特許 7369794 流体駆動式シールを含む流体弁アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-18

(45)【発行日】2023-10-26

(54)【発明の名称】流体駆動式シールを含む流体弁アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16K 3/16 20060101AFI20231019BHJP

   F16K 3/22 20060101ALI20231019BHJP

   F16K 11/076 20060101ALN20231019BHJP

【ＦＩ】

F16K3/16

F16K3/22 Z

F16K11/076

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021572270

(86)(22)【出願日】2020-05-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-10

(86)【国際出願番号】 EP2020064264

(87)【国際公開番号】W WO2020244930

(87)【国際公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-02-03

(31)【優先権主張番号】16/433,335

(32)【優先日】2019-06-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】トム チャップマン

(72)【発明者】

【氏名】アダーシュ ヴェンキテスワラン

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ ポポヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】レスレイ ワン

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１９０８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－１３６４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－０１２１３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－００８２３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－３５５７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０１５４６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－１７７９６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特公昭４８－０１５３４０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】仏国特許出願公開第０２８０９４６６（ＦＲ，Ａ１）

【文献】英国特許出願公告第００８６５９４３（ＧＢ，Ａ）

【文献】特開平０８－０１４４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４７－０４７１２２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２００５－５２１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１８９６９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３／００ － ３／３６

Ｆ１６Ｋ ５／００ － ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体弁であって、
弁プラグチャンバと、前記弁プラグチャンバにそれぞれ連通する弁ポートと、を含む弁本体と、
前記弁プラグチャンバ内に配置されていて、回転軸線を中心に前記弁本体に対して回転可能である弁プラグであって、
前記弁本体に対する前記弁プラグの特定の回転配向において、前記弁ポートのうちの第１の弁ポートと前記弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体経路を提供する流体通路と、
前記流体通路とは反対側の前記弁プラグの側に設けられた盲穴と、
前記盲穴を包囲する溝であって、前記盲穴と共有された溝内壁と、該溝内壁を包囲しかつ該溝内壁から離間させられた溝外壁とを有する溝と、
前記溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールと、
前記溝の盲端と前記シールとの間で前記溝内に配置された弾性部材であって、前記弁プラグチャンバの内面に対して前記シールを方向付ける力を与える弾性部材と、
を含む弁プラグと、
を備え、
前記盲穴が前記弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、前記弁プラグが前記弁本体に対して回転方向に配向されている場合、
前記シールは、前記弁プラグチャンバを、前記シールの外面に隣接する第１のチャンバと、前記シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に流体密シールを提供し、
前記シール内径および前記シール外径は、前記第１のチャンバ内の流体の圧力と前記第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である流体圧力差に基づいて変化し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも大きい場合、前記シール内径が減少し、前記シールの前記内面が、前記溝内壁と接触しかつ該溝内壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが収縮し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも小さい場合、前記シール外径が増大し、前記シールの前記外面が、前記溝外壁と接触しかつ該溝外壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが拡張する、
流体弁。

【請求項2】

前記シールは、中空の円筒形部材であり、
前記シールの前記外面は、前記溝外壁に面しており、
前記シールの前記外面は、前記シールの外周に沿って延びる環状の突出部を有する、
請求項１記載の流体弁。

【請求項3】

前記シールは、中空の円筒形部材であり、
前記シールの前記内面は、前記溝内壁に面しており、
前記シールの前記内面は、前記シールの内周に沿って延びる環状の突出部を有する、
請求項１記載の流体弁。

【請求項4】

前記シールは、中空の円筒形部材であり、該円筒形部材は、
前記弁本体の内面に面したシール外端と、
前記弾性部材に面した、前記シール外端とは反対側のシール内端と、
を含み、
前記シール外端は、該シール外端の第１のエッジおよび前記シール外端の第２のエッジに対して凹まされた環状凹面を含み、前記シール外端の前記第１のエッジは、前記シール外端と前記シールの前記外面との交差部に配置されており、前記シール外端の前記第２のエッジは、前記シール外端と前記シールの前記内面との交差部に配置されている、
請求項１記載の流体弁。

【請求項5】

前記弁プラグチャンバの内面に面した前記シールの外端が、前記シールの他の部分よりも低い摩擦係数を有する、請求項１記載の流体弁。

【請求項6】

前記弾性部材は、コイルばね、波形ばねまたは波形ワッシャのうちの１つである、請求項１記載の流体弁。

【請求項7】

前記流体通路は、線形であり、前記回転軸線に対して垂直な第１のプラグ横断軸線に対して平行に延びており、
前記盲穴が前記弁ポートのうちの第３の弁ポートと整列させられるように、前記弁プラグが前記弁本体に対して回転方向に配向されている場合、前記盲穴は、前記回転軸線および前記第１のプラグ横断軸線に対して垂直な第２のプラグ横断軸線と同心である、
請求項１記載の流体弁。

【請求項8】

前記弁本体は、
ベースと、
前記ベースの周囲から前記回転軸線に対して平行な方向に突出した側壁と、を備え、
前記弁ポートのうちの前記第１の弁ポートは、前記側壁に設けられており、前記弁ポートのうちの前記第１の弁ポートは、ａ）前記回転軸線に対して垂直でありかつｂ）前記回転軸線と交差する第１の弁本体横断軸線と同心であり、
前記弁ポートのうちの第３の弁ポートが、前記側壁に設けられており、前記弁ポートのうちの前記第３の弁ポートは、ａ）回転軸線に対して垂直であり、ｂ）前記第１の弁本体横断軸線に対して垂直でありかつｃ）前記回転軸線と交差する第２の弁本体横断軸線と同心である、
請求項１記載の流体弁。

【請求項9】

前記弁ポートのうちの前記第２の弁ポートは、前記側壁において、前記弁ポートのうちの前記第１の弁ポートとは直径方向で反対側の位置に設けられている、請求項８記載の流体弁。

【請求項10】

前記溝内壁の直径が、前記弁ポートのそれぞれの直径と等しい、またはそれよりも大きい、請求項８記載の流体弁。

【請求項11】

前記弁ポートのそれぞれは、共通の平面に存在する、請求項１記載の流体弁。

【請求項12】

前記盲穴は、前記弁ポートのうちの少なくとも１つの弁ポートの形状および寸法に対応するように成形および寸法設定されている、請求項１記載の流体弁。

【請求項13】

流体弁であって、
弁本体であって、
弁プラグチャンバと、
前記弁プラグチャンバにそれぞれ連通する弁ポートと、
を含む弁本体と、
前記弁プラグチャンバ内に配置されていて、回転軸線を中心に前記弁本体に対して回転可能である弁プラグであって、
前記弁本体に対する前記弁プラグの幾つかの回転配向において、前記弁ポートのうちの第１の弁ポートと前記弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体通路の一部を提供する線形の第１の溝と、
前記第１の溝とは反対側の前記弁プラグの側に配置された中空の管状突出部であって、該管状突出部の内面が、盲穴を画定している、管状突出部と、
前記管状突出部を包囲しかつ該管状突出部から離間させられたスリーブであって、前記管状突出部と前記スリーブとの間の空間が、前記管状突出部を包囲する環状の第２の溝を画定しており、該第２の溝は、前記管状突出部と共有された溝内壁と、前記スリーブと共有された溝外壁とを有する、スリーブと、
前記第２の溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールと、
前記第２の溝の盲端と前記シールとの間で前記第２の溝内に配置された弾性部材であって、前記弁プラグチャンバの内面に対して前記シールを方向付ける力を与える弾性部材と、
を含む弁プラグと、
を備え、
前記盲穴が前記弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、前記弁プラグが前記弁本体に対して回転方向に配向させられている場合、
前記シールは、前記弁プラグチャンバを、前記シールの外面に隣接する第１のチャンバと、前記シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に流体密シールを提供し、
前記シール内径および前記シール外径は、前記第１のチャンバ内の流体の圧力と前記第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である流体圧力差に基づいて変化し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも大きい場合、前記シール内径が減少し、前記シールの前記内面が、前記溝内壁と接触しかつ該溝内壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが収縮し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも小さい場合、前記シール外径が増大し、前記シールの前記外面が、前記溝外壁と接触しかつ該溝外壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが拡張する、
流体弁。

【請求項14】

流体弁アセンブリであって
流体弁と、
アクチュエータと、
前記アクチュエータを前記流体弁に機械的に接続する歯車セットと、
を備え、
前記流体弁は、
弁本体と、
弁プラグチャンバ内に配置されていて、回転軸線を中心に前記弁本体に対して回転可能な弁プラグと、
を含み、
前記弁本体は、
弁プラグチャンバと、
前記弁プラグチャンバにそれぞれ連通する弁ポートと、
を含み、
前記弁プラグは、
前記弁本体に対する前記弁プラグの幾つかの回転配向において、前記弁ポートのうちの第１の弁ポートと前記弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体経路を提供する流体通路と、
前記流体通路とは反対側の前記弁プラグの側に設けられた盲穴と、
前記盲穴を包囲する溝であって、前記盲穴と共有された溝内壁と、該溝内壁を包囲しかつ該溝内壁から離間させられた溝外壁とを有する溝と、
前記溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールと、
前記溝の盲端と前記シールとの間で前記溝内に配置された弾性部材であって、前記弁プラグチャンバの内面に対して前記シールを方向付ける力を与える弾性部材と、
を含み、
前記盲穴が前記弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、前記弁プラグが前記弁本体に対して回転方向に配向されている場合、
前記シールは、前記弁プラグチャンバを、前記シールの外面に隣接する第１のチャンバと、前記シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間に流体密シールを提供し、
前記シール内径および前記シール外径は、前記第１のチャンバ内の流体の圧力と前記第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である流体圧力差に基づいて変化し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも大きい場合、前記シール内径が減少し、前記シールの前記内面が、前記溝内壁と接触しかつ該溝内壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが収縮し、
前記第１のチャンバ内の流体圧力が前記第２のチャンバ内の流体圧力よりも小さい場合、前記シール外径が増大し、前記シールの前記外面が、前記溝外壁と接触しかつ該溝外壁と共に流体密シールを形成するように前記シールが拡張する、
流体弁アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
流体弁アセンブリは、回転式プラグ弁、回転式プラグ弁を作動させるために使用されるモータおよびモータを回転式プラグ弁に接続する歯車セットを含む。回転式プラグ弁は、流体供給システムを通る流体の流れおよび分配を制御するために使用されてもよい１つのタイプの流体弁である。例えば、回転式プラグ弁は、車両冷却システムを通る冷却剤の流れを制御するために使用されてもよい。回転式プラグ弁は、弁本体と、エラストマ弁シールによって弁本体に動作可能に接続された弁プラグとを含んでもよい。幾つかの従来の回転式プラグ弁は、弁の封止のために、弁本体とプラグとの間のエラストマシールまたはばねもしくはその両方の圧縮による力に依存する。様々な硬いシール材料（例えば、熱可塑性プラスチック、セラミックまたは金属）も使用されており、通常、硬いシールに必要な比較的高いシール力を供給するためにばねを利用する。この力は、弁の両側の圧力差が最大のときに弁を封止するのに十分でなければならない。したがって、幾つかの従来の流体弁アセンブリでは、弁アクチュエータは、実際の圧力差がはるかに小さい場合でも、この最大圧力差に対して弁プラグを回転させることができるように寸法設定されている。幾つかの場合、この力は、シールおよび弁本体の過剰な摩耗をも生じさせ、弁の動作寿命を減じる可能性がある。

【0002】

弁の製造誤差および作動温度の変化により生じる寸法変化により、高トルクが発生する場合がある。これらの誤差を許容するために、製造者は、流体弁アセンブリに過剰なサイズのアクチュエータを提供する場合がある。

【0003】

上記に基づいて、弁の両側における圧力差が最大である場合でも、弁の両側に圧力差があるときに流体密封止を保証しながら弁内に減じられたトルクを与えることを含む、技術上の制限を克服する封止構成を含む回転式プラグ面が必要とされている。

【0004】

概要
幾つかの態様において、流体弁は、弁本体と弁プラグとを含む。弁本体は、弁プラグチャンバと弁ポートとを含む。各弁ポートは、弁プラグチャンバに連通する。弁プラグは、弁プラグチャンバ内に配置されていて、回転軸線を中心に弁本体に対して回転可能である。弁プラグは、弁本体に対する弁プラグの特定の回転配向において、弁ポートのうちの第１の弁ポートと弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体経路を提供する流体通路を含む。弁プラグは、流体通路とは反対側の弁プラグの側に設けられた盲穴と、盲穴を包囲する溝とを含む。溝は、盲穴と共有された溝内壁と、溝内壁を包囲しかつ溝内壁から離間させられた溝外壁とを有する。弁プラグは、溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールを含む。さらに、弁プラグは、溝の盲端とシールとの間で溝内に配置された弾性部材を含む。弾性部材は、弁プラグチャンバの内面に対してシールを方向付ける力を与える。盲穴が弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、弁プラグが弁本体に対して回転方向に配向されている場合、シールは、弁プラグチャンバを、シールの外面に隣接する第１のチャンバと、シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、第１のチャンバと第２のチャンバとの間に流体密シールを提供し、シール内径およびシール外径は、第１のチャンバ内の流体の圧力と第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である液圧圧力差に基づいて変化する。

【0005】

幾つかの実施形態では、流体圧力差がゼロの値を有する場合、シール内径は、溝内壁の直径よりも大きく、シール外径は、溝外壁の直径よりも小さく、弾性部材は、弁本体の内面に対してシールを移動させる力を与える。

【0006】

幾つかの実施形態では、第１のチャンバ内の流体圧力が第２のチャンバ内の流体圧力よりも大きい場合、シールは収縮し、これにより、シール内径が減少し、シールの内面が、溝内壁と接触しかつ溝内壁と共に流体密シールを形成する。さらに、第１のチャンバ内の流体圧力が第２のチャンバ内の流体圧力よりも小さい場合、シールは拡張し、これにより、シール外径が増大し、シールの外面が、溝外壁と接触しかつ溝外壁と共に流体密シールを形成する。

【0007】

幾つかの実施形態では、流体圧力差がゼロでない値を有する場合、シールは、ａ）弁本体ならびにｂ）溝内壁および溝外壁のうちの一方に接触しかつａ）弁本体ならびにｂ）溝内壁および溝外壁のうちの一方と共に流体密シールを形成する。

【0008】

幾つかの実施形態では、シールは、中空の円筒形部材であり、シールの外面は、溝外壁に面しており、シールの外面は、シールの外周に沿って延びる環状突出部を有する。

【0009】

幾つかの実施形態では、シールは、中空の円筒形部材であり、シールの内面は、溝内壁に面しており、シールの内面は、シールの内周に沿って延びる環状突出部を有する。

【0010】

幾つかの実施形態では、シールは、中空の円筒形部材であり、円筒形部材は、弁本体の内面に面したシール外端と、弾性部材に面した、シール外端とは反対側のシール内端とを含む。シール外端は、シール外端の第１のエッジおよびシール外端の第２のエッジに対して凹まされた環状凹面を含み、シール外端の第１のエッジは、シール外端とシールの外面との交差部に配置されており、シール外端の第２のエッジは、シール外端とシールの内面との交差部に配置されている。

【0011】

幾つかの実施形態では、弁プラグチャンバの内面に面したシールの外面の第１の部分が、第１の部分から離間させられたシールの第２の部分よりも低い摩擦係数を有する。

【0012】

幾つかの実施形態では、弾性部材は、コイルばね、波形ばねまたは波形ワッシャのうちの１つである。

【0013】

幾つかの実施形態では、流体通路は、線形であり、回転軸線に対して垂直な第１のプラグ横断軸線に対して平行に延びている。さらに、盲穴が弁ポートのうちの第３の弁ポートと整列させられるように、弁プラグが弁本体に対して回転方向に配向されている場合、盲穴は、回転軸線および第１のプラグ横断軸線に対して垂直な第２のプラグ横断軸線と同心である。

【0014】

幾つかの実施形態では、弁本体は、ベースと、ベースの周囲から回転軸線に対して平行な方向に突出した側壁とを備える。弁ポートのうちの第１の弁ポートは、側壁に設けられており、弁ポートのうちの第１の弁ポートは、ａ）回転軸線に対して垂直でありかつｂ）回転軸線と交差する第１の弁本体横断軸線と同心である。さらに、弁ポートのうちの第３の弁ポートが、側壁に設けられており、弁ポートのうちの第３の弁ポートは、ａ）回転軸線に対して垂直であり、ｂ）第１の弁本体横断軸線に対して垂直でありかつｃ）回転軸線と交差する第２の弁本体横断軸線と同心である。

【0015】

幾つかの実施形態では、弁ポートのうちの第２の弁ポートは、弁ポートのうちの第１の弁ポートとは直径方向で反対側の位置において側壁に設けられている。

【0016】

幾つかの実施形態では、溝内壁の直径が、弁ポートのそれぞれの直径と等しいかまたはそれよりも大きい。

【0017】

幾つかの実施形態では、弁ポートのそれぞれは、共通の平面に存在する。

【0018】

幾つかの実施形態では、盲穴は、弁ポートのうちの少なくとも１つの弁ポートの形状および寸法に対応するように成形および寸法設定されている。

【0019】

幾つかの態様において、流体弁は、弁本体と弁プラグとを含む。弁本体は、弁プラグチャンバと弁ポートとを含む。各弁ポートは、弁プラグチャンバに連通する。弁プラグは、弁プラグチャンバ内に配置されていて、回転軸線を中心に弁本体に対して回転可能である。弁プラグは、弁本体に対する弁プラグの幾つかの回転配向において、弁ポートのうちの第１の弁ポートと弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体通路の一部を提供する線形の第１の溝を含む。弁プラグは、第１の溝とは反対側の弁プラグの側に配置された中空の管状突出部を含み、管状突出部の内面が、盲穴を画定している。弁プラグは、管状突出部を包囲しかつ管状突出部から離間させられたスリーブを含み、管状突出部とスリーブとの間の空間が、管状突出部を包囲する環状の第２の溝を画定している。第２の溝は、管状突出部と共有された溝内壁と、スリーブと共有された溝外壁とを有する。弁プラグは、第２の溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールを含む。さらに、弁プラグは、第２の溝の盲端とシールとの間で第２の溝内に配置された弾性部材を含む。弾性部材は、弁プラグチャンバの内面に対してシールを方向付ける力を与える。

【0020】

幾つかの実施形態では、盲穴が弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、弁プラグが弁本体に対して回転方向に配向させられている場合、シールは、弁プラグチャンバを、シールの外面に隣接する第１のチャンバと、シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、第１のチャンバと第２のチャンバとの間に流体密シールを提供する。さらに、シール内径およびシール外径は、第１のチャンバ内の流体の圧力と第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である流体圧力差に基づいて変化する。

【0021】

幾つかの態様において、流体弁アセンブリは、流体弁と、アクチュエータと、アクチュエータを流体弁に機械的に接続する歯車セットとを含む。流体弁は、弁本体と、弁プラグチャンバに配置されていて、回転軸線を中心に弁本体に対して回転可能な弁プラグとを含む。弁本体は、弁プラグチャンバと、弁プラグチャンバにそれぞれ連通する弁ポートとを含む。弁プラグは、弁本体に対する弁プラグの幾つかの回転配向において、弁ポートのうちの第１の弁ポートと弁ポートのうちの第２の弁ポートとの間に延びる流体経路を提供する流体通路を含む。弁プラグは、流体通路とは反対側の弁プラグの側に設けられた盲穴と、盲穴を包囲する溝とを含む。溝は、盲穴と共有された溝内壁と、溝内壁を包囲しかつ溝内壁から離間させられた溝外壁とを有する。弁プラグは、溝内に配置されていて、シール内径およびシール外径を有する環状のシールを含む。さらに、弁プラグは、溝の盲端とシールとの間で溝内に配置された弾性部材を含む。弾性部材は、弁プラグチャンバの内面に対してシールを方向付ける力を与える。盲穴が弁ポートのいずれか１つと整列させられるように、弁プラグが弁本体に対して回転方向に配向されている場合、シールは、弁プラグチャンバを、シールの外面に隣接する第１のチャンバと、シールの内面に隣接する第２のチャンバとに分離させ、第１のチャンバと第２のチャンバのとの間に流体密シールを提供し、シール内径およびシール外径は、第１のチャンバ内の流体の圧力と第２のチャンバ内の流体の圧力との間の差である流体圧力差に基づいて変化する。

【0022】

流体弁アセンブリは、回転式流体弁と、流体弁を作動させるために使用されるアクチュエータと、アクチュエータを流体弁に接続する歯車セットとを含む。回転式流体弁は、弁本体と、弁本体に回転可能に支持されたプラグアセンブリとを含み、プラグアセンブリを回転させるのに必要なトルクを減じかつ所要のシールの数を最小限に抑えるように構成されている。プラグアセンブリは、エラストマ弁シールによって弁本体に動作可能に接続されている。弁本体は、冷却システム内の様々な位置に流体を方向付けるための複数のポートと、プラグアセンブリ用のキャビティとを画定している。プラグアセンブリは、流体の流れを遮断する閉鎖部分と、流体の流れが１つのポートから別のポートに移動することを可能にする開放部分とを有するプラグを含む。プラグアセンブリは、ポートを選択的に遮断または解放するために、それぞれ異なるポート位置間で弁本体に対して回転させることができる。

【0023】

回転式流体弁は、幾つかの従来の回転式流体弁に対して、回転に必要なトルクが減少させられている。回転式流体弁のトルク減少は、封止を容易にするために弁内の流体圧力を利用する弁シールを提供することによって実現される。この装置は、必要なときに、例えば、完全に閉鎖された位置において所要の封止力を提供し、弁が、完全に閉鎖された位置の間を移動している間、力を減じる。これにより、シールの摩耗が最小限に抑えられ、弁の使用可能寿命が向上する。弁が移動している間のシールの力の減少により生じる摩擦の減少は、弁を移動させるためのエネルギの量をも減少させる。

【0024】

回転式流体弁における弁ポートの閉鎖時、弁本体内の流体圧力は、圧力差に応じて半径方向にシールを拡張または収縮させ、シールと弁プラグとの間に流体密シールを提供する。弁本体内の流体圧力は、シールと弁本体との間に流体密シールを提供するために軸線方向でも力を与える。初期付勢力は、弾性部材（すなわち、ばね）によって加えられ、弾性部材は、シールの両側における流体圧力差が小さいときに封止を提供する。

【0025】

回転式流体弁は、有利には、弁本体においてプラグアセンブリを回転させるのに必要なトルクを減じ、シールおよび弁本体の摩耗を減じかつ回転式流体弁の信頼性および耐久性を向上させる。さらに、プラグアセンブリを回転させるために必要なトルクが減じられるため、弁本体内でプラグアセンブリを位置決めするために、より小さなアクチュエータモータを使用することができる。

【0026】

流体弁アセンブリは、プラグに支持された単一の弁シールを含む流体弁を含み、これにより、幾つかの従来の流体弁と比較して、流体弁のために必要なシールの数が減じられる。所要の弁シールの数が減じられるため、弁アセンブリのコストが減じられ、製造が単純化される。

【0027】

プラグは環状の溝を含み、シールは溝内に配置されている。シールがポートを包囲するように弁プラグアセンブリが弁本体に対して配向されると、プラグと弁本体の内面との間の間隙がシールのサイズに対して小さいため、シールは溝内に保持される。しかしながら、弁プラグアセンブリが弁本体に対して回転させられると、シールは、弁本体において開放したポートを通過する場合がある。この状況では、シールの一部が開口に沈み込む場合がある。弁プラグアセンブリを回転させ続けると、開口に沈み込んだシールの部分が、開口のエッジと弁プラグとの間に挟まれる場合がある。この問題に対処するために、流体弁は、シールを溝内に保持する特徴を含んでよく、これにより、弁プラグの回転中にシールが挟まれるのを回避することができる。例えば、幾つかの実施形態では、弁プラグは、シールを保持するために溝内に配置された保持リングを含んでもよい。その他の実施形態では、シールは、溝に提供された対応する特徴と係合する保持特徴を含んでもよい。さらに他の実施形態では、弁本体は、弁本体に対する弁プラグの回転中のシールの挟み込みを防止する、開口に関連した案内機能を含んでもよい。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】流体弁アセンブリの斜視図である。

【図2】線２－２に沿って見た、アクチュエータカバーを取り外した状態の流体弁アセンブリの断面図である。

【図3】モータをプラグに機械的に接続する歯車セットの分離図である。

【図4】弁本体の上側斜視図である。

【図5】プラグアセンブリの上側斜視図である。

【図6】図５のプラグアセンブリの別の上側斜視図である。

【図7】図５のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図8】図５のプラグアセンブリの分解図である。

【図9】図８のシールの端面図である。

【図10】図１の線１０－１０に沿って見た流体弁の断面図である。

【図11】図１の線１１－１１に沿って見た流体弁の断面図である。

【図12A】収縮状態におけるシールを示す流体弁の一部の断面図である。収縮状態では、シールは弁プラグチャンバを第１のチャンバ（第１の斜線を使用して表されている）と第２のチャンバ（第２の斜線を使用して表されている）とに分離させる。

【図12B】収縮状態におけるシールを示し、収縮状態におけるシールにかかる力を例示した、流体弁の一部の断面図である。

【図13A】拡張状態におけるシールを示す流体弁の一部の断面図である。拡張状態では、シールは弁プラグチャンバを第１のチャンバ（第１の斜線を使用して表されている）と第２のチャンバ（第２の斜線を使用して表されている）とに分離させる。

【図13B】拡張状態におけるシールを示し、拡張状態におけるシールにかかる力を例示した、流体弁の一部の断面図である。

【図14】第１の流体チャンバおよび第２の流体チャンバ内の共通の流体圧力に対応する中立（例えば、静止）状態におけるシールを示す、流体弁の一部の断面図である。

【図15】代替的な実施形態のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図16】図１５のプラグアセンブリの分解図である。

【図17】図１５の線１７－１７に沿って見た図１５のプラグアセンブリの断面図である。

【図18】別の代替的な実施形態のプラグアセンブリの上側斜視図である。

【図19】代替的な実施形態のシールの斜視図である。

【図20】図１９のシールの端面図である。

【図21】図１８のプラグアセンブリの分解図である。

【図22】図１９のシールを使用する別の代替的な実施形態のプラグアセンブリの上側斜視図である。

【図23】図２２のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図24】図２２の線２４－２４に沿って見た図２２のプラグアセンブリの断面図である。

【図25】図２２のプラグアセンブリの分解図である。

【図26】別の代替的な実施形態のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図27】図２６のプラグアセンブリの分解図である。

【図28】図２６の線２８－２８に沿って見た図２６のプラグアセンブリの断面図である。

【図29】別の代替的な実施形態のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図30】図２９のプラグアセンブリの分解図である。

【図31】図２９の線３１－３１に沿って見た図２９のプラグアセンブリの断面図である。

【図32】別の代替的な実施形態のプラグアセンブリの下側斜視図である。

【図33】図３２のプラグアセンブリの分解図である。

【図34】図３２の線３４－３４に沿って見た図３２のプラグアセンブリの断面図である。

【図35】代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図36】図３５の線３６－３６に沿って見た図３５の弁本体の断面図である。

【図37】図３５の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図38】図３５の線３８－３８に沿って見た図３５のプラグアセンブリの断面図である。

【図39】図３５の線３９－３９に沿って見た図３５の弁本体の断面図である。

【図40】別の代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図41】図４０の線４１－４１に沿って見た図４０の弁本体の断面図である。

【図42】図４０の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図43】図４０の線４３－４３に沿って見た図４０の弁本体の断面図である。

【図44】別の代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図45】図４４の線４５－４５に沿って見た図４４の弁本体の断面図である。

【図46】図４４の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図47】図４４の線４７－４７に沿って見た図４４の弁本体の断面図である。

【図48】代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図49】図４８の線４９－４９に沿って見た図４８の弁本体の断面図である。

【図50】図４８の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図51】図４８の線５１－５１に沿って見た図４８の弁本体の断面図である。

【図52】別の代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図53】図５２の線５３－５３に沿って見た図５２の弁本体の断面図である。

【図54】図５２の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図55】図５２の線５５－５５に沿って見た図５２の弁本体の断面図である。

【図56】別の代替的な実施形態の弁本体の上側斜視図である。

【図57】図５６の線５７－５７に沿って見た図５６の弁本体の断面図である。

【図58】図５６の弁ポートを例示した、弁本体の内面の一部の側面図である。

【図59】図５６の線５９－５９に沿って見た図５６の弁本体の断面図である。

【0029】

詳細な説明
図１～図４を参照すると、流体弁アセンブリ１は、流体弁２と、流体弁２を作動させるために使用されるアクチュエータ２００とを含む。流体弁アセンブリ１は、例えば、車両冷却システムにおける冷却剤の分配および流れを制御するために使用されてもよい。流体弁２は、回転式プラグ弁である。回転式プラグ弁２は、アクチュエータハウジング２０２に取り付けられており、弁本体４に配置されかつ回転軸線６４を中心に弁本体４に対して回転するプラグアセンブリ６０を含む。弁本体４は、３つの弁ポート２４，２６，２８を含み、弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の回転配向は、アクチュエータ２００を介して設定される。弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の回転配向は、弁ポート２４，２６，２８のうちの対応する弁ポートを通る１つまたは複数の流体流路を決定する。回転式プラグ弁２は、弁本体４とプラグアセンブリ６０との間に流体密シールを提供する単一のエラストマ弁シール１３０を有する。シール１３０は、プラグアセンブリ６０のプラグ６２上に支持されており、弁本体４内の流体圧力を利用して、弁本体４とプラグ６２との間のシールを促進する。弁シール１３０は、以下で詳細に説明するように、プラグ回転のためのトルク要求を低減するように実施されている。

【0030】

上、下、上側、下側、上部、下部、前または後など、本明細書においてなされる方向への言及は、図１に示された流体弁アセンブリの配向に関してなされる。方向への言及は、相対的であり、限定することを意図したものではなく、流体弁アセンブリは、図１に示した配向以外の配向で使用することができることを理解されたい。

【0031】

アクチュエータ２００は、アクチュエータハウジング２０２と、アクチュエータハウジング２０２内に配置された電気モータ２２０と、モータ２２０を流体弁２に接続した歯車セット２２４を含む。歯車セット２２４は、モータ出力軸２２２の回転速度を減じかつ回転軸線６４を中心にプラグアセンブリ６０を回転させるように構成されている。アクチュエータハウジング２０２は、浅いトレー状の容器３０２と、容器３０２の開放端部を閉鎖するカバー３４０とを含む。電気モータ２２０と、歯車セット２２４と、制御装置（図示せず）を含むプリント回路基板２４０とは、例えば、容器３０２およびカバー３４０の両方から突出したスタンドオフを介してアクチュエータハウジング２０２内に支持されている。導電性ピン２４２は、プリント回路基板２４０と、容器３０２の側壁３０６から外向きに突出した電気コネクタ２１０との間の電気的接続を提供する。さらに、一対の導電性リード（図示せず）は、プリント回路基板２４０をモータ２２０に接続する。

【0032】

歯車セット２２４の出力軸、例えば、弁駆動軸２３６は、容器３０２の底部３０４における開口を通って弁本体４内へ延びており、そこで以下でさらに説明するようにプラグアセンブリ６０のプラグ６２と係合している。弁駆動軸２３６は、回転軸線６４を中心に回転するためにブッシング２３９によって支持されている。ブッシング２３９の互いに反対側の端部は、軸シール２３８でシールされている。ブッシング２３９およびシール２３８は、容器底部３０４から内向きに、例えば、カバー３４０に向かって突出した中空ボス３０８に配置されている。

【0033】

回転式プラグ流体弁２は、弁本体４と、弁本体４内に配置されかつ弁本体４に対して回転するプラグアセンブリ６０とを含む。弁本体４は、ベース１０と、側壁８とを含む。側壁８は、一方の端部においてベース１０の周縁に結合されており、側壁８は、ベース１０を包囲している。側壁８およびベース１０は、相俟って、その中に弁プラグチャンバ６を画定するほぼカップ形状の構造を形成している。側壁８の自由端部２０（例えば、ベース１０から離間させられた側壁８の端部）は、容器底部３０４の外面に隣接する。弁本体４の側壁８と、容器底部３０４の外面との間の境界面は、側壁の自由端部２０を包囲するＯリング３２２によって封止されている。

【0034】

弁本体４は、ベース１０からアクチュエータハウジング２０２に向かう方向に突出した円筒形スタブ１２を含む。スタブ１２は、ベース１０に中心合わせされており、回転軸線６４と同軸である。スタブ１２は、プラグ６２に設けられた円筒状凹所７８に収容されている。スタブ１２は、プラグアセンブリ６０を弁プラグチャンバ６内で中心合わせさせ、プラグアセンブリ６０は、以下でさらに説明するように、弁駆動軸２３６を介して回転軸線６４を中心にスタブ１２上で回転するように駆動される。

【0035】

弁本体４は、ベース１０からアクチュエータハウジング２０２に向かう方向に突出したストッパ１４を含む。ストッパ１４は、スタブ１２と側壁８との間に配置されており、ほぼ矩形の角柱の形状を有し、角柱の互いに反対側の側面１５，１６は、弁本体４の半径と整列している。以下でさらに説明するように、弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の特定の回転方向において、ストッパ１４は、弁本体４の外面から突出したリブ７２に係合する。

【0036】

例示した実施形態では、弁本体４は、第１の弁ポート２４、第２の弁ポート２６および第３の弁ポート２８を含む３つの弁ポートを有する。各弁ポート２４，２６，２８は、側壁８から外向きに突出しかつ弁プラグチャンバ６と連通した管３０を含む。各弁ポートの長さは異なってもよいが、各弁ポート２４，２６，２８は同じ断面形状および断面寸法を有する。例示した実施形態では、弁ポート２４，２６，２８を形成する管３０は円筒形の管であり、各弁ポート２４，２６，２８は、弁本体側壁８との交差部において円形の開口３４を形成している。

【0037】

弁ポート２４，２６，２８は、側壁８の周囲に沿って離間した位置に設けられている。例示した実施形態では、第１および第２の弁ポート２４，２６は、第１の弁本体横断軸線３２と同軸であり、弁本体４の直径方向で反対側に位置決めされている。第３の弁ポート２８は、第２の弁本体横断軸線３６と同軸であり、第２の弁本体横断軸線３６は第１の弁本体横断軸線３２に対して垂直である。その結果、第３の弁ポート２８は、弁本体側壁８の周囲に沿って第１および第２の弁ポート２４，２６の中間に配置されている。第１および第２の弁本体軸線３２，３６は、回転軸線６４とかつ互いに交差しており、回転軸線６４に対して垂直である。その結果、弁ポート２４，２６，２８は、プラグアセンブリ６０の回転軸線６４に対して垂直な単一の平面上に存在する。

【0038】

図５～図１１を参照すると、プラグアセンブリ６０は、プラグ６２と、プラグ６２に設けられた溝１０６内に支持されたシール１３０と、溝１０６内に配置されかつシール１３０を弁本体４に向かって付勢する弾性部材１６０とを含む。

【0039】

プラグ６２は、アクチュエータハウジング２０２に面する第１の端部６６と、第１の端部６６に対して平行でありかつ弁本体ベース１０の内面に面する、反対側の第２の端部６８とを有するほぼ円筒形の部材である。プラグ６２は、弁本体側壁８の内面に面する側面７０を含む。

【0040】

プラグ６２の第１の端部６６は、弁駆動軸２３６を収容しかつ弁駆動軸２３６と機械的に係合するように構成された、中央に配置された第１の凹所７４を含む。第１の凹所７４は、ほぼ円筒形の内面を有するが、凹所の内面は、回転軸線６４に面する平坦部分７６を含む。プラグアセンブリ６０が弁駆動軸２３６と組み立てられたとき、弁駆動軸２３６の端部は、第１の凹所７４に配置され、弁駆動軸２３６に設けられた平坦部分２３５は、第１の凹所の平坦部分７６に隣接する。弁駆動軸２３６がモータ２２０によって作動させられると、それぞれの平坦部分７６，２３５間の係合により、弁駆動軸２３６がプラグ６２を、回転軸線６４を中心に回転させる。

【0041】

プラグ６２の第２の端部６８は、スタブ１２を収容するように構成された、中央に配置された第２の凹所７８を含む。第２の凹所７８は、隙間嵌めでスタブ１２を収容するように寸法設定された円筒形の内面を有する。スタブ１２は、スピンドルとして機能し、このスピンドル上でプラグ６２が回転する。

【0042】

プラグ６２の第２の端部６８は、弁本体ベース１０に向かって突出した細長いリブ７２を含む。リブ７２は、弁本体４の半径と整列した線形の突出部である。弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の任意の回転配向において、リブ７２は、弁本体４のベース１０に設けられたストッパ１４と係合する。リブ７２とストッパ１４との間の相互作用は、弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の過剰回転を防止してもよい。さらに、幾つかの実施形態では、例えば、弁プラグ位置センサを含む任意の制御電子機器（図示せず）は、プラグ６２の回転配向を検出するために同時にセンサを使用しながらリブ７２がストッパ１４に係合するまで弁本体４に対してプラグ６２を回転させることによって初期化されてもよい。

【0043】

プラグ６２は、回転軸線６４に対して垂直な方向においてプラグ６２を通って直径方向に延びる線形の第１の溝８４を含む。第１の溝８４は、側面７０の周囲において開放した「Ｕ」字形を画定しており、これにより、第１の溝８４は、弁本体側壁８に面して開放している。第１の溝８４は、回転軸線６４に対して垂直でかつ回転軸線６４と交差する第１のプラグ横断軸線８６と同軸である。弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の幾つかの回転配向において、例えば、第１のプラグ横断軸線８６が第１の弁本体横断軸線３２に対して平行である場合、第１の溝８４は、第１の弁ポート２４と第２の弁ポート２６との間に延びる流体通路８８の一部を提供する。

【0044】

プラグ６２の側面７０は、第１の溝８４とは反対側のプラグ６２の側面において面取りされており、これにより、側面７０は平坦部分８０を有する。プラグ６２は、平坦部分８０から外向きに突出した中空の管状突出部９４を含む。管状突出部９４は比較的薄い壁であり、管状突出部９４の内面は盲穴１００を画定している。管状突出部９４は、第１のプラグ横断軸線８６および回転軸線６４の両方に対して垂直でかつこれらと交差する第２のプラグ横断軸線９０と同軸である。管状突出部９４は、弁本体側壁８に面して開放しており、管状突出部９４の末端部９８と弁本体側壁８との間には狭い間隙ｇ（図２）が存在する。間隙ｇは、プラグ６２の回転中に管状突出部９４と弁本体側壁８との間に干渉が生じないように寸法設定されており、管状突出部９４と弁本体側壁８との間に流体の流れを生じさせる。

【0045】

管状突出部９４は、弁ポート２４，２６，２８の形状および寸法に対応する断面形状および寸法を有する。例示した実施形態では、弁ポート２４，２６，２８は、円筒形の管３０である。したがって、管状突出部９４と、管状突出部９４の内面によって画定された盲穴１００とは、円筒形であり、弁ポート２４，２６，２８に関連した弁本体側壁８における円形の開口３４の直径と等しいまたはそれよりも大きい直径を有する。

【0046】

プラグ６２は、管状突出部９４を包囲し、管状突出部９４と同軸でありかつ管状突出部９４から離間させられているスリーブ１１０を含む。管状突出部９４と同様に、スリーブ１１０は、円筒形を有する。スリーブ１１０および管状突出部９４はそれぞれ、弁本体の内面１８の円筒形に対応するために不均一な長さｌｐを有し、スリーブ１１０および管状突出部９４の長さｌｐは、第２の横断軸線９０に対して平行な方向における寸法に対応する。特に、スリーブ１１０および管状突出部９４はそれぞれ、弁プラグの第１および第２の端部６６，６８に最も近い部分において最大長さｌｐ１を有し、弁プラグの第１および第２の端部６６，６８の中間に配置された部分において最小長さｌｐ２を有する。

【0047】

管状突出部９４とスリーブ１１０との間の空間は、管状突出部９４を包囲する環状の第２の溝１０６を画定する。第２の溝１０６は、管状突出部９４と共有された溝内壁１０８と、スリーブ１１０と共有された溝外壁１１２とを有する。さらに、第２の溝１０６は、溝盲端１１４を有する。例示的な実施形態では、溝盲端１１４は、弁プラグ側面７０の平坦部分８０の一部であるが、この構成に限定されない。第２の溝１０６は、シール１３０を収容し、弁本体４に対するプラグアセンブリ６０の回転中、シール１３０の支持を提供する。

【0048】

環状シール１３０は、第２の溝１０６に配置されている。シール１３０は、溝外壁１１２に面したシール外面１３６と、溝内壁１０８に面したシール内面１３８とを有する。シール１３０は、弁本体側壁８に面した第１の端部１３２と、第１の端部１３２とは反対側の、溝盲端１１４に面した第２の端部１３４とを有する。シール外面１３６および内面１３８は、効果的な封止のために必要な寸法公差を減じ、シール１３０と溝内壁および外壁１０８，１１２との間の摩擦を減じかつ弁本体４に対するプラグ６２の回転中にシール１３０を機械的に支持する表面特徴を含んでもよい。例えば、例示的な実施形態では、シール外面１３６は、外向きに突出しかつシール１３０の外周に沿って延びる環状外周ビード１４０（例えば、ビード）を含む。さらに、シール内面１３８は、内向きに突出しかつシール１３０の内周に沿って延びる環状内周ビード１４６（例えば、ビード）を含む。

【0049】

シール１３０は、弁本体の内面１８の円筒形に対応するように不均一な長さｌｓを有し、シール１３０の長さｌｓは、シールの第１および第２の端部１３２，１３４の間の距離に対応する。特に、シール１３０は、弁プラグの第１および第２の端部６６，６８に最も近いシール１３０の第１の部分１５２において（例えば、図８に示したシール１３０の配向に関してシール１３０の上部および下部において）最大長さｌｓ１を有する。さらに、シール１３０は、シール１３０の第２の部分１５４において最小長さｌｓ２を有し、第２の部分１５４は、第１の部分１５２の中間（例えば、図８に示したシール１３０の配向に関してシール１３０の上部と下部との中間）に配置されている。

【0050】

シールの第１の端部１３２は、シールの第１の端部１３２とシール１３０の外面１３６との交差部に配置された第１のエッジ１４２と、シールの第１の端部１３２とシール１３０の内面１３８との交差部に配置された第２のエッジ１４４とを含む。さらに、シールの第１の端部は、第１のエッジ１４２および第２のエッジ１４４の両方に対して凹まされた環状の凹部１５６を含む。その結果、シールの第１の端部１３２は、シール１３０と弁本体の内面１８との間の接触がシール１３０の外径および内径において生じることを保証する浅い「Ｖ」字形を有する。有利には、浅い「Ｖ」字形により、シールは、プラグアセンブリ６０が弁本体４に対して回転させられたときに表面拭き取り作用をも提供し、損傷を引き起こす可能性のある粒子がシールの第１の端部１３２と弁本体の内面１８との間に入り込むことを防止する。幾つかの実施形態では、第１および第２のエッジ１４２，１４４は、時間の経過と共に「摩耗」し、これにより、シールの第１の端部１３２は、最終的に、弁本体の内面１８の形状に一致する。

【0051】

シール１３０は、流体弁２を通って流れる流体と適合性がありかつ作動温度および耐久性の要件を満たす弾性材料から形成されている。例えば、車両冷却剤システムにおいて流体を制御するために使用される流体弁の場合、シール１３０は、自動車冷却剤と適合性のあるエラストマから形成されている。

【0052】

幾つかの実施形態では、シールの第１の端部１３２は、低摩擦コーティングを含んでよく、これにより、シールの第１の端部１３２は、シールの外面１３６および内面１３８を含むシール１３０の残りの部分よりも低い摩擦係数を有する。その他の実施形態では、シール１３０の全体が、シール１３０を形成するために使用されるエラストマに対して低摩擦であるコーティングでコーティングされている。１つの非限定的な例では、シール１３０は、エラストマから形成されており、コーティングは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている。シール１３０に低摩擦コーティングを提供することにより、流体弁２を操作するために必要なトルクが減じられる。

【0053】

幾つかの実施形態では、低摩擦コーティングの代替として、シール１３０は、「ブルーミング」材料を含んでもよい。例えば、ブルーミング材料は、シール１３０に組み込まれかつ時間の経過と共にシール１３０から染み出すワックスであってもよい。この例では、ワックスは、シール１３０をコーティングし、摩擦を低減する潤滑剤として機能してもよい。

【0054】

弾性部材１６０は、シール１３０と第２の溝盲端１１４との間に存在するように、第２の溝１０６に配置されている。例示的な実施形態では、弾性部材１６０は、コイルばね、波形ばねまたは波形ワッシャなどのばねである。弾性部材１６０は、ステンレス鋼で形成されてもよいが、この材料に限定されない。弾性部材１６０は、第２のプラグ横断軸線９０に対して平行な方向にシールの第２の端部１３４に対して方向付けられたばね力Ｆｓを与える。言い換えれば、弾性部材１６０は、シール１３０を弁本体の内面１８に向かってかつ弁本体の内面１８に対して弾性的に付勢する。弾性部材１６０は、以下でさらに論じるように、流体弁２の両側に小さい圧力差がある条件下で、シール１３０が流体密封止機能を提供することを可能にする。

【0055】

図１０および図１１を参照すると、使用中、弁本体４内のプラグアセンブリ６０の配向は、弁ポート２４，２６，２８を通る流体の流れを制御する。例えば、幾つかの動作条件では、プラグアセンブリ６０は、第１のプラグ横断軸線８６が第１の弁本体横断軸線３２と整列するように弁本体４に配置されている。その結果、第１の溝８４は、第１および第２の弁ポート２４，２６と整列させられ、第１および第２の弁ポート２４，２６の間に延びる流体通路８８の一部を提供し、これにより、第１および第２の弁ポートは開放している。この配向では、盲穴１００は、第３の弁ポート２８と整列させられている。盲穴１００が第３の弁ポート２８と整列させられているとき、シール１３０は、第３の弁ポート２８に関連した開口３４を包囲し、弁本体４およびプラグ６２の両方と流体密シールを形成する。その結果、第３の弁ポート２８が閉鎖される。さらに、シール１３０は、弁プラグチャンバ６を、シール１３０の外面にほぼ接する第１のチャンバ３８と、シール１３０の内面にほぼ隣接する第２のチャンバ４０とに分離させている。シール１３０は、図１２Ａおよび図１３Ａに関して以下で説明される、第１のチャンバ３８と第２のチャンバ４０との間の流体密シールを提供する。

【0056】

シール１３０は、弁プラグ６２と弁本体４との間に流体密シールを提供するために流体弁２内の流体圧力を利用する。特に、流体密シールは、第１のチャンバ３８内の流体と第２のチャンバ４０内の流体との間に圧力差がある場合に達成される。さらに、以下で説明するように、第１のチャンバ３８および第２のチャンバ４０の境界は、変化し、弁プラグ配向および流体圧力差を含む弁の動作条件に依存する。

【0057】

図１２Ａ～図１４を参照すると、任意の弁動作条件において、シール１３０の両側に圧力差がある。シール１３０の両側に圧力差がある場合、シール１３０は、圧力差に応じて第２の溝１０６内で半径方向に拡張または収縮するのに十分に弾性である。シール１３０の収縮中（図１２Ａおよび図１２Ｂ）、シール直径は減少し、シール１３０の内周ビード１４６は、第２の溝内壁１０８と流体密シールを形成する。シール１３０の拡張中（図１３Ａおよび図１３Ｂ）、シール直径が増大し、シール１３０の外周ビード１４０は、第２の溝外壁１１２と流体密シールを形成する。

【0058】

シール１３０の収縮中、シール内周ビード１４６は、弁プラグチャンバ６を第１のチャンバ３８および第２のチャンバ４０に分離させる（図１２Ａ）。この場合、第１のチャンバ３８は、流体通路８８および間隙ｇによって画定された容積を含む。さらに、第１のチャンバ３８は、シール内周ビード１４６と、シール外面１３６と、第２の溝盲端１１４と、第２の溝外壁１１２との間に画定された第２の溝１０６の容積を含む。第２のチャンバ４０は、盲穴１００によって画定された容積と、シール内周ビード１４６と、シール内面１３８と、第２の溝内壁１０８との間に画定された第２の溝１０６の容積とを含む。

【0059】

シール１３０の拡張中、シール外周ビード１４０は、弁プラグチャンバ６を第１のチャンバ３８および第２のチャンバ４０に分離させる（図１３Ａ）。この場合、第１のチャンバ３８は、流体通路８８および間隙ｇを含む。さらに、第１のチャンバ３８は、シール外周ビード１４０と、シール外面１３６と、第２の溝外壁１１２との間に画定された第２の溝１０６の容積を含む。第２のチャンバ４０は、盲穴１００によって画定された容積を含む。さらに、第２のチャンバ４０は、シール外周ビード１４０と、シール内面１３８と、第２の溝盲端１１４と、第２の溝内壁１０８との間に画定された第２の溝１０６の容積を含む。

【0060】

流体通路８８が第１および第２の弁ポート２４，２６と整列させられかつ第１および第２の弁ポート２４，２６の間に延びるようにプラグアセンブリ６０が弁本体４に対して配向されると、第１および第２の弁ポート２４，２６が開放し、第３の弁ポート２８が閉鎖される。この構成では、第１のチャンバ３８は、第２のチャンバ４０よりも高い圧力を有する。第１のチャンバ３８内の流体圧力が第２のチャンバ４０内の流体圧力よりも大きい場合、第１のチャンバ３８から第２の溝１０６に進入する相対的により高圧の流体は、第２のプラグ横断軸線９０に対して垂直でかつ第２のプラグ横断軸線９０に向かう方向においてシール外面１３６に対して方向付けられた流体力Ｆｆを与える。内向きの流体力Ｆｆの結果として、シール１３０は半径方向に収縮し、シール内周ビード１４６は、溝内壁１０８と接触し、溝内壁１０８と流体密シールを形成する（図１２Ｂ）。同時に、シール１３０は、弾性部材１６０（Ｆｓ）と、シールの第２の端部１３４と第２の溝盲端１１４との間に存在する流体の力（Ｆｆ）とによって、弁本体４に対して方向付けられ、シールの第２の端部１３４に対する流体の力Ｆｆは、シールの第２の端部１３４に対するばね力Ｆｓよりも大きい。その結果、流体密シールが、シールの第１の端部１３２と弁本体の内面１８との間に提供される。

【0061】

第１のチャンバ３８内の流体圧力が第２のチャンバ４０内の流体圧力よりも小さい場合、第２のチャンバ４０から第２の溝１０６に進入する相対的により高圧の流体は、第２のプラグ横断軸線９０に対して垂直でかつ第２のプラグ横断軸線９０から離れる方向においてシール内面１３８に対して方向付けられた流体力Ｆｆを与える。外向きの流体力Ｆｆの結果として、シール１３０は半径方向に拡張し、シール外周ビード１４０が溝外壁１１２に接触し、溝外壁１１２と流体密シールを形成する（図１３Ｂ）。同時に、シール１３０は、弾性部材１６０と、シールの第２の端部１３４と第２の溝盲端１１４との間に存在する流体の力（Ｆｆ）とによって、弁本体４に対して方向付けられ、シールの第２の端部１３４に対する流体の力Ｆｆは、シールの第２の端部１３４に対するばね力Ｆｓよりも大きい。その結果、流体密シールが、シールの第１の端部１３２と弁本体の内面１８との間に提供される。

【0062】

使用中、プラグアセンブリ６０が部分的に開放した位置にあるとき（図１４）、流体弁２の両側に圧力差がない状態が発生する。部分的に開放した位置では、プラグアセンブリ６０は、第１および第２のプラグ横断軸線８６，９０が第１および第２の弁本体横断軸線３２，３６と整列させられない（例えば、弁ポート２４，２６，２８と整列させられない）ように弁本体４に対して配向される。これは、例えば、弁ポート２４，２６，２８が開放状態と閉鎖状態との間で移行させられるときに発生する。

【0063】

シール１３０は、シール１３０に外力がない場合に、シール内径ｄ１が溝内壁１０８の直径よりも大きくなり（例えば、管状突出部９４の直径よりも大きくなり）かつシール外径ｄ２が溝外壁１１２の直径よりも小さくなる（例えば、スリーブ１１０の直径よりも小さくなる）ように寸法設定されている。結果として、流体弁２の両側に圧力差がない場合、シール１３０は、一般に、第２の溝１０６内に浮き、シール１３０と、溝内壁１０８および溝外壁１１２のうちの一方または両方との間に間隔が存在してもよい。この状態では、弾性部材１６０が、シール１３０を弁本体の内面１８に対して方向付け続け、これにより、流体が、第２の溝１０６に方向付けられかつシールの第２の端部１３４と第２の溝盲端１１４との間に存在する。シールの第２の端部１３４と第２の溝盲端１１４との間に存在する流体は、シール１３０を弁本体の内面１８に対して方向付けることにも寄与してもよい。プラグアセンブリ６０が、盲穴１００が弁ポート２４，２６，２８のうちの１つと整列させられる配向へ回転させられると、流体弁２の両側の圧力差が形成され、図１２Ａ～図１３Ｂに関して上述のように、第２の溝１０６に配置された流体が、流体密シールの形成を促進する。

【0064】

図１５～図１７を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態のプラグアセンブリ４６０を含んでもよい。図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０は、図１～図１４に例示されたプラグアセンブリ６０に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号によって参照されている。図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０は、シール１３０を第２の溝１０６内に保持するように構成された剛性の保持リング４８０を含むという点で前述の実施形態とは異なる。保持リング４８０は、弁本体側壁８に面した第１の端部４８６と、プラグ４６２に面した、反対側の第２の端部４８８とを含む。保持リング第１の端部４８６は、管状突出部９４の弁本体に面した端部とシール１３０との間に連続面を形成するように、第２のプラグ横断軸線９０に対して角度付けられている。保持リング４８０の外面４８２は、シール内面１３８との公差嵌めを有する。さらに、保持リング４８０の内面４８４は、溝内壁１０８に提供された環状の切欠き４９０に収容され、環状の切欠き４９０と締まり嵌めを有する。保持リング４８０の厚さは、切欠き４９０の深さよりも大きく、これにより、保持リング４８０は、第２の溝内壁１０８の表面に対して半径方向外向きに突出する。その結果、保持リングの第２の端部４８８は、シール内周ビード１４６と係合し、弁本体の内面１８に向かうシール１３０の変位を制限してもよい。

【0065】

図１８～図２１を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態のプラグ５６２と、弾性部材１６０と、プラグ５６２に設けられた第２の溝１０６に支持された代替的な実施形態のシール５３０とを含む別の代替的な実施形態のプラグアセンブリ５６０を含んでもよい。図１８～図２１に例示されたプラグアセンブリ５６０は、図１～図１４に例示されたプラグアセンブリ６０に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号によって示されている。図１８～図２１に例示されたプラグアセンブリ５６０は、プラグ５６２およびシール５３０が、プラグ５６２の第２の溝１０６内にシール５３０を保持するのに役立つ特徴を含むという点で、図１～図１４に例示されたプラグアセンブリ６０とは異なる。特に、第２の溝１０６の表面（例えば、外壁１１２）は、１つまたは複数の、ラッチを受容する貫通開口５６６などの第１の保持構造を含む。さらに、シール５３０は、１つまたは複数の突出したラッチ５３２などの第２の保持構造を含み、シール５３０に提供されたラッチ５３２の数は、第２の溝外壁１１２に提供された貫通開口５６６の数に対応する。例示的な実施形態では、プラグアセンブリ５６０は、４つの貫通開口５６６および４つのラッチ５３２を含むが、この数の保持構造に限定されない。保持構造の数は４つより少なくても、多くてもよく、特定の用途の要件によって決定される。

【0066】

貫通開口５６６は、スリーブ５１０の周方向に細長く、スリーブ５１０の周囲に沿って互いに離間させられている。さらに、貫通開口５６６は、弁プラグ側面７０の平坦部分８０から間隔を置いて配置されている。スリーブ５１０は、スリーブ５１０の、弁本体に面する端部５１５に提供された矩形のキー収容切欠き５６４をも含む。

【0067】

シール５３０は、シール外面１３６から外向きに突出するラッチ５３２を含む。ラッチ５３２は、シール５３０の周方向に細長く、シール５３０の周囲に沿って互いに離間させられている。さらに、ラッチ５３２は、シールの第２の端部１３４に対応するエッジにおいてシール外面１３６に位置決めされている。各ラッチ５３２は、プラグ５６２に面した斜面５３３を有する。斜面５３３は、プラグアセンブリの組立て中の第２の溝１０６内へのシール５３０の挿入を容易にする。各ラッチ５３２は、斜面５３３とは反対側の、シール外面１３６に対して垂直な垂直面５３５を有する。使用中、シール５３０が第２の溝１０６に配置されると、ラッチ５３２は、スリーブ５１０の貫通開口５６６内に突入し、各ラッチ５３２の垂直面５３５は、対応する貫通開口５６６のエッジに係合する。ラッチ５３２と貫通開口５６６との間の係合は、シール５３０を第２の溝１０６内に保持し、弁本体の内面１８へ向かうシール５３０の変位を制限するのに役立つ。

【0068】

シール５３０は、シール外面１３６から外向きに突出したキー５３４を含む。キー５３４は、キー収容切欠き５６４の形状に対応する形状を有する。例示的な実施形態では、キー５３４は、矩形の角柱の形状を有する。キー５３４は、シールの第２の端部１３４に対応するエッジにおいてシール外面１３６上に位置決めされている。使用中、シール５３０が第２の溝１０６に配置されると、キー５３４は、スリーブ５１０のキー収容切欠き５６４内に収容される。キー５３４とキー収容切欠き５６４との間の係合は、プラグアセンブリの組立て中に、シール５３０を第２の溝１０６に対して適切に配向するのに役立つ。

【0069】

図１８～図２１に例示されたシール５３０は、シール５３０が環状外周ビード１４０を含まないという点で図１～図１４に例示されたシール１３０とはさらに異なる。シール拡張中、シール外面１３６は、第２の溝外壁１１２と直接接触しかつ第２の溝外壁１１２と流体密シールを形成する。

【0070】

図２２～図２５を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態のプラグ６６２と、弾性部材１６０と、図１８～図２１のシール５３０とを含む別の代替的な実施形態のプラグアセンブリ６６０を含んでもよい。プラグアセンブリ６６０は、前述の実施形態に共通の要素を含み、共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図２２～図２５に例示されたプラグアセンブリ６６０は、図２２～図２５に例示されたプラグアセンブリ６６０が前述のプラグアセンブリ６０，４６０，５６０に設けられた単一のシール１３０ではなく、２つのシール５３０（１），５３０（２）を含むという点で、前述のプラグアセンブリ６０，４６０，５６０とは異なる。図２２～図２５のプラグアセンブリ６６０は、例えば、４ポート弁（図示せず）における使用に適している。

【0071】

プラグ６６２は、以下でさらに説明するように、シール５３０（１），５３０（２）を支持するハブ６６４を含む。ハブ６６４は、回転軸線６４と同軸である中空のステム６７０を含む。ステム６７０の第１の端部６７２は、弁駆動軸２３６を収容しかつ弁駆動軸２３６と機械的に係合するように構成された第１の凹所６７４を含む。第１の凹所６７４は、ほぼ円筒形の内面を有するが、凹所内面は、回転軸線６４に面した平坦部分６７６を含む。プラグアセンブリ６６０が弁駆動軸２３６と組み立てられると、弁駆動軸２３６の端部は、第１の凹所６７４に配置され、弁駆動軸２３６に設けられた平坦部分２３５が、第１の凹所の平坦部分６７６に隣接する。弁駆動軸２３６がモータ２２０によって作動させられると、それぞれの平坦部分６７６，２３５の係合により弁駆動軸２３６は回転軸線６４を中心にプラグ６６２を回転させる。

【0072】

ステム６７０の第２の端部６７３は、スタブ１２を収容するように構成された、中央に配置された第２の凹所６７８を含む。第２の凹所６７８は、隙間嵌めでスタブ１２を収容するように寸法設定された円筒形の内面を有する。スタブ１２は、スピンドルとして機能し、このスピンドル上でプラグ６６２が回転する。

【0073】

プラグアセンブリ６６０は、図１８～図２１に関して上記で説明したように、各シール５３０（１），５３０（２）を支持する。特に、シール５３０（１），５３０（２）はそれぞれ、弁シールを提供するために、対応する管状突出部９４（１），９４（２）およびスリーブ５１０と協働する。プラグアセンブリ６６０は、管状突出部９４（１），９４（２）が盲穴１００を画定せず、代わりに、各管状突出部９４（１），９４（２）が、プラグ６６２を通過する流体通路６８８の一部を画定するという点で、図１８～図２０に関して上記で説明したプラグアセンブリ５６０とは異なる。

【0074】

特に、流体通路６８８は、第１の部分６９０および第２の部分６９２を含む。第１の部分６９０は、第１のシール５３０（１）の管状突出部９４（１）によって部分的に画定されており、第２の部分６９２は、第２のシール５３０（２）の管状突出部９４（２）によって部分的に画定されている。第１の部分６９０は、回転軸線６４において第２の部分６９２と交差する。第１の部分６９０は、第２の部分６９２に対して角度付けられている。例えば、例示的な実施形態では、第１の部分６９０は、第２の部分６９２に対して垂直であり、第１および第２の部分６９０，６９２の両方は、回転軸線６４に対して垂直である。

【0075】

図２２～図２５に例示されたプラグ６６２は、プラグ６６２の各シール５３０（１），５３０（２）が、プラグ６６２の第２の溝１０６内にシール５３０（１），５３０（２）を保持するために役立つ特徴を含むという点で、図１８～図２１に例示されたプラグ５６２に類似する。特に、第２の溝１０６の表面（例えば、外壁１１２）は、１つまたは複数のラッチ収容貫通開口５６６などの第１の保持構造を含む。さらに、シール５３０（１），５３０（２）は、１つまたは複数の突出したラッチ５３２などの第２の保持構造を含む。

【0076】

プラグアセンブリ６６０は、２ポート流体弁（図示せず）または４ポート流体弁（図示せず）において有用である。

【0077】

図２６～図２８を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態のプラグアセンブリ７６０を含んでもよい。図２６～図２８に例示されたプラグアセンブリ７６０は、図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図２６～図２８に例示されたプラグアセンブリ７６０は、第２の溝１０６にシール１３０を保持するように構成された剛性の保持リング７８０を含むという点で、図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０に類似する。しかしながら、保持リング７８０は、保持リング４８０とは僅かに異なる形状を有する。特に、保持リング７８０は、弁本体側壁８に面した第１の端部７８６と、プラグ４６２に面した、反対側の第２の端部７８８とを含む。保持リングの第１の端部７８６は、管状突出部９４の、弁本体に面した端部と同一平面である。さらに、保持リングの第１の端部７８６は、第２のプラグ横断軸線９０に対して垂直である。前述の保持リング４８０と同様に、保持リング７８０の外面７８２は、シール内面１３８との公差嵌めを有する。さらに、保持リング４８０の内面７８４は、第２の溝内壁１０８に設けられた環状の切欠き４９０に収容されかつ環状の切欠き４９０と締まり嵌めを有する。保持リング７８０の厚さは、切欠き４９０の深さよりも大きく、これにより、保持リング７８０は、第２の溝内壁１０８の表面に対して半径方向外向きに突出する。その結果、保持リングの第２の端部７８８は、シール内周ビード１４６に係合し、弁本体の内面１８へ向かうシール１３０の変位を制限してもよい。

【0078】

図２９～図３１を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態のプラグアセンブリ８６０を含んでもよい。図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０は、図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０は、第２の溝１０６にシール８３０を保持するように構成された剛性の保持リング８８０を含むという点で、図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０に類似する。しかしながら、図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０は、代替的な実施形態のシール８３０を含みかつ保持リング８８０がシール８３０の外面８３６を包囲するという点で、図１５～図１７に例示されたプラグアセンブリ４６０とは異なる。

【0079】

シール８３０では、外周ビード１４０が省略されており、シール外面８３６は、外向きに突出する環状フランジ８４０を含む。フランジ８４０は、シールの第２の端部８３４に隣接する。シール拡張中、フランジ８４０は、第２の溝外壁１１２と直接接触し、第２の溝外壁１１２と流体密シールを形成する。

【0080】

保持リング８８０は、弁本体側壁８に面した第１の端部８８６と、プラグ８６２に面した、反対側の第２の端部８８８とを含む。保持リング第１の端部８８６は、スリーブ１１０の、弁本体に面した端部と同一平面上にある。さらに、保持リングの第１の端部８８６は、第２のプラグ横断軸線９０に対して垂直である。保持リング８８０の内面８８４は、シール外面１３６との公差嵌めを有する。さらに、保持リング８８０の外面８８２は、第２の溝外壁１１２に設けられた環状の切欠き８９０に収容され、環状の切欠き８９０と締まり嵌めを有する。保持リング８８０の厚さは、切欠き８９０の深さよりも大きく、これにより、保持リング８８０は、第２の溝外面１１８に対して半径方向内向きに突出する。その結果、保持リングの第２の端部８８８は、フランジ８４０と係合し、弁本体の内面１８に向かうシール１３０の変位を制限してもよい。

【0081】

図３２～図３４を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態のプラグアセンブリ９６０を含んでもよい。図３２～図３４に例示されたプラグアセンブリ９６０は、図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図３２～図３４に例示されたプラグアセンブリ９６０は、第２の溝１０６にシール８３０を保持するように構成された剛性の保持リング８８０と、シール８３０とを含むという点で、図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０に類似する。しかしながら、図３２～図３４に例示されたプラグアセンブリ９６０は、図２６～図２８に関して上記で説明された内側保持リング７８０も含んでいるという点で、図２９～図３１に例示されたプラグアセンブリ８６０とは異なる。したがって、シール８３０は、内側保持リング７８０および外側保持リング８８０の両方によってプラグアセンブリ９６０に保持される。

【0082】

図３５～図３９を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、代替的な実施形態の弁本体１００４を含んでもよい。図３５～図３９に例示された弁本体１００４は、図１～図１４に例示された弁本体４に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図３５～図３９に例示された弁本体１００４は、各ポート２４，２６，２８の開口３４に関連したシール案内特徴１８００を含むという点で、図１～図１４に例示された弁本体４とは異なる。シール案内特徴１８００は、弁本体１００４に対する弁プラグ６２の回転中にシール挟み込みを防止するように構成されている。すなわち、弁本体に対する弁プラグの回転中、案内特徴１８００が斜面を提供して、その斜面にシールが乗り、シールが開口３４内へ入り込み過ぎるのを防止する一方、シールは、弁本体の内面１８の曲率半径Ｒ１に対応する半径を有する円形経路に沿って弁本体に対して移動させられる。

【0083】

例示的な実施形態では、案内特徴１８００は、各弁ポート２４，２６，２８の管３０に配置された一対の対向するリブ１８０２を備える。リブ１８０２は、各弁ポート２４，２６，２８に関連した側壁８における開口３４に隣接する位置において管３０の内面４８から突出している。すなわち、リブ１８０２は、弁ポートによって画定された流体経路内へ突出している。リブ１８０２は、管３０の直径と整列した方向に突出しており、したがって、回転軸線６４に対して垂直である。第１および第２の弁ポート２４，２６の場合、リブ１８０２は、第１の弁本体横断軸線３２に対して垂直な方向に突出している。第３の弁ポート２８の場合、リブは、第２の弁本体横断軸線３６に対して垂直な方向に突出している。

【0084】

リブ１８０２は、互いに同一であり、互いに向かって延びておりかつそれぞれの弁本体横軸に関して鏡像対称である。弁ポート２６の場合、リブは、第１の弁本体横断軸線３２に関して鏡像対称である。各リブ１８０２は、距離ｌｒ１だけ突出しており、管の内面４８から離間したリブ末端１８０４において終端している。距離ｌｒ１は、管３０の半径よりも小さく、これにより、一対のリブを構成する２つのリブ１８０２のそれぞれの末端１８０４の間に間隙が存在する。一般に、リブ１８０２は、構造を提供し、加工を単純化しかつ流動抵抗を制限するのに十分な長さを有する。

【0085】

リブ１８０２は、管の内面４８から一体的に延びており、各リブ１８０２のベース１８０５には丸み付けられた隅肉が設けられている。図３７に例示された実施形態では、隅肉は半径Ｒ２を有する。

【0086】

各リブ１８０２は、案内面１８０６と呼ばれる、曲線状の、シールに面した面と、反対側の後面１８０８とを含む。シール１３０は、弁本体１００４に対する弁プラグ６２の回転中、案内面１８０６に沿ってスライドする。断面で見た場合、案内面１８０６の少なくとも一部は、開口３４を横切って延びておりかつ円形経路の外挿である円弧１８１０と同一の延びではない（例えば、円弧１８１０は半径Ｒ１を有する）。

【0087】

例示的な実施形態では、案内面１８０６は曲線形状を有し、案内面１８０６の傾斜部分１８１４は、円弧１８１０に対して凹んでいる。すなわち、傾斜部分１８１４は、管３０内に存在する。傾斜部分１８１４は、案内面１８０６上の点α１と案内面１８０６上の点β１との間に延びている。点α１は、傾斜部分１８１４がリブ末端１８０４と交差する位置であり、点β１は、傾斜部分１８１４が弁本体側壁内面１８の半径Ｒ１と交差する位置である。この実施形態では、点β１は点γと一致する。点γは、ポート２６のエッジ、例えば、管の内面４８と同一の延びである線が弁本体の内面１８と交差する（例えば、円弧１８１０と交差する）位置に対応する。

【0088】

案内面１８０６の傾斜部分１８１４は、管３０の中心線に対して鋭角θ１であり、管３０の中心線は、それぞれの弁本体横断軸線３２または３６に対応する。例示的な実施形態では、角度θ１は約６２度であるが、この角度に限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、角度θ１は、約４０度～約７０度の範囲であってもよい。

【0089】

各リブ１８０２の後面１８０８は、管３０の中心線に対して平行な方向においてテーパしておりかつ２つの直交する方向においてテーパしている。例えば、回転軸線６４に対して横方向の第１の断面（図３８）で見ると、リブ末端１８０４は、リブベース１８０５の対応する寸法よりも小さい、管の中心線に対して平行な方向における寸法を有する。その結果、後面１８０８は、管の中心線に対して角度付けられている。別の例では、回転軸線に対して平行な第２の断面（図３９）で見ると、リブ１８０２は、水中翼形状を有してもよく、この場合、案内面１８０６は凸状に丸み付けられており、後面１８０８は、それぞれの弁本体横断軸線３２または３６に対して角度付けられており、これにより、案内面１８０６から最も遠い位置において最小厚さを有する。

【0090】

図４０～図４３を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態の弁本体２００４を含んでもよい。図４０～図４３に例示された弁本体２００４は、図３５～図３９に例示された弁本体１００４に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図４０～図４３に例示された弁本体２００４は、弁本体２００４が、リブ２８０２の形態の案内特徴１８００を含むという点で前の実施形態に類似である。しかしながら、図４０～図４３のリブ２８０２は、上記のリブ１８０２とは形状が異なる。特に、リブ２８０２の傾斜部分１８１４は、案内面１８０６上の点α２と、案内面１８０６上の点β２との間に延びている。点α２は、傾斜部分１８１４がリブ末端１８０４と交差する位置であり、点β２は、傾斜部分１８１４が弁本体側壁内面１８の半径Ｒ１と交差する位置である。この実施形態では、点β２は、ポート２６のエッジに対応する点γに対して内側にある。さらに、案内面１８０６の傾斜部分１８１４は、管３０の中心線に対して鋭角θ２である。この実施形態では、角度θ２は、角度θ１よりも小さい。例えば、角度θ２は、約４９度であるが、この角度に限定されない。

【0091】

さらに、リブ２８０２は、リブ１８０２の長さｌｒ１よりも大きい長さｌｒ２を有する。より長いリブ２８０２は、リブ１８０２よりも効果的な案内面を提供することが分かったが、流体圧力損失を増大させる。

【0092】

弁本体２００４は、各ポート２４，２６，２８にシール案内特徴１８００を含んでもよいが、弁本体１００４は、この構成に限定されない。図４１に見られるように、シール案内特徴１８００（すなわち、リブ２８０２）は、幾つかのポートから省略されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、リブ２８０２は、閉鎖されるポートにのみ設けられてもよいのに対し、入口ポートは閉鎖される必要がなく、案内特徴１８００を有さなくてもよい。

【0093】

図４４～図４７を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態の弁本体３００４を含んでもよい。図４４～図４７に例示された弁本体３００４は、図３５～図３９に例示された弁本体１００４に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図４４～図４７に例示された弁本体３００４は、弁本体３００４がリブ３８０２の形態の案内特徴１８００を含むという点で前の実施形態に類似する。しかしながら、図４４～図４７のリブ３８０２は、上記のリブ１８０２とは形状が異なる。特に、リブ３８０２の案内面１８０６は、リブ末端１８０４に隣接する傾斜部分１８１４と、傾斜部分１８１４とポートのエッジγとの間に配置された突出部１８２０（例えば、「バンプ」）１８２０とを含む。バンプ１８２０は、円弧１８１０を越えて弁プラグチャンバ６内に突出している。

【0094】

図４８～図５１を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態の弁本体４００４を含んでもよい。図４８～図５１に例示された弁本体４００４は、図４４～図４７に例示された弁本体３００４と類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図４８～図５１に例示された弁本体４００４は、弁本体４００４がリブ４８０２の形態の案内特徴１８００を含むという点で前の実施形態と類似する。しかしながら、図４８～図５１のリブ４８０２は、図４４～図４７に関して説明したリブ３８０２とは形状が異なる。特に、リブ４８０２は、リブ３８０２の隅肉半径Ｒ２よりも小さい隅肉半径Ｒ３を有し、前述の実施形態と比較して、ポート２６を通る流体圧力損失を低減している。しかしながら、比較的大きな隅肉半径Ｒ２は、ポート２６のエッジにおいてもより広いリブ１８０２を提供し、したがって、荷重をシール１３０に分散させるためのより大きな表面積を提供する。例えば、リブ１８０２の案内面１８０６は、半径Ｒ３を有する隅肉の近くに領域Ａ２を有するリブ４８０２の案内面１８０６と比較した場合、半径Ｒ２を有する隅肉の近くにより大きな領域Ａ１（図４６）を有する。

【0095】

図５２～図５５を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態の弁本体５００４を含んでもよい。図５２～図５５に例示された弁本体５００４は、図３５～図３９に例示された弁本体１００４に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図５２～図５５に例示された弁本体５００４は、弁本体５００４が、開口３４の直径に沿って開口３４の対向する側の間で途切れることなく延びる単一のリブ（例えば、「レール」）５８０２の形態の案内特徴１８００を含むという点で前の実施形態とは異なる。

【0096】

レール５８０２は、前の実施形態において説明したリブ１８０２に対して増大した流動抵抗を提供するが、レール５８０２は、弁本体５００４に対する弁プラグアセンブリの回転中にシール１３０が弁プラグアセンブリと弁本体５００４との間に挟まれるのを防止する。

【0097】

各レール５８０２は、案内面１８０６と呼ばれる曲線状の、シールに面した面と、反対側の後面１８０８とを含む。シール１３０は、弁本体１００４に対する弁プラグ６２の回転中、案内面１８０６に沿ってスライドする。断面で見た場合、案内面１８０６の少なくとも一部は、円弧１８１０と同一の延びではない。

【0098】

例示的な実施形態では、案内面１８０６は曲線形状を有し、案内面１８０６の傾斜部分１８１４は、円弧１８１０に対して凹んでいる。すなわち、傾斜部分１８１４は、管３０内にある。傾斜部分１８１４は、案内面１８０６上の点α３と、案内面１８０６上の点β３との間に延びている。点α３は、傾斜部分１８１４が案内面１８０６の中央の凹状部分５８０４と交差する位置である。点β１は、傾斜部分１８１４が弁本体側壁内面１８の半径Ｒ１と交差する位置である。この実施形態では、点β１は点γと一致し、これにより、傾斜部分１８１４は、ポート２６のエッジにおいてハウジング半径に達する。中央の凹状部分５８０４は、弁本体の内面１８の曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ４を有する。

【0099】

案内面１８０６の傾斜部分１８１４は、管３０の中心線に対して鋭角θ３にあり、管３０の中心線は、それぞれの弁本体横断軸線３２または３６に対応する。例示的な実施形態では、角度θ３は約６１度であり、したがって、比較的浅い。しかしながら、角度θ３はこの角度に限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、角度θ３は、約４０度～約７０度の範囲であってもよい。

【0100】

レール５８０２の後面１８０８は、管３０の中心線に対して平行な方向においてテーパしている。例えば、レール５８０２は、水中翼形状を有してもよく、この場合、案内面１８０６は凸状に丸み付けられており、後面１８０８は、それぞれの弁本体横断軸線３２または９０に対して角度付けられており、これにより、案内面１８０６から最も遠い位置において最小厚さを有する。

【0101】

図５６～図５９を参照すると、幾つかの実施形態では、流体弁２は、別の代替的な実施形態の弁本体６００４を含んでもよい。図５６～図５９に例示された弁本体６００４は、図３５～図３９に例示された弁本体１００４に類似であり、両実施形態に共通の要素は、共通の参照符号で示されている。図５６～図５９に例示された弁本体６００４は、弁本体６００４がリブ６８０２の形態の案内特徴１８００を含むという点で前の実施形態に類似する。しかしながら、弁本体６００４のポート２４，２６，２８は、リブ６８０２の複数の対６８０１（ａ），６８０１（ｂ）を含み、リブ対６８０１（ａ），６８０１（ｂ）は、回転軸線６４に対して平行な方向に沿って整列させられている。

【0102】

例示的な実施形態では、弁本体６００４のポート２４，２６，２８は、リブ６８０２の２つの対６８０１（ａ），６８０１（ｂ）を含むが、２つの対６８０１（ａ），６８０１（ｂ）に限定されない。各リブ対６８０１（ａ），６８０１（ｂ）のリブ６８０２は、各弁ポート２４，２６，２８に関連した側壁８における開口３４に隣接する位置において、管３０の内面４８から突出している。すなわち、リブ６８０２は、弁ポートによって画定された流体経路内へ突出している。リブ６８０２は、回転軸線６４に対して垂直でかつそれぞれの弁本体横断軸線３２または３６に対して垂直な方向に突出している。第１のリブ対６８０１（ａ）は、管３０の直径に関して第２のリブ対６８０１（ｂ）と鏡像対称になっている。

【0103】

リブ６８０２は、以前のリブの実施形態のいずれかまたはそれらの様々な組み合わせの特徴に対応する形状を有してもよい。有利には、複数のリブ対を使用することは、荷重をシール１３０にさらに分散させ、したがって、単一のリブ対を有する実施形態に対してシール１３０の摩耗率を減じる。

【0104】

プラグアセンブリ６０は、本明細書では３ポート弁本体４に配置されたものとして説明されているが、本明細書で説明されているプラグアセンブリ６０，４６０，５６０，６６０のいずれも、特定の用途による要求に応じて、異なる数のポートを有する代替的なポート本体と共に使用されてもよいことが理解される。さらに、任意の流体弁２は、流体システムにおけるポートの構成に応じて、異なる機能を実行することができる。ここで、様々な流体弁構成の例を提供する。

【0105】

３ポート弁は、以下の構成のうちの１つを有してもよい。

【0106】

１つの入口、２つの出口弁、弁シールは入口および出口の両方を封止する。この場合、環状の外周ビード１４０および内周ビード１４６が、シールの外面１３６および内面１３８上で３６０度全周にわたって延びている。

【0107】

１つの入口、２つの出口弁、弁シールは出口のみを封止する。この場合、環状の内周ビード１４６のみが必要であり、シール外面１３６は、付加的な保持特徴を有してもよい。

【0108】

２つの入口、１つの出口弁、弁シールは入口および出口の両方を封止する。この場合、環状の外周および内周ビード１４０，１４６は、シールの外面および内面１３６，１３８上で３６０度全周にわたって延びている。

【0109】

２つの入口、１つの出口弁、弁シールは入口のみを封止する。この場合、環状の外周ビード１４０のみが必要とされる。

【0110】

４ポート弁は、以下の構成を有してもよい。

【0111】

２つの入口、２つの出口弁、弁シールは、圧力差が正および負の両方の場合に封止する。この場合、環状の外周および内周ビード１４０，１４６は、シールの外面および内面１３６，１３８上で３６０度全周にわたって延びている。

【0112】

３ポートおよび４ポート弁の機能を組み合わせた５ポート弁が提供されてもよい。５ポート弁は、シールの外面および内面１３６，１３８上で３６０度全周にわたって延びた環状の外周および内周ビード１４０，１４６を必要としてもよいことが考えられる。

【0113】

本発明は、必要なときに、完全に閉鎖された位置において所要のシール力を提供し、弁が、完全に閉鎖された位置の間を移動している間の力を減じる。これは、シールの摩耗を最小限に抑え、弁の使用可能寿命を向上させる。弁が移動している間のシールの減じられた力から生じる減じられた摩擦は、弁を移動させるためのエネルギの量をも減じる。

【0114】

弁ポート２４，２６，２８および弁プラグ管状突出部９４は、本明細書では円筒形であると説明されているが、弁ポート２４，２６，２８および弁プラグ管状突出部９４は、特定の用途による要求に応じて代替的な形状を有してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、弁ポート２４，２６，２８および弁プラグ管状突出部９４は、矩形の管または不規則な断面形状を有する管であってもよい。

【0115】

本明細書では、各弁ポート２４，２６，２８は、同じ断面形状および断面寸法を有するものとして説明されているが、弁ポート２４，２６，２８は、この構成に限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、弁ポートのうちの１つまたは複数は、固有の形状および／または断面寸法を有してもよい。

【0116】

その他の実施形態では、弁を通る流れが一方向のみである状況では、シールと溝との間の半径方向の嵌め合いにバイアスがかかる。このバイアスにより、溝およびシールの幅の公差が大きくなり、製造が容易になる。

【0117】

その他の実施形態では、弁プラグは、弁ポートを閉鎖せず、むしろ、弁プラグの位置に応じて、流体の流れを異なる弁ポートに方向付ける、異なる弁プラグ形状を有してもよい。

【0118】

その他の実施形態では、弾性部材およびシールｌｌは、弁プラグではなく、弁本体に設けられた溝に支持されてもよい。

【0119】

その他の実施形態では、弁本体は、例えば、２つの弁ポートから５つの弁ポートまでの範囲の、異なる数の弁ポートを有してもよい。

【0120】

図１８～図２５に例示された実施形態では、プラグアセンブリは保持構造を含む。特に、第２の溝１０６の外壁１１２は、１つまたは複数のラッチ収容貫通開口５６６などの第１の保持構造を含み、シール１３０は、１つまたは複数の突出したラッチ５３２などの第２の保持構造を含む。保持構造はこの構成に限定されないことを理解されたい。例えば、幾つかの実施形態では、第１の保持構造は、溝外壁１１２に形成されたラッチを含んでよく、第２の保持構造は、シール外面１３６における凹所を含んでもよい。別の例において、第１および第２の保持構造は、バヨネット、ねじ山またはシール１３０と第２の溝１０６との間のその他のタイプの相互接続を可能にする構造を含んでもよい。

【0121】

弁本体およびプラグアセンブリを含む流体弁の選択的な例示的な実施形態は、ある程度詳細に上述されている。流体弁を明確にするために必要であると考えられる構造のみが本明細書に記載されていることを理解されたい。その他の従来の構造ならびに流体弁の付属および補助的な構成要素の構造は、当業者によって知られかつ理解されていると想定される。また、流体弁の動作例は上記に記載されているが、流体弁は上記の動作例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の流体弁から逸脱することなく、様々な設計変更が行われてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】