CN105209806B - 受电磁驱动的闸阀 - Google Patents

Abstract

一种受电磁驱动的闸阀，它用减小的操作力要求提供可靠的、高质量的密封。阀包括电磁线圈和衔铁，该衔铁连接至阀机构，阀机构包括导管，该导管具有连接开口、相对地布置的腔窝以及弹性闸门组件，该组件能够在连接开口与腔窝之间直线地运动。弹性闸门组件包括具有开口的第一闸门部件、具有开口的第二闸门部件以及保持在第一和第二闸门部件之间的环形弹性带条，各开口和环形弹性带条共同地限定穿过弹性闸门组件的通路，第一和第二闸门部件以机械联接的方式与衔铁相联接，用来在连接开口与腔窝之间进行往复直线运动。环形弹性带条以对于闸门运动而言减小的摩擦，允许干涉配合。

Description

受电磁驱动的闸阀

技术领域

本申请涉及闸阀，更具体地说，本申请涉及一种受电磁驱动的闸阀，这种受电磁驱动的闸阀适于用减小的电磁操作力，控制空气或其它流体的流动。

背景技术

在汽车发动机中，在进气歧管内产生的或由真空发生器(例如，真空泵或吸气器)产生的真空例行地用来驱动气动附件，如驱动动力制动助力器。发生器和/或附件的通/断操作由闸阀频繁地控制，在该闸阀中，刚性闸门横穿导管而布置，以停止穿过阀的流体(在这个例示性用途中，该流体是空气)的流动。在自动的或“受指令的”阀内，闸门典型地由电磁致动器致动，并且响应施加到电磁线圈上的电流而被打开或关闭。这些受电磁驱动的闸阀还常常包括螺旋弹簧、隔膜、或其它偏置元件，该螺旋弹簧、隔膜或其它偏置元件将闸门向不受驱动的‘常开’或‘常闭’位置偏置。由于偏置力必须克服那些阻止闸门运动的摩擦力，以便使闸门返回其通常位置，并且由于电磁机构必须既克服这些相同的摩擦力又克服任何偏置力，以便将闸门运动到其主动地驱动的位置，所以摩擦力常常决定所需的电磁操作力的大部分。

良好密封典型地要求在闸门与导管的壁之间的某种程度的干涉。因而，增加设计干涉以得到可靠的、高质量的密封(特别是当考虑在合理公差内的元件变化时)势必既增加那些阻止闸门运动的摩擦力，又增加所需的电磁操作力。然而，如果能够用较低的摩擦阻力保持密封可靠性和质量，则电磁操作力的减小会有益地允许电磁机构的尺寸、重量及动力需要的减小，并因而能够从整体上允许闸阀的尺寸、重量以及散热量的减小。

发明内容

这里公开的是一种受电磁驱动的闸阀，这种受电磁驱动的闸阀以减小的操作力要求而提供可靠的、高质量的密封。阀包括电磁线圈和衔铁，该衔铁连接至阀机构，阀机构包括导管，该导管具有连接开口、相对地布置的腔窝以及弹性闸门组件，该弹性闸门组件能够在连接开口与腔窝之间直线地运动。弹性闸门组件包括第一闸门部件、第二闸门部件以及环形弹性带条，该第二闸门部件与第一闸门部件相对，该环形弹性带条保持在第一闸门部件和第二闸门部件之间，第一闸门部件和第二闸门部件以机械联接的方式与衔铁相联接，用来在连接开口与腔窝之间进行往复直线运动。在一些实施例中，机械联接包括杆柄，该杆柄相对于第一闸门部件和第二闸门部件的连接开口端部至少在与导管的纵向轴线相平行的方向上是可滑动的。在一些实施例中，第一闸门部件和第二闸门部件之一包括单向阀部件，该单向阀部件与腔室选择性地流体连通，该腔室限定在环形弹性带条的周界内的各闸门部件之间。

环形弹性带条容许弹性闸门组件在腔窝内产生过盈配合，而没有巨大摩擦力(这些巨大摩擦力可能通过压缩由单一、较大刚性材料建造的整体闸门而产生)，并且还减小对于狭窄元件公差的需要。可滑动机械联接容许弹性闸门组件由电磁机构和机械联接在连接开口与腔窝之间直线地移动，该机械联接无需与闸门组件精确地对准，从而进一步减小对于闸门组件移动的潜在摩擦阻力。单向阀当闸门组件在关闭位置中时允许高压力事件对腔室加压，从而阻止这样的事件压缩弹性闸门组件和环形弹性带条的趋势。单向阀还容许环形弹性带条具有比否则可能要求的更低的弹簧刚度和/或更简单的设计。本领域的技术人员将认识到，可滑动机械联接和单向阀特征是本发明的有益而潜在的选择性部分。

附图说明

图1是阀的立体图，该阀包括致动器壳体和阀机构。

图2是图1的阀的横截面图，该横截面图沿阀机构的导管的纵向轴线和流动方向取得，其中，闸门在受主动驱动的敞开位置中。

图3是图1和2的阀的横截面图，该横截面图沿阀机构的导管的纵向轴线取得，其中，闸门在未受驱动的关闭位置中。

图4是阀的类似实施例的横截面图，该横截面图沿与阀机构的导管的纵向轴线和流动方向相垂直的平面取得，其中，闸门在主动驱动的关闭位置中。

图5是图4的阀的横截面图，该横截面图沿与阀机构的导管的纵向轴线相垂直的平面取得，其中，闸门在未受驱动的敞开位置中。

图6是与基于吸气器的真空发生器和动力制动助力器组件有关的非特定实施例的示意图。

图7-9分别是弹性闸门组件的一个实施例的侧视立体图、仰视图以及侧视立体分解图。

图10-11分别是弹性闸门组件的另一个实施例的侧视立体图和侧视立体分解图。

图12-14是一种变化方式弹性闸门部件的前视图、变化方式弹性闸门部件的侧视横截面以及变化方式弹性闸门部件的俯视立体图。为此一对锁闩281在图12中示出。

图15-17是弹性闸门组件的又一个实施例的侧视立体图、前视图以及纵向横截面。

图18-19分别是弹性闸门组件的再一个实施例的第一闸门部件和第二闸门部件的立体图。

图20是弹性闸门组件的部分分解图，该弹性闸门组件包括在图18-19中所示的部件。

图21是图20的弹性闸门组件的一种例示性单向阀部件的立体图。

图22A和22B是图21的单向阀部件在单向阀部件和闸门部件的组装之前(22A)和之后(22B)的立体图。

图23是阀的一个实施例的横截面图，该横截面图沿与阀机构的导管的纵向轴线和流动方向相垂直的平面取得，其中，图20的弹性闸阀在驱动关闭位置中。

具体实施方式

如下详细描述将说明本发明的一般原理，本发明的例子在附图中另外示出。在图中，相应的附图标记指代功能相同或类似的元素。

本文使用的“流体”指任何流体、悬浮液、胶体、气体、等离子体、或它们的组合。

图1-3示出闸阀100的一个实施例，该闸阀100适于选择性地控制流体的流动，例如，选择性地控制从进口流到制动真空助力系统的空气的流动。闸阀100可以具有壳体102，该壳体102包括电磁线圈104和衔铁106，该衔铁106能够连接到阀机构120上。衔铁106包括插入端部106a和邻接本体部分107，该插入端部106a容纳在电磁线圈104内，该邻接本体部分107在电流施加到线圈时更充分地容纳在电磁线圈内。在一种构造中，插入端部106a和本体部分107可以是圆筒，这些圆筒由磁性或顺磁性材料制造，例如由含铁合金或含铁氧体的复合材料制造。在另一种构造中，插入端部106a和本体部分107可以是圆筒，这些圆筒具有内部凹口108，该内部凹口108从插入端部106a在本体部分107的方向上逐渐变细，以便保证拉入力的逐渐增大。圆锥可以构造成使得拉入力大于由偏置元件110产生的相反指向的偏置力。如图2所示，偏置元件110可以是螺旋弹簧112，该螺旋弹簧112围绕衔铁106的本体部分107，并且既邻接电磁线圈104又邻接非插入端部106b，但将认识到，偏置元件可以是：隔膜或板簧，与非插入端部邻接或联接到其上；片簧，与非插入端部邻接或联接到其上；等等。本领域的技术人员还将认识到，螺线管可以代之以是双稳态螺线管，该双稳态螺线管包括其它偏置元件。

阀机构120可以包括导管122，该导管122具有连接开口124、相对地布置的腔窝126以及弹性闸门组件128，该弹性闸门组件128能够在连接开口与腔窝之间直线地运动。导管122可以是管，该管沿纵向轴线“A”从两个端部向连接开口124连续地逐渐变细或变窄，由此在连接开口124和相对地布置的腔窝126处具有其最小内径。导管路径的计时沙漏形横截面125减小在横穿导管122的运动期间作用在弹性闸门组件128的表面上的摩擦力。这个横截面125还使横跨闸阀100的压力降最小化。在另一些构造中，导管122沿其整个长度可以具有均匀内径。在所示的构造中，与纵向轴线“A”垂直的横截面是圆形的，但在一些变化方式中，横截面127可以是椭圆形的(具有均匀或逐渐变小的横向和共轭直径)、多边形的(具有均匀或逐渐变小的特征宽度)、等等。

在图1-3的实施例中，弹性闸门组件128由杆柄114以机械联接的方式与衔铁106相联接，该杆柄114从内部凹口108内伸出。在一些可选择实施例中，依据电磁线圈104和衔铁106构造成将杆柄朝向还是远离阀机构120和连接开口124拉动，杆柄114可以从衔铁106的插入端部106a或从衔铁106的非插入端部伸出。如在图4-5的实施例中所示的那样，可以改变电磁线圈104、衔铁106、偏置元件110以及杆柄114的相对布置，以将闸阀100从常闭阀改变到常开阀或者反之亦然(依据弹性闸门组件128的详细构造，如下文中进一步讨论的那样)。在一些构造中，杆柄114可以是来自衔铁106的一体化突起，但在另一些构造中，杆柄可以是附加突起，该附加突起由另一种(优选为非磁性的)材料制造。

杆柄的连接开口端部114a可以附加到弹性闸门组件128上，但机械联接优选地相对于弹性闸门组件至少在与导管的纵向轴线相平行的方向上是可滑动的。在一些构造中，机械联接包括导轨系统160，该导轨系统160容许在杆柄114与弹性闸门组件128之间在与纵向轴线A相平行的方向上的相对滑动运动。这种可滑动机械联接允许衔铁106使弹性闸门组件128在连接开口124与腔窝126之间直线地运动，而不会向导管122的任一端部拉动闸门组件。电磁线圈104、衔铁106、及/或杆柄114的较不完美对准否则会倾向于使弹性闸门组件128从其路径倾斜，并因而势必增大在闸门组件与导管122的壁之间的摩擦力。在图2-3中所示的实施例中，导轨系统160包括导向导轨162，该导向导轨162定位在杆柄的连接开口端部114a附近，使各轨道凹槽164布置在其相对两侧上。弹性闸门组件的连接开口端部128a对应地包括滑块166，该滑块166构造成，包围在导向导轨162周围并且在轨道凹槽164内延伸。在一种变形构造中，导轨系统160可以被颠倒，使滑块166定位在杆柄的连接开口端部114a附近，并且弹性闸门组件128的每一个部件包括一导向导轨162和一些轨道凹槽164。在图4-5中所示的实施例中，杆柄的连接开口端部114a可以包括加大的板状头部167。如在图12-14中更为清楚示出的那样，弹性闸门组件128的部件可以可选择地共同地限定多部分腔窝168，该多部分腔窝168绕头部167咬合，以容许在与滑动闸门组件128的直线运动的路径相垂直的多个方向上的滑动运动。

最后，阀机构120可以包括排放孔170，该排放孔170与连接开口124流体连通，并且如下文中进一步描述的那样，与弹性闸门组件128和腔窝126流体连通，以排出泄漏过弹性闸门组件和进入腔窝中的流体。在高动态流动环境中，例如，在汽车发动机中-在该汽车发动机中涡轮增压用来提高在进气歧管内的空气压力，跨过闸阀100的差值压力可能宽广地变化，并且甚至在瞬时是颠倒的。泄漏到腔窝126中的高压空气会对腔窝加压，并且改变在闸阀100内的电磁操作力、偏置力以及所预期的摩擦力的平衡。电磁机构和腔窝126的加压的巨大差别会妨碍弹性闸门机构在腔窝内完全地直线运动，使阀在部分-打开-和-关闭状态下操作。如果流体要包含在系统内，则排放孔170可以通到导管122的内部，以便允许流体从腔窝126流到导管的进口端部122a(如图2-3所示)，或者如果流体可以释放到环境中，则排放孔170可以通到阀机构120的外部(如图4-5所示)。

现在参照图6，闸阀100可以用来控制空气穿过真空助力动力制动系统的流动。导管可以在进口端部122a处连接到空气进口180上，并且在出口端部122b处，连接到真空发生器上，在所示的例子中，连接到吸气器190上。在一种例示性涡轮增压发动机构造中，涡轮增压器和空气中间冷却器182可以对供给到进气歧管184的空气进行加压，使在进气歧管内的压力超过在进口端部122a处的空气压力，并且潜在地引起穿过吸气器190的瞬时反向流动。单向阀192防止动力制动助力器194失去其真空度，虽然穿过吸气器190的反向流动可使在出口端部122b处的流体压力超过在进口端部122a处的压力。这种反向压力差甚至可能大于横跨闸阀100的普通压力差，因为涡轮增压器定制地提供约1个大气压(相对的)的增压压力，并且在这样高的增压压力下，在进口端部122a处的压力可能显著地小于1个大气压(绝对的)。因此，下面进一步描述的弹性闸门组件128的不同实施例可以较好适用于某些用途。另外，本领域的技术人员将认识到，闸阀100可以用在另一些用途中，这些用途包括非汽车用途，并且关于除空气之外的流体。

参照图7-9，其中示出了弹性闸门组件的另一个实施例，该弹性闸门组件用附图标记228总体地指代。弹性闸门组件228包括第一闸门部件230、第二闸门部件232以及环形弹性带条234，该环形弹性带条234容纳在第一闸门部件和第二闸门部件230、232之间。环形弹性带条234可以描述成被夹持在第一闸门部件和第二闸门部件230、232之间。如在图9中看到的那样，第二闸门部件232绕其内部表面252的一部分包括轨道236，该轨道236用来容纳环形弹性带条的一部分。尽管在图7-9中不可见，但第一闸门部件230也包括轨道236。

第一闸门部件和第二闸门部件230、232可以是相同或大体类似部件，但本质上不限于该方式。如图7和9所示，在第一闸门部件和第二闸门部件230、232相同的场合，每个可定位成或者面对导管122的进口端部122a，或者面对其出口端部122b。这产生具有类似性能的阀，而与在导管122中流体流动的方向无关。

具体地参照图7和9，第一闸门部件和第二闸门部件230、232在其中都具有开口233，这些开口233共同地限定通路229。在敞开位置中，如在图5中所示的那样，穿过弹性闸门组件128的通路229与导管122对准，以允许流体穿过其流动。具有通路229的闸门的部分这里称作敞开位置部分240(图7)，并且相邻部分称作关闭位置部分242，所示的该相邻部分成与连接开口端部228a相对，该连接开口端部228a具有滑块266，因为闸门228的这个部分当运动到关闭位置时，阻塞导管122以防止流体穿过其流动。在这个实施例中的每个闸门部件230、232的关闭位置部分242具有大体光滑连续外表面250。本领域的技术人员将认识到，敞开位置和关闭位置部分240、242可以颠倒，使敞开位置部分240与连接开口端部128a相对，提供将闸阀设计从常闭变化到常开(或者反之亦然)的第二装置。

在这个所示实施例中，环形弹性带条234是大致椭圆形的，并由此包括内部周界282、外部周界284以及相对的第一和第二侧部286、288，该内部周界282限定敞开空间。环形弹性带条234容纳在第一闸门部件和第二闸门部件230、232的轨道236中，使第一侧部286容纳在一条轨道236中，并且使第二侧部288容纳在另一条轨道236中。当环形带条234坐置在第一闸门部件和第二闸门部件230、232的轨道236中时，第一闸门部件和第二闸门部件230、232以距离D相互间隔开(图7)。轨道236定位成，也使环形弹性带条234凹入离闸门部件的外部周界一段距离。如在图8中看到的那样，这种构造在第一闸门部件和第二闸门部件230、232之间绕环形弹性带条234的外表面限定通道254，该通道254用于让流体在腔窝126内绕弹性闸门组件228流动，并且与排放孔170流体连通。这种经由通道254的排放，与穿过导管122的流体流动的方向大致垂直，并且随着衔铁106将闸门更充分地移动到腔窝中，将流体从腔窝126穿过连接开口124(通过和/或穿过机构联接)排出。

环形弹性带条234在第一闸门部件和第二闸门部件230、232之间是可压缩的，并因此起弹簧的作用，该弹簧与穿过导管122的流动方向相平行地作用。另外，环形弹性带条234能够响应由流过导管122的流体施加在环形弹性带条234上的力而径向向外扩张，以在环形弹性带条234与在第一闸门部件和第二闸门部件230、232中的轨道236的外壁部分之间形成密封。

在操作中，在如图2和5中所示的敞开位置中，流过导管的流体，不管是从左向右流动还是从右向左流动，都通过在弹性闸门组件228中的通路229，并且流体的压力提供作用在环形弹性带条234上的力，该力径向向外指，由此将环形弹性带条按压成与轨道236的外部周界相密封接合。这种密封接合使得流体到连接开口124和腔窝126中的泄漏被减少或防止，这使弹性闸门组件228比单种材料均匀刚性闸门更抗泄漏。这个实施例也良好地适于供自然吸气发动机使用，特别是关于在大气压或低于大气压的压力下穿过导管122流动的空气。然而，在导管122连接到增压进气系统的增压压力侧上的那些实施例中，由环形弹性带条234提供的泄漏保护，帮助防止穿过导管122流动的流体在腔窝126内产生压力，该压力可起将弹性闸门组件228(和衔铁106、等等)推动到另一个位置、或者否则阻碍组件的受控运动的作用。在机械增压发动机中的、并且由弹性闸门组件228和闸阀100经历的压力总体范围在约5psi与约30psi之间。

环形弹性带条234还产生一种闸门，这种闸门因为环形弹性带条的存在，对于制造公差较不敏感，特别是对于腔窝126的尺寸和闸门部件230、232的厚度。腔窝126典型地形成为，具有比闸门的无载宽度小的宽度，从而产生过盈配合。在弹性闸门组件228中，随着将弹性闸门228插入到腔窝126中，环形弹性带条234在第一闸门部件和第二闸门部件230、232之间受压缩。当插入(楔入)到腔窝126中时环形弹性带条在第一闸门部件和第二闸门部件230、232上的弹簧力将每个相应闸门部件按压成与腔窝的壁相密封接合，以减小或防止泄漏。最重要的是，相对于刚性闸门部件230、232的弹性模量、或单一刚性闸门的弹性模量，环形弹性带条显著较低的弹性模量意味着，作用在弹性闸门组件228上并且阻止组件沿其路径的直线运动的正压力显著地较小。这减小摩擦力(摩擦力等于正压力乘摩擦系数)，并因而减小所需的电磁操作力。这种好处同样适用于下面描述的其它实施例。

现在参照图10和11，提供弹性闸门组件的另一个实施例，该弹性闸门组件用附图标记228′总体地指代，该弹性闸门组件类似地包括第一闸门部件230′、第二闸门部件232′以及环形弹性带条235′，该环形弹性带条235′容纳在第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′之间。环形弹性带条235′可以描述成被夹持在第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′之间。如在图11中看到的那样，第二闸门部件232′绕其内部表面252′的一部分包括轨道237′，该轨道237′用来容纳环形弹性带条235′的一部分。尽管在图10和11中不可见，但第一闸门部件230′也包括轨道237′。闸门部件230′、232′都具有连接开口端部228a，该连接开口端部228a具有滑块266′，该滑块266′用来将置闸门组件228′可滑动地联接到衔铁106上，如以上描述的那样。然而，如以上讨论的那样，在全部这样的实施例中，部件230、230′、232、232′、等等可以可选择地包括导向导轨和轨道凹槽，该导向导轨和轨道凹槽与导向导轨162和杆柄114的轨道凹槽164类似。

这里，如在图11中所示的那样，环形弹性带条235′总体上是由弹性材料形成的数字8形带条，并由此包括第一内部周界272、第二内部周界273、外部周界274以及相对的第一和第二侧部276、278，该第一内部周界272限定第一敞开空间，该第二内部周界273限定第二敞开空间。环形弹性带条235′容纳在第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′的轨道237′中，使第一侧部276容纳在一条轨道237′中，并且使第二侧部278容纳在另一条轨道237′中。由于环形弹性带条235′是数字8形的，所以轨道237′也典型地是数字8形的。当环形弹性带条235′坐置在第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′的轨道237′中时，第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′以距离D′相互间隔开(图10)。轨道237′定位成，也使环形弹性带条235′凹入离第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′的外部周界一段距离，以提供排放，如以上关于图7-9描述的那样。

第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′在结构上彼此不同，但两者都在其中具有第一开口233′，这些第一开口233′共同地限定通路229′，该通路229′在敞开位置中与导管122对准，以允许流体穿过其流动。闸门的这个部分称作敞开位置部分240′(图10)，并且与其相邻的、与滑块266′相对的部分称作关闭位置部分242′，因为弹簧闸门组件228′的这个部分当运动到关闭位置时，阻塞导管122以防止流体穿过它而流动。在这个实施例中，第一闸门部件230′的关闭位置部分242′包括穿过其的第二开口244′。第二开口的尺寸可以设定成，与第一开口233′大体相同。第二闸门部件232′在其关闭位置部分242′中不包括第二开口。代之以，第二闸门部件232′的关闭部分242′具有大致连续的光滑外表面。第二闸门部件232′可以选择性地包括塞子253′，该塞子253′从其内表面252′伸出，构造成用以配合在第二敞开空间的尺寸内-该第二敞开空间由环形弹性带条235′限定，并且其尺寸设定成至少是在第一闸门部件230′中的第二开口244′的尺寸，该第二开口244′限定比环形弹性带条235′的第二内部周界273小的开口。塞子253′可以是第二闸门部件232′的内表面252′的大体光滑部分。

在敞开位置中，流过通路229′的流体提供作用在环形弹性带条235′上的力，该力径向向外指，由此将环形弹性带条按压成与轨道237′的外部周界相密封接合。这种密封接合减少或防止到连接开口124和腔窝126中的流体泄漏，这使在图10和11的实施例中的弹性闸门组件228′比单种材料均匀刚性闸门更抗泄漏。

在关闭位置中，在导管122中的流体流动可以在朝向弹性闸门组件228′的侧部的方向上，该侧部由第一闸门部件230′限定，即，第一闸门部件230′可以面向闸阀100的进口端部122a。具体地说，这种流动定向当导管122连接增压进气系统的增压压力侧并且一般地操作以停止增压压力穿过其流动时是有益的。这样是因为增压压力通过第二开口244′，并且由塞子253′向环形弹性带条235′的第二内部周界273导向，以径向向外作用在环形弹性带条上，使它抵靠第一闸门部件和第二闸门部件230′、232′的轨道237′密封啮合。第二开口244′的存在还使第一闸门部件230′的外表面的表面面积最小化，在该第一闸门部件230′上，增压压力可施加与在导管122内的流动方向相平行地作用的力，以轴向压缩环形弹性带条235′。如果增压压力的确在轴向方向上压缩环形弹性带条235′，则各闸门部件230′、232′中的一者会运动得靠近另一者，减小D′，并且在腔窝126的一个壁与该闸门部件之间形成间隙，流体可穿过该间隙泄漏。这是不合期望的结果。相应地，对于闸门组件228′，可能不合期望的是，增压压力在可能撞击第二闸门部件232′的大致连续的光滑外表面的方向上流动到导管中。在图6中所示的例子中，流动的相反定向是有益的，因为最高压力差可能是反向压力差，该反向压力差由在进气歧管内的增压压力引起，该进气歧管横跨吸气器到闸阀的出口侧。

现在参照图12-14，在这个或其它实施例的变化方式中，闸门部件230′、232′的一个可以包括锁闩281，并且闸门部件230′、232′的另一个可以包括对应地布置的棘爪283。如所示的那样，一个部件可以包括多个锁闩281，并且另一个部件可以包括多个棘爪283，或者每个部件可以包括一个锁闩281和一个棘爪283，使锁闩281和棘爪283布置在部件230′、232′的相对端部上，以与其对等元件的布置相对应。锁闩281和棘爪283通过在腔窝126内的插入之前将组件主动地保持在组装构造中，而帮助弹性闸门组件228′(或128、228、等等)的组装。而且，在这个或其它实施例的变化方式中，闸门部件230′、232′可以共同地限定多部分腔窝268，该多部分腔窝268绕机械联接的杆柄114的头部167(在图14中不可见)咬合。腔窝268通过在腔窝126内的插入之前将组件主动地保持在杆柄114上，而帮助弹性闸门组件228′(或128、228、等等)的组装。

现在参照图15-17，通用弹性闸门组件(关于指向第一或第二闸门部件的任一个的流动是可操作的)由附图标记328表明和指示。通用弹性闸门组件328具有：第一闸门部件230′，与在图10和11中的实施例相同；第二闸门部件332，它具有与第一闸门部件230′相同的总体构造；内部闸门部件334，它提供对于关闭位置必要的阻塞；第一环形弹性带条346，布置在轨道内，该轨道限定在第一闸门部件230′与内部闸门部件334之间；及第二环形弹性带条348，布置在轨道内，该轨道限定在第二闸门部件332与内部闸门部件334之间。第二闸门部件332，见图13，可以包括滑块366、在敞开位置部分240′中的第一开口333以及在其关闭位置部分242′中的第二开口344。内部闸门部件334包括在其敞开位置部分240′中的开口336，并且具有相对的大体连续外表面，这些外表面限定关闭位置部分242′，当通用弹性闸门组件328在关闭位置中时，该关闭位置部分242′可阻塞流体穿过导管的流动。

在图15-17的实施例中，因为在第一闸门部件和第二闸门部件230′、332中的每个中的两个开口，数字8形环形弹性带条是优选的。数字8形环形弹性带条346、348如以上描述的那样。这里，第一环形弹性带条346既坐置在内部闸门部件334中的第一轨道352中，又坐置在第一闸门部件230′中的轨道237′中，这些轨道优选地呈数字8的形状，其尺寸设定成用以容纳第一环形弹性带条346。类似地，第二环形弹性带条348既坐置在内部闸门部件334中的第二轨道354中，又坐置在第二闸门部件332中的轨道337中，这些轨道优选地呈数字8的形状，其尺寸设定成用以容纳第二环形弹性带条348。

在操作中，通用弹性闸门328，在敞开位置中和在关闭位置中，如以上关于图10和11的弹性闸门组件228′的第一闸门部件侧描述的那样操作。通用弹性闸门328可以用在正常吸气的、机械增压的(supercharged)、或涡轮增压的(turbocharged)发动机中，而不要求任何特别流动定向。其通用性质和在第一闸门部件和第二闸门部件的每一个的关闭位置部分中的减小表面面积的好处实现这种闸门功能，以将闸门密封而减小或防止到连接开口124和腔窝126中的泄漏，而与穿过导管的流动方向无关。这个实施例还具有如下好处：绕环形弹性带条的外部提供多条通道254，以提供在腔窝与排放孔170之间的流体连通。

参照图18-23，其中示出了弹性闸门组件的另一个实施例，该弹性闸门组件用附图标记428总体地指代。弹性闸门组件428包括第一闸门部件430、第二闸门部件432以及环形弹性带条434，该环形弹性带条434容纳或夹持在第一闸门部件和第二闸门部件430、432之间。如在图18-19中看到的那样，第一闸门部件和第二闸门部件430、432均包括绕它们的相应内表面452的一部分用来容纳环形弹性带条434的一部分的轨道436。第一闸门部件和第二闸门部件430、432每个还具有穿过敞开位置部分440的开口433，以共同地限定通路429，从而当打开闸阀时，通路将与导管对准，以允许流体穿过其流动。第一闸门部件和第二闸门部件430、432类似地每个具有关闭位置部分442，但是与闸门部件230和232相反，只有第一闸门部件430可以包括横跨其关闭位置部分442的光滑连续外表面450(其被述及、但未被具体地示出)。第二闸门部件432可以代之以具有面向外部凹口451，该面向外部凹口451包括单向阀开口456、和多个单向阀保持器开口458，该单向阀开口456选择性地由单向阀部件490密封，这些单向阀保持器开口458容纳和保持多个单向阀保持器494。所示的单向阀开口456和单向阀保持器开口458是一排大体相同的圆形开口，但可以理解的是，可以使用不同的开口构造、开口形状以及数量的单向阀珠缘开口，只要至少一对单向阀保持器开口458在单向阀开口456左右。第一闸门部件430的关闭位置部分442的内表面452可以选择性地包括多个向内伸出的止动支柱459，这些向内伸出的止动支柱459构造成，在第一闸门部件和第二闸门部件430、432的组装时与单向阀保持器开口458对准。如下文中将进一步解释的那样，止动支柱459的向内端部可以在高压力事件的初始运动期间起防止单向阀保持器494与第二闸门部件432的单向阀保持器开口458脱开的作用。

如示出的那样，第一闸门部件和第二闸门部件430、432的连接端部428a可以限定多部分腔窝468，该多部分腔窝468绕衔铁杆柄114的头部167咬合，以容许在与滑动闸门组件428的直线运动的路径相垂直的多个方向上的滑动运动。可选择地，如在另一些实施例中描述的那样，第一闸门部件和第二闸门部件430、432的连接端部428a可以附加到衔铁杆柄114上，或者相对于衔铁杆柄114在与导管的纵向轴线相平行的方向上是可滑动的。如在导轨系统160中那样，依据导向导轨/轨道凹槽和滑块元件在杆柄114的连接开口端部114a和弹性闸门组件428的连接开口端部428a上的相对布置，每个连接开口端部428a可以包括：导向导轨，使轨道凹槽布置在其相对侧上；或滑块，其构造成包围在导向导轨周围，并且在轨道凹槽内伸出。

转到图20，环形弹性带条434包括内部周界482、外部周界484以及相对的第一和第二侧部486、488，该内部周界482限定敞开空间。环形弹性带条434容纳在轨道436内，使第一侧部486容纳在一条轨道436中，并且使第二侧部488容纳在另一条轨道436中，从而第一闸门部件430、第二闸门部件432以及环形弹性带条434共同地限定腔室438。为了减小环形弹性带条434的弹簧常数，带条的周界(一个或多个)可以具有手风琴形壁纵向横截面，该手风琴形壁纵向横截面允许带条在闸门部件430和432之间更容易地压缩，而不用切换到较低模量材料。第一闸门部件和第二闸门部件430和432可以选择性地由锁闩481和对应地布置的棘爪483彼此固定，如以上在另一些实施例中描述的那样，或者可以通过将带条434的第一侧部486固定在轨道436中和将带条434的第二侧部488固定在另一条轨道436中而彼此固定。固定可以通过将侧部486、488粘合在相应轨道436内或在侧部486、488与相应轨道436之间的过盈配合而完成。如在图23中看到的那样，这种构造绕在第一闸门部件和第二闸门部件430、432之间的环形弹性带条434的外表面限定通道454，该通道454用于让流体绕在腔窝126内的弹性闸门428流动和流动到排放孔170。如在以前构造中那样，随着衔铁106将闸门428更充分地运动到腔窝中，排放贯通通道454将流体从腔窝126穿过连接开口124(通过和/或穿过机械联接)排出。而且，这种构造共同地限定腔室438，该腔室438在两个闸门部件430、432的敞开位置部分440和关闭位置部分442之间延伸。

环形弹性带条434在第一闸门部件和第二闸门部件430、432之间是可压缩的，并因此起弹簧的作用，该弹簧与穿过导管122的流动方向相平行地作用。另外，环形弹性带条434能够响应由流体穿过开口433到腔室438中的通过而施加到带条上的力，而径向向外扩张。最后，当闸阀在关闭位置中时，环形弹性带条434能够响应腔室438的加压，在第一闸门部件和第二闸门部件430、432之间扩张。加压由单向阀部件490控制，该单向阀部件490允许与腔室438的选择性流体连通，以容许从导管122到腔室438中的流体流动，但不容许从腔室438到导管122中的流体流动。如图23所示，第二闸门部件432可以定向成朝向导管的出口端部122b，从而在涡轮增压发动机构造中，由在进气歧管内的增压压力引起的瞬时反向压力差而可以加压腔室438。如较早提到的那样，反向压力差甚至可能大于通常压力差，并因而可能将环形弹性带条434压缩到比通常的更大的程度，并且可能使第二闸门部件432运动得更靠近第一闸门部件430，与腔窝126的一个壁一起形成间隙，流体可穿过该间隙泄漏。腔室438的加压将减小在腔室438与导管122的出口端部122b之间的压力差、以及在轴向方向上压缩环形弹性带条434的压力差的倾向。这防止第二闸门部件432保持远离腔窝126的邻接壁，并因而减小设计环形弹性带条434的弹簧刚度的需要，从而阻止通过增大压力差的过度压缩，而不是通过更通常的大气压力差的压缩。

如图21、22A以及22B所示，单向阀部件490可以包括弹性体材料，该弹性体材料具有大致平面型密封表面492和多个伸出单向阀保持器494，这些单向阀保持器494在密封表面左右。单向阀保持器494每个可以包括颈部部分495和头部部分496，该颈部部分495适于延伸穿过和堵塞单向阀保持器开口458，该头部部分496适于被拉过单向阀保持器开口458但另外由其壁干涉地保持。如图21A所示，在组装期间，头部部分496可以包括可牺牲的接片延伸部497，该可牺牲的接片延伸部497穿过单向阀保持器开口458插入，并且然后被拉动以将头部部分496拉过开口，然后，可以除去接片延伸部497，以防止干涉弹性闸门组件428的操作。单向阀部件490还可以包括多个相对伸出的保持器止挡部498，这些保持器止挡部498与伸出单向阀保持器494对准。第一闸门部件430的止动支柱459的向内端部可以在闸门组件428的组装之后，布置在单向阀部件490的向内侧的附近，并且如果包括，则布置在相对伸出保持器止挡部498的附近，以便保证单向阀保持器494在导管122内的突然和巨大反向压力差期间不从单向阀保持器开口458排出。大致平面型密封表面492从第二闸门部件432的单向阀开口456的移动允许腔室438在这样的事件期间加压，以消除环形弹性带条434的任何过度压缩。

如图23所示，弹性闸门组件428可以安装在阀机构120内，使第二闸门部件432向导管122的出口端部122b定向。当弹性闸门组件428在敞开位置中时，穿过敞开位置部分440的开口433和通路429与导管122对准，以允许流体穿过其流动。当弹性闸门组件428运动到关闭位置时，开口433、敞开位置部分440以及通路429运动成不与导管122对准(如所示的那样，到腔窝126中，但如以上描述的那样，如果敞开位置部分440和关闭位置部分442颠倒，则可能进入连接开口124中)，并且环形弹性带条434将第一闸门部件和第二闸门部件430、432偏置成，与连接开口124和腔窝126的壁相密封接合。第一闸门部件430的光滑连续外表面450相应地阻塞从导管122的进口端部122a到出口端部122b的流动。单向阀部件490还提供辅助密封，防止绕第一闸门部件430或穿过连接开口124的泄漏连通到导管122的出口端部122b。如果反向压力差事件发生，则第二闸门部件432的单向阀部件490允许将腔室438加压，并且第一闸门部件430的光滑连续外表面450阻塞从导管122的出口端部122b到进口端部122a的流动。另外，腔室438的加压，减小了在出口端部122b与腔室438之间的反向压力差(即，横跨第二闸门部件432的压力差)，允许环形弹性带条434返回，或者继续将第二闸门部件432按压成，与腔窝126的邻接壁相密封接合。当弹性闸门组件428返回到敞开位置时，腔室438可以非选择性地穿过开口433与导管122流体连通，允许腔室减压。

与在图7-9中所示的实施例相反，弹性闸门组件428不要求环形弹性带条234/434具有能够抵抗反向压力差的弹簧常数，该反向压力差由在进气歧管内的增压压力(或其它相似事件)引起。这减小作用在弹性闸门组件428上的正压力，并因而减小摩擦力、以及所需的电磁操作力，这些摩擦力阻止组件沿其路径的直线运动。与在图2-5和10-17中所示的实施例相反，弹性闸门组件428不使用数字8形带条235′来提供在敞开位置部分240′/440(包括开口233′/433)与关闭位置部分242′/442(和第二开口244′或开口244′和344)之间的辅助密封。这可以降低用于环形弹性带条434和第一闸门部件和第二闸门部件430、432的模具的复杂性，但最便利地的是，可以减小为使弹性闸门组件428从敞开位置运动到关闭位置所需的致动器行程，并且反之亦然。如通过将图2-5与图18-19和23相比较可看到的那样，通过基本上消除分离组件的敞开和关闭位置部分的轨道237′和带条235′的中心段(在图11中详细地示出)，可以减小从相应弹性闸门组件128、428的连接开口端部128a/428a到该组件的相对端部的距离。

在一个方面，这里公开的是一种受电磁驱动的闸阀。螺线管致动弹性闸门组件，该弹性闸门组件包括环形弹性带条，该环形弹性带条保持在第一闸门部件与第二闸门部件之间，它们共同地限定在敞开位置和关闭位置中穿过闸门组件的通路，在该敞开位置处，穿过闸门的通路与导管对准，在关闭位置中，闸门的第二部分阻塞导管，以防止流体穿过它而流动。

在一个实施例中，环形弹性带条一般是弹性材料的椭圆形带条。在另一个实施例中，环形弹性带条一般成形为弹性材料的数字8形带条。在一个实施例中，弹性材料是天然或合成橡胶。弹性材料增强弹性闸门组件的密封，而不将过大摩擦滞后添加到致动器上，这种过大摩擦滞后是不合期望的，因为至少就时间和温度而论难以控制。

在一个实施例中，第一闸门部件和第二闸门部件中的至少一个具有大体光滑外表面，特别是在闸门的关闭位置部分上。在另一个实施例中，在第一闸门部件和第二闸门部件的仅一个具有大体光滑外表面的场合，另一个闸门部件在闸门的关闭位置部分中包括第二开口。在另一个实施例中，第一闸门部件和第二闸门部件都在它们的相应关闭位置部分中包括第二开口；因而，为了提供关闭部分，闸门还包括内部闸门部件和第二环形弹性带条，该内部闸门部件在其关闭位置部分的两个正面上具有大体连续外表面，该第二环形弹性带条作为在内部闸门部件与第二闸门部件之间的密封件。在又一个实施例中，第二闸门部件包括单向阀开口和单向阀部件，该单向阀部件密封单向阀开口，用于与腔室的选择性流体连通，该腔室限定在环形弹性带条的周界内在闸门部件之间。

应该注意，各实施例在它们的应用或使用方面不限于在附图和描述中所示的部分和步骤的构造和布置的细节。例如，所描述的弹性闸门组件可以与气动致动器一道使用，这些气动致动器具有杆柄，这些杆柄由隔膜、活塞等致动，由真空或空气驱动。各个说明性实施例、构造以及变化方式的特征可以在另一些实施例、构造、变化方式以及修改中实施或结合，并且可以按各种方式实践或实现。此外，除非另有指示，这里采用的术语和表达是为了描述本发明的说明性实施例的目的、为了读者的方便而选择的，并非为了限制本发明的目的。

Claims (21)

1.一种受驱动的闸阀，其包括：

电磁线圈和衔铁，该衔铁连接至阀机构；

所述阀机构包括：

导管，其具有连接开口和相对地布置的腔窝；以及

弹性闸门组件，其能够在所述连接开口与所述腔窝之间直线地运动；

其中，所述弹性闸门组件包括第一闸门部件、第二闸门部件以及环形弹性带条，该第一闸门部件具有开口，该第二闸门部件具有开口，并且与所述第一闸门部件相对，该环形弹性带条保持在所述第一闸门部件和第二闸门部件之间，所述各开口和环形弹性带条共同地限定穿过所述弹性闸门组件的通路；并且

其中，所述第一闸门部件和第二闸门部件以机械联接的方式与所述衔铁相联接，用来在所述连接开口与所述腔窝之间进行往复直线运动，

其中，所述第二闸门部件具有面向外凹口、单向阀开口以及单向阀，该单向阀开口布置在所述面向外凹口内，该单向阀布置成与所述单向阀开口相邻，从而选择性地密封所述单向阀开口而防止流出腔室，该腔室由所述第一闸门部件和第二闸门部件以及所述环形弹性带条限定。

2.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述机械联接包括杆柄，所述杆柄从所述衔铁伸出，并且所述杆柄的连接开口端部附加到所述弹性闸门组件上。

3.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述机械联接包括杆柄和导轨系统，该杆柄从所述衔铁伸出，该导轨系统将所述杆柄的连接开口端部与所述弹性闸门组件的连接开口端部互连，从而容许在所述杆柄与所述弹性闸门组件之间在与所述导管的纵向轴线相平行的方向上的相对滑动运动。

4.如权利要求3所述的受驱动的闸阀，其中，所述杆柄的连接开口端部和所述弹性闸门组件的连接开口端部中的一者包括导向导轨，并且所述杆柄的连接开口端部和所述弹性闸门组件的连接开口端部中的另一者包括滑块，该滑块构造成包围在所述导向导轨周围。

5.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述机械联接包括杆柄，该杆柄从所述衔铁伸出，所述杆柄的连接开口端部包括加大的板状头部，并且至少所述第一闸门部件和第二闸门部件的连接开口端部共同地限定腔窝，该腔窝围绕所述板状头部。

6.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述第一闸门部件和第二闸门部件均包括用来容纳所述环形弹性带条的一部分的轨道，其中，所述轨道和环形弹性带条构造成，当所述环形弹性带条坐置在所述轨道中时，所述第一闸门部件和第二闸门部件以非零距离相互间隔开，并且其中，所述轨道定位成，使所述环形弹性带条从所述第一闸门部件和第二闸门部件的外部周界凹入一段距离，从而绕布置在所述第一闸门部件和第二闸门部件之间的所述环形弹性带条的外表面形成通道。

7.如权利要求6所述的受驱动的闸阀，还包括排放孔，该排放孔与所述连接开口、所述腔窝以及所述通道流体连通。

8.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述腔窝在与所述导管的纵向轴线相平行的方向上具有宽度，该宽度小于所述弹性闸门组件的无载宽度，从而在所述弹性闸门组件插入到所述腔窝中时，在所述弹性闸门组件与所述腔窝之间产生过盈配合。

9.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述第一闸门部件和第二闸门部件包括关闭位置部分，所述第一闸门部件具有第二开口，所述第二闸门部件具有大致连续的光滑外表面，该大致连续的光滑外表面与所述第二开口相对，并且所述环形弹性带条具有数字8形形状，该数字8形形状将在所述数字8形形状的相对环路内的通路与所述第二开口分离。

10.如权利要求9所述的受驱动的闸阀，其中，所述第二闸门部件具有塞子，该塞子从与所述第二开口相对的内表面伸出，所述塞子构造成用以配合在所述数字8形形状的邻接环路内，并且其尺寸设定成至少是所述第二开口的尺寸。

11.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述第一闸门部件和第二闸门部件中的一者包括锁闩，并且所述第一闸门部件和第二闸门部件中的另一者包括对应地布置的棘爪，所述锁闩啮合所述棘爪，以将所述弹性闸门组件保持在组装构造中。

12.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述环形弹性带条具有手风琴形壁纵向横截面。

13.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述面向外凹口包括多个单向阀保持器开口，这些单向阀保持器开口与所述单向阀开口并列在一起，并且所述单向阀包括多个单向阀保持器，所述单向阀保持器由所述单向阀保持器开口容纳和保持。

14.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述第一闸门部件具有内表面，该内表面与所述多个单向阀保持器开口相对，并且所述内表面包括多个向内伸出的止动支柱，所述向内伸出的止动支柱与所述单向阀保持器开口对准，并且接合所述单向阀。

15.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述单向阀包括大致平面型密封表面，并且所述单向阀保持器包括伸出颈部部分和头部部分，所述伸出颈部部分适于延伸穿过并且堵塞所述单向阀保持器开口，所述头部部分适于由所述单向阀保持器开口的壁干涉地保持。

16.如权利要求15所述的受驱动的闸阀，其中，所述单向阀包括多个保持器止挡部，所述保持器止挡部与所述多个单向阀保持器对准，并且从所述单向阀相对地伸出。

17.如权利要求1所述的受驱动的闸阀，其中，所述单向阀选择性地打开，以便如果在所述面向外凹口处的压力大于在所述腔室内的压力，则将所述单向阀开口与所述腔室、第一闸门部件开口、第二闸门部件开口以及通路流体互连。

18.如权利要求17所述的受驱动的闸阀，其中，所述单向阀选择性地关闭，以便如果在所述面向外凹口处的压力小于在所述腔室内的压力，则将所述单向阀开口与所述腔室、第一闸门部件开口、第二闸门部件开口以及通路流体断开。

19.一种弹性闸门组件，包括：

第一闸门部件和第二闸门部件，每个闸门部件在其敞开位置部分中限定贯通的开口，所述第二闸门构件包括在其关闭位置部分中的单向阀开口，其具有单向阀部件，所述单向阀部件选择性地密封所述单向阀开口；以及

环形弹性带条，其具有限定至少第一敞开空间的内部周界，所述环形弹性带条被夹持压缩在所述第一闸门部件和第二闸门部件之间，其所述第一敞开空间被定向成与所述第一闸门部件和第二闸门部件中的开口对准，它们对准以形成通过所述弹性闸门组件的通道；

其中所述环形弹性带条向所述第一闸门部件和第二闸门部件施加偏压力偏置力从而偏置它们背离彼此，并且所述环形弹性带条、所述第一闸门部件和所述第二闸门部件一起在敞开位置和关闭位置之间共同移动。

20.如权利要求19所述的弹性闸门组件，其中所述第一闸门部件具有多个止动支柱，其从关闭位置部分的内部表面朝向所述单向阀部件延伸。

21.如权利要求19所述的弹性闸门组件，其中所述单向阀部件包括大致平面型密封表面、伸出颈部部分和头部部分，每个伸出颈部部分延伸通过所述第二闸门部件中的单向阀保持器开口，所述头部部分在每个伸出颈部部分上，其在通过所述单向阀保持器开口后由所述第二闸门部件干涉地保持。