(57)【要約】  ターボ過給エンジンのスタート−ストップエンジンシステムには、コンプレッサーの上流またはコンプレッサーの下流からスロットルとエンジンとの間の位置までの、またはコンプレッサーとスロットルとの間からバイパス中にベンチュリーデバイスを備えたコンプレッサーの上流の位置までの流体の流れを伴うバイパスを有する。真空を必要とするデバイスは、ベンチュリーデバイスの吸引ポートと流体連通している。真空を必要とするデバイスまたはベンチュリーデバイスと流体連通する電子真空ポンプが追加される。電子真空ポンプは、スタート−ストップエンジンの停止状態中に作動して、ベンチュリーデバイスによって発生させられる真空を置き換えるか、ベンチュリーデバイスが真空を必要とするデバイスのために真空を発生させ続けるようベンチュリーデバイスを横切る圧力降下を提供する。
2020534473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプであって、
キャビティを画定すると共に、外部環境と前記キャビティとの間の流体連通のための複数の孔を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記キャビティ内に収容された第１のソレノイドアセンブリと、
前記ハウジング内に収容されたピストンであって、前記ピストンは、磁性材料のプレートによって密封閉鎖された第１の端部と、前記ハウジングに対して密封接続された第２の端部と、を有する弾性ベースを備え、これによって前記ハウジングの前記キャビティを前記ピストンの両側において第１のチャンバーと第２のチャンバーとに分割しているピストンと、
前記ハウジングと、前記ハウジングに対して着座するキャップとの間に画定された複数の副室であって、前記複数の副室のそれぞれは、前記ハウジングの複数の孔の一つと流体連通しておりかつその中に逆止弁を有する複数の副室と、を具備し、
前記ピストンは、共振振動のために、前記ソレノイドアセンブリへの磁気吸引のために動作可能な範囲内に前記磁性材料のプレートが置かれるように配置されており、
前記複数の孔のうちの二つは第１のチャンバーと流体連通し、このうち一方の孔は大気と流体連通し、他方の孔はエンジンのオペレーティングシステムと流体連通し、前記複数の孔のうちの別の二つは前記第２のチャンバーとの連通し、このうち一方の孔は大気と流体連通し、他方の孔はエンジンのオペレーティングシステムと流体連通し、
前記真空ポンプの大気側の前記逆止弁は、前記ハウジングの前記複数の孔を密封被覆するように前記ハウジングの外面に対して着座させられ、前記真空ポンプの前記オペレーティングシステム側の前記逆止弁は、前記オペレーティングシステムと流体連通する前記キャップの入口および／または出口を密封被覆するように前記ハウジングに対して結合された前記キャップに対して着座させられる、真空ポンプ。
【請求項２】
前記ソレノイドアセンブリは、その中に巻線を収容するボビンが着座させられる、それ自体を窪ませることによって形成されたキャビティを有するコアを備える、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
オペレーティングシステムと流体連通するよう配置された前記ハウジングの前記複数の孔のうちの二つの孔に接続されたベンチュリーデバイスシーリングをさらに備える、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記磁性材料のプレートは永久磁石である、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記第１のソレノイドアセンブリと反対の方向に、前記磁性材料のプレートに作用する第２のソレノイドアセンブリをさらに備える、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ソレノイドは、前記ピストンの前記弾性ベースの固有振動数に等しい変化率でパルス変調される、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
各逆止弁は、前記ハウジングまたは前記キャップのいずれかにおける前記複数の孔のうちの二つを開放可能に密封被覆するために、第１のフラップおよび第２のフラップを形成する細長いエラストマー部材である、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
スタート−ストップエンジンシステムであって、
空気流をスロットルに導くコンプレッサーを有するターボチャージャーと、
前記スロットルの下流のエンジンと、
前記コンプレッサーの上流または前記コンプレッサーの下流から前記スロットルと前記エンジンとの間の位置への流体の流れを有するバイパスであって、真空を発生させるベンチュリーデバイスを備えたバイパスと、
前記ベンチュリーデバイスの吸引ポートと流体連通する、真空を必要とするデバイスと、
真空を必要とする前記デバイスまたは前記ベンチュリーデバイスと流体連通する電子真空ポンプと、を具備し、
前記電子真空ポンプは、前記スタート−ストップエンジンの停止状態中、前記ベンチュリーデバイスによって発生させられる真空に取って代わるか、あるいは前記ベンチュリーデバイスが、真空を必要とする前記デバイスのために真空を発生させ続けるよう前記ベンチュリーデバイスを横切る圧力降下を提供するように動作可能である、スタート−ストップエンジンシステム。
【請求項９】
真空を必要とする前記デバイスはブレーキブーストシステムである、請求項６に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１０】
前記ベンチュリーデバイスの上流の前記バイパスに自動遮断弁をさらに備える、請求項６に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１１】
前記電子真空ポンプは、前記ベンチュリーデバイスが、前記停止状態中に、真空を必要とする前記デバイスのために真空を発生させ続けるよう前記ベンチュリーデバイスを横切る圧力降下を提供するために、前記ベンチュリーデバイスの排出ポートと流体連通する、請求項６に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１２】
前記バイパス内に、前記ベンチュリーデバイスの下流の逆止弁をさらに備える、請求項９に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１３】
スタート−ストップエンジンシステムであって、
空気流をスロットルへと導くコンプレッサーを備えたターボチャージャーと、
前記スロットルの下流のエンジンと、
前記コンプレッサーと前記スロットルとの間から、前記コンプレッサーの上流の位置への流体の流れを有する第１のバイパスであって、真空を発生させるベンチュリーデバイスを備えた第１のバイパスと、
前記ベンチュリーデバイスの吸引ポートと流体連通する、真空を必要とするデバイスと、
前記コンプレッサーと前記スロットルとの間から、前記スロットルと前記エンジンとの間の位置への流体の流れを有する第２のバイパスであって、前記ベンチュリーデバイスを備える前記第１のバイパスの一部を共有する第２のバイパスと、
前記ベンチュリーデバイスの排出ポートと流体連通する電子真空ポンプと、を具備し、
前記電子真空ポンプは、前記ベンチュリーデバイスが、真空を必要とする前記デバイスのために真空を発生させ続けるよう、前記スタート−ストップエンジンの停止状態中、前記ベンチュリーデバイスを横切る圧力降下を提供するように動作させられる、スタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１４】
真空を必要とする前記デバイスはブレーキブーストシステムである、請求項１１に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１５】
真空を必要とする前記デバイスは真空キャニスターである、請求項１１に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１６】
前記電子真空ポンプは、前記ベンチュリーデバイスが、前記停止状態中、真空を必要とする前記デバイスのための真空を発生させ続けるよう前記ベンチュリーデバイスを横切る圧力降下を提供するために前記ベンチュリーデバイスの排出ポートと流体連通する、請求項１１に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１７】
前記第２のバイパス内に、前記ベンチュリーデバイスの下流および前記電子真空ポンプの下流の逆止弁をさらに備える、請求項１４に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１８】
前記第１のバイパス内に、前記ベンチュリーデバイスと前記コンプレッサーの上流の位置との間の逆止弁をさらに備える、請求項１６に記載のスタート−ストップエンジンシステム。
【請求項１９】
スタート−ストップエンジンシステムに真空を提供する方法であって、
請求項８に記載のスタート−ストップエンジンシステムを提供するステップと、
前記スタート−ストップエンジンシステムの停止状態中、前記ピストンの固有共振振動数で前記ソレノイドに向かって、次いで前記ソレノイドから離れるように繰り返し並進移動するように前記ピストンを作動させるために、前記電動真空ポンプ内の前記ソレノイドにパルス変調電力信号を送信するステップと
とを具備する方法。
【請求項２０】
スタート−ストップエンジンシステムに真空を提供する方法であって、
請求項１３に記載のスタート−ストップエンジンシステムを提供するステップと、
前記スタート−ストップエンジンシステムの停止状態中、前記ピストンの固有共振振動数で前記ソレノイドに向かって、次いで前記ソレノイドから離れるように繰り返し並進移動するように前記ピストンを作動させるために、前記電動真空ポンプ内の前記ソレノイドにパルス変調電力信号を送信するステップと
とを具備する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１７年９月２１日に出願された米国仮出願第６２／５６１，２４９号の利益を主張し、その全体がこの参照により本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、真空を必要とするデバイスが使用するための真空の発生を支援するためにエンジンにおいて使用される電動真空ポンプに関し、より詳しくは、コンプライアント材料およびその固有振動数でピストンを動作させる同じハウジング内のソレノイドアセンブリに吸引可能な磁性材料を備えたピストンを有する真空ポンプならびにそれを有するエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
燃費の改善、エンジンの小型化、スタート−ストップエンジン技術および自動車両でのディーゼル技術の使用の要件は、車両システム、例えばブレーキブーストシステムを作動させるための真空の使用可用性を低下させる、いくつかの要因をもたらした。既存の電気式空ポンプは大きく、高価で、非効率的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、エンジンが停止しているとき、すなわち車両のエンジンが惰性運転状態のとき、停止信号または停止標識で、あるいはブレーキを使用するときに、エンジンシステムの真空源を、コンパクトで、安価で、より効率的な真空ポンプで、特にスタート−ストップエンジン用の真空を発生させる真空ポンプで補完あるいは完全に置き換える必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】電動真空ポンプの側方から見た分解斜視図である。
【図２】図１のピストンベースおよび磁性材料のプレートの正面から見た拡大分解図である。
【図３】図１の電動真空ポンプ内の逆止弁の一つの正面から見た斜視図である。
【図４】図１の真空ポンプの縦方向の断面組立図である。
【図５】電動真空ポンプ−ベンチュリーデバイスアセンブリの側方から見た斜視図である。
【図６】図５の真空ポンプ−ベンチュリーデバイスアセンブリの縦断面図である。
【図７】電動真空ポンプの第２実施形態の縦断面図である。
【図８】電動真空ポンプが組み込まれたエンジンシステムの第１実施形態の概略図である。
【図９】電動真空ポンプが組み込まれたエンジンシステムの第２実施形態の概略図である。
【図１０】電動真空ポンプが組み込まれたエンジンシステムの第４実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
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番号は同一または機能的に類似の要素を示す。
【０００７】
本明細書中で使用されるとき、「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。
【０００８】
図１および図４は、電動（電気作動式）真空ポンプ１０の異なる図である。真空ポンプ１０は、デバイスに真空を提供するために、例えば車両のエンジンなどのエンジンにおいて使用することができる。図１において、真空ポンプ１０は、真空を必要とするデバイス１０２に接続され、真空ポンプ１０は、ソレノイドアセンブリ１６に対するピストン１４の動きに応じてハウジング１２を通る空気の流れにより当該デバイス１０２のための真空を発生させる。ハウジング１２は、キャビティ２０、例えば第１のセクションａおよび第２のセクションｂを画定するように互いに密封結合する二部分構造である。一実施形態では、ハウジング１２の第１のセクション１４ａおよび第２のセクション１４ｂは、プラスチック溶着プロセスを使用して互いに固定的に結合されたプラスチック射出成形コンポーネントであってもよい。キャップ１２ｂは、キャビティ２０内に突出し、真空ポンプの動作中に流体の流れを強化するために、キャビティの内面を画定する表面を窪ませることで形成されたチャネル１３を有する。
【０００９】
キャビティ２０は、外部環境とキャビティとの間の流体連通のための複数の孔２２を有する。ハウジング１２のキャビティ２０内には、第１のソレノイドアセンブリ１６およびピストン１４が収容されている。ピストン１４は、磁性材料のプレート４０により密閉された第１の端部３２と、ハウジングに対して密封接続された第２の端部３４とを有する弾性ベース３０を備え、これによってハウジング１２のキャビティ２０を、ピストン１４の両側で第１のチャンバー１８および第２のチャンバー１９へと分割する。複数の孔２２'のうちの二つは第１のチャンバー１８と流体連通しており、一方の孔２２'ａは大気ＡＴＭと流体連通するためのものであり、他方の孔２２'ｏはエンジンのオペレーティングシステム（真空を必要とするデバイス１０２）と流体連通するためのものであり、そして複数の孔２２''のうちの別の二つは第２のチャンバー１９と流体連通し、一方の孔２２''ａは大気ＡＴＭと流体連通するためものであり、他方の孔２２''ｏはオペレーティングシステム（真空を必要とするデバイス１０２）と流体連通するためのものである。ピストン１４は、ソレノイドアセンブリ１６への磁気吸引のために動作可能な範囲内に磁性材料のプレート４０を配置するために、キャビティ２０内に位置させられる。
【００１０】
図４に示されるように、真空ポンプは、孔２２'ｏおよび２２''ｏを取り囲む位置で、その外部から突出する第１のネック２４を有する。いったん組み立てられると、キャップ２５は、第１のネック２４に密封結合されて複数の副室２８を形成し、そのそれぞれが複数の孔２２'ｏおよび２２''ｏの一つと流体連通する。キャップ２６は、副室２８'を通って孔２２'ｏと流体連通するための第１の孔５２と、副室２８''を通って孔２２''ｏと流体連通するための第２の孔５４とを有する。副室２８には逆止弁５０が着座させられている。逆止弁５０は、それがキャップ２６に対して着座させられて、第１の孔５２および第２の孔５４をそれぞれ密封被覆するように、ハウジング１２とキャップ２６との間に着座させられ、そのそれぞれは圧力の変化に応じて独立して動作可能な材料のフラップを備える。
【００１１】
真空ポンプは、孔２２'ａおよび２２''ａを囲む位置で、その外面から突出する第１のネック２５を有する。いったん組み立てられると、ネック２５はキャップ２７に対して密封結合されて複数の副室２９を形成し、そのそれぞれは複数の孔２２'ａおよび２２''ａの一つと流体連通する。キャップ２７は、副室２９'を通って孔２２'ａと流体連通するための第１の孔６２と、副室２９''を通って孔２２''ａと流体連通するための第２の孔６４とを有する。副室２９には逆止弁６０が着座させられている。逆止弁６０は、それが孔２２'ａおよび２２''ａを密封被覆するようハウジング１２の外面に対して着座させられるように、ハウジング１２とキャップ２７との間に着座させられ、そのそれぞれが圧力変化に応じて独立して動作可能な材料のフラップを備える。
【００１２】
図３を参照して、以下、逆止弁５０についてさらに詳しく説明するが、これは逆止弁５０に同様に適用可能である。逆止弁５０は、第１の端部９１および第２の端部９２を有すると共に第１および第２の端部間で中央に位置する、それを貫通する開口９０を有する細長い部材である。第１の端部９１と開口９０との間の逆止弁５０の部分は第１のフラップ９４を形成し、第２の端部９２と開口９０との間の逆止弁５０の部分は第２のフラップ９６を形成する。少なくとも逆止弁５０の第１のフラップ９４および第２のフラップ９６は、孔２２'ｏおよび孔２２''ｏに対して着座させられたとき、それらをそれぞれ密封するが、それを通過する流体の流れを可能とするために圧力変化に応答して孔から離れるように曲がる、フレキシブルで、屈曲可能な材料からなる。フラップ９４および９６は、システム内の圧力変化のみに基づいて、閉位置と開位置との間で曲がるように動作可能である。フラップを支援するスプリング、コイルスプリングなどは存在しない。逆止弁の開口９０は、第１および第２のフラップ９４，９６が孔２２'ｏおよび２２''ｏを覆うように逆止弁５０を配置するために、孔２２'ｏと２２''ｏとの間で第１のネック２４内に配置された突起９１（図１）を受け入れるようなサイズおよび形状とされている。
【００１３】
より詳細な考察のために図２を参照すると、ピストン１４は、磁性材料のプレート４０および弾性ベース３０を備える。磁性材料のプレート４０は、弾性ベース３０の第１の端部３２の特徴部を密封状態で受け入れるために、その一つまたは複数の面にリセス４２を有する。磁性材料のプレートは、軟磁性材料ないし永久磁石材料で作られたワッシャーとすることができる。ワッシャーを永久磁石にするために製造中にワッシャーを磁場にさらすことができる。弾性ベース３０は、キャビティ２０内でハウジングの内面に密封係合するためのその第２の端部３４に、フランジまたはビードなどの特徴部３６を有する。弾性ベース３０は、磁性材料４０のプレートをソレノイドアセンブリ１６へ向かって付勢するためのスプリング特性を有する材料から形成されており、キャビティ２０を第１および第２のチャンバー１８，１９へと密封細分するための密封特性を有し、ソレノイドが作動させられ、それに対して磁性材料のプレートを吸引するとき、ソレノイドアセンブリ１６に向かって延びることができる弾力性を有する。弾性ベース３０は、図に示されるように、ベローズであってもよく、そして環状であってもよい。
【００１４】
ここで、図１および図４を参照すると、ソレノイドアセンブリ１６は、その中に巻線７４を収容するボビン７２が着座させられる、それ自体を窪ませることによって形成されたキャビティ７１を有する磁性材料のコア７０を備える。この例示的な実施形態では、コア７０は、長手方向断面（図４）で見たとき略Ｅ形状であってもよいが、三次元において、コア２３０は外径リング７６および内径ポスト７８を有し、両方ともプレート７５から同じ方向に延びていることを理解されたい（ただし、これには限定されない）。外径リング７６と内径ポスト７８との間に形成されるキャビティ７１内に着座させられるのは、電流を運ぶことができるワイヤの巻線７４を収容するボビン７２である。一実施形態では、ボビン７２はプラスチックから構成されてもよく、プラスチック射出成形プロセスによって製造されてもよい。プラスチック射出成形プロセスについて説明したが、ボビンを製造するために、その他のアプローチおよび材料も同様に使用できることを理解されたい。図４に示すボビン７２は、その中に内径ポスト７８を収容する中央ボア７９を画定しかつ半径方向外側に面するキャビティ８０を画定する環状リングであり、これは、長手方向断面で見た場合、ボビンの各半体に関して略Ｃ字形断面を有する。巻線７４は、例えば銅線などの電流を運ぶための任意のタイプの線材であってもよい。巻線７４は、真空ポンプが配置されるエンジン制御モジュールなどのエンジンのシステムまたは回路基板に対する接続のために、端子（図示せず）またはハウジング１２を通って延びる電線または電気コネクタに電気的に接続される。システムまたは回路基板（図示せず）は、ソレノイドアセンブリ１６を作動させるための回路を含む。
【００１５】
真空ポンプ１０は、その大気ＡＴＭ側でキャップ２７に密封結合されるカバー８２を含むことができる。カバー８２は、存在する場合、孔６２および６４を、ダストおよび破片から保護する。カバー８２は、真空ポンプが大気と依然として連通することを可能にする複数の孔８３を有する。真空ポンプ１０は、キャップ２６の動作側でキャップ２６に密封結合されたアダプター８４を含むことができる。アダプター８４は、真空ポンプ１０を、真空を必要とするデバイス１０２などのエンジンのオペレーティングシステムに接続することができる、液密シール用のホースまたはチューブ（図示せず）を密封係合するための密封機構８７を有する導管８６を含む。
【００１６】
動作中、ソレノイドアセンブリ１６が作動させられ、磁性材料のプレート４０がそれに対して吸引されると、排気状態が生じる。ここで、第１のチャンバー１８内の流体（空気）が圧縮され、孔２２'ａおよび５２の逆止弁フラップに力を加える。孔５２では、圧力がキャップ２６に対してそれを押し付けているので逆止弁フラップは閉じた状態で維持される。逆に、孔２２'ａでは、逆止弁フラップが圧力により開かれ、これにより、第１のチャンバーから空気が排出される。この排気状態の間、第２のチャンバー１９内の流体（空気）は膨張することができ、その中の圧力は低下する。このように、孔２２''ａの逆止弁フラップはハウジング１２の外面に対して閉じた状態で維持され、アダプター８４と第２のチャンバー１９との間にフラップをハウジング１２の外面に向かって副室２８''内へと押し込むのに十分な圧力差が存在する場合に（これは、ハウジング１２が真空を必要とするデバイスを有する作動システムに接続されているので起こりそうにない）、孔５４の逆止弁フラップは開くことができる。
【００１７】
次に、ソレノイドアセンブリ１６が非作動状態とさせられると、すなわち巻線７４に電流が流れていないとき、磁性材料のプレート４０はソレノイドアセンブリから離れるように移動し、これにより吸入状態が生じる。ここで、第２のチャンバー１９内の流体（空気）は圧縮され、流体（空気）は、アダプター８４内の圧力よりも低い圧力を有するように、先行して排気された第１のチャンバー１８内に引き込まれる。このようにして、孔５２の逆止弁フラップが開いてアダプターから第１のチャンバー内に空気を引き込み、そして孔２２'ａの逆止弁フラップは、逆止弁フラップをハウジングの外面に当接した状態で保持するように作用する大気圧によって閉じた状態で維持される。流体（空気）が第２のチャンバー１９内で圧縮されるとき、圧力は孔５４の逆止弁フラップをキャップ２６に対して当接状態で、すなわち閉鎖状態で維持し、孔２２''ａの逆止弁フラップは、大気と第２のチャンバー１９との間に圧力差が存在し、第２のチャンバーの圧力が大気圧よりも高く、流体がフラップを副室２９''内に押しやるために十分である場合に開くことができる。
【００１８】
興味深いことに、真空ポンプ１０は、ピストン１４の磁性材料のプレート４０を共振状態に置き、排気位置と吸気位置との間で繰り返し振動させて真空を繰り返し継続的に発生させることができるように動作可能な構造を有する。この共振を実現するために、ソレノイドアセンブリ１６は、弾性ベース３０の共振時の振動が磁性プレート４０を動かして真空を発生させるように、その固有振動数で弾性ベース３０を励起するパルス変調を使用して動作させられる。このように、ソレノイドアセンブリへの低エネルギー入力では、予想以上に高い真空出力が発生させられる。パルス変調は、それが弾性ベース３０をその固有振動数で励起して、ソレノイドの単なるオン・オフサイクリングが生じ得るよりも弾性ベースのより直線的な並進移動を生み出すことができる場合には、パルス振幅変調、パルス幅変調またはパルス位置変調であってもよい。真空ポンプ１０は多くの利点を有する。それはコンパクトで効率的であり、製造コストが手頃であり、オペレーターまたはシステムがそれを必要とするときはいつでも、真空を必要とするデバイスのために適切な真空レベルを保証するように電気的に制御可能である。真空ポンプは、高吸引真空と大きな流量を提供し、共振状態で動作させられてもよい。一実施形態では、それはサイクル当たり５ｃｍ３の流体を移動させることができる。それはまた、電気とそれを形成するために使用される材料により非常に効率的である。
【００１９】
図５および図６を参照すると、真空ポンプ１０は、（参照数字１００で特定され、真空ポンプ・ベンチュリーデバイスアセンブリと本明細書では呼ばれる）ベンチュリーデバイス１００の排出ポート１１２と一体であるかあるいはそれに接続されるアダプター８４を有する。真空ポンプ・ベンチュリーデバイスアセンブリ１００は、エンジン、例えば車両の内燃機関で使用され、真空を必要とするデバイス１０２が使用する真空を提供する。真空を必要とするデバイスは、車両ブレーキブーストデバイス、ターボチャージャーのウェイストゲートアクチュエータ、加熱および換気アクチュエータ、ドライブラインアクチュエータ（例えば４輪駆動アクチュエータ）、燃料蒸気パージシステム、エンジンクランクケース換気、燃料システムリークテストシステム、オートマチックトランスミッションおよび／またはエアコンであってもよい。エンジンと、その全てのコンポーネントおよび／またはサブシステムは、ここで特定されるエンジンの特定のコンポーネントを表すために含まれるいくつかのボックスを除いて図示されておらず、エンジンコンポーネントおよび／またはサブシステムは車両エンジンに一般的に見られるものを含んでいてもよいと理解される。図示される実施形態は一般にベンチュリーデバイスを有すると呼ばれるが、ベンチュリーデバイスは、原動ポートが大気圧に接続されている場合は「アスピレーター」と呼ばれ、あるいは原動ポートがターボチャージャーによって生成された昇圧空気に起因する圧力など、ブースト圧力に接続されている場合は「エジェクター」と呼ばれることがある。
【００２０】
真空ポンプ・ベンチュリーデバイスアセンブリ１００は、ハウジング１０１（これは図示のように上側ハウジング１０４および下側ハウジング１０６から形成される）と、真空ポンプ１０とを含む。上側部分および下側部分の呼称は、紙面上に配向されるような図面に関連したものであり、右および左のそれぞれも説明のためのものであり、エンジンシステムで使用する場合、図示した配向には限定されない。好ましくは、上側ハウジング１０４は、音波溶接、加熱または両者間に気密シールを形成するためのその他の従来方法によって下側ハウジング１０６に対して接合される。
【００２１】
図６を参照すると、下側ハウジング１０６は、複数のポートを含む通路１４４を有し、そのいくつかはエンジンのコンポーネントまたはサブシステムに接続可能である。ポートには、（１）原動ポート１０８、（２）吸引ポート１１０、（３）排出ポート１１２、そして任意選択で（４）共有の米国特許第９，５３４，７０４号明細書に示されるようなバイパスポートを含む。流体が望ましくない方向に流れるのを防ぐために、これらのポートのいずれかの下流または上流に逆止弁を配置することができる。ここで、下側ハウジング１０６の吸引ポート１１０および上側ハウジング１０４の接続部分１５０は、チャンバー１６６を形成し、フローティングプレート状密封部材１３６を利用して逆止弁を共同で形成する。下側ハウジング１０６はチャンバー１６６内に下側弁座１２４を形成し、これはチャンバー内に上向きに延在する複数の放射状に離間したフィンガー１３４を備える。放射状に離間したフィンガー１３４は開位置で密封部材１３６を支持する。
【００２２】
下側ハウジング１０６の通路１４４は、排出セクション１８１内で（本明細書では排出コーンとも呼ばれる）第２のテーパー部分１８３に向かって収束する原動セクション１８０に（本明細書では原動コーンとも呼ばれる）第１のテーパー部分１８２を含む中心長手方向軸線に沿った内部寸法形状を有し、それはそこから離れる方向に開拡し、すなわち、それは、より小さい寸法の入口端部１８６から、より大きい寸法の出口端部１８９まで徐々に連続的に先細になる。ここで、第１のテーパー部分１８２および第２のテーパー部分１８３は、端部同士が（原動セクション１８０の出口端部１８４と排出セクション１８１の入口端部１８６とが）突き合わされた状態で整列させられているが、ある直線距離だけ離間させられ、これによってベンチュリーギャップ１８５が形成されている。ベンチュリーギャップ１８５はチャンバー１６６と流体連通しており、原動セクション１８０の出口端部１８４および排出セクション１８１の入口端部１８６はチャンバー１６６内へと延びている。チャンバー１６６は、出口端部１８４および入口端部１８６の周囲においてかつその下方で延在する。さらに、放射状に間隔を置いて配置されたフィンガー１３４は、出口端部１８４および入口端部１８６の周囲であってかつその下方での流体の流れを可能にする開口をそれらの間に有する。
【００２３】
入口端部１８８，１８６および出口端部１８４，１８９は、円形状でも、楕円形状でも、あるいはその他の多角形状でもよく、そこから延びる徐々に連続的に先細になる内部寸法は、これに限定されるわけではないが、双曲面または円錐を画定してもよい。原動セクション１８０の出口端部１８４および排出セクション１８１の入口端部１８６のいくつかの例示的な形態は、２０１４年６月３日に出願された同時係属中の米国特許出願第１４／２９４，７２７号（参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる）に提示されている。第２のテーパー部分１８３はまた、第２のテーパー部分の出口端部１８９に近接したバイパスポートとの接合部を形成してもよい。
【００２４】
図６をさらに参照すると、上側ハウジング１０４は、その長さにわたって延びる通路１４６を有すると共に複数のポートを有し、そのいくつかはエンジンのコンポーネントまたはサブシステムに接続可能である。このポートには、（１）（チャンバー１６６のための入口ポートを形成する）接続部分１５０および（２）真空を必要とするデバイス１０２に接続可能な入口に接続可能な第２のポート１５４が含まれる。上側ハウジング１０４は上側バルブシート１２５を含む。ここで、チャンバー１６６内に突出する一対の同心環状ビードは上側バルブシート１２５を形成し、ピン１６４は、チャンバー１６６内での密封部材１３６の並進移動のためのガイドとして、チャンバー１６６内へと下向きに延びる。したがって、密封部材１３６は、ピン１６４を受け入れるためのサイズとされかつ位置決めされた貫通孔を含む。
【００２５】
動作中、真空ポンプ１０は、上述したように機能し、吸気状態の間、ベンチュリーデバイス１０１を経て原動セクション１８０から排出セクション１８１に向かって流体の流れを引き込み、これによって、真空を必要とするデバイス１２０において真空を発生させるために、上側ハウジング１０４およびベンチュリーギャップ１８５を経て吸気を引き込む。
【００２６】
図７を参照すると、参照数字２１０によって指し示される真空ポンプの第２実施形態が示されている。真空ポンプ２１０は、図１ないし図４の真空ポンプ１０と同様に構成されるが、第１のソレノイドアセンブリ１６の反対側に第２のソレノイドアセンブリ２１６を有し、その間にあるピストン１４はハウジング２１２と密封係合状態である。ハウジング２１２は、真空ポンプ１０に関して上述したように巻線２７２で満たされたボビン２７１を収容するコア２７０を有する第２のソレノイドアセンブリのための空間を形成するために異なる形状を有する。ハウジング２１２は、外部環境とキャビティ２２０との間の流体連通のための複数の孔２２を有し、キャビティ２２０は、ピストン１４（弾性ベース３０および磁性材料のプレート４０）によって第１のチャンバー２１８と第２のチャンバー２１９とに分割される。第１および第２のチャンバー２１８および２１９は真空ポンプ１０よりも大きな容積を有する。複数の孔２２２'のうちの二つは第１のチャンバー２１８と流体連通しており、すなわち一つの孔２２２'ａは大気ＡＴＭと流体連通するためのものであり、他方の孔２２２'ｏはエンジン（真空を必要とするデバイス１０２）のオペレーティングシステムと流体連通するためのものであり、そして複数の孔２２２''のうちの別の二つは第２のチャンバー２１９と流体連通しており、すなわち一方の孔２２２''ａは大気ＡＴＭと流体連通するためのものであり、他方の孔２２２''ｏはオペレーティングシステム（真空を必要とするデバイス１０２）と流体連通するためのものである。ピストン１４は、ソレノイドアセンブリ１６および第２のソレノイドアセンブリ２１６への磁気吸引のための動作可能な範囲内に磁性材料のプレート４０を配置するために、キャビティ２２０内に配置される。
【００２７】
真空ポンプ１０について上述したように、真空ポンプ２１０は、キャップ（図示せず）に対して密封結合されたとき孔２２２'ａおよび２２２''ａを閉鎖するためにハウジング２１２の外面に着座させられる逆止弁を収容する複数の副室を形成する第１のネック２２５と、アダプター（図示せず）に密封結合されたときダプターの孔を閉鎖するためにアダプターに着座させられる逆止弁を収容する複数の副室を形成する第２のネック２２６とを有する。動作中、磁性材料のプレート４０が第２のソレノイドアセンブリの作動によって第１のソレノイドアセンブリ１６から離れて図７の左側に移動するとき、吸気状態は、真空ポンプ１０と同様に、空気をオペレーティングシステムから第１のチャンバー２１８内へと孔２２２'を経て引き込むが、さらに、第２のチャンバーの孔２２２''ａの逆止弁が開く。次に、真空ポンプ１０の「排気状態」において、磁性材料のプレート４０が第１のソレノイドアセンブリ１６に吸引されると、孔２２２'ａおよび孔２２２''ｏの逆止弁が開く。このように、両方の条件下で、オペレーティングシステムからの流体（空気）の取り込みが生じる。この組み合わされた動作は、真空ポンプ２１０に関して、真空ポンプ１０と比較して２倍の空気流量を提供する。この実施形態では、二つのソレノイドアセンブリ１６，２１６間で磁性材料のプレートの共振状態が可能である。
【００２８】
ここで図８を参照すると、真空ポンプ１０は、図示されたようなエンジンシステム２００に接続され、これは好ましくはスタート−ストップエンジンである。エンジンシステム２００は、大気に接続されたエアフィルターまたはクリーナー２０２と、ブースト圧力をエンジン２０８に送り込むコンプレッサー２０６を有するターボチャージャー２０４とを備える。コンプレッサー２０６とエンジン２０８との間にはスロットル２１０および給気クーラー２１２が存在し、給気クーラーはスロットル２１０の上流に存在する。エンジンシステム２００はまた、スロットル２１０の周りのバイパスのための二つのオプションを有する。オプション１は、コンプレッサー２０６の上流を起点とするスロットル２１０の周りのバイパスである（経路Ａ）。オプション２は、コンプレッサー２０６の下流を起点とするスロットル２１０の周りのバイパスである（経路Ｂ）。バイパスＡまたはＢのいずれかには、自動遮断バルブ（ＡＳＯＶ）２１６によって制御される、米国特許第９，８２７，９６３号、米国特許９，５３４，７０４号および米国特許第１０，０２４，４５８号のベンチュリーデバイスなどのベンチュリーデバイス２１４が存在し、自動遮断バルブ（ＡＳＯＶ）２１６は、経路Ａが選択された場合にはベンチュリーデバイス２１４はアスピレーターとして動作させ、経路Ｂが選択された場合にはベンチュリーデバイス２１４をエジェクターとして動作させる。ここで、ベンチュリーデバイス２１４は、真空を必要とするデバイスとしてブレーキブーストシステム２１８に接続され、そして本明細書で説明される電動真空ポンプ１０は、ベンチュリーデバイスの吸引ポート２２０と同じブレーキブーストシステム２１８のポートに接続され、ベンチュリーデバイスによって提供される真空の補完または代替としてブレーキブーストシステム２１８に真空を提供する。特に、真空ポンプ１０は、エンジン２０８が稼働していないとき、すなわちエンジンのスタート−ストップサイクルのストップ状態にあるときに接続可能である、ブレーキブーストシステム２１８または真空を必要とするその他のデバイスに真空を提供するように動作可能である。
【００２９】
図９を参照すると、真空ポンプ１０は、図示されたようなエンジンシステム３００に接続されており、これは好ましくはスタート−ストップエンジンである。エンジンシステム３００は、大気に接続されたエアフィルターまたはクリーナー３０２と、ブースト圧力をエンジン３０８に送り込むコンプレッサー３０６を有するターボチャージャー３０４とを備える。コンプレッサー３０６とエンジン３０８との間にはスロットル３１０および給気クーラー３１２が存在し、給気クーラー３１２はスロットル３１０の上流に存在する。エンジンシステム３００はまた、スロットル３１０の周りのバイパスのための二つのオプションを有する。オプション１は、コンプレッサー３０６の上流を起点とするスロットル３１０の周りのバイパスである（経路Ａ）。オプション２は、コンプレッサー３０６の下流を起点とするスロットル３１０の周りのバイパスである（経路Ｂ）。バイパスＡまたはＢのいずれかには、自動遮断バルブ（ＡＳＯＶ）２１６によって制御される、米国特許第９，８２７，９６３号、米国特許第９，５３４，７０４号および米国特許第１０，０２４，４５８号のベンチュリーデバイスなどのベンチュリーデバイス３１４が存在し、自動遮断バルブ（ＡＳＯＶ）２１６は、経路Ａが選択された場合にはベンチュリーデバイス３１４をアスピレーターとして動作させ、経路Ｂが選択された場合にはベンチュリーデバイス３１４をエジェクターとして動作させる。ここで、ベンチュリーデバイス３１４は、真空を必要とするデバイスとしてのブレーキブーストシステム３１８に接続されるように図示されており、そして本明細書で説明される電動真空ポンプ１０は、ベンチュリーデバイス３１４の排出ポート３２２に接続され、真空ポンプ１０が吸入状態にある間、ベンチュリーデバイス３１４によって真空を発生させるが、これは、エンジンが稼働していないとき、すなわちエンジンのスタート−ストップサイクルのストップ状態にあるときに起きるように設定され、これによって真空が継続的に発生させられ、ブレーキブーストシステム３１８あるいはブレーキブーストシステム３１８と置き換えられるその他の真空を必要とするデバイスに提供される。この構成において、バイパスＡおよびＢはまた、流体が誤った方向にベンチュリーデバイス３１４を通って流れるのを防止する逆止弁３２４をエンジン３０８とベンチュリーデバイス３１４の排出ポート３２２との間に含む。
【００３０】
ここで図１０を参照すると、真空ポンプ１０は、図示されるようなエンジンシステム４００に接続されており、これは好ましくはスタート−ストップエンジンである。エンジンシステム４００は、大気に接続されたエアフィルターまたはクリーナー４０２と、ブースト圧力をエンジン４０８に送り込むコンプレッサー４０６を有するターボチャージャー４０４とを備える。コンプレッサー４０６とエンジン４０８との間には、スロットル４１０および給気クーラー４１２が存在し、給気クーラー４１２はスロットル４１０の上流に存在する。エンジンシステム４００は、コンプレッサー４０６の下流であるがスロットルの上流を起点として延びかつ図１０に実線矢印の流路で表されるようにコンプレッサー４０６の上流の位置４１５へと空気を戻す第１のバイパス４０１をコンプレッサー４０６の周りに有する。第１のバイパス４０１内には、それ自体の内部バイパスの有無にかかわらず、米国特許第９，８２７，９６３号、米国特許第９，５３４，７０４号および米国特許第１０，０２４，４５８号のベンチュリーデバイスなどのベンチュリーデバイス４１４と、コンプレッサーの上流でベンチュリーデバイス４１４とリターン位置４１５との間の逆止弁４２６が存在する。ベンチュリーデバイス４１４は、真空を必要とするデバイス４１８と流体連通する吸引ポート４２０を有し、これは、ブレーキブーストキャニスター、燃料パージキャニスター、クランクケース換気システムなどであってもよい。
【００３１】
図１０をさらに参照すると、さらに、エンジンシステム４００は、スロットルの上流側４３０からスロットルの下流側４３２に至るスロットル４１０の周囲のバイパスである第２のバイパス４０３を有する。第２のバイパス４０３は、ベンチュリーデバイス４１４を含む第１のバイパス４０１の共通部分４０５を共有する。第２のバイパス４０３は、ベンチュリーデバイス４１４とバイパスおよび真空ポンプ１０の下流側４３２との間に位置する逆止弁４３４を有する。ここで、ベンチュリーデバイス４１４は真空を必要とするデバイス４１８および電動真空ポンプに接続されるように示されており、真空ポンプ１０が吸入状態にある間、ベンチュリーデバイス４１４によって真空が発生させられるが、これは、エンジンが稼働していないとき、すなわちエンジンのスタート−ストップサイクルのストップ状態にあるときに起きるように設定され、これによって真空が継続的に発生させられ、真空を必要とするデバイス４１８に提供される。
【００３２】
図８ないし図１０に示されるエンジンシステムに関しては、全ての態様において、電動真空ポンプは約１０ｋＰａないし約１５ｋＰａの真空を発生させる。この大きさの真空は、ベンチュリーデバイス３１４および４１４を横切る圧力降下を生じさせ、ベンチュリーデバイスを介して真空を発生させるのに十分である。
【００３３】
さらに開示されるのは、図８ないし図１０のスタート−ストップエンジンシステムのいずれか一つを動作させる方法である。当該方法は、まず、上記実施形態のいずれか一つによるスタート−ストップエンジンシステム２００，３００または４００を提供すること、そして、その後、スタート−ストップエンジンシステムの停止状態中に、ピストンの固有共振振動数でソレノイド１６に向かって、次いでソレノイド１６から離れるように繰り返し並進移動するようにピストン１４を作動させるために、電源（図示せず）から電動真空ポンプ１０内のソレノイドへとパルス変調電力信号を送信することを含む。通常、固有共振振動数は弾性ベース３０の固有振動数である。全ての実施形態において、パルス変調は、パルス幅変調、パルス振幅変調およびパルス位置変調から選択される。いくつかの実施形態ではパルス変調はパルス幅変調である。全ての実施形態において、電動真空ポンプ１０は約１０ｋＰａから約１５ｋＰａの真空を発生させる。
【００３４】
特定の実施形態に関して本発明を図示説明してきたが、本明細書を読解した当業者がその変更を思い付くことは明らかであり、本発明は全てのそうした変更を含む。
【符号の説明】
【００３５】
２  原動ポート
３  吸引ポート
１０  電動真空ポンプ
１２  ハウジング
１２ｂ  キャップ
１３  チャネル
１４  ピストン
１４ａ  第１のセクション
１４ｂ  第２のセクション
１６  第１のソレノイドアセンブリ
１８  第１のチャンバー
１９  第２のチャンバー
２０  キャビティ
２２，２２'，２２''，２２'ａ，２２'ｏ，２２''ａ，２２''ｏ  孔
２４，２５  ネック
２６，２７  キャップ
２８，２８'，２８''，２９，２９'，２９''  副室
３０  弾性ベース
３２  第１の端部
３４  第２の端部
３６  特徴部
４０  磁性材料のプレート
４２  リセス
５０  逆止弁
５２  第１の孔
５４  第２の孔
６０  逆止弁
６２  第１の孔
６４  第２の孔
７０  コア
７１  キャビティ
７２  ボビン
７４  巻線
７５  プレート
７６  外径リング
７８  内径ポスト
７９  中央ボア
８０  キャビティ
８２  カバー
８３  孔
８４  アダプター
８６  導管
８７  密封機構
９０  開口
９１  第１の端部
９２  第２の端部
９４  第１のフラップ
９６  第２のフラップ
１００  真空ポンプ・ベンチュリーデバイスアセンブリ
１０１  ベンチュリーデバイス
１０２  真空を必要とするデバイス
１０４  上側ハウジング
１０６  下側ハウジング
１０８  原動ポート
１１０  吸引ポート
１１２  排出ポート
１２０  真空を必要とするデバイス
１２４  下側弁座
１２５  上側バルブシート
１３４  フィンガー
１３６  密封部材
１４４，１４６  通路
１５０  接続部分
１５４  第２のポート
１６４  ピン
１６６  チャンバー
１８０  原動セクション
１８１  排出セクション
１８２  第１のテーパー部分
１８３  第２のテーパー部分
１８４  出口端部
１８５  ベンチュリーギャップ
１８６  入口端部
１８８  入口端部
１８９  出口端部
２００  スタート−ストップエンジンシステム
２０２  クリーナー
２０４  ターボチャージャー
２０６  コンプレッサー
２０８  エンジン
２１０  真空ポンプ
２１２  ハウジング
２１４  ベンチュリーデバイス
２１６  第２のソレノイドアセンブリ
２１８  第１のチャンバー
２１９  第２のチャンバー
２２０  キャビティ
２２２'，２２２''，２２２'ａ，２２２'ｏ，２２２''ａ，２２２''ｏ  孔
２２５  第１のネック
２２６  第２のネック
２３０，２７０  コア
２７１  ボビン
２７２  巻線
３００  スタート−ストップエンジンシステム
３０２  クリーナー
３０４  ターボチャージャー
３０６  コンプレッサー
３０８  エンジン
３１０  スロットル
３１２  給気クーラー
３１４  ベンチュリーデバイス
３１８  ブレーキブーストシステム
３２２  排出ポート
３２４  逆止弁
４００  スタート−ストップエンジンシステム
４０１  第１のバイパス
４０２  クリーナー
４０３  第２のバイパス
４０４  ターボチャージャー
４０５  共通部分
４０６  コンプレッサー
４０８  エンジン
４１０  スロットル
４１２  給気クーラー
４１４  ベンチュリーデバイス
４１５  リターン位置
４１８  デバイス
４２０  吸引ポート
４２６  逆止弁
４３０  上流側
４３２  下流側
４３４  逆止弁
【図１】
2020534473.tif 000003
【図２】
2020534473.tif 000004
【図３】
2020534473.tif 000005
【図４】
2020534473.tif 000006
【図５】
2020534473.tif 000007
【図６】
2020534473.tif 000008
【図７】
2020534473.tif 000009
【図８】
2020534473.tif 000010
【図９】
2020534473.tif 000011
【図１０】
2020534473.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月24日(2020.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2020534473.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020534473.tif 000014
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020534473.tif 000015
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020534473.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020534473.tif 000017
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2020534473.tif 000018
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2020534473.tif 000019
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2020534473.tif 000020
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2020534473.tif 000021
【国際調査報告】
2020534473.tif 000022
2020534473.tif 000023
2020534473.tif 000024