JP2016503155A - バルブを制御するピストンアクチュエータおよびその操作のための方法 - Google Patents

Abstract

ピストンアクチュエータは、その内部にピストンを備えたチャンバを形成したハウジングと、ピストンに対抗して載置され、ピストンを始動位置に付勢したバネと、を含んでいる。ピストンは、ピストンと第１磁石対／強磁性体対を形成し、ピストンを第２位置に維持するように配置された強磁性材料、磁石、またはそれらの両方を含んでいる。ピストンと第２磁石対／強磁性体対を形成した第３磁石または強磁性材料は、ピストンを始動位置に維持することを補助し得る。動作の際に、バネ（および第３磁石または強磁性材料）の力を克服するのに十分な量の流体の、チャンバ内への導入またはチャンバからの排出は、第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、スナップ移動としてピストンを第２位置へ移動させることを可能にしている。

Description

本願は、２０１３年１月１４日に出願された米国仮出願第６１／７５２，２９１号および２０１３年１０月２２日に出願された米国仮出願第６１／８９４，１５９号の利得を主張する。

本願は、オン位置とオフ位置との間でスナップ切り替えするピストンアクチュエータに関し、より詳細には、内燃エンジンにおいて使用されるバルブの操作ための圧力作動および磁気補助ピストンアクチュエータに関し、開位置と閉位置との間において遅れまたは「フローティング」無く開位置と閉位置との間でバルブを移動させる。

現行のアクチュエータにおいては、空圧デバイス内のオン／オフ操作は電気ソレノイドによって達成されている。真空力は、ソレノイドが「オン」の場合にのみ、または真空力がアクチュエータをその行程の全長を移動させるのに十分に高い場合にのみ、アクチュエータに負荷される。それとは異なり、アクチュエータが真空に暴露されることを制御するソレノイド無しに、すべての状態の下で真空力に暴露されるアクチュエータは、オン位置とオフ位置との間で「浮動」である。浮動は望ましいものではなく、非効率的であり、アクチュエータに取り付けられたバルブの制御を悪化させる。

電気ソレノイドを使用することなく、バルブの制御において効率的な、エネルギ効率の良いアクチュエータを形成する必要がある。ソレノイドの排除は、デバイスの電力消費、重量、コスト、および複雑性を減少させる。

本願においては、アクチュエータはソレノイドを使用することなくバルブを制御するために開示されているが、依然としてオン・オフ機能を備えている。アクチュエータは、しきい値となる力がその内部のピストンに負荷されるまで、始動位置に滞在し、この位置は取り付けられたバルブに関して開位置または閉位置のいずれかに対応している。しきい値となる力に到達すると、ピストンは第２位置へとその行程の全長を移動し、バルブを始動の開位置または閉位置から代替の位置へと切り替え、低いしきい値となる力に到達するまで、この第２位置に留まり、この低い力においてピストンはその行程の全長を再度移動することによって始動位置に戻る。アクチュエータは、チャンバを形成し且つチャンバと流体連通したポートを備えたハウジングと、チャンバ内に収容されたピストンと、ピストンを始動位置に付勢した、ピストンに対抗して載置されたバネと、を含んでいる。ピストンは少なくとも部分的に１つ以上の強磁性材料または１つ以上の磁石を含んでいる。第１磁石または第１強磁性材料は、ピストンを始動位置に維持したバネを補助するために配置され、第２磁石または第２強磁性材料は、ピストンが第２位置に移動した場合に、ピストンを第２位置に維持するために配置されている。

その始動位置からその第２位置へのピストンの動作は、「スナップ」移動として記載され得る。この「スナップ」は素早く、ピストンの始動位置と第２位置との間の行程の全長の瞬間的に近い移動であり、それらの位置の間のピストンの遅れまたは浮動が無い。始動位置と第２位置との間を移動する場合の、アクチュエータの「スナップ」動作は、２つの位置の間でピストンを誘引および引っ張る磁石の存在によって容易になっている。これは、バンパ無しに騒音を減少させた素早い動作であり、スナップのような音は、ピストンが交代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聞こえ、アクチュエータの構造に依存したその音は、取り付けられたバルブの「オン」位置または「オフ」位置となり得る。

一実施形態においては、ピストンアクチュエータは、チャンバを形成し且つチャンバと流体連通したポートを具備したハウジングと、チャンバ内のピストンであって、ピストン内に含まれた強磁性材料、磁石、またはそれらの両方を備えたピストンと、ピストンに対抗して載置され、ピストンを始動位置に付勢したバネと、ピストンと第１磁石対／強磁性体対を形成し、ピストンが第２位置に移動した場合に、ピストンを第２位置に維持するために配置された第２磁石または強磁性材料と、を含んでいる。動作の際、バネの力を克服するのに十分な量の流体のチャンバ内への導入またはチャンバからの排出は、第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、ピストンを第２位置にスナップ移動として移動させることを可能にする。その後、第１磁石対／強磁性体対は、チャンバ内に導入されるかまたはチャンバから排出される流体の量がそれらの間の誘引を克服するのに十分となるまで、ピストンを第２位置に維持する。第１磁石対／強磁性体対の誘引を克服した場合、バネはピストンを始動位置に移動させる。

別の実施形態においては、前述のアクチュエータは、ピストンと第２磁石対／強磁性体対を形成した第３磁石または強磁性材料も含んでいる。第３磁石または強磁性材料は、バネがピストンを始動位置に維持することを補助するために配置されている。したがって、動作の際に、バネおよび第２磁石対／強磁性体対の力を克服するのに十分な量の流体の、チャンバ内への導入またはチャンバからの排出は、第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引がピストンをスナップ移動として第２位置へ移動させることを可能にしている。その後、第１磁石対／強磁性体対は、チャンバ内に導入されるまたはチャンバから排出される流体の量がそれらの間の誘引を克服するのに十分となるまで、ピストンを第２位置に維持している。第１磁石対／強磁性体対の誘引が克服された場合、バネおよび第２磁石対／強磁性体対間の誘引は、スナップ移動としてピストンを始動位置に移動させる。

ピストンアクチュエータを操作するための方法もここに記載されている。その方法は、１つのピストンアクチュエータを設けるステップと、最初に十分な量の流体を前記チャンバ内に導入するか、または前記チャンバから排出して、ピストンを始動位置に保持したバネの力またはバネおよび第２磁石対／強磁性体対の誘引の力（存在する場合）を克服し、それにより第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、ピストンを第２位置にスナップ移動として移動させ、その後にピストンを第２位置に維持するステップと、を含んでいる。その方法は、最初に導入または排出のいずれかが実行された流体の量とは逆に、その後にチャンバに導入またはチャンバから排出する流体の量は、第２磁石対／強磁性体対間の誘引を克服するために十分であり、それによりバネおよび第２磁石対／強磁性体対の部材間の誘引は、スピストンを始動位置にナップ移動として移動させるステップをさらに含んでいる。

スナップアクチュエータおよびバルブの一実施形態を示した、正面の斜視図である。 始動位置にあるバルブの、バルブの導管部の長手軸に沿ったスナップアクチュエータおよび図１のバルブの断面を示した図である。 始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に対して横方向のスナップアクチュエータおよびバルブの断面を示した図である。 第２位置にあるバルブの、ゲート部材を通った導管の長手軸に対して横方向のスナップアクチュエータおよびバルブの断面を示した図である。 スナップアクチュエータおよびバルブの別の実施形態を示した、正面の斜視図である。 環状磁石を示した上面図である。 図６Ａの環状磁石の長手断面を示した図である。 スナップアクチュエータの一実施形態の長手断面を示した図である。 スナップアクチュエータの別の実施形態の長手断面を示した図である。

以下の詳細な記載は本発明の一般的な原理であり、添付図に追加的に図示された例である。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、気体、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、内燃エンジンにおいて使用されるデバイス１００の一実施形態を示している。一実施形態においては、デバイス１００はブレーキ真空増強システム内に含まれている。デバイス１００は、容器部１３０およびキャップ１３２を含んだハウジング１０２を含み、容器部およびキャップは内部チャンバ１０３（図２）を形成し、このチャンバ１０３と流体連通したポート１０８を備えている。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５に示された代替の実施形態においては、ハウジング１０２´はまた容器部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は両方の実施形態において容器部１３０に密封して接続されている。

図２〜図４を参照すると、チャンバ１０３内に収容されたアクチュエータ１０４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を含んでいる。ステム１１４はバルブ機構１２０に近い近位端１５２と、バルブ機構１２０から離れた遠位端１５４と、を備えている（図２に示されている）。バルブ機構１２０は、本実施形態においては、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、ポケット１２６内に少なくとも部分的に受容可能なゲート部材１２８を含み、ゲート部材はそこを通った通路１２９を備えている。ポペットバルブ、バタフライバルブ、または他の既知のバルブのような他のバルブが、アクチュエータ１０４に接続されてもよい。

図２に見られているように、導管１２２は、両端１５６、１５７からバルブ開口部１２４に向かって連続的に漸次テーパとなったまたは狭窄したボア１２３を備えたチューブであってよく、これによりチューブはバルブ開口部１２４において最小の内径を有する。ボアは任意の円形、楕円形、または他の多角形であって良く、漸次的且つ連続的にテーパとなった内側寸法、双曲面もしくは円錐に形成されるが、これらに限定されるものではない。バルブ開口部１２４を中心とした、ボア１２３のこの砂時計形状の断面１２５は、必要とされるゲート移動を減少させている。別の実施形態においては、図５に見られているように、導管１２２は全長に沿って均一な内径１２７を有してもよい。

ゲート部材１２８を備えたバルブ機構１２０を伴った、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、このレールシステムはゲート部材１２８の、導管１２２の長手軸Ａ（図２）に沿ったスライド移動を提供しており、それにより導管１２２内の圧力に対応して導管１２２内にシールを形成しており、それは図３および図４から最も容易に理解される。レールシステム１６０（図３および図４において最もよく見られている）は、ステム１１４の近位端１５２近傍にガイドレール１６２を含んでいる。ガイドレール１６２は、その両側に軌道溝１６４を含んでいる。ゲート部材１２８は、ガイドレール１６２上に適合し且つ軌道溝１６４に一致するような形状を有して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の開および閉を、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）と第２位置１４２（図４）との間で移動可能である。本実施形態（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。他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、強磁性材料とも参照される、磁気的に誘引される材料１１１を少なくとも部分的に含み、ピストン１１０は第１磁石１１６および第２磁石１１８（図２の断面に見られている）に誘引される。バネ１１２はピストン１１０に対抗して載置され、ピストン１１０を全体的に始動位置１４０に付勢しており（図２、図３）、第１磁石１１６は、ピストン１１０を始動位置１４０に維持したバネ１１２を補助するように配置されている。第２磁石１１８は、ピストン１１０が第２位置１４２に移動した場合に、ピストン１１０を第２位置１４２に維持するように配置されている。

図２〜図４に見られているように、ピストンのステム１１４は、自身からバルブ機構の反対側に延びて、キャップ１３２内のガイドチャネル１４６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ならびにバネおよびピストンのねじれおよび／または座屈の防止に寄与している。

アクチュエータ１０４は、始動位置１４０（図２、図３）に到達したときに、ピストン１１０とハウジング１０２との間の騒音を減少するために配置された第１バンパ１３８と、第２位置１４２（図４）に到達したときに、ピストン１１０とハウジング１０２との間の騒音を減少するために配置された第２バンパ１３９と、を含んでいてもよい。一実施形態においては、（ハウジング１０２とバルブ機構１２０との間の）開口部１５０は、全体的に円錐台面によって形成されてよく、第１バンパ１３８は開口部１５０近傍に配置されてもよい。第１バンパ１３８および第２バンパ１３９はハウジング１０２内の環状溝に載置されるか、またはステム１１４のようなポストン１１０の部品上に載置されてもよい。

さらに図２〜図４を参照すると、ピストン１１０はその外周に、チャンバ１０３の内面に対してリップシールとしてのシール部材１３４を含んでいる。ピストン１１０の外周は、その内部にシール部材１３４を載置するための環状溝１３６を含んでいてもよい。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、他の任意の環状シールであってもよい。

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内への流体の導入、またはチャンバ１０３からの流体の除去、ならびに磁石１１６、１１８およびバネ１１２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）に載置され、バネ力および第１磁石１１６の磁力を克服するしきい値となる力がピストン１１０に負荷されるまで、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保持されており、この位置は取り付けられたバルブの開位置または閉位置に対応し得る。このしきい値となる力に到達すると、ピストン１１０はその行程の全長を、第２磁石１１８の磁力の補助を伴って第２位置１４２（図４）へと移動し、その後、第２磁石はピストン１１０を第２位置１４２に維持する。行程の全長を通じたピストン１１０の移動は迅速であり、その間で概略停止することなくほぼ瞬間的に移動し、すなわち、始動位置１４０と第２位置１４２との間においてピストンの遅れまたはフローティングは無く、ピストンの「スナップ」移動として記述され得る。バンパの無いこの「スナップ」は可聴音であり、第２磁石１１８と接触し且つ接触状態となるピストン１１０を誘引する第２磁石１１８の磁気的誘引の結果であり、第２磁石はピストンを第２位置１４２へ素早く移動させるように作用する。その後、第２磁石１１８は、低いしきい値の力に到達するまで、ピストン１１０を第２位置に保持または維持し、第２位置において、低いしきい値の力に到達した時点で、ピストンはスナップタイプ動作としてその行程の全長を再度移動することによって、始動位置に戻る。

一実施形態においては、第１磁石１１６および第２磁石１１８の両方は、１つ以上の分離した磁石であってよい。別の実施形態においては、第１磁石１１６、第２磁石１１８、またはそれらの両方は、環状磁石であってもよい。

図６Ａ〜図７においては、図２の第２磁石１１８の位置には環状磁石２１８が記載されているが、等しく第１磁石１１６にも適用可能である。環状磁石２１８は内径ＩＤと外径ＯＤとを有し、一般的に均一の厚さまたは高さである。任意の１つ以上のこれらの寸法は選択的に変化されて、ピストンを誘引するように作用する磁力を変化させてもよい。環状磁石２１８は、外面２２２、２２４に塗布された耐食コーティングを含んでいてもよい。磁石の環形状の結果として、磁石によって生じる磁力はピストンに対して周方向に均一であり、このことは、磁石面の磁束または単位面積当たりの磁力が、第１磁石１１６または第２磁石１１８が互いに１つ以上の分離した磁石である場合に必要とされるものよりも、小さくすることが可能であることを意味している。このことは、第１磁石をより薄くすることを可能とし、コストを抑制する補助にもなる。

図７に示された実施形態においては、キャップの一部となり得る、アクチュエータ１００のハウジング１０２の上部は、環状磁石２１８を含み、随意的にピストン１１０に最近位の第１面２２２の反対側の、環状磁石２１８の第２面２２４に隣接して配置されたプレート２２６を含んでいる。プレート２２６はハウジング１０２の外面に対して組み付けられ、環状磁石２１８（または図２および図３に示された１つ以上の磁石）からアクチュエータ内の周囲に向かって磁束を放射するように導き、ピストン１１０に作用する誘引力全体を増大させており、磁束を導くために適切な材料から製造されなければならない。一実施形態においては、プレート２２６は、内径、外径、および厚さまたは高さを有する環状プレーとし得る。プレート２２６のサイズおよび形状は、前述のように磁束が作用するように選択され、そのサイズおよび形状を変化させることによって調節可能である。一実施形態においては、プレート２２６は鋼製の環状リングである。随意のプレート２２６の追加は、磁石によって生じる力全体を増大しており、磁石は、ピストン１１０に向かって向きを変えられた磁束のための磁気的導体経路を提供することによって、ピストン１１０に作用するように利用可能である。このことは磁力の増大、およびピストン１１０が環状磁石２１８（または１つ以上の磁石）から離れるように移動するときの磁力の変化の割合の増大の利点を提供している。このことは、有利にアクチュエータ内の磁石をより小さく且つ／またはより安価にすることが可能である。

図７に見られているように、環状磁石２１８の厚さは、環状磁石が載置されたハウジングの部分の高さに略均等な厚さを有してもよい。本実施形態に関して、略均等は、環状磁石２１８の厚さが、環状磁石が含まれたハウジングの部分の厚さの少なくとも９０％であることを意味している。環状磁石２１８は、ハウジング１０２の一部として収容され、耐圧シールに寄与し、真空がピストン１１０の上のチャンバ１０３に接続されることが可能である。

環状磁石２１８は、射出成型機のモールド型内に載置されて、そこにプラスチック材料が射出成型されてもよい。モールド型は、プラスチックが環状磁石２１８の内径内に射出成型され、同様に外径を形成した外面の周りに射出成型されることを可能にするように構成され得る。環状磁石２１８は、射出成型プラスチック材料と環状磁石の材料との間の境界を強化するための表面特性（図示略）を含んでいてもよい。

一実施形態においては、環状磁石２１８はセラミックまたはフェライト磁性材料中実リングとし得る。別の実施形態においては、環状磁石２１８は、プラスチック材料のような結合剤と磁性粉との混合物を射出成型することによって形成されてもよく、磁性粉はネオジウム、フェライト、またはそれらの混合物であるが、これらに限定されるものではない。一実施形態においては、結合剤はナイロン６、ナイロン６／６、ナイロン１２、またはネオジウム−鉄−ホウ素（ＮｄＦｅＢ）のようなネオジウム材料を混合したポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）であり得る。射出成型されたネオジウム−鉄−ホウ素（ＮｄＦｅＢ）磁石は、熱可塑性結合剤と予備混合された磁性粉の射出工程によって製造され得、熱可塑性結合剤は正確な且つ均質な磁石部分を製造する。この方法の利点は、磁石の多様な形状がアクチュエータの部品内または部品上に直接モールド成型され得ることであり、それによって組み立ての幾つかのステップを削除することが可能である。射出成型工程を伴って、非常に複雑な形状の磁石が、極めてわずかな公差ならびに広範囲の磁気特性および特徴とともに完成される。射出成型磁石は、それらが水中および工業用溶剤中においても良好な耐食性を備えているので、有利である。一実施形態においては、射出成型法はホットランナーシステムを含み、磁性粉の浪費／廃棄を最小化している。この工程がアクチュエータの部分内または部分上に形成されるよりもむしろ環状磁石２１８の製造に使用された場合、磁石は成型後にハウジング１０２またはその一部の形状の、射出成型機のモールド型に移送され、選択された射出成型可能な材料とともにオーバーモールドされる。

代替的な実施形態においては、環状磁石２１８は焼結工程よって前述の磁性粉の１つから形成されてもよく、後成形に、磁石は射出成型機内の、ハウジング１０２の一部の形状のモールド型に移送されて、選択された射出成型可能な材料をオーバーモールドされてもよい。前述の射出成型と同様に、磁石は表面特性（図示略）を含み、射出成型可能な材料と磁石との間の接合を増大させ得る。

引き続き図７を参照すると、環状磁石２１８の第１面２２２は、その一部においてハウジング１０２の第１内面１０５と同一平面にあり、その部分に環状磁石は収容されている。第１内面１０５は、ピストンの上面１７１上に配置された壁である。この構造は、環状磁石２１８の第１面２２２がピストンの上面１７１と物理的に接触することを可能にしており、このことは、ピストンが磁石との間で接触し、且つ真空のためのシールも提供する場合に、磁石によって生じる力を増大させている。結果的に、より少ない磁性材料が磁石に使用されるが、効果的な磁力を備えている。

ここに開示された任意の実施形態における、磁石の表面特性は、表面テクスチャおよび／または突起、デタント（detents）、くぼみ等のその表面内の他の不規則性を含んでいてもよく、これによって、射出成型可能な材料は磁石に堅固に付着する。

ここでは、実施形態はハウジング内の磁石およびピストンの一部の強磁性材料を備えるように図示および開示され、一方でその反対の構造も適切である。１つ以上の磁石または環状磁石３１７は、ピストン１１０内に含まれており、強磁性材料３１１は、図８に示されたように、ハウジングの一部とされ得る。参照符号３００によって特定されたアクチュエータは、前述のように他の実施形態に対して操作される。

本アクチュエータの利点は、それが調節可能なことである。しきい値となる力は、第１および第２磁石の磁力、バネ力、およびバネ定数、ピストン直径に対して調整され、それらはピストンおよびバルブに作用する摩擦力および重力に対して釣り合う。

ここまでに好適な実施形態を参照することによって本発明は詳細に記載されており、添付の特許請求の範囲において定義された本発明の範囲を逸脱することなく、改良および変形可能であることが明らかである。

１００，３００ ・・・デバイス
１０２ ・・・ハウジング
１０３ ・・・チャンバ
１０４ ・・・アクチュエータ
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
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 ・・・第２位置
１４６ ・・・ガイドチャネル
１４８ ・・・シート
１６０ ・・・レールシステム
１６２ ・・・ガイドレール
１６４ ・・・軌道溝
１６６ ・・・スライダ
２１８，３１７ ・・・環状磁石
２２６ ・・・プレート

Claims (20)

1. チャンバを形成し、且つ該チャンバと流体連通したポートを具備したハウジングと；
   強磁性材料、磁石、またはそれらの両方を少なくとも部分的に具備し、前記チャンバ内に配置されたピストンと；
   該ピストンに対抗して載置され、前記ピストンを始動位置に付勢したバネと；
   前記ピストンと第１磁石対／強磁性体対を形成し、前記ピストンが第２位置に移動した場合に、前記ピストンを前記第２位置に維持するために配置された第２磁石または強磁性材料と；を具備し、
   前記ポートを介した流体の前記チャンバ内への導入または流体のチャンバからの排出が、前記始動位置において前記ピストンを保持した前記バネの力を克服した場合に、前記第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、前記ピストンを前記第２位置にスナップ移動として移動させ、その後に前記ピストンを前記第２位置に維持することを特徴とするピストンアクチュエータ。
2. 前記ピストンと第２磁石対／強磁性体対を形成し、前記ピストンを前記始動位置に維持した前記バネを補助するために配置された第３磁石または強磁性材料をさらに具備し、
   前記ポートを介した流体の前記チャンバ内への導入または流体のチャンバからの排出が、前記始動位置において前記ピストンを保持した前記バネの力および前記第２磁石対／強磁性体対間の誘引を克服した場合に、前記第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、前記ピストンを前記第２位置にスナップ移動として移動させ、その後前記ピストンを前記第２位置に維持することを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
3. 前記ポートを介した流体の前記チャンバ内への導入または流体のチャンバからの排出が、前記第２磁石対／強磁性体対の誘引を克服した場合、前記バネおよび前記第２磁石対／強磁性体対の部材間の誘引はスナップ移動として前記ピストンを前記始動位置に移動させることを特徴とする請求項２に記載のピストンアクチュエータ。
4. 前記ハウジングはキャップを含み、前記ポートは前記キャップを通じて前記チャンバ内に入っていることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
5. 前記ピストンは、その外周にシール部材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
6. 前記始動位置または前記第２位置において前記ピストンと接触するように配置された１つ以上のバンパをさらに具備し、前記ピストンがいずれかの前記位置に到達することによって生じる騒音を減少させていることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
7. 前記ピストンに操作可能に接続されたバルブをさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
8. 前記バルブは、導管およびゲート部材を具備したゲートバルブであることを特徴とする請求項７に記載のピストンアクチュエータ。
9. 前記ゲート部材はレールシステムによって前記ピストンに接続されており、前記レールシステムは前記導管の長手軸に沿った前記ゲート部材のスライド移動に寄与し、それにより前記導管内のシールを形成していることを特徴とする請求項８に記載のピストンアクチュエータ。
10. 前記導管は、両端からバルブ開口部に向かってテーパとなっており、それにより前記バルブ開口部において最小径を有することを特徴とする請求項９に記載のピストンアクチュエータ。
11. 前記バルブはポペットバルブまたはバタフライバルブであることを特徴とする請求項７に記載のピストンアクチュエータ。
12. 前記ピストンの少なくとも１つの前記磁石および前記第２磁石は、全体的に環形状の磁石であることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
13. 前記ピストンの少なくとも１つの前記磁石および前記第２磁石は、射出成型磁石であることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
14. 前記ピストンは強磁性材料を含み、前記ハウジングは第２磁石を含み、該第２磁石は前記ピストン近傍の第１主面および該第１主面と反対側の第２主面を含み、
    前記ピストンアクチュエータは、前記第２磁石の前記第２主面に隣接して配置されたプレートをさらに具備し、それにより磁束を前記ピストンに向けて内向きに導いていることを特徴とする請求項１に記載のピストンアクチュエータ。
15. ピストンアクチュエータを操作するための方法であって、該方法は、
    ピストンアクチュエータを設けるステップであって、前記ピストンアクチュエータは、
    チャンバを形成し、且つ該チャンバと流体連通したポートを具備したハウジングと；
    強磁性材料、磁石、またはそれらの両方を少なくとも部分的に具備し、前記チャンバ内に配置されたピストンと；
    前記ピストンに対抗して載置され、前記ピストンを始動位置に付勢したバネと；
    前記ピストンと第１磁石対／強磁性体対を形成し、前記ピストンが第２位置に移動した場合に、前記ピストンを前記第２位置に維持するために配置された第２磁石または強磁性材料と；を具備したピストンアクチュエータを設けるステップと、
    最初に十分な量の流体を前記チャンバ内に導入するか、または前記チャンバから排出して、前記始動位置に前記ピストンを保持した前記バネの力を克服し、それにより前記第１磁石対／強磁性体対の部材間の誘引が、前記ピストンを前記第２位置にスナップ移動として移動させ、その後に前記ピストンを前記第２位置に維持するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
16. 前記ピストンアクチュエータは、前記ピストンと第２磁石対／強磁性体対を形成し、前記ピストンを前記始動位置に維持した前記バネを補助するために配置された第３磁石または強磁性材料をさらに具備し、
    前記チャンバ内へ導入または前記チャンバから排出する流体の量は、前記ピストンを前記始動位置に保持した前記バネおよび前記第２磁石対／強磁性体対間の誘引の力を克服するのに十分な流体の量を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 最初に導入または排出する流体の量とは逆に、その後に前記チャンバ内に導入または前記チャンバから排出する流体の量は、前記第２磁石対／強磁性体対間の誘引を克服するために十分であり、それにより前記バネおよび一対の前記第２磁石／強磁性体の部材間の誘引は、スナップ移動として前記ピストンを前記始動位置に移動させるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ピストンアクチュエータは、前記始動位置または前記第２位置において前記ピストンと接触するように配置された１つ以上のバンパをさらに具備し、前記ピストンがいずれかの前記位置に到達することによって生じる騒音を減少させていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 前記ピストンアクチュエータは、前記ピストンに操作可能に接続されたバルブをさらに具備していることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. 前記バルブはポペットバルブまたはバタフライバルブであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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