(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブのためのスプリング式ゲートであって、
開放スペースを画定する内周を有するエンドレス弾性バンドと、
それを貫通する第１の開口を有する第１のゲート部材であって、前記第１の開口は、前記スプリング式ゲートを通る流れ方向と平行に配向されかつ前記流れ方向と反対の方向に延在する環状フランジを有する、第１のゲート部材と、
それを貫通する第２の開口を有する第２のゲート部材であって、前記第２の開口は、前記第１のゲート部材に向かって、そこから延在する長尺なスロートを有する、第２のゲート部材と
を備え、
前記長尺なスロートの終端部は前記第１のゲート部材の前記環状フランジ内に着座させられ、これによって前記スプリング式ゲートを通過する連続的な通路を画定し、
前記エンドレス弾性バンドは、前記長尺なスロートおよび前記環状フランジによって画定された前記連続的な通路を受け入れるその開放スペースを伴って、前記第１のゲート部材と前記第２のゲート部材との間に挟み込まれると共に、前記第１のゲート部材を前記第２のゲート部材から離間させる、スプリング式ゲート。
【請求項２】
前記長尺なスロートは、漸進的に連続的に先細になる内部通路を画定する、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項３】
前記長尺なスロートは、前記第１のゲート部材の外面から前記第２のゲート部材の外面までの距離よりも小さい長さを有し、これによって前記長尺なスロートの前記終端部にクリアランスギャップを画定する、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項４】
前記クリアランスギャップは０．１ｍｍないし２．０ｍｍの範囲内の間隔である、請求項３に記載のスプリング式ゲート。
【請求項５】
前記第１のゲート部材の前記第１の開口は、前記流れ方向に対して横向きに配向されたリップをさらに備え、前記クリアランスギャップは約０．６ｍｍないし約１．５ｍｍの範囲内の間隔である、請求項３に記載のスプリング式ゲート。
【請求項６】
前記エンドレス弾性バンドは、略８の字形状であることを特徴とする請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項７】
前記エンドレス弾性バンドは、蛇腹状弾性バンドである、請求項６に記載のスプリング式ゲート。
【請求項８】
前記蛇腹は、それを通過する流れ方向に対して横向きに配向されている、請求項７に記載のスプリング式ゲート。
【請求項９】
前記第１および第２のゲート部材のそれぞれは、協働でマルチパートソケットを形成する、その後端部から突出する接続部材を含み、前記マルチパートソケットは、前記スプリング式ゲートが、その長手方向中心軸線を中心として、３６０°以上回転することを可能とする、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項１０】
前記第１および第２のゲート部材はそれぞれ、その中に前記エンドレス弾性バンドが着座させられるトラックを含む、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項１１】
前記第１のゲート部材は、その閉鎖位置部分において、それを貫通する第３の開口を画定し、前記第３の開口は前記第１の開口よりも小さい、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項１２】
前記第１の開口に対する前記第３の開口の面積比が、約１：１ないし約１：１０の範囲内にある、請求項１１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項１３】
前記第１の開口および前記第２の開口は、その長手方向軸線が前記流れ方向に対して略垂直に配向された略長方形である、請求項１に記載のスプリング式ゲート。
【請求項１４】
バルブデバイスであって、
その中に着座させられた請求項１に記載のスプリング式ゲートを有するポケットによって、第１のセクションおよび第２のセクションへと分離させられた導管を含むバルブ機構と、
前記スプリング式ゲートに接続されたアクチュエータと
を備え、
前記アクチュエータは、前記導管に対して、開放位置と閉鎖位置との間で、前記ポケット内で前記スプリング式ゲートを直線的に動作させる、バルブデバイス。
【請求項１５】
前記エンドレス弾性バンドは、略楕円形であるか、あるいは略８の字形である、請求項１４に記載のバルブデバイス。
【請求項１６】
前記エンドレス弾性バンドは、それを通過する流れ方向に対して横方向に配向されたベローズを有する蛇腹状弾性バンドである、請求項１５に記載のバルブデバイス。
【請求項１７】
前記スプリング式ゲートの前記長尺なスロートは、前記第１のゲート部材の外面から前記第２のゲート部材の外面までの距離よりも小さい長さを有し、これにより、前記長尺なスロートの終端部にクリアランスギャップを画定する、請求項１４に記載のバルブデバイス。
【請求項１８】
前記クリアランスギャップは、前記環状フランジの長さよりも少なくとも０．５ｍｍ小さい、請求項１７に記載のバルブデバイス。
【請求項１９】
前記第１の開口および前記第２の開口は、その長手方向軸線が前記導管の長手方向軸線に対して略垂直に配向された略長方形であり、前記導管は、前記ポケットの近傍において略円形または楕円形の内部形状を有し、前記第１の開口および前記第２の開口の面積は、前記導管の前記略円形または楕円形の内部形状部分の面積と略同じである、請求項１４に記載のバルブデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプリング式（スプラング）ゲートバルブに関し、より詳細には、低減されたソレノイド操作力によって空気またはその他の流体の流れを選択的に制御し、これによってソレノイドアクチュエータをこれまで考えられていたよりも小さくすることができるよう構成されたソレノイド駆動スプリング式ゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンでは、通常、インテークマニホールド内で発生した真空、または真空発生器（例えば、真空ポンプ、吸引器、エジェクターまたは排気器）によって生成された真空が、パワーブレーキブースター等の空気圧アクセサリーに動力を供給するために使用されている。発電機および／またはアクセサリーのオン／オフ動作は、しばしばバルブを通る流体（この例示的な用途では空気）の流れを止めるために、その中に導管を横切って剛体ゲートが配備されるゲートバルブによって頻繁に制御される。自動または「指令」バルブ内では、ゲートは、通常、ソレノイドによって作動させられ、ソレノイドコイルに印加される電流に応答して開閉される。これらのソレノイド駆動式ゲートバルブはまた、コイルスプリング、ダイヤフラム、または電力供給されていない「常時開放」または「常時閉鎖」位置に向かってゲートを付勢するその他の付勢要素を含む傾向がある。付勢力は、ゲートをその通常の位置に戻すためにゲートの動きに抗する摩擦力に打ち勝たなければならないので、そしてソレノイド機構は、能動的駆動位置までゲートを移動させるために、これらの同じ摩擦力と付勢力の両方を克服しなければならないので、摩擦力が要求されるソレノイド操作力の大部分を規定する傾向があり、すなわちより摩擦が大きいほど、より大きな／より強力なソレノイドが必要とされる。
【０００３】
ゲートバルブは、流動位置にあるときに最小の流動抵抗しかもたらさないこと、非流動位置にあるときにゲート周りに最小限の漏れしかもたらさないこと、そしてバルブ内に流入するガス流中に混入したゴミが可動面と静止面との間に留まるための手段を提供しないことを含む、多くの性能要求を満たす必要がある。改良は、ゲートの流動能力の影響を最小限に抑え、ゴミの進入を低減するであろう。これらの望ましくない影響を最小限に抑えることができるゲート設計が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で開示されるのは、操作力要求が低減された、信頼性の高い高品質なシールを提供するソレノイド駆動ゲートバルブである。このバルブは、ソレノイドコイルおよびバルブ機構に接続されたおよびアーマチュアを含み、バルブ機構は、接続開口を有する導管と、反対側に配置されたポケットと、ポケット内でかつ必要ならば移動長さにわたって接続開口を通って直線的に動作可能なスプリング式ゲートアセンブリを含む。スプリング式ゲートアセンブリは、第１のゲート部材と、第１のゲート部材に対向する第２のゲート部材と、第１および第２のゲート部材間に保持されたエンドレス弾性バンドとを含み、第１および第２のゲート部材は、往復直線動作のためにアーマチュアに対して機械的に結合される。一実施形態では、この機械的カップリングは、第１のゲート部材および第２のゲート部材の両方の後端部から突出する接続部材を含み、これは、アーマチュアに対してその中心長手方向軸線周りで、スプリング式ゲートが３６０度以上回転することを可能とするマルチパートソケットを協働で画定する。マルチパートソケットは、後端部から最も遠位にある略環状の開口と、略環状の開口に対して後端部により近い大型チャンバーとを含む。
【０００５】
第１および第２のゲート部材は、組み立てを、特に導管のポケット内への挿入を容易にするために互いに機械的に締結される。この機械的締結は、第１のゲート部材のファスナーが第２のゲート部材のファスナー受け入れ部材によって受け入れられ、これによって第１および第２のゲート部材を一つに固定することによって達成される。ファスナーはラッチであってもよく、ファスナー受け入れ部材は戻り止めであってもよい。第１のエンドレス弾性バンドは、第１および第２のゲート部材のそれぞれのトラック内に着座させられた略８の字形状であり、それを通過する流れの方向に対して横向きに配向されたベローズを有する蛇腹状弾性バンドであってもよい。第１のゲート部材はまた、その閉鎖位置部分において、それを貫通する第２の開口を有することができ、一方、第２のゲート部材は、その閉鎖位置において、その内面から第１のゲート部材の第２の開口に向かって突出するプラグを含む。
【０００６】
第１のゲート部材は、スプリング式ゲートを通る流れの方向と平行に配向されかつそれと反対の方向に延在するフランジを有する、それを貫通する第１の開口を有する。第２のゲート部材は、そこから第１のゲート部材に向かって延びる長尺なスロートを有する、それを貫通する第２の開口を有する。長尺なスロートの終端部は、第１のゲート部材のフランジ内に着座させられ、これによってスプリング式ゲートを通る連続的な通路を画定する。エンドレス弾性バンドは、長尺なスロートおよび環状フランジによって画定される連続的な通路を受け入れる開放スペースを伴って、第１および第２のゲート部材間に挟み込まれる。エンドレスの弾性バンドはまた、第１のゲート部材を第２のゲート部材からある距離だけ離間させる。
【０００７】
長尺なスロートは、漸進的に連続的に先細になる内部通路を画定する。長尺なスロートは、第１のゲート部材の外面から第２のゲート部材の外面までの距離よりも小さい長さを有し、これによって長尺なスロートの終端部にクリアランスギャップを画定する。クリアランスギャップは、フランジの長さよりも少なくとも０．５ｍｍ小さい。第１のゲート部材の第１の開口は、流れ方向に対して横向きに配向された環状フランジをさらに備え、クリアランスギャップは、約０．６ｍｍないし約１．５ｍｍである。第１のゲート部材は、それを貫通する、第１の開口よりも小さい第３の開口を、その閉鎖位置部分に画定する。第２の開口に対する第３の開口の面積比は、約１：１ないし約１：１０の範囲にある。第１の開口および第２の開口は略長方形であり、その長手方向軸線は流れの方向に対して略垂直に配向される。
【０００８】
別の態様では、バルブデバイスの組み立てのための方法が開示される。この組み立てられたデバイスは、導管をアクチュエータを取り囲むハウジングに対して密封係合させるためにスピン溶接を使用して製造することができる。この方法は、ステムがハウジングから突出した状態でハウジング内に収容されたアクチュエータと、組み立てられていないスプリング式ゲートと、導管とを提供するステップを含む。ハウジングはフランジを含み、導管は係合係合フランジを含む。この方法は、両者の間にエンドレス弾性バンドを挟み込んだ状態で、かつ、組み立てられたスプリング式ゲートを形成するようにスプリング式ゲートの各ゲート部材の接続部材がステムの周りに配置された状態で、第１のゲート部材と第２のゲート部材とを互いに締結するステップを含む。次に、組み立てられたスプリング式ゲートは、ハウジングのフランジが導管の係合フランジに対して着座させられるまで導管のポケットと係合させられ、逆もまた同じである。この方法は、次に、ハウジングのフランジと導管の係合フランジとをスピン溶接することを含む。
【０００９】
エンドレスの弾性バンドは、単一のより硬質な材料から構成された一体的なゲートを圧縮することによって発生するであろう大きな摩擦力を伴わずにスプリング式ゲートアセンブリがポケット内で締り嵌めを生じることを可能にし、そして制限されたコンポーネント許容公差の必要性を低減する。スライド可能な機械的結合は、ソレノイド機構とゲートアセンブリと正確に位置合わせされていない機械的結合によって、接続開口とポケットとの間でスプリング式ゲートアセンブリを直線的に移動させることを可能とし、ゲートアセンブリの移動に対する潜在的な摩擦抵抗をさらに低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アクチュエータハウジングおよびバルブ機構を含むバルブの斜視図である。
【図２】バルブ機構の導管の長手方向軸線および流れ方向に沿って取られた、図１のバルブの断面図であり、ゲートは能動的に駆動された開放位置にある。
【図３】バルブ機構の導管の長手方向軸線に沿って取られた、図１および図２のバルブの断面図であり、バルブは駆動されていない閉鎖位置にある。
【図４】バルブ機構の導管の長手方向軸線および流れ方向に垂直な平面に沿って取った、バルブの類似した実施形態の断面図であり、ゲートは能動的に駆動された閉鎖位置にある。
【図５】バルブ機構の導管の長手方向軸線に垂直な平面に沿って取った、図４のバルブの断面図であり、ゲートは駆動されていない開放位置にある。
【図６】アスピレーターベース真空発生器およびパワーブレーキブースターセンブリに関する非特定実施形態の概略図である。
【図７】スプリング式ゲートアセンブリの一実施形態の側方から見た斜視図である。
【図８】スプリング式ゲートアセンブリの一実施形態の底面図である。
【図９】スプリング式ゲートアセンブリの一実施形態の側方から見た分解斜視図である。
【図１０】スプリング式ゲートアセンブリの別な実施形態の側方から見た斜視図である。
【図１１】スプリング式ゲートアセンブリの別な実施形態の側方から見た分解斜視図である。
【図１２】変形スプリング式ゲート部材の正面図である。一対のラッチ２８１がコンテクストのために図１２に示されている。
【図１３】変形スプリング式ゲートアセンブリの側断面図である。
【図１４】変形スプリング式ゲートアセンブリの上方から見た斜視図である。
【図１５】スプリング式ゲートアセンブリのさらに別な実施形態の側方から見た斜視図である。
【図１６】スプリング式ゲートアセンブリのさらに別な実施形態の正面図である。
【図１７】スプリング式ゲートアセンブリのさらに別な実施形態の縦断面図である。
【図１８】蛇腹状エンドレス弾性バンドの一実施形態を示す図である。
【図１９】図１８の蛇腹状エンドレス弾性バンドの縦断面図である。
【図２０】スプリング式ゲートアセンブリの一実施形態の組み立てられた状態での側断面図である。
【図２１】スプリング付勢ゲートが開放位置にある状態で導管の原動端部を見た端部面図である。
【図２２】ゲートが閉鎖位置にある状態で導管の長手方向軸線に沿って取ったゲートバルブの一実施形態の断面図である。
【図２３】スプリング式ゲートアセンブリの別な実施形態の組み立てられた状態での側断面図である。
【図２４】図２３のスプリング式ゲートアセンブリの変形例の組み立てられた状態での側断面図である。
【図２５Ａ】図２２、図２３および図２４のスプリング式ゲートアセンブリを比較した流れ解析図である。
【図２５Ｂ】図２２、図２３および図２４のスプリング式ゲートアセンブリを比較した流れ解析図である。
【図２５Ｃ】図２２、図２３および図２４のスプリング式ゲートアセンブリを比較した流れ解析図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明は、本発明の一般的な原理を説明するものであり、その例が添付図面にさらに示されている。図面において、同様の参照数字は同一または機能的に類似の要素を示す。
【００１２】
本明細書で使用するとき、「流体」とは、何らかの液体、懸濁液、コロイド、気体、プラズマまたはそれらの組み合わせを意味する。
【００１３】
図１ないし図３は、流体、例えばインテーク口からブレーキ真空ブーストシステムへと流れる空気の流れを選択的に制御するように構成されたゲートバルブ１００の一実施形態を示す。ゲートバルブ１００は、ソレノイドコイル１０４およびバルブ機構１２０に接続可能なアーマチュア１０６を有するアクチュエータ１０３を含むハウジング１０２を有することができる。アーマチュア１０６は、ソレノイドコイル１０４内に受け入れられた挿入端部１０６ａと、コイルに電流が印加されたときソレノイドコイル内により完全に受け入れられる隣接するボディ部分１０７とを含む。ある構成では、挿入端部１０６ａおよびボディ部分１０７は、磁性または常磁性材料、例えば鉄含有合金またはフェライト含有複合材料から製造された円筒体であってもよい。別の構成では、挿入端部１０６ａおよびボディ部分１０７は、引き込み力を徐々に増加させるために、挿入端部１０６ａからボディ部分１０７の方向に先細になる内部リセス１０８を有する円筒体であってもよい。テーパーは、引き込み力が、付勢要素１１０によって生成される反対方向の付勢力よりも大きくなるように構成されてもよい。図２に示すように、付勢要素１１０は、アーマチュア１０６のボディ部分１０７を取り囲み、ソレノイドコイル１０４および非挿入端部１０６ｂの両方に当接するコイルスプリング１１２であってもよいが、付勢要素は、非挿入端部に当接するかまたは結合されたダイヤフラムあるいはフラットスプリング、非挿入端部に当接または結合されたリーフスプリング等であってもよいことを理解されたい。図２２に示すように、アーマチュア１０６のボディ部分１０７内のボア１１１内に受け入れられた付勢要素１１０を含むゲートバルブの別の実施形態が示されている。当業者であればまた、ソレノイドが、その代わりに、その他の付勢要素を含む双安定ソレノイドであってもよいことを理解するであろう。
【００１４】
バルブ機構１２０は、アーマチュア１０６に面しかつスプリング式ゲートアセンブリ１２８を受け入れるためのポケット１２６内に開口する接続開口１２４を画定する導管１２２と、ポケット１２６内でかつ接続開口１２４内で直線的に動作可能なスプリング式ゲートアセンブリ１２８とを含む。図２から分かるように、ポケット１２６は、導管１２２を第１のセクション１２２ａと第２のセクション１２２ｂとに分離し、ポケット１２６に隣接する導管の端部はバルブ開口１２３を画定する。導管１２２は、両端部からバルブ開口１２３に向かって長手方向軸線「Ａ」に沿って連続的に漸進的に先細になるか狭まり、これによりバルブ開口１２３においてその最小内径を有するチューブであってもよい。導管経路のこの砂時計形の断面１２５は、開放または閉鎖位置への、あるいは開放または閉鎖位置からのその直線移動の間に、スプリング式ゲートアセンブリ１２８の表面に作用する摩擦力を低減する。導管１２２のこの漸進的な狭小化はまた、バルブを横切る圧力降下を最小にする。図示された構成では、長手方向軸線「Ａ」に垂直な断面は円形であるが、変形例では、断面１２７は（均一または漸減する横方向および共役直径を有する）楕円形、（均一または漸減する特性幅を有する）多角形等であってもよい。
【００１５】
図１ないし図３の実施形態では、スプリング式ゲートアセンブリ１２８は、内部リセス１０８内から突出するステム１１４によって、アーマチュア１０６に対して機械的に結合されている。図２２の実施形態では、ステム１１４はアーマチュア１０６の挿入された端部１０６ａから突出する。別の実施形態では、ステム１１４は、ソレノイドコイル１０４およびアーマチュア１０６が、バルブ機構１２０および接続開口１２４に向かってステムを引っ張るように構成されるか、あるいはそれらから離れるようステムを引っ張るように構成されるかに応じて、アーマチュア１０６の非挿入端部から突出することができる。図４および図５の実施形態に示すように、（以下にさらに説明するようにスプリング式ゲートアセンブリ１２８の細部構造に依存して）ゲートバルブ１００を常時閉鎖バルブから常時開放バルブへと、あるいは逆に改変するために、ソレノイドコイル１０４、アーマチュア１０６、付勢要素１１０およびステム１１４の相対的配置を変更することができる。ある構造では、ステム１１４はアーマチュア１０６からの一体的な突起であってもよいが、他の構造では、ステムは、別の、好ましくは非磁性の材料から製造された固定された突起であってもよい。
【００１６】
ステム１１４の近位端部１１４ａは、スプリング式ゲートアセンブリ１２８に取り付けられてもよいが、好ましくは機械的結合によって、特に、スプリング式ゲートアセンブリ１２８の部材１３０，１３２間に配置されたエンドレス弾性バンド１３４によって加えられる付勢力に応答して、スプリング式ゲートアセンブリ１２８が、少なくとも導管の長手方向軸線と平行な方向に、スライド可能に動作することが可能となる。ある構造では、機械的結合は、長手方向軸線Ａと平行な方向にステム１１４に対してスプリング式ゲートアセンブリ１２８の部材１３０，１３２のスライド動作を可能にするレールシステム１６０を含む。このスライド可能な機械的結合によって、アクチュエータ１０３は、導管１２２のいずれかの端部に向かってゲートアセンブリを引っ張ることなく、ポケット１２６内でスプリング式ゲートアセンブリ１２８を直線的に動かすことができる。ソレノイドコイル１０４、アーマチュア１０６および／またはステム１１４とバルブ機構１２０との完全ではない位置合わせは、さもなければ、その経路からスプリング式ゲートアセンブリ１２８を傾けようとし、したがってゲートアセンブリと導管１２２の壁との間の摩擦力を増大させる傾向がある。
【００１７】
図２、図３、図７ないし図９、図１０および図１１に示す実施形態では、レールシステム１６０は、ステム１１４の近位端部１１４ａの近くに配置されたガイドレール１６２を含んでいてもよく、その両側には軌道溝１６４が配置される。スプリング式ゲートアセンブリ１２８は、それに対応して、ガイドレール１６２を包囲して軌道溝１６４内に突出するように構成されたスライダー１６６を含む。変形構造では、レールシステム１６０が逆転されて、スライダー１６６がステム１１４の近位端部１１４ａの付近に配置されかつスプリング式ゲートアセンブリ１２８の部材１３０，１３２がそれぞれガイドレール１６２およびレーストラック溝１６４を含んでいてもよい。
【００１８】
図４および図５に示す実施形態では、ステム１１４の近位端部１１４ａは、拡大した板状ヘッド１６７を含むことができる。図１２ないし図１４によりよく示すように、スプリング式ゲートアセンブリ１２８の部材２３０’，２３２’は、スプリング式ゲートアセンブリの直線移動の経路に対して垂直な複数の方向へのスライド移動を可能とするために、ヘッド１６７の周りに弾撥係合するマルチパートソケット２６８を協働で形成してもよい。同様に、図２０のゲート部材４３０，４３２もまた、マルチパートソケット４６８を協働で形成する。図２０および図２１に示すように、板状ヘッド１６７は、ステム１１４の近位端部１１４ａの環状フランジであってもよく、そのために、スプリング式ゲートアセンブリ１２８、特に図１２ないし図１４のスプリング式ゲート２２８''あるいは図２０のスプリング式ゲート４２８は、組み立て中に、ステム１１４に対して３６０度以上、自由に回転することができる。
【００１９】
図２および図３を参照すると、バルブ機構１２０は、スプリング式ゲートアセンブリを通過してポケット内に漏れる流体を排出するために、接続開口１２４と、そして以下でさらに説明するようにスプリング式ゲートアセンブリ１２８およびポケット１２６と流体連通する通気ポート１７０を含むことができる。非常に動的な流れ環境、例えばインテークマニホールド内の空気圧を上昇させるためにターボチャージーが使用される自動車のエンジンにおいては、ゲートバルブ１００を横切る差圧は大きく変動し、一時的に逆転することさえある。ポケット１２６内へと漏れる高圧空気は、ポケットを加圧して、ゲートバルブ１００内のソレノイド操作力、付勢力および予想される摩擦力のバランスを変えることがある。ソレノイド機構およびポケット１２６の加圧に関する大きさ差異は、スプリング式ゲート機構がポケット内で完全に直線的に移動するのを妨げ、バルブを部分的な開放および閉鎖状態で作動させることがある。通気ポート１７０は、流体がシステム内に包含されるべき場合には、（図２および図３に示すように）流体がポケット１２６から導管１２２ａの入口端部まで流れることを可能とするために、導管１２２の内部に開口することができ、あるいは、流体を環境に放出することができる場合には、（図４および図５に示すように）バルブ機構１２０の外部へと開口することができる。
【００２０】
ここで図６を参照すると、ゲートバルブ１００を用いて、真空ブーストパワーブレーキシステムを通る空気の流れを制御することができる。導管１２２は、入口端部１２２ａでエアインテーク１８０に接続され、そして出口端部１２２ｂで、真空発生器、図示の例ではアスピレーター１９０に接続されてもよい。例示的なターボ過給エンジン構成では、ターボチャージャーおよびエアインタークーラー１８２がインテークマニホールド１８４に供給されている空気を加圧して、インテークマニホールド内の圧力が入口端部１２２ａの空気圧を上回るようにしてもよく、そして潜在的にはアスピレーター１９０を通過する一時的な逆流を発生させてもよい。チェックバルブ１９２は、パワーブレーキブースター１９４がその真空チャージを失うのを防止する。しかしながら、アスピレーター１９０を通る逆流は、出口端部１２２ｂにおける流体圧力が入口端部１２２ａにおける流体圧力を上回るようにすることができる。この逆転された圧力差はゲートバルブ１００を横切る通常の圧力差よりも大きくてもよい。なぜなら、ターボチャージャーは習慣的に約１気圧（相対）のブースト圧力を提供し、そのため、入口端部１２２ａでの高いブースト圧力が実質的に１気圧未満（絶対）になる可能性があるからである。したがって、以下でさらに説明するスプリング式ゲートアセンブリ１２８の異なる実施形態は、いくつかの用途により適しているであろう。さらに、当業者であれば、ゲートバルブ１００は、自動車以外の用途、および空気以外の流体を用いる、その他の用途においても使用できることを理解するであろう。
【００２１】
図７ないし図９を参照すると、概して参照数字２２８で示されるスプリング式ゲートアセンブリの第１実施形態が示されている。スプリング式ゲートアセンブリ２２８は、第１のゲート部材２３０、第２のゲート部材２３２、そして第１および第２のゲート部材２３０，２３２間に受け入れられたエンドレス弾性バンド２３４を含む。エンドレス弾性バンド２３４は、第１および第２のゲート部材２３０，２３２間に挟み込まれるものとして説明できる。図９から分かるように、第２のゲート部材２３２は、その内面２５２の一部として、エンドレス弾性バンドの一部分を受け入れるためのトラック２３６を含む。図７ないし図９においては認識できないが、第１のゲート部材２３０はまたトラック２３６を含む。一実施形態では、弾性材料は天然または合成ゴムである。
【００２２】
第１および第２のゲート部材２３０，２３２は、同一または実質的に類似の部材であってもよいが、本質的にその様式には限定されない。図７および図９に示すように、第１および第２のゲート部材２３０，２３２は同一であり、したがって導管１２２の入口端部１２２ａまたは出口端部１２２ｂのいずれかに面して配置することができる。これは、導管１２２内の流体の流れの方向に関係なく、類似の性能を備えたバルブをもたらす。
【００２３】
特に図７および図９を参照すると、第１および第２のゲート部材２３０，２３２の両方は、それ自体に、通路２２９を協働で画定する開口２３３を有する。図５に示すような開放位置では、スプリング式ゲートアセンブリ２２８を通る通路２２９は、流体がそれを通って流れることを可能にするために、導管１２２と位置合わせされる。通路２２９を有するゲートの部分は、ここでは開放位置部分２４０（図７）と呼ばれ、そしてスライダー２６６に対向して示されている隣接部分は、閉鎖位置部分２４２と呼ばれる。なぜなら、ゲート２２８のこの部分は、閉鎖位置へと動作させられたとき、それを通る流体の流れを妨げるために導管１２２を閉塞するからである。この実施形態では、各ゲート部材２３０，２３２の閉鎖位置部分２４２は、実質的に滑らかな連続外面２５０を有する。当業者にとっては、スライダー２６６と対向する開放位置部分２４０を伴って、開放位置および閉鎖位置部分２４０，２４２を逆転し、常時閉鎖から常時開放へと（あるいはその逆に）ゲートバルブ設計を変更する第２の手段を提供してもよいことは明らかであろう。
【００２４】
この第１実施形態では、エンドレス弾性バンド２３４は概ね楕円形であり、これによって、開放スペースを画定する内周２８２と、外周２８４と、対向する第１および第２の側面２８６，２８８とを含む。エンドレス弾性バンド２３４は、第１の側面２８６が一方のトラック２３６内に受け入れられかつ第２の側面２８８が他方のトラック２３６に受け入れられた状態で、第１および第２のゲート部材２３０，２３２のトラック２３６に受け入れられる。エンドレスバンド２３４が第１および第２のゲート部材２３０，２３２のトラック２３６内に着座させられたとき、第１および第２のゲート部材２３０，２３２は、互いに距離Ｄだけ離間している（図７）。トラック２３６は、その上、エンドレス弾性バンド２３４がゲート部材の外周からある距離だけ凹むかあるいは嵌り込むように配置される。図８から分かるように、この構造は、ポケット１２６内のスプリング式ゲート２２８の周りの流体の流れのために、第１および第２のゲート部材２３０，２３２間のエンドレス弾性バンド２３４の外面の周りにチャネル２５４を画定する。通気ポート１７０が存在する場合、チャネル２５４はそれと流体連通する。チャネル２５４を介したこの通気は、導管１２２を通る流体の流れの方向に対して略垂直であり、アーマチュア１０６がポケット内へとより完全にゲートを移動させるとき、ポケット１２６から流体を排出する。
【００２５】
エンドレス弾性バンド２３４は、第１および第２のゲート部材２３０，２３２間で圧縮可能であり、したがって導管１２２を通る流れの方向と平行に作用するスプリングとして機能する。さらに、エンドレス弾性バンド２３４は、このエンドレス弾性バンド２３４と、第１および第２のゲート部材２３０，２３２のトラック２３６の外壁部分との間にシールを形成するように、導管１２２を流れる流体によってエンドレス弾性バンド２３４に加えられる力に応答して、半径方向外向きに拡張可能である。エンドレス弾性バンド２３４は、第１および第２のゲート部材をポケット１２６の対向する壁と密封係合状態となるように付勢する。
【００２６】
動作時、図７ないし図９のスプリング式ゲートアセンブリを参照して図２および図５に示すような開放位置では、導管を通って流れる流体は、左から右に流れるかまたは右から左に流れるかに関わらず、スプリング式ゲートアセンブリ２２８の通路２２９を通過し、そして流体の圧力は、半径方向外向きに向けられたエンドレス弾性バンド２３４に作用する力を提供し、これによってエンドレス弾性バンドをトラック２３６の外周と密封係合状態となるように押圧する。この密封係合は、アクチュエータ１０３内への流体の漏れを低減または防止し、これは、スプリング式ゲートアセンブリ２２８を、単一材料の均一に硬質なゲートよりも、より漏れ抵抗性が高いものとする。この実施形態は、自然吸気エンジン、特に大気圧または準大気圧で導管１２２を通る空気流との使用に適している。しかしながら、導管１２２が過給空気インテークシステムのブースト圧力側に接続される実施形態では、エンドレス弾性バンド２３４によって提供される漏れ保護は、導管１２２を通って流れる流体が、ポケット１２６内に圧力を発生させる（これは、スプリング式ゲートアセンブリ２２８（およびアーマチュア１０６等）を別の位置へと押すように作用するか、あるいはアセンブリの制御された動作を妨げる可能性がある）のを防止するのを助ける。過給されたエンジンにおける、そして一般にスプリング式ゲートアセンブリ２２８およびゲートバルブ１００がさらされる圧力は、約５psiから約３０psiの範囲である。
【００２７】
エンドレス弾性バンド２３４はまた、エンドレス弾性バンドの存在のために、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、製造公差に対してあまり敏感でないゲートをもたらす。ポケット１２６は、典型的には、締り嵌めを生成するためにスプリング式ゲート２２８の無負荷幅よりも小さい幅を有するように形成される。スプリング式ゲートアセンブリ２２８において、エンドレス弾性バンド２３４は、スプリング式ゲート２２８がポケット１２６に挿入されるとき、第１および第２のゲート部材２３０，２３２の間で圧縮される。エンドレス弾性バンドのスプリング力または第１および第２のゲート部材２３０，２３２への付勢作用は、ポケット１２６内に挿入される（押し込まれる）とき、各それぞれのゲート部材を押圧し、漏れを低減または防止するようにポケットの壁と密封係合状態とする。最も重要なのは、硬質ゲート部材２３０，２３２の弾性係数あるいは単一の硬質ゲートの弾性係数に対して実質的に小さいエンドレス弾性バンドの弾性係数は、スプリング式ゲートアセンブリ２２８に作用すると共にその経路に沿ったアセンブリの直線移動に抗する垂直力が実質的に小さいことを意味することである。これは、摩擦力（摩擦力は垂直力と摩擦係数の積に等しい）を、したがって必要なソレノイド操作力を低減する。この利点は、以下に説明するその他の実施形態にも等しく適用可能である。
【００２８】
ここで、図１０および図１１を参照すると、概して参照数字２２８’で指し示すスプリング式ゲートアセンブリ２２８の第２実施形態が提示されており、これは、同様に、第１のゲート部材２３０’、第２のゲート部材２３２’、そして第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’間に受け入れられたエンドレス弾性バンド２３５を含む、エンドレス弾性バンド２３５は、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’間に挟み込まれているものとして説明することができる。図１１に示すように、第２のゲート部材２３２’は、エンドレス弾性バンド２３５の一部を受け入れるために、その内面２５２’の一部としてまたはその内面２５２’を窪ませることによって形成されたトラック２３７を含む。図１０および図１１では認識できないが、第１のゲート部材２３０’はまたトラック２３７を含む。両方のゲート部材２３０’，２３２’はまた、上述したように、ゲートアセンブリ２２８’をアーマチュア１０６にスライド可能に結合するためのスライダー２６６’を含む。しかしながら、上述したように、このような実施形態の全てにおいて、部材２３０，２３０’，２３２，２３２’等は、代替的に、ステム１１４のガイドレール１６２およびレーストラック溝１６４と同様のガイドレールおよびレーストラック溝を含んでいてもよく、あるいは環状の板状ヘッド１６７を受け入れるためのマルチパートソケット４６８を協働で形成してもよい。
【００２９】
ここで、図１１に示すように、エンドレス弾性バンド２３５は、概して、８の字形状の弾性材料のバンドであり、これによって、第１の開放スペースを画定する第１の内周２７２と、第２の開放スペースを画定する第２の内周２７３と、外周２７４と、対向する第１および第２の側面２７６，２７８とを含む。エンドレス弾性バンド２３５は、第１の側面２７６が一方のトラック２３７内に受け入れられかつ第２の側面２７８が他方のトラック２３７内に受け入れられた状態で、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’のトラック２３７内に受け入れられる。エンドレス弾性バンド２３５は８の字形であるので、トラック２３７もまた典型的には８の字形である。エンドレス弾性バンド２３５が第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’のトラック２３７’内に着座させられたとき、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’は距離Ｄ’だけ互いに離間させられる（図１０参照）。トラック２３７は、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’の外周からある距離だけ、エンドレスの弾性バンド２３５を凹ませるように配置される。
【００３０】
図１０および図１１に示す実施形態では、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’は互いに構造的に異なるが、両方とも、それ自体に第１の開口２３３’を有しており、これは、開放位置で、流体がそれを通って流れることを可能にする導管１２２と整列させられた通路２２９’を協働で画定する。このゲート部分は開放位置部分２４０’（図１０）と呼ばれ、スライダー２６６’と反対側のそれに隣接する部分は閉鎖位置部分２４２’と呼ばれるが、これは、スプリング式ゲートアセンブリ２２８’のこの部分は、閉鎖位置へと移動させられたとき、それを通る流体の流れを妨げるために導管１２２を閉塞するからである。この実施形態では、第１のゲート部材２３０’の閉鎖位置部分２４２’は、それを貫通する第２の開口２４４を含む。第２の開口は、第１の開口２３３’と実質的に同じ寸法とすることができる。第２のゲート部材２３２’は、その閉鎖位置部分２４２’に第２の開口を含まない。代わりに、第２のゲート部材２３２’の閉鎖部分２４２’は、実質的に連続した滑らかな外面を有する。第２のゲート部材２３２’は、その内面２５２’から突出するプラグ２５３を任意選択で含むことができる。このプラグ２５３は、エンドレス弾性バンド２３５によって画定される第２の開放スペースの寸法内に適合し、そして少なくとも、第１のゲート部材２３０’の第２の開口２４４のサイズとなるような寸法とされるが、これは、エンドレス弾性バンド２３５の第２の内周２７３よりも小さな開口を画定する。プラグ２５３は、第２のゲート部材２３２’の内面２５２’の実質的に滑らかな部分であってもよい。
【００３１】
開放位置では、通路２２９’を通って流れる流体は、半径方向外側に向けられた、エンドレス弾性バンド２３５に作用する力を提供し、これによって、トラック２３７の外周と密封係合するようにエンドレス弾性バンドを押圧する。この密封係合は、アクチュエータ１０３およびポケット１２６内への流体の漏れを低減あるいは防止し、これにより、図１０および図１１の実施形態におけるゲート２２８’は、単一材料の均一に硬質なゲートよりも、より漏れ抵抗が高いものとなる。
【００３２】
閉鎖位置では、導管１２２内の流体の流れは、第１のゲート部材２３０’によって画定されるスプリング式ゲート２２８’の側に向かう方向であってもよく、すなわち、第１のゲート部材２３０’は、ゲートバルブ１００の入口端部１２２ａに面してもよい。特に、この流れの向きは、導管１２２が過給空気インテークシステムのブースト圧力側に接続されかつ概してブースト圧力がそれを通って流れるのを停止させるように操作されるときに有益である。これは、ブースト圧力が第２の開口２４４を通過し、プラグ２５３によってエンドレス弾性バンド２３５の第２の内周２７３に向けられて、エンドレス弾性バンド上で半径方向外向きに作用し、それを第１および第２のゲート部材２３２’，２３０’のトラック２３７に対して密封係合させるからである。第２の開口２４４の存在はまた、その上にブースト圧力が導管１２２内の流れの方向と平行に作用してエンドレス弾性バンド２３５を軸方向に圧縮する力を加えることができる第１のゲート部材２３０’の外面の表面積を最小限に抑える。ブースト圧力がエンドレス弾性バンド２３５を軸方向に圧縮する場合、ゲート部材２３０’，２３２’の一方は他方に近づくように移動し、Ｄ’を減少させ、ポケット１２６の一方の壁と当該ゲート部材との間にそれを通って流体が漏れる可能性があるギャップを形成する。これは望ましくない結果である。したがって、ゲート部材２２８’に関して、第２のゲート部材２３２’の実質的に連続した滑らかな外面に衝突するであろう方向に、ブースト圧力が導管内に流入することは望ましくないであろう。図６に示す実施例では、流れの逆方向の向きは、おそらく、最高圧力差がインテークマニホールド内のブースト圧力によってゲートバルブの出口側にアスピレーターを横切って生じる逆転された圧力差となるので有益である。
【００３３】
ここで、図１２ないし図１４、そしてまた図２０を参照すると、この実施形態またはその他の実施形態の変形例では、図１２ないし図１４のゲート部材２３０’，２３２’および図２０のゲート部材４３０，４３２の一つはラッチ２８１，４８１を（それぞれ）含むことができ、そしてゲート部材２３０’，２３２’の他方は、対応するように配置された戻り止め２８３，４８３を（それぞれ）含むことができる。図示されるように、一方が複数のラッチ２８１，４８１を含んでいてもよくかつ他方が複数の戻り止めを含んでいてもよく、あるいはそれぞれが、その相手方要素の配置に対応するようにラッチ２８１，４８１および戻り止め２８３，４８３がゲート部材２３０’，２３２’または４３０，４３２の反対側の端部に配置された状態で、一つのラッチ２８１，４８１および一つの戻り止め２８３，４８３を含んでいてもよい。ラッチ２８１，４８１および戻り止めは、ポケット１２６内に挿入する前にアセンブリを組み立てられた形態で積極的に保持することによって、スプリング式ゲートアセンブリ２２８’（または１２８，２２８，４２８等）の組み立てを補助する。
【００３４】
ここで、図１５ないし図１７を参照すると、（第１または第２のゲート部材のいずれかに向けられた流れで動作可能な）ユニバーサルスプリング式ゲートアセンブリが図示され、参照数字３２８によって差し示されている。ユニバーサルスプリング式ゲート３２８は、図１０および図１１の実施形態と同じ第１のゲート部材２３０’と、第１のゲート部材２３０’と同じ全体構造を有する第２のゲート部材３３２と、閉鎖位置のために必要な障害物を提供する内側ゲート部材３３４と、第１のゲート部材２３０’と内側ゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第１のエンドレス弾性バンド３４６と、第２のゲート部材３３２と内側ゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第２のエンドレス弾性バンド３４８とを含む。第２のゲート部材３３２（図１６参照）は、スライダー３６６と、開放位置部分２４０’の第１の開口３３３と、その閉鎖位置部分２４２’の第２の開口３４４とを含むことができる。内側ゲート部材３３４は、その開放位置部分２４０’に開口３３６を含み、かつ、閉鎖位置部分２４２’を画定する対向する実質的に連続した外面を有するが、これは、ユニバーサルスプリング式ゲート３２８が閉鎖位置にあるとき、導管を通る流体の流れを遮ることができる。
【００３５】
図１５ないし図１７の実施形態では、８の字形状のエンドレス弾性バンドは、第１および第２のゲート部材２３０’，３３２のそれぞれにおける二つの開口のために好ましい。８の字形状のエンドレス弾性バンド３４６，３４８は上述したとおりである。ここで、第１のエンドレス弾性バンド３４６は、内側ゲート部材３３４の第１のトラック３５２内および第１のゲート部材２３０’のトラック２３７内に着座させられるが、これは、好ましくは、第１のエンドレス弾性バンド３４８を受け入れるための寸法とされた８の字の形状である。同様に、第２のエンドレス弾性バンド３４８は、内側ゲート部材３３４の第２のトラック３５４内および第２のゲート部材３３２のトラック３３７内に着座させられるが、これは、好ましくは、第２のエンドレス弾性バンド３４８を受け入れるための寸法とされた８の字形状である。
【００３６】
動作中、ユニバーサルスプリング式ゲート３２８は、開放位置および閉鎖位置において、図１０および図１１のスプリング式ゲート２２８’の第１のゲート部材側に関して上述したように動作する。ユニバーサルスプリング式ゲート３２８は、特別な流れの向きを必要とすることなく、自然吸気型、スーパーチャージャー型、またはターボチャージャー型エンジンにおいて使用することができる。その普遍的な性質ならびに第１および第２のゲート部材のそれぞれの閉鎖位置部分における減少した表面積の利点によって、導管を通る流れの方向に関係なくアクチュエータ１０３およびポケット１２６内への漏れを低減または防止するために、このゲート機能はゲートを密閉する。この実施形態はまた、アクチュエータと通気ポート１７０（存在する場合）との間の流体連通を提供するためにエンドレス弾性バンドの外面の周りに複数のチャネル２５４を提供するという利点を有する。
【００３７】
また、この実施形態あるいはその他の実施形態の変形例では、図１２ないし図１４に、そして図２０の実施形態に示すように、図１２ないし図１４のゲート部材２３０’，２３２’ならびに図２０のゲート部材４３０，４３２はそれぞれ、その後端部２６０からアクチュエータ１０３のステム１１４に向かって突出する接続部材２７０を含む。後端部２６０は、ゲートアセンブリをポケット１２６内に挿入する間に、前端部２６２に対して相対的に配置されている。接続部材２７０は、ステム１１４の一部を受け入れるための略環状開口２７２と、やはり環状に形成されてもよい板状ヘッド１６７を受け入れるための大型チャンバー２７４とを有するマルチパートソケット２６８を協働で形成する。マルチパートソケット２６８は、図２２に示すように、機械式カップリングのステム１１４のヘッド１６７の周りに弾撥係合する。マルチパートソケット２６８は、ポケット１２６内に挿入される前に、アセンブリをステム１１４上で能動的に保持することによって、スプリング式ゲートアセンブリ２２８’（または１２８，２２８等）の組み立てを支援する。大型チャンバー２７４は、典型的には、ステム１１４の板状ヘッド１６７よりも大きく、これによってステム１１４の周りを回転するためにスプリング式ゲートアセンブリのためのクリアランスを提供する。上述したように、これは、スプリング式ゲートアセンブリ２２８’，４２８が組み立て中にステム１１４に対して３６０度以上自由に回転できるので有利である。
【００３８】
図１２および図１４を参照すると、ゲート部材２３０’，２３２’の一つ以上は、本明細書で開示されたスプリング式ゲートアセンブリの全ての実施形態に適用可能な配向部材２８６を含むことができる。一実施形態では、配向部材２８６は、一つ以上のゲート部材２３０’，２３２’の側面から外向きに突出するタブであってもよい。したがって、ポケット１２６は、配向部材２８６を受け入れるための形状および大きさを有する受け入れ配向部材（図示せず）を有する。配向部材２８６および受け入れ配向部材は、いかなるタイプのキーおよびキー溝構成であってよく、ポケットまたはゲートアセンブリのいずれかが、そのいずれかの部分を有することができる。
【００３９】
さらに、ポケット１２６への挿入を容易にするために、スプリング式ゲートアセンブリのいずれかは、ゲート部材２３０’，２３２’，４３０，４３２のいずれかまたは両方の前端部２６２から離れるように延在する図１３、図１４および図２０に示すようなテーパー状の脚部２８８を含むことができ、脚部２８８のテーパーはゲート部材の外面にあり、かつ、テーパーは、概ね同じゲート部材の内面と一致する平面に向かう方向に内向きである。
【００４０】
ここで図２０を参照すると、スプリング式ゲートアセンブリの第５実施形態（概して参照数字４２８で指し示される）が提供されるが、これは、同様に、第１のゲート部材４３０と、第２のゲート部材４３２と、第１および第２のゲート部材４３０，４３２間に受け入れられる、本明細書で図１８および図１９に関して説明したようなエンドレス弾性バンド４３４とを含む。エンドレス弾性バンド４３４は、第１および第２のゲート部材４３０，４３２間に挟み込まれるものとして説明できる。この実施形態では、第１および第２のゲート部材４３０，４３２の一般的な構造は、図１０および図１１に関して説明した構成に対応する。第２のゲート部材４３２は、その内面４５２の一部としての、あるいはその内面４５２を窪ませることで形成されたトラック４３７を含み、そして第１のゲート部材４３０は、一度組み立てられると、トラック４３７のそれぞれがエンドレス弾性バンド４３４の一部を受け入れるようにトラック４３７を含み、第１および第２のゲート部材４３０，４３２は互いに構造的に異なるが、両方とも第１の開口４３３をそれ自体に有しており、これらは協働で通路４２９を画定する。この実施形態では、閉鎖位置は、第２のゲート部材４３２の内面４５２から突出するプラグ４５３と位置合わせされた第１のケート部材の第２の開口４４４によって画定される。このプラグ４５３は、エンドレス弾性バンド４３４によって画定される第２の開放スペースの寸法内に適合し、そしてエンドレス弾性バンド４３４の対応する内周よりも小さい開口を画定する、少なくとも第１のゲート部材４３０の第２の開口４４４のサイズとなるような寸法とされる。プラグ４５３は、第２のゲート部材の内面の実質的に滑らかな部分であってもよい。
【００４１】
本明細書に開示されたスプリング式ゲートの各実施形態においては、エンドレス弾性バンドは、図９および図１１に見られるように概して矩形断面を有する概ね滑らかなバンドとして示されていた。しかしながら、エンドレス弾性バンドは、このような構成に限定されない。別の実施形態では、エンドレス弾性バンドは、図１８および図１９に見られるように、概して不規則な内側および外側表面を有することができる。この実施形態では、エンドレス弾性バンドは、一般に、蛇腹状エンドレス弾性バンド４３４と呼ばれ、これは、波状の外周４７４と、それに対して反対に波打つ内周４７６とを有する。エンドレス弾性バンド４３４が略８の字形状を有する場合、８の字の中心を形成するクロス部材４３５もまた蛇腹状とすることができる。クロス部材４３５内のベローズおよびバンドの主要部は、  図１８および図１９に示すように、導管を通る、したがってエンドレス弾性バンド自体を通る流体の流れの方向に対して横向きに配向される。蛇腹状弾性バンド４３４は、それが第１および第２のゲート部材間でのバンドのより均一な圧縮を実現するので有利である。
【００４２】
上述したように、本明細書に開示された実施形態の多くの態様の利点の一つは、より小さなソレノイドアクチュエータを使用して、その開放位置と閉鎖位置との間でゲートを直線的に並進移動させることができることである。特に、本明細書に開示されたスプリング式ゲートの実施形態は、ゲートを第１の位置から第２の位置へと（開放から閉鎖へとまたは閉鎖から開放へと）直線的に並進移動させるために３ポンド未満の力しか必要とせず、しかもソレノイドアクチュエータからの保持力をほとんどあるいは全く必要とせず、すなわちリターンスプリング力に打ち勝つのに十分な力しか必要としない。一実施形態では、ソレノイドアクチュエータ（これは、それがその中に収容されるがスプリング式ゲートアセンブリまたは導管はそうではないハウジングを含む）は、それが単に約３５０グラム以下の重量を有するようなサイズである。別の実施形態では、ソレノイドアクチュエータはそれが約２９０グラムの重量を有するようなサイズである。
【００４３】
これらのより小さなソレノイドアクチュエータを可能にするバルブデバイスの別の態様を図２１に示す。スプリング式ゲートを通って通路２２９，４２９を画定する、本明細書の実施形態の第１および第２のゲート部材のそれぞれの（図２０に示すような）開口４３３は略長方形であり、その長手方向軸線Ｃは、導管の長手方向軸線Ａに対して略垂直に配向されている。導管１２２は、ポケット１２６に近接して略円形または楕円形の内部寸法を有し、第１および第２のゲート部材のそれぞれの開口４３３の面積は、導管の略円形または楕円形の内部寸法と略同じ面積を有する。開口４３３の矩形形状は、全開放位置または全閉鎖位置に到達するために遠くまで移動する必要がないゲートを提供し、これは、移動距離が短縮されるので、より少ない電力しか必要としない。したがって、より小さなソレノイドを使用することができる。導管の内部寸法と略同じ面積の開口は、導管の内部寸法の面積と同じ面積またはその±５％面積を有するものである。略同じ面積を有することは、スプリング式ゲートを通る通路を画定する開口が導管の略同じ流動面積を有することを意味する。
【００４４】
ここで図２２を参照すると、図１ないし図３のデバイスと同様のバルブデバイス５００が示されており、これに関して、同様の参照数字は同一または類似のコンポーネントを表す。バルブデバイス５００は、ソレノイドコイル１０４およびバルブ機構１２０に接続可能なアーマチュア１０６を有すると共に電気コネクター１０９に電気的に結合されたアクチュエータ１０３を含むハウジング５０２を含む。付勢要素（図中のコイルスプリング１１２）は、アーマチュア１０６を開放位置または閉鎖位置へと付勢する。バルブ機構１２０は、アーマチュア１０６に面しかつポケット１２６内で直線的に移動可能なスプリング式ゲートアセンブリ１２８を受け入れるためにポケット１２６内に開口する接続開口１２４を画定する導管１２２を含む。ポケット１２６は、導管１２２を第１のセクション１２２ａおよび第２のセクション１２２ｂへと分割し、そしてポケット１２６に隣接する導管の端部はバルブ開口１２３を画定する。導管１２２は、両端部からバルブ開口１２３に向かって長手方向軸線「Ａ」に沿って連続的に漸進的に先細になるかあるいは狭まり、これによって上述したようにバルブ開口１２３においてその最小内径を有するチューブであってもよい。
【００４５】
ハウジング５０２は、ハウジングをバルブ機構１２０、特に導管１２２に接続するためのフランジ５０４を含む。これらの二つのコンポーネント間に気密シールが存在するのが望ましく、それは、ここでは、ハウジング５０２のフランジ５０４を導管の係合フランジ５０６に対してスピン溶接することによって達成される。導管は、ポケット１２６の接続開口１２４の周りに配置された略環状フランジである係合フランジ５０４を含む。ハウジング５０２のフランジ５０４は、略Ｖ字形またはＷ字形の断面輪郭を有していてもよく、導管１２２のフランジ５０６は、それに対して反対の輪郭を有する。例えば、図２２に示すように、ハウジング５０２のフランジ５０４は略Ｗ字形の断面輪郭であり、導管１２２の係合フランジ５０６は略Ｖ字形の断面輪郭である。このようにして、Ｖ字形輪郭のアームはＷ字形輪郭によって画定される隙間内に着座させられる。
【００４６】
フランジ５０４および係合フランジ５０６が互いに係合させられると、ハウジングまたは導管のいずれかが静止状態に保持され、そして他方のコンポーネントが、圧力の印加を伴って、コンポーネントを一つに溶接するために３６０度以上、それに対して回転させられてもよい。ここで、少なくともフランジ５０４および係合フランジ５０６は、一方のコンポーネントを他方のコンポーネントに対して回転させることによって生じる圧力および摩擦の結果として溶融し、一つに溶接されるプラスチック材料、典型的には熱可塑性材料からなる。
【００４７】
一実施形態では、バルブデバイスのアセンブリはスピン溶接ステップを含む。この方法は、ハウジングから突出すると共にフランジを有するステムを有する、ハウジング５０２等のハウジング内に収納されたアクチュエータと、組み立てられていないスプリング式ゲートと、係合フランジを有する導管１２２等の導管とを提供することを含む。次に、当該方法は、第１のゲート部材と第２のゲート部材との間にエンドレス弾性バンドが挟み込まれた状態でかつ組み立てられたスプリング式ゲートを形成するためにスプリング式ゲートの各ゲート部材の接続部材がステムの周りに配置された状態で、これらの部材を互いに固定するステップを含む。次に、組み立てられたスプリング式ゲートが導管のポケットと係合させられ、そしてハウジングのフランジと導管の係合フランジとが一つにスピン溶接される。フランジおよび係合フランジは、図２に関して説明したようなものであってもよい。
【００４８】
スピン溶接は、ハウジングまたは導管のいずれかを静止状態で保持するような形状・構造とされた固定治具と、この固定治具に対して回転可能な対向治具またはチャックとを提供するステップを含むことができる。チャックは、ハウジングまたは導管のいずれかを保持する形状および構造を有する。一実施形態では、固定治具は、ハウジングを静止状態で保持するような形状および構造とされ、そしてチャックは、ハウジングに対して導管およびスプリング式ゲートを一緒に回転させるような形状および構造とされる。スピン溶接は、導管および組み立てられたスプリング式ゲートをハウジングに対して少なくとも３６０度回転させることを含むことができる。
【００４９】
ここで図２３を参照すると、概して参照数字５２８で指し示されるスプリング式ゲートアセンブリの第６実施形態が提供されるが、これは、同様に、第１のゲート部材５３０と、第２のゲート部材５３２と、第１および第２のゲート部材５３０，５３２間に受け入れられた、本明細書で図１８および図１９に関して説明するようなエンドレス弾性バンド４３４とを含む。エンドレス弾性バンド４３４は、第１のゲート部材５３０と第２のゲート部材５３２との間に挟み込まれるものとして説明することができ、本明細書で開示されたエンドレス弾性バンドのいずれかであってもよい。スプリング式ゲート５２８は、図１２ないし図１４に関して上述したように、マルチパートソケット２６８を含み（そのための参照数字は図２３において繰り返し使用される）、これは、ヘッド１６７の周りに弾撥係合して、スプリング式ゲートの直線運動の経路に垂直な複数の方向へのスライド運動を可能にすると共に、組み立て中、スプリング式ゲートがステム１１４に対して３６０度以上回転することを可能とする。第１および第２のゲート部材５３０，５３２の全体的な構造は、以下でさらに説明する変更を除いて、図１０および図１１に関して説明した構成に対応する。したがって、他の実施形態に関して先に説明した繰り返される特徴について、同じ参照数字が含まれる。
【００５０】
スプリング式ゲート５２８は、少なくとも第１の開放スペースを画定する内周を有するエンドレス弾性バンド４３４と、スプリング式ゲートを通る流れの方向Ｆと平行に配向されかつそれと反対の方向に延びるフランジ５４０を有する、それを貫通する第１の開口５３３を有する第１のゲート部材５３０と、第１のゲート部材のフランジ５４０内に終端部または遠位端部５４４が着座させられた状態で、そこから第１のゲート部材５３０に向かって延び、これによってスプリング式ゲート５２８を通る連続的な通路５４６を画定する長尺なスロート５４２を有する、それを貫通する第２の開口５３５を有する第２のゲート部材５３２とを有する。エンドレス弾性バンド４３４は、長尺なスロート５４２および環状フランジ５４０によって画定された連続通路５４６を受け入れるその開放スペースを伴って、第１のゲート部材５３０と第２のゲート部材５３２との間に挟み込まれ、そして第１のゲート部材５３０を第２のゲート部材５３２から距離Ｄだけ離間させる。図示のように、フランジ５４０は、第１の開口５３３の形状と概ね合致する連続フランジである。第１のゲート部材５３０および第２のゲート部材５３２の両方は、その内面４５２の一部としてあるいは内面４５２を窪ませることで形成されたトラック４３７を含み、その中にエンドレス弾性バンド４３４の一部が着座させられる。第１および第２のゲート部材５３０，５３２は、上述したようなファスナーシステムを含む。図２３および図２４では、ファスナーシステムはラッチ４８１を含むものとして示されている。
【００５１】
長尺なスロート５４２は、スプリング式ゲートの流動性能の低下を最小限に抑えながら、スプリング式ゲートの移動面と静止面との間におけるゴミ侵入の問題を解決するために存在する。長尺なスロートは、漸進的に連続的に先細になる内部通路５５０を画定する。先細内部通路５５０は、その終端部または遠位端部５４４に向かって、漸進的に連続的に寸法が縮小する。長尺なスロート５４２は第１のゲート部材の外面から第２のゲート部材の外面までの距離よりも小さな長さを有し、これによって図２３に示すクリアランスギャップを形成する。このクリアランスギャップ５５２は、約０．１ｍｍないし約２．０ｍｍであるが、フランジ５４０の長さよりも少なくとも０．５ｍｍ小さいということによって決定されてもよい。図２３に示すように、第１のゲート部材５３０は、流れ方向に対して横向きに配向された第１の開口５３３内のリップ５４８を含むことができ、それが存在する場合、クリアランスギャップ５５２は、約０．６ｍｍないし約１．５ｍｍであってもよい。図２４に戻ると、スプリング式ゲートは第１の開口５３３内のリップ５４８を持たなくてもよく、それを持たない場合、クリアランスギャップ５５２は約０．１ｍｍないし約２．０ｍｍであってもよい。
【００５２】
ここで図２５Ａないし図２５Ｃを参照すると、図２０、図２３および図２４のスプリング式ゲートを通る流れの比較シミュレーションが示されている。レッドはスプリング式ゲートを通る導管内の最速の流れを示し、ライトブルーは導管内の最も遅い流れを示す。図２５Ａは９．８ｇ／ｓの流量を示す。図２５Ｂは９．０ｇ／ｓの流量を示す。図２５Ｃは１０．１ｇ／ｓの流量を示す。したがって、図２３および図２４に示すスプリング式ゲートの連続的な通路は、図２０のそれと同等の流量を有し、図２４のスプリング式ゲートは０．３ｇ／ｓの改善さえ見られた。このように、これらの代替実施形態は、バルブの性能を犠牲にすることなく、ゴミの進入を低減することができる。
【００５３】
図２４を参照すると、先細内部通路５５０は二重の目的を有する。すなわち、それは、成形ツールからの部品の容易な取り出しを可能とし、そしてそれは、ゲート５２８が流れ状態にあるときに流れ入口５３６が流れを妨げないことを保証する。ゲート５２８の移動量が与えられると、先細内部通路５５０の連続的な漸進的テーパーは、流れ入口５３６における開口高さＨが、ゲートの最悪の場合の移動量よりも約０．１ｍｍないし約０．５ｍｍ大きくなるようなものである。図２５Ｂおよび図２５Ｃから分かるように、開口高さＨは、導管１２２のバルブ開口１２３のそれに最も近接した部分よりも大きい。
【００５４】
先の図と比較した場合の図２３のスプリング式ゲート５２８の別な差異は、第１のゲート部材５３０が、その閉鎖位置部分において、それを貫通する第３の開口５６０を画定していることである。第３の開口５６０は、ゲートが閉鎖位置にありかつブースト圧力が導管１２２のそれに最も近接した部分に存在するときに、それと連通するゲートの内部領域を加圧する役割を果たす。ゲートの内部領域のこの加圧は、摩擦により一定の値でゲートを作動させる力を維持しながら、バルブの適切なシーリングを保証するのに役立つ。第１の開口５３３と比較した場合の第３の開口５６０の面積は、約１：１ないし約１：１０の範囲内、より好ましくは約１：３ないし約１：５の範囲内にある。ここで、第１、第２および第３の開口のいずれかは、その長手方向軸線が流れ方向に対して略垂直に配向された略長方形であってもよいが、これには限定されない。
【００５５】
図２３および図２４のスプリング式ゲートは、略８の字形のエンドレス弾性バンドを有するものとして示されている。エンドレス弾性バンドは、それを通過する流れの方向に対して横向きに配向されたベローズを備えた蛇腹状弾性バンドである。
【００５６】
図９および図１１に開示されたスプリング式ゲートは、概して滑らかなエンドレス弾性バンドを有するものとして示されている。しかしながら、エンドレス弾性バンドは、このような構成には限定されない。エンドレスの弾性バンドは、図１８および図１９に見られるように、概して不規則な内面および外面を有することができる。この実施形態では、エンドレス弾性バンドは、一般に、蛇腹状エンドレス弾性バンド４３４と呼ばれるが、これは、波状外周４７４と、それに対して反対に波打つ内周４７６とを有する。エンドレス弾性バンド４３４が略８の字形状を有する場合、８の中心を形成するクロス部材４３５もまた蛇腹状とされてもよい。図１８および図１９に示すように、クロス部材４３５内のベローズおよびバンドの主要部は、導管を通る、したがってエンドレス弾性バンド自体を通る流体の流れの方向に対して横向きに配向される。蛇腹状の弾性バンド４３４は、それが第１のゲート部材と第２のゲート部材との間でバンドのより均一な圧縮を実現するので有利である。
【００５７】
上記実施形態は、その用途またはその使用法に関して、図面および明細書に示される部品およびステップの構成および配置の詳細に限定されないことに留意されたい。例示的な実施形態、構成および変形例の特徴は、別な実施形態、構成、変形例および変更例において実施されるかあるいはそれに組み込まれてもよく、さまざまな方法で実施または実行されてもよい。さらに、特に断らない限り、本明細書で使用される用語および表現は、読み手の便宜のために本発明の例示的な実施形態を説明するために選択されたものであり、本発明を限定するためではない。
【００５８】
本発明を詳細に、そしてその好ましい実施形態への言及によって説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、変更および変形が可能であることは明らかであろう。
【符号の説明】
【００５９】
１００  ゲートバルブ
１０２  ハウジング
１０３  アクチュエータ
１０４  ソレノイドコイル
１０６  アーマチュア
１０６ａ  挿入端部
１０６ｂ  非挿入端部
１０７  ボディ部分
１０８  内部リセス
１０９  電気コネクター
１１０  付勢要素
１１１  ボア
１１２  コイルスプリング
１１４  ステム
１１４ａ  近位端部
１２０  バルブ機構
１２２  導管
１２２ａ  入口端部（第１のセクション）
１２２ｂ  出口端部（第２のセクション）
１２３  バルブ開口
１２４  接続開口
１２５  断面
１２６  ポケット
１２７  断面
１２８  スプリング式ゲートアセンブリ
１３０，１３２  部材
１３４  エンドレス弾性バンド
１６０  レールシステム
１６２  ガイドレール
１６４  軌道溝
１６６  スライダー
１６７  板状ヘッド
１７０  通気ポート
１８０  エアインテーク
１８２  エアインタークーラー
１８４  インテークマニホールド
１９０  アスピレーター
１９２  チェックバルブ
１９４  パワーブレーキブースター
２２８，２２８’，２２８''  スプリング式ゲートアセンブリ
２２９，２２９’  通路
２３０，２３０’  第１のゲート部材
２３２，２３２’  第２のゲート部材
２３３，２３３’  第１の開口
２３４，２３５  エンドレス弾性バンド
２３６，２３７，２３７’  トラック
２４０，２４０’  開放位置部分
２４２，２４２’  閉鎖位置部分
２４４  第２の開口
２５０  連続外面
２５２，２５２’  内面
２５３  プラグ
２５４  チャネル
２６０  後端部
２６２  前端部
２６６，２６６’  スライダー
２６８  マルチパートソケット
２７０  接続部材
２７２  第１の内周
２７３  第２の内周
２７４  外周
２７６  第１の側面
２７８  第２の側面
２８１  ラッチ
２８２  内周
２８４  外周
２８６  第１の側面
２８８  第２の側面
３２８  ユニバーサルスプリング式ゲート
３３２  第２のゲート部材
３３３  第１の開口
３３４  内側ゲート部材
３３６  開口
３３７  トラック
３４４  第２の開口
３４６  第１のエンドレス弾性バンド
３４８  第２のエンドレス弾性バンド
３５２  第１のトラック
３５４  第２のトラック
３６６  スライダー
４２８  スプリング式ゲートアセンブリ
４２９  通路
４３０  第１のゲート部材
４３２  第２のゲート部材
４３３  第１の開口
４３４  蛇腹状エンドレス弾性バンド
４３５  クロス部材
４３７  トラック
４４４  第２の開口
４５２  内面
４５３  プラグ
４６８  マルチパートソケット
４７４  波状外周
４７６  内周
４８１  ラッチ
５００  バルブデバイス
５０２  ハウジング
５０４，５０６  係合フランジ
５２８  スプリング式ゲート
５３０  第１のゲート部材
５３２  第２のゲート部材
５３３  第１の開口
５３５  第２の開口
５３６  入口
５４０  環状フランジ
５４２  長尺なスロート
５４４  遠位端部
５４６  連続通路
５４８  リップ
５５０  先細内部通路
５５２  クリアランスギャップ
５６０  第３の開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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