JP6743186B2 - 逆止弁および逆止弁を有するベンチュリデバイス - Google Patents

逆止弁および逆止弁を有するベンチュリデバイス Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2014年4月4日出願された米国特許仮出願第61/975,542号の利益を主張する、2015年4月3日に出願された米国特許出願第14/678,106号の一部継続出願である。
本願は、逆止弁、詳細には真空を生成するためのベンチュリデバイス内に備えられた段状長手方向断面プロファイルを有する逆止弁に関する。
例えば車両用機関などの機関は、長い間にわたりアスピレータおよび/または逆止弁を備えてきた。典型的には、アスピレータは、機関空気の一部をベンチュリギャップに通す移動を誘起することにより、機関マニホルドの真空よりも低い真空を発生させるために使用される。アスピレータは、中に逆止弁を備えてもよく、またはシステムが、別個の逆止弁を備えてもよい。
米国特許出願公開第14/294,7276号明細書 米国特許出願第14/593,361号明細書
逆止弁の良好な流れ性能には、小さな圧力差に対して開閉する迅速な応答と、あらゆる動作温度にわたる低い流れ抵抗とが含まれる。逆止弁の動作温度、材料、および逆止弁に対して作用する圧力差の組合せに応じて、封止部材が、開位置および閉位置において様々な特徴部に接触し、その結果として応力を被ることになる。この応力は、時間の経過および動作条件の変化により、封止部材の表面の劣化、および/または封止部材の内部故障を引き起こす。逆止弁中の圧力差の結果としてこの弁に対して大きな力を誘発する動作条件下におかれる逆止弁に対して、封止部材の寿命および逆止弁全体の寿命を延ばすための改良が必要である。
乱気流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第1の実施形態の側方斜視図である。 図1のアスピレータの側方長手方向断面見取り図である。 乱気流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第2の実施形態の側方斜視図である。 図3Aのアスピレータの側方長手方向断面見取り図である。 音響減衰部材の一実施形態の上方斜視図である。 音響減衰部材の別の実施形態の上方斜視図である。 音響減衰部材の別の実施形態の上方見取り図である。 乱気流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第3の実施形態の側方斜視図である。 図5Aのアスピレータの側方長手方向断面見取り図である。 乱気流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第4の実施形態の側方斜視図である。 図6Aのアスピレータの側方長手方向断面見取り図である。 改良されたバイパス逆止弁を備える、乱流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第5の実施形態の側方長手方向断面見取り図である。 図7に示すバイパス逆止弁の下方弁座部分の端部斜視図である。 図7に示すバイパス逆止弁の下方弁座部分の側方見取り図である。 改良されたバイパス逆止弁を備える、乱流からのノイズを減衰するためのアスピレータの第6の実施形態の側方長手方向断面見取り図である。 逆止弁111の一部を画定し封止部材136を備える、図7の上方ハウジングの一部分の側方部分長手方向断面見取り図である。 図10の封止部材136の上方斜視図である。 図9のアスピレータの上方ハウジングの下方斜視図である。 図12の上方ハウジングのバイパス逆止弁部分の拡大側方部分長手方向断面見取り図である。 図12の上方ハウジングのベンチュリ逆止弁部分の拡大側方部分長手方向断面見取り図である。 バイパス逆止弁およびベンチュリ逆止弁のいずれかまたは両方における第1の座のリブ構造に関する一実施形態を示す図である。 バイパス逆止弁およびベンチュリ逆止弁のいずれかまたは両方における第1の座のリブ構造に関する一実施形態を示す図である。 バイパス逆止弁およびベンチュリ逆止弁のいずれかまたは両方における第1の座のリブ構造に関する一実施形態を示す図である。 バイパス逆止弁およびベンチュリ逆止弁のいずれかまたは両方における第1の座のリブ構造に関する一実施形態を示す図である。 バイパス逆止弁およびベンチュリ逆止弁の両方のためのグリル状の第1の座を有する、図9のアスピレータの上方ハウジングに関する一実施形態の下方斜視図である。 バイパス逆止弁の第1の座の拡大下方見取り図である。 幅および半径の違いを実例として示すための第1の座のリブの拡大図である。 幅および半径の違いを実例として示すための第1の座のリブの拡大図である。 図11の段状ディスクおよび排出通路内の流れ制限プロファイル部を有する逆止弁を示す図である。 図23の逆止弁の長手方向断面図である。 図11の2つの段状ディスクと、排出通路内の流れ制限プロファイル部と、一真空源への連結用の追加のポートとを有する、デュアル逆止弁の第2の実施形態を示す図である。 図25のデュアル逆止弁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、さらにその例が、添付の図面に示される。図面では、同様の参照数字は、同一のまたは機能的に類似の要素を示す。
本明細書において、「流体」は、任意の液体、懸濁液、コロイド、ガス、プラズマ、またはそれらの組合せを意味する。
図1は、例えば車両の機関内などの機関内において使用するための、参照数字100により全体的に特定されたアスピレータ-逆止弁アセンブリの外面図である。機関は、内燃機関であってもよく、車両および/または機関は、真空を必要とするデバイスを備えてもよい。逆止弁および/またはアスピレータが、機関スロットルの前および機関スロットルの後において内燃機関にしばしば連結される。本明細書において特定されるようなエンジンの特定の構成要素に相当するいくつかのボックスが含まれる点を除けば、機関ならびにそのすべての構成要素および/またはサブシステムが図面に示されるわけではないが、機関構成要素および/またはサブシステムは、車両用機関内に一般的に存在する任意のものを備え得る点が理解される。図面内の実施形態は、動力ポート108が大気圧に連結されるために本明細書においてはアスピレータと呼ばれるが、これらの実施形態はそれに限定されない。他の実施形態では、動力ポート108は、ターボチャージャにより生成された昇圧空気に寄与する圧力などの昇圧圧力に連結されてもよく、そのため「アスピレータ-逆止弁アセンブリ」は、この場合には好ましくはイジェクタと呼ばれるか、または両者が総称的にベンチュリデバイスと呼ばれ得る。
本明細書において開示されるアスピレータ-逆止弁アセンブリは、図1および図2、図3Aおよび図3B、図5Aおよび図5B、図6Aおよび図6B、ならびに図7の実施形態などの多様な実施形態を有し得る。図2に代表されるような各アスピレータ-逆止弁アセンブリは、真空を必要とするデバイス102に連結可能であり、ベンチュリ効果を生成するように設計されたアスピレータ-逆止弁アセンブリの一部分の長さにほぼわたって延在する通路144を通る空気流によって前記デバイス102のための真空を生成する。アスピレータ-逆止弁アセンブリは、図示するように上方ハウジング部分104および下方ハウジング部分106から形成されたハウジング101を備える。上方部分および下方部分の名称は、説明を目的としてページ上における配向に従った図面に対するものであり、機関システム内で使用される場合の図示される配向に限定するものではない。好ましくは、上方ハウジング部分104は、超音波溶接、加熱、または気密シールを間に形成するための他の従来の方法により下方ハウジング部分106に対して接合される。
さらに図1〜図2を参照すると、下方ハウジング部分106は、複数のポートを備える通路144を画定し、これらのポートのいくつかは、機関の構成要素またはサブシステムに連結可能である。これらのポートには、(1)アスピレータとして使用される場合に機関のスロットルの上流にて典型的に得られる機関吸気クリーナ170からの正常な空気を供給する動力ポート108と、(2)真空を必要とするデバイス102に対して逆止弁111を介して連結し得る吸引ポート110と、(3)機関のスロットルの下流にて機関吸気マニホルド172に連結される排出ポート112と、任意である(4)バイパスポート114とが含まれる。逆止弁111は、好ましくは吸引ポート110から適用デバイス102に流体が流れるのを防止するために配置される。一実施形態では、真空を必要とするデバイス102は、車両用ブレーキブーストデバイスであるが、それに限定されない。バイパスポート114は、真空を必要とするデバイス102に連結されてもよく、任意にはバイパスポート114と真空を必要とするデバイス102との間の流体流路中に逆止弁120を備えてもよい。逆止弁120は、好ましくはバイパスポート114から適用デバイス102に流体が流れるのを防止するために配置される。
図2に示すように、両実施形態における下方ハウジング部分106は、下方弁座124、126を備える。各下方弁座124、126は、連続外方壁部128、129により、および任意には下方弁座124内の壁部130などの下方壁部により画定される。ボア132、133が、空気通路144との空気流連通を可能にするために各下方弁座124、126中に画定される。図2では、各下方弁座124、126は、その上方表面から上方へと延在する複数の径方向離間フィンガ134、135を備える。径方向離間フィンガ134、135は、シール部材136、137を支持する役割を果たす。
再び図1〜図2を参照すると、上方ハウジング部分104は、逆止弁111、120の両方が存在する場合には、下方ハウジング部分106に対してまたは下方ハウジング部分106と共に対合して逆止弁111、120を形成するように構成される。上方ハウジング部分104は、その長さにわたり延在する通路146を画定し、複数のポートを画定し、これらのポートのいくつかは、機関の構成要素またはサブシステムに連結可能である。これらのポートには、(1)キャップ174でキャップされ得るまたは機関の構成要素もしくはサブシステムに連結され得る第1のポート148と、(2)下方ハウジング部分106中の吸引ポート110と流体連通状態にあり、吸引ポート110と間にシール部材136が配設された第2のポート150と、(3)下方ハウジング部分106中のバイパスポート114と流体連通状態にあり、バイパスポート114との間にシール部材137が配設された第3のポート152と、(4)真空を必要とするデバイス102に対してアスピレータ-逆止弁アセンブリを連結する入口として機能し得る第4のポート154とが含まれる。
図2に示すように、両実施形態における上方ハウジング部分104は、上方弁座125、127を備える。各上方弁座125、127は、連続外方壁部160、161および底壁部162、163により画定される。両上方弁座125、127は、それぞれ底壁部162、163から下方へと下方ハウジング部分106に向かって延在するピン164、165を備え得る。ピン164、165は、下方弁座124と対合する上方弁座125により画定されたおよび下方弁座126と対合する上方弁座127により画定された空洞部166、167内でシール部材136、137を並進させるためのガイドとして機能する。したがって、各シール部材136、137は、それらのそれぞれの空洞部166、167内にピン164、165を受けるための、貫通するようにサイズ設定され中に位置決めされたボアを備える。
再び図2を参照すると、下方ハウジング部分106の排出セクション181中の第2のテーパ部分183(本明細書においては排出コーンとも呼ばれる)に結合された下方ハウジング部分106の動力セクション180中の第1のテーパ部分182(本明細書においては動力コーンとも呼ばれる)を含む、下方ハウジング部分106内の通路144は、中心長手方向軸B(図7に記号を付す)に沿った内径部を有する。この場合に、第1のテーパ部分182および第2のテーパ部分183は、端部同士が(動力セクション180の出口端部184と排出セクション181の入口端部186とが)位置合わせされる。入口端部188、186および出口端部184、189は、任意の円形形状、楕円形形状、または何らかの他の多角形形状であってもよく、そこから延在する徐々に連続的にテーパ状をなす内径部は、双曲面または円錐を画定してもよいがそれらに限定されない。動力セクション180の出口端部184および排出セクション181の入口端部186に関するいくつかの例の構成は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる2014年6月3日に出願された係属中の米国特許出願第14/294,7276号の図4〜図6に示されている。
図2に示すように、第1のテーパ部分182は、第1のテーパ部分182と流体連通状態にある吸引ポート110との流体接合部にて終端し、この接合部にて、第2のテーパ部分183は、起始し、第1のテーパ部分182から離れるように延在する。第2のテーパ部分183もまた、吸引ポート110と流体連通状態にある。さらに、第2のテーパ部分183は、第2のテーパ部分の出口端部189の近傍にてバイパスポート114との間に接合部を形成し、バイパスポート114と流体連通状態にある。第1のテーパ部分182および第2のテーパ部分183は、典型的には下方ハウジング部分106の中心長手方向軸Bを共有する。
さらに図2を参照すると、第2のテーパ部分183の内寸部は、より小さな入口端部186からより大きな出口端部189にかけて徐々に連続的にテーパ状をなす。この内寸部は、任意の円形形状、楕円形形状、または双曲面もしくは円錐を含むがそれらに限定されない何らかの他の多角形形状であってもよい。オプションのバイパスポート114は、第2のテーパ部分183と流体連通状態になるように上述のように排出セクション190と合流してもよい。バイパスポート114は、出口端部189に隣接してしかしその下流にて第2のテーパ部分183に合流し得る。下方ハウジング部分106は、その後で、すなわちバイパスポートのこの合流部の下流にて、円筒状均一内径部を有しつつ続き、最終的に排出ポート112にて終端する。各ポート108、110、112、および114は、機関内のホースまたは他の特徴部に対して通路144を連結するために外方表面上にコネクタ特徴部を備え得る。
アスピレータ-逆止弁アセンブリ100が、例えば図2に示すように機関システムへと連結されると、逆止弁111および120は、以下のように機能する。機関が動作すると、吸気マニホルド172は、動力ポート108内に空気を引き込み、通路144に通し、排出ポート112から出す。これにより、複数のフィンガ134、135に対向して下方へとシール部材136、137を引き込むための部分真空が逆止弁111、120および通路146内において生成される。フィンガ134、135の間隔により、通路144から通路146への自由流体流が可能となる。機関の動作により生成される部分真空は、少なくとも真空を必要とするデバイス102の動作の真空補助の役割を果たす。
上述のアスピレータ-逆止弁アセンブリ内の流体流は、概して乱流として分類される。これは、空気などの流体流のバルク運動に加えて、アセンブリを通り移動する圧力波が存在し、種々の固有振動数が励振された状態になり得ることにより、結果として乱流によるノイズが発生する。図2において分かるように、アスピレータ-逆止弁アセンブリ100は、1つまたは複数の音響減衰部材194、196を備える。これらの音響減衰部材194、196は、乱流によるノイズが発生する領域の近傍ではあるが下流側にて流路内に配置される。図2において分かるように、第1の音響減衰部材194は、排出セクション190がかかるノイズが生成される一部分であるため、排出ポート112の近傍にまたは排出ポート112内に配設される。さらに図2では、第2の音響減衰部材196が存在し、バイパスポート114と逆止弁120と第4のポート154との間の流路がかかるノイズが生成される一部分であるため、第2の音響減衰部材196は、通路146の第4のポート154の近傍にまたは第4のポート154内に配設される。
音響減衰部材194、196は、通路144、146を通るおよび通路144、146間の流体流が制限されないが、音響(乱流により発生するノイズ)が減衰されるように、多孔性である。図2を参照すると、実線矢印は、アスピレータ-逆止弁アセンブリ内における流体流を示し、破線矢印は、乱流により発生するノイズの移動経路を示す。図示するように、乱流により発生するノイズには2つの可能な経路が、すなわち、(1)機関吸気マニホルド172に向かう経路、および(2)真空を必要とするデバイス102に向かう経路が存在する。このノイズを解消または軽減するために、多孔性要素は、乱流ノイズ源の近傍ではあるが下流に位置する。例えば、音響減衰部材は、排出ポート内、吸引ポート内、逆止弁の上方のバイパス逆止弁通路内、および/または逆止弁の上方の吸引逆止弁通路内に位置決めされ得る。
また、逆止弁111、120は、通過する流れにより乱流ノイズを生成し得る。このノイズは、これらの2つの連結部のいずれかを通り移動する。音響減衰部材は、その入口通路または出口通路のいずれかの中に配置され得る。
音響減衰部材194、196は、上記で説明したように多孔性であり、金属、プラスチック、セラミック、またはガラスを含む様々な材料から作製され得る。音響減衰部材は、ワイヤ、織成粒子焼結体、マット編成粒子焼結体、織成繊維、またはマット編成繊維から作製され得るが、それらに限定されない。音響減衰部材の多孔性特徴により、ノイズ圧力波は音響減衰部材との干渉によって減衰するが、この多孔性特徴は、流体流を不適切に制限しないように十分なサイズおよび形状であるべきである。一実施形態では、音響減衰部材194、196は、機関システム内のアスピレータの配置に基づき機関の動作温度による損害を被らない(劣化しない)。さらに、音響減衰部材194、196は、機関の動作条件の最中に被る振動による損害を被らない。
図3Aおよび図3B、図5Aおよび図5B、ならびに図6Aおよび図6Bに示す実施形態は、それぞれアスピレータ400、401、および402の各実施形態である。図1〜図2に関して説明されるような同様のまたは同一の構成要素を特定する参照数字が、これらの図面でも使用される。これらのアスピレータ400、401、402はそれぞれ、通路144内に、ベンチュリ部分のボア132の下流におよび排出セクション181内に配設された多孔性音響減衰部材300を備える。それにより、図3B、図5B、および図6Bで分かるように、音響減衰部材300は、ボア132の後におよびバイパスポート114の前に位置する。音響減衰部材は、図4Aの音響減衰部材であるように図示されるが、当然ながらそれに限定されない。
図4Aおよび図4Cで分かるように、これらの図面で参照数字300により全体的に示される多孔性音響減衰部材は、貫通する1つまたは複数のボア穴322、342を備え得る。これらのボア穴は、本明細書において説明される任意の実施形態内において望ましくないバルク流制限を最小限に抑える利点をもたらす。ボア穴322、342は、断面が円形であってもよいが、それに限定されない。別の実施形態では、ボア穴322、342は、断面が楕円形または多角形であってもよい。各ボア穴は、音響減衰部材300が配設されるアスピレータの部分を通る流れの方向に対して典型的にはほぼ平行に配向されるほぼ中心の軸を有する。図4Aで分かるように、単一のボア穴322が存在する場合には、このボア穴322は、音響減衰部材300内においてほぼ中心に位置決めされてもよいが、それに限定されない。ボア穴322の寸法は、典型的には、音響減衰部材300に隣接する上流通路の内寸よりも小さい。ボア穴322が、円形の断面である場合には、ボア穴322の直径は、約8mm〜約14mmであってもよい。図4Cで分かるように、複数のボア穴342が、存在し、多孔性音響減衰部材300内において相互に対して対称的に位置決めされる。これらのボア穴342は、図示するように断面が円形であってもよいがそれに限定されず、また所望に応じて非対称的に配置されてもよい。図4Aに関連して説明されるように、ここでもまた、ボア穴342の寸法は、音響減衰部材300に隣接する上流通路の内寸よりも小さい。ボア穴342が円形の断面である場合には、各ボア穴342の直径は、約3mm〜約5mmであってもよい。
しかし、図4Bで分かるように、一実施形態では、本明細書において説明される実施形態内の多孔性音響減衰部材はいずれも、貫通する通路のみが固有多孔性により画定されたチャネルとなる、すなわち大きなボア穴が存在しない、多孔性材料の連続プラグであってもよい。連続プラグは、逆止弁またはアスピレータの選択部分内に嵌着するような任意の形状および構成であってもよいが、図示するようにディスク形状であってもよい。
図3Aおよび図3Bの実施形態は、3つの主要ハウジングピースを、すなわち、(1)上述のような上方ハウジング部分104と、上述のような下方ハウジング部分106ではあるが(2)ベンチュリ部分106aおよび(3)バイパス部分106bに分離された下方ハウジング部分106とを有する。ベンチュリ部分106aは、動力ポート108を画定する外方外部表面上のホースコネクタ410と、動力コーン182と、吸引ベンチュリ132と、逆止弁111の下半部、具体的には下方弁座124と、第1のキャニスタ部分412にて終端する排出コーン183とを備え得る、動力ポート108を備える。バイパス部分106bは、第1のキャニスタ部分412と対合可能である第2のキャニスタ部分414を備え、これにより、第1のキャニスタ部分412および第2のキャニスタ部分414が共に対合する場合に形成されるキャニスタ416によって画定された包囲チャンバ420内に音響減衰部材300が包囲される。また、バイパス部分は、バイパスポート114と、逆止弁120の下半部、具体的には下方座126と、排出ポート112を画定する外方外部表面上にホースコネクタ418を備え得る排出ポート112とを備える。
上方ハウジング部分104およびベンチュリ部分106aおよびバイパス部分106bが組み立てられると、第1のシール部材136は逆止弁111内に着座し、第2のシール部材137は逆止弁120内に着座する。
図3Aおよび図3Bの実施形態と同様である図5Aおよび図5Bの実施形態は、3つの主要ハウジングピースを、すなわち、(1)上方ハウジング部分104と、上述のような下方ハウジング部分106ではあるが(2)ベンチュリ部分106a'および(3)バイパス部分106b'に分離された下方ハウジング部分106とを有する。ベンチュリ部分106a'は、排出コーン183が第1のキャニスタ部分412にて終端する位置の上流にて、カラー424が、排出コーン183の外部表面から径方向外方に延在する点を除いては、図5Bで開示されたものと同一である。図5Bで分かるように、カラー424は、ボア132と第1のキャニスタ部分412との間に位置決めされる。バイパス部分106b'は、第2のキャニスタ部分414'が第1のキャニスタ部分412を越えて延在してカラー424に対合するまたは結合するように構成される点を除いては、図3Bに開示されるものと同一である。第1のキャニスタ部分412および第2のキャニスタ部分414'は、共に対合されると、包囲チャンバ420'内で間に音響減衰部材300を包囲し、さらにカラー424と第1のキャニスタ部分412との間に位置する第2のチャンバ426を形成する。組み立てられた場合に、キャニスタ417は、音響減衰部材300を収容する第1のチャンバ420の上流に排出コーン183の外部を囲む第2のチャンバ426を有するデュアルチャンバとなる。図3Bでは、第2のチャンバ426は、空気を収容し、空気を収容するために封止されてもよく、またはアスピレータ401を囲む周囲空気と流体連通状態にあってもよい。別の実施形態では(図示せず)、第2のチャンバ426は、第2の音響減衰部材を備えてもよく、この第2の音響減衰部材は、図4Aおよび図4Cに示すものなどのボア穴を備えるまたは備えない多孔性材料であってもよい。また、組み立てられた場合に、アスピレータ401は、上方ハウジング部分104とベンチュリ部分106a'との間で逆止弁111内に着座した第1のシール部材136と、上方ハウジング部分104とバイパス部分106b'との間で逆止弁120内に着座した第2のシール部材137とを備える。
図6Aおよび図6Bの実施形態は、本質的には図3Aおよび図3Bの実施形態であるが、2つのサブアセンブリ430、440に分割され、これらのサブアセンブリ430、440の一方は、1つまたは複数のホース450により流体連通状態に接合可能である音響減衰キャニスタ458を備える。また、図5Aおよび図5Bの実施形態は、図面には示さないが同様の様式でやはり2つのサブアセンブリへと分割され得る。これらのサブアセンブリには、ベンチュリサブアセンブリ430およびバイパスサブアセンブリ440が含まれる。
ベンチュリサブアセンブリ430は、上述のような上方弁座125と、第1のキャニスタ部分412を有して終端する図3Bにおいて説明されるような下方ベンチュリ部分106aとを備える、第1の上方ハウジング部分432を備える。第1の上方ハウジング部分432が下方ベンチュリ部分106aに対合されると、第1のシール部材136が、上方弁座125と下方弁座126との間に着座して逆止弁111を形成する。ベンチュリ部分106aは、動力ポート108を画定する外方外部表面上のホースコネクタ410と、動力コーン182と、吸引ベンチュリ132と、逆止弁111の下方半部、具体的には下方弁座124と、第1のキャニスタ部分412で終端する排出コーン183とを備え得る、動力ポート108を備える。下方ベンチュリ部分106aに連結可能であるのは、第2のキャニスタ部分462と外部表面上にホース連結特徴部466を有するコネクタ部分464とを備えるキャニスタキャップ460である。第2のキャニスタ部分462は、第1のキャニスタ部分412および第2のキャニスタ部分414が共に対合される場合に間に形成される包囲チャンバ470内に音響減衰部材300を包囲するように、第1のキャニスタ部分412と対合可能である。
図6Aおよび図6Bに示すように、第1の上方ハウジング430は、下方ベンチュリ部分106aに対面し、下方ベンチュリ部分106aの一部として含まれる第2の安定化部材482と対合するように位置決めされた、第1の安定化部材480を備えてもよい。組み立てられたアスピレータ402は、アスピレータ、特に音響減衰キャニスタ458を有するアスピレータの半部を補剛および強化するために第2の安定化部材482に対合される第1の安定化部材480を有する。
バイパスサブアセンブリ440は、第2の上方ハウジング部分434および下方バイパス部分106cを備える。第2の上方ハウジング部分434は、上述のように逆止弁120の一部分と、下方バイパスハウジング部分106c中のバイパスポート114と流体連通状態にある第3のポート152とを画定する、上方弁座125を備える。また、第2の上方ハウジング部分434は、ホース450により第1の上方ハウジング部分432の第6のポート436に連結可能である第5のポート474を有する導管472を備える。また、上方バイパスハウジング部分434は、上述の第4のポート154を備え、これは、真空を必要とするデバイスに対してアスピレータ-逆止弁アセンブリ402を連結する入口として機能し得る。下方バイパスハウジング部分106cは、バイパスポート114と、逆止弁120の下半部、具体的には下方弁座126と、外方外部表面上にホース連結特徴部418を備え得る排出ポート112とを備える。
上記に開示した様々な実施形態の多数の試験を通じて、バイパス逆止弁120内のシール部材137は、ほぼ不均一な様式で閉位置へと移動することに気付いた。特に、排出ポート112に最も近傍に位置するシール部材137の第1の部分が、初めに閉位置へと移動し、次いでその対向側の第2の部分が、閉位置へと移動する。この問題は、先行の実施形態では後れを取ることになるシール部材137の第2の部分が、空洞部154内の圧力が排出ポート112の圧力よりも低い場合に閉位置へと到達するためにより短い距離を移動するようにさせることによる、図8Aおよび図8Bにおいて最もよく分かる第2の座514の構成の変更を介して、図7に開示される実施形態におけるバイパス逆止弁501によって解消される。したがって、バイパス逆止弁は、シール部材の第1の部分が閉位置において第1の座に対向して着座される一方で、第2の部分が第1の座に対向して着座しないすなわち閉位置においては封止されない状態において、シール部材を固定させる可能性が低い。図7のバイパス逆止弁501は、シール部材510の第1の部分および第2の部分が相互に時間的により近い状態でおよび理想的にはほぼ同時に第1の座に対向して着座される(図7に示す閉位置)ように、動作する。バイパス逆止弁501のさらなる利点は、第2のシール部材510が第2の座514に対向して着座される開位置において、シール部材を通過する流体流が改善される点である。
図7の実施形態は、アスピレータ500が3つの主要ハウジングピースを、すなわち(1)本実施形態で104'として指定される上方ハウジング部分と、上述の下方ハウジング部分106ではあるが(2)ベンチュリ部分106a'および(3)バイパス部分106b'に分離された下方ハウジング部分106とを有する点において、図5Aおよび図5Bの実施形態と同様である。ベンチュリ部分106a'は、図5Bに開示されたものとほぼ同一であり、すなわち、ベンチュリ部分106a'の上流では、排出コーン183は、排出コーン183の外部表面から径方向外方に延在するカラー424を備える第1のキャニスタ部分412で終端する。カラー424は、ボア132と第1のキャニスタ部分412との間に位置決めされる。
さらに図7を参照すると、バイパス部分106b'は、第2のキャニスタ部分414'が第1のキャニスタ部分412を越えて延在してカラー424に対合するまたは結合するように構成される点において、図5Aおよび図5Bに開示したものと同様であるが、上方ハウジング部分104'の一部としての第4のポートを有さずに、第4のポートが補助ポート540としてバイパスポート508の下方に位置決めされる点において異なる。ベンチュリ部分106a'の第1のキャニスタ部分412およびバイパス部分106b'の第2のキャニスタ部分414'が共に対合されると、これらは、包囲チャンバ420'内で間において音響減衰部材300を包囲し、さらにカラー424と第1のキャニスタ部分412との間に位置する第2のチャンバ426を形成する。組み立てられた場合に、キャニスタ417は、音響減衰部材300を収容する第1のチャンバ420の上流に排出コーン183の外部を囲む第2のチャンバ426を有するデュアルチャンバとなる。第2のチャンバ426は、空気を収容し、空気を収容するために封止されてもよく、またはアスピレータ500を囲む周囲空気と流体連通状態にあってもよい。別の実施形態では(図示せず)、第2のチャンバ426は、第2の音響減衰部材を備えてもよく、この第2の音響減衰部材は、図4Aおよび図4Cに示すものなどのボア穴を備えるまたは備えない多孔性材料であってもよい。
また、図7で分かるように、組み立てられた場合に、アスピレータ500は、上方ハウジング部分104'とベンチュリ部分106a'との間で逆止弁111内に着座した第1のシール部材136と、上方ハウジング部分104'とバイパス部分106b'との間で改良されたバイパス逆止弁501内に着座した第2の逆止弁ディスク510とを備える。改良された逆止弁501は、第1のポート506(入り口)および第2のポート508(出口)を有する内空部504を画定するハウジング502(上方ハウジング部分104'の一部および下方バイパスハウジング106b'から構成された)を有し、第1のポート506および第2のポート508は共に、内空部504と流体連通状態にある。内空部504は、閉位置を画定する第1の座512と、開位置を画定する第2の座514とを有する。シール部材137が、内空部504内に着座され、第1の座512に対向する閉位置と第2の座514に対向する開位置との間で並進可能である。一実施形態では、シール部材137は、概して、剛性材料から作製され、そのため中心長手方向軸Bに対して角度をなす位置において第2の座に対向して着座される。別の実施形態では、シール部材は、図8Bに示す可撓性の可撓性シール部材510であってもよく、これは、閉位置における平坦封止状態(図7に示すようなものなど)と、第2の座514に対向する弧状位置としての図8Bに示す偏向開状態との間において偏向可能である。
次に図8Aおよび図8Bを参照すると、第2の座514は、共に中間領域Mよりも短い右側Rおよび左側Lを備えるシール部材510用の支持構造体を画定し、ここで右側Rは、左側Lよりも全体が短く、それによりシール部材510は、左側Lよりも右側Rにおいてより大きく偏向することが可能となる。中間領域Mは、所定距離よりも図7の第1の座512に対してより近くにシール部材510を位置決めする高さH(図8A)を有する。この所定距離は、逆止弁のより迅速な閉鎖および/または逆止弁を通る可能最大流量を改善するために選択され、約0.5mm〜約3mm、またはより好ましくは約1mm〜約2mmであってもよい。一実施形態では、左側Lは、動力ポート108のより近傍に位置し、右側Rは、排出ポート112のより近傍に位置する。支持構造体は、流体が、第1のポート506を通過しシール部材510を越えておよびその周囲を進んだ後に、第2のポート508と流体連通状態になるために十分な個数の経路を備える。
一実施形態では、第2の座514の支持構造体は、第2のポート508の周囲にて周方向に離間された、内空部504内に延在する複数のフィンガ520、522、524、526、528を備えてもよい。これらの複数のフィンガは、相互に等距離で離間されてもよい。複数のフィンガは、それぞれ異なる高さを有し、中間領域Mを画定する少なくとも2つの対角線上で対向する第1のフィンガ520と、第1のフィンガ520の全高の約70%〜約90%であり支持構造体の左側Lを画定する1つまたは複数の中間高さフィンガ522と、中間高さフィンガ522よりも短く支持構造体の右側Rを画定する1つまたは複数のより短いフィンガ524とを備える。第2の座514用のこのタイプの支持構造体では、シール部材510は、真空を必要とするデバイス102内の圧力がアスピレータ500の排出ポート112に流体結合される機関のマニホルド圧力よりも高い場合に、真空を必要とするデバイス102からの大きなバイパス流体流を可能にするのに十分なだけ偏向し、またバイパス逆止弁501の迅速でより均一な閉鎖を可能にする。
また、支持構造体は、1つまたは複数の中間高さフィンガ522よりも短く、1つまたは複数の中間高さフィンガ522よりも動力ポート108に対してより近傍に位置決めされた、1つまたは複数の第4の高さフィンガ526を備えてもよい。また、支持構造体は、より短いフィンガ524よりも短く、より短いフィンガ524よりも排出ポート112に対してより近傍に位置決めされた、1つまたは複数の第5の高さフィンガ528を備えてもよい。図8Bは、複数のフィンガに関する高さの一例を含む。この図では、第1のフィンガ520は、最も高く、中間高さフィンガ522は、第1のフィンガよりも1mm短く、より短いフィンガ524は、第1のフィンガよりも約3mm短く(中間高さフィンガよりも約2mm短く)、第4の高さフィンガ526は、第1のフィンガよりも約1.5mm短く(中間高さフィンガ522よりも約0.5mm短く、第5の高さフィンガ528は、第1のフィンガよりも約6.75mm短い(より短いフィンガ524よりも約3.75mm短い)。
シール部材510は、内燃機関の吸気マニホルド172に連結される場合にアスピレータ500内での使用に適した、すなわちエンジン温度および圧力にさらされた場合の耐久性を有するエラストマー材料であってもよい、またはエラストマー材料を含んでもよい。一実施形態では、シール部材510は、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フルオロカーボンゴム、ニトリルゴム、EPDM、PTFEの中の1つまたは複数、およびそれらの組合せであってもよい、またはそれを含んでもよいが、それに限定されない。
図7に示すように、改良されたバイパス逆止弁501のハウジング502は、内空部504内に延在するピン530を備える。シール部材510は、中を貫通するボア511を備え、ピン530は、このボア511内に受けられる。シール部材510は、ピンに沿って並進可能である。これは、並進中にシール部材510の位置合わせを維持する1つの非限定的な例に過ぎない。内部チャンバ504内の第1の座512は、第1の環状シールビード532を備え、第1の環状シールビード532から径方向内方に配設された第2の環状シールビード534を備えてもよい。
さらに図7を参照すると、一例の実施形態として、排出ポート112は、内燃機関の吸気マニホルドと流体連通状態にあり、補助ポート540は、ブレーキシステムまたは4輪駆動システムなどの真空を使用するデバイス550と流体連通状態にあり、動力ポート108は、空気源、好ましくは清浄空気源と流体連通状態にあり、第1のポート148は、ブレーキブースタなどの真空を使用する別のデバイス552と流体連通状態にある。
次に図9を参照すると、アスピレータ-逆止弁アセンブリの実施形態が、600として全体的に示される。このアスピレータ-逆止弁アセンブリ600は、アスピレータ600が、3つの主要ハウジングピースを、すなわち、(1)バイパス逆止弁501に装着される異なる構成を有するが故に本実施形態で104a'として指定される上方ハウジング部分と、(2)ベンチュリ部分106a'と呼ばれる下方ハウジングの一部を画定する第1の部分と、(3)バイパス部分106b'と呼ばれる下方ハウジングの他の一部を画定する第2の部分とを有する点において、図7ならびに図5Aおよび図5Bの実施形態とほぼ同様である。ベンチュリ部分106a'は、図7および図5Bに開示されたものとほぼ同一であり、すなわち、ベンチュリ部分106a'の上流では、排出コーン183は、排出コーン183の外部表面から径方向外方に延在するカラー424を備える第1のキャニスタ部分412で終端する。カラー424は、ボア132と第1のキャニスタ部分412との間に位置決めされる。
バイパス部分106b'は、上記で示すような改良された支持構造体を有する第2の座514を画定し、第2のキャニスタ部分414'が第1のキャニスタ部分412を越えて延在してベンチュリ部分106a'のカラー424に対合するまたは結合するように構成され、補助ポート540が排出ポート112およびバイパス逆止弁501の第2のポート508と流体連通状態にある点において、図7に開示されるものと同様である。ベンチュリ部分106a'の第1のキャニスタ部分412およびバイパス部分106b'の第2のキャニスタ部分414'は、共に対合されると、包囲チャンバ420'内で間に音響減衰部材300を包囲し、さらにカラー424と第1のキャニスタ部分412との間に位置する第2のチャンバ426を形成する。組み立てられた場合に、キャニスタ417は、音響減衰部材300を収容する第1のチャンバ420の上流に排出コーン183の外部を囲む第2のチャンバ426を有するデュアルチャンバとなる。第2のチャンバ426は、空気を収容し、空気を収容するために封止されてもよく、またはアスピレータ500を囲む周囲空気と流体連通状態にあってもよい。別の実施形態では(図示せず)、第2のチャンバ426は、第2の音響減衰部材を備えてもよく、この第2の音響減衰部材は、図4Aおよび図4Cに示すものなどのボア穴を備えるまたは備えない多孔性材料であってもよい。
この実施形態では、上方ハウジング部分104a'は、チャンバ602内で上方弁座127の上方にて終端し、チャンバ602により画定され、このチャンバ602は、(1)バイパス逆止弁501と、(2)チャンバ602から離れる方向に延在するノイズ減衰ユニット604と、(3)第2の逆止弁111とバイパス逆止弁501との間の上方ハウジングの長さにわたり延在する通路146と流体連通状態にある。チャンバ602は、図9に示すように長手方向断面に対して見た場合に、バイパス逆止弁501の幅とほぼ同様の幅を有するが、この幅は、チャンバの高さがバイパス逆止弁501から離れるように移動する方向へと増大するにつれて、発散的に増大し得る。
また、図9で分かるように、組み立てられた場合に、アスピレータ600は、上方ハウジング部分104a'とベンチュリ部分106a'との間で逆止弁111内に着座した第1のシール部材136と、上方ハウジング部分104'とバイパス部分106b'との間で改良されたバイパス逆止弁501内に着座した第2の逆止弁ディスク510とを備える。改良された逆止弁501(上方ハウジング部分104a'および下方バイパスハウジング106'の一部分から構成される)は、第1のポート506および第2のポート508を有する内空部504を画定し、第1のポート506および第2のポート508は共に、内空部504と流体連通状態にある。バイパス逆止弁501は、第2の支持構造体514およびシール部材510を備える図7に関連して上述した特徴部を有し、上述のように動作する。
ノイズ減衰ユニット604は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる2015年1月9日に出願された同時係属であり同一出願人による米国特許出願第14/593,361号に開示されるようなものであってもよい。ノイズ減衰ユニット604は、中にノイズ減衰部材616を包囲する内空部606を画定するハウジング605を備える。ノイズ減衰部材616は、典型的には内空部606内に固定的に少なくとも軸方向において嵌着する。図9に示すように、ノイズ減衰部材616は、内空部606の内部との間にほぼ密着的な嵌着部を有するが、かかる構成は必要ではない。ハウジングは、内空部606と流体連通状態にある第1のポート610および第2のポート612を画定する。少なくとも第1のポート610の外部表面は、例えばしっかりした液密連結を実現するためのホースまたは導管に挿入可能な特徴部などの、機関の流体流路内にノイズ減衰ユニット604を連結するための嵌着特徴部611を備える。この実施形態では、第2のポート612は、上方ハウジング部分104a'のチャンバ602に連結可能な蓋状特徴部620を備える。第1のポート610および第2のポート612は、図9ではノイズ減衰ユニット10を通るほぼ線形の流路を画定するために相互に対向側に位置決めされるものとして示されるが、このユニットは、それに限定されない。
ハウジング605は、複数のピースが液密シールで共に連結された複数ピースハウジングであってもよい。これらの複数ピースには、第1のポート610を備える第1のハウジング部分608と、第2のポート612を備える第2のハウジング部分609とが含まれてもよい。これらのハウジング部分は、内空部606を集合的に画定し、内空部の任意の比率の組合せが、各部分により画定される。図9では、第2のハウジング部分609は、内空部606の大部分を画定するものとして図示され、これにより第1のハウジング部分608は、より蓋状にされる。
ノイズ減衰部材616は、ユニット604を通る流体流が少なくとも可能な量だけ制限されるが、音響(乱流により発生するノイズ)が減衰されるように、多孔性であるノイズ減衰材料を含む。ノイズ減衰部材616の材料の例および複数の実施形態を上述した。図9に示す実施形態では、ノイズ減衰材料は、中空であるためにスケルトンコアとして説明され得るコア614の周囲に配設されて、内空部622を画定し、複数の開口624を有し、複数の開口624を通って内空部622からノイズ減衰部材616へと径方向外方に流体流を可能にする。内空部622は、典型的にはノイズ減衰ユニット604を通る主要流体流方向と位置合わせされる。音響減衰部材616は、上述のものの中の1つなどの多孔性材料である。
次に図10および図11を参照すると、図7の逆止弁111の上方ハウジング部分104'のみが、拡大長手方向断面見取り図に示される。強調が上方弁座125に対する封止部材136の形状および構成である、その第1の環状シールビード704、その第2の環状シールビード706、第2の環状シールビード706が第1の環状シールビード704の径方向内方に位置する、およびその連結リブ708。封止部材136は、外径部から内径部に向かって内方へと段状長手方向断面プロファイルを有し、ディスクの対向側に位置する上面および下面の上の2つのミラーイメージ上方段部と、ディスクの対向側に位置する上面および下面の上の1つのミラーイメージ下方段部とが存在する。別の方法で説明すると、封止部材136は、第1の環状シールビード704に対向して着座可能である第1の封止部分712と、第2の環状シールビード706に対向して着座可能である第2の封止部分716とを有する。第1の封止部分712および第2の封止部分716はそれぞれ、第1の厚さT1(すなわちほぼ同一の厚さ)を有する。封止部材136は、第1の封止部分712と第2の封止部分716との間に、第1の厚さT1よりも大きな第2の厚さT2を有する中間部分714を有し、シール部材136の外縁部を画定し、第1の厚さT1よりも小さな第3の厚さT3を有するリップ部分718を有する。封止部材136は、第1の座125に対向する閉位置と図7に示す第2の座124に対向する開位置との間で並進可能である。T2は、T1よりも約10%〜約80%大きく、より好ましくはT1よりも約30%〜約60%大きい。リップ部分718は、本明細書において開示されるベンチュリデバイスにおいて、封止ディスクの下方の圧力に対して、封止ディスクの上方にすなわち上方ハウジング部分104'の通路146内において小さな正圧差が存在する場合に、逆止弁の閉鎖を助長する。リップ部分718は、ディスク上方の圧力がディスク下方の圧力よりも低い場合に、より大きな流れにより容易に変形する。リップ部分718の厚さT3は、T1よりも約20%〜約80%小さく、より好ましくはT1よりも約30%〜約50%小さい。
一般的には、封止部材136は、第1の弁座125から逆止弁111の内空部内に延在するピン164を受ける、中を貫通するほぼ中心のボア710を有する並進可能ディスクの形状となる。シールディスク136は、開位置と閉位置との間でピンに沿って並進する。封止部材136は、ほぼ剛性の材料から作製されるが、逆止弁間における圧力差による大きな力に応答するようにいくらかの可撓性を有する。適切な材料は、上記に特定される。
次に図12〜図14を参照すると、図9の上方ハウジング部分104a'が、拡大下方斜視図にて示される。この図から分かるように、ベンチュリ逆止弁111の上方弁座125およびバイパス逆止弁501の上方弁座127は共に、第1のポート506、150のそれぞれの流体流路内で第1の環状シールビード804と第2の環状シールビード806との間に延在する複数のリブ800を備える。複数のリブ800は、図17に示すようにいずれも連結リブ810であってもよく、または連結リブ810と隣接し合う連結リブ814間の1つまたは複数の部分リブ812との両方を備えてもよい。複数のリブが、いずれも連結リブ810である場合には、典型的には5つまたは6つの連結リブ810が存在するが、それに限定されない。図17は、5つの連結リブ810構成の一例である。部分リブ812が存在する場合には、部分リブは、6×2リブ構成を有する図12、6×1リブ構成を有する図15、および5×1リブ構成を有する図18に示すように軸方向において同一長さを有してもよく、または部分リブは、6×3リブ構成を有する図16に示すようにそれぞれ異なる長さを有してもよい。個数比としてのリブ構成の説明は、連結リブの個数と、隣接し合う連結リブ間に位置する部分リブの個数との比を示す。
封止部材136に対面する複数のリブ800の表面は、図17〜図18および図22に示すようにほぼ平坦な表面818であってもよい。他の実施形態では、図12〜図16および図19〜図21に示すように、封止部材136に対面する複数のリブ800のそれぞれの表面、特に封止ディスク136の中間部分714に対面する表面部分が、くぼみ720(図10)、819(図13〜図16、図19〜図21)を形成する深さにわたる凹状をなし、この表面部分は、封止ディスク136が閉状態においてほぼ平坦な配向においてこの表面部分に対向して着座される場合に、第1の環状シールビード804と第2の環状シールビード806との間の部分に沿って封止ディスク136と複数のリブ800のそれぞれとの間にほぼ均一な間隙を画定する。封止ディスク136は、非荷重条件下で閉状態においてほぼ平坦な配向にある。このディスクは、リブ800に対面するディスクの側における圧力が対向側よりも低い場合に、偏向された状態になる。最初に、この圧力差またはデルタ圧力が小さい場合には、シールビード704および706に接触するディスクの部分は、緊密に係合された状態となり、2つのチャンバ間に優れたシールが形成される。デルタ圧力が上昇するにつれて、ディスクは、ディスクの特徴部714がリブ800と接触状態になるまで弾性的に変形する。718〜716を連結する特徴部712も変形するため、718もまた714と逆の方向に変形する点に留意されたい。
次に図19および図20を参照すると、図7の上方ハウジング部分104'のみが、拡大下方斜視図に示される。この図から分かるように、ベンチュリ逆止弁111の上方弁座127およびバイパス逆止弁501の上方弁座125は共に、通路146の長手方向軸に対して横方向の配向で第1の環状シールビード804から延在して第1のポート506、150のそれぞれの流体流路内にリブ830のグリルを画定する複数のリブ800を備える。少なくとも1つのリブが、第1の環状シールビード804と第2の環状シールビード806との間の連結リブ810である。
いずれの実施形態でも、複数のリブ800は、連結リブまたは部分リブに関わらず最も近傍の隣接するリブから離間され、結果としてリブが存在しない状態での開口の約10%〜約60%だけポートの流れ面積が縮小する。複数のリブ800のそれぞれの幅W(図21および図22に記号を付す)は、約0.8mm〜約1.6mmの範囲内であってもよく、リブの個数および流れ面積の縮小量によっては幅が1mmであってもよい。また、いずれの実施形態でも、複数のリブ800は、図21および図22に示すようにほぼ平坦状の表面818またはくぼみ820を有する表面をリブ800の側面822へと移行させる丸みエッジ824を有してもよい。各丸みエッジ824のアールは、表面818、819の幅Wの約25%〜約50%だけ、より好ましくは約35%〜約50%だけこの幅Wに食い込み得る。
次に図23および図24を参照すると、上述のような図11の段状ディスクである封止部材136が上に着座するピン918を中に有する内空部916を画定し、内空部916と流体連通状態にある第1のポート922と内空部916と流体連通状態にある第2の流体ポート924とを画定するハウジング914を備える逆止弁900が開示される。ハウジング914は、ピース同士が液密シールで共に連結された複数ピースハウジングであってもよい。内空部916は、典型的には第1のポート922および第2のポート924よりも大きな寸法を有する。ピン918は、内空部916内において中心に位置決めされるのが示され、上記で論じた構成のいずれか(図12〜図20を参照)において連結リブ810および/または部分リブ812から構成された複数のリブ800は、ピン918から径方向外方に延在して、逆止弁900が開位置にある場合に封止部材136の外縁部の周囲に流体流を配向するように内空部内に続く流路を複数の導管中へと分割している。
図示する実施形態では、第1のポート922および第2のポート924は、相互に対向側に位置決めされるが、この構成に限定されない。別の実施形態では、第1のポート922および第2のポート924は、図25および図26に示すように180度未満の角度で相互に対して位置決めされてもよい。内空部916を画定するハウジング914の部分は、逆止弁が「閉じられた」場合に封止部材が上に着座する内部の第1の座(他の実施形態に関連して上記で論じたようにここでは集合的には第1のシールビード904および第2のシールビード906)と、図24に示すように逆止弁が「開いている」場合に封止部材が上に着座する第2の座908とを備える。ここでは、第2の座908は、第2のポート924のより近傍に位置する内空部916の内部表面から内空部916内に延在する複数の径方向に離間したフィンガ930である。
第1のポート922および第2のポート924はそれぞれ、システム内における流体連通のために導管によって画定された内部通路を連結するためのコネクタ特徴部を外方表面上または端部に備え得る、これらのポートから延在する導管の一部分を備えてもよい。例えば、図24で記号を付されるように、内燃機関内において、第2のポート924から延在する導管は、吸気マニホルド996に対して連結され、第1のポート922から延在する導管は、真空を必要とするデバイス998に対して連結される。第1のポート922から延在する導管は、入口通路934および入口端部936を画定する入口導管932である。第2のポート924から延在する導管は、出口通路944および出口端部946を画定する出口導管942である。
出口通路944は、流れ制限プロファイル部948を有する。この流れ制限プロファイル部948は、第2の部分952よりも第2のポート924の近傍に位置する第1の部分950を備える。第1の部分950は、横断面においてみた場合に円形であり、第1の部分の長さに沿って下流方向へと放物線関数または双曲線関数にしたがって幅狭になる。第2の部分952もまた、横断面においてみた場合に円形であるが、第2の部分の長さに沿って下流方向へと放物線関数または双曲線関数にしたがって幅広になる。第2の部分952の長さと比較した場合の第1の部分950の長さは、少なくとも1:3であり、より好ましくは1:4である。第1の部分950の端部が第2の部分952の起始点に合流する箇所は、スロート954と呼ばれる。スロートの直径は、最大質量流量を決定するまたは設定するパラメータである。より大きいなスロートの直径は、より大きな質量流量を意味する。
機関吸気マニホルド996が、大気圧未満または真空下で動作している場合に、段状ディスク136は、開位置へと移動し、そこで図24に示すように適当な圧力下にて一時的に下方に撓曲し得る。ガスが、逆止弁を越えて流れることにより、ガスは、第2のポート924の下流の流れ制限プロファイル部948に進入し、第1の部分950内で加速し、次いで第2のポート924内で減速する。流れ制限プロファイル部948は、吸気マニホルド内に存在する機関真空とは無関係に、真空を必要とするデバイスに対してほぼ一定レベルで真空供給を行う利点をもたらす。吸気マニホルドが、ターボチャージャまたはスーパーチャージャからの昇圧条件下において動作している場合に、例えば段状ディスク136は、閉位置へと移動して、この昇圧が流体(典型的にはガス)排出を必要とするデバイスに進入するのを防止する。この逆止弁900は、低レベル真空を必要とするデバイスにとって有利である。低レベル真空デバイスは、5kPa未満の真空を必要とする。典型的には、これらの低レベル真空デバイスは、ある位置から機関吸気マニホルド内にある量のガスを移動させるために真空を利用する。2つの例としては、クランクケース換気システムと燃料蒸気封入システムとが含まれる。より高い真空レベルは、これらのシステムに損傷を与える恐れがあり、その発生は防止されなければならず、より高い真空レベルの発生の防止は、流れ制限プロファイル部948の一機能である。
対照的に、高レベル真空デバイスは、ブレーキブーストキャニスタ-により作動されるマスターシリンダまたはウェストゲートアクチュエータにより作動されるウェストゲート弁などの対象を作動させるための力を生成するために真空を利用する。これらのデバイスは、例えば20kPa〜60kPaなどの高い真空レベルを必要とし、結果として得られる力に対する耐久性を有するように設計される。
次に図25および図26を参照すると、第1の逆止弁1002の上方内空部1016と第2の逆止弁1004の下方内空部1017とを画定するマルチピースハウジング1014を備えるデュアル逆止弁1000が開示される。マルチピースハウジングは、各逆止弁1002、1004ごとにそれぞれ1つである2つの第1のポート1022を画定する吸引ハウジング1060を有する。両第1のポート1022は、相互に流体連通状態にあり、同一の吸引通路1061と流体連通状態にある。また、吸引ハウジング1060は、各逆止弁1002、1004ごとにそれぞれ1つであるピン1018と、上記で論じた任意の構成において連結リブ810および/または部分リブ812から構成された複数のリブ800とを画定し、これらのリブ800は、ピン1018から径方向外方に延在して、逆止弁1002、1004が開位置にある場合に各封止部材136の外縁部の周囲に流体流を送るように内空部1016、1016'内に続く流路を複数の導管へと分割する。また、吸引ハウジング1060は、図26の第2の逆止弁1004で示されるように、逆止弁が「閉じられた」場合に封止部材136が上に着座する2つの第1の座(他の実施形態に関連して上記で論じたようにここでは集合的には第1のシールビードおよび第2のシールビード)を画定する。
マルチピースハウジング1014は、複数の径方向に離間されたフィンガ1030の先端部にて第2の座を画定し、図26に示すように2つの第1のポート1022の上方部と流体連通状態にある第2のポート1024を画定する、第1の逆止弁ベース1062を備える。また、マルチピースハウジング1014は、複数の径方向に離間されたフィンガ1030'の先端部にて第2の座を画定し、図26に示すように2つの第1のポート1022の下方部と流体連通状態にある第2のポート1068を画定する、第2の逆止弁ベース1064を備える。図25〜図26の実施形態では、吸引ハウジング1060および第1の逆止弁ベース1062は、吸引ハウジング1060および第2の逆止弁ベース1064により画定された内空部1016'よりも大きな内空部1016を画定し、そのためフィンガ1030は、フィンガ1030'よりも長い。他の実施形態では、内部チャンバのサイズは、(体積または形状において)ほぼ同一であってもよい。吸引ハウジング1060、第1の逆止弁ベース1062、および第2の逆止弁ベース1064は、液密シールで共に連結される。
第1の逆止弁ベース1062および第2の逆止弁ベース1064の一方または両方は、システム内の構成要素と流体連通状態に内空部1016、1016'を連結するために、第2のポート1024、1068のそれぞれから延在する導管を備えてもよい。図25を参照すると、デュアル逆止弁ユニットが内燃機関などのシステム内に連結される場合には、第1の逆止弁1062の第2のポート1024は、機関の吸気マニホルド996と排出導管1042を介して流体連通状態にあり、2つの第1のポート1022および吸引通路1061は、入口導管1032を介して真空を必要とするデバイス998(真空キャニスタおよび真空補助を利用する動作デバイスを備える)へと連結され、第2の逆止弁1064の第2のポート1068は、吸気マニホルド996以外の二次真空源999に対して第3の導管1072を介して流体連通状態にある。入口導管1032は、入口通路1034および入口端部1036を画定する。排出導管または出口導管1042は、出口通路1044および出口端部1046を画定する。第3の導管1072は、第2の出口通路1074および第2の出口端部1046を画定する。導管1032、1042、および1072は、ハウジング1014のそれぞれの部分と一体であってもよく、またはハウジング1014のそれぞれの部分に対して封止的に連結可能であってもよい。
出口通路1044は、流れ制限プロファイル部1048を有する。この流れ制限プロファイル部1048は、第2の部分1052よりも第2のポート1024のより近傍に位置する第1の部分1050を備える。第1の部分1050は、横断面においてみた場合に円形であり、第1の部分1050の長さに沿って下流方向へと放物線関数または双曲線関数にしたがって幅狭になる。第2の部分1052もまた、横断面においてみた場合に円形であるが、第2の部分1052の長さに沿って下流方向へと放物線関数または双曲線関数にしたがって幅広になる。第2の部分1052の長さと比較した場合の第1の部分1050の長さは、少なくとも1:3であり、より好ましくは1:4である。第1の部分1050の端部が第2の部分1052の起始点に合流する箇所は、スロート1054と呼ばれる。スロートの直径は、最大質量流量を決定するまたは設定するパラメータである。より大きいなスロート1054の直径は、より大きな質量流量を意味する。
第2の出口通路1074は、ほぼ直線状の円筒通路として図示されるが、流れ制限プロファイル部1048と同様の流れ制限プロファイル部を備えてもよい。
第1の逆止弁1062および第2の逆止弁1064のそれぞれにおける封止部材136は、上述するように図11の段状ディスクである。
比較分析
以下の試験のために、7,500kPaの降伏強度を有する同一の材料から封止ディスクを作製した。
対照:5つの連結リブを有する逆止弁内の平坦状の非段状封止ディスクを、閉位置で600kPaの印加圧力下において試験した。平坦状の非段状封止ディスクは、2.27mmの連結リブ同士の間の間隙内への偏向を有し、11,670kPaのディスク応力を有した。
実験1:図16に示す6×3リブ構成を有する逆止弁内の本明細書に開示される段状封止ディスクを、閉位置で1,400kPaの印加圧力下において(平坦状の非段状封止ディスクに対して3回以上の圧力印加)試験した。段状封止ディスクは、1.045mmのリブ間の間隙内への偏向と、850kPaのディスク応力とを有しつつ、閉位置で封止された状態に留まった。
3倍以上の印加圧力により、ディスク応力は、90%超だけ軽減され、偏向は、半分超だけ軽減された。これらの優れた結果により、より長い動作寿命が封止ディスクおよび逆止弁に与えられる。さらに、本明細書において開示される逆止弁は、あらゆる動作条件下において良好な流れ性能を有する手ごろな価格の設計を実現し、良好な封止を維持しながら高い荷重に耐えるものとなる。
本発明を詳細にかつその具体的な実施形態を参照として説明したが、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の趣旨から逸脱することなく、多数の修正および変形が可能であることが明らかである。
10 ノイズ減衰ユニット
100 アスピレータ-逆止弁アセンブリ
101 ハウジング
102 デバイス
104 上方ハウジング部分
104' 上方ハウジング部分
104a 上方ハウジング部分
104a' 上方ハウジング部分
106 下方ハウジング部分
106' 下方バイパスハウジング
106a ベンチュリ部分、下方ベンチュリ部分
106b バイパス部分
106b' 下方バイパスハウジング
106c 下方バイパスハウジング部分、下方バイパス部分
108 動力ポート
110 吸引ポート
111 逆止弁、ベンチュリ逆止弁
112 排出ポート
114 バイパスポート
120 逆止弁、バイパス逆止弁
124 下方弁座、第2の座
125 上方弁座、第1の座、第1の弁座
126 下方弁座、下方座
127 上方弁座
128 連続外方壁部
129 連続外方壁部
130 壁部
132 ボア、吸引ベンチュリ
133 ボア
134 径方向離間フィンガ
135 径方向離間フィンガ
136 封止部材、シール部材、封止ディスク、シールディスク、段状ディスク、第1のシール部材
137 シール部材、第2のシール部材
144 通路、空気通路
146 通路
148 第1のポート
150 第2のポート
152 第3のポート
154 第4のポート、空洞部
160 連続外方壁部
161 連続外方壁部
162 底壁部
163 底壁部
164 ピン
165 ピン
166 空洞部
167 空洞部
170 機関吸気クリーナ
172 吸気マニホルド、機関吸気マニホルド
180 動力セクション
181 排出セクション
182 第1のテーパ部分、動力コーン
183 第2のテーパ部分、排出コーン
184 出口端部
186 入口端部
188 入口端部
189 出口端部
190 排出セクション
194 音響減衰部材、第1の音響減衰部材
196 音響減衰部材、第2の音響減衰部材
300 音響減衰部材、多孔性音響減衰部材
322 ボア穴
342 ボア穴
400 アスピレータ
401 アスピレータ
402 アスピレータ、アスピレータ-逆止弁アセンブリ
410 ホースコネクタ
412 第1のキャニスタ部分
414 第2のキャニスタ部分
416 キャニスタ
417 キャニスタ
418 ホースコネクタ、ホース連結特徴部
420 包囲チャンバ、第1のチャンバ
420' 包囲チャンバ
424 カラー
426 第2のチャンバ
430 サブアセンブリ、ベンチュリサブアセンブリ、第1の上方ハウジング
432 第1の上方ハウジング部分
434 第2の上方ハウジング部分、上方バイパスハウジング部分
436 第6のポート
440 サブアセンブリ、バイパスサブアセンブリ、バイパスアセンブリ
450 ホース
458 音響減衰キャニスタ
460 キャニスタキャップ
462 第2のキャニスタ部分
464 コネクタ部分
466 ホース連結特徴部
470 包囲チャンバ
472 導管
474 第5のポート
480 第1の安定化部材
482 第2の安定化部材
500 アスピレータ
501 バイパス逆止弁、逆止弁
502 ハウジング
504 内空部、内部チャンバ
506 第1のポート
508 バイパスポート、第2のポート
510 シール部材、第2のシール部材、第2の逆止弁ディスク、可撓性シール部材
511 ボア
512 第1の座
514 第2の座、第2の支持構造体
520 第1のフィンガ
522 中間高さフィンガ
524 短いフィンガ
526 第4の高さフィンガ
528 第5の高さフィンガ
530 ピン
532 第1の環状シールビード
534 第2の環状シールビード
540 補助ポート
550 デバイス
552 デバイス
600 アスピレータ-逆止弁アセンブリ、アスピレータ
602 チャンバ
604 ノイズ減衰ユニット
605 ハウジング
606 内空部
608 第1のハウジング部分
609 第2のハウジング部分
610 第1のポート
611 嵌着特徴部
612 第2のポート
614 コア
616 ノイズ減衰部材、音響減衰部材
620 蓋状特徴部
622 内空部
624 開口
704 第1の環状シールビード
706 第2の環状シールビード
708 連結リブ
710 ボア
712 第1の封止部分、特徴部
714 中間部分、特徴部
716 第2の封止部分
718 リップ部分
800 リブ
804 第1の環状シールビード
806 第2の環状シールビード
810 連結リブ
812 部分リブ
814 隣接し合う連結リブ
818 ほぼ平坦な表面
820 くぼみ
822 側面
824 丸みエッジ
830 リブ
900 逆止弁
904 第1のシールビード
906 第2のシールビード
908 第2の座
914 ハウジング
916 内空部
918 ピン
922 第1のポート
924 第2の流体ポート、第2のポート
930 フィンガ
932 入口導管
934 入口通路
936 入口端部
942 出口導管
944 出口通路
946 出口端部
948 流れ制限プロファイル部
950 第1の部分
952 第2の部分
954 スロート
996 吸気マニホルド、機関吸気マニホルド
998 デバイス
999 二次真空源
1000 デュアル逆止弁
1002 第1の逆止弁
1004 第2の逆止弁
1014 マルチピースハウジング
1016 上方内空部
1017 下方内空部
1018 ピン
1022 第1のポート
1024 第2のポート
1030 フィンガ
1032 入口導管
1034 入口通路
1036 入口端部
1042 排出導管、出口導管
1044 出口通路
1046 出口端部、第2の出口端部
1048 流れ制限プロファイル部
1050 第1の部分
1052 第2の部分
1054 スロート
1060 吸引ハウジング
1061 吸引通路
1062 第1の逆止弁ベース、第1の逆止弁
1064 第2の逆止弁ベース、第2の逆止弁
1068 第2のポート
1072 第3の導管
1074 第2の出口通路

Claims (22)

  1. 逆止弁であって、
    共に流体連通状態におかれた第1のポートおよび第2のポートを有し、第1の座および第2の座を有する内空部を画定するハウジングであって、前記第1の座は、前記第1のポートの近傍に位置し、第1の環状シールビード、および前記第1の環状シールビードの径方向内方に配設された第2の環状シールビードを備える、ハウジングと、
    前記内空部内のシールディスクであって、前記シールディスクは、前記第1の環状シールビードに対向して着座可能である第1の封止部分、および前記第2の環状シールビードに対向して着座可能である第2の封止部分を備え、前記第1の封止部分および前記第2の封止部分はそれぞれ第1の厚さを有し、さらに前記シールディスクは、前記第1の厚さよりも大きな第2の厚さを有する前記第1の封止部分と前記第2の封止部分との間の中間部分、および前記シールディスクの外縁部を画定し前記第1の厚さ未満である第3の厚さを有するリップ部分を備え、前記シールディスクは、前記第1の座に対向する閉位置と前記第2の座に対向する開位置との間で並進可能である、シールディスクと
    を備える、逆止弁。
  2. 前記第1の座は、前記第1のポートの流体流路内において前記第1の環状シールビードと前記第2の環状シールビードとの間に延在する複数のリブをさらに備える、請求項1に記載の逆止弁。
  3. 前記シールディスクの前記中間部分に対面して位置決めされた前記複数のリブのそれぞれの表面の部分が、前記シールディスクが初期状態において前記第1の環状シールビードおよび前記第2の環状シールビードに対向して着座された場合に、前記シールディスクと、前記第1の環状シールビードと前記第2の環状シールビードとの間の前記複数のリブのそれぞれとの間にほぼ均一な間隙を形成する深さにわたる凹状をなす、請求項2に記載の逆止弁。
  4. 前記複数のリブは、リブが存在しない場合の開口の約10%〜約60%だけ流れ面積を縮小させるように、それぞれの最も近傍の隣接するリブから離間される、請求項2に記載の逆止弁。
  5. 前記複数のリブは、前記第1のシールビードと前記第2のシールビードとの間に延在する5つまたは6つの連結リブを備える、請求項2に記載の逆止弁。
  6. 前記複数のリブは、隣接し合う連結リブ間に1つまたは複数の部分リブをさらに備える、請求項5に記載の逆止弁。
  7. 隣接し合う連結リブ間に複数の部分リブが存在する場合に、前記部分リブは、それぞれ同一長さまたは異なる長さを有する、請求項6に記載の逆止弁。
  8. 前記第1の座は、リブのグリルを画定するように長手方向軸に対して横の配向へと前記第1の環状シールビードから延在する複数のリブをさらに備え、少なくとも1つのリブが、前記第1の環状シールビードと前記第2の環状シールビードとの間に位置する連結リブである、請求項1に記載の逆止弁。
  9. 前記シールディスクは、前記第1の座に対向するほぼ平坦な閉位置と前記第2の座に対向する弧状位置との間で偏向可能である、請求項1に記載の逆止弁。
  10. 前記第2の座は、前記第2のポートの周囲において周方向に離間されて前記内空部内に延在する複数のフィンガを備える支持構造体を画定する、請求項9に記載の逆止弁。
  11. 前記ハウジングは、前記内空部内に延在するピンを備え、前記シールディスクは、貫通するボアを備え、前記ハウジングの前記ピンは、前記ピンに沿った前記シールディスクの並進のために前記シールディスクの前記ボア内に受けられる、請求項1に記載の逆止弁。
  12. 前記第2のポートは、流れ制限プロファイル部を有する排出通路を備える、請求項1に記載の逆止弁。
  13. 前記第2のポートは、内燃機関の吸気マニホルドと流体連通状態にある、請求項12に記載の逆止弁。
  14. ベンチュリギャップの下流に配設されベンチュリギャップを迂回するバイパスポートを通る流体流を制御する請求項1に記載の逆止弁、および/またはベンチュリギャップを通る流体流を制御する請求項1に記載の逆止弁
    を備える、ベンチュリデバイス。
  15. 前記第1の座は、前記第1のポートの流体流路内において前記第1の環状シールビードと前記第2の環状シールビードとの間に延在する複数のリブをさらに備える、請求項14に記載のベンチュリデバイス。
  16. 前記複数のリブは、前記第1のシールビードと前記第2のシールビードとの間に延在する5つまたは6つの連結リブを備える、請求項15に記載のベンチュリデバイス。
  17. 前記複数のリブは、隣接し合う連結リブ間に1つまたは複数の部分リブをさらに備える、請求項15に記載のベンチュリデバイス。
  18. 前記第1の座は、リブのグリルを画定するように長手方向軸に対して横の配向へと前記第1の環状シールビードから延在する複数のリブをさらに備え、少なくとも1つのリブが、前記第1の環状シールビードと前記第2の環状シールビードとの間に位置する連結リブである、請求項14に記載のベンチュリデバイス。
  19. 前記シールディスクは、前記第1の座に対向するほぼ平坦な閉位置と前記第2の座に対向する弧状位置との間で偏向可能である、請求項14に記載のベンチュリデバイス。
  20. 前記第2の座は、前記第2のポートの周囲において周方向に離間されて前記内空部内に延在する複数のフィンガを備える支持構造体を画定する、請求項19に記載のベンチュリデバイス。
  21. 前記ベンチュリギャップと前記バイパスポートとの間の流路内に配設された音響減衰部材、および/またはバイパス逆止弁内への入口ポートの上流にて連結された音響減衰部材をさらに備える、請求項14に記載のベンチュリデバイス。
  22. 真空を必要とするデバイスに連結された請求項14の前記ベンチュリデバイスを備える機関システム。
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