JP2003504585A

JP2003504585A - 高圧ソレノイドパイロット弁

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Publication number: JP2003504585A
Application number: JP2001510763A
Authority: JP
Inventors: スティーヴンカーター，
Original assignee: ベリテックエヌジーヴイ，カナダ，コーポレーンョン
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2003-02-04
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: CA2277602A1; JP4046507B2; ATE267355T1; WO2001006161A1; EP1196707A1; EP1196707B1; US6540204B1; DE60010889D1; AU6256000A

Abstract

(57)【要約】圧縮ガス流に対するほぼ瞬間的制御のための改良された電気操作パイロット型、「瞬間動作」ソレノイドアセンブリである。このアセンブリはガス状燃料を使用する乗り物用に提案された年長システムに適用することができる。ハウジングに入口（２４）と出口（１１）を備え、これらは主ピストン（３０）が滑動可能に搭載された主チャンバ、チャンバ内に滑動可能に搭載された第２のピストン（７０）を有する第２のチャンバ、パイロットピストンの並進運動を生じるソレノイド（１４０）、および種々の部品を接続する流路（２２ｅ、２２ｂ、２２ｃ、２２ａ、４６、７、１８）に接続している。ソレノイドが付勢されると、パイロットピストンが移動して流体が主チャンバからパイロットチャンバに流れ、主チャンバの領域に差圧の増加をもたらす。この差圧が主ピストンを移動させて、出口をガス入口からの流体流に暴露する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする乗物等様の燃料システムに関す
る。特に本発明はＣＮＧを燃料とする乗物等様の燃料流を制御するソレノイドア
センブリに関する。

【０００２】（背景技術）圧縮天然ガス（ＣＮＧ）が乗物の燃料として用いられるときは、４、５００ｐ
ｓｉｇもの高圧で圧肉シリンダ内に貯蔵される。燃料ポンプがないので、シリン
ダからエンジンの燃料系へのＣＮＧの流通を開始および停止するのに電気ソレノ
イドが用いられている。乗物に迅速に燃料を再供給することを保証するために、
かつ低シリンダ圧で操作できるように、そのようなソレノイドは大きなオリフィ
スを必要とする。０．１５０〜０．２５０インチのオリフィスが一般的である。
特に、４、５００ｐｓｉｇでは０．２５０インチのソレノイドを開くのに２２０
ｌｂｓの力が必要である。そのような力は合理的な大きさの、１２Ｖ直流で直接
動作するソレノイドの能力を超えている。

【０００３】従って、パイロット操作ソレノイドが使用されている。そのようなソレノイド
は小さなオリフィス（典型的には直径０．０１５〜０．０３０インチ）を開く直
接動作部分（パイロットステージ）を有する。その小オリフィスは下流のシステ
ムに対して圧力（流れ）を供給する。ひとたびパイロット流が上流および下流の
圧力をほぼ等しくすると、大（主）ステージが開く。この主ステージは直径０．
１５０インチ〜０．２５０インチのオリフィスを有する。パイロットステージと
主ステージを連結するために機械式および空圧式手段の双方が用いられる。これ
らの系は大型の高価なソレノイドコイルを必要とし、顕著な量の熱を発生する。
さらに、それらは低シリンダ圧では主ステージが開くのが遅く、運転者の不満が
嵩じる（エンジンはスロットルが効かなくなる）。

【０００４】そのようなソレノイドは瞬間的に（例えば、２５０ミリ秒未満で）開くのが理
想的である。さらに、それらは厚肉シリンダの首部の内側に設置される。そのよ
うな「内側」設置は物理的な酷使（正常および衝突の双方）からそれらを保護し
、また環境に対する障害（遠の噴霧、石の撥ね上げ）を防止する。しかしながら
、従前のソレノイドはたいてい大きすぎて一般的シリンダの首部内に適合しない
。（注：一般的シリンダの首部の開口部は０．８４０インチと小さいことがある
。

【０００５】そのようなソレノイドは乗物の設計者が選ぶ２つの共通の流れに適合すること
ができるものであるのが理想的である。一つの系、構成１、はマスターシリンダ
内側のガスに接続するソレノイドの入口を有する。その場合マスターシリンダは
ソレノイドを通じて燃料の再供給され、その主ピストンは逆流防止弁として動作
する。

【０００６】構成２では、ソレノイドは搭載貯蔵シリンダのすべてに共通な外側マニホルド
（燃料レール）から供給を受ける。その場合、ソレノイドは一つのシリンダ（例
えば、マスターシリンダ）の内側に設置されるが、その入口はシリンダ内のガス
とは分離されている。すなわち、その入口は外側の燃料レールに接続される。そ
の場合、マスターシリンダはソレノイドを通して燃料供給を受けることはない。
もっとも普通のそれはこれらの構成の両方に対応することができない。

【０００７】もっとも普通のソレノイドはゴム製のオリフィスシールを使用しており、これ
らシールは製造品質の問題を生じやすく、使用時の信頼性の問題も生じやすい。
ソレノイドがシリンダ内側に配置されていると、ガス充填衝撃（高速かつ華氏１
９０度と冷たい）によりコイルの先開き（ｃｏｉｌｌｅａｄｓ）が生じること
がある。コイルのワイヤがガス衝風から遮蔽され、および／またはガス衝風の通
路がそれらを逸れているのが理想的である。さらに、多くの一般的なソレノイド
は主密封面を、充填ガスが直接エラストマー面に衝突するように設置している。
この状態はそれらのソレノイドの推定耐用年数と信頼性の両方を低下させる。

【０００８】（発明の要約）本発明は上記問題点のすべてに取り組む、電気的に操作されるパイロット型、
「瞬間開始（ｉｎｓｔａｎｔ−ｏｎ）」ソレノイドを提供する。本発明の利点は
下記を含むがそれらに限定されない。操作：瞬間開始（例えば２５０ｍ−ｓｅｃ未満）寸法：直径０．８４０未満流路：構成１または２に適合性電源：低出力連続使用型１２Ｖ直流コイルオリフィスシール：硬質エラストマー（例えばテフロン（登録商標）［ＰＷ１］ベスペル）シール位置：充填ガスが衝突しないワイヤ遮蔽：コイルワイヤはソレノイド内側に導かれている本発明はまた設計が簡潔であり、高価な道具立てを必要としない。

【０００９】第１の形態において、本発明はマスターシリンダ内のガスにより作動され、か
つ燃料再供給逆止弁として動作する。第２の形態において、本発明はシリンダ内
に設置されるようにわずかに改変され、一方外側燃料レールにより作動される。

【００１０】構成１本発明は主ピストンとパイロットピストンとを有し、これらは好ましくは相互
に一列をなしている。本発明の一実施形態によれば、主ピストンはその孔に緊密
に適合しており、環状の間隙領域が好ましくは直径約０．００２２インチのオリ
フィスと同等である。直接動作パイロットピストンは流体に出口への経路を開き
、その有効流動面積は典型的には直径約０．０３０インチである。パイロットピ
ストンは主ピストンの「裏面」を（例えば、低圧の）出口ポートに接続する。そ
の結果、パイロットが開くとすぐに主ピストンの両端間に大きな差圧が生じ、入
口圧力の如何にかかわらずそれを開く。２つのピストンが空気式に連結されてい
るので、コイルの力として必要とされるのはパイロットピストンを開くのに必要
とされる力（０．０１５インチのオリフィスに対して４、５００ｐｓｉｇで０．
７９５ｌｂｓ）のみである。従って、低圧連続稼働コイル、例えば１２Ｖ直流コ
イルを使用することができる。実際、ソレノイドを長く薄い設計にすると非常に
低い出力密度（ｗａｔｔ／ｉｎ^２）が得られ、ソレノイドが低温で動作するよう
になる。

【００１１】図１を参照すると、本発明のソレノイド・アセンブリは本体２０内の（半径方
向に穿孔された孔であってもよい）一連のチャネル２４を通してマスターシリン
ダからガスを受け取る。ソレノイドがオフならば、図示のようにスプリング５０
が作動して主ピストン３０をその閉位置（非流通）位置に押し下げる。そのピス
トン上のランド部が主シール４０に対向して配置されており、ガス密封シールを
提供している。このオフ状態では、スプリング９０はまたパイロットピストン７
０をその閉（非流通）位置に移動させる。パイロットピストン内に収容されてい
るパイロットシール８０は本体２０の隆起シーリング表面に対してシールし、パ
イロット・オリフィス・チャネル２２ｂを通してガスが流通するのを防止する。
なお、このオフ状態では、入出力差圧が両ピストンを閉じるのを助けるように動
作する。

【００１２】コイル巻線１４０が付勢されると、パイロットピストン７０が開き、主ピスト
ン３０の裏面が出口チャネル１１に下記経路：チャネル２２ｅ、パイロット・オ
リフィス・チャネル２２ｂ、チャネル２２ｃ、チャネル２２ａ、コネクタ・チャ
ネル４６、チャネル１７、およびチャネル１８を介して接続される。主ピストン
３０の両端間に生じた差圧はこのピストンをその開位置に押しやる。チャネル２
２ｃは固定保持器付き玉型（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｂａｌｌａｎｄｃｕｐ
ｔｙｐｅ）のプラグ６０によりシールされている。このアセンブリはシリンダ弁
（本発明の一部ではない）にアダプタ１０の端部において、もっとも典型的には
ねじにより、接続されている。磁極片１２０、管状強磁性体（例えば、磁鉄鋼）
コイルカバー１３０およびフラックスワッシャー（ｆｌｕｘｗａｓｈｅｒ）１
１０とでコイルの磁束通路を完成している。

【００１３】さて、図１および図２を参照すると、このアセンブリはアダプタ１０によりシ
リンダ弁（本発明の一部ではない）に取り付けられているのが好ましく、典型的
にはねじ１２を用いて接続を確実にしている。Ｏ−リング・グランド１３に対向
して動作するＯ−リング１４ａとシリンダ弁内のコンパニオン・グランドとでア
ダプタを外側からの漏れに対してシールしている。ソレノイドからのガス流があ
れば出口チャネル１１から外へ流れ、そしてシリンダ弁内に流れる。この場合、
アダプタ１０のねじ１５が本体２０内のねじ２３と噛み合い、しっかりと相互に
固定する。Ｏ−リング１４ｂはグランド１６および２３ａに対向して動作し、ア
ダプタを本体２０に対してシールする。チャネル１８は出口チャネル１１をチャ
ネル１７に接続する。アダプタ１０の肩部が本体２０のコンパニオン肩部２５と
係合し、１０と２０が相互にねじ止めされているときには、積極停止を与える。
肩部１９および２５ａは主シール４０のためのシール面を提供している。

【００１４】チャネル２２ａは本体２０内の環状溝２６と交差する。これにより２２ａから
の「逃しガス（ｖｅｎｔｉｎｇｇａｓ）」のために、アダプタ１０と本体２０
との締めつけの程度がどのようであってもシール４０内のコネクタ・チャネル４
６との常時接続が確実になる（図１）。本体２０は主ピストン３０のための３段
ボア（２１ａ−ｂ−ｃ）を含んでいるのが好ましい。マスターシリンダからのガ
スは本体２０の入口２４（典型的には約４〜６この等間隔に配置された孔）を通
してボア領域２１ａに入る。ボア２１ａとピストンの外形３１との間の環状領域
はパイロット室を通る下流と比べて流れに対して非拘束的であるような寸法とな
っている。ボアセクション２１ｂはピストンの外形３２と小さな間隙を生じるよ
うな寸法となっている。この小間隙（典型的には０．００５インチ）の間隙はボ
ア２１ｃ（主室の後部として知られる）とピストンの外形３２との間の狭い間隙
にデブリが移入する可能性を最低限にする。２１ｃと３２との間の間隙は小さい
（約０．００１インチ未満である）ため、環状間隙を通る等価流通領域は約０．
０２５インチ未満である。例えば、２１ｃ＝０．２４９インチ、および３２＝０
．２５０インチであるならば、環状間隙は０．０２２インチのオリフィスと等価
であり、これは０．０３５インチのパイロット・オリフィス・チャネル２２ｂに
より完全にガス抜きされる。

【００１５】ピストン３０のばねポケット３３が主戻しばね５０を保持するように動作する
のが好ましい。ボア２１ａ−２１ｂ−２１ｃ内の段差は、ピストンのばねポケッ
ト端がボア２１ｃの端部を打つ前に大きいピストン径３１がボア２１ｂ（積極的
停止）の端部に対向して配置されル様に選定されるのが好ましい。主チャネルと
しても知られるチャネル２２ｅを介してボア２８ａがパイロットピストンに接続
されている（図１参照）。ソレノイドがオフのときは、パイロットピストンシー
ル８０（図１）は好ましくは従来の円錐シート２８ｂに対向して配置され、出口
への漏れを防止している。コイルが付勢されると、パイロットピストン７０とシ
ール８０とがそれらの開位置に移動し、パイロットボア２８ａからパイロット・
オリフィス・チャネル２２ｂに流れることを可能にする。この逃されたガスは次
いで順にチャネル２２ｂからチャネル２２ｃ、チャネル２２ａ、コネクタ・チャ
ネル４６、チャネル１７、およびチャネル１８を通過して出口チャネル１１内に
流入する。このパイロット室通気経路（２２ａ−２８ａ−２２ｂ−２２ｃ−２２
ａ−４６−１７−１８−１１）により、主ピストン３０の裏面に出口圧力が存在
するようにしている。ピストン３０はその長さ方向にわたって入口−出口圧力差
があり、その圧力差により主ピストン３０がその開位置に押しやられる。チャネ
ル２２ｂは好ましくは保持器付き玉型プラグ６０により漏れがないようにシール
されており、このプラグ６０はソケット２２ｄ内に設置されている。漏れがシー
ル４０を通過する可能性があるが、これを４５における本体２０の縁部の外周の
締めつけ動作により防止するのが好ましい（図３参照）。

【００１６】ソレノイドについては、コイル１４０がコアチューブ１００上に巻回されてい
るのが好ましい。このコイル端部ワイヤは本体２０内のチャネル２９ａを通る経
路ととるのが好ましい。ワイヤは２９ａに拡大開口部２９ｂにおいて入り、拡大
出口領域２９ｃにおいて出る。チャネル２９ａは入口２４の中間に配置され、ガ
ス衝風からさらにコイルカバー１３０の底部縁１３２により保護されているのが
好ましい（図３参照）。本体２０内のねじ２７ａはねじ１０２（図３）と噛み合
いコアチューブを保持する。Ｏ−リング・グランド２７ｂとＯ−リング２７ｃ
シール本体２０をコアチューブ１００に対してシールする。肩部２７ｄはそれが
２０にねじ止めされている間、１００に対して積極的停止を与える。

【００１７】ガス源を再供給する間、すべてのガス流のパターンが保存される。ガスは出口
チャネル１１に入り、主ピストン３０に衝突してそれを開く。次いで、このガス
は転回し、入口２４を通ってシリンダ内に出る。特筆すべきは、充填ガスが主シ
ール４０に衝突しないことである。従って、燃料の再供給工程によりその期待耐
用年数が減少することはない。

【００１８】図３を参照すると、パイロットピストン７０の外形７１はコアチューブ１００
の中心ボア１０１内に載っている。この製品に期待される製造体積が少ないため
、コアチューブ１００は典型的には真鍮製である。合理的な半径方向の間隙（例
えば０．００５インチ）にすることにより、空隙を最低限にする一方、製造費を
制限する。ポケット７２はパイロットシール３０を受け、このパイロットシール
は多数の公知手段により固定することができる。シール８０の外径８１は軽くプ
レスすることによりポケット７２内に適合されるように選ばれる。典型的な固定
方法は８０の垂直基準（図示しない）において７０および８０を通る１／１６イ
ンチＳＡＥばねピンを使用する。シール面８２は平坦であり、バリや半径方向の
掻き傷がなく、２８ｂの水平面に対して良好なシールを形成する。ばねポケット
７３はパイロットピストンがばね９０を戻すための場所を提供している。

【００１９】コアチューブ１００のグランド１０３はＯ−リング２７ｂと動作してコア１０
０を２０にシールする。平坦な底部縁１０４はＯ−リング・グランドを慣性する
とともに、コアチューブ１００が２０にねじ止めされているときは積極的停止装
置として働く。面１０４の末端は外径１０６であり、この外径はコイルのリード
線が入口領域２９ｂを過ぎてそのなかに入る経路をとる余裕を残すように選ばれ
る。さもなければ、１００の外側は外径１０７であり、この外径はコイルが巻き
取られる外径である。フラックスワッシャー１１０は、磁鉄鋼が１００の頂部か
ら設置され、外径１０７の底部に対向して配置され、１０５において堅固に配置
されている。フラックスワッシャー１００の内径１１１は軽くプレスしただけで
１０７に適合するように選ばれる。外径１１２はコイルカバー１３０の内径とぴ
ったりと適合するように選ばれる。ポケット１１４は１１０内に設けられ、コイ
ル端子リード線１４６をカバー１３０を設置する前に経路決定することができる
。このポケットが必要なのはコイルリード線１４６の位置が入口領域２９ｂの位
置と精確に一致しないことがあるからである。そのような場合、リード線１４６
はポケット１１４内を迂回して領域２９ｂに入る。

【００２０】また、コスト低減のために、コイルはコアチューブ１００上に直接巻き回すの
が好ましい。プラスチック絶縁体１４３をボア１０７の上部に設置し、フラック
スワッシャー１１０の上面に対向して配置する。第２の同様なプラスチック絶縁
体１４２をボア１０７の頂端に設置する。磁極片１２０、典型的には磁鉄鋼を１
００に肩部１２５が積極的停止装置となるまでねじ止めする。絶縁体１４２を上
方に移動して１２０に対向して配置する。絶縁テープ１４４を外径１０７の上に
被せ、磁性捲線１４１を適用する。公称設計は２８ａｗｇ銅磁性捲線を１０
層備え、１０３０回転、抵抗１１オームである。次いで、磁性捲線１４１をプラ
スチック絶縁銅ワイヤ１４６に取り付ける。

【００２１】磁極片１２０は２つの孔１２８を有し、締めつけを提供している。スロット１
２７はＥ−型スナップリング（図示しない）を設置するためのものである。ある
いはまた、波形座金とスナップリングの両方を使用してもよい。磁極片の外径１
２６はカバー１３０とぴったりと適合するように選ばれる。コイルカバー１３０
は典型的には磁鉄鋼製の強磁性チューブである。このチューブを適切な長さに切
断した後、一方のチューブの一端をロールがけして、リップ１３１を形成する。
このＥ−型スナップリングをリップ１３１と係合させてコイルカバーを適切な位
置にクランプする。

【００２２】構成２上記の設計を調整して背景技術の項で説明した構成２の形態に適合させ
ることができる。すなわち、この第２の実施形態において、ガス入口は外側にあ
り、マスターシリンダはソレノイドを通して再充填されず、ソレノイドは燃料再
供給磁に逆止弁として動作しない（図４参照）。この場合、ガス入口および出口
は単一接続により生じる必要がある。これを達成するために、側面入口、中心出
口構造が選ばれ、Ｏ−リングシールが入口と出口を分離している。具体的には、
アダプタ１０をアダプタ２１０で置き換えた。アダプタ２１０は環状溝２３４ａ
を有し、この溝がシリンダ弁の単一ポート側のポートから導入されるガスを受け
る。Ｏ−リング２３４ｃはシール本体２１０として動作し、入口出口ポートが隔
離された状態に保たれる。溝２３４ａはいくつかのチャネル２３４ｂにより交差
され、それにより導入されたガスを主ピストン・キャビティ２２１ａに経路をと
らせる。典型的には約５つの均等な間隔の孔２３４ｂがある。

【００２３】シール４０の主オリフィスシール機能はシール２４０により置き換えることが
でき、このシールは主ピストン内に移動するのが好ましい。適していれば、シー
ル面２１０ａを２１０に機械加工し、これに対して２４０をシールする。主ピス
トン３０はピストン２３０により置き換えられ、このピストン２３０はシール２
４０を保持するように改変されている。このシールは種々の公知手段により適切
な位置に保持することができ、１／１６インチＳＡＥばねピンがもっとも普通の
選択である（図示しない）。本体２２０で本体２０を置き換えると、若干の差が
あるだけである。シールをピストン内に移動するように適合するために、外径２
３１を外径３１より少し大きくする。２２１ａと２３１との間の環状間隙を同様
に流れに対して非拘束的になるように選ばれる。前記と同じように、ボア２２１
ｂを２２１ｃ−２３２の狭い空隙領域内にデブリが移入する機会を最低限にする
ように選ばれる。新しいシール２４５はシール４０がガス逃し経路をシールする
特長をとる。シール２４５は本質的にシール４０の狭い変形例である。シール２
４５のチャネル２４６は逃がすガスを２２２ａから本体２１０のチャネル２１７
に連絡させる。直径２２１ａの大きさにより、ワイヤ出口点２９ｃは上方に移動
して２２９ｃとなる必要がある。同様に、２２１ａの寸法を適合するために、チ
ャネル２２ａはチャネル２２ａとなり、これは許容し得る肉厚を保証する角度で
配置されている。ガス出口チャネル１１は２１１となる。さもないと、構成２の
ソレノイドはこれらの実施形態において構成１に対するものと同じになってしま
う。

【００２４】ピストンリングの実施形態図５は本発明のコイルおよび主ピストン部品の別の実施形態を示す。図示
のコイルの形態はねじの首部の寸法が大きいシリンダ（例えば、２インチねじ）
に適用可能である。図示したこの別の主ピストン形態は本発明の任意の用途に適
用可能であり、汚れや極端な温度に対してより耐性が強い

【００２５】図５に示すソレノイド弁は図１、図２および図３に示すものと実質的に同じで
あるが、ここに示す実施形態は図４に示す形式にも等しく適用可能である。しか
しながら、３段ボアは差圧が創出される方法により、この場合は不必要であり、
２段ボアで十分である。

【００２６】図示のように、主ピストン３３０は本体３２０内の中心ボア３２１ｂ内を滑動
する。シリンダからのガスはボア領域３２１ｂに入り、主ピストン３３０が開い
ていれば、本体１０内の出口チャネル１１に向けて通過する。主ピストン３３０
が閉じていると、図示のように、ガス流はシール４０に対向して配置されている
主ピストン３３０により阻止される。

【００２７】主ピストン３３０はボア領域３２１ｂ内を滑動する外径３３１を有する。これ
ら２つの部品は典型的には比較的大きな間隙を有し、汚れや極端な温度に対する
耐性がより良好となる。ピストンの３３１部分はまたピストン・リング・グラン
ド３３１ａを有し、これはピストンリング３３１ｂを受容する。リング３３１ｂ
は金属製またはプラスチック製の構築物のいずれでもよい。企図する用途におい
て、リングはストロークおよび圧カサイクルが通常の耐用年数においてはわずか
５０、０００回であってもよい。従って、磨耗および強度特性は大きな問題とな
らない。適当なリングは市販されているかまたは容易製造することができる。リ
ング３３１ｂの寸法はボア３２１ｂと一致し、ピストンに設置したときにリング
に小さな間隙を持つようにする。この間隙はソレノイドが任意の入力圧力迅速に
開くのに必要とされる流動拘束を抄出するような寸法とする。例えば、ボア（３
２１ｂ）が０．３７５インチであり、ピストン（３３１ａ）が０．３６８インチ
であり、リング端間の１６°角度間隙とすると流動面積が０．０１５インチオリ
フィスと同等となる。リング間隙、リング厚、リング材料（降伏強さ）、および
ピストン−ボア間隙を、リングが開く際（例えば、短時間の間リング両面間に大
きな差圧が存在する場合）にリングが遊び間隙内に押し出されないことを保証す
るように選ばれる。ピストンをボア間隙に対して調整することにより、補軟発明
のコンタミネーションおよび熱膨張率の差に対するゆとりを向上させることがで
きる。

【００２８】図５はまたより簡便なコイル構築方法の使用を示す。図示のように、応力緩和
ワイヤ出口付きプラスチック被覆成形コイルを雌黄する。シリンダ状コイルカバ
ーの代わりに定コストＣ−形「ヨーク」を磁束戻し経路に使用する。このアプロ
ーチはより低コストであるがスペースを少し余分に必要とするため、ガスシリン
ダねじのサイズがより大きいものに適用可能である。

【００２９】コイル４４０は磁性ワイヤ４４１をスプール形ボビン４４２に巻き回したもの
である。このアセンブリはプラスチックで被覆成形し（４４３）、環境に対する
裕度を与える。被覆成形内で膨れ４４４を生じることで、コイルの磁性ワイヤを
リード線４４６と接続するワイヤ端部４４５を収容する。充填時のワイヤをガス
衝風から保護するために、リード線４４６」を本体３２０に適当なケーブル挟み
（図示しない）により保持する。すなわち、それらを本体に対して半径方向の充
填／放出孔同士の間で保持する。コアチューブ４２０は図１のコアチューブ１０
０よりも短いが、これはワイヤの経路決定と部品１１０が省略されているからで
ある。コアチューブ４００内の肩部４０４は強度の要請に基づいて寸法取りされ
る。磁極片４２０は若干小さく、磁束ヨーク４３０のコンパニオン孔と係合する
寸法となっている。図示のように、磁極４２０はグランドを有し、がいぶのＥ−
リング（スナップリング）を受容し、ヨーク４３０を保持する。ヨーク４３０は
磁束戻し経路として働き、適当な磁鉄鋼またはステンレススチールから作製され
る。パイロットピストン３７０は戻しばね３９０に対向して動作するが、これは
コアチューブ４００の長さに合致するようにより短くなっている。

【００３０】ソレノイドの動作は上述と同様である。コイル４４０が付勢されると、パイロ
ットピストン３７０がばね３９０に打ち勝ち、上方に移動してその開位置につく
。チャンバ３２１ｂおよび３２１ｃ内のガスは（例えば低圧の）下流部分へ、パ
イロットチャンバベント経路としても知られる、接続経路３２２ｅ−３２２ｂ−
３２２ｃ−３２２ａ−４６−１７−１８−１１を介して排出される。ピストンリ
ング間隙の領域はパイロットチャンバベント経路を通る有効流通領域よりもずっ
と小さいので、排出された圧力は十分に置き換えられない。従って、リング３３
１ｂの両端間に大きな差圧が存在し、ピストン３３１を上方に押しやってその開
位置につける。

【００３１】当業者には明らかなように、３段ボアは、差圧が創出される仕方により主チャ
ンバには不必要であり、２段ボアで十分であるが３段も同様に動作する。

【００３２】図１〜５において、コネクタ・チャネル４６をオリフィスシール４０を貫通し
て穿孔されたものとして図示した。本発明の他の実施形態においては、コネクタ
・チャネル２２ａはオリフィスシールをバイパスするように配置して硬質エラス
トマーオリフィスシールと接触しないようにして、コネクタ・チャネル４６が必
要でないようにすることもできる。

【００３３】すべての形態（図１〜図５）において、パイロットおよび主ピストン（３７０
、３３０）は空気式に連結されている。その結果、主ピストン３３０の位置は、
ソレノイドが連続的に付勢されていても、入口圧力、出口圧力、および流量によ
って変化する。流量が多いと、主ピストン３３０は全開位置に保持される。流量
が少ないと、主ピストン３３０は開と閉との間の位置に移動しようとし、低圧ド
ロップ弁として動作する。流動の全くない条件下では、主ピストンは閉位置に移
動し、下流の系によって再び流通が必要とされるまでそこにとどまる。例えば、
ピストン３３０が全開で直径３２１ｂが０．３７５インチであるとき、ばね３５
０からの負荷が１．１１ｂｓであるならば、入出力差圧は９．９５ｐｓｉとなる
。この特徴は十分にガス状燃料噴射装置に適用可能である。

【００３４】上述の説明は乗り物用の圧縮天然ガスについて記載したが、当業者には明らか
なように本発明は任意の加圧気体の流動制御に等しく使用可能である。

【００３５】上述の説明は単なる例示の好適な実施形態に関するものである。本発明につい
て多くの変形あｈ当業者には自明であり、そのような自明な変形例も、明記され
ていると否とにかかわらず、本明細書において説明され、特許請求の範囲におい
て請求されている本発明の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施形態の全体的断面図示す。

【図２】第２図は本発明の第１の実施形態の別の詳細な断面図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施形態のさらに詳細な断面図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施形態の詳細な断面図である。

【図５】図５は本発明の第１の実施形態の詳細な断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 3H056 AA01 BB01 BB32 BB38 CA01 CC12 CD03 DD02 GG03 GG18 3H106 DA07 DA13 DA23 DB02 DB12 DB22 DB32 DC02 DC17 DD05 EE34 EE39 GB06 GB23 KK18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス源からの需要体に対するガスの流動を制御するソレノイ
ドアセンブリであって、長手方向軸、第１のセクション、および第２のセクションを画成するハウジン
グとを備え、前記第１のセクションはソレノイドを備え、該ソレノイドは管状コア、磁界を
誘導するためのコイルであって、前記コア上に巻き回されたコイル、および前記
コア内に配置された磁極片を備え、前記第２のセクションは、前記ガス源と流体連絡するための第１の入口を画成
するとともに、さらに前記需要体と流体連絡するための出口を画成し、該出口は
前記需要体と連結する形状のアダプタ内に存在し、前記第２のセクションはさらに主チャンバを画成し、該主チャンバは内側セク
ションと外側セクションとを有し、該外側セクションが前記ガス源と前記第１の
入口を介して流体連絡しており、かつ前記出口と主チャンバオリフィスを介して
流体連絡しており、前記第２のセクションはパイロットチャンバを画成し、該パイロットチャンバ
は内側セクションと外側セクションとを有し、該外側セクションは前記主チャン
バの内側セクションと主チャネルを介して流体連絡しており、前記の第２のセクションはさらに、咳パイロットチャンバと前記出口との間で
、前記ハウジングにより画成されるパイロットチャンバベント経路を介してパイ
ロットチャネル流体連絡しており、前記パイロットチャンバ内の開位置および閉位置の間で滑動動作するパイロッ
トピストンピストン、および主チャネル内の開位置および閉位置の間で動作する
主ピストンを備え、該主ピストンは前面および裏面を有し、該裏面は前記主チャ
ンバの内側セクションに近接し、該主ピストンは前記主チャンバオリフィスを介
する前記主チャンバと前記出口との間の流体の流動を前記主ピストンが閉位置に
あるときに停止し、前記主ピストンは、前記主ピストンと前記主チャンバ壁の間の断面環状領域を
通る流動を拘束する形状を有し、前記断面環状領域内の有効断面積が前記パイロ
ットチャンバベント経路内の最小断面籍よりも小さい、ソレノイドアセンブリ。
【請求項２】前記パイロットピストンが前記ソレノイドの活性化の際に該
パイロットを開位置に移動し、、それにより前記主チャンバと前記出口との間でかつそれにより前記第１の入口
および出口の間で前記主オリフィスを介して流体連絡を可能にし、前記パイロットピストンは前記ソレノイドの不活性化の際に前記パイロットを
閉位置に移動し、かつそれにより前記流体の流れを前記パイロットチャンバベン
ト経路内に閉じ込め、かつ前記パイロットピストンが開位置に移動する際に、前記主ピストンは前記主チ
ャンバ内に配置されて前記主開位置に移動して前記第１の入口および出口の間の
流体連絡を可能にする請求項１記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項３】前記主ピストンを前記主閉位置に向けてバイアスする主バイ
アス要素をさらに備える請求項２記載のソレノイドアセンプリ。
【請求項４】パイロットピストンをパイロット閉位置に向けてバイアスす
るパイロットバイアス要素をさらに備える請求項３記載のソレノイドアセンブリ
。
【請求項５】前記主ピストンにより画成される移動並進軸が前記第２のピ
ストンにより画成される移動並進軸に平行である請求項４記載のソレノイドアセ
ンブリ。
【請求項６】前記ハウジングが前記主チャンバの前記外側に近接して搭載
された主チャンバシールを備え、前記外側セクションに近接する前記主チャンバの端部に当接する閉位置に前記
主ピストンがあるときに、前記主チャンバシールが、前記主チャンバから前記出
口への前記流体の流れを停止し、かつ前記主チャンバシールが硬質エラストマーとして知られる材料のクラスから選
ばれる材料からなる請求項５記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項７】前記主チャンバシールが前記主ピストンの前面に面する前記
ハウジング上に搭載されている請求項６記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項８】前記主チャンバシールが前記主ピストンの前面に搭載されて
いる請求項６記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項９】前記パイロットピストンがパイロットピストン本体と、該ピ
ストン本体の前記パイロットチャンバの前面に近接する一端上に搭載されたパイ
ロットシールとを画成し、前記パイロットセクション前端に近接する前記パイロットチャンバの端部に当
接する閉位置に前記ピストンがあるときに、前記パイロットシールが、前記パイ
ロットチャンバから前記パイロットチャネルへの前記流体の流れを停止し、かつ前記パイロットシールが硬質エラストマーとして知られる材料のクラスから選
ばれる材料からなる請求項７または８記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項１０】前記主チャンバの前記外側セクションが第１のボアを画成
し、前記内側セクションが前記第１のボアの直径よりも小さい所定直径の同心軸
の第２のボアを画成し、前記第２のボアがさらに前記主ピストンの裏面に近接す
る端面により画成され、前記主ピストンが、前記主ピストンと前記第２のボアの壁との間の断面環状領
域が前記主チャネルまたは前記パイロットチャネルベント経路内の最小断面製よ
りも少ない断面積を有するような所定の外径を有し、かつ、その際、前記出口［ｐｗ２］からの流体流の存在下前記ソレノイドが活性化さ
れる際、前記主ピストンが閉位置に移動して、流体が加圧下に前記第１の入口か
ら前記主ピストンと前記第２のボアとの間の領域を通って、前記主チャネルを通
って前記パイロットチャンバに、そしてさらに、前記パイロットチャネル弁と経
路を通って流れるように、前記パイロットピストンが前記パイロット開位置に移
動し、前記流体は主チャネルまたは前記パイロットチャネルベント経路を通って
、前記主ピストンと前記第２のボアとの間の環状領域を通るよりも遅く流れ、そ
れにより主ピストンの裏面において圧力差を創出し、該圧力差により、前記主ピ
ストンが前記主開位置に移動して前記第１の入り槌が前記出口と流体連絡してい
る請求項７〜９のいずれか一項に記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項１１】前記主ピストンがリング・グランドを有し、該リング・グ
ランドが前記主ピストンの前面と裏面との間の流体の流れを拘束するためのピス
トンリングを受け、かつ前記ピストンリングが前記主チャネルまたは前記パイロットチャネルベント経
路の最小断面積よりも小さい所定の面積の間隙を画成し、その際、前記出口［ｐｗ３］からの流体流の存在下前記ソレノイドが活性化さ
れる際、前記パイロットピストンがパイロット開位置に移動し、前記主ピストン
が閉位置に移動して、流体が加圧下に前記第１の入口から、さらに前記パイロッ
トチャネルベント経路を通って流れ、前記流体は前記主チャネルまたは前記パ
イロットチャネルベント経路を通って、前記ピストンリングの間隙を通るよりも
遅く流れ、それによりピストンリングの両端間に圧力差を創出し、該圧力差によ
り、前記主ピストンが前記主開位置に移動して前記第１の入口が前記出口と直接
流体連絡している請求項７〜９のいずれか一項に記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項１２】前記アダプタが、前記ソレノイドアセンブリを搭載するた
めのねじ切りを有する基体部材と、前記ハウジングに取り付けるためのねじ切り
を有する保持部材と、前記アダプタにより画成される中央キャビティを備え、該
キャビティは主ピストンが開位置にあるときに前記出口と前記主オリフィスを通
して流体連絡している請求項１０または１１に記載のソレノイドアセンブリ。
【請求項１３】前記基体部材が燃料マニホルドに接続され、前記アダプタ
が前記アダプタにより画成される環状溝であって、ガス源に連絡している溝と、第２の入口を画成する複数のチャネルであって、前記環状溝と前記主チャンバ
の前記外側セクションとの間に流体連絡を与えるチャネルとをさらに備える請求
項１２記載のソレノイドアセンブリ。