JP6623154B2 - ソレノイド駆動式ゲートバルブを備えたディーゼルエンジン流体クーラントシステム - Google Patents

Description

本願は２０１３年１１月１２日に提出された米国仮出願第６１／９０２，８９６号の利益を主張し、その全体はこの参照により本明細書中に組み込まれる。

本願はディーゼルエンジン流体リザーバシステムに、特に、ディーゼルエンジン流体リザーバ加熱要素とエンジンとの間のエンジンクーラントの流れを選択的に制御するよう構成されたソレノイド駆動式ゲートバルブを有する、そのようなシステムに関する。

ディーゼルエンジンにおいては、低減されたエミッションレベルのための規制基準を満たすために、エンジンおよび車両製造業者は、排気中へ流体、ディーゼル排気流体（「ＤＥＦ」）を注入する選択接触還元（「ＳＣＲ」）システムを使用する。ＤＥＦは、通常、リザーバ内に貯蔵され、エンジン制御ユニットからの要求に応じて排気中に導入される。 しかしながら、ＤＥＦは、過度の低温にさらされた場合、凍結する傾向がある。それゆえ、ＤＥＦの凍結を防止するために、エンジンクーラントが、ＤＦＥを凍結しないように保つために、あるいはそれが既に凍結している場合にはＤＥＦを解凍させるために、リザーバ内の加熱要素へと方向転換される。通常は電子的に制御される、ポペット、ダイアフラム、またはスプールバルブといったバルブが、主クーラントシステムからＤＥＦを含むリザーバ内の加熱要素へのクーラントの流れを制御するための制御バルブとして使用されている。

電子的に制御されるポペット、ダイアフラムおよびスプールバルブは、動作可能ではあるが、望まれるように完全には機能しない。これらのタイプのバルブは汚染されやすく、しかも低い圧力損失が要求される場合には完全には機能しない。

自動化された、または「コマンド」バルブの中では、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じて開閉される。これらのソレノイド駆動式ゲートバルブもまた、無給電の、「常時開」または「常時閉」ポジションに向かってゲートを付勢する、コイルスプリング、ダイアフラム、またはその他の付勢要素を含む傾向にある。付勢力は、その通常ポジションへと、それを復帰させるためにゲートの移動に抗する摩擦力に打ち勝つ必要があるために、そしてソレノイド機構は、能動的に給電された位置へとゲートを移動させるために、これらの同じ摩擦力および付勢力の両方に打ち勝つ必要があるために、摩擦力が、必要なソレノイド作動力の多くを決定する傾向にある。

ゲートが閉じられた際の入口と出口との間の良好なシールは、通常、ゲートと導管の壁との間のある程度の干渉を必要とする。（特に妥当な許容範囲内でコンポーネント偏差を考慮したとき）信頼性の高い、高品質のシールを得るために設計の干渉を増加させることは、ゲートの移動に抗する摩擦力および必要なソレノイド作動力の両方を増大させる傾向がある。だが、シールの信頼性および品質を少ない摩擦抵抗を伴って維持できる場合、ソレノイド作動力の減少は、有益なことに、ソレノイド機構のサイズ、重量および放熱要求を、したがって全体としてゲートバルブのサイズ、重量および電力要求の低減を可能とするであろう。そうした改善されたゲートバルブが必要とされている。

本明細書に開示されているのは、低減された作動力要求と共に、信頼性の高い、高品質のシールを提供するソレノイド駆動式ゲートバルブである。一態様では、ソレノイド駆動式ゲートバルブは、エンジンクーラントの流れを制御するために、したがってＤＥＦの凍結を解除するために、エンジン冷却システムと、リザーバ内に保持されたＤＥＦと熱的連通状態にある加熱要素との間の流体エンジンクーラント経路に組み込まれる。当該バルブはソレノイドコイルおよびバルブ機構に連結されたアーマチャーを含み、バルブ機構はスプラングゲートアセンブリのためのポケットを形成する導管を含み、これは、流動（開）ポジションと無流（閉）ポジションとの間でポケット内で直線移動可能である。スプラングゲートアセンブリは、第１のゲート部材と、この第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帯とを含み、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ャーに機械的に結合される。ある実施形態では、機械的結合はステムを含み、その上で第１および第２のゲート部材は少なくとも導管の長手方向軸線に平行な方向にそれぞれスライド可能であり、これは同じ方向であっても、あるいは互いに反対方向であってもよい。

エンドレス弾性帯は、単一の、より硬質な材料から構成される一体型ゲートを圧縮することによって生成されるであろう大きな摩擦力を伴わずにスプラングゲートアセンブリがポケット内に締まり嵌めを形成することを可能とし、かつ、狭いコンポーネント公差の必要性を低減する。スライド可能な機械的結合は、ソレノイド機構および正確にゲートアセンブリと整列させられていない機械的結合により、スプラングゲートアセンブリが開ポジションと閉ポジションとの間で直線的に移動することを可能とし、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。当業者にとって、スライド可能な機械的カップリングは本発明の有益なさらなる任意の部分であることは明らかである。

リザーバの加熱要素とディーゼルエンジンとの間のエンジンクーラント経路内に配置された、本明細書に開示されたバルブの一つを含むクーラントシステムを有するディーゼルエンジンの概略図である。 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。 ゲートが能動的に給電された開ポジションにある状態で、長手方向軸線およびバルブ機構の導管の流れ方向に沿って取った図１のバルブの断面図である。 バルブが給電されていない閉ポジションにある状態で、バルブ機構の導管の長手方向軸線に沿って取った図１および図２のバルブの断面図である。 ゲートが能動的に給電された閉ポジションにある状態で、長手方向軸線およびバルブ機構の導管の流れ方向に対して垂直な平面に沿って取ったバルブの類似の実施形態の断面図である。 ゲートが給電されていない開ポジションにある状態で、バルブ機構の導管の流れ方向に対して垂直な平面に沿って取った図４のバルブの断面図である。 スプラング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。 スプラングゲートアセンブリの一実施形態の底面図である。 スプラング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。 スプラング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。 スプラング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。 変形スプラングゲートアセンブリの正面図であり、一対のラッチ２８１がコンテクストのために示されている。 変形スプラングゲートアセンブリの側方から見た断面図である。 変形スプラングゲートアセンブリの上方から見た斜視図である。 スプラング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。 スプラングゲートアセンブリのさらに別な実施形態の正面視図である。 スプラングゲートアセンブリのさらに別な実施形態の長手方向断面図である。

以下の詳細な説明は本発明の一般的原理を示しており、その実例は添付図面に、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している。

本明細書で使用するように、「流体」とは、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する。

図２ないし図４は、それぞれ、図１に示すように加熱要素４２とディーゼルエンジン１４との間を流れるエンジンクーラント４８の流れを選択的に制御するよう構成されたゲートバルブ１００の一実施形態を示している。図１はディーゼルエンジンシステムに固有のものであるが、本明細書に開示されたゲートバルブは内燃エンジン内のその他のシステムを含む多くのシステムに組み込まれてもよく、ただし、ゲートバルブ１００は図１のシステムに汚染許容範囲を含む多くの利点を提供する。図１の概略図を参照すると、ディーゼルエンジンシステム１０が示されており、これは、ＤＥＦ１８を含むリザーバ１６を有するディーゼル排気流体システム１２を含む。加熱要素４２は、ＤＥＦ１８および加熱要素４２が良好な熱伝達状態に置かれるようにリザーバ１６に取り付けられている。高圧エンジンクーラントは、それを通る流体の流れを制御するために、第１の導管２０によって形成される流路内に作用的に配置されたゲートバルブ１００を含む第１の導管２０を通ってフィッティング４４から流れる。ディーゼルエンジンシステム１０はまた、ディーゼルエンジン１４と、リザーバ１６に取り付けられた加熱要素４２との間の第２の流路を形成する第２の導管２２を含む。リザーバ１６は、ＤＥＦ吸引ライン２６およびＤＥＦリターンライン２８によって計量ポンプ２４に対して流体的に結合され、そして計量ポンプ２４は、計量制御モジュール３０に対して作用的に、かつ、ＤＥＦ圧力ライン３４によってＤＥＦインジェクター３２に対して流体的に結合される。ＤＥＦインジェクター３２は、ディーゼルエンジン１４の排気流３８内のＳＣＲ触媒コンバーター３６の上流側に流体的に結合される。ディーゼルエンジンシステム１０はまた、ディーゼルエンジン１４とＳＣＲ触媒コンバーター３６との間の排気流３８中に、通常はＤＥＦインジェクターの上流側に、ディーゼルパティキュレートフィルター４０を含んでもよい。リーンＮＯｘトラップ、酸化触媒、水素発生触媒ならびにこれらおよびその他の組み合わせといった、その他の触媒コンパートメントが組み込まれてもよい。

依然として図１を参照すると、ゲートバルブ１００は二つの状態、すなわち（１）無流状態および（ii）流動状態を持つ。計量制御モジュール３０、またはディーゼルエンジン１４に取り付けられたエンジン制御コンピュータは、温度センサ５０を用いて、周囲温度、およびまたはＤＥＦ１８の温度のいずれかを検出する。周囲またはＤＥＦ１８の温度がＤＥＦの凍結温度を下回るとき、ゲートバルブ１００には流動状態となるように指令が出される。これによってエンジンクーラント４８が加熱要素４２を通って流れることが可能となる。エンジン温度がＤＥＦの凍結温度を上回って上昇するとき、ＤＥＦ１８は溶融し、ポンプ輸送可能となる。温度センサ５０によって測定されたＤＥＦ１８の温度が特定の温度に達した後、ゲートバルブ１００には無流状態となるように指令が出される。一実施形態では、ゲートバルブ１００は、無流状態のためのパワーオフ形態および流動状態のためのパワーオン形態を有する。別の実施形態では、パワーオフおよびパワーオフは逆にされてもよい。

ここで図２〜４を参照すると、ゲートバルブ１００は、バルブ機構１２０を作動させるソレノイドコイル１０４およびアーマチャー１０６を収容するハウジング１０２を有することができる。アーマチャー１０６は、ソレノイドコイル１０４内に収容された挿入端部１０６ａと、コイルに電流を加えた際にソレノイドコイル１０４内により完全に収容される隣接ボディ部分１０７とを含む。ある構造では、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シリンダーであってもよい。ここでは、アーマチャー１０６およびソレノイドコイル１０４は、バルブ機構１２０に作用する付勢力および摩擦力に打ち勝つのに十分な力を発生するように形作られかつ構成される。

一実施形態では、そうした形状および構造は、挿入端部１０６ａと、引き込み力の漸進的増大を実現するためにボディ部分１０７の方向に挿入端部１０６ａから先細になる内部リセス１０８を有するシリンダーであるボディ部分１０７を含むことができる。テーパーは、引き込み力が付勢要素１１０によって生み出される反対向き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、アーマチャー１０６のボディ部分１０７を取り囲むと共にソレノイドコイル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、この付勢要素は、非挿入端部１０６ｂに当接するか結合されたダイアフラムあるいはフラットスプリング、非挿入端部１０６ｂに当接するか結合されたリーフスプリングなどであってもよいことを理解されたい。ソレノイドが、代替的に、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もまた当業者にとって明らかである。

バルブ機構１２０は、やはり導管１２２によって形成されたポケット１２６を通る開口１２４を形成する導管１２２と、それを貫通する少なくとも一つの通路１２９を有するスプラングゲートアセンブリ１２８とを含むことができる。スプラングゲートアセンブリ１２８（図２〜６）は、図３に示すように、スプラングゲートを流動状態に置くためにポケット１２６内で直線的に移動可能であり、この状態では開口１２４は、流体が導管１２２を通って入口端部１２２ａから出口端部１２２ｂへとまたはその逆に流れることを可能とするために、少なくとも部分的に通路１２９と整列させられる。一実施形態では、流動状態は、開口１２４と実質的に整列させられたスプラングゲートアセンブリ１２８の通路１２９を有する。閉状態では、図４に示すように、スプラングゲートアセンブリ１２８は流体が開口１２４を通過するのを阻止する。

図３および図４に示すように、導管１２２は、両端から開口１２４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は幅狭になり、これによって開口１２４に本明細書では断面プロファイル１２５と呼ばれる、その最小内径を有するチューブであってもよい。この断面プロファイル１２５はゲートバルブ１００を横切る圧力降下を最小限に抑える。その他の構造では、導管１２２は、その全長に沿って均一な内径を有していてもよい。図示された構造において、長手方向軸線「Ａ」に垂直な断面は円形であるが、変形例においては、断面１２７は（均一または先細になる横および共役直径を有する）楕円形あるいは（均一または先細になる固有幅を有する）多角形などであってもよい。図面に示される導管１２２は一つの入口と一つの出口とを有するが、これは限定として解釈すべきではない。別の実施形態では、導管１２２は、二つの入口および一つの出口、または二つの出口および一つの入口、または一つの入口、一つの出口およびブラインド接続部を有していてもよい。

図２〜４の実施形態では、スプラングゲートアセンブリ１２８は、内部リセス１０８内から突出するステム１１４によって機械的にアーマチャー１０６に結合される。代替実施形態では、ステム１１４は、ソレノイドコイル１０４およびアーマチャー１０６がステムをバルブ機構１２０および開口１２４に向って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に引っ張るように構成されるかに依存して、アーマチャー１０６の挿入端部１０６ａから、あるいはアーマチャー１０６の非挿入端部から突出していてもよい。図４および図５の実施形態に示されるように、ソレノイドコイル１０４、アーマチャー１０６、付勢要素１１０およびステム１１４の相対的な配置は、（以下でさらに説明するように、スプラングゲートアセンブリ１２８の細部構成に依存して）常時閉バルブから常時開バルブへとまたはその逆へとゲートバルブ１００を変化させるために変更することができる。ソレノイドは、ゲートバルブ１００を動作させるために、（１）直流電圧、（２）パルス幅変調（ＰＷＭ）、または（３）ピーク・ホールド制御を利用可能である。ピーク・ホールドソレノイド（飽和スイッチソレノイドとしても知られる）は、より速い作動時間、低い平均電力消費、低い発熱量、および／またはより小さなパッケージサイズが望まれる場合に有効である。常時閉あるいは常時開ポジション間でゲートバルブ１００を作動させる他に、ゲートバルブは、複数の部分的開／部分的閉ポジションの比例制御のために動作させられてもよい。ある構造では、ステム１１４はアーマチャー１０６からの一体的突起であってもよいが、別な構造では、ステムは、別のもの、好ましくは非磁性材料から製造された固定突起であってもよい。一実施形態では、電磁石が、所望のポジションへとアーマチャー１０６を引っ張るべく、吸引力のみを加えるために組み込まれてもよい。アーマチャーを別の位置へと移動させるためにスプリングが組み込まれてもよい。ソレノイドの動作には、その行程の終点でアーマチャー１０６を拘束するために永久磁石を利用することもできる。

ステムの接続開口端部１１４ａはスプラングゲートアセンブリ１２８に固定されてもよいが、機械的カップリングは、好ましくは、少なくとも導管の長手方向軸線と平行な方向にスプラングゲートアセンブリに対してスライド可能である。ある構造では、機械的カップリングは、長手方向軸線Ａと平行な方向にステム１１４およびスプラングゲートアセンブリ１２８間の相対的なスライド移動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カップリングは、ソレノイドコイル１０４およびアーマチャー１０６が、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内でスプラングゲートアセンブリ１２８を直線移動させるように動作することを可能とする。ソレノイドコイル１０４、アーマチャー１０６および／またはステム１１４の、バルブ機構１２０との完全ではない整列は、さもなければ、その経路からスプラングゲートアセンブリ１２８を傾けるようとし、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ようとするであろう。

レールシステム１６０は、図５および図６の断面を参照することによって、より良く理解できるが、これらは導管１２２の長手方向軸線Ａに対して交差している。レールシステム１６０は、その対向する側面に配置されたレースウェイ溝またはレッジ１６４を備えた、ステムの接続開口端部１１４ａ付近に配置されたガイドレール１６２を含む。スプラングゲートアセンブリ１２８の上側端部１２８ａ（ソレノイドコイル１０４およびアーマチャー１０６に近い端部）は、これに対応して、ガイドレール１６２を包み込みかつレースウェイ溝１６４内に突出するよう構成されたスライダー１６６を含む。一実施形態では、ガイドレール１６２は、スライダー１６６がその上に載るためのラットフォームあるいはレッジ１６４を形成するプレート状部材１６７（図５および図６）で終端してもよい。変形構造では、レールシステムは、ガイドレールおよびレーストラック溝（図示せず）を形成するステム１１４ａの一部としてのスライダーおよびスプラングゲートアセンブリ１２８の上側端部１２８ａを伴って、逆にされてもよい。

図４のみに見られるように、バルブ機構１２０は、任意選択で、スプラングゲートアセンブリ１２８を越えてポケット１２６内に漏れる流体を排出するために、ポケット１２６と流体連通するベントポート１７０を含んでもよい。図４において、ベントポート１７０は、アーマチャー１０６と開口１２４との間に配置されたポケット１２６の一部と流体連通しているが、これに限定されるものではない。ベントポート１７０は、流体がポケット１２６から導管の入口端部１２２ａへと流れることを可能とするために、導管１２２の内部に開口していてもよい。

以下でさらに説明するスプラングゲートアセンブリ１２８の異なる実施形態は、いくつかの用途のためにより適しているであろう。さらに、当業者にとって、ゲートバルブ１００が非自動車用途を含むその他の用途において、そして空気以外の流体と共に使用可能であることは明らかである。

図７〜９を参照すると、概して参照数字２２８で示されたスプラングゲートアセンブリの第１実施形態が示されている。スプラングゲートアセンブリ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間に収容されたエンドレス弾性帯２３４を含む。エンドレス弾性帯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することができる。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の一部の周りに、エンドレス弾性帯の一部を収容するためのトラック２３６を含む。図７〜９では認識できないが、第１のゲート部材２３０もまたトラック２３６を含む。

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、本質的にこの様式に限定されるものではない。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は同一であってもよく、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内での流体の流れの方向に関係なく、同じような性能を有するバルブをもたらす。

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はいずれも、協働で通路２２９を形成する開口２３３をそれ自体に有する。図３に示すような開ポジションでは、スプラングゲートアセンブリ２２８を通過する通路２２９は、流体がそれを通って流れることができるように導管１２２と整列させられる。通路２２９を有するゲートの一部は、本明細書では、開ポジション部分２４０（図７）と呼ばれ、そして、スライダー２６６を有する上側端部２２８ａの反対側に示された隣接部分は、ゲート２２８のこの部分が閉ポジションへと移動させられたときそれを通過する流体の流れを阻止するために導管１２２を塞ぐので閉ポジション部分２４２と呼ばれる。この実施形態における各ゲート部材２３０，２３２の閉ポジション部分２４２は、実質的に滑らかな連続的な外面２５０を有する。当業者にとって、常時閉から常時開へと（またはその逆へと）ゲートバルブ設計を変更する第２の手段を提供して、開ポジション部分２４０が接続開口端部２２８ａと反対側にあるように、開ポジションおよび閉ポジション部分２４０，２４２を逆にすることが可能であることは明らかである。本明細書に開示されたスプラングゲートアセンブリは閉ポジション部分および開ポジション部分を有するものとして示されているが、別な実施形態では、異なる度合の開ポジション部分および少なくとも一つの閉ポジション部分を形成する二つ以上の部分を有していてもよい。一実施形態では、導管１２２は、少なくとも三つの異なるポジション部分を有するスプラングゲートアセンブリとの組み合わせで、二つの入口および一つの出口を有することができる。

この第１の実施形態において、エンドレス弾性帯２３４は略楕円形に成形されており、これによってオープンスペースを形成する内周２８２と、外周２８４と、対向する第１および第２の側面２８６，２８８を含む。エンドレス帯２３４は、第１の側面２８６が一方のトラック２３６内に収容され、かつ、第２の側面２８８が他方のトラック２３６内に収容された状態で、第１および第２のゲート部材２３０，２３２のトラック２３６内に収容される。エンドレス帯２３４が第１および第２のゲート部材２３０，２３２のトラック２３６内に収容されたとき、第１および第２のゲート部材２３０，２３２は距離Ｄ（図７）だけ互いに離間させられる。トラック２３６は、エンドレス弾性帯２３４を、同様にゲート部材の外周からある距離だけ奥まった位置に置くように配置される。図８から分かるように、この構成は、第１および第２のゲート部材２３０，２３２間でエンドレス弾性帯２３４の外面の周りにチャネル２５４を形成する。チャネル２５４は、ポケット１２６内のスプラングゲート２２８の周りの流体の流れをもたらす。ベントポート１７０（図４）が存在する場合、チャネル２５４は流体がポケット内で変位させられかつベントポート１７０を介して出て行くことを可能とし得る。チャネル２５４を介したこのベントは、概して、導管１２２を通る流体の流れの方向に略垂直であり、アーマチャー１０６がゲートをポケット内により完全に移動させるときポケットから流体を排出する。

エンドレス弾性帯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、エンドレス弾性帯２３４は、このエンドレス弾性帯２３４と第１および第２のゲート部材２３０，２３２におけるトラック２３６の外壁部との間にシールを形成するために、導管１２２を通って流れる流体によってエンドレス弾性帯２３４に加えられる力に応答して、半径方向外側に拡張可能である。

作動時、図３に示すような開ポジションにおいては、導管を通って流れる流体は、左から右へ流れるにせよ、右から左へ流れるにせよ、スプラングゲートアセンブリ２２８内の通路２２９を通り、そして流体の圧力は、半径方向外側に向うエンドレス弾性帯２３４に作用する力を与え、これによってトラック２３６の外周とシーリング係合するようにエンドレス弾性帯を押圧する。このシーリング係合はコネクター開口１２４およびポケット１２６内への流体の漏れを低減または防止し、これによってスプラングゲートアセンブリ２２８は単一材料の均等に硬質なゲートよりも、より耐漏れ性に優れたものとなる。

エンドレス弾性帯２３４はまた、このエンドレス弾性帯の存在により、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、製造公差の影響を受けにくいゲートを形成する。ポケット１２６は、通常、締まり嵌めを生じるようにスプラングゲートアセンブリ２２８の無負荷の幅よりも小さい幅を有するように形成される。スプラングゲートアセンブリ２２８において、エンドレス弾性帯２３４は、スプラングゲート２２８がポケット１２６内に挿入されたとき、第１および第２のゲート部材２３０，２３２間で圧縮状態となる。ポケット１２６内に挿入された（押し込まれた）際に第１および第２のゲート部材２３０，２３２へのエンドレス弾性帯のスプリング力は、漏れを低減または防止するためにポケットの壁とシーリング係合状態となるように、それぞれのゲート部材を押圧する。最も重要なことに、硬質ゲート部材２３０，２３２のそれに、または単一の剛性ゲートのそれに対する、エンドレス弾性帯の実質的に低い弾性率は、スプラングゲートアセンブリ２２８に作用する垂直力およびその経路に沿ったアセンブリの直線移動に抗する摩擦力が実質的に僅かであることを意味する。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駆動力を低減する。この利点は、以下で説明するその他の実施形態にも等しく適用可能である。

ここで図１０および図１１を参照すると、概して参照数字２２８’によって示されたスプラングゲートアセンブリの第２実施形態が提示され、これは、同様に、第１のゲート部材２３０’と、第２のゲート部材２３２’と、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’間に収容されたエンドレス弾性帯２３５’とを含む。エンドレスの弾性帯２３５’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することができる。図１１から分かるように、第２のゲート部材２３２’は、エンドレス弾性帯２３５’の一部を受け容れるために、その内面２５２’の一部の周りにトラック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、上述したように、アーマチャー１０６に対してゲートアセンブリ２２８’をスライド可能に結合するためのスライダー２６６’を有する上側端部２２８ａを有する。だが、上述したように、全てのそうした実施形態において、部材２３０，２３０’，２３２，２３２’等は、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交替で含むことができる。

ここで、図１１に示すように、エンドレス弾性帯２３５’は、概して、弾性材料の８の字形状の帯であり、したがって第１のオープンスペースを形成する第１の内周２７２と、第２のオープンスペースを形成する第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。エンドレス弾性帯２３５は、第１の側面２７６が一方のトラック２３７’内に収容されかつ第２の側面２７８が他方のトラック２３７’内に収容された状態で、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’のトラック２３７’内に収容される。エンドレス弾性帯２３５が８の字形状であるので、トラック２３７’もまた通常は８の字形状である。エンドレス弾性帯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’（図１０）だけ互いに離間させられる。トラック２３７は、図７〜９を参照して先に説明したように、ベントを実現するために、エンドレス弾性帯２３５’を第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奥まった位置に置くように配置される。

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、両者は、流体がそれを通って流れることを可能とするために、開ポジションにおいては導管１２２と整列させられる通路２２９’を協同で形成する第１の開口２３３’をそれ自体に有する。ゲートのこの部分は開ポジション部分２４０’（図１０）と呼ばれ、そしてスライダー２６６’と反対側のそれに隣接する部分は、スプラングゲートアセンブリ２２８’のこの部分は閉ポジションへと移動させられたときそれを通過する流体の流れを阻止するために導管１２２を塞ぐので、閉ポジション部分２４２’と呼ばれる。この実施形態において、第１のゲート部材２３０’の閉ポジション部分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されてもよい。第２のゲート部材２３２’は、その閉ポジション部分２４２’に第２の開口を含んでいない。代わりに、第２のゲート部材２３２’の閉部分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、任意選択で、エンドレス弾性帯２３５’によって形成された第２のオープンスペースの寸法内に嵌るよう構成されると共にエンドレス弾性帯２３５’の第２の内周２７３よりも小さな開口を形成する少なくとも第１のゲート部材２３０’における第２の開口２４４’のサイズとなるような寸法とされた、その内面２５２’から突出するプラグ２５３’を含んでいてもよい。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。

開ポジションにおいて、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帯２３５’に作用する力を提供し、これによってエンドレス弾性帯をトラック２３７’の外周とのシーリング係合状態となるように押圧する。このシーリング係合はポケット１２６内への流体の漏れを低減または防止し、これは、図１０および図１１の実施形態におけるゲート２２８’を単一材料の均等に硬質なゲートよりも、より耐漏れ性に優れたものとする。

閉ポジションにおいて、導管１２２内の流体の流れは、第１のゲート部材２３０’によって形成されたスプラングゲート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に面していてもよい。特に、流れのこの方向は、導管１２２がフィッティング４４からの高圧エンジンクーラントに接続される場合に有益である。これは、クーラント圧力が、第２の開口２４４を通過すると共に、第１および第２のゲート部材２３０’，２３２’のトラック２３７’に対して、それを密封係合させるためにエンドレス弾性帯に半径方向外側に作用するようにエンドレス弾性帯２３５’の第２の内周２７３に向ってプラグ２５３’によって案内されるので、そうである。第２の開口２４４’の存在はまた、その上にクーラント圧力が、エンドレス弾性帯２３５’を軸方向に圧縮するために導管１２２内の流れ方向と平行に作用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にする。クーラント圧力が軸方向にエンドレス弾性帯２３５’を圧縮しない場合、ゲート部材２３０’，２３２’の一方が他方に近づくように移動し、Ｄを減少させ、そしてポケット１２６の一方の壁と、それを通って流体が漏れる可能性があるゲート部材との間に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影響を与えるであろう方向へ導管内にクーラント圧力が流れ込むのは望ましくないであろう。

ここで図１２〜１４を参照すると、このまたはその他の実施形態において、ゲート部材２３０’，２３２’の一方は図１０および図１１のものである。ここで、スプラングゲートアセンブリ２２８’はラッチ２８１を含み、かつ、ゲート部材２３０’，２３２’の他方は対応するように配置されたデテント２８３を含むことができる。図示するように、一方が複数のラッチ２８１を含んでいてもよくかつ他方が複数のデテントを含んでいてもよく、あるいはそれぞれが、ラッチ２８１およびデテント２８３が、その相手方要素の配置に対応するように部材２３０’，２３２’の両端に配置された状態で、一つのラッチ２８１および一つのデテント２８３を含んでいてもよい。ラッチ２８１およびデテントは、ポケット１２６内への挿入前に組み立てられた状態でアセンブリを積極的に保持することにより、スプラングゲートアセンブリ２２８’（または１２８，２２８等）の組み立てを助ける。また、このまたはその他の実施形態の変形例では、ゲート部材２３０’，２３２’は、図５および図６に示すステム１１４のヘッド１６７の周りにカチッと嵌るマルチパートソケット２６８を協働で形成できる。マルチパートソケット２６８は、ポケット１２６内への挿入前にステム１１４上でアセンブリを積極的に保持することにより、スプラングゲートアセンブリ２２８’（または１２８，２２８等）の組み立てを助ける。マルチパートソケット２６８は、スライドゲートアセンブリ２２８’の直線動作の経路に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、ステム１１７のヘッド１６７の周りにスナップフィット機能を使用してカチッと嵌ることができる。

ここで図１５〜１７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って案内される流れと連係動作可能な）ユニバーサルスプラングゲートアセンブリが図示されており、参照数字３２８で示されている。ユニバーサルスプラングゲート３２８は、図１０および図１１の実施形態と同様の第１のゲート部材２３０’と、第１のゲート部材２３０’と同じ一般的構造を有する第２のゲート部材３３２’と、閉ポジションのために必要な障害物を提供するインナーゲート部材３３４と、第１のゲート部材２３０’とインナーゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第１のエンドレス弾性帯３４６と、第２のゲート部材３３２とインナーゲート部材３３４との間に形成されたトラック内に配置された第２のエンドレス弾性帯３４８とを有する。第２のゲート部材３３２（図１６参照）は、スライダー３６６と、第１の開ポジション部分２４０’における第１の開口３３３と、その第２の閉ポジション部分２４２’における第２の開口３４４とを含むことができる。インナーゲート部材３３４は、その開ポジション部分２４０’に開口３３６を含み、かつ、閉ポジション部分２４２’を形成する対向する実質的に連続的な外面を有するが、これは、ユニバーサルスプラングゲート３２８が閉ポジションにあるとき導管を通る流体の流れを妨げることができる。

図１５〜１７の実施形態では、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、８の字形状のエンドレス弾性帯が好ましい。８の字形状エンドレス弾性帯３４６，３４８は上述したようなものである。ここで、第１のエンドレス弾性帯３４６は、インナーゲート部材３３４における第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’内の両方に着座させられるが、これは、好ましくは、第１のエンドレス弾性帯３４６を収容するような寸法とされた８の字形状である。同様に、第２のエンドレス弾性帯３４８は、インナーゲート部材３３４における第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内の両方に着座させられるが、これは、好ましくは、第２のエンドレス弾性帯３４８を収容するような寸法とされた８の字形状である。

動作時、ユニバーサルスプラングゲート３２８は、開ポジションにおいて、かつ、閉ポジションにおいて、図１０および図１１のスプラングゲート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。そのユニバーサル特性ならびに第１および第２のゲート部材のそれぞれの閉ポジション部分における減少した表面領域の利点によって、導管を通る流れの方向に関係なく、コネクター開口１２４およびポケット１２６内への漏れを低減するかまたは防止するために、このゲート機能はゲートを密封する。この実施形態はまた、アクチュエータとベントポート１７０との間の流体連通を実現するためにエンドレスの弾性帯の外面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。

ある態様では、本明細書に開示されるのはソレノイド駆動式ゲートバルブである。ソレノイドは、開ポジションにおいてゲートアセンブリを通過する通路を協同で形成する第１のゲート部材および第２のゲート部材間で保持されるエンドレス弾性帯と、ゲートを通過する通路が導管と整列させられた開ポジションと、ゲートの第２の部分がそれを通過する流体の流れを妨げるために導管を塞ぐ閉ポジションとの間でその中で移動可能なゲートを有する導管内のポケットとを備えたスプラングゲートアセンブリを動作させる。

一実施形態では、エンドレス弾性帯は概して弾性材料の楕円形帯である。別の実施形態では、エンドレスの弾性帯は概して弾性材料の８の字形状の帯として形成される。一実施形態において、弾性材料は、天然または合成ゴムである。弾性材料は、アクチュエータに過度の摩擦ヒステリシスを付加することなくスプラングゲートアセンブリのシールを強化するが、これは、少なくとも時間および温度に関して制御することが困難であるために好ましくない。

一実施形態では、第１および第２のゲート部材の少なくとも一方は、特にゲートの閉ポジション部分に、実質的に滑らかな外面を有する。第１および第２のゲート部材の一方のみが実質的に滑らかな外面を有する別の実施形態では、別のゲート部材は、ゲートの閉ポジション部分に第２の開口を含む。別の実施形態では、第１および第２のゲート部材の両方は、そのそれぞれ閉ポジション部分に第２の開口を含む。したがって、閉部分を提供するために、ゲートはまた、その閉ポジション部分の両面に実質的に連続した外面を有する内側ゲート部材と、内側ゲート部材と第２のゲート部材との間のシールとしての第２のエンドレス弾性帯とを含む。

ソレノイドアクチュエータを備えたスプラングゲートアセンブリの使用により提供される利益および利点としては、ポケット内でのスプラングゲートの製造および組み立てにおけるより大きな許容性と、（それがゲート部材に作用する際）それを通って流れる流体の圧力を利用することによるゲート周りの漏れの低減とが挙げられる。これらの利点の結果は、スプラングゲートアセンブリを動作させるために、より少ない電力しか必要としない小さな物理的サイズを有するソレノイドである。これは自動車およびオフハイウェイビークルに関して有利である。というのは、ソレノイドおよびスプラングゲートアセンブリは、そうしたエンジンの電気的および物理的サイズパラメータ内で上首尾に動作するからである。

実施形態は、その用途または使用に関して、図面および明細書において説明した部品およびステップの構成および配置の詳細には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、その他の実施形態、構成、変形例および変更において実施されるか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、本明細書で用いられる用語および表現は、読者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ており、本発明を限定するためではな。

１０ ディーゼルエンジンシステム
１２ ディーゼル排気流体システム
１４ ディーゼルエンジン
１６ リザーバ
２０ 第１の導管
２２ 第２の導管
２４ 計量ポンプ
２６ 吸引ライン
２８ リターンライン
３０ 計量制御モジュール
３２ インジェクター
３４ 圧力ライン
３６ 触媒コンバーター
３８ 排気流
４０ ディーゼルパティキュレートフィルター
４２ 加熱要素
４４ フィッティング
４８ エンジンクーラント
５０ 温度センサ
１００ ゲートバルブ
１０２ ハウジング
１０４ ソレノイドコイル
１０６ アーマチャー
１０６ａ 挿入端部
１０６ｂ 非挿入端部
１０７ 隣接ボディ部分
１０８ 内部リセス
１１０ 付勢要素
１１２ コイルスプリング
１１４ ステム
１１４ａ 接続開口端部
１１７ ステム
１２０ バルブ機構
１２２ 導管
１２２ａ 入口端部
１２２ｂ 出口端部
１２４ コネクター開口
１２５ 断面プロファイル
１２６ ポケット
１２７ 断面
１２８ スプラングゲートアセンブリ
１２８ａ 上側端部
１２９ 通路
１６０ レールシステム
１６２ ガイドレール
１６４ レースウェイ溝
１６６ スライダー
１６７ ヘッド（プレート状部材）
１７０ ベントポート
２２８，２２８’ スプラングゲートアセンブリ
２２８ａ 接続開口端部
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’ 開口
２３４，２３５，２３５’ エンドレス弾性帯
２３６，２３７，２３７’ トラック
２４０，２４０’ 開ポジション部分
２４２，２４２’ 閉ポジション部分
２４４，２４４’ 第２の開口
２５０ 外面
２５２，２５２’ 内面
２５３’ プラグ
２５４ チャネル
２６６，２６６’ スライダー
２６８ マルチパートソケット
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
２８３ デテント
２８４ 外周
２８６ 第１の側面
２８８ 第２の側面
３２８ ユニバーサルスプラングゲート
３３２，３３２’ 第２のゲート部材
３３３ 第１の開口
３３４ インナーゲート部材
３３６’ 開口
３３７ トラック
３４４ 第２の開口
３４６ ８の字形状エンドレス弾性帯（第１のエンドレス弾性帯）
３４８ ８の字形状エンドレス弾性帯（第２のエンドレス弾性帯）
３５２ 第１のトラック
３５４ 第２のトラック
３６６ スライダー

Claims (15)

1. ディーゼルエンジン流体リザーバシステムであって、
   加熱要素と熱的連通状態にあるディーゼル排気流体のリザーバと、
   前記加熱要素に向い、そしてディーゼルエンジンへと戻るエンジンクーラント流体の流れのための導管ループであって、それを通過する前記エンジンクーラント流体の流れの制御のための無流ポジションおよび流動ポジションを備えたスプラングゲートバルブを有する、導管ループと、
   環境温度および／またはディーゼル排気流体の温度を検出するために配置された温度センサと、
   前記温度センサと通信可能に接続され、かつ、前記スプラングゲートバルブと通信可能に接続されたコントローラーと、
   を具備し、
   前記温度センサが、前記ディーゼル排気流体の凍結点温度より低い温度を検出したとき、前記コントローラーは、前記流動ポジションとなるように前記スプラングゲートバルブに信号を送信し、
   前記スプラングゲートバルブは、
   前記流動ポジションにおいて前記導管ループと整列可能であり、これによってエンジンクーラント流体が前記ディーゼル排気流体へ熱を伝達するために前記加熱要素へと流れることを可能とする、それを貫通する開口をそれぞれ有する第１のゲート部材および第２のゲート部材間に挟み込まれたエンドレス弾性帯と、
   前記導管ループ内のポケット内で直線的に前記第１および第２のゲート部材を一緒に移動させるソレノイドアクチュエータと、
   を具備し、
   前記エンドレス弾性帯によって前記第１のゲート部材が前記第２のゲート部材から離間させられており、かつ、前記エンドレス弾性帯は、前記スプラングゲートバルブが前記ポケット内に締まり嵌めを形成することを可能とする、ディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
2. 前記ディーゼル排気流体が特定の温度に達したことを示す温度を前記温度センサが検出したとき、前記コントローラーは、前記無流ポジションとなるように前記スプラングゲートバルブに信号を送信する、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
3. 前記第１のゲート部材は、前記第２のゲート部材のファスナー受け部材に連結されて、これによって前記第１および第２のゲート部材を一つに固定するファスナーを含む、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
4. 前記ファスナーはラッチであり、かつ、前記ファスナー受け部材は前記第２のゲート部材のデテントである、請求項３に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
5. 前記第１のゲート部材は、その後端に第１のファスナーを、そして、その先端に第２のファスナーを含み、かつ、前記第２のゲート部材は、前記第１のファスナーとの位置合わせのために配置された第１のファスナー受け部材と、前記第２のファスナーとの位置合わせのために配置された第２のファスナー受け部材と、を含む、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
6. 前記エンドレス弾性帯は略楕円形であるか、あるいは略８の字形状である、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
7. 前記第１および第２のゲート部材はそれぞれ、マルチパートソケットを協働で形成する、その後端から突出する連結部材を含み、前記マルチパートソケットは、前記スプラングゲートが、その中心長手方向軸線を中心として３６０度以上回転することを可能とする、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
8. 前記マルチパートソケットは、前記後端から最も遠位の略環状開口と、前記略環状開口に対して前記後端により近接したより大きなチャンバーと、を含む、請求項７に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
9. 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帯が着座させられるトラックを含む、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
10. 前記第１のゲート部材は、その閉ポジション部分において、それを貫通する第２の開口を有し、かつ、前記第２のゲート部材は、その閉ポジション部分において、前記第１のゲート部材における前記第２の開口に向かって、その内面から突出するプラグを含む、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
11. 前記導管ループ内のエンジンクーラント流の方向に関して、前記第１のゲート部材に最も近接する前記導管ループの部分は、その長手方向軸線に沿って、前記第１のゲート部材に向って徐々に幅狭になる、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
12. 前記第２のゲート部材に最も近接した部分は、その長手方向軸線に沿って、前記第２のゲート部材に向って徐々に幅狭になる、請求項１１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
13. 前記第１のゲート部材に最も近接した前記導管ループの前記部分および前記第２のゲート部材に最も近接した前記導管ループの前記部分は、前記スプラングゲートバルブのハウジングによって形成される、請求項１２に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
14. 前記スプラングゲートバルブは、無流ポジションのためのパワーオフ形態を有する、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。
15. 前記ソレノイドアクチュエータは、前記スプラングゲートバルブを動作させるためのピーク・ホール制御を有する、請求項１に記載のディーゼルエンジン流体リザーバシステム。

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