JP6466418B2 - アクチュエータによって動作可能なバネ装填式ゲートバルブ - Google Patents

Description

本願は、参照することによってここに統合された、２０１３年５月３１日付で出願された米国仮出願第６１／８２９，４６３号明細書の利得を主張するものである。

本願はバネ装填式ゲートバルブ、より具体的にはバネ装填式ゲートの構成に関し、このゲートは、第１ゲート部材と第２ゲート部材との間の環状弾性バンドを含み、この環状弾性バンドは第１ゲート部材と第２ゲート部材とを互いに離間して、これにより流体流れのためのチャネルを形成している。

図２〜図４の、ここに開示されたバルブ機構において、いくつかのエンジンシステムに適したものよりも、ゲートを通過する流体のより多くの漏れが存在することが発見された。したがって、ゲートを通過する漏れを減少するゲートのこの問題を解決する必要があり、そのバルブ機構は、ゲートを作動させて持ち上げ、ゲートの動作を制御するアクチュエータと干渉し、および／または流体をポケットから排出することを可能にし、このポケット内にはゲートが載置され、特に、バルブ機構が過給エンジン機器に使用された場合に、圧縮空気が存在している。

ここに開示されたバネ装填式ゲートは、これらの問題を解決している。

一態様においては、多様な構造のバネ装填式ゲートを備えたバルブが開示されている。一態様においては、バネ装填式ゲートは開放空間を形成した内周を備え且つ第１ゲート部材と第２ゲートとの間に挟まれた第１環状弾性バンドを含み、各々がその開位置部においてそれら自身を通った開口部を形成している。第１環状弾性バンドは、第１ゲート部材と第２ゲートとの間に挟まれ、その開放空間は、第１および第２ゲート部材の両方の開口部と整列するように配向され、開放空間および開口部は互いに整列されて、バネ装填式ゲートを通った通路を形成している。一態様においては、第１環状弾性バンドは、第１ゲート部材および第２ゲート部材の外側から所定の距離だけ内側に配置され、第１ゲート部材を第２ゲート部材から所定の距離だけ離間しており、したがって、第１環状弾性バンドによって形成された底部を備えたチャネルを形成している。環状弾性バンドは全体的に楕円形、または全体的に８の字形状である。環状弾性バンドは、アクチュエータに過剰な摩擦ヒステリシスを加えることなく、バネ装填式ゲートのシールを強化している。

別の態様においては、バネ装填式ゲートは開放空間を形成した内周を備え且つ第１ゲート部材と第２ゲート部材との間に挟まれた第１環状弾性バンドを含み、各々がその開位置部においてそれら自身を通った開口部を形成している。環状弾性バンドの開放空間は、第１および第２ゲート部材の両方の開口部と整列するように配向され、開放空間および開口部は互いにバネ装填式ゲートを通った通路を形成している。この実施形態においては、第１ゲート部材は、その閉位置部において自身を通った第２開口部も形成し、その開口部は、バネ装填式ゲートの他の部材の略連続的な面と整列されている。他の部材は、第２ゲート部材または内部ゲート部材である。他の部材が第２ゲート部材である場合、第２ゲート部材は、その閉位置部において第１ゲート部材の第２開口部に向かって第２ゲート部材の内面から突出したプラグを含んでいる。他の部材が内部ゲート部材である場合、内部ゲート部材は、第１および第２ゲート部材の開位置部における開口部と整列された、それ自身を通った開口部を形成し、その閉位置部の両側に略連続的な面を備えている。

別の態様においては、そのようなバネ装填式ゲートを備えたデバイスが開示されている。デバイスは、その内部に載置された、ここに記載されたバネ装填式ゲートを備えたポケットによって、第１セクションと第２セクションとに分離された導管を備えたバルブ機構と、バネ装填式ゲートに接続され、バネ装填式ゲートを開位置と閉位置との間で移動させるアクチュエータと、を含んでいる。一実施形態においては、アクチュエータは、少なくとも部分的に空気圧で作動する剛体ピストンを含んでいる。別の実施形態においては、アクチュエータは、ここに記載されたようにスナップ式アクチュエータである。

スナップ式アクチュエータおよびバルブの一実施形態を示した前方斜視図である。 図１のスナップ式アクチュエータおよびバルブの、始動位置にあるバルブの、バルブの導管の長手軸に沿った断面を示した図である。 スナップ式アクチュエータおよびバルブの、起動位置にあるバルブの、ゲート部材を通った導管の長手軸を横切った断面を示した図である。 スナップ式アクチュエータおよびバルブの、二次位置にあるバルブの、ゲート部材を通った導管の長手軸を横切った断面を示した図である。 スナップ式アクチュエータおよびバルブの別の実施形態を示した前方斜視図である。 スナップ式アクチュエータ、ならびにバネ装填式ゲート部材およびバネ装填式ゲート部材を収容したポケットと流体連通した排出ポートとを備えたバルブの、別の実施形態の長手方向断面を示した図である。 バネ装填式ゲート部材の一実施形態を示した斜視図である。 バネ装填式ゲート部材の一実施形態を示した底面図である。 バネ装填式ゲート部材の一実施形態を示した分解斜視図である。 バネ装填式ゲート部材の別の実施形態を示した斜視図である。 バネ装填式ゲート部材の別の実施形態を示した分解斜視図である。 バネ装填式ゲート部材のさらに別の実施形態を示した斜視図である。 バネ装填式ゲート部材のさらに別の実施形態を示した正面図である。 バネ装填式ゲート部材のさらに別の実施形態を示した長手方向断面斜視図である。 ジャバラ状の環状弾性バンドの実施形態を示した図である。 図１５のジャバラ状の環状弾性バンドを示した長手方向断面図である。

以下の詳細な記載は、本発明の一般的な原理を現しており、添付図に追加的に記載された実施例である。図において、類似の参照符号は、同一のまたは機能的に類似した要素を示している。

ここで使用された「流体」は、任意の液体、懸濁液、コロイド、ガス、プラズマ、またはそれらの組み合わせを意味している。

図１〜図４は、内燃エンジン、特にブレーキ真空ブーストシステムの一部としてのデバイス１００の一実施形態を示している。デバイス１００は、内部チャンバ１０３を形成し且つチャンバ１０３と流体連通したポート１０８を備えた容器部１３０およびキャップ１３２を含み得る、ハウジング１０２を含んでいる。図１および図２に見られているように、ポート１０８は、容器部１３０を通じてハウジング１０２に入っている。しかしながら、図６に示された代替的な実施形態においては、ハウジング１０２´は、同様に容器部１３０およびキャップ１３２を含んでいるが、ここではポート１０８´は、キャップ１３２を通じてハウジング１０２´に入っている。好適に、キャップ１３２は容器部１３０に密着して接続されている。

図２〜図４を参照すると、チャンバ１０３内には、バルブ機構１２０に接続可能なステム１１４を備えたピストン１１０を含んだアクチュエータ１０４が収容されている。ステム１１４は、バルブ機構１２０に近接した（ここでは結合端部として参照され得る）近位端１５２と、バルブ機構１２０から離れた遠位端１５４（図２に付されている）と、を備えている。この実施形態においては、バルブ機構１２０は、バルブ開口部１２４とポケット１２６とを備えた導管１２２を含み、少なくとも部分的にポケット１２６内に受容可能であり且つ通路１２９を備えたゲート部材１２８を含んでいる。図２に見られているように、ポケット１２６は、導管１２２を第１セクション１２３ａおよび第２セクション１２３ｂに分離している。ポペットバルブ、バタフライバルブ、または他の公知のバルブのような他のバルブが、アクチュエータ１０４に接続され得る。

図２に見られているように、導管１２２は、バルブ開口部１２４に向かって両端から連続的に且つ漸次的にテーパとなった、もしくは狭くなったチューブであってもよく、これによりバルブ開口部１２４において最小内径を有する。この砂時計形状の断面１２５は、バルブ開口部１２４において中心となり、開放の際にゲート部材１２８の面に作用する摩擦力を減少している。導管１２２のこの漸次的狭窄は、バルブにかかる圧力を最小化している。別の実施形態においては、図６に見られているように、導管１２２は、その全長に沿って均一の内径１２７を有し得る。

ゲート部材１２８を備えたバルブ機構１２０を備えた、図１〜図４の実施形態においては、ゲート部材１２８は、レールシステム１６０によってピストン１１０に接続されており、レールシステムは、ゲート部材１２８を導管１２２の長手軸Ａ（図２）に沿ってスライド移動させ、これにより導管１２２内の圧力に応答して、導管１２２内にシールを形成している。レールシステム１６０（図３および図４に最もよく見られている）は、ステム１１４の近位端１５２近傍のガイドレール１６２を含んでいる。ガイドレール１６２は、その両側の軌道溝１６４を含んでいる。ゲート部材１２８は、ガイドレール１６２に嵌合して軌道溝１６４に適合するような形状とされ且つ構成されたスライダ１６６を含んでいる。

アクチュエータ１０４はバルブ機構１２０、特に図２〜図４のゲート部材１２８の開放および閉鎖を、ピストン１１０の動作によって制御している。図３および図４に見られているように、ピストン１１０は、始動位置１４０（図３）と二次位置１４２（図４）との間で移動可能である。この実施形態（図３）における始動位置１４０は、バルブ機構１２０の開位置である。別の実施形態においては、始動位置はバルブの閉位置であってもよい。ピストン１１０は、少なくとも部分的に磁気誘引性材料１１１を含み（またはそのような材料から形成され）、ピストン１１０は、第１磁石１１６および第２磁石１１８（図２に断面が見えている）に誘引され得る。バネ１１２はピストン１１０に対向して載置され、ピストン１１０を一般的に始動位置１４０へと付勢し、第１磁石１１６はバネ１１２を補助するように載置されて、始動位置１４０にピストン１１０を維持している。第２磁石１１８は、ピストン１１０が二次位置１４２に移動した場合に、二次位置１４２（図４）にピストン１１０を維持するように配置されている。

ピストンのステム１１４は、そこからバルブ機構の反対まで延びていてもよく、図２〜図４に見られているように、キャップ１３２内のガイドチャネル１４６内に受容されてもよい。キャップ１３２は、バネ１１２のためのシート１４８を含んでいてもよい。キャップ１３２のこれらの特徴はアクチュエータの整列に寄与し、バネおよびピストンのねじりおよび／または座屈を回避している。

アクチュエータ１０４は、ピストン１１０とハウジング１０２との間に配置されて、始動位置１４０に到達したときに騒音を減少させる第１バンパ１３８と、ピストン１１０とハウジング１０２との間に配置されて、二次位置１４２に到達したときに騒音を減少させる第２バンパ１３９と、を含んでいる。第１バンパ１３８は、ハウジング１０２とバルブ機構１２０との間の開口部１５０をシールするためにも配置されている（図２および図４参照）。一実施形態においては、開口部１５０は、全体的に円錐台面に形成されてもよい。第１バンパ１３８および第２バンパ１３９は、ハウジング１０２内の環状溝内に、またはステム１１４のようなピストン１１０の部品上に載置され得る。

引き続き図２〜図４を参照すると、ピストン１１０は、チャンバ１０３の内表面に対するリップシールとして、その外周の周りにシール部材１３４を含んでいてもよい。ピストン１１０の外周は環状溝１３６を含み、その溝内にシール部材１３４を載置している。一実施形態においては、シール部材１３４はＯリング、Ｖリング、またはＸリングとし得る。それとは異なり、シール部材１３４は、別の部材に対してシール係合するための、シール材料から形成された任意の他の環状シールとし得る。

動作において、アクチュエータ１０４は、ポート１０８を介したチャンバ１０３への流体の導入もしくはチャンバ１０３からの流体の排出、および磁石１１６、１１８の補助によって、ピストン１１０を移動させる。ピストン１１０は始動位置１４０（図３）にあり、バネ力および第１磁石１１６の磁力によってこの位置においてそこに保持されたままであり、それは取り付けられたバルブの開位置もしくは閉位置に相当しており、その状態は、限界の力がピストン１１０に加えられて、バネ力および第１磁石の磁力を超えるまで維持される。この限界の力に到達したとき、ピストン１１０は、第２磁石の磁力の補助とともに、その移動の全長を二次位置１４２（図４）へと移動し、その後、ピストン１１０を二次位置１４２において維持する。その移動の全長を通したピストン１１０の動作は素早く、それらの間にほとんど小休止のない瞬間的に近い動作であり、すなわち、始動位置１４０と二次位置１４２との間においてピストンのラグまたは浮動がなく、それはピストンの「スナップ」動作として記載され得る。この「スナップ」は、バンパなしでは可聴音を生じ、それはピストン１１０に関する第２磁石１１８の磁気的誘因の結果であり、その誘引は、ピストンを二次位置１４２へと素早く移動するために作用する。その後、第２磁石１１８は、より低い限界の力に到達するまで、ピストン１１０を二次位置に保持または維持し、その低い限界の力に到達すると、ピストンはスナップ式動作によってその全長を再度移動することによって、その始動位置１４０に戻るように移動する。

その始動位置からその二次位置へのピストンの動作は、「スナップ」動作として記述されてもよい。この「スナップ」は非常に素早く、始動位置と二次位置との間の移動の全長におけるピストンの瞬間的に近い動作であり、それらの間においてピストンのラグまたは浮動がない。始動位置と二次位置との間で移動する場合の、アクチュエータの「スナップ」動作は、磁石の存在によって容易にされており、この磁石は、２つの位置の間でピストンを誘引して引っ張る。このことは、バンパなしのそのような素早い動作が騒音を減少させ、交互の位置に到達した場合に、ピストンがハウジングに接触して、スナップ状の音が聞こえることとなり、それはアクチュエータの構成に依存して、取り付けられたバルブの「オン」位置もしくは「オフ」位置とされてもよい。

図６は、バルブデバイスの別の実施形態を図示しており、全体的に参照符号２００で示され、内燃エンジンにおいて使用するためのものである。デバイス２００は、内部チャンバ１０３を形成し且つチャンバ１０３と流体連通したポート１０８を備えた容器部１３０およびキャップ１３２を含み得る、ハウジング１０２を含んでいる。図６に見られているように、ポート１０８は、容器部１３０およびキャップ１３２を通じてハウジング１０２に入っているが、それに限定されない。ここに図示されたように、代替の実施形態においては、ポート１０８は、個別に容器部１３０またはキャップ部１３２のいずれかを通じて入ってもよい。チャンバ１０３内にはアクチュエータ１０４が収容されており、このアクチュエータは、前述の通り、バルブ機構１２０に接続可能なステム１１４を備えたピストン１１０と、ピストン１１０を第１位置に付勢するバネ１１２と、ピストン１１０を磁気的に誘引するための１つ以上の磁石１１６と、を含んでいる。

デバイス２００は位置センサ９２を含み、ピストン１１０の位置を感知して、ポート１０８を通じたチャンバ１０３内への流体流れを制御するコントローラ（図示略）へのフィードバックを可能にし得る。位置センサは、米国仮出願第６１／６６２，２５５号明細書に記載されたようなものであり、位置センサおよびアクチュエータ内におけるそれらの適用を開示したすべてに関して、参照によりここに統合されている。

図６のバルブ機構１２０は、バルブ開口部１２４およびポケット１２６を備えた導管１２２を含み、少なくとも部分的にポケット１２６内に受容可能なバネ装填式ゲート２２８を含み、バネ装填式ゲート２２８を貫通した通路２２９を備えている。バネ装填式ゲート２２８は、ポケット１２６内において線形に移動可能であり、ピストン１１０の線形動作に応答して、導管１２２内において開位置（図３参照）と閉位置（図４参照）との間でバネ装填式ゲート２２８を移動させる。導管１２２は、前述の通りである。導管のバルブ開口部１２４は、最大約２インチ（５０．８ｍｍ）の直径であってもよい。別の実施形態においては、バルブ開口部１２４は、約１インチ（２５．４ｍｍ）以下の直径である。別の実施形態においては、バルブ開口部１２４は、約０．５インチ（１２．７ｍｍ）以下の直径である。別の実施形態においては、バルブ開口部は、約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）と約０．５インチ（１２．７ｍｍ）との間の直径を有するような寸法とされている。

図７〜図９を参照すると、バネ装填式ゲートの一実施形態は、全体的に参照符号２２８で示されたように図示されている。バネ装填式ゲート２２８は、第１ゲート部材２３０、第２ゲート部材２３２、および第１ゲート部材２３０と第２ゲート部材２３２との間に受容された環状弾性バンド２３４を含んでいる。環状弾性バンド２３４は、第１ゲート部材２３０と第２ゲート部材２３２との間に挟まれるように記載されてもよい。図９に見られているように、第２ゲート部材２３２は、その内面２５２の一部として、環状弾性バンドの一部を受容するためのトラック２３６を含んでいる。図７〜図９には見えていないが、第１ゲート部材２３０もトラック２３６を含んでいる。一実施形態においては、弾性材料は天然ゴムまたは合成ゴムである。

第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２は、同一またはほぼ類似した部材であってもよいが、それに限定されない。図７および図９に示されたように、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２は同一であり、図が印刷されたページの向きにおけるゲート２２８の右側または左側のいずれかとすることが可能である。このことは、導管１２２内の流体流れの方向にかかわらず、バルブの類似した性能を可能にしている。

図７および図９を参照すると、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２の両方は、開口部２３３を備え、その内部に通路２２９の一部を画定している。開位置において、図６に示されたように、バネ装填式ゲート２２８を通じた通路２２９は、導管１２２と整列されており、流体がそこを通じて流れることを可能にしている。通路２２９を備えたゲートの一部は、開位置部２４０（図７）としてここに参照されており、スライダ２６６の反対側に配置された隣接部は、閉位置部２４２として参照されており、それは、閉位置に移動した場合、ゲート２２８のこの部分が、導管１２２を閉塞して、そこを通る流体流れを遮るからである。各ゲート部材２３０、２３２の閉位置部２４２は、概略平滑な連続した外側面２５０を備えている。

ここで、環状弾性バンド２３４は全体的に楕円形状であり、したがって、開放空間を形成した内周２８２、外周２８４、および対向した第１側２８６、第２側２８８を含んでいる。環状弾性バンド２３４は、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２のトラック２３６内に受容され、一方のトラック２３６内に第１側２８６が受容され、他方のトラック２３６内に第２側２８８が受容されている。環状バンド２３４が、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２のトラック２３６内に載置された場合、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２は、互いに距離Ｄだけ離間されている（図７）。トラック２３６は、環状弾性バンド２３４が同様にゲート部材の外周から離れて挿入されるように配置されている。図８に見られているように、この構成は、第１ゲート部材２３０と第２ゲート部材２３２との間の環状弾性バンド２３４の外面の周囲にチャネル２５４を形成し、このチャネルは、図６に示された排出ポート１７０と流体連通したポケット１２６内において、バネ装填式ゲート２２８の周囲に流体を流している。チャネル２５４を介したこの排出は、導管１２２を通じた流体流れの方向に略直交しており、ゲートがより完全にポケット内に移動した場合に、ポケット１２６から流体を排出する。

環状弾性バンド２３４は、第１ゲート部材２３０と第２ゲート部材２３２との間で圧縮可能であり、したがって、導管１２２を通じた流れの方向に平行に作用するバネとして機能する。環状弾性バンド２３４は、第１および第２ゲート部材を付勢して、ポケット１２６の対向した壁と密着係合している。それに加えて、環状弾性バンド２３４は、導管を通じて流れる流体によって環状弾性バンド２３４にかけられた力に反応して、径方向外向きに膨張し、環状弾性バンド２３４と第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２内のトラック２３６の外壁部との間にシールを形成する。

動作時に、図６に示された開位置において、左から右へもしくは右から左へと導管を通じて流れる流体は、バネ装填式ゲート２２８内の通路２２９を通過し、流体の圧力は、環状弾性バンド２３４に径方向外向き作用する力を与え、したがって環状弾性バンドを、トラック２３６の外周と密着係合するように押圧する。この密着係合は、アクチュエータへの流体の漏れを防止し、図７〜図９に示された実施形態のゲート２２８を、図３および図４に示された単一ボディ、剛体ゲートのゲート部材よりも、より漏れに抵抗する状態としている。この実施形態は、特に大気圧もしくは準大気圧において導管１２２を通る気流を伴った、特に自然吸気エンジンとの使用に適している。しかしながら、導管１２２が過給器システムの過給圧側に接続された実施形態においては、環状弾性バンド２３４によって提供された漏れの保護は、導管１２２を通じて流れる流体がポケット１２６内に圧力を生じ、その圧力がバネ装填式ゲート２２８（およびこれによりピストン１１０）を別のピストンを押圧するように作用し得る、もしくはそうでなければその制御された動作を妨げるように作用し得ることを防止することを補助している。過給エンジンにおける、およびバネ装填式ゲート２２８によって得られる圧力は、一般的に約５ｐｓｉ〜約３０ｐｓｉの間の範囲である。

環状弾性バンド２３４はゲートも構成し、このゲートは、環状弾性バンド２３４があるために、特にポケット１２６の寸法、およびゲート部材２３０、２３２の厚さに関して、製造公差に対して敏感でない。ポケット１２６は、一般的にバネ装填式ゲート２２８の除荷された幅よりも小さい幅を有するように形成され、締りばめを形成している。バネ装填式ゲート２２８内において、バネ装填式ゲート２２８がポケット１２６内に挿入された場合、環状弾性バンド２３４は、第１ゲート部材２３０と第２ゲート部材２３２との間で圧縮された状態となる。ポケット１２６内に挿入（楔打ち）された場合の、第１ゲート部材２３０および第２ゲート部材２３２への環状弾性バンドの付勢作用は、各個別のゲート部材を付勢または押圧し、ポケットの壁と密着係合させて、漏れを減少または防止する。最も重要なことは、剛体ゲート部材２３０、２３２もしくは単一の剛体ゲートの弾性係数に対して、実質的により低い環状弾性バンドの弾性係数は、バネ装填式ゲート２２８に作用する垂直抗力およびその経路に沿ったアセンブリの線形動作に対抗する垂直抗力が、実質的により低くなることを意味している。このことは摩擦力（摩擦力は垂直抗力と摩擦係数との積に等しい）、したがって、必要なソレノイド作動力を減少させている。この利得は、以下に記載された他の実施形態にも等しくあてはまる。

ここで図１０および図１１を参照すると、全体的に参照符号２２８´として示されたバネ装填式ゲートの第２実施形態が提供されており、それは図７〜図９と同様に、第１ゲート部材２３０´、第２ゲート部材２３２´、および第１ゲート部材２３０´と第２ゲート部材２３２´との間に受容された環状弾性バンド２３５を含んでいる。環状弾性バンド２３５は、第１ゲート部材２３０´と第２ゲート部材２３２´との間に挟まれるように記載され得る。図９に見られているように、第２ゲート部材２３２´は、その内面２５２´の一部として環状弾性バンド２３５の一部を受容するためのトラック２３７を含んでいる。図１０および図１１には見えていないが、第１ゲート部材２３０´もトラック２３７を含んでいる。両方のゲート部材２３０´、２３２´は、前述のように、ゲート２２８´をピストン１１０の連結端部１５２（図６）にスライド可能に連結するためのスライダ２６６´を含んでいる。

ここで、図１１に示されているように、環状弾性バンド２３５は、全体的に８の字形状の弾性材料製バンドであり、したがって、第１開放空間を形成した第１内周２７２、第２開放空間を形成した第２内周２７３、外周２７４、ならびに対向した第１側２７６および第２側２７８を含んでいる。環状弾性バンド２３５は、第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´のトラック２３７内に受容され、一方のトラック２３７内に第１側２７６が受容され、他方のトラック２３７内に第２側２７８が受容されている。環状弾性バンド２３５が８の字形状であるので、トラック２３７も通常は８の字形状である。環状バンド２３５が、第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´のトラック２３７内に載置された場合、第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´は、互いに距離Ｄ´だけ離間されている（図１０）。トラック２３７は、第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´の外周から所定の距離だけ離れるように（すなわち、外側から所定の距離だけ内側に）環状弾性バンド２３５を受容して、前述の図６〜図９に関連したような排出を提供するように配置されている。

第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´は、互いに実質的に異なっているが、両方がその内部に通路２２９の一部を形成した第１開口部２３３´を備え、この通路は開位置において導管１２２と整列されて、流体がそこを通じて流れることを可能にしている。ゲートのこの部分は、開位置部２４０´として参照され（図１０）、その部分に隣接したスライダ２６６´の反対側は、閉位置部２４２´として参照され、それは、閉位置に移動した場合に、ゲート２２８´のこの部分が導管１２２を塞ぎ、流体が底を通じて流れることを防止するためである。この実施形態においては、第１ゲート部材２３０´の閉位置部２４２´は、そこを通った第２開口部２４４を含んでいる。第２開口部は、第１開口部２３３´と略同一の寸法であってもよい。第２ゲート部材２３２´は、その閉位置部２４２´内に第２開口部を含んでいない。代わりに、第２ゲート部材２３２´の閉位置部２４２´は、実質的に連続的で平滑な外面を備えている。第２ゲート部材２３２´は、その内面２５２´から突出したプラグ２５３を含み得る。このプラグ２５３は、環状弾性バンド２３５によって形成された第２開口空間の寸法内に適合し、少なくとも第１ゲート部材２３０´の第２開口部２４４のサイズとなるような寸法とされており、第２開口部２４４は、弾性バンド２３５の第２内周２７３よりも小さい開口部を形成している。プラグ２５３は、第２ゲート部材２３２´の内面２５２´実質的に平滑な部分であってもよい。

開位置において、通路２２９を通じて流れる流体は、環状弾性バンド２３５に径方向外向きに作用する力を生じ、したがって環状弾性バンドを押圧して、トラック２３７の外周と密着係合させる。この密着係合は、アクチュエータおよびポケット１２６内への流体の漏れを減少させまたは防止しており、図１０および図１１に示された実施形態におけるバネ装填式ゲート２２８´を、図３および図４に示されたゲート部材よりもより漏れに抵抗する状態としている。

閉位置において、導管１２２内の流体流れは、第１ゲート部材２３０´によって形成されたバネ装填式ゲート２２８´の側に向かう方向となり得る。特に、流れのこの向きは、導管１２２が過給器システムの過給圧側に接続されて、全体的にそこを通る流れから過給圧を停止するように作動された場合に有利である。これは、過給圧が第２開口部２４４を通過し、環状弾性バンド２３５の第２内周２７３に向かってプラグ２５３によって配向され、環状弾性バンドに径方向外向きに作用し、環状弾性バンドを第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材２３２´のトラック２３７に対して密着係合させる。第２開口部２４４の存在は、第１ゲート部材２３０´の外側面の表面積を最小化しており、これにより、過給圧は導管１２２内の流れ方向に平行に作用する力を負荷し、環状弾性バンド２３５を軸方向に圧縮させることを可能にしている。過給圧が環状弾性バンド２３５を軸方向に圧縮した場合、ゲート部材２３０´、２３２´の一方は距離をＤ´に縮めて他方のより近くに移動し、ポケット１２６の１つの壁とゲート部材の１つの壁との間のギャップを生じ、そこを通じて流体が漏れ得る。このことは、所望しない結果である。したがって、ゲート部材２２８´に関して、過給圧が、略連続的に平滑な外側面の第２ゲート部材２３２´に衝撃を与える方向において、導管内を流れることは所望されない。

図１２〜１４を参照すると、（第１または第２ゲート部材のいずれかに向かった方向の流れとともに動作可能な）自在バネ装填式ゲートが図示され、参照符号３２８によって示されている。自在バネ装填式ゲート３２８は、図１０および図１１の実施形態と同様の第１ゲート部材２３０´と、第１ゲート部材２３０´と同様の全体構成を備えた第２ゲート部材３３２と、閉位置に関して必要な閉塞に寄与する内部ゲート部材３３４と、第１ゲート部材２３０´と内部ゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第１環状弾性バンド３４６と、第２ゲート部材３３２と内部ゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第２環状弾性バンド３４８と、を備えている。図１３を参照すると、第２ゲート部材３３２は、開位置部２４０´内の第１開口部３３３と、閉位置部２４２´内の第２開口部３４４と、を含み、スライダ３６６を含み得る。内部ゲート部材３３４は、その開位置部２４０´内の開口部３３６を含み、閉位置部２４２´を形成した、対向した略連続的な外側面を備え、その外側面は、自在バネ装填式ゲート３２８が閉位置にある場合、導管を通じた流体の流れを妨げることが可能である。

図１２〜図１４に示された実施形態において、８の字形状の環状弾性バンドは、第１ゲート部材２３０´および第２ゲート部材３３２の各々の２つの開口部のために、好適である。８の字形状の環状弾性バンド３４６、３４８は、前述されている。ここで、第１環状弾性バンド３４６は、内部ゲート部材３３４の第１トラック３５２および第１ゲート部材２３０´のトラック２３７の両方の内部に載置され、それらのトラックは、好適に第１環状弾性バンド３４６を受容するための寸法とされた８の字形状である。それに類似して、第２環状弾性バンド３４８は、内部ケーと部材３３４の第２トラック３３７および第２ゲート部材３３２のトラック３３７の両方の内部に載置され、それらのトラックは、好適に第２環状弾性バンド３４８を受容するための寸法とされた８の字形状である。

動作において、自在バネ装填式ゲート３２８は、開位置および閉位置において、図１０および図１１のバネ装填式ゲート２２８´の第１部ゲート材側に関して、前述のように作動する。自在バネ装填式ゲート３２８は、任意の特別な流れ配向を必要とすることなく、自然吸気、スーパーチャージャ付、またはターボチャージャ付エンジンに使用され得る。その普遍的性質、および第１および第２ゲート部材の各々の閉位置において減少された表面積の利得は、このゲートを機能させて、ゲートをシールさせて、導管を通じた流れの方向にかかわらず、ピストン１００、２００およびポケット１２６内への漏れを減少または防止している。この実施形態は、環状弾性バンドの外周の周りに複数のチャネル２５４を提供し、前述のように、アクチュエータと排出ポート１７０（図６）との間の流体連通に寄与している利得を備えている。

ここに開示されたバネ装填式ゲートの各実施形態において、環状弾性バンドは全体的に平滑なバンドとして記載され、図６および図１４に見られているように、全体的に長方形断面を備えている。しかし、環状弾性バンドは、そのような構成に限定されない。別の実施形態において、環状弾性バンドは、図１５および図１６に示されたように、全体的に不規則な内面および外面を備えていてもよい。この実施形態においては、環状弾性バンドは全体的にジャバラとして参照された環状弾性バンド４３４であり、波状の外周４７４およびそれに対して反対に波状となった内周４７６を備えている。環状弾性バンド４３４が８の字形状構成を備えている場合、横断部材４３５は８の字の中央を形成し、ジャバラとされてもよい。図１５および図１６に示されたように、横断部材４３５およびバンドの主部のジャバラは、導管を通じた流体流れの方向に対して横向とされ、したがって、環状弾性バンド自身を通っている。ジャバラの弾性バンド４３４は、第１ゲート部材と第２ゲート部材との間のバンドの圧縮性により均一に寄与するので、有利である。

詳細に且つその好適な実施形態を参照することによって本発明は記載されたため、添付の請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、改良および変更が可能であることは明らかである。

１００、２００ ・・・デバイス
１０２、１０２´ ・・・ハウジング
１０３ ・・・チャンバ
１０４ ・・・アクチュエータ
１０８、１０８´ ・・・ポート
１１０ ・・・ピストン
１１２ ・・・バネ
１１４ ・・・ステム
１１６ ・・・第１磁石
１１８ ・・・第２磁石
１２０ ・・・バルブ機構
１２２ ・・・導管
１２４ ・・・バルブ開口部
１２６ ・・・ポケット
１２８ ・・・ゲート部材
１２９、２２９ ・・・通路
１３０ ・・・容器部
１３２ ・・・キャップ
１３４ ・・・シール部材
１３６ ・・・環状溝
１３８ ・・・第１バンパ
１３９ ・・・第２バンパ
１４０ ・・・始動位置
１４２ ・・・二次位置
１４６ ・・・ガイドチャネル
１４８ ・・・シート
１５０ ・・・開口部
１６０ ・・・レールシステム
１６２ ・・・ガイドレール
１６４ ・・・軌道溝
１６６ ・・・スライダ
１７０ ・・・排出ポート
２２８、２２８´ ・・・バネ装填式ゲート
２３０、２３０´ ・・・第１ゲート部材
２３２、２３２´、３３２ ・・・第２ゲート部材
２３３ ・・・開口部
２３３´、３３３ ・・・第１開口部
２３４、２３５、４３４ ・・・環状弾性バンド
２３６、２３７ ・・・トラック
２４０、２４０´ ・・・開位置部
２４２、２４２´ ・・・閉位置部
２４４、３４４ ・・・第２開口部
２５３ ・・・プラグ
２５４ ・・・チャネル
２６６´ ・・・スライダ
３２８ ・・・自在バネ装填式ゲート
３３４ ・・・内部ゲート部材
３４６ ・・・第１環状弾性バンド
３４８ ・・・第２環状弾性バンド
３５２ ・・・第１トラック
３３７ ・・・第２トラック
３６６ ・・・スライダ
４３５ ・・・横断部材

Claims (16)

1. ポケットによって第１セクションおよび第２セクションに分離された導管であって、前記ポケットが排出ポートと流体連通されている、導管と、
   前記ポケット内に載置されたバネ装填式ゲートであって、前記バネ装填式ゲートが、
   開放空間を形成した内周を備えた第１環状弾性バンドと、
   第１ゲート部材および第２ゲート部材であって、各ゲート部材が、その開位置部においてそこを通じた開口部を形成し、その閉位置部において流体流れを遮り、かつ前記第１環状弾性バンドの一部を受容するために内面の一部としてトラックをそれぞれ有し、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材のそれぞれの前記トラックが、前記開位置部および前記閉位置部において延在する第１ゲート部材および第２ゲート部材と、
   を具備し、
   前記第１環状弾性バンドは、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材のそれぞれの前記トラック内に受容され、かつ前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間に挟まれており、その前記開放空間は前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の開口部と整列されるように配向されて、前記バネ装填式ゲートを通った通路を形成するように配列されており、
   前記第１ゲート部材の前記トラックおよび前記第２ゲート部材の前記トラックが、前記第１環状弾性バンドを前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の外側から所定の距離だけ内側に配置し、前記第１ゲート部材を前記第２ゲート部材から所定の距離だけ離間し、それにより、前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間で前記第１環状弾性バンドの外面の周囲にチャネルを形成し、前記チャネルが、前記排出ポートと流体連通するための前記ポケット内で前記バネ装填式ゲートの周囲で流体を流し、
   前記第１環状弾性バンドが、前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間で圧縮可能であり、前記導管を通じた流れの方向に平行に作用するバネとして機能し、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材を付勢して前記ポケットの対向する壁と密着係合させる、バネ装填式ゲートと、
   前記バネ装填式ゲートに接続されたアクチュエータと、
   を備える、バルブであって、
   前記アクチュエータが、前記バネ装填式ゲートを開位置と閉位置との間で移動させ、前記第１環状弾性バンドの外面の周囲の前記チャネルが、前記ポケット内での前記バネ装填式ゲートの運動中に前記ポケットから流体を排出することを特徴とするバルブ。
2. 前記第１環状弾性バンドは全体的に楕円形、または全体的に８の字形状であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 前記第１ゲート部材および第２ゲート部材は、各々がアクチュエータ接続部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
4. 前記第１ゲート部材および第２ゲート部材は、各々がトラックを含み、該トラック内に前記第１環状弾性バンドが載置されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
5. 前記第１ゲート部材は、その閉位置部において自身を通った第２開口部を形成し、前記第２ゲート部材は、その閉位置部において、前記第１ゲート部材の前記第２開口部に向かって前記第２ゲート部材の内面から突出したプラグを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
6. 前記第１環状弾性バンドは、全体的に８の字形状であることを特徴とする請求項５に記載のバルブ。
7. 前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間に挟まれた第２環状弾性バンドおよび内部ゲート部材をさらに具備し、前記内部ゲート部材は、その両側に載置された前記第１環状弾性バンドおよび第２環状弾性バンドを備え、前記内部ゲート部材は、前記第１および第２ゲート部材の開位置部における開口部と整列された、自身を通った開口部を形成していることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
8. 前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の少なくとも一方は、その閉位置部において自身を通った第２開口部を形成し、前記内部ゲート部材は、その閉位置部の両側に略連続的な外側面を備え、該外側面は前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の第２開口部と整列されていることを特徴とする請求項７に記載のバルブ。
9. 前記第１ゲート部材および第２ゲート部材は、各々がその閉位置部において自身を通った第２開口部を形成していることを特徴とする請求項８に記載のバルブ。
10. 前記第１環状弾性バンドはジャバラの弾性バンドであり、前記ジャバラは、そこを通じた流れの方向に対して横に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
11. ポケットによって第１セクションおよび第２セクションに分離された導管であって、前記ポケットが排出ポートと流体連通されている、導管と、
    前記ポケット内に載置されたバネ装填式ゲートであって、前記バネ装填式ゲートが、
    開放空間を形成した内周を備えた第１環状弾性バンドと、
    その開位置部において自身を通った第１開口部およびその閉位置部において自身を通った第２開口部を形成した第１ゲート部材、ならびにその開位置部において自身を通った第１開口部を形成した第２ゲート部材と、
    を具備し、
    前記第１ゲート部材及び前記第２ゲート部材が、その閉位置部において流体流れを遮り、かつ前記第１環状弾性バンドの一部を受容するために内面の一部としてトラックをそれぞれ有し、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材のそれぞれの前記トラックが、前記開位置部および前記閉位置部において延在し、
    前記第１環状弾性バンドは、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材のそれぞれの前記トラック内に受容され、かつ前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間に挟まれており、その前記開放空間は前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の第１開口部と整列されるように配向されており、前記第１開口部および前記開放空間は互いに整列されて、前記バネ装填式ゲートを通じた通路を形成しており、
    前記第１ゲート部材の第２開口部は、前記バネ装填式ゲートの他の部材の略連続的な表面と整列されており、
    前記第１ゲート部材の前記トラックおよび前記第２ゲート部材の前記トラックが、前記第１環状弾性バンドを前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の外側から所定の距離だけ内側に配置し、前記第１ゲート部材を前記第２ゲート部材から所定の距離だけ離間し、それにより、前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間で前記第１環状弾性バンドの外面の周囲にチャネルを形成し、前記チャネルが、前記排出ポートと流体連通するための前記ポケット内で前記バネ装填式ゲートの周囲で流体を流し、
    前記第１環状弾性バンドが、前記第１ゲート部材と前記第２ゲート部材との間で圧縮可能であり、前記導管を通じた流れの方向に平行に作用するバネとして機能し、前記第１ゲート部材および前記第２ゲート部材を付勢して前記ポケットの対向する壁と密着係合させる、バネ装填式ゲートと、
    前記バネ装填式ゲートに接続されたアクチュエータと、
    を備える、バルブであって、
    前記アクチュエータが、前記バネ装填式ゲートを開位置と閉位置との間で移動させ、前記第１環状弾性バンドの外面の周囲の前記チャネルが、前記ポケット内での前記バネ装填式ゲートの運動中に前記ポケットから流体を排出することを特徴とするバルブ。
12. 前記バネ装填式ゲートの他の部材は前記第２ゲート部材であり、前記第２ゲート部材は、その閉位置部において、前記第１ゲート部材の第２開口部に向かって前記第２ゲート部材の内面から突出したプラグを含んでいることを特徴とする請求項１１に記載のバルブ。
13. 前記第１環状弾性バンドは全体的に楕円形、または全体的に８の字形状であることを特徴とする請求項１１に記載のバルブ。
14. 前記バネ装填式ゲートの他の部材は内部ゲート部材であり、該内部ゲート部材は、前記第１ゲート部材および第２ゲート部材の開位置部における前記第１開口部と整列された、自身を通った開口部を形成し、その閉位置部の両側の略連続的な外面を備えていることを特徴とする請求項１１に記載のバルブ。
15. 前記第２ゲート部材は、その閉位置部において自身を通った第２開口部を含んでいることを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
16. 前記第１環状弾性バンドは、全体的に８の字形状であることを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。

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