CN105518361B - 低成本电磁阀 - Google Patents

Abstract

在至少一些实施中，电磁阀包括外壳、绕线架和电枢。绕线架至少部分地接纳在外壳内，并且具有围绕其提供线圈的本体。包括入口和出口及阀座的流体流动路径由外壳或绕线架中的至少一个限定，并且电枢能够相对于阀座移动以控制通过流体流动路径的流量。

Description

低成本电磁阀

共同未决申请的参考

本申请要求2013年6月10日提交的美国临时申请第61/833,228号的权益，该申请全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开整体涉及用于流体流控制的电磁阀。

背景技术

电磁阀在各种各样的装置中使用以控制流体流。这样的阀利用由磁场驱动的电枢，该磁场由选择性地提供至线圈的电流选择性地生成。阀可包括许多部件，尤其是当部件相对较小时，部件的组装和确保部件的正确位置可能是困难的。一些螺线管与发动机燃料系统部件一起使用，例如在用于不包括蓄电池的发动机系统的化油器之上或之中。在至少这些实施中，希望减少驱动螺线管所需的电流，因为在这样的系统中可用的电能可能是有限的。

发明内容

在至少一些实施中，电磁阀包括外壳、绕线架和电枢。绕线架至少部分地接纳在外壳内，并且具有围绕其提供线圈的本体。包括入口和出口及阀座的流体流动路径由外壳或绕线架中的至少一个限定，并且电枢能够相对于阀座移动以控制通过流体流动路径的流量。

一种组装螺线管的方法可包括以下步骤：

提供绕线架；

将端子联接到处于第一位置的绕线架，其中，在端子和绕线架之间设有间隙；

在绕线架上提供线圈，并且将线连接到端子；以及

将端子相对于绕线架移动至最终位置，这减小或消除了间隙，并且在连接到端子的线中提供松弛。该方法还可包括：将电枢插入穿过绕线架的开口端；在电枢被插入之后，将电枢止挡件插入穿过绕线架的所述开口端；和/或安装接合端子和电枢止挡件之一或两者的盖帽，使得安装盖帽也将端子和电枢止挡件之一或两者移动至其最终安装位置。所述电枢和方法可以提供所谓的“下放式”安装，其中，阀部件安装在相同的方向以有利于组装。

附图说明

参照附图将阐述优选实施例和最佳方式的以下详细描述，在附图中：

图1是绕线架的剖视图；

图2是绕线架的俯视图；

图3是绕线架的底部透视图；

图4是类似图1的剖视图，并且示出了正被插入绕线架的端子腔体中的一对端子；

图5是局部侧视图，示出了一个端子的一部分和绕线架的一部分；

图6是端子的侧视图；

图7是剖视图，示出了处于初步安装位置的端子；

图8是局部视图，示出了处于其初步安装位置的端子；

图9是类似图7的剖视图，并且包括在绕线架上且连接到端子的线圈；

图10和11是局部侧视图，示出了连接到每个端子的线圈；

图12是剖视图，示出了接纳在外壳内的绕线架；

图13和14是外壳的顶部和底部透视图；

图15是类似图12的剖视图，并且包括阀构件；

图16是类似图15的剖视图，并且包括电枢和用于电枢的偏压构件；

图17是类似图16的剖视图，并且包括电枢止挡件；

图18是电枢止挡件的透视图；

图19是类似图17的剖视图，并且包括盖帽；

图20和21是盖帽的顶部和底部透视图；

图22是类似图19的剖视图，示出了电磁阀的部件的最终组装位置；

图23示出了处于其打开位置的电枢；

图24示出了处于其打开位置的电枢和抵靠阀座的阀构件；

图25示出了备选的电磁阀；

图26是包括所述电磁阀的化油器的透视图；以及

图27示出了由设有附加的密封件的装置承载的螺线管。

具体实施方式

更详细地参看附图，图26示出了由化油器12承载的电磁阀10，以控制在化油器中的一个或多个通道内的流体(例如，如空气的气体或如燃料的液体)的流动。电磁阀10可以被接纳在覆盖件14内，该覆盖件连接到化油器12的主体16，或者由化油器承载或与化油器相关联。虽然显示为与隔膜化油器一起使用，但电磁阀10可以与任何类型的化油器或其它装置一起使用。

参看图1-3，电磁阀10包括带有本体22的绕线架20，本体22包括内部通道24和间隔开且径向向外延伸的凸缘26、28。端子腔体30可以设置成从凸缘26中的上部一个大体上轴向延伸，并且流体流动路径或通道32可以设置在相对的凸缘28处。流体通道32可以延伸进入圆柱形的凸台或直径减小部分34中并且至少部分地由圆柱形的凸台或直径减小部分34限定，圆柱形的凸台或直径减小部分34由本体22承载。凸台可以设置成邻近与内部通道的开口端相对的内部通道24的一端。凸台34在限定通道32的入口36的一端处是开放的，并且内部阀座38被限定在其另一端处。在阀座38的下游，在本体22中设有一个或多个流体出口40。阀座38面向内部通道24，并且可具有径向小于内部通道24的至少一部分(例如，相对于在内部通道中或附近的肩部向内延伸和/或提供该肩部)，并且当电枢42被螺线管驱动时，接纳在通道24中的电枢42 (图16)可以打开和关闭，或者控制阀座38的打开和关闭。在图示实施例中，提供了四个出口40。虽然不需要，但绕线架20和包括阀座38、本体22、端子腔体30和流体流动通道/端口在内的上述所有特征都可以一体地设置在相同部件中，并且可以由同一材料件形成。在至少一个实施中，绕线架由塑性材料模制并且包括模制的所有这些特征。

电气端子44设置在端子腔体30中，如图4和5所示。端子44由金属形成，连接到螺线管线圈46的线(图9)，并且限定电磁阀10的电路的一部分。端子44可以是通常薄的金属带，其被压入端子腔体30中。为了将端子44保持在腔体30中，端子44的插入端48和/或腔体30可包括连接特征。如图5和6所示，连接特征包括在端子44的插入端上的锯齿50，但除了锯齿50之外或代替锯齿50，可以使用其它连接特征。在所示实施例中，锯齿50适于嵌入限定端子腔体30的材料中，以将端子牢固地保持在腔体中。与插入端48相隔，端子44可包括一个或多个线保持特征，以有利于将线46保持在端子上。在至少一些实施中，线保持特征可包括向外延伸的肩部52，其由较小的颈部54间隔开，线46被包裹或卷曲在颈部54周围。

如图7和8所示，端子44可以被插入腔体30内初始深度，该深度限定初步安装位置，并且在端子44的插入端48和腔体30的底部之间留有间隙56。初始深度可以由肩部52中的下部一个的接合部或由某个其它装置控制，该接合部接合限定腔体30的壁。

在端子44安装到其在绕线架20上的初始位置的情况下，线圈46可以设置在绕线架20上。在一种形式中，将线的一端系到端子44中的一个上，将线46在凸缘26、28之间围绕绕线架本体22缠绕所需次数，然后将线46的另一端在端子44中的另一个上打结，通过这种方式来提供线圈46。如图5、8、10和11所示，端子腔体30可包括狭槽58，以将线46容纳在端子44和绕线架本体22之间。绕线架20可以是对称的，使得线46可以初始地包裹在任一端子44上。线端可以软钎焊到端子或根据需要以其它方式连接。

在线46被设置在绕线架20上之后，绕线架可以被插入外壳60中，如图12所示，其中外壳60在图12-14中示出。外壳60可以是大体上圆柱形的，并且在邻近端子44接纳的上端62处开放。为了减小振动和/或帮助将绕线架20保持在外壳60内，绕线架凸缘26、28可以被相对紧密地接纳在外壳60的内表面64内，如果需要的话。外壳的下端可包括向内延伸的壁66，其具有凸台34所延伸穿过的开口68。向内延伸的凸块70可以接纳在形成于绕线架20中的出口40内，出口40邻近阀座38并且邻近绕线架的内部通道24。虽然可以提供任何数量的凸块70，但如图所示提供了四个凸块，其中一个凸块70延伸进入出口40中的每一个内。外壳60可以由金属形成，并且可以限定电磁阀的磁通路径的一部分，如将描述的。

为了在需要是改善阀座38的密封/关闭，如图15所示，阀构件72可以邻近阀座38设置在绕线架的内部通道24内。阀构件72可以由任何合适的材料形成，并且可以是大体上圆形的且尺寸设计用于接纳在内部通道24中且接合和关闭阀座38。阀构件72可以独立地接纳在内部通道24内，使得它能独立地移动且不直接连接到另一个部件。以这种方式，它可以充当止回阀，以防止从(多个)出口到入口的逆流，并且它可以改善阀座38的关闭和密封，如将进一步描述的。

接下来，如图16所示，电枢42可以被插入绕线架内部通道24中，其中一端74邻近阀构件72和/或阀座38，并且相对端76在绕线架本体22内且由螺线管线圈46围绕。电枢42可以是铁磁体，并且可滑动地接纳在内部通道24内，使得它可以相对于阀座38移动，如将描述的。诸如弹簧78的偏压构件可以被接纳在内部通道24内，并且一端与电枢42接合，电枢42在端部76处可具有减小的直径，弹簧78的一部分被接纳在端部76上。弹簧78将电枢42偏压成与阀构件72接合，使得阀10为常闭的。即，除非电枢42通过由螺线管生成的磁力移动远离阀构件72，弹簧78将电枢42推入阀构件72中，阀构件72接合并关闭阀座38，以抑制或阻止流体流过阀座38。

如图17所示，电枢止挡件80设置在绕线架20的开口端中，以关闭开口端，提供用于弹簧78的反作用表面和止挡表面，该止挡表面可以由电枢42接合以限制其行程。如图17和18所示，电枢止挡件80可包括弹簧保持特征，例如，在一端处直径减小的鼻部82、抵靠绕线架紧密地接纳在内部通道24中的杆84、向外延伸的头部86和突出的圆柱形凸台88。杆84可包括保持特征，例如向外延伸的倒钩90，以接合在内部通道24内的绕线架20，从而牢固地保持电枢止挡件80的最终组装位置。在图17中所示组装的点处，电枢止挡件80可以仅部分地压入绕线架20中，其中头部86的下端仍与绕线架20的内部肩部92间隔开。头部86可以是大体上圆柱形的，其设计成基本上关闭绕线架20的开口端并且可包括凹部94以容纳端子腔体30。凸台88可包括向外延伸的倒钩96或用于盖帽的其它保持特征，该特征可以安装在外壳60的开口端、绕线架20和电枢止挡件80上。电枢止挡件80的相邻端可以由电枢42接合，并且为电枢移动提供正的止挡件或极限。

图19-21示出了盖帽98和其在螺线管外壳60、电枢止挡件80和绕线架20上的组装。盖帽98可具有通往上壁102的大体上圆柱形的侧壁100。上壁102可包括：开口104，其接纳电枢止挡件凸台88；以及一对狭槽106，当盖帽98被插入到端子44上并被压入其组装位置时，端子44延伸穿过所述一对狭槽106。如果需要，当盖帽98被安装到其最终位置时，盖帽98可以接合电枢止挡件80的头部86并且将电枢止挡件驱动至图22中所示的其最终位置。在该位置，电枢止挡件80与绕线架20接合在绕线架的内部通道24内，并且头部86被截留在绕线架20和盖帽98之间。电枢止挡件80的这种移动可以将弹簧78压缩在电枢止挡件80和电枢42之间，以提供作用于电枢上的所需弹簧力。盖帽侧壁100的下边缘108可以抵靠外壳60的开口端压平，以便为盖帽98提供可以在视觉上确认的正止挡件。当然，根据需要，盖帽侧壁100可以被接纳在外壳60之上或之内。盖帽98可以提供灰尘/污染物罩，以用于软钎焊的线到端子连接和大体上螺线管内部部件。盖帽98可以为端子44提供支撑，使得它们不太可能严重挠曲和/或从其腔体30移置。并且，盖帽98可以帮助将电磁阀10保持在腔体110内，在腔体110中接纳电磁阀10，例如，如图26所示。

在所示实施中，最终组装步骤是将端子44从其初始位置移动至其图22所示最终组装位置。这可以通过简单地将端子44进一步压入其腔体30中来进行，并且可以在安装盖帽98的同时进行。端子44的这种移动可以在螺线管线圈线46中提供一些松弛，以便为线46形成一些应力消除，并且确保其在使用中未被拉伸或过度拉紧。这降低了线可能断裂并造成螺线管失效的可能性。该随后提供的应力消除也可以允许线缠绕在绕线架20周围并连接到端子44，而不必在此时提供松弛，并且这可以简化线缠绕过程。

在使用中，当电力被供应至端子44时，线圈46生成磁场，该磁场使电枢42抵抗弹簧78移置并且与电枢止挡件42形成接合，如图23所示。这允许阀构件72通过穿过入口36和朝向(多个)出口40的流体流移动远离阀座38。然而，流体的逆流可以被阀构件72阻止，如图24所示，即使电枢42处于其打开位置，因为这样的逆向流体流接合阀构件72并将其移动至阀座38上以关闭阀座。当电力不被供应至端子44时，电枢42通过弹簧78恢复至其关闭位置，并且通过阀座38的流体流通过阀构件72与阀座38接合而被抑制或阻止。

备选的电磁阀120在图25中示出。该电磁阀120可以与此前描述的相同，除了下文所指出的之外。在该电磁阀120中，阀座122和流体通道124(包括入口126和(多个)出口128)形成于外壳130中，而不是绕线架132中。因此，绕线架132可以端接于其下凸缘134处，并且不像在此前的实施例中那样包括凸台34。外壳130可包括向内延伸的壁136，绕线架132抵靠该壁136被接纳。壁136具有开口138，电枢42延伸穿过开口138，并且这将外壳130设置成紧邻电枢42，使得外壳130可以完成磁通路径，如前所述。除此之外，该电磁阀120的构造和操作可以与针对其它电磁阀10描述和示出的相同。

通过将阀座38、122形成为与绕线架20和/或外壳130一体化，而不是作为单独和附加的部件，可以减小公差，并且消除多个部件之间的公差叠加。此外，在绕线架20或外壳130中的一体化的阀座38、122和流体流动路径32、124使得外壳60、130的一部分(例如，下壁和/或其凸块)能够被接纳至靠近电枢42，使得外壳自身(而不是单独的垫圈或环)可完成到电枢的磁通路径。允许凸块70或外壳60、130的其它部分紧邻电枢42而不妨碍电枢42也使得操作电磁阀10、120所需电流能够相比类似的螺线管减少。这降低了操作电磁阀10、120的成本，并且有利于将电磁阀用于未准备好电能供应源的装置，例如，由不具有蓄电池或交流发电机的小发动机供能的装置。末端开放的绕线架20、132和外壳60、130设计成使得剩余部件均可从相同端插入，提供了所谓的嵌入式或顶部朝下式安装。并且，部件可以通过单个挤压操作移动至其最终组装位置，该操作使例如电枢止挡件80、盖帽98和端子44移动至其最终组装位置，从而提供简单且低成本的组装。

某些部件也可以提供多于一个功能，以提高电磁阀10、120的效率。例如，阀构件72可以充当阀密封件和如上所述止回阀，其消除了与额外的止回阀相关联的成本和公差叠加。电枢止挡件80可以提供：止挡表面，以限制电枢42移动远离阀座；电枢和弹簧的保持器，其借助于其在绕线架内部通道24内的摩擦或过盈配合；以及盖帽98的保持器，其利用在凸台上的保持倒钩。这可以减小部件之间的干涉和将部件挤压到其最终组装位置所需的力，该力否则会使绕线架变形并且可能地使线断裂，造成螺线管的失效。

图27示出了当电磁阀10或120被插入装置142的腔体140中时可能提供的附加的密封。诸如O形环144的密封件可以在腔体140内设置在绕线架20和外壳60之间和/或外壳60和装置142之间。另外的密封件146可以设置在绕线架凸台34和装置142之间。并且，这些密封件可以作为由在电枢止挡件80和绕线架20之间以及盖帽98和电枢止挡件80之间的过盈配合提供的密封件的补充。此外，盖帽98可具有大于腔体140的内径的外径，以便在腔体140内的盖帽98和装置142之间提供压力配合或过盈配合。

当然，应当理解，上述描述是关于本发明的优选的示例性实施例的，并且本发明不限于所示的具体实施例。各种变化和修改对于本领域的技术人员将变得显而易见，并且所有这样的变型和修改均旨在落入所附权利要求的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种电磁阀，包括：

外壳；

绕线架，其至少部分地接纳在所述外壳内且具有本体，线圈围绕所述本体设置；

流体流动路径，其包括入口和出口以及由所述外壳或所述绕线架中的至少一个限定的阀座；以及

电枢，其能够相对于所述阀座移动以控制通过所述流体流动路径的流动，

其中，所述外壳具有开口端和与所述开口端间隔开的向内延伸的壁以保持所述绕线架，所述绕线架抵靠该壁被接纳，并且所述壁被接纳至靠近所述电枢，使得所述外壳形成所述电枢的磁通路径的一部分。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述绕线架包括在一端处开放的内部通道，并且所述绕线架或所述外壳中的至少一个包括限定所述流体流动路径的一部分的阀座，并且所述阀座由直径减小的部分限定，所述直径减小的部分小于且面向所述内部通道。

3.根据权利要求2所述的阀，其中，所述直径减小的部分由与限定所述内部通道的所述绕线架的部分同一材料件形成。

4.根据权利要求2所述的阀，其中，所述绕线架或所述外壳包括在所述阀座下游的出口，并且其中，所述电枢能够相对于所述阀座在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，通过所述阀座的流体流被抑制或阻止，在所述打开位置，通过所述阀座的流体流被允许。

5.根据权利要求2所述的阀，其中，所述电枢大于所述阀座并且通过所述内部通道的开口端被接纳在所述内部通道中。

6.根据权利要求4所述的阀，所述阀还包括电枢止挡件，所述电枢止挡件至少部分地接纳在所述内部通道中且适于限制所述电枢远离所述阀座的移动。

7.根据权利要求6所述的阀，所述阀还包括至少部分地位于所述电枢和所述电枢止挡件之间的偏压构件。

8.根据权利要求2所述的阀，其中，所述阀座定位成比所述外壳的所述开口端更靠近所述向内延伸的壁，并且所述内部通道的开口端定位成比所述阀座更靠近所述外壳的所述开口端。

9.根据权利要求6所述的阀，所述阀还包括至少一个端子，并且所述绕线架、电枢、电枢止挡件和端子可以在相同方向上移入它们的最终组装位置。

10.根据权利要求1所述的阀，其中，所述外壳的一部分延伸进入所述流体流动路径且邻近所述阀座。

11.根据权利要求2所述的阀，其还包括位于所述电枢和所述阀座之间的阀构件。

12.根据权利要求4所述的阀，其还包括阀构件，所述阀构件位于所述电枢和所述阀座之间且能够独立于所述电枢移动，使得所述阀构件在所述电枢处于所述打开位置时抑制或阻止流体从所述出口通过所述阀座的流动。

13.根据权利要求9所述的阀，其还包括线，所述线连接到所述端子且限定围绕所述绕线架的线圈，并且其中，所述线包括松弛部并且不在所述端子和所述线圈之间被拉紧。

14.根据权利要求1所述的阀，其中，所述向内延伸的壁包括开口，至少当所述电枢处于其关闭位置时，所述电枢延伸穿过所述开口。

15.一种组装螺线管的方法，包括：

提供绕线架；

将端子联接到处于第一位置的所述绕线架，其中，在所述端子和绕线架之间设有间隙；

在所述绕线架上提供线圈，并且将线连接到所述端子；以及

将所述端子相对于所述绕线架移动至最终位置，这减小或消除了所述间隙，并且在连接到所述端子的所述线中提供松弛。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，盖帽覆盖所述绕线架的一端，并且所述盖帽压力配合到就位位置中，并且在压力配合所述盖帽的所述步骤期间，所述端子移动至其最终位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述盖帽压力配合到电枢止挡件上，所述电枢止挡件联接到所述绕线架以将所述盖帽相对于所述绕线架保持在位。