ダイヤフラム装置
【課題】従来のダイヤフラム装置では移動軸の傾斜による測定誤差を回避する為に、移動軸を摺動自在に保持する有穴部材を設けているが、有穴部材を配置する余裕がない場合には対応できず、また有穴部材を配置できた場合でも大型化するという問題があった。加えて用途先の構造により移動軸が必然的に傾斜する場合には対応できないという問題があった。
【解決手段】検出軸２０１の軸方向の移動変位を検出するリフトセンサー２００とダイヤフラム３の変形に応じ移動可能な移動軸５とを有するダイヤフラム装置において、移動軸５の一方側の先端は球面状で、リフトセンサー２００の検出軸の一端を押圧する。これにより移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００による移動軸５の移動距離検出の測定誤差が生じない。
【解決手段】検出軸２０１の軸方向の移動変位を検出するリフトセンサー２００とダイヤフラム３の変形に応じ移動可能な移動軸５とを有するダイヤフラム装置において、移動軸５の一方側の先端は球面状で、リフトセンサー２００の検出軸の一端を押圧する。これにより移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００による移動軸５の移動距離検出の測定誤差が生じない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラム装置に関し、特にＥＧＲバルブ等の制御に使用されるリニアセンサーを併用するダイヤフラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンでは燃費改善策のひとつとして排気ガス再循環機構（Exhaust Gas Recirculation：以下EGRと記載）が使用される事が多い。
EGRでは排気ガスの一部を吸気側に再循環させるが、燃費改善効果を得るためにはエンジンの動作状況に応じて排気ガスの再循環量を制御する必要がある。このため排気ガスの再循環経路にバルブを設け、ダイヤフラム装置でバルブの開閉量を調整し、排気ガスの再循環量を制御するという機構となっている事が多い。
【０００３】
ダイヤフラム装置は一方が開放した筐体の開放部にダイヤフラムを取り付けダイヤフラムにて密閉状態とし、さらに筐体に通気口を設け、通気口から空気等を注入、排出する事によりダイヤフラムを変形させ、このダイヤフラムの変形による移動によりダイヤフラムに取り付けられた移動軸を移動させる装置である。
【０００４】
ダイヤフラムの移動量は空気等の注入量、排出量により決定されるが、使用状況により実際の移動量にはばらつきが生じる。このため精密な制御が必要となる場合にはリフトセンサーにて移動軸の移動量を測定しながら排気ガスの再循環量を制御する方式が取られる。
【０００５】
移動軸の移動量の測定は、移動軸の一方端とリフトセンサーの検出軸の端面を当接させ、移動軸の位置をリフトセンサーで検出する。しかし、ダイヤフラムは通常ゴム等の弾性材で作られているため変形時の形状が安定せず、ダイヤフラムにより移動させられる移動軸が傾斜する場合がある。またダイヤフラム装置が組み込まれる用途先の構造によっては移動軸が必然的に傾斜する場合がある。これらの場合に移動軸が傾斜すると移動軸の一方端とリフトセンサーの検出軸の端面が傾斜して当接するため傾斜による隙間が生じ測定誤差が生じる。
【０００６】
従来のダイヤフラム装置では、例えば特許文献１に開示される様に、移動軸の傾斜による測定誤差を回避する為に、移動軸を摺動自在に保持する有穴部材をダイヤフラム装置の外部に設け、移動軸の傾斜を回避することによりリフトセンサーの精度を維持する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１０６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の構造ではダイヤフラム装置の外部に移動軸を摺動自在に保持する有穴部材を配置する余裕がない場合には対応できず、またダイヤフラム装置の外部に移動軸を摺動自在に保持する有穴部材を配置出来た場合でも大型化するという問題があった。
加えて用途先の構造により移動軸が必然的に傾斜する場合には対応できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は簡略化された構造にて移動軸が傾斜してもダイヤフラム変形量の測定誤差が生じないダイヤフラム装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、検出軸の軸方向の移動変位を検出するリフトセンサーと、外部の圧力変動に応じ変形するダイヤフラムと、ダイヤフラムの変形に応じダイヤフラムの移動する方向に移動可能な移動軸とを有するダイヤフラム装置において、移動軸の一方側は、ダイヤフラムの略中央部を貫通し中央部に結合され、さらに、移動軸の一方側の先端は球面状であるとともに、検出軸の一端を押圧することに特徴を有する。
【００１１】
これにより、本発明は移動軸が傾斜しても、移動軸先端が球面であるため移動軸先端面の傾斜による誤差が小さくなるので、移動軸が傾斜してもリフトセンサーによる移動軸の移動距離検出の測定誤差が生じない。
【００１２】
また本発明では、移動軸を移動する方向に摺動可能に保持する軸受け部を有し、ダイヤフラムが軸受け部に最も近い位置まで変形したときの軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離を最小距離Ｌ１とし、ダイヤフラムが軸受け部から最も遠い位置まで変形したときの軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離を最大距離Ｌ２としたとき、移動軸の一方側の先端の球面の半径ＲはＬ１以上で、かつ、Ｌ２以下であることに特徴を有する。
【００１３】
移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を吸収するには、軸受け中心から移動軸の一方側の先端までの距離を移動軸の一方側の先端の球面の半径とすればよいが、ダイヤフラムの変形位置により軸受け中心から移動軸の一方側の先端までの距離は変化する。
【００１４】
しかし、例えば、移動軸の移動範囲の全域にわたり移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を吸収するには、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最小距離Ｌ１と最大距離Ｌ２の中間値とすれば、移動軸の移動範囲の全域にわたり移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を最小とできる。
【００１５】
また、ダイヤフラム装置が接続される用途先の制御機構が移動軸の移動量が少ない場合に特に精度を必要とする場合には、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最小距離Ｌ１とすれば検出誤差を最小とできる。逆に、用途先の制御機構が移動軸の移動量が多い場合に特に精度を必要とする場合には、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最大距離Ｌ２とすれば検出誤差を最小とできる。
【００１６】
本発明では、ダイヤフラムが変形する範囲での軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの最小距離Ｌ１と最大距離Ｌ２の範囲に、移動軸の一方側の先端の球面の半径を設定することとしたので、用途先の特性に応じて精度を必要とする移動範囲で移動軸の傾斜によるリフトセンサーの移動軸の移動距離検出誤差を最小とできる。
【００１７】
また、本発明では移動軸の一方側の先端は、移動軸の一方側の先端に押圧される検出軸の一端より硬いことに特徴を有する。
【００１８】
検出軸の一端側は平面で移動軸の一方側の先端は球面であるため、長期の使用において検出軸の一端側は、より硬い移動軸の一方側の先端形状に倣い球面状に摩耗する。
【００１９】
これにより、本発明では長期の使用において摩耗した量だけの誤差は出るが、球面と球面状の窪み部の当接となるため、移動軸の傾斜による誤差は生じず長期使用時の安定性に優れる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より本発明では、移動軸が傾斜しても、移動軸先端が球面であるため移動軸先端面の傾斜による誤差が小さくなるので、移動軸が傾斜してもリフトセンサーによる移動軸の移動距離検出の測定誤差が生じないダイヤフラム装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の外観図である。
【図２】上記実施形態のダイヤフラム装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】上記実施形態のダイヤフラム装置の構造を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】上記実施形態のダイヤフラム装置の変形状態を示す断面図である。
【図５】従来構造のダイヤフラム装置において移動軸が傾斜した場合のリフトセンサーの検出誤差発生状態を説明する断面図であり、（ａ）はダイヤフラム装置全体の断面図、（ｂ）は移動軸と検出軸の当接部分の拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置において移動軸が傾斜した場合のリフトセンサーの検出誤差発生回避状態を説明する断面図であり、（ａ）はダイヤフラム装置全体の断面図、（ｂ）は移動軸と検出軸の当接部分の拡大断面図である。
【図７】上記実施形態のダイヤフラム装置の長時間使用後の移動軸と検出軸の当接部の摩耗状態を示す模式断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の使用状態例を示す外観図である。
【図９】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
なお、本実施の形態に係るダイヤフラム装置は、ＥＧＲのバルブ制御に用いられる減圧型のダイヤフラム装置であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターボチャージャーのバルブ制御等の各種制御機構に使用される任意のダイヤフラム装置に適用することが可能である。
＜実施の形態＞
【００２３】
本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００は、図１に示す様に、本体部の上端側にリフトセンサー２００が取り付けられ、下端側の中央部には移動軸５が突出しており、移動軸５の周囲には複数の取り付けボルト１０が突出している。
【００２４】
ダイヤフラム装置１００は取り付けボルト１０により用途先に固定され、移動軸５は図示しないバルブ等の操作対象部品に連結される。
【００２５】
またダイヤフラム装置１００の上端側よりの中間部にフィッティング９が設けられている。フィッティング９は図示しない減圧源等の空気式制御装置にチューブ等で接続される。
【００２６】
以下、図２および図３を参照に各構成部品の説明を記載する。
【００２７】
図２はダイヤフラム装置１００の構成を示す分解斜視図である。また、図３はダイヤフラム装置１００の内部構造を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
下ケーシング２は成形材または金属材等で円筒状に形成され、一方にフランジ部２ａを有し他方は底部となり、底部には取り付けボルト１０が埋設されると共に、底部の中央には有底の円筒部が更に突出し、突出した円筒部の底部には移動軸５が通過する穴部を有する。また外周壁には下ケーシング２の内部を大気圧に保持するための貫通穴を有する。
【００２９】
上ケーシング１は成形材または金属材等で円筒状に形成され、一方にはリフトセンサー２００を取り付ける底部を有し、他方はフランジ部１ａとなり、外周壁にはフィッティング９取り付け用の穴部を有する。
【００３０】
ダイヤフラム３は弾性を有するゴム等で円筒状に形成され、円筒状の本体部の一方にフランジ部３ａを有し他方は底部となり底部の中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。フランジ部３ａと本体部は断面が円弧形状の稜で接続されている。
【００３１】
ピストン４は金属材等で円筒状に形成され、一方に底部を有し、底部の中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。
【００３２】
補強板１１は金属材等で円盤状に形成され、中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。
【００３３】
図３に示すように、ピストン４の底部とダイヤフラム３の底部および補強板１１は積層され、移動軸５がピストン４の底部の穴部とダイヤフラム３の底部の穴部および補強板１１の穴部を貫通し固定される事により、ダイヤフラム３の底部が金属製のピストン４の底部と金属製の補強板１１にはさまれるので、ダイヤフラム３が変形してもダイヤフラム３の底部は平面を保つことが出来る。
【００３４】
移動軸５は金属材等で略円柱状に形成され、一方側に外形が小さい円柱状の突起部を有する。他方側は端面が平面の円柱形状であるが、用途先との結合の都合により種々の形状に変更可能である。
【００３５】
軸受け７は潤滑性のある金属または成形材等で円筒状に形成され、内径部で移動軸５を摺動可能に保持する。外径部の中間部には環状の溝部が設けられ、溝部にはＯリング８が組み込まれる。
【００３６】
フィッティング９は金属材等で円筒状に形成され、一方の端部付近にフランジ部を有し、他方の端部付近は緩やかな膨らみを有し、エア配管のチューブが確実に装着できる。
【００３７】
圧縮バネ６は両端を平面に研磨したバネで、一方端が上ケーシング１の内底部に当接し、他方端がピストン４の内底部に当接する。
【００３８】
リフトセンサー２００は略円柱形状の本体の一方にフランジ部を有し、その中央に円柱形状の検出軸２０１を有する。検出軸２０１は円柱形状の中心軸方向に摺動可能で、リフトセンサー２００の内部で突出方向に付勢され検出軸２０１の先端が移動軸５の一方側の先端と当接する事により移動軸５の位置を検出する。
【００３９】
以下、図３を参考にダイヤフラム装置１００の構造を説明する。
【００４０】
ダイヤフラム装置１００の本体部は、下ケーシング２と上ケーシング１で構成され、下ケーシング２と上ケーシング１の間にはダイヤフラム３が取り付けられる。
【００４１】
ダイヤフラム３の内側にはピストン４が配され、ダイヤフラム３の底部外側には補強板１１が配され、積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１のそれぞれの穴部を貫通して移動軸５が挿入され、のち移動軸５の先端をつぶすと移動軸５は積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定される。
【００４２】
ピストン４の内側には圧縮バネ６が配され、ピストン４を下方に付勢する。
【００４３】
ダイヤフラム３のフランジ部３ａが下ケーシング２のフランジ部２ａと上ケーシング１のフランジ部１ａの間に挟み込まれ、上ケーシング１の上方側にリフトセンサー２００が取り付けられることにより、リフトセンサー２００とダイヤフラム３と上ケーシング１により減圧室１０１が構成される。
【００４４】
上ケーシング１にはフィッティング９が埋設されており、フィッティング９の貫通穴が減圧室１０１と連続するので、図示しない減圧源をホース等でフィッティング９に接続することにより減圧室１０１の圧力が外部から制御可能となり、減圧室１０１を減圧することによりダイヤフラム３を変形させ、移動軸５を移動させることができる。
【００４５】
減圧室１０１の気圧が大気圧の時にはピストン４は圧縮バネ６の付勢により最下方に移動させられ、積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定された移動軸５は下ケーシング２から最も大きく突出する。
【００４６】
フィッティング９が減圧源に接続され、減圧源により減圧室１０１の空気が吸引され減圧室１０１の内部が減圧されると、ダイヤフラム３の底部にかかる大気圧により、ダイヤフラム３のフランジ部３ａと本体部を接続する、断面が円弧形状の稜の高さ方向の位置が、円弧形状が転がる様に上昇しながらダイヤフラム３の底部が圧縮バネ６の付勢に抗して上昇し、これにより積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１と、ピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定された移動軸５も上昇し、下ケーシング２からの移動軸５の突出量は減少する。
【００４７】
減圧室１０１の内部の圧力が最も減少すると、図４に示す様に、ピストン４の上端が上ケーシング１の内定部に当接し、移動軸５の下ケーシング２からの突出量は最小となる。
【００４８】
下ケーシング２の底部の中央に突出した有底円筒部には、軸受け７がＯリング８を介して保持され、移動軸５が軸受け７の内径部に摺動自在に保持される。軸受け７はＯリング８を介して保持されているので、移動軸５が傾斜すると軸受け７は移動軸５と共に傾斜し、軸受け７の内径部と移動軸５は同じ傾きとなり安定した接触状態が維持される。
【００４９】
次に、移動軸５が傾斜した場合に生じるリフトセンサー２００の検出誤差に関して説明する。
【００５０】
図５（ａ）は移動軸５が傾斜した場合の従来構造のダイヤフラム装置１００の状態を示す断面図で、図５（ｂ）は移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の係合部の拡大図である。
【００５１】
従来構造のダイヤフラム装置では移動軸５の一方側の先端は平面につぶされている。このため移動軸５が傾斜角θだけ傾斜していると、検出軸２０１の先端の平面と移動軸５の先端の平面は傾斜角θだけ傾斜して１点で当接し、検出軸２０１および移動軸５の中心線を跨いだ当接点の反対側では隙間ｄが発生する。検出軸２０１および移動軸５の中心線位置での隙間はｄ／２であるので、移動軸５の一方側の先端は平面につぶされている従来構造のダイヤフラム装置では移動軸５が傾斜角θだけ傾斜するとリフトセンサー２００にはｄ／２の測定誤差が発生する。
【００５２】
図６（ａ）は移動軸５が傾斜した場合の本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００の状態を示す断面図で、図６（ｂ）は移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の係合部の拡大図である。
【００５３】
本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００では移動軸５の一方側の先端は、ダイヤフラム３の底部外側からわずかに離れた位置に保持されている軸受け７の中心を半径とする球面につぶされている。このため移動軸５が傾斜角θだけ傾斜しても、リフトセンサー２００の検出軸２０１の接触位置は変化しない。また、移動軸５の先端は、移動軸５の先端から軸受け７の中心までの距離を半径Ｒとする球面であるため、移動軸５の接触位置に関わらず軸受け７の中心から移動軸５の接触位置までの距離は変化しない。このため、移動軸５が傾斜角θだけ傾斜しても、リフトセンサー２００には測定誤差は発生しない。
【００５４】
しかし、移動軸５の一方側の先端と軸受け７の中心の距離は、ダイヤフラム３の変形量に応じて変化する。このため、ダイヤフラム装置１００の動作範囲の全域にわたり移動軸５の一方側の先端を軸受け７の中心を半径Ｒとする球面とすることはできず、ダイヤフラム装置１００の動作範囲のどこか１カ所で移動軸５の一方側の先端を軸受け７の中心を半径Ｒとする球面とすると、他の位置では誤差が発生する。
【００５５】
このような場合に於いては移動軸５の一方側の先端の形状は、ダイヤフラム装置１００の動作範囲の中間位置における軸受け７の中心から移動軸５の一方側の先端までの距離を半径とする球面とすることによりダイヤフラム装置１００の動作範囲の全域にわたりリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５６】
また、ダイヤフラム装置１００の用途が特定でき、最も精度が必要とされる位置が特定できる場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、特定された位置での軸受け７の中心から移動軸５の一方側の先端までの距離を半径Ｒとする球面とすることにより最も精度が必要とされる位置でのリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５７】
すなわち、移動軸５が最も突出した位置で高い精度が必要な場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、図３に示す最小距離Ｌ１を半径Ｒとする球面とすることにより移動軸５が最も突出した位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
同様に移動軸５が最も少なく突出した位置で高い精度が必要な場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、図４に示す最大距離Ｌ２を半径Ｒとする球面とすることにより移動軸５が最も少なく突出した位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５８】
以上により、移動軸５の一方側の先端の球面の半径Ｒを、最小距離Ｌ１すなわちダイヤフラム３が軸受け７に最も近い位置まで変形したときの軸受け７の中央部から移動軸５の一方側の先端までの距離から、最大距離Ｌ２すなわちダイヤフラム３が軸受け７に最も遠い位置まで変形したときの軸受け７の中央部から移動軸５の一方側の先端までの距離の間で、用途先の特性に合わせて適切に選択することにより、最も精度が必要とされる移動軸５の移動位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５９】
次に長期使用時の移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の当接部の摩耗状態を説明する。
【００６０】
図７は移動軸５と検出軸２０１の当接部の摩耗状態を説明する模式図であるが、本発明の実施の形態では検出軸２０１より移動軸５の先端のほうが硬い構成としている。このため本発明の実施の形態にかかるダイヤフラム装置を長期にわたり使用した場合、球面につぶされた移動軸５の先端は摩耗せず、検出軸２０１の先端が摩耗する。このとき検出軸２０１の先端は移動軸５の先端形状に倣い略球面状に摩耗するが、検出軸２０１の先端の略球面状の摩耗形状の半径Ｒｗは移動軸５の先端の球面の半径Ｒより小さくなることはなく、必ずＲｗ＞Ｒとなる。
このため、図７に示す様に、移動軸５の先端の球面は、摩耗により略球面状に窪んだ検出軸２０１の摩耗部の中央部に当接し、移動軸５が傾斜しても移動軸５の先端の球面と略球面状の検出軸２０１の摩耗部の当接点は変化しない。このため摩耗が進行しても、摩耗によるリフトセンサー２００の検出誤差は発生するが、移動軸５の傾斜によるリフトセンサー２００の検出誤差は発生しない。
【００６１】
以上により、移動軸５の先端形状が平面である従来構造では移動軸５が傾斜した場合にはリフトセンサー２００の測定誤差が発生していたが、移動軸５の先端形状を球面とした本発明の実施の形態では、移動軸５が傾斜した場合でもリフトセンサー２００の測定誤差は発生しない。また、移動軸５の先端を検出軸２０１の先端より硬くした本発明の実施の形態では、長期使用時に摩耗が発生しても、移動軸５の傾斜によるリフトセンサー２００の検出誤差を回避できる。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００において移動軸５が傾斜した場合のリフトセンサー２００の検出誤差に関して説明したが、実施の形態で示した移動軸は、複数に分割して使用しても同等の効果を得ることが可能である。
【００６３】
またダイヤフラムが減圧により変形する減圧型とし、ダイヤフラムはフランジ部と本体部を接続する断面が円弧形状の稜の高さ方向の位置が、円弧形状が転がる様に変形する転動タイプとしたが、ダイヤフラムが正圧により変形する正圧型でも、ダイヤフラムが平面的に変形する平面タイプでも同様の効果が得られる。
【００６４】
＜使用状態例＞
次に、図８および図９に示す本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の使用状態例を参考に、ダイヤフラム装置１００の用途先の構造による移動軸５の傾斜の発生に関し説明する。
【００６５】
図８は移動軸５が非直線形状の連結軸９１にて図示しない操作対象部品に連結されている場合で、例えば部品配置の都合でダイヤフラム装置１００を操作対象部品の直上に配置できない様な場合には、移動軸５の他端側に非直線形状の、例えば図８の示すようにＺ型に屈曲させた連結軸９１を接続し、連結軸９１の先端を図示しない操作対象物と連結する。
【００６６】
このような連結状態で移動軸５が図８の動作力ｆ１の方向に押し下げられると、移動軸５に連結されている連結軸９１はダイヤフラム装置１００の中心線ＣＬから離れた場所で操作対象部品を押し下げるため、連結軸９１の先端は側方力ｆ２を受け、移動軸５は傾斜する。
【００６７】
移動軸５が非直線形状の連結軸９１にて操作対象部品に連結されている構造の場合、移動軸５に傾斜が生じることは不可避である。
【００６８】
このような場合でも、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できる本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置を使用することにより測定誤差を排除できる。
【００６９】
また、図９は移動軸５の先端が回転腕９４を有するリンク機構に接続されている状態を示す本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例である。このような構造は、例えばダイヤフラム装置１００の移動軸５の移動方向Ｄ１（図９では上下方向）を方向が異なる作用方向Ｄ２（図９では左右方向）に変換したい場合や移動軸５のストロークを拡大または縮小したい場合に使用される。
【００７０】
本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例では、移動軸５の先端にリンク軸９３を有する締結部品を取り付け、回転軸９２を中心に回転する回転腕９４の穴部にリンク軸９３を回動可能に保持する。
【００７１】
移動軸５が移動方向Ｄ１に移動すると、回転腕９４は回転軸９２を中心として回転し回転腕９４の駆動うで部９５も回転し、駆動うで部９５に連結された図示しない操作対象部品が作用方向Ｄ２移動させられる。このときリンク軸９３は回転軸９２を中心として回転するため、リンク軸９３はダイヤフラム装置１００の中心線ＣＬ上からずれ、これにより移動軸５は傾斜する。
【００７２】
このような構造の場合、移動軸５が傾斜できないとリンク機構が破損するため、移動軸５が傾斜可能であることが必須となり、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できることが求められる。
【００７３】
このような、移動軸５の先端が回転腕９４を有するリンク機構に接続されている構造の場合にも、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できる本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置を使用することにより測定誤差を排除できる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 上ケーシング
１ａ フランジ部
２ 下ケーシング
２ａ フランジ部
３ ダイヤフラム
３ａ フランジ部
４ ピストン
５ 移動軸
６ 圧縮バネ
７ 軸受け
８ Ｏリング
９ フィッティング
１０ 取り付けボルト
１１ 補強板
９１ 連結軸
９２ 回転軸
９３ リンク軸
９４ 回転腕
９５ 駆動うで部
１００ ダイヤフラム装置
１０１ 減圧室
２００ リフトセンサー
２０１ 検出軸
ＣＬ 中心線（基準中心線）
ｄ 隙間
Ｄ１ 移動方向
Ｄ２ 作用方向
ｆ１ 動作力
ｆ２ 側方力
Ｌ１ 最小距離
Ｌ２ 最大距離
Ｒ 球面の半径
Ｒｗ 摩耗形状の半径
θ 傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラム装置に関し、特にＥＧＲバルブ等の制御に使用されるリニアセンサーを併用するダイヤフラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンでは燃費改善策のひとつとして排気ガス再循環機構（Exhaust Gas Recirculation：以下EGRと記載）が使用される事が多い。
EGRでは排気ガスの一部を吸気側に再循環させるが、燃費改善効果を得るためにはエンジンの動作状況に応じて排気ガスの再循環量を制御する必要がある。このため排気ガスの再循環経路にバルブを設け、ダイヤフラム装置でバルブの開閉量を調整し、排気ガスの再循環量を制御するという機構となっている事が多い。
【０００３】
ダイヤフラム装置は一方が開放した筐体の開放部にダイヤフラムを取り付けダイヤフラムにて密閉状態とし、さらに筐体に通気口を設け、通気口から空気等を注入、排出する事によりダイヤフラムを変形させ、このダイヤフラムの変形による移動によりダイヤフラムに取り付けられた移動軸を移動させる装置である。
【０００４】
ダイヤフラムの移動量は空気等の注入量、排出量により決定されるが、使用状況により実際の移動量にはばらつきが生じる。このため精密な制御が必要となる場合にはリフトセンサーにて移動軸の移動量を測定しながら排気ガスの再循環量を制御する方式が取られる。
【０００５】
移動軸の移動量の測定は、移動軸の一方端とリフトセンサーの検出軸の端面を当接させ、移動軸の位置をリフトセンサーで検出する。しかし、ダイヤフラムは通常ゴム等の弾性材で作られているため変形時の形状が安定せず、ダイヤフラムにより移動させられる移動軸が傾斜する場合がある。またダイヤフラム装置が組み込まれる用途先の構造によっては移動軸が必然的に傾斜する場合がある。これらの場合に移動軸が傾斜すると移動軸の一方端とリフトセンサーの検出軸の端面が傾斜して当接するため傾斜による隙間が生じ測定誤差が生じる。
【０００６】
従来のダイヤフラム装置では、例えば特許文献１に開示される様に、移動軸の傾斜による測定誤差を回避する為に、移動軸を摺動自在に保持する有穴部材をダイヤフラム装置の外部に設け、移動軸の傾斜を回避することによりリフトセンサーの精度を維持する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１０６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の構造ではダイヤフラム装置の外部に移動軸を摺動自在に保持する有穴部材を配置する余裕がない場合には対応できず、またダイヤフラム装置の外部に移動軸を摺動自在に保持する有穴部材を配置出来た場合でも大型化するという問題があった。
加えて用途先の構造により移動軸が必然的に傾斜する場合には対応できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は簡略化された構造にて移動軸が傾斜してもダイヤフラム変形量の測定誤差が生じないダイヤフラム装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、検出軸の軸方向の移動変位を検出するリフトセンサーと、外部の圧力変動に応じ変形するダイヤフラムと、ダイヤフラムの変形に応じダイヤフラムの移動する方向に移動可能な移動軸とを有するダイヤフラム装置において、移動軸の一方側は、ダイヤフラムの略中央部を貫通し中央部に結合され、さらに、移動軸の一方側の先端は球面状であるとともに、検出軸の一端を押圧することに特徴を有する。
【００１１】
これにより、本発明は移動軸が傾斜しても、移動軸先端が球面であるため移動軸先端面の傾斜による誤差が小さくなるので、移動軸が傾斜してもリフトセンサーによる移動軸の移動距離検出の測定誤差が生じない。
【００１２】
また本発明では、移動軸を移動する方向に摺動可能に保持する軸受け部を有し、ダイヤフラムが軸受け部に最も近い位置まで変形したときの軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離を最小距離Ｌ１とし、ダイヤフラムが軸受け部から最も遠い位置まで変形したときの軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離を最大距離Ｌ２としたとき、移動軸の一方側の先端の球面の半径ＲはＬ１以上で、かつ、Ｌ２以下であることに特徴を有する。
【００１３】
移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を吸収するには、軸受け中心から移動軸の一方側の先端までの距離を移動軸の一方側の先端の球面の半径とすればよいが、ダイヤフラムの変形位置により軸受け中心から移動軸の一方側の先端までの距離は変化する。
【００１４】
しかし、例えば、移動軸の移動範囲の全域にわたり移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を吸収するには、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最小距離Ｌ１と最大距離Ｌ２の中間値とすれば、移動軸の移動範囲の全域にわたり移動軸の傾斜によるリフトセンサーの検出誤差を最小とできる。
【００１５】
また、ダイヤフラム装置が接続される用途先の制御機構が移動軸の移動量が少ない場合に特に精度を必要とする場合には、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最小距離Ｌ１とすれば検出誤差を最小とできる。逆に、用途先の制御機構が移動軸の移動量が多い場合に特に精度を必要とする場合には、移動軸の一方側の先端の球面の半径Ｒを軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの距離の最大距離Ｌ２とすれば検出誤差を最小とできる。
【００１６】
本発明では、ダイヤフラムが変形する範囲での軸受け部の中央部から移動軸の一方側の先端までの最小距離Ｌ１と最大距離Ｌ２の範囲に、移動軸の一方側の先端の球面の半径を設定することとしたので、用途先の特性に応じて精度を必要とする移動範囲で移動軸の傾斜によるリフトセンサーの移動軸の移動距離検出誤差を最小とできる。
【００１７】
また、本発明では移動軸の一方側の先端は、移動軸の一方側の先端に押圧される検出軸の一端より硬いことに特徴を有する。
【００１８】
検出軸の一端側は平面で移動軸の一方側の先端は球面であるため、長期の使用において検出軸の一端側は、より硬い移動軸の一方側の先端形状に倣い球面状に摩耗する。
【００１９】
これにより、本発明では長期の使用において摩耗した量だけの誤差は出るが、球面と球面状の窪み部の当接となるため、移動軸の傾斜による誤差は生じず長期使用時の安定性に優れる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より本発明では、移動軸が傾斜しても、移動軸先端が球面であるため移動軸先端面の傾斜による誤差が小さくなるので、移動軸が傾斜してもリフトセンサーによる移動軸の移動距離検出の測定誤差が生じないダイヤフラム装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の外観図である。
【図２】上記実施形態のダイヤフラム装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】上記実施形態のダイヤフラム装置の構造を示す図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】上記実施形態のダイヤフラム装置の変形状態を示す断面図である。
【図５】従来構造のダイヤフラム装置において移動軸が傾斜した場合のリフトセンサーの検出誤差発生状態を説明する断面図であり、（ａ）はダイヤフラム装置全体の断面図、（ｂ）は移動軸と検出軸の当接部分の拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置において移動軸が傾斜した場合のリフトセンサーの検出誤差発生回避状態を説明する断面図であり、（ａ）はダイヤフラム装置全体の断面図、（ｂ）は移動軸と検出軸の当接部分の拡大断面図である。
【図７】上記実施形態のダイヤフラム装置の長時間使用後の移動軸と検出軸の当接部の摩耗状態を示す模式断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の使用状態例を示す外観図である。
【図９】本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
なお、本実施の形態に係るダイヤフラム装置は、ＥＧＲのバルブ制御に用いられる減圧型のダイヤフラム装置であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターボチャージャーのバルブ制御等の各種制御機構に使用される任意のダイヤフラム装置に適用することが可能である。
＜実施の形態＞
【００２３】
本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００は、図１に示す様に、本体部の上端側にリフトセンサー２００が取り付けられ、下端側の中央部には移動軸５が突出しており、移動軸５の周囲には複数の取り付けボルト１０が突出している。
【００２４】
ダイヤフラム装置１００は取り付けボルト１０により用途先に固定され、移動軸５は図示しないバルブ等の操作対象部品に連結される。
【００２５】
またダイヤフラム装置１００の上端側よりの中間部にフィッティング９が設けられている。フィッティング９は図示しない減圧源等の空気式制御装置にチューブ等で接続される。
【００２６】
以下、図２および図３を参照に各構成部品の説明を記載する。
【００２７】
図２はダイヤフラム装置１００の構成を示す分解斜視図である。また、図３はダイヤフラム装置１００の内部構造を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
下ケーシング２は成形材または金属材等で円筒状に形成され、一方にフランジ部２ａを有し他方は底部となり、底部には取り付けボルト１０が埋設されると共に、底部の中央には有底の円筒部が更に突出し、突出した円筒部の底部には移動軸５が通過する穴部を有する。また外周壁には下ケーシング２の内部を大気圧に保持するための貫通穴を有する。
【００２９】
上ケーシング１は成形材または金属材等で円筒状に形成され、一方にはリフトセンサー２００を取り付ける底部を有し、他方はフランジ部１ａとなり、外周壁にはフィッティング９取り付け用の穴部を有する。
【００３０】
ダイヤフラム３は弾性を有するゴム等で円筒状に形成され、円筒状の本体部の一方にフランジ部３ａを有し他方は底部となり底部の中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。フランジ部３ａと本体部は断面が円弧形状の稜で接続されている。
【００３１】
ピストン４は金属材等で円筒状に形成され、一方に底部を有し、底部の中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。
【００３２】
補強板１１は金属材等で円盤状に形成され、中央には移動軸５が貫通する穴部を有する。
【００３３】
図３に示すように、ピストン４の底部とダイヤフラム３の底部および補強板１１は積層され、移動軸５がピストン４の底部の穴部とダイヤフラム３の底部の穴部および補強板１１の穴部を貫通し固定される事により、ダイヤフラム３の底部が金属製のピストン４の底部と金属製の補強板１１にはさまれるので、ダイヤフラム３が変形してもダイヤフラム３の底部は平面を保つことが出来る。
【００３４】
移動軸５は金属材等で略円柱状に形成され、一方側に外形が小さい円柱状の突起部を有する。他方側は端面が平面の円柱形状であるが、用途先との結合の都合により種々の形状に変更可能である。
【００３５】
軸受け７は潤滑性のある金属または成形材等で円筒状に形成され、内径部で移動軸５を摺動可能に保持する。外径部の中間部には環状の溝部が設けられ、溝部にはＯリング８が組み込まれる。
【００３６】
フィッティング９は金属材等で円筒状に形成され、一方の端部付近にフランジ部を有し、他方の端部付近は緩やかな膨らみを有し、エア配管のチューブが確実に装着できる。
【００３７】
圧縮バネ６は両端を平面に研磨したバネで、一方端が上ケーシング１の内底部に当接し、他方端がピストン４の内底部に当接する。
【００３８】
リフトセンサー２００は略円柱形状の本体の一方にフランジ部を有し、その中央に円柱形状の検出軸２０１を有する。検出軸２０１は円柱形状の中心軸方向に摺動可能で、リフトセンサー２００の内部で突出方向に付勢され検出軸２０１の先端が移動軸５の一方側の先端と当接する事により移動軸５の位置を検出する。
【００３９】
以下、図３を参考にダイヤフラム装置１００の構造を説明する。
【００４０】
ダイヤフラム装置１００の本体部は、下ケーシング２と上ケーシング１で構成され、下ケーシング２と上ケーシング１の間にはダイヤフラム３が取り付けられる。
【００４１】
ダイヤフラム３の内側にはピストン４が配され、ダイヤフラム３の底部外側には補強板１１が配され、積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１のそれぞれの穴部を貫通して移動軸５が挿入され、のち移動軸５の先端をつぶすと移動軸５は積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定される。
【００４２】
ピストン４の内側には圧縮バネ６が配され、ピストン４を下方に付勢する。
【００４３】
ダイヤフラム３のフランジ部３ａが下ケーシング２のフランジ部２ａと上ケーシング１のフランジ部１ａの間に挟み込まれ、上ケーシング１の上方側にリフトセンサー２００が取り付けられることにより、リフトセンサー２００とダイヤフラム３と上ケーシング１により減圧室１０１が構成される。
【００４４】
上ケーシング１にはフィッティング９が埋設されており、フィッティング９の貫通穴が減圧室１０１と連続するので、図示しない減圧源をホース等でフィッティング９に接続することにより減圧室１０１の圧力が外部から制御可能となり、減圧室１０１を減圧することによりダイヤフラム３を変形させ、移動軸５を移動させることができる。
【００４５】
減圧室１０１の気圧が大気圧の時にはピストン４は圧縮バネ６の付勢により最下方に移動させられ、積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定された移動軸５は下ケーシング２から最も大きく突出する。
【００４６】
フィッティング９が減圧源に接続され、減圧源により減圧室１０１の空気が吸引され減圧室１０１の内部が減圧されると、ダイヤフラム３の底部にかかる大気圧により、ダイヤフラム３のフランジ部３ａと本体部を接続する、断面が円弧形状の稜の高さ方向の位置が、円弧形状が転がる様に上昇しながらダイヤフラム３の底部が圧縮バネ６の付勢に抗して上昇し、これにより積層されたピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１と、ピストン４の底部とダイヤフラム３および補強板１１に固定された移動軸５も上昇し、下ケーシング２からの移動軸５の突出量は減少する。
【００４７】
減圧室１０１の内部の圧力が最も減少すると、図４に示す様に、ピストン４の上端が上ケーシング１の内定部に当接し、移動軸５の下ケーシング２からの突出量は最小となる。
【００４８】
下ケーシング２の底部の中央に突出した有底円筒部には、軸受け７がＯリング８を介して保持され、移動軸５が軸受け７の内径部に摺動自在に保持される。軸受け７はＯリング８を介して保持されているので、移動軸５が傾斜すると軸受け７は移動軸５と共に傾斜し、軸受け７の内径部と移動軸５は同じ傾きとなり安定した接触状態が維持される。
【００４９】
次に、移動軸５が傾斜した場合に生じるリフトセンサー２００の検出誤差に関して説明する。
【００５０】
図５（ａ）は移動軸５が傾斜した場合の従来構造のダイヤフラム装置１００の状態を示す断面図で、図５（ｂ）は移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の係合部の拡大図である。
【００５１】
従来構造のダイヤフラム装置では移動軸５の一方側の先端は平面につぶされている。このため移動軸５が傾斜角θだけ傾斜していると、検出軸２０１の先端の平面と移動軸５の先端の平面は傾斜角θだけ傾斜して１点で当接し、検出軸２０１および移動軸５の中心線を跨いだ当接点の反対側では隙間ｄが発生する。検出軸２０１および移動軸５の中心線位置での隙間はｄ／２であるので、移動軸５の一方側の先端は平面につぶされている従来構造のダイヤフラム装置では移動軸５が傾斜角θだけ傾斜するとリフトセンサー２００にはｄ／２の測定誤差が発生する。
【００５２】
図６（ａ）は移動軸５が傾斜した場合の本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００の状態を示す断面図で、図６（ｂ）は移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の係合部の拡大図である。
【００５３】
本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００では移動軸５の一方側の先端は、ダイヤフラム３の底部外側からわずかに離れた位置に保持されている軸受け７の中心を半径とする球面につぶされている。このため移動軸５が傾斜角θだけ傾斜しても、リフトセンサー２００の検出軸２０１の接触位置は変化しない。また、移動軸５の先端は、移動軸５の先端から軸受け７の中心までの距離を半径Ｒとする球面であるため、移動軸５の接触位置に関わらず軸受け７の中心から移動軸５の接触位置までの距離は変化しない。このため、移動軸５が傾斜角θだけ傾斜しても、リフトセンサー２００には測定誤差は発生しない。
【００５４】
しかし、移動軸５の一方側の先端と軸受け７の中心の距離は、ダイヤフラム３の変形量に応じて変化する。このため、ダイヤフラム装置１００の動作範囲の全域にわたり移動軸５の一方側の先端を軸受け７の中心を半径Ｒとする球面とすることはできず、ダイヤフラム装置１００の動作範囲のどこか１カ所で移動軸５の一方側の先端を軸受け７の中心を半径Ｒとする球面とすると、他の位置では誤差が発生する。
【００５５】
このような場合に於いては移動軸５の一方側の先端の形状は、ダイヤフラム装置１００の動作範囲の中間位置における軸受け７の中心から移動軸５の一方側の先端までの距離を半径とする球面とすることによりダイヤフラム装置１００の動作範囲の全域にわたりリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５６】
また、ダイヤフラム装置１００の用途が特定でき、最も精度が必要とされる位置が特定できる場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、特定された位置での軸受け７の中心から移動軸５の一方側の先端までの距離を半径Ｒとする球面とすることにより最も精度が必要とされる位置でのリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５７】
すなわち、移動軸５が最も突出した位置で高い精度が必要な場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、図３に示す最小距離Ｌ１を半径Ｒとする球面とすることにより移動軸５が最も突出した位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
同様に移動軸５が最も少なく突出した位置で高い精度が必要な場合には、移動軸５の一方側の先端の形状を、図４に示す最大距離Ｌ２を半径Ｒとする球面とすることにより移動軸５が最も少なく突出した位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５８】
以上により、移動軸５の一方側の先端の球面の半径Ｒを、最小距離Ｌ１すなわちダイヤフラム３が軸受け７に最も近い位置まで変形したときの軸受け７の中央部から移動軸５の一方側の先端までの距離から、最大距離Ｌ２すなわちダイヤフラム３が軸受け７に最も遠い位置まで変形したときの軸受け７の中央部から移動軸５の一方側の先端までの距離の間で、用途先の特性に合わせて適切に選択することにより、最も精度が必要とされる移動軸５の移動位置でリフトセンサー２００の検出誤差を最小とすることができる。
【００５９】
次に長期使用時の移動軸５とリフトセンサー２００の検出軸２０１の当接部の摩耗状態を説明する。
【００６０】
図７は移動軸５と検出軸２０１の当接部の摩耗状態を説明する模式図であるが、本発明の実施の形態では検出軸２０１より移動軸５の先端のほうが硬い構成としている。このため本発明の実施の形態にかかるダイヤフラム装置を長期にわたり使用した場合、球面につぶされた移動軸５の先端は摩耗せず、検出軸２０１の先端が摩耗する。このとき検出軸２０１の先端は移動軸５の先端形状に倣い略球面状に摩耗するが、検出軸２０１の先端の略球面状の摩耗形状の半径Ｒｗは移動軸５の先端の球面の半径Ｒより小さくなることはなく、必ずＲｗ＞Ｒとなる。
このため、図７に示す様に、移動軸５の先端の球面は、摩耗により略球面状に窪んだ検出軸２０１の摩耗部の中央部に当接し、移動軸５が傾斜しても移動軸５の先端の球面と略球面状の検出軸２０１の摩耗部の当接点は変化しない。このため摩耗が進行しても、摩耗によるリフトセンサー２００の検出誤差は発生するが、移動軸５の傾斜によるリフトセンサー２００の検出誤差は発生しない。
【００６１】
以上により、移動軸５の先端形状が平面である従来構造では移動軸５が傾斜した場合にはリフトセンサー２００の測定誤差が発生していたが、移動軸５の先端形状を球面とした本発明の実施の形態では、移動軸５が傾斜した場合でもリフトセンサー２００の測定誤差は発生しない。また、移動軸５の先端を検出軸２０１の先端より硬くした本発明の実施の形態では、長期使用時に摩耗が発生しても、移動軸５の傾斜によるリフトセンサー２００の検出誤差を回避できる。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態に係るダイヤフラム装置１００において移動軸５が傾斜した場合のリフトセンサー２００の検出誤差に関して説明したが、実施の形態で示した移動軸は、複数に分割して使用しても同等の効果を得ることが可能である。
【００６３】
またダイヤフラムが減圧により変形する減圧型とし、ダイヤフラムはフランジ部と本体部を接続する断面が円弧形状の稜の高さ方向の位置が、円弧形状が転がる様に変形する転動タイプとしたが、ダイヤフラムが正圧により変形する正圧型でも、ダイヤフラムが平面的に変形する平面タイプでも同様の効果が得られる。
【００６４】
＜使用状態例＞
次に、図８および図９に示す本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の使用状態例を参考に、ダイヤフラム装置１００の用途先の構造による移動軸５の傾斜の発生に関し説明する。
【００６５】
図８は移動軸５が非直線形状の連結軸９１にて図示しない操作対象部品に連結されている場合で、例えば部品配置の都合でダイヤフラム装置１００を操作対象部品の直上に配置できない様な場合には、移動軸５の他端側に非直線形状の、例えば図８の示すようにＺ型に屈曲させた連結軸９１を接続し、連結軸９１の先端を図示しない操作対象物と連結する。
【００６６】
このような連結状態で移動軸５が図８の動作力ｆ１の方向に押し下げられると、移動軸５に連結されている連結軸９１はダイヤフラム装置１００の中心線ＣＬから離れた場所で操作対象部品を押し下げるため、連結軸９１の先端は側方力ｆ２を受け、移動軸５は傾斜する。
【００６７】
移動軸５が非直線形状の連結軸９１にて操作対象部品に連結されている構造の場合、移動軸５に傾斜が生じることは不可避である。
【００６８】
このような場合でも、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できる本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置を使用することにより測定誤差を排除できる。
【００６９】
また、図９は移動軸５の先端が回転腕９４を有するリンク機構に接続されている状態を示す本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例である。このような構造は、例えばダイヤフラム装置１００の移動軸５の移動方向Ｄ１（図９では上下方向）を方向が異なる作用方向Ｄ２（図９では左右方向）に変換したい場合や移動軸５のストロークを拡大または縮小したい場合に使用される。
【００７０】
本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置の他の使用状態例では、移動軸５の先端にリンク軸９３を有する締結部品を取り付け、回転軸９２を中心に回転する回転腕９４の穴部にリンク軸９３を回動可能に保持する。
【００７１】
移動軸５が移動方向Ｄ１に移動すると、回転腕９４は回転軸９２を中心として回転し回転腕９４の駆動うで部９５も回転し、駆動うで部９５に連結された図示しない操作対象部品が作用方向Ｄ２移動させられる。このときリンク軸９３は回転軸９２を中心として回転するため、リンク軸９３はダイヤフラム装置１００の中心線ＣＬ上からずれ、これにより移動軸５は傾斜する。
【００７２】
このような構造の場合、移動軸５が傾斜できないとリンク機構が破損するため、移動軸５が傾斜可能であることが必須となり、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できることが求められる。
【００７３】
このような、移動軸５の先端が回転腕９４を有するリンク機構に接続されている構造の場合にも、移動軸５が傾斜してもリフトセンサー２００が正しく移動軸５の移動量を検出できる本発明の実施形態に係るダイヤフラム装置を使用することにより測定誤差を排除できる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 上ケーシング
１ａ フランジ部
２ 下ケーシング
２ａ フランジ部
３ ダイヤフラム
３ａ フランジ部
４ ピストン
５ 移動軸
６ 圧縮バネ
７ 軸受け
８ Ｏリング
９ フィッティング
１０ 取り付けボルト
１１ 補強板
９１ 連結軸
９２ 回転軸
９３ リンク軸
９４ 回転腕
９５ 駆動うで部
１００ ダイヤフラム装置
１０１ 減圧室
２００ リフトセンサー
２０１ 検出軸
ＣＬ 中心線（基準中心線）
ｄ 隙間
Ｄ１ 移動方向
Ｄ２ 作用方向
ｆ１ 動作力
ｆ２ 側方力
Ｌ１ 最小距離
Ｌ２ 最大距離
Ｒ 球面の半径
Ｒｗ 摩耗形状の半径
θ 傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移動可能な検出軸を有し、該検出軸の移動変位を検出するリフトセンサーと、
外部の圧力変動に応じ変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記変形に応じ前記ダイヤフラムの移動する方向に移動可能な移動軸と、
を有するダイヤフラム装置において、
前記移動軸の一方側は、前記ダイヤフラムの略中央部を貫通し該中央部に結合され、さらに、前記移動軸の一方側の先端は球面状であるとともに、前記検出軸の一端を押圧することを特徴とするダイヤフラム装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラム装置は、前記移動軸を前記移動する方向に摺動可能に保持する軸受け部を有し、
前記ダイヤフラムが前記軸受け部に最も近い位置まで変形したときの前記軸受け部の中央部から前記移動軸の一方側の先端までの距離を最小距離Ｌ１とし、
前記ダイヤフラムが前記軸受け部から最も遠い位置まで変形したときの前記軸受け部の中央部から前記移動軸の一方側の先端までの距離を最大距離Ｌ２としたとき、
前記移動軸の一方側の先端の球面の半径ＲはＬ１以上で、かつ、Ｌ２以下であることを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラム装置。
【請求項３】
前記移動軸の一方側の先端は、前記移動軸の一方側の先端に押圧される前記検出軸の一端より硬いことを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤフラム装置。
【請求項１】
軸方向に移動可能な検出軸を有し、該検出軸の移動変位を検出するリフトセンサーと、
外部の圧力変動に応じ変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記変形に応じ前記ダイヤフラムの移動する方向に移動可能な移動軸と、
を有するダイヤフラム装置において、
前記移動軸の一方側は、前記ダイヤフラムの略中央部を貫通し該中央部に結合され、さらに、前記移動軸の一方側の先端は球面状であるとともに、前記検出軸の一端を押圧することを特徴とするダイヤフラム装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラム装置は、前記移動軸を前記移動する方向に摺動可能に保持する軸受け部を有し、
前記ダイヤフラムが前記軸受け部に最も近い位置まで変形したときの前記軸受け部の中央部から前記移動軸の一方側の先端までの距離を最小距離Ｌ１とし、
前記ダイヤフラムが前記軸受け部から最も遠い位置まで変形したときの前記軸受け部の中央部から前記移動軸の一方側の先端までの距離を最大距離Ｌ２としたとき、
前記移動軸の一方側の先端の球面の半径ＲはＬ１以上で、かつ、Ｌ２以下であることを特徴とする、請求項１に記載のダイヤフラム装置。
【請求項３】
前記移動軸の一方側の先端は、前記移動軸の一方側の先端に押圧される前記検出軸の一端より硬いことを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤフラム装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０２７８２（Ｐ２０１２−１０２７８２Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０５０７（Ｐ２０１０−２５０５０７）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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