３と共にダイアフラム２に連結された出力プレート４と、導圧室Ｓ内であってケース１とリテーナ３の間に配置された帯板状ばね材５とを備える。
【００１４】
ケース１は、環状であって上側が閉じ下側が開いた断面形状を呈するアッパーケース１１と、このアッパーケース１１の内周縁部１１ａにダイアフラム２の内周縁部２２と共にカシメ固定された環状の内周側ロアケース１２と、アッパーケース１１の外周縁部１１ｂにダイアフラム２の外周縁部２３と共にカシメ固定された環状の外周側ロアケース１３とからなる。これらアッパーケース１１、内周側ロアケース１２及び外周側ロアケース１３は、共に金属板をプレス加工して製作されたものである。
【００１５】
ダイアフラム２は、ゴム状弾性材料からなるものであって、上側へ凸形状に湾曲した断面形状を呈する内周山部及び外周山部が円周方向に連続して形成された膜状本体２１と、この膜状本体２１の内周側及び外周側に円周方向に連続して形成され膜状本体２１よりも厚肉の内周縁部２２及び外周縁部２３とを有する。ダイアフラム２の内周縁部２２は、アッパーケース１１の内周縁部１１ａと内周側ロアケース１２との間に気密的に挟着され、外周縁部２３は、アッパーケース１１の外周縁部１１ｂと外周側ロアケース１３との間に気密的に挟着されている。
【００１６】
リテーナ３及び出力プレート４は、共に金属板をプレス加工して製作されたものである。このうちリテーナ３は、アッパーケース１１の天板部１１ｃ側すなわち上側へ開いた近似Ｕ字形の断面形状を呈し、下端が軸心と直角な平面をなすと共にその内周及び外周から上方へ延びる筒状部３ａ，３ｂが同心的に形成されている。また、出力プレート４は、リテーナ３と反対側すなわち下側へ開いた近似Ω字形の断面形状を呈し、上端が軸心と直角な平面をなし、その内周及び外周から下方へ延びる筒状部４ａ，４ｂが同心的に形成されている。そしてリテーナ３の下端と出力プレート４の上端が、ダイアフラム２の膜状本体２１における内周山部と外周山部の間の部分を上下から挟み込んだ状態で、円周方向複数のリベット６を介して互いに結合されている。
【００１７】
アッパーケース１１には、導圧室Ｓに大気圧よりも低圧の空気圧（以下、負圧という）を供給するための通気管１４と、デファレンシャル等に取り付けるためのブラケット１５が一体的に設けられている。
【００１８】
図４は、帯板状ばね材５を示す斜視図である。この帯板状ばね材５は、その平面と垂直な軸心を中心とする円周方向へコイル状に巻き、更に円周方向一定のピッチで厚さ方向へ波状に反復屈曲することによって山状屈曲部５ａと谷状屈曲部５ｂを交互に形成したもので、各層の山状屈曲部５ａと谷状屈曲部５ｂが互いに厚さ方向に重なった部分と、互いに厚さ方向に離れた部分が、交互に形成されている。
【００１９】
また、この帯板状ばね材５は、導圧室Ｓ内をその円周方向に延びるものであって、リテーナ３の内周筒状部４ａより大径かつ外周筒状部４ｂより小径に形成されており、すなわちこの内周筒状部４ａと外周筒状部４ｂの間に配置されている。そして、ケース１におけるアッパーケース１１の天板部１１ｃとリテーナ３との間で上下方向（軸方向）への圧縮荷重が負荷されると、波状の傾斜部分が水平に変位する方向に撓むことによって、反発力を生じるようになっている。
【００２０】
また、この帯板状ばね材５は、その平面と垂直な軸心を中心とする円周方向へ一周のみ巻き、更に円周方向一定のピッチで厚さ方向へ波状に反復屈曲して山状屈曲部５ａと谷状屈曲部５ｂを交互に形成したものであっても良く、山状屈曲部５ａと谷状屈曲部５ｂが交互に形成された有効ばね部分の両端に、帯板状ばね材５１が円周方向へ平坦に延びる部分（図示省略）を有するものであっても良い。
【００２１】
出力プレート４の内周筒状部４ａには、その下端フランジ部４ｃから上方、言い換えれば出力プレート４の可動方向へ延びる係合切欠４１が、円周方向１２０°間隔で形成されている。一方、ケース１における内周側ロアケース１２には、前記各係合切欠４１内へ遊嵌されるように外周側へ延びる係合突起１２１が、円周方向１２０°間隔で形成されている。
【００２２】
係合切欠４１の上下方向の長さは、図１における左半分に示されるように、リテーナ３の筒状部３ａ，３ｂがケース１におけるアッパーケース１１の天板部１１ｃと当接するまで出力プレート４が上方変位した場合に、係合突起１２１が係合切欠４１の下方へ外れることがなく、また図１における右半分に示されるように、出力プレート４が所定ストロークだけ下方変位した時に、係合切欠４１の上端が係合突起１２１と当接する長さに設定されている。
【００２３】
以上のように構成された本形態によるダイアフラムアクチュエータは、図示されていない負圧源から通気管１４を介してケース１内の導圧室Ｓに負圧が導入されると、ケース１内のダイアフラム２がケース１におけるアッパーケース１１の天板部１１ｃとリテーナ３との間で帯板状ばね材５を圧縮しながら、図１における左半分に示されるように上方へ変位し、これと共に、ダイアフラム２に接続された出力プレート４も、図１における上方へ変位し、クラッチ等を作動させる。
【００２４】
また、このときの上方変位動作は、リテーナ３の筒状部３ａ，３ｂがアッパーケース１１の天板部１１ｃと当接した時点で停止する。すなわち、リテーナ３は、帯板状ばね材５の保持手段と、ダイアフラム２及び出力プレート４の上方変位量を規制するストッパ手段としての機能を兼備するものである。
【００２５】
次に、導圧室Ｓ内を大気開放して、負圧を解除すると、帯板状ばね材５の山状屈曲部５ａと谷状屈曲部５ｂ（図４参照）の復元力によって、図１における右半分に示されるようにダイアフラム２及び出力プレート４が下方へ変位し、クラッチ等をリターン動作させる。
【００２６】
帯板状ばね材５は、円周方向複数個配置されているのではなく、単一のものであるため、部品数が減少して組立工数が減少するばかりでなく、従来のように、円周方向配置間隔のずれなどによって荷重が円周方向で不均一になるようなこともないので、ストロークを周方向で均一にし、動作を安定させることができる。また、帯板状ばね材５は、帯板状ばね材５１からなるため、断面が円形のコイルスプリングに比較すると、同一荷重であれば、圧縮した時の軸方向密着長が短くなる。したがって、リテーナ３の筒状部３ａ，３ｂの突出高さを短くし、ひいては当該ダイアフラムアクチュエータの軸方向（上下方向）の厚さを薄くすることができる。
【００２７】
上述の動作においては、出力プレート４に形成された各係合切欠４１が、ケース１における内周側ロアケース１２に形成された各係合突起１２１とそれぞれ上下方向移動自在に係合していることによって、出力プレート４の可動方向を上下方向にのみ規定し、ケース１に対する出力プレート４の相対回転を防止する。また、各係合切欠４１は、その上端が係合突起１２１と当接した時点で、帯板状ばね材５の付勢力による出力プレート４の下方変位の終端となる。したがって、当該ダイアフラムアクチュエータが機器へ未装着の状態であっても、係合切欠４１の上端と係合突起１２１との当接によって出力プレート４の下方変位が制限されるため、帯板状ばね材５の伸長力によりダイアフラム２が下方へ大きく引き伸ばされた状態となってしまうようなことがない。
【００２８】
また、本形態の構成によれば、上述のように、出力プレート４と、ケース１における内周側ロアケース１２が、出力プレート４に対する回り止め機能と、出力プレート４の下方変位量を制限するストロークストッパ機能を兼備するため、回転ストッパ及びストロークストッパを別設する必要がなく、したがって部品数及び組立工数が増大せず、構造が簡素である。
【００２９】
出力プレート４と、ケース１における内周側ロアケース１２とによる出力プレート４の回り止め機能及びストロークストッパ機能は、係合切欠と係合突起との関係を上述した第一の実施の形態と逆にしても、同様に達成することができる。図５及び図６は、その一例として、本発明に係るダイアフラムアクチュエータの第二の実施の形態を示すもので、このうち図５は、本形態のダイアフラムアクチュエータを、その軸心を通る平面で切断して示す断面図であって、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態を示しており、図６はこのダイアフラムアクチュエータの底面図である。
【００３０】
本形態によるダイアフラムアクチュエータは、図５及び図６に示されるように、ケース１における内周側ロアケース１２は、その外周部に、下方へ延びる円筒部１２ａを有し、この円筒部１２ａには、その下端から鉤状に延びる係合切欠１２２が形成されている。すなわち、この係合切欠１２２は、円筒部１２ａの下端に開放された部分１２２ａと、その上端から円周方向へ延びる部分１２２ｂと、更にその延長端部から下方へ所要長さだけ延びる係合部分１２２ｃとからなる。一方、出力プレート４における内周筒状部４ａには、その下端フランジ部４ｃから前記各係合切欠１２２における係合部分１２２ｃ内へ遊嵌されるように内周側へ延びる係合突起４２が、円周方向１２０°間隔で形成されている。
【００３１】
したがって、このダイアフラムアクチュエータの組立に際しては、出力プレート４の係合突起４２を、内周側ロアケース１２における係合切欠１２２の開放された部分１２２ａから挿入してから、出力プレート４と内周側ロアケース１２とを円周方向へ相対回転させることによって、前記係合突起４２を円周方向へ延びる部分１２２ｂを介して係合部分１２２ｃへ移動させ、この状態でアッパーケース１１、ダイアフラム２、内周側ロアケース１２及び外周側ロアケース１３の内外周のカシメを行う。
【００３２】
係合切欠１２２における係合部分１２２ｃの上端は、出力プレート４の上方変位に際して、図５における左半分に示されるように、リテーナ３の筒状部３ａ，３ｂがケース１におけるアッパーケース１１の天板部１１ｃと当接する前に、係合突起４２が当接することのない高さにあり、また、係合切欠１２２における係合部分１２２ｃの下端は、図５における右半分に示されるように、出力プレート４が所定ストロークだけ下方変位した時に係合突起４２が当接する高さに設定されている。
【００３３】
その他の部分の構成は、基本的には先に説明した第一の実施の形態と同様の構造となっている。
【００３４】
以上の構成によれば、第一の実施の形態と同様、出力プレート４と、ケース１における内周側ロアケース１２が、係合突起４２と係合切欠１２２における係合部分１２２ｃとの係合によって、出力プレート４に対する回り止め機能と、出力プレート４の下方変位量を制限するストロークストッパ機能を奏するものである。すなわち、導圧室Ｓへの負圧の導入又は解除によって、出力プレート４が上下に変位すると、これに伴って、係合突起４２が係合部分１２２ｃ内を上下に変位し、出力プレート４の回転を規制すると共に、係合部分１２２ｃの下端と係合突起４２との当接によって出力プレート４の下方変位を制限して、帯板状ばね材５の伸長力によるダイアフラム２の過大変形を防止する。
【００３５】
【発明の効果】
本願の請求項１および２に係る発明は、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るダイアフラムアクチュエータによれば、ダイアフラムを導圧室への流体圧力の導入による変位方向と反対側へ付勢する手段として帯板状ばね材を用いたため、円周方向複数個のコイルスプリングを配置する場合に比較して部品数が減少し、その組立工数も減少させることができる。しかも、荷重を円周方向で均一にして、ストロークを安定させることができる。また、断面が円形のコイルスプリングを用いた場合に比較して、圧縮した時の軸方向密着長を短くすることができるので、ダイアフラムアクチュエータの厚さを薄くすることができる。
【００３６】
また、本発明に係るダイアフラムアクチュエータによれば、出力プレートとケースに、出力プレートに対する回り止め機能と、出力プレートの下方変位量を制限するストロークストッパ機能を兼備させたため、回転ストッパ及びストロークストッパを別設する必要がなく、したがって部品数が増大せず、構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るダイアフラムアクチュエータを、その軸心を通る平面で切断して示す断面図で、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態を示すものである。
【図２】上記第一の実施の形態に係るダイアフラムアクチュエータの平面図である。
【図３】上記第一の実施の形態に係るダイアフラムアクチュエータの底面図である。
【図４】上記第一の実施の形態において用いられるスプリングの斜視図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態に係るダイアフラムアクチュエータを、その軸心を通る平面で切断して示す断面図で、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態を示すものである。
【図６】上記第二の実施の形態に係るダイアフラムアクチュエータの底面図である。
【図７】従来の技術に係るダイアフラムアクチュエータを、その軸心を通る平面で切断して示す断面図で、左半分が負圧導入状態、右半分が負圧解除状態を示すものである。
【符号の説明】
１ケース
１１アッパーケース
１２内周側ロアケース
１２１，４２係合突起
１２２，４１係合切欠
１２２ａ係合部分
１３外周側ロアケース
１４通気管
１５ブラケット
２ダイアフラム
３リテーナ
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ筒状部
４出力プレート
５帯板状ばね材
５ａ山状屈曲部
５ｂ谷状屈曲部
６リベット
Ｓ導圧室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diaphragm actuator that is driven by introduction of fluid pressure such as air pressure.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a form of a diaphragm actuator according to the prior art by cutting along a plane passing through its axis, in which the left half is in a negative pressure introduction state and the right half is in a negative pressure release state. The diaphragm actuator 100 shown in FIG. 7 is used, for example, as a means for operating a differential clutch of an automobile, and has an annular case 101 having a cross-sectional shape with an upper end closed and an opened lower end, and an outer peripheral edge and an inner periphery. An annular diaphragm 103 whose periphery is sealed to the case 101 to form a pressure guiding chamber 102 between the case 101, an annular retainer 104 fixed to the upper surface of the diaphragm 103, and an annular diaphragm fixed to the lower surface A plurality of circumferentially arranged coil springs 106 between the output plate 105, the case 101 and the retainer 104, and an air pressure lower than atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure) is introduced into the pressure guiding chamber 102 from the outside. And a vent pipe.
[0003]
When a negative pressure is introduced into the pressure guiding chamber 102 through the ventilation pipe, the diaphragm actuator 100 is displaced upward while compressing the coil spring 106 as shown in the left half of FIG. The output plate 105 which operates etc. is also displaced upward. When the inside of the pressure guiding chamber 102 is opened to the atmosphere, as shown in the right half of FIG. 7, the diaphragm 103 is returned downward by the coil spring 106, and the output plate 105 is also displaced downward.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The diaphragm actuator 100 according to the related art described above has a structure in which a plurality of return coil springs 106 are arranged in the circumferential direction. Therefore, the number of assembling steps is increased, and the interval between the coil springs 106 is set to the circumference. If the directions are not uniform, the stroke of the output plate 105 may vary. Moreover, since the coil spring 106 is formed by winding a metal wire having a circular cross section, the contact length when compressed is increased, and thus the thickness dimension of the diaphragm actuator 100 is increased. Is done.
[0005]
When the diaphragm actuator 100 is used as a means for stopping the rotation by pressing the output plate 105 against the counterpart rotation member, the rotation prevention means prevents the output plate 105 from rotating together with the counterpart rotation member. It is necessary to provide. Further, when the diaphragm actuator 100 is not attached to the device, the diaphragm 103 is stretched to the maximum by the extension force of the coil spring 106. To prevent this, the coil spring 106 can be prevented. It is necessary to provide a stroke stopper for limiting the stroke of the output plate 105 due to the extension force. However, if such a detent means or stroke stopper is provided separately, there is a problem that the number of parts increases and the structure becomes complicated.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and its technical problem is to reduce the size of the diaphragm actuator and reduce the number of assembly steps.
[0007]
Another technical problem is to simplify the structure by eliminating the need to separately provide a rotation stopper for the output plate and a stroke stopper for restricting the deformation of the diaphragm.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem described above can be effectively solved by the present invention.
That diaphragm actuator according to a first aspect of the invention, an annular casing, an annular diaphragm defining an annular guide chamber to be displaceable in sealed has been the case in this case, Shirube圧of the diaphragm An annular retainer disposed on the chamber side surface, an annular output plate disposed on the surface of the diaphragm opposite to the pressure guiding chamber and connected to the diaphragm together with the retainer, and the pressure guiding chamber. A belt-like spring material disposed between the case and the retainer and biasing the diaphragm to the opposite side of the displacement direction by introduction of fluid pressure into the pressure guiding chamber,
The case includes an annular upper case having a vent pipe for supplying air pressure to the pressure guiding chamber, an annular inner peripheral lower case fixed to an inner peripheral edge of the upper case together with an inner peripheral edge of the diaphragm, A diaphragm actuator comprising an annular outer peripheral lower case fixed together with the outer peripheral edge of the diaphragm to the outer peripheral edge of the upper case,
On the inner peripheral cylindrical portion of the output plate, engagement notches extending upward from the lower end flange portion, which is the movable direction, are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
Engagement protrusions extending outwardly so as to be loosely fitted into the respective engagement notches are formed in the inner peripheral side lower case at predetermined intervals in the circumferential direction.
Each of the engagement notches engages with each of the engagement protrusions so as to be movable in the vertical direction, thereby defining the movable direction of the output plate only in the vertical direction,
The vertical length of each engagement notch is determined by the biasing force of the strip plate spring material when the upper end of the engagement notch comes into contact with the engagement protrusion when the output plate is displaced downward. Is set to the length that is the end of the downward displacement of the output plate .
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a diaphragm actuator, an annular case , a ring-shaped diaphragm that is displaceably sealed in the case and defines an annular pressure guiding chamber in the case, and a guide for the diaphragm. An annular retainer disposed on the pressure chamber side surface, an annular output plate disposed on the surface of the diaphragm opposite to the pressure guiding chamber and connected to the diaphragm together with the retainer, and the pressure guiding chamber. A belt-shaped spring material disposed between the case and the retainer and biasing the diaphragm to a side opposite to a displacement direction due to introduction of fluid pressure into the pressure guiding chamber;
The case includes an annular upper case having a vent pipe for supplying air pressure to the pressure guiding chamber, an annular inner peripheral lower case fixed to an inner peripheral edge of the upper case together with an inner peripheral edge of the diaphragm, A diaphragm actuator comprising an annular outer peripheral lower case fixed together with the outer peripheral edge of the diaphragm to the outer peripheral edge of the upper case,
The inner peripheral lower case in the case has a cylindrical portion extending downward on the outer peripheral portion thereof. The cylindrical portion includes a portion opened to the lower end of the cylindrical portion and a portion extending in the circumferential direction from the upper end. And an engagement notch comprising an engagement portion extending downward from the extended end portion by a required length is formed in a bowl shape,
The inner peripheral cylindrical portion of the output plate is formed with an engagement protrusion extending from the lower end flange portion to the inner peripheral side so as to be loosely fitted into the engagement portion of the engagement notch,
When the output plate is displaced up and down, the engagement protrusions are displaced up and down in the engagement portion to restrict the rotation of the output plate, and when the output plate is displaced downward by a predetermined stroke, the engagement protrusion is displaced. The lower displacement of the output plate is limited to a required length by setting the lower end of the joint portion to a height at which the lower end of the joint portion comes into contact with the engagement protrusion .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of a diaphragm actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the diaphragm actuator of the present embodiment cut along a plane passing through the axis, with the left half showing a negative pressure introduction state and the right half showing a negative pressure release state. 2 is a plan view of the diaphragm actuator, and FIG. 3 is a bottom view of the same.
[0012]
In the following description, “upper side”, “upper side” or “lower side” and “lower side” refer to the upper side, upper side or lower side, and lower side in FIG. It does not point to.
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 3, the diaphragm actuator according to the present embodiment includes an annular case 1, an annular diaphragm 2 that is displaceably sealed in the case 1 to define a pressure guiding chamber S, and a diaphragm. An annular retainer 3 disposed on the surface of the pressure guiding chamber S side of the two, an output plate 4 disposed on the surface opposite to the pressure guiding chamber S of the diaphragm 2 and connected to the diaphragm 2 together with the retainer 3, and a pressure guiding A strip-shaped spring material 5 disposed in the chamber S and between the case 1 and the retainer 3 is provided.
[0014]
The case 1 has a ring-shaped upper case 11 having a cross-sectional shape in which the upper side is closed and the lower side is opened, and an annular inner periphery that is caulked and fixed to the inner peripheral edge portion 11 a of the upper case 11 together with the inner peripheral edge portion 22 of the diaphragm 2. The side lower case 12 and an annular outer peripheral side case 13 that is caulked and fixed together with the outer peripheral edge 23 of the diaphragm 2 to the outer peripheral edge 11 b of the upper case 11. The upper case 11, the inner peripheral side lower case 12, and the outer peripheral side lower case 13 are all manufactured by pressing a metal plate.
[0015]
The diaphragm 2 is made of a rubber-like elastic material, and has an inner peripheral ridge portion and an outer peripheral ridge portion that have a cross-sectional shape curved in a convex shape upward, and a membrane-like main body 21 formed continuously in the circumferential direction; The membrane-like main body 21 has an inner peripheral edge portion 22 and an outer peripheral edge portion 23 which are formed continuously in the circumferential direction on the inner peripheral side and the outer peripheral side and are thicker than the film-like main body 21. The inner peripheral edge 22 of the diaphragm 2 is hermetically sandwiched between the inner peripheral edge 11a of the upper case 11 and the inner peripheral lower case 12, and the outer peripheral edge 23 is connected to the outer peripheral edge 11b of the upper case 11 and the outer periphery. It is airtightly sandwiched between the side lower case 13.
[0016]
The retainer 3 and the output plate 4 are both manufactured by pressing a metal plate. Of these, the retainer 3 has an approximate U-shaped cross-sectional shape that is open to the top plate portion 11c side of the upper case 11, that is, upward, and has a lower end forming a plane perpendicular to the axis and extending upward from the inner periphery and outer periphery thereof. The shaped portions 3a and 3b are formed concentrically. Further, the output plate 4 has an approximate Ω-shaped cross-section that opens to the opposite side, that is, the lower side of the retainer 3, and has a cylindrical portion whose upper end forms a plane perpendicular to the axis and extends downward from the inner periphery and outer periphery thereof. 4a and 4b are formed concentrically. Then, with the lower end of the retainer 3 and the upper end of the output plate 4 sandwiching the portion between the inner peripheral peak portion and the outer peripheral peak portion of the membrane-like main body 21 of the diaphragm 2 from above and below, via a plurality of circumferential rivets 6 Are connected to each other.
[0017]
The upper case 11 is integrally provided with a ventilation pipe 14 for supplying air pressure (hereinafter referred to as negative pressure) lower than atmospheric pressure to the pressure guiding chamber S and a bracket 15 for attaching to a differential or the like. Yes.
[0018]
FIG. 4 is a perspective view showing the belt-like spring material 5. This strip-shaped spring material 5 is coiled in a coil shape in a circumferential direction centering on an axis perpendicular to the plane, and further repeatedly bent in a wave shape in the thickness direction at a constant pitch in the circumferential direction. The bent portions 5a and the valley-shaped bent portions 5b are alternately formed, and the portions where the mountain-shaped bent portions 5a and the valley-shaped bent portions 5b of each layer overlap each other in the thickness direction and the portions separated from each other in the thickness direction are formed. Are alternately formed.
[0019]
The strip-shaped spring material 5 extends in the circumferential direction in the pressure guiding chamber S, and has a larger diameter than the inner peripheral cylindrical portion 4a of the retainer 3 and a smaller diameter than the outer peripheral cylindrical portion 4b. That is, it is disposed between the inner peripheral cylindrical portion 4a and the outer peripheral cylindrical portion 4b. When a compressive load in the vertical direction (axial direction) is applied between the top plate portion 11 c of the upper case 11 and the retainer 3 in the case 1, the wavy inclined portion bends in the direction of horizontal displacement. By this, a repulsive force is generated.
[0020]
Further, the strip-shaped spring material 5 is wound only once in the circumferential direction around an axis perpendicular to the plane, and is repeatedly bent in a wave shape in the thickness direction at a constant pitch in the circumferential direction. The bent portion 5a and the valley-shaped bent portion 5b may be alternately formed, and a strip-shaped spring material is provided at both ends of the effective spring portion in which the mountain-shaped bent portion 5a and the valley-shaped bent portion 5b are alternately formed. 51 may have a portion (not shown) extending flat in the circumferential direction.
[0021]
Engagement notches 41 extending upward from the lower end flange portion 4c, in other words, in the movable direction of the output plate 4, are formed in the inner peripheral cylindrical portion 4a of the output plate 4 at intervals of 120 ° in the circumferential direction. On the other hand, the inner peripheral lower case 12 of the case 1 is formed with engagement protrusions 121 extending outwardly so as to be loosely fitted into the respective engagement notches 41 at intervals of 120 ° in the circumferential direction.
[0022]
As shown in the left half of FIG. 1, the length of the engagement notch 41 in the vertical direction is the output plate until the cylindrical portions 3 a and 3 b of the retainer 3 come into contact with the top plate portion 11 c of the upper case 11 in the case 1. When the output plate 4 is displaced downward by a predetermined stroke, as shown in the right half of FIG. The upper end of the notch 41 is set to a length that makes contact with the engagement protrusion 121.
[0023]
The diaphragm actuator according to the present embodiment configured as described above has a diaphragm in the case 1 when a negative pressure is introduced from a negative pressure source (not shown) into the pressure guiding chamber S in the case 1 through the vent pipe 14. 2 is compressed upward between the top plate portion 11c of the upper case 11 and the retainer 3 in the case 1 while being compressed upward as shown in the left half of FIG. The output plate 4 connected to 2 is also displaced upward in FIG. 1 to operate the clutch and the like.
[0024]
Further, the upward displacement operation at this time stops when the cylindrical portions 3 a and 3 b of the retainer 3 come into contact with the top plate portion 11 c of the upper case 11. That is, the retainer 3 has a function of holding means for the strip plate spring material 5 and stopper means for regulating the upward displacement amount of the diaphragm 2 and the output plate 4.
[0025]
Next, when the inside of the pressure guiding chamber S is opened to the atmosphere and the negative pressure is released, the restoring force of the mountain-shaped bent portion 5a and the valley-shaped bent portion 5b (see FIG. 4) of the band plate-like spring material 5 causes FIG. As shown in the right half of the diagram, the diaphragm 2 and the output plate 4 are displaced downward, and the clutch and the like are returned.
[0026]
Since the plurality of strip plate spring members 5 are not arranged in the circumferential direction but are single, not only the number of parts is reduced and the number of assembling steps is reduced. Since the load does not become uneven in the circumferential direction due to a deviation in the circumferential arrangement interval, the stroke can be made uniform in the circumferential direction and the operation can be stabilized. Moreover, since the strip plate-shaped spring material 5 consists of the strip plate-shaped spring material 51, compared with the coil spring with a circular cross section, if it is the same load, the axial contact | adherence length when compressed will become short. Therefore, the protruding height of the cylindrical portions 3a and 3b of the retainer 3 can be shortened, and the axial direction (vertical direction) thickness of the diaphragm actuator can be reduced.
[0027]
In the above-described operation, each engagement notch 41 formed on the output plate 4 is engaged with each engagement protrusion 121 formed on the inner peripheral lower case 12 in the case 1 so as to be movable in the vertical direction. Thus, the movable direction of the output plate 4 is defined only in the vertical direction, and the output plate 4 is prevented from rotating relative to the case 1. In addition, each engagement notch 41 is the end of the downward displacement of the output plate 4 due to the urging force of the strip plate spring material 5 when the upper end of the engagement notch 41 comes into contact with the engagement protrusion 121. Accordingly, even when the diaphragm actuator is not attached to the device, the downward displacement of the output plate 4 is limited by the contact between the upper end of the engagement notch 41 and the engagement protrusion 121, and therefore, the strip plate spring material The extension force of 5 does not cause the diaphragm 2 to be greatly extended downward.
[0028]
Further, according to the configuration of the present embodiment, as described above, the output plate 4 and the inner peripheral lower case 12 in the case 1 have a function of preventing the output plate 4 from being rotated, and the stroke that limits the amount of downward displacement of the output plate 4. Since it also has a stopper function, it is not necessary to separately provide a rotation stopper and a stroke stopper. Therefore, the number of parts and assembly steps are not increased, and the structure is simple.
[0029]
The rotation prevention function and the stroke stopper function of the output plate 4 by the output plate 4 and the inner peripheral lower case 12 in the case 1 reverse the relationship between the engagement notches and the engagement protrusions from the first embodiment described above. However, it can be achieved similarly. 5 and 6 show, as an example, a second embodiment of the diaphragm actuator according to the present invention. Of these, FIG. 5 shows the diaphragm actuator of the present embodiment cut along a plane passing through its axis. The left half shows a negative pressure introduction state and the right half shows a negative pressure release state, and FIG. 6 is a bottom view of the diaphragm actuator.
[0030]
As shown in FIGS. 5 and 6, the diaphragm actuator according to the present embodiment has an inner peripheral side lower case 12 in the case 1 having a cylindrical portion 12 a extending downward on the outer peripheral portion thereof. An engagement notch 122 extending in a hook shape from the lower end is formed. That is, the engagement notch 122 includes a portion 122a opened at the lower end of the cylindrical portion 12a, a portion 122b extending from the upper end in the circumferential direction, and an engagement portion extending downward from the extended end by a required length. 122c. On the other hand, the inner peripheral cylindrical portion 4a of the output plate 4 has an engaging protrusion 42 extending from the lower end flange portion 4c to the inner peripheral side so as to be loosely fitted into the engaging portion 122c of each engaging notch 122. , Formed at intervals of 120 ° in the circumferential direction.
[0031]
Therefore, when assembling the diaphragm actuator, the engaging protrusion 42 of the output plate 4 is inserted from the opened portion 122a of the engaging notch 122 in the inner peripheral lower case 12, and then the output plate 4 and the inner peripheral lower case are inserted. 12 is moved to the engaging portion 122c via the portion 122b extending in the circumferential direction, and in this state, the upper case 11, the diaphragm 2, and the inner circumferential side are moved. Caulking of the inner and outer periphery of the lower case 12 and the outer peripheral side lower case 13 is performed.
[0032]
When the output plate 4 is displaced upward, the upper end of the engagement portion 122c in the engagement notch 122 is such that the cylindrical portions 3a and 3b of the retainer 3 are the top of the upper case 11 in the case 1 as shown in the left half of FIG. Before the contact with the plate portion 11c, the engagement protrusion 42 is at a height where it does not contact, and the lower end of the engagement portion 122c in the engagement notch 122 is as shown in the right half of FIG. The height is set such that the engagement protrusion 42 abuts when the output plate 4 is displaced downward by a predetermined stroke.
[0033]
The configuration of the other parts is basically the same as that of the first embodiment described above.
[0034]
According to the above configuration, as in the first embodiment, the output plate 4 and the inner peripheral lower case 12 in the case 1 are engaged by the engagement protrusion 42 and the engagement portion 122c in the engagement notch 122. The anti-rotation function for the output plate 4 and the stroke stopper function for limiting the downward displacement of the output plate 4 are provided. That is, when the output plate 4 is displaced up and down due to the introduction or release of the negative pressure to the pressure guiding chamber S, the engagement protrusion 42 is displaced up and down in the engagement portion 122 c accordingly. While restricting the rotation, the lower displacement of the output plate 4 is restricted by the contact between the lower end of the engaging portion 122c and the engaging protrusion 42, and excessive deformation of the diaphragm 2 due to the extension force of the strip plate spring material 5 is prevented. To do.
[0035]
【The invention's effect】
The invention according to claims 1 and 2 of the present application has the following effects.
That is, according to the diaphragm actuator of the present invention, Itatame use the displacement direction by introduction of fluid pressure into the guide chamber the strip-shaped spring member and the means for urging the opposite side diaphragm plurality of circumferential Compared with the case of arranging a single coil spring, the number of parts is reduced, and the number of assembling steps can be reduced. In addition, the stroke can be stabilized by making the load uniform in the circumferential direction. Further, since the axial contact length when compressed is shorter than when a coil spring having a circular cross section is used, the thickness of the diaphragm actuator can be reduced.
[0036]
Further, according to the diaphragm actuator according to the present invention, the output plate and to case, and detent function for the output plate, since obtained by having both the stroke stopper function to restrict the downward displacement of the output plate, the rotational stopper and the stroke stopper Therefore, the number of parts does not increase and the structure can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a diaphragm actuator according to a first embodiment of the present invention, cut along a plane passing through its axis, with the left half in a negative pressure introduction state and the right half in a negative pressure release state. It is shown.
FIG. 2 is a plan view of the diaphragm actuator according to the first embodiment.
FIG. 3 is a bottom view of the diaphragm actuator according to the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a spring used in the first embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a diaphragm actuator according to a second embodiment of the present invention cut along a plane passing through its axis, with the left half in a negative pressure introduction state and the right half in a negative pressure release state. It is shown.
FIG. 6 is a bottom view of the diaphragm actuator according to the second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a diaphragm actuator according to the prior art, cut along a plane passing through its axis, with the left half showing a negative pressure introduction state and the right half showing a negative pressure release state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 11 Upper case 12 Inner peripheral side lower case 121,42 Engagement protrusion 122,41 Engagement notch 122a Engagement part 13 Outer peripheral side lower case 14 Vent pipe 15 Bracket 2 Diaphragm 3 Retainer 3a, 3b, 4a, 4b Cylindrical part 4 Output plate 5 Strip-shaped spring material 5a Mountain-shaped bent portion 5b Valley-shaped bent portion 6 Rivet S Pressure guiding chamber

Claims

An annular case (1);
An annular diaphragm defining an annular guide chamber (S) to the casing (1) displaceably is sealed in the casing (1) in (2),
An annular retainer (3) disposed on the surface of the diaphragm (2) on the side of the pressure guiding chamber (S);
An annular output plate (4) disposed on a surface of the diaphragm (2) opposite to the pressure guiding chamber (S) and connected to the diaphragm (2) together with the retainer (3) ;
Displacement direction by introduction of fluid pressure into the pressure guiding chamber (S), which is disposed in the pressure guiding chamber (S) and between the case (1) and the retainer (3). And a belt-like spring material (5) for urging to the opposite side,
The case (1) includes an annular upper case (11) having a vent pipe (14) for supplying air pressure to the pressure guiding chamber (S), and an inner peripheral edge (11a) of the upper case (11). An annular inner peripheral lower case (12) fixed together with an inner peripheral edge (22) of the diaphragm (2), and an outer peripheral edge (11b) of the diaphragm (2) on the outer peripheral edge (11b) of the upper case (11). 23) a diaphragm actuator composed of an annular outer circumferential lower case (13) fixed together with
On the inner peripheral cylindrical portion (4a) of the output plate (4), engagement notches (41) extending upward from the lower end flange portion (4c), which is the movable direction, are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
Engagement protrusions (121) extending outwardly so as to be loosely fitted into the respective engagement notches (41) are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner peripheral lower case (12).
Each engagement notch (41) engages with each engagement protrusion (121) so as to be movable in the vertical direction, so that the movable direction of the output plate (4) is defined only in the vertical direction,
The length of each engagement notch (41) in the vertical direction is such that when the output plate (4) is displaced downward, the upper end of the engagement notch (41) contacts the engagement protrusion (121). The diaphragm actuator is characterized in that it is set to a length at the end of the downward displacement of the output plate (4) due to the urging force of the strip plate spring material (5) .

An annular case (1);
An annular diaphragm (2) that is displaceably sealed in the case (1) and defines an annular pressure guiding chamber (S) in the case (1);
An annular retainer (3) disposed on the surface of the diaphragm (2) on the side of the pressure guiding chamber (S);
An annular output plate (4) disposed on a surface of the diaphragm (2) opposite to the pressure guiding chamber (S) and connected to the diaphragm (2) together with the retainer (3);
Displacement direction by introduction of fluid pressure into the pressure guiding chamber (S), which is disposed in the pressure guiding chamber (S) and between the case (1) and the retainer (3). And a belt-like spring material (5) for urging to the opposite side,
The case (1) includes an annular upper case (11) having a vent pipe (14) for supplying air pressure to the pressure guiding chamber (S), and an inner peripheral edge (11a) of the upper case (11). An annular inner peripheral lower case (12) fixed together with an inner peripheral edge (22) of the diaphragm (2), and an outer peripheral edge (11b) of the diaphragm (2) on the outer peripheral edge (11b) of the upper case (11). 23) a diaphragm actuator composed of an annular outer circumferential lower case (13) fixed together with
The inner peripheral lower case (12) in the case (1) has a cylindrical portion (12a) extending downward on the outer peripheral portion thereof, and the cylindrical portion (12a) has a lower end of the cylindrical portion (12a). An engagement notch (122c) comprising an open portion (122a), a portion (122b) extending in the circumferential direction from the upper end thereof, and an engagement portion (122c) extending further downward from the extended end portion by a required length. ) Is formed into a bowl shape,
The inner peripheral cylindrical portion (4a) of the output plate (4) is loosely fitted into the engagement portion (122c) of the engagement notch (122) from its lower end flange portion (4c). An engaging protrusion (42) extending to the side is formed,
When the output plate (4) is displaced up and down, the engagement protrusion (42) is displaced up and down in the engagement portion (122c) to restrict the rotation of the output plate (4) and the output. Since the lower end of the engaging portion (122c) is set to a height at which the lower end of the engaging portion (122c) comes into contact with the engaging protrusion (42) when the plate (4) is displaced downward by a predetermined stroke, the output plate (4) diaphragms actuator, characterized in that to limit the downward displacement to the desired length.