CN101960191A - 电磁阀组件 - Google Patents

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Abstract

一种电磁阀组件(10,110,210),包括:支承线圈814,114,214)且在内表面(18,118,218)上具有至少一个凸起(IS,116,216)的绕线管(12,112,212);设置在绕线管内且与该至少一个凸起接触的调节部件(22,122,222);设置在调节部件内的阀体(24,124,224);具有阀座(32,132,232)的阀体(26,126,226),其中绕线管设置成与阀座接触;以可滑动方式设置在阀体内的阀芯(34,134,234);以及设置成与调节部件和阀芯接触的弹性部件(58,158,258)。

Description

电磁阀组件
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2008年1月25日的美国临时专利申请No.61/062,363的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及电磁阀,并且更具体地涉及可变力电磁阀。
背景技术
电磁阀对许多要求受控的流体流动的应用而言是有用的。例如,电磁阀可用来控制车辆的自动变速器中的液压压力。一种类型的电磁阀——可变力电磁阀——通常用来施加离合以便进行平稳的变速或用来控制变速器的管线压力。
但是,问题在于,现有的电磁阀通常存在构件间、特别是磁性吸引表面间缺乏同心度的问题。这种同心度的缺乏可导致构件之间的摩擦和因此引起的降低的电磁阀响应。因此,许多现有电磁阀不适合要求对最小液压压力变化的灵敏电磁阀响应的应用。
发明内容
电磁阀组件包括支承线圈且在内表面上具有至少一个凸起的绕线管。电磁阀组件还包括设置在绕线管内且与该至少一个凸起接触的调节部件。进一步地,电磁阀组件包括设置在调节部件内的极片和具有阀座的阀体,其中绕线管设置成与该阀座接触。另外,电磁阀组件包括以可滑动方式设置在阀体内的阀芯,以及设置成与调节部件和阀芯接触的弹性部件。
在另一实施例中,阀芯以可滑动方式设置在阀体内并与极片相对地间隔开。
在又一实施例中,电磁阀组件包括支承线圈且在内表面上具有至少一个环形凸起的绕线管。另外,电磁阀组件包括设置在绕线管内且与该至少一个环形凸起接触的调节部件。进一步地,电磁阀组件包括具有第一表面且设置在调节部件内的极片,以及具有截头圆锥形阀座的阀体,其中绕线管设置成与该截头圆锥形阀座接触。阀芯以可滑动方式设置在阀体内并与极片相对地间隔开。阀芯具有构造成对应于第一表面的第二表面以在极片与阀芯之间形成工作气隙。阀芯跨越该工作气隙地与极片基本上同心地设置。该电磁阀组件还包括设置成与调节部件和阀芯接触的弹性部件。绕线管、调节部件、极片、阀芯和阀体中的每一个均设置成关于电磁阀组件的中心纵向轴线基本上同心。
本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点易于从以下结合附图对用于实施本发明的最佳模式的详细描述显现。
附图说明
图1是包括绕线管、调节部件、极片、阀体、阀芯和弹性部件的电磁阀组件的截面示意图;
图2是包括与极片相对地间隔开的阀芯的图1的电磁阀组件的另一实施例的截面示意图;以及
图3是包括环形凸起、截头圆锥形阀座和工作气隙的图1的电磁阀组件的又一实施例的截面示意图。
具体实施方式
参照附图,其中类似的参考标号表示类似的构件,电磁阀组件在图1中总体上以10示出。电磁阀组件可用于汽车中,诸如用于与自动变速器相关的应用。但是,应该理解的是,电磁阀组件10也可用于其它非汽车方面的应用,比如但不局限于航空应用。
参照图1,电磁阀组件10包括支承线圈14的绕线管12。绕线管12可提供用于线圈14的环形支承并且可由本领域中公知的任何合适的非磁性材料形成。例如,绕线管12可由模制塑料——如填充以玻璃的热塑料——形成。绕线管12还可包括一个或多个用于支承线圈14的凸缘。
线圈14可由导电材料形成。例如,线圈14可由铜丝形成。线圈14可绕所述绕线管12一圈或多圈(即,回绕一圈或多圈)。在使用中,电流可从电源——比如诸如动力传动系的控制器——供应至线圈14,以感生磁通量。
参照图1,绕线管12在内表面18上具有至少一个凸起16。如文中所用,用语“内”是指设置成相对更靠近电磁阀组件10的中心纵向轴线C的元件。相反地,用语“外”是指设置成相对更远离中心纵向轴线C的元件。例如,该至少一个凸起16可从绕线管12朝中心纵向轴线C突出。特别地,绕线管12的内表面18可限定孔20,而绕线管12的外表面可支承线圈14。
该至少一个凸起16可以是环形的。进一步地,该至少一个凸起16可具有截头圆锥形的截面。该至少一个凸起16构造成使绕线管12与电磁阀组件10的其它构件对准,如以下更详细地阐述。即,在不希望为理论所限制的情况下,认为至少一个凸起16——其可以是截头圆锥形的——通过将构件稳定于绕线管12的孔20内而有助于电磁阀组件10的同心度。该至少一个凸起16可以是一体的,即与绕线管12整体形成。电磁阀组件10可包括一个或多个凸起16。
参照图1,电磁阀组件10包括调节部件22。调节部件22总体上提供电磁阀组件10的预加载和校准调节,如以下更详细地阐述。调节部件22设置在绕线管12内并与该至少一个凸起16接触。因此,调节部件22可大致是圆柱形的以便设置在通过绕线管12的内表面18限定出的孔20内。进一步地,调节部件22可以是中空的且限定出接纳电磁阀组件10的另一构件的腔室,同样如以下更详细地阐述。
在使用中,调节部件22可经由绕线管12的至少一个凸起16与绕线管12对准。即,该至少一个凸起16可构造成使绕线管12和调节部件22在电子阀组件10内基本上同心地对准。如文中所用,用语“同心地”是指沿电磁阀组件10的中心纵向轴线C具有共同的中心的元件或构件。进一步地,如文中所用,用语“基本上”用来代表固有的不确定度,其可用于任何定量比较、值、测量或其它表示。因此,其意指元件或特征的设置,这种设置虽然在理论上具有精确的对应或行为,但在实际实践中可稍微地不精确。该用语还代表一定量表示可从规定的基准变化而不引起所涉及主题的基本功能的改变的程度。因此,可以预期的是,绕线管12和调节部件22可在电磁阀组件10内不同程度地同心地对准。
参照图1,电磁阀组件10包括极片24。极片24总体上提供用于电磁阀组件10的其它构件的吸引表面,如以下更详细地阐述。极片24设置在调节部件22内。因此,极片24可总体上是圆柱形的以便设置在由调节部件22限定的腔室内。极片24也可以是实心的。极片24可由本领域中公知的任何合适的导电金属形成。例如,极片24可由钢形成。
极片24和调节部件22可以是紧密配合的。如文中所用,用语“紧密配合”是指表面之间的距离最小。例如,极片24的外表面和调节部件22的内表面的间隔可小于0.1mm。如文中所用,用语“向内”是指设置成相对更靠近电磁阀组件10的中心纵向轴线C的元件。极片24和调节部件22中的每一个均可形成为相同的形状并且在直径上的差异可小于0.1mm。极片24和调节部件22可以是紧密配合的,以使得极片24设置成与调节部件22基本上同心。通过使极片24的径向运动最小,紧密配合的极片24和调节部件22有助于电磁阀组件10极好的同心度。
极片24也可构造成附接在调节部件22上。例如,极片24可包括构造成用于将极片24旋拧到调节部件22中的螺纹25。
在使用中,调节部件22可居中地位于电磁阀组件10内,位于绕线管12与极片24之间。电流施加至线圈14,通过极片24和调节部件22感生磁通量。因此,极片24被磁化并提供用于电磁阀组件10的其它构件的磁性吸引表面。为了电磁阀组件10的最佳效率,极片24可基本上纵向静止地位于电磁阀组件10内,无需通过调节部件22的任何调节以例如用于预加载和/或校准。
参照图1,电磁阀组件10包括阀体26。阀体26可构造成容纳例如空气或液压油的液压流体。虽然阀体26可具有任何形状,但阀体26可具有总体上呈圆柱形并细长的形状,并可限定一阀芯孔28。进一步地,阀体26可包括总体上以30A、30B和30C示出的至少三个端口。该至少三个端口30A、30B和30C总体上构造成用于与电磁阀组件10外部的设备流体地连通。例如,该至少三个端口30A、30B和30C可与液压流体供应管线连通。在与车辆的自动变速器一起使用的实施例中,该至少三个端口可包括一供应端口30A、一控制端口30B和一排放端口30C。一般而言,油可经由供应端口30A供应至电磁阀组件10,油可经由控制端口30B流至离合器或其它自动变速器构件,并且多余的油可经由排放端口30C从电磁阀组件10排出。因此,如以下更详细地阐述,在使用中,电磁阀组件10可平衡供应端口30A与排放端口30C之间的液压压力以保持控制端口30B上的液压压力。
阀体26可根据电磁阀组件10的操作环境由任何合适的材料形成。例如,阀体26可由钢或铝形成。
参照图1,阀体26具有阀座32,且绕线管12设置成与阀座32接触。即,阀体26的阀座32可构造成使绕线管12和阀体26在电子阀组件10内基本上同心地对准。阀座32可以是截头圆锥形的。阀座32可以是截头圆锥形的以提供用于绕线管12的靠接部——例如台肩,使得绕线管12不会从电磁阀组件10的中心纵向轴线C径向平移。在此实施例中,绕线管12的内表面18的一部分可逐渐倾斜以与阀座32的截头圆锥形形状配合/互补。阀体26的阀座32通过对准绕线管12和阀体26而有助于电磁阀组件10极好的同心度。
进一步地,该至少一个凸起16和阀座32可间隔开小于或等于10mm的距离。前述距离还通过使同心构件——如极片24、绕线管12和阀体26——之间沿中心纵向轴线C的间距最小化而有助于电磁阀组件10极好的同心度。即,与现有的阀相比,小于或等于10mm的距离例如通过使得构件之间的可能径向运动最小化而简化了电磁阀组件10的构件的同心度的保持。
参照图1,电磁阀组件10包括以可滑动方式设置在阀体26内的阀芯34。如文中所用,用语“以可滑动方式设置”是指阀芯34在阀体26内滑动(即,沿电磁阀组件10的中心纵向轴线C平移)的能力。因此,阀芯34在形状上可类似于阀体26的阀芯孔28。例如,阀芯34也可具有总体上呈圆柱形和细长的形状。
进一步地,阀芯34可包括第一密封部36和第二密封部38。第一密封部36可设置得比第二密封部38相对更靠近阀体26的阀座32。第一密封部36和第二密封部38中的每一个的轴向长度均大于或等于该至少三个端口30A、30B、30C之一的轴向长度的一半。在用于自动变速器中的实施例中,第一密封部36可构造成至少部分地密封排放端口30C。同样,第二密封部38可构造成至少部分地密封阀体26的供应端口30A。
阀芯34还可限定形成于阀芯34的外周边中、位于第一密封部36与第二密封部38之间的环形凹部40。环形凹部40可构造成允许该至少三个端口30A、30B、30C中的至少两个之间的流体连通。因此,环形凹部40可沿中心纵向轴线C延伸足以至少部分地暴露该至少三个端口30A、30B、30C中的每一者的距离。环形凹部40可完全暴露该至少三个端口30A、30B、30C中的至少一个。换而言之,阀芯34可构造成用于平衡该至少三个端口30A、30B、30C之间的液压压力。
阀芯34可响应于施加至线圈14的电流在阀体26内滑动。即,当电流施加至线圈14时,阀芯34可被吸引至极片24。因此,阀芯34可由诸如钢的磁性材料形成。进一步地,阀芯34和阀体26可以是紧密配合的。例如,第一密封部36的外表面和阀体26的内表面的间隔小于0.1mm。第一密封部36的外表面与阀体26的内表面之间的距离可限定一环形气隙42。该环形气隙的尺寸——即第一密封部36的外表面与阀体26的内表面之间的距离——可最小化以使得阀芯34和阀体26的同心度最大。
类似地,第二密封部38和阀体26的内表面的间隔也可小于0.1mm。即,第一密封部36、第二密封部38和调节部件22均可形成为相同的形状,并且直径差可小于0.1mm。阀芯34和阀体26可以是紧密配合的,以使得阀芯34设置成与阀体26基本上同心。紧密配合的阀芯34和阀体26通过使得阀芯34与阀体26之间的径向运动最小化而有助于电磁阀组件10极好的同心度。阀芯34在阀体26内的纵向位置也可经由减震器44调节。
参照图1,极片24可具有第一表面46,并且阀芯34可具有构造成与第一表面46对应的第二表面48,以在极片24与阀芯34之间形成工作气隙50。例如,第一表面46可形成凹口52和突起54中的一个,而第二表面48可形成凹口52和突起54中的另一个。即,第一表面46和第二表面48可以是互补的。极片24的第一表面46可具有形成凹口52的逐渐倾斜的部分,该部分与阀芯34的形成突起54的类似倾斜部分相对应并配合。进一步地,阀芯34可跨越工作气隙50与极片24相对地间隔开并且设置成与极片24基本上同心。
工作气隙50的尺寸和构造大致决定了由磁通量产生的力的大小与施加至线圈14的电流的相对关系。在线圈14被激励时——例如在电流施加至线圈14时,工作气隙50可实现阀芯34沿中心纵向轴线C的轴向运动,即滑动。相对较弱的力通常由于与较小的工作气隙相比较大的工作气隙产生。进一步地,电磁阀组件10的工作气隙50可与阀芯34和极片24基本上同心。
参照图1,电磁阀组件10包括设置成与调节部件22和阀芯34接触的弹性部件58。弹性部件58可允许工作气隙50所实现的力的调节,并且可允许电磁阀体26的预加载和校准。弹性部件58可为本领域中公知的任何合适的弹性部件,比如例如弹簧。弹性部件58可设置成邻近极片24和阀芯34中每一个的外表面,并且可靠接调节部件22的沿电磁阀组件10中心纵向轴线C最靠近阀芯34设置的一端。在使用中,电磁阀组件10的力可经由释放装置60调节——例如进行校准和/或预加载。进一步地,调节部件22可调节(例如,压缩或压迫)弹性部件58。由于调节部件22可附接在极片24上和/或与极片24紧密配合,所以对弹性部件58的调节可纵向移动极片24,以使得可缩小或扩大工作气隙50的尺寸。弹性部件58可由本领域中公知的任何合适的材料形成。
参照图1,电磁阀组件10还可包括壳体56。该壳体可构造成用于附接在调节部件22和阀体26上。例如,壳体56可经由螺纹25附接在调节部件22上并且可经由干涉配合附接在阀体26上。即,调节部件22的外表面可包括用于附接在壳体56上的相应螺纹25。壳体56通过对准调节部件22和阀体26而有助于电磁阀组件10极好的同心度。进一步地,阀座32可构造成使绕线管12和阀体26在壳体56内基本上同心地对准。换而言之,绕线管12、调节部件22、极片24、阀芯34和阀体26均可关于电磁阀组件10的中心纵向轴线C基本上同心地设置。特别地,阀座32、至少一个凸起16、紧密配合的调节部件22和极片24以及紧密配合的阀芯34和阀体26可单独和共同地有助于电磁阀组件10的同心度,如以上阐述。
参照图2,在另一实施例中,电磁阀组件110包括支承线圈14且在内表面118上具有至少一个凸起116的绕线管112、以及设置在绕线管112内且与该至少一个凸起116接触的调节部件122。进一步地,电磁阀组件110包括设置在调节部件122内的极片124。电磁阀组件110还包括具有阀座132的阀体126,其中绕线管112设置成与阀座132接触。另外,电磁阀组件110包括以可滑动方式设置在阀体126内且与极片124相对地间隔开的阀芯134。进一步地,电磁阀组件110还包括设置成与调节部件122和阀芯134接触的弹性部件158。
阀芯134可设置成与极片124基本上同心。因此,绕线管112、调节部件122、极片124、阀芯134和阀体126中的每一个均可关于电磁阀组件110的中心纵向轴线C基本上同心地设置。特别地,阀座132、至少一个凸起116、调节部件122和极片124、以及阀芯134和阀体126可单独和共同地有助于电磁阀组件110的同心度。
参照图3,在另一实施例中,电磁阀组件210包括支承线圈214且在内表面218上具有至少一个环形凸起216的绕线管212、以及设置在绕线管212内且与该至少一个环形凸起216接触的调节部件222。进一步地,电磁阀组件210包括具有第一表面246且设置在调节部件222内的极片224。电磁阀组件210还包括具有截头圆锥形阀座232的阀体226,其中绕线管212设置成与截头圆锥形阀座232接触。另外,电磁阀组件210包括以可滑动方式设置在阀体226内且与极片224相对地间隔开的阀芯234。阀芯234具有第二表面248,第二表面248构造成与第一表面246对应以在极片224与阀芯234之间形成工作气隙250。阀芯234设置成跨越工作气隙250地与极片224基本上同心。进一步地,电磁阀组件210还包括设置成与调节部件222和阀芯234接触的弹性部件258。绕线管212、调节部件222、极片224、阀芯234和阀体226中的每一个均关于电磁阀组件210的中心纵向轴线C基本上同心地设置。特别地,截头圆锥形阀座232、该至少一个环形凸起216、调节部件222和极片224、以及阀芯234和阀体226可单独和共同地有助于电磁阀组件210的同心度。
参照图1-3,电磁阀组件10、110、210可为用于自动变速器的可变力电磁阀。在使用中,参见电磁阀组件10进行描述,阀芯34响应施加至线圈14的电流沿中心纵向轴线C平移。在不激励的状态下,例如当最小的电流施加至线圈14时,阀芯34密封供应端口30A和排放端口30C中的每一个的一部分,从而允许一些液压流体流入阀芯34的环形凹部40,并从控制端口30B和排放端口30C中的每一个流出。进一步地,施加至线圈14的电流的增加降低了通过控制端口30B的液压压力。即,当施加至线圈14的电流增加时,阀芯34朝极片24平移,并密封更多部分的供应端口30A,从而降低控制端口30B可获得的流体的量和液压压力。相反地,施加至线圈14的电流的降低增加了通过控制端口30B的液压压力。即,当施加至线圈14的电流减少时,阀芯34远离极片24地平移并密封更多部分的排放端口30C,从而增加控制端口30B可获得的流体的量和液压压力。因此,电磁阀组件10、110、210的响应可视最小压力变化而无限地改变。
电磁阀组件10、110、210呈现构件之间极好的同心度和最低的摩擦。因此,电磁阀组件10、110、210呈现对最小液压压力变化的敏感电磁阀响应。电磁阀组件10、110、210还使得构件的总数量最小化以简化电磁阀组件10、110、210的维护和制造。因此,电磁阀组件10、110、210是成本有效、易于组装且易于维护的。
尽管已详细描述用于实施本发明的最佳模式,但熟悉本发明所属领域的技术人员应该认识到在所附权利要求的范围内实施本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (18)

1.一种电磁阀组件(10,110,210),包括:
绕线管(12,112,212),其支承线圈(14,114,214)且在内表面(18,118,218)上具有至少一个凸起(16,116,216);
调节部件(22,122,222),其设置在所述绕线管(12,112,212)内且与所述至少一个凸起(16,116,216)接触;
极片(24,124,224),其设置在所述调节部件(22,122,222)内;
阀体(26,126,226),其具有阀座(32,132,232),其中所述绕线管(12,112,212)设置成与所述阀座(32,132,232)接触;
阀芯(34,134,234),其以可滑动方式设置在所述阀体(26,126,226)内;以及
弹性部件(58,158,258),其设置成与所述调节部件(22,122,222)和所述阀芯(34,134,234)接触。
2.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述极片(24,124,224)具有第一表面(46,146,246),并且所述阀芯(34,134,234)具有第二表面(48,148,248),所述第二表面(48,148,248)构造成与所述第一表面(46,146,246)相对应以在所述极片(24,124,224)与所述阀芯(34,134,234)之间形成工作气隙(50,150,250)。
3.根据权利要求2的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述第一表面(46,146,246)形成凹口(52)和突起(54)中的一个,并且所述第二表面(48,148,248)形成所述凹口(52)和所述突起(54)中的另一个。
4.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀座(32,132,232)是截头圆锥形的。
5.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),进一步包括构造成用于附接至所述调节部件(22,122,222)和所述阀体(26,126,226)的壳体(56)。
6.根据权利要求5的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀座(32,132,232)构造成使所述绕线管(12,112,212)和所述阀体(26,126,226)在所述壳体(56)内基本上同心地对准。
7.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述至少一个凸起(16,116,216)是环形的。
8.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述至少一个凸起(16,116,216)构造成使所述绕线管(12,112,212)和所述调节部件(22,122,222)在所述电磁阀组件(10,110,210)内基本上同心地对准。
9.根据权利要求8的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述极片(24,124,224)和所述调节部件(22,122,222)是紧密配合的。
10.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀芯(34,134,234)和所述阀体(26,126,226)是紧密配合的。
11.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀体(26,126,226)包括至少三个端口(30A,30B,30C)。
12.根据权利要求11的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀芯(34,134,234)构造成用于平衡所述至少三个端口(30A,30B,30C)之间的液压压力。
13.根据权利要求12的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述阀芯(34,134,234)响应施加至所述线圈(14,114,214)的电流在所述阀体(26,126,226)内滑动。
14.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述绕线管(12,112,212)、所述调节部件(22,122,222)、所述极片(24,124,224)、所述阀芯(34,134,234)和所述阀体(26,126,226)中的每一个均关于所述电磁阀组件(10,110,210)的中心纵向轴线(C)基本上同心地设置。
15.根据权利要求1的电磁阀组件(10,110,210),其中,所述至少一个凸起(16,116,216)和所述阀座(32,132,232)间隔开小于或等于10mm的距离。
16.一种电磁阀组件(110,210),包括:
绕线管(12,112,212),其支承线圈(14,114,214)且在内表面(18,118,218)上具有至少一个凸起(16,116,216);
调节部件(22,122,222),其设置在所述绕线管(12,112,212)内且与所述至少一个凸起(16,116,216)接触;
极片(24,124,224),其设置在所述调节部件(22,122,222)内;
阀体(26,126,226),其具有阀座(32,132,232),其中所述绕线管(12,112,212)设置成与所述阀座(32,132,232)接触;
阀芯(34,134,234),其以可滑动方式设置在所述阀体(26,126,226)内且与所述极片(24,124,224)相对地间隔开;以及
弹性部件(58,158,258),其设置成与所述调节部件(22,122,222)和所述阀芯(34,134,234)接触。
17.根据权利要求16的电磁阀组件(110,210),其中所述阀芯(134,234)是与所述极片(24,124,224)基本上同心地设置的。
18.一种电磁阀组件(210),包括:
绕线管(212),其支承线圈(14,114,214)且在内表面(18,118,218)上具有至少一个凸起(216);
调节部件(22,122,222),其设置在所述绕线管(212)内且与所述至少一个凸起(216)接触;
极片(224),其具有第一表面(46,146,246)且设置在所述调节部件(22,122,222)内;
阀体(226),其具有截头圆锥形的阀座(232),其中所述绕线管(212)设置成与所述截头圆锥形的阀座(232)接触;
阀芯(134,234),其以可滑动方式设置在所述阀体(226)内且与所述极片(224)相对地间隔开;其中
所述阀芯(134,234)具有第二表面(48,148,248),所述第二表面(48,148,248)构造成与所述第一表面(46,146,246)相对应以在所述极片(224)与所述阀芯(134,234)之间形成工作气隙(50,150,250),所述阀芯(134,234)跨越所述工作气隙(50,150,250)地与所述极片(224)基本上同心地设置;以及
弹性部件(58,158,258),其设置成与所述调节部件(22,122,222)和所述阀芯(134,234)接触;其中
所述绕线管(212)、所述调节部件(22,122,222)、所述极片(224)、所述阀芯(134,234)和所述阀体(226)中的每一个均关于所述电磁阀组件(210)的中心纵向轴线(C)基本上同心地设置。
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