KR101269478B1 - 흡입기 장치 카운터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카운터 하우징(390)과, 멈춤쇠(210)를 구비하며, 하우징에 의해 피봇식으로 지지되며 선형 작동 운동에 응답하여 락커 운동을 수행하도록 배열되는 락커 암(200)과, 락커 암(200)을 리셋하기 위한 복귀 스프링(220)과, 디스플레이 수단(60)을 전진시키는 액슬 조립체(240)의 증분적 회전 운동으로 락커 암의 운동을 변환하기 위해 멈춤쇠와 결합가능한 래칫 휠(230)을 포함하며, 액슬 배열체는 스프링 적재 마찰 브레이크의 형태에 역회전 방지 수단(280)과 웜 기어(290)를 더 포함하며, 디스플레이 수단은 웜기어와 고정 스케일을 결합하는 치형부를 구비하는 회전식 지시 수단(120)을 포함하는 흡입기 카운터(20)이다.

흡입기 카운터, 멈춤쇠, 래칫 휠, 락커 암, 복귀 스프링, 역회전 방지 수단

Description

흡입기 장치 카운터{INHALER DEVICE COUNTER}

본 발명은 흡입기 장치 카운터의 기술에 관한 것으로, 특히 흡입기 장치 카운터용 카운터 기구에 관한 것이다.

많은 형태의 약제는 용액 또는 분사제나 에멀젼 내의 입자의 현탁액같은 유체 형태로 제공되며 환자에 의해 경구 흡입되도록 구성된다. 일 예시로서, 용기는 플루티카손 프로피오네이트(fluticasone propionate)와 같은 천식약을 수납할 수 있다.

약제를 환자에게 전달하기 위해, 용기는 계량 용량 흡입기(MDI; Metered Dose Inhaler) 시스템으로 통상 공지되어 있는 시스템 같은 액츄에이터와 연계하여 작동된다. 액츄에이터는 개방 용기 적재 단부와 개방 마우스피스를 갖는 하우징을 포함한다. 노즐 요소는 하우징 내에 배치되며 노즐 오리피스와 연통하는 밸브 스템 수용 보어를 포함한다. 오리피스는 마우스피스를 향한다. 용기로부터 적절하게 계량된 용량의 약물을 수령하기 위해, 환자는 밸브 스템이 노즐 요소의 수용 보어 내로 끼워 맞춰질 때까지 용기를 액츄에이터 내로 용기 적재 단부를 통해 설치한다. 이렇게 설치된 용기에서, 통상적으로 용기의 대향 단부는 약간 액츄에이터 하우징의 외부로 연장된다. 이어서 환자는 마우스피스를 자신의 입에 위치시키고 노출된 용기 단부를 하방으로 가압한다. 이러한 작동은 용기가 밸브 스템에 대해 하방으로 변위되도록 하며, 이는 순차적으로 밸브가 밸브 시트로부터 분리되게 한다. 밸브의 설계, 노즐 요소의 설계, 그리고 용기의 내부와 주위 공기 사이에서 정확하게 계량된 짧은 발사 때문에, 분무화된 약제는 환자에게 전달된다.

이러한 용기는 소정 체적의 활성 물질, 즉 약제로 충전된다. 따라서, 용기 캔은 명목상, 폐기 전까지 소정 회수의 약제 용량을 전달할 수 있다. 이러한 흡입기 장치 내의 잔여 용량의 수를 가시화하기 위해, 용기 내에 남아있는 약제의 양을 디스플레이하는 카운터를 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 카운터는 언제 흡입기 장치 또는 용기를 교체해야하는지의 지시를 제공한다. "현재 상태"의 디스플레이는 예를 들어 여전히 사용 가능한 용량의 실제 수를 숫자로 도시하는 절대적인 값 또는 예를 들어 한 색에서 다른 색으로의 색깔 구배에 의한 상대적인 값 어느 것으로나 할 수 있다.

디스플레이 형태에 무관하게, 카운터 기구가 오버 카운트 그리고 특히 언더 카운트를 하지 않는 것이 매우 중요하다. 언더 카운팅은 사용자가 빈 흡입기 내에 실제 용량이 여전히 있다고 믿는 상황으로 유도할 수 있는데, 이것은 최악의 경우에 치명적일 수 있다. 반대로, 오버 카운팅은 비어있지 않은 흡입기가 버려질 것이고, 여전히 이용가능한 용량을 포함하는 흡입기가 환자에 의해 사용되지 않거나 버려질 수 있어서, 사용자가 제품의 완전한 가치를 얻지 못할 것이며, 환자의 비용과 버려지는 제품을 증가시켜서 버려진 흡입기가 올바르게 버려지지 않는 경우에 흡입기 내에 여전히 포함된 약물이 환경으로 흘러나가는 결과를 초래할 것이다. 규제 지침은 오버 카운팅 및 언더 카운팅 에러를 최소화할 것을 요구한다. 스웨덴 출원 제0401773-7호에서 상세히 설명된 것과 같이, 카운터를 위한 카운트 지점은 언더 카운팅의 위험을 최소화하도록 가능한 가장 빠른 발사점 바로 전에 위치설정되어야만 한다. 그러나, 이것은 흡입기 장치의 작동을 달성하기 위해 작동 운동이 카운트 지점 이후에 일정 거리 지속되는 상황을 초래한다. 사실, 흡입기 장치의 계량 용량 밸브는 발사점 이후에 상대적으로 긴 연속 작동 운동을 허용한다. 따라서, 임의의 카운터는 발사점 바로 전에 한번의 카운트를 수행하는 것에 부가하여, 이중 카운팅 등이 없이 지속되는 작동 운동을 또한 수용할 수 있어야만 한다.

다수의 용량 카운터에서, 상대 작동 운동은 래칫 휠과 멈춤쇠 기구에 의한 증분적 회전 운동으로 변환된다. 이러한 기구가 정확해지고, 각각의 작동을 위해 정확히 한번의 카운트만을 카운트하기 위해, 래칫 휠의 회전은 정확한 증분으로 제어되어야만 한다. 이러한 제어된 회전을 달성하기 위해서는 기본적으로 두 개의 형태의 수단이 있다.

- 예컨대, 지정된 각도에서의 역회전을 방지하고 상기 지정된 각도를 초과한 래칫 휠의 회전에 의해 작동되는 고정식 멈춤쇠의 형태인 증분식으로 작동하는 역회전 방지 수단. 그 후 래칫 휠은 지정된 각도에 도달하여 더 이상의 회전이 정지될 때까지 멈춤쇠의 리셋 운동 동안에 반대 방향으로 회전한다.

- 무단계 역회전 방지 수단, 및 멈춤쇠와 래칫 휠 사이의 제어된 결합 또는 결합해제. 마찰력은 결합해제의 지점에서 래칫 휠의 회전축을 향해 반경방향 내측으로 멈춤쇠가 굴곡되도록 하는 경향을 초래할 수 있으며, 결과적인 각도는 결합해 제가 제어되지 않는 한 래칫 치형부와 멈춤쇠 사이의 마찰 계수, 작동 운동 등의 속도와 같은 인자에 의존적일 것이다.

양 시스템이 모두 장점을 갖지만, 본 용량 카운터 설계에 대해 선호되는 선택은 후자인 마찰형인데 그것이 조립 공차의 영향을 감소시켜주며 따라서 카운트 지점에서의 변동을 제한하기 때문이다.

미국 특허 제4,817,822호는 용량 지시 장치를 갖는 전술한 형태의 에어졸 분배기를 개시하며, 제1 실시예에서 이는 에어졸 용기의 돌출부의 단부에 부착된다. 용량 카운터의 작동 기구는 래칫 휠과 멈춤쇠(구동 암) 형태이며 관형 하우징의 외부면을 따라 에어졸 용기의 단부로부터 연장되는 하우징 내에 위치되고, 흡입기 장치의 작동 동안에 액츄에이터 하우징과 카운터 하우징 사이의 상대 운동에 의해 작동된다. 과도한 작동 운동을 수용하기 위해, 래칫 휠과 멈춤쇠 기구는 멈춤쇠가 작동 운동 동안에 지정된 거리 만을 이동할 수 있게 하는 운동 제한 수단을 구비하며, 작동 운동은 가용성 링크 수단에 의해 멈춤쇠에 전달되어 멈춤쇠 운동이 작동 운동 전에 종료하도록 허용한다.

미국 특허 제6,446,627호는 액츄에이터 수단과, 상기 액츄에이터 수단의 변위에 반응하여 계단식(step-wise) 형태로 회전 기어를 구동하기 위한 구동 수단을 포함하고, 상기 회전 기어는 그 주연 둘레에 복수의 래칫 치형부를 갖는 휠을 포함하는 계량 용량 흡입기용 용량 카운터를 개시한다. 회전 기어의 역방향 회전을 방지하기 위한 수단이 제공되며, 상기 수단은 양호하게는 마찰 클러치의 형태인 무단계 억제 수단이다. 가요성 테이프는 흡입기 내에 남아있는 약물 용량의 수를 지시 하는 그 표면상의 증분적 정수의 가시적 어레이를 구비한다. 테이프는 회전 기어의 계단식 회전 운동의 각각의 계단에 응답하여 단일 정수만큼 인덱스(index)된다. 분리된 제어면은 구동 수단과 회전 기어 사이의 결합과 결합해제의 위치를 규제하며 그에 의해 각각의 작동을 위한 회전 기어용 회전의 각도가 제어된다. 래칫 치형부를 갖는 휠의 회전축을 향해 반경방향 내측으로 굴곡하려는 가요성 구동 수단의 본질적인 경향을 방해하도록 제어면이 작용하고, 제어면은 구동 수단이 고정점에서 래칫 치형부로부터 결합해제되도록 한다는 것을 강조한다. 그러나, 제안된 용량 카운터는 상대적으로 복잡한 설계이며 효율적인 방식으로 조립되는 것이 가능하지 않다.

또한, 위생적인 이유로 전체 흡입기가 폐기되고, 어떤 부품도 재사용되지 못하는 것이 바람직하다. 따라서, 카운터 기구를 포함하는 흡입기는 제조하기에 저렴해야 한다. 카운터가 저렴해지기 위해서는, 최소한의 부품을 포함해야 하며, 조립하기 간단해야만 한다.

흡입기의 제한된 크기 때문에, 카운터는 필수적으로 작아야만 하며, 이것은 디스플레이의 판독성을 감소시킨다. 이는 절대값으로 잔여 용량의 수를 도시하는 디스플레이에서 특히 그러하며, 카운터가 흡입기 장치에 맞춰지도록 숫자는 작은 크기여야만 하기 때문이다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복하는 새로운 흡입기 및 흡입기 카운터를 제공하는 것이다. 이것은 독립항에 정의된 것과 같은 흡입기기와 흡입기 카운터에 의해 달성된다.

이러한 카운터를 구비하는 하나의 장점은 카운터가 쉽게 읽을 수 있는 큰 디스플레이와 조립하기 쉬운 여섯 개의 분리 부품으로 구성된 정확한 기구를 가지며, 그에 의해 카운터가 제조하기에 저렴한 점이다.

본 발명의 실시예는 종속항에 정의된다.

본 발명은 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 카운터를 구비하는 흡입기 장치의 개략적인 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 흡입기 장치 카운터를 위한 개략적인 디스플레이 배열체를 도시한다.

도3은 도2의 디스플레이 배열체의 개략적인 단면도이다.

도4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 흡입기 장치 카운터용 카운터 기구의 개략적인 예를 도시한다.

도5a 및 도5b는 개략적인 흡입기 장치에서 도4a 내지 도4c의 카운터 기구를 부분 단면으로 도시한다.

도6a 및 도6b는 도5a 및 도5b의 카운터 및 흡입기 장치의 작동을 도시한다.

도7은 도4a 내지 도4c의 카운터 기구의 멈춤쇠(pawl)와 래칫 배열체의 기본적인 형상을 도시한다.

도8a 및 도8b는 본 발명에 따른 레버 수단을 구비하는 두 개의 가능한 멈춤 쇠와 래칫 배열체의 기본적인 형상을 도시한다.

도9a 내지 도9h는 멈춤쇠와 래칫 배열체의 결합 및 결합해제를 도시한다.

도10은 도4a 내지 도4c의 카운터 기구의 역회전 브레이크 배열체의 절결 사시도이다.

도11a 및 도11b는 도9의 역회전 브레이크에 존재하는 힘을 개략적으로 도시한다.

도12는 도4a 내지 도4c의 카운터 기구의 래칫 휠의 기본적인 형상을 도시한다.

도13은 멈춤쇠에 의해 도12의 래칫 휠에 인가된 리셋 토크를 도시하는 그래프이다.

도1은 본 발명에 따른 카운터(20)를 포함하는 흡입기 장치(10)의 개략적인 예를 도시한다. 흡입기 장치는 이를 통해 약제가 사용자에게 전달되는 마우스피스(40)을 구비하는 액츄에이터 본체(30)와 용기 카운터 조립체를 포함한다. 본 실시예에서, 카운터(20)는 액츄에이터 하우징(30) 내에 배열된 흡입기 용기(미도시됨)의 단부에 부착된다. 흡입기 장치(10)는 용기 카운터 조립체를 액츄에이터 하우징(30)에 대해 가압함에 의해 작동된다. 카운터(20)는 흡입기 장치(10)의 각각의 작동을 카운팅하도록 배열되며, 디스플레이 장치(60)를 통해 실제 상태를 디스플레이한다. 또한, 카운터(20)는 액츄에이터 하우징(30)의 일부로서 또는 예를 들어 액츄에이터 하우징의 정면 또는 후면에서 액츄에이터 하우징(30)에 착탈식으로 부착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 카운터(20)는 흡입기 용기의 기부에 제공된다. 카운터(20)는 조립 공정에서 흡입기 용기에 부착되며 카운터는 밸브에 대향하는 캐니스터 단부 즉, 카운터의 최외각 에지로부터 그 내부 기부까지 밸브 스템으로부터 정반대인 캐니스터의 부분을 따라 많은 지점들 중 임의의 하나에서 흡입기 카운터에 부착되어 위치의 변화 및 변하는 캐니스터 길이 공차의 범위를 제공한다. 즉, 카운터는 캐니스터의 기부 상의 어느 곳에나 부착될 수 있다.

이 명세서에서, 일 용량의 약물의 전달을 위해 필요한 액츄에이터 몸체에 대한 흡입기 용기의 압축의 양인 발사점(fire point)과, 카운터(20)가 일 용량을 카운트하도록 작용하기 위해 필요한 액츄에이터 몸체에 대한 흡입기 용기의 압축의 양인 카운트 지점을 언급할 것이다. 사용자가 흡입기가 실제로는 비어있을 때 흡입기 용기에 약물이 남아있다고 믿는 위험성 때문에 언더 카운팅이 권유되지 않기 때문에, 카운트 지점은 발사점보다 작은 지정된 양으로 설정되며, 그에 의해 카운팅하지 않고 발사되는 것이 효율적으로 방지된다.

카운터(20)는 기본적으로 카운터 하우징(70)과, 카운터 기구(이하에서 상세히 설명됨)와, 디스플레이 배열체(60)로 이루어진다. 도1에 도시된 실시예에서, 디스플레이 배열체(60)는 카운터 하우징(70)의 상부면(80)에 제공된다. 개시된 실시예에서, 하우징(70)의 상부면(80)은 하우징(70)을 폐쇄하는 투명 성형부(150)로서 제공된다. 개시된 실시예에서, 카운터 상부면(80)은 또한 흡입기 장치(10)의 작동을 위한 즉 용기-카운터 조립체를 가압하기 위한 작동면으로서 이용된다. 카 운터 상부면(80)이 작동면으로서 사용되기 때문에, 용기 상부면은 강성이며 내마모성이어야 하는데, 용기 상부면이 흡입기 장치(10)의 작동 동안에 압축력과 마모를 받게 되기 때문이다.

도2는 본 발명에 따른 디스플레이 배열체(60)의 예를 구비하는 카운터(20)의 개략적인 평면도를 도시한다. 디스플레이 배열체(60)는 정적 디스플레이 섹션(90)과 가동성 디스플레이 섹션(100)을 포함한다. 개시된 실시예에서, 정적 디스플레이 섹션(90)은 포인터(110)를 구비하는 회전가능한 요소로서 제공되는 가동성 섹션(100)을 포위한다. 정적 디스플레이 섹션(90)은 용기 내의 잔여 용량의 수에 대한 지표들을 구비하는 환형 눈금 영역이고, 포인터(110)의 각도(angular) 위치는 따라서 실제 카운트를 제공한다. 이 구조에서, 잔여 용량의 수의 상대값 및 절대값 지표 모두를 구비하는 이점을 얻는 것이 가능하다.

도3은 도2의 카운터(20)의 디스플레이 배열체(60)의 본질적인 부분을 단면으로 도시한다. 가동성 디스플레이 섹션(100)은 포인터 휠(120)로 제공되며, 포인터 휠의 회전은 카운팅 기구(이하에 설명됨)에 의해 제어된다. 포인터 휠(120)은 포인터(110)를 구비하는 디스플레이부(130)와, 치형부를 갖는 휠 형태의 카운터 기구 결합부(140)를 포함한다.

도4a 및 도4c는 하우징(70)이 제거된 본 발명에 따른 흡입기 장치 카운터용 카운터 기구(190)의 개략적인 예를 도시한다. 카운터 기구는 락커(rocker) 암(200), 복귀 스프링(220), 래칫 휠(230)을 구비하는 액슬 배열체(240), 및 회전가능한 포인터 휠(120)을 포함한다.

락커 암(200)은 멈춤쇠(210)를 포함하고, A에서 하우징에 의해 피봇식으로 지지되며, 복귀 스프링(220)에 의해 하방으로 편의된다. 락커 암(200)은 A로부터 (이후에 상세히 도시될 것과 같은) 액츄에이터 하우징으로부터의 돌출부와 접촉하는 하우징의 바닥 부근의 가장 낮은 지점(260)까지 연장되는 강성 락커 섹션(250)과, 흡입기의 작동 운동에 대해 증분식 회전 운동을 위해 래칫 휠(230)에 결합되고 랫치 휠을 구동하도록 배열되는 멈춤쇠 헤드(270)를 구비하는 가요성 멈춤쇠(210)를 포함한다.

액슬 배열체(240)는 래칫 휠(230)에 부가하여, B에 대한 회전을 위해 하우징(미도시됨)에 의해 지지된 모두 동일한 액슬에 배열되는, 역회전 방지 수단(280)과 웜 기어(290)를 포함한다. 역회전 방지 수단(280)은 스프링이 적재된 마찰 브레이크이며, 브레이크 스프링(320)에 의해 두 개의 경사진 마찰면(310)에 대해 편의되는 브레이크 디스크(300)를 포함한다. 본 실시예에서, 복귀 스프링(220)과 브레이크 스프링(320)은 하우징(미도시됨)에 대한 부착을 위해 공통의 고정 기부로부터 연장되는 두 개의 분리된 "스프링 빔"을 구비하며 하나의 유닛으로 만들어진다. 역회전 방지 수단(280)은 이후에 더욱 상세히 설명될 것이다.

포인터 휠(120)은 C 둘레로 회전가능하며, 포인터 휠은 웜 기어(290)와 결합되는 치형부의 주연 래크(330)와, 고정 스케일(도4a 내지 도4c에서 미도시됨) 상에 용량 카운터를 나타내는 포인터(340)를 갖는다. 따라서, 포인터 휠(120)은 액슬 배열체(240) 상의 웜기어(290)에 의해 C 둘레로 회전하도록 구동된다.

도5a 및 도5b는 개략적인 흡입기 장치(10)에서 도4a 내지 도4c의 카운터 기 구(190)를 부분적으로 단면으로 도시한다. 흡입기 장치(10)는 약물을 보유하는 캐니스터(350)을 둘러싸는 액츄에이터 몸체(30)를 포함한다. 약물은 캐니스터(350)의 일 단부에 연결된 밸브 스템(360)을 통해 사용자에게 전달된다. 약물은 액츄에이터 몸체(30)의 일 부분인 마우스피스(40)를 통해 사용자에 의해 흡입된다. 마우스피스(40)는 전달될 약물을 수용하기 위한 스템 수용 몸체(370)를 통해 밸브 스템(360)과 연결된다. 또한, 용량 카운터 유닛(20)은 캐니스터(350)의 밸브(360)에 대향하는 단부에 제공된다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 하나의 캐니스터(350)로부터 용량 카운터 유닛(20)이 제거되고 다른 수준의 약물을 포함하는 다른 캐니스터(350)에 부착되는 것을 피하기 위해, 용량 카운터 유닛(20)은 바람직하게는 캐니스터(350)에 영구적으로 부착된다. 부착된 용량 카운터 유닛(20)을 구비하는 캐니스터(350)는 이하에서 흡입기 캔 조립체로 언급된다. 일 용량의 약물이 사용자에게 전달되어야만 할 때, 흡입기 캔 조립체는 하방으로 가압되며 그에 의해 밸브 스템(360)은 일 용량의 약물을 전달하는 위치로 가압되거나 환언하면 발사된다. 이것은 종래 기술에 따른 많은 흡입 장치와 일치하는 것이며 이하에서 더욱 상세히 설명되지는 않을 것이다.

용량 카운터(20)는 도4a 내지 도4c의 카운터 하우징(390)과 카운터 기구(190)를 포함한다. 하우징(80)은 그것의 하방으로 향하는 면에, 액츄에이터 몸체(30)의 상부 에지(420)로부터의 돌출부(410)를 수용하도록 구성되는 개구부(400)를 정합 관계로 구비한다. 흡입기 장치(10)를 발사시키도록 흡입기 캔 조립체가 가압될 때, 해당하는 도6a 및 도6b에서 도시된 바와 같이, 돌출부(410)는 개구 부(400)을 통해 카운터 하우징(390) 내로 연장되며 락커 암(200)의 하부(260)에 결합되며 따라서 카운터 기구(190)를 작동시킨다.

도7은 도4a 내지 도4c의 카운터 기구(190)에서의 락커 암(200)과 래칫 휠(230) 배열체의 기본적인 형상을 도시한다. 이상적으로는, 멈춤쇠 헤드(270)는 락커 운동 동안에 반경 R의 원호를 따라 운동하며, 래칫 휠(230)과의 결합 및 결합해제는 두 개의 기어 휠의 맞물림과 유사하다. 그러나, 멈춤쇠(210)가 래칫 휠(230)을 소정의 각도 예컨대 45°로 회전시키기 위해, 래칫 휠(230)은 이상적인 맞물림 거리보다 가깝게 배열되며, 그로써 멈춤쇠 헤드(270)의 운동은 래칫 휠(230)과의 결합 후의 이송 반경의 감소와 관련된다. 이러한 방식으로, 멈춤쇠 헤드(270)는 이상적인 맞물림 거리보다 소정의 각도 이전에 래칫 휠(230)과 결합되고 반대로 소정의 각도 이후에 결합해제된다. 기구가 리셋될 수 있도록 하기 위해, 멈춤쇠 아암은 "비구동" 방향으로 편의되며, 멈춤쇠(210)는 반경 방향으로 가요성이 있다. 멈춤쇠(210)는 주연 방향으로 본질적으로 강성이 있다.

멈춤쇠(210)가 결합해제 지점에서 래칫 휠의 회전 축을 향해 반경방향 내향으로 굴곡되는 경향을 극복하기 위해, 멈춤쇠와 래칫 장치가 래칫 휠 상의 치형부로부터 멈춤쇠를 결합해제시키도록 구성된 레버 수단을 구비한다는 점에서 결합해제 지점이 효과적으로 제어된다. 레버 수단은 회전 운동의 방향으로 상기 치형부에 후행하는 레버점에서 멈춤쇠와 래칫 휠의 접촉을 확립하도록 설계된다. 도8a 및 도8b는 래칫 휠(230)로부터의 멈춤쇠(210)의 결합해제를 제어하기 위한 레버 수단(500)의 두 개의 가능한 실시예의 예시를 도시한다. 레버 수단(500)이 결합해제 제어 수단으로 기능하도록, 레버 수단은 소정의 결합해제 각도와 멈춤쇠(210)와 래칫 휠(230)의 설계 및 재료 특성에 따라 레버점 L이 멈춤쇠 헤드의 팁으로부터 적절한 거리 D에 위치하도록 설계되어야만 한다. 도8a의 실시예에서, 레버 수단(500)은 래칫 휠 치형부(520)의 볼록한 배면(510)과 편평한 멈춤쇠 카운터면(530)에 의해 형성된다. 도8b의 실시예에서, 레버 수단(500)은 래칫 휠 치형부(520)의 평평한 배면(540)과 멈춤쇠 카운터면(530)에 돌출부(550)에 의해 형성된다.

도9a 내지 도9h는 본 발명의 일 실시예에 따른 래칫 휠과 멈춤쇠 기구(190)의 결합 및 결합해제 순서를 도시한다. 이 순서로부터, 도9d에서 도시되는 바와 같이, 멈춤쇠와 래칫 휠 상의 치형부는 접촉 레버점이 소정의 결합해제 각도에 선행하는 각도에 설치되도록 형성된다. 도9e에서, 그 후 레버 작용이 멈춤쇠 헤드의 팁을 래칫 휠 상에 치형부의 팁에 대해 결합해제 방향으로 가압하는 것이 도시된다. 도9f 및 도9g에 도시된 바와 같이 소정의 결합해제 각도에 도달될 때, 레버 작용은 래칫 휠 상의 치형부로부터의 멈춤쇠 헤드의 제어식 결합해제에 최종적으로 영향을 미친다. 도9h는 락커 암의 리셋 동작을 도시하며, 그에 의해 래칫 휠은 이하에서 더욱 상세히 설명될 것과 같이 마찰 브레이크(280)에 의한 역회전이 방지된다.

도8a 내지 도9h에서 도시되는 바와 같이, 래칫 휠 상의 레버점은 후속하는 치형부의 배면에 위치될 수 있지만, 래칫 휠 상의 임의의 적합한 지점에 위치될 수 있다.

미국 특허 제6,446,627호에 따른 분리된 제어면의 사용과 비교하여, 결합해제를 제어하기 위한 레버 수단(500)의 대책은 명백한 장점을 갖는데, 그것이 멈춤쇠(210)와 래칫 휠(230) 사이의 직접적인 상호 작용에만 의존하고 추가적인 부품에 의존하지 않는다는 점이다. 전술한 바와 같이, 흡입기 장치용 용량 카운터는 작은 크기와 낮은 비용으로 제한되며, 동시에 정확도도 높아야만 한다. 따라서, 상호작용 부품의 수의 어떤 감소는 정확도를 증가시킨다.

도10은 도4a 내지 도4c의 카운터 기구(190) 내의 역회전 브레이크 배열체(280)의 절결 사시도이다. 역회전 방지 브레이크(280)의 현재 실시예는 V 배열체의 두 개의 경사진 마찰면(310)에 의해 지지되는 원통형 요소(300)로 구성되며, 원통형 요소(300)는 멈춤쇠 기구와 래칫 휠(230)의 회전 운동에 커플링되며 스프링 부재(320)에 의한 마찰면(310)에 대해 가압된다. 개시된 실시예에서, 경사진 마찰면은 원통형 요소(300)에 대한 회전축에 평행이다.

도11a는 도9의 역회전 브레이크(280)에 존재하는 힘을 개략적으로 도시하는 반면, 도11b는 단일 마찰면(310) 마찰 브레이크에 존재하는 힘을 도시한다. 후자의 경우(11b)에 원통형 요소(300)의 회전을 정지시키는 마찰 토크 M_brake는 (스프링 부재(320)와 액슬(240) 사이의 마찰 토크가 무시 가능하다고 가정하면) 단순하다.

F_spring이 스프링(320)으로부터의 수직력이고, μ는 원통형 요소(300)와 마찰면(310) 사이의 미끄럼 마찰 계수이며, R_brake는 원통형 요소(300)의 반경이다.

이전 경우(11a)에서, 경사면(310)에 의해 원통형 요소(300)에 작용하는 수직력 F_incl는 이하의 마찰 토크 M_brake를 부여한다.

도11a의 실시예에서, 경사면(310)은 F_spring의 방향에 대해 각각 +-45°로 경사지며, 그에 의해 생성된 마찰 토크 M_brake는

가 된다.

따라서, 생성된 마찰 토크는 하나의 평평한 마찰면(310)의 경우보다 높은 인수 √2=1.41이다. 경사면(310)에 대한 경사각을 선택함에 의해, 스프링력 F_spring과 원통형 요소(300)와 경사면(310) 사이의 마찰 계수, 브레이크 토크는 카운터 기구 설계에 의해 요구된 것과 같은 소정값으로 제어될 수 있다. 본 발명에서, 마찰면들 사이의 각도는 120°미만이고, 양호하게는 110°미만이며, 더욱 양호하게는 100°미만이고, 60°초과이며, 양호하게는 75°초과이고, 더욱 양호하게는 80°초과이다. 많은 개수의 마찰면(310) 또는 마찰 접촉점을 구비하는 것이 이론적으로는 훨씬 더 효율적일 것이나, 두 개의 면(310)보다 많은 개별적인 생성력 성분을 제어하는 것이 더 어렵기 때문에 대량 제조 상황에서 개수는 양호하게는 두 개의 면으로 제한된다.

본 실시예에서(도4a 내지 도11a) 래칫 휠(230)과 액슬 조립체(240)의 증분적 회전에 의해 디스플레이 수단을 전진시킬 때 스프링 부재(320)는 원통형 요소(300)에 힘 F_spring를 멈춤쇠(210)의 운동의 방향에 기본적으로 대향하는 방향으로 인가한다. 이러한 배열체에 의해, 멈춤쇠(210)에 의해 래칫 휠(230)에 인가된 힘은 저하된 브레이크 토크 M_brake를 초래할 것이며, 전방에서의 래칫 휠(230)의 회전은 용이할 것이다. 그러나, 리셋 운동 동안에, 멈춤쇠(210)는 스프링력 F_spring과 기본적으로 정렬상태인 힘을 인가할 것이며, 이에 의해 브레이크 토크 M_brake는 증가할 것이며 후방으로의 회전은 효율적으로 방지될 것이다.

소정의 브레이크 토크 M_brake가 얻어지는 것을 보장하기 위해서는, 역회전 방지 수단(280)은 액슬 배열체(240)의 일 단부용 베어링으로서 작용한다. 도5a 내지 도6b의 개시된 실시예에 따르면, 액슬 조립체가 웜 기어(290) 단부에서 제2 베어링 수단(430)과, 역회전 수단(280)과 웜 기어(290) 사이에 측방향 위치설정 수단(440)을 구비한다.

멈춤쇠(210)의 리셋 운동 동안에, 래칫 휠(230)의 역회전의 위험성을 더 감소시키도록 래칫 치형부의 형상은 래칫 휠(230) 상에 멈춤쇠(210)에 의해 인가된 최대 리셋 토크를 최소화하도록 최적화되었다. 이러한 최적화로부터 파생된 최적 형상은 도12에 도시된 바와 같은 볼록 배면을 구비하는 치형부이다. 도13은 실선 A로서 도시되는 볼록 치형부 후방을 위해 그리고 점선 B로서 도시되는 종래의 평평한 치형부 후방(도8b 참조)을 위해 생성된 리셋 토크 대 리셋 각도를 도시한다. 평평한 배면을 구비하는 치형부와 비교하면, 멈춤쇠 팁으로서 더 높은 초기 토크를 갖는 볼록한 배면을 구비하는 치형부는 리셋 운동 초기 동안에 회전의 중심을 향해 가압되지만, 그 후 토크는 멈춤쇠의 팁이 치형부 팁에 접근하면서 강하한다. 초기의 더 높은 토크는 압축되는 스프링과 일치하고, 따라서 스프링은 필요한 리셋 토크를 제공할 수 있다. 평평한 배면을 구비하는 치형부용 리셋 토크는 선형 증가하고 치형부 단부에서 최대 토크에 도달하는데 반해서, 최대 토크는 평평한 배면의 치형부용으로 더 높으며 피크는 연장되는 스프링과 또한 일치하며, 따라서 요구되는 리셋 토크를 제공하기 덜 적합하다.

볼록한 배면의 곡률은 래칫 휠 작경, 래칫 치형부 배면 곡률, 래칫 휠 재료와 멈춤쇠 재료 사이의 마찰 계수, 및 멈춤쇠 스프링 계수를 포함하는 인자들로부터 리셋 토크를 계산함에 의해 래칫 휠과 멈춤쇠 기구를 위한 최대 리셋 토크를 최소화하도록 선택된다.

흡입기에서 입수가능한 용량의 수를 지시하는 디스플레이 수단을 전진시키는, 선형 작동 운동을 회전 운동으로 변환하기 위한 래칫 휠과 멈춤쇠 기구를 제공하는 방법이 또한 제공되는데,

직경, 치형부의 개수, 및 래칫 휠용 재료를 선택하는 단계와,

멈춤쇠의 형상과 재료를 선택하는 단계와,

볼록 배면을 구비하는 래칫 휠 치형부를 제공함에 의해 래칫 휠과 멈춤쇠 기 구용 최대 리셋 토크를 최소화하는 단계와,

래칫 휠 직경, 래칫 휠 재료와 멈춤쇠 재료 사이의 마찰 계수, 및 멈춤쇠 스프링 계수를 포함하는 인자들로부터 리셋 토크를 계산함에 의해 래칫 치형부 배면 곡률을 발견하는 단계를 포함하는 볼록 배면을 구비하는 래칫 휠 치형부를 제공하는 단계를 포함한다.

Claims (20)

1. 래칫 휠, 멈춤쇠 및 디스플레이를 포함하고,

   래칫 휠과 멈춤쇠는 멈춤쇠가 래칫 휠의 치형부에 결합됨으로써 선형 작동 운동을 디스플레이를 전진시키는 회전 운동으로 변환시키도록 구성되고,

   멈춤쇠와 래칫 휠은 결합된 치형부를 래칫 휠의 회전 운동의 방향으로 뒤따르는 레버점에서 멈춤쇠와 래칫 휠의 접촉이 이루어짐으로써 래칫 휠 상의 결합된 치형부로부터 멈춤쇠의 결합해제가 실행되도록 구성되고,

   래칫 휠 상의 레버점은 결합된 치형부에 후행하는 치형부에 위치되고,

   후행하는 치형부는 볼록한 배면을 포함하고, 멈춤쇠는 볼록한 배면에 맞닿아 레버점을 형성하는 편평한 멈춤쇠 카운터면을 포함하는

   흡입기 카운터.
2. 흡입기 캐니스터와,

   흡입기 캐니스터를 수용하는 액츄에이터 본체와,

   제1항에 따른 흡입기 카운터를 포함하고,

   흡입기는 액츄에이터 본체에 대한 캐니스터의 선형 운동에 의해 작동되는

   흡입기.
3. 제1항에 있어서, 래칫 휠의 역회전을 방지하는 마찰 브레이크를 더 포함하고,

   마찰 브레이크는 원통형 요소 및 원통형 요소의 원통형 표면에 각각 결합하는 V-구조의 2개의 경사진 마찰면을 포함하고, 원통형 요소는 래칫 휠의 회전 운동에 커플링되며 스프링 부재에 의해 마찰면에 대해 가압되는

   흡입기 카운터.
4. 제3항에 있어서, 마찰면은 원통형 요소의 회전축에 대해 평행한

   흡입기 카운터.
5. 제3항에 있어서, 마찰면들 사이의 각도는 60°보다 크고 120°보다 작은

   흡입기 카운터.
6. 제5항에 있어서, 마찰면들 사이의 각도는 110°보다 작은

   흡입기 카운터.
7. 제6항에 있어서, 마찰면들 사이의 각도는 100°보다 작은

   흡입기 카운터.
8. 제5항에 있어서, 마찰면들 사이의 각도는 75°보다 큰

   흡입기 카운터.
9. 제8항에 있어서, 마찰면들 사이의 각도는 80°보다 큰

   흡입기 카운터.
10. 제3항에 있어서, 디스플레이를 전진시킬 때, 스프링 부재는 멈춤쇠의 이동의 방향에 기본적으로 대향하는 방향으로 원통형 요소 상에 힘을 인가하는

    흡입기 카운터.
11. 제1항에 있어서, 래칫 휠의 역회전을 방지하는 마찰 브레이크를 더 포함하고,

    마찰 브레이크는 V-구조의 2개의 경사진 마찰면에 의해 지지되는 원통형 요소를 포함하고, 원통형 요소는 래칫 휠에 커플링되며 스프링 부재에 의해 마찰면에 대해 가압되며, 원통형 요소와 래칫 휠은 공통의 액슬 장치 상에 배치되며, 마찰 브레이크는 액슬 장치를 위한 베어링의 기능을 하는

    흡입기 카운터.
12. 제11항에 있어서, 액슬 장치는 디스플레이를 구동하기 위한 웜 기어 및 제2 베어링을 더 포함하며, 디스플레이는 웜 기어에 결합하는 치형부를 구비하는 회전가능한 표시기를 포함하는

    흡입기 카운터.
13. 제1항에 있어서,

    카운터 하우징과,

    락커 암을 더 포함하고,

    락커 암이 멈춤쇠를 갖고, 락커 암은 하우징에 의해 피봇식으로 지지되고 선형 작동 운동에 응답하여 락커 운동을 수행하도록 구성되며, 락커 암은 복귀 스프링에 의해 리셋되고, 락커 암의 운동을 디스플레이를 전진시키는 액슬 장치의 증분적 회전 운동으로 변환하도록 멈춤쇠와 래칫 휠이 결합가능하고, 액슬 장치는 스프링 재하식 마찰 브레이크의 형태인 역회전 방지 수단과 웜 기어를 더 포함하며, 디스플레이는 웜기어와 고정 스케일을 결합시키는 치형부를 구비하는 회전가능한 표시 수단을 포함하는

    흡입기 카운터.
14. 제13항에 있어서, 멈춤쇠 복귀 스프링과 마찰 브레이크 스프링은 하나의 일체형 요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는

    흡입기 카운터.
15. 제13항에 있어서, 역회전 방지 수단은 V-구조의 2개의 경사진 마찰면에 의해 지지되는 원통형 요소로 이루어지며, 원통형 요소는 래칫 휠과 멈춤쇠 기구의 회전 운동에 커플링되며 스프링 부재에 의해 마찰면에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는

    흡입기 카운터.
16. 제13항에 있어서, 래칫 휠, 원통형 마찰 브레이크 요소 및 웜 기어를 포함하는 액슬 장치는 하나의 일체형 요소로서 제공되는 것을 특징으로 하는

    흡입기 카운터.
17. 제13항에 있어서, 카운터 하우징은 흡입기 캐니스터의 밸브가 없는 단부에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는

    흡입기 카운터.
18. 제13항에 있어서, 카운터 하우징은 흡입기 액츄에이터 하우징의 일부로서 형성된 정합 카운터 작동 돌출부를 수용하도록 구성된 개구를 포함하며, 흡입기의 작동시에 카운터 작동 돌출부는 카운터 하우징 내의 정합 개구로 진입하고, 락커 암과 결합되며, 상기 락커 운동을 수행하도록 락커 암을 가압하는 것을 특징으로 하는

    흡입기 카운터.
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