CN110431339B - 电动塞阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动阀，包括：本体(10)，其具有至少一个进入管道(8a)和一个排出管道(8b)；封堵构件，其能移动地安装在所述本体(10)中，从而封堵或放开所述进入管道(8a)与所述排出管道(8b)之间的通道；以及电动控制系统，其用于控制所述封堵构件的移动，所述电动控制系统包括：塞阀，其连接所述进入管道(8a)和排出管道(8b)；齿轮马达，其包括电动马达和减速齿轮系，所述齿轮系包括输出轮，所述输出轮使所述阀的塞子旋转以便允许所述阀逐渐打开，其特征在于，所述齿轮马达由包括所述电动马达和减速齿轮系的外壳(1)形成，所述阀本体(10)与所述外壳(1)一体形成。

Description

电动塞阀
技术领域
本发明涉及电动阀领域，所述电动阀包括具有至少一个入口和至少一个出口的本体，能移动地安装在所述本体中从而封堵或放开所述入口与所述出口之间的通道的封堵构件，以及控制该封堵构件的移动的致动器。
根据特定、但非限制性的应用，本发明涉及机动车辆燃料蒸气的管理，并且更具体地，涉及一种用于这些蒸气的净化阀。
罐燃料蒸气再循环系统包括燃料蒸气吸收器以及燃料蒸气吸收器净化阀。
燃料蒸气吸收器从处于蒸气压力下的罐接收蒸气，并且从活性碳粒回收蒸气并存储蒸气，直到传动系控制模块确定何时能够在正常的燃烧过程中消耗蒸气。
通常，罐燃料蒸气再循环系统包括燃料蒸气吸收器、燃料蒸气吸收器净化阀、燃料蒸气吸收器通风阀、防护罩阀以及燃料罐压力传感器、密封罐盖、燃料蒸气排放检修口和传动系控制模块。
燃料蒸气吸收器净化阀允许蒸气流从燃料蒸气吸收器去向进气歧管。该常闭阀在传动系控制模块的控制下由脉宽调制(PWM)控制，从而准确地控制去向燃烧室的燃料蒸气流。该阀还在诊断测试期间打开，允许发动机真空在燃料蒸气再循环系统中施加其真空。
当对燃料蒸气吸收器的蒸气进行除气时，传动系控制单元控制燃料蒸气吸收器净化阀的打开，允许发动机真空施加至燃料蒸气吸收器。常开的燃料蒸气吸收器通风阀允许新鲜空气被吸入到燃料蒸气吸收器中，该燃料蒸气吸收器通过经由活性碳粒循环而将碳氢化合物提取至进气歧管，用于正常燃烧期间的消耗。
背景技术
如文献US9441741、JP1995208628、JP2003156105所描述的，使用塞阀的电动阀已知是目前的技术水平。
这些技术方案从未提出塞阀与待塞管道的集成。这导致了需要许多密封垫片的组件以及对于阀与致动器的接合的大的空间需求。
在用于对燃料蒸气吸收器进行净化的现有技术水平的技术方案中，构成燃料蒸气吸收器净化阀并且允许来自或非来自燃料蒸气吸收器的蒸气流去向进气歧管的阀是常闭的并且由螺线管式致动器(没有磁铁的可变磁阻致动器)控制，所述螺线管式致动器由传动系控制模块下的MLI控制单元控制，从而准确地控制燃料蒸气流去向燃烧室。所述阀还在诊断测试期间打开，允许发动机真空在燃料蒸气再循环系统中施加其真空。
更确切地，单稳态螺线管(或电磁铁)致动器使得能够在两个位置中使移动元件移动：由弹簧保持的无电流位置，以及当螺线管被提供动力以使移动元件移动时获得的另一个位置。随后附接至移动件的针在其与针容纳件接触时闭合流体通道通路。当螺线管被控制时，该通路随后被打开，允许流体自由地通过。为了改变阀的平均开度，致动器以大约10Hz的频率的可变开闭时间被连续地打开和关闭。
该类型的螺线管致动器的优点是多样的：低成本、简单的控制(简单的PWM)、开闭状态之间的低响应时间(等于控制频率)、由于简单的设计而带来的良好的紧凑性。
欧洲专利EP0397058描述了螺线管阀的示例，所述螺线管阀具有布置在入口端口与出口端口之间的阀座，具有螺线管致动器。
现有技术的缺点
由电磁铁提供动力的当前的阀具有由它们的设计导致的若干缺点：
-对来自活性碳罐的颗粒的敏感度(如果颗粒存在于针与密封件之间，暗示泄漏的危险)，
-过滤器的堵塞，导致能够通过阀的流速的减小，
-密封件上的记忆效应(阀通常处于关闭位置，针与密封件之间的接触力会使密封件蠕变，这会引起泄漏)，
-噪声(螺线管的控制频率为大约10Hz，这产生了非常高的听得到的咔哒声噪声)，
-粘合效应(阀通常处于关闭位置，可能使得针在长期不活动之后将粘到密封件上)，
-流量受限(如果螺线管的尺寸没有明显地增加，在没有轻微泄漏的风险的情况下，这类阀的设计不允许大的开口直径)，
-不可能直接诊断(市场上的阀具有两个唯一的电接头来操作螺线管移动针，不能直接检测到系统失效–损坏的绕组，粘住的针，等等)，
-功率消耗(已知的是使用PWM调节阀开口百分比，致动器连续消耗开口的1％到99％的功率)。
另外，使用可变阀升程的新发动机的开发导致在此用来经由控制阀吸取汽油蒸气的发动机的自然真空的减小。这具有如下效果：尽管压差较低，但增加了阀的通道直径从而保证了足够的质量流，并且尽管压差较低，但保证了足够的阀开口分辨率。
发明内容
本发明的目的在于尤其是通过改进现有技术的塞阀的紧凑性以及密封所需的垫圈的数量来克服现有技术的缺点。
本发明的目的还在于允许由齿轮马达控制的、塞子型的逐渐打开式阀的形式的燃料吸收器罐净化阀的结构。
本发明的目的尤其在于在以下方面提供技术方案：
-最小化的功率消耗，阀只在需要移动时被控制(并且因此消耗功率)，
-最小化的噪声，因为阀只在定位阶段期间移动，所以其不产生任何永久的噪声污染，
-开口流速的调整，具有获得大气流截面而不影响电动阀的整体设计的可能性，
-自清洁功能，塞阀的具体构造允许刮掉在阀移动期间来自罐的碳过滤器的颗粒，
-由于集成了能够给出关于塞阀的开口位置的非常准确的信息的位置传感器而实现的诊断功能。
由于以单件形成至少一个进入管道或排出管道的阀外壳的使用，本发明的一个目的是还提出尤其在所需要的密封垫圈的数量方面的简化的结构。
本发明提供的技术方案
更具体地，本发明在最广泛的意义上涉及一种电动阀，其具有：本体，所述本体具有至少一个进入管道和排出管道；封堵构件，所述封堵构件安装为以便能够在本体中移动从而封堵或放开所述进入管道与所述排出管道之间的通道；以及电动控制系统，其用于控制封堵构件的移动，所述电动控制系统包括：塞阀，其连接所述进入管道和排出管道；齿轮马达，其包括电动马达和减速齿轮系，所述齿轮系包括输出轮，所述输出轮使所述阀的塞子旋转从而允许阀逐渐打开，其特征在于，所述齿轮马达由包括所述电动马达和减速齿轮系的外壳形成，阀本体与外壳一体形成。
根据替代的技术方案：
-所述进入管道和排出管道中的至少一个与所述外壳一体形成。
-所述输出轮通过与所述塞子直接机械连接的轴而扩展。
-所述输出轮与传感器磁体是一体的，磁敏探针定位在所述传感器磁体的附近。
-所述输出轮与所述塞子一体形成。
-所述外壳通过塑料材料的注射而形成，并且[在于]电动马达包括由所述塑料材料包覆成型的定子。
-所述外壳形成第一壳体和第二壳体，所述第一壳体用于定位接纳所述马达的控制电子器件的印刷电路，所述第二壳体用于定位所述减速系的齿轮，并且[在于]所述电动马达的转子容纳在所述第二壳体中而且通过包覆成型表皮或壁与定子分开。
本发明还涉及一种这样的集成式电动阀作为阀门在燃料蒸气吸收器的净化回路中的应用。
本发明还涉及一种电动阀，该电动阀包括：本体，其具有至少一个进口管和一个出口管；塞子的形式的封堵构件，其能移动地安装在所述本体中，从而封堵或放开所述进口管与所述出口管之间的通道；以及电动控制系统，其用于控制所述塞子的移动，所述电动控制系统包括齿轮马达，所述齿轮马达包括电动马达和减速齿轮系，所述齿轮系包括输出轮，所述输出轮使所述阀的塞子旋转以便允许所述阀逐渐打开，其特征在于，所述阀作为阀门集成到燃料蒸气吸收器的净化回路中。
附图说明
本发明的其他特性和优点将出现在具体实施方式的描述中，并且所参照的附图分别表示：
图1为根据本发明的阀的第一示例性实施例的立体图。
图2为根据本发明的阀的第一示例性实施例的纵向切割的立体图；图3为根据本发明的阀的第一示例性实施例的俯视图，去除了罩；
图4为根据本发明的阀的第一示例性实施例的外壳的单独的立体图；
图5为根据本发明的阀的第二示例性实施例的纵向切割的立体图，其中进入管道或排出管道中的一个由齿轮马达外壳形成；图6为根据本发明的阀的第三示例性实施例的纵向切割的立体图，其中进入管道与排出管道二者由齿轮马达外壳形成；图7a为根据本发明的阀的第四示例性实施例的纵向切割的立体图，其中两个进入管道和排出管道由齿轮马达外壳形成；图7b为图7a所示的阀的分解图。
具体实施方式
在图1中，电动燃料蒸气吸收器净化阀由外壳1和本体10形成，所述外壳1形成为一体件，在所述本体10上附接有两个进入管道8a和排出管道8b。外壳1还通过用于电动阀的供电的连接器7而扩展。在该示例中，使用螺钉11a至11d将进入管道8a和排出管道8b附接至本体10。外壳1被粘合或焊接的罩14封闭，并且具有能够在图3中看到的孔9a、9b的形式的用于附接至外部接纳结构(未示出)的装置。
如图2所示，在外壳1内部的是减速齿轮系2、电动马达3、用于接纳控制电子器件的印刷电路板4以及塞子5。外壳1包覆成型电动阀的电连接轨6以形成连接器7。外壳1还以一体件的形式形成本体10的进入管道8a和排出管道8b，以及将电动阀紧固至其支撑件的凸耳。
外壳1形成贯穿的第一轴承12a，允许减速齿轮系2的输出轮13机械地驱动塞子5。该第一轴承12a还通过唇形密封件19而扩展，使得能够将电动马达3和印刷电路板4与汽油蒸气隔离。输出轮13的第二轴承12b由罩14形成，罩14刚性地连接至外壳1从而密封外壳1。
由外壳1的上部形成的塞阀在其中心包含球形塞子5，球形塞子5在两侧由塞子座15a、15b保持，由与一侧的进入管道8a和另一侧的排出管道8b接触的两个O形圈16a、16b确保塞子座15a、15b的预负荷和密封。使用自攻螺钉11a至11d将所述管道刚性地连接至外壳1。
该第一实施例因此包括三个接合处19、16a和16b，但是提出具有两个接合处或者甚至如下文所述只有一个接合处的实施例依然能够在本发明的范围内。
图3示出了没有电动阀的罩的俯视图，该图使得更好地理解由定子20和与减速齿轮系2相关联的转子21形成的电动马达3的存在，所述减速齿轮系2在此由三个正齿轮级形成，但该选择对于本发明不是限制性的。最后的轮为输出轮13，输出轮13驱动在该图中不能看到的塞子5。
图4示出了隔离箱1。本体10为外壳1的一体件，即，其形成单个的部件，并且组件例如能够通过塑料材料的注射而形成。在第一实施例使用的该变化形式中，进入管道8a和排出管道8b附接在本体10上，但能够认为其通过外壳1和阀本体10而形成所述管道8a、8b中的一个或者甚至如下图所示形成两个管道8a、8b。
图5示出了第二示例性实施例，其中一个管道，在此进入管道8a为外壳1的一体件，即其例如通过塑料材料的注射与外壳1一起形成。该有益的实施例减少了零件的数量，消除了密封垫圈以及将管道8a固定至外壳1的步骤，并且消除了附接元件。因此，只使用两个密封件19、16b。
在该示例中，输出轮13固定至穿过的传感器磁体17，允许放置在印刷电路板4上的磁敏探针18获知其准确位置，并且避免减速齿轮系2和电动马达3的定位误差。
图6示出了消除输出轮13的密封垫圈19和其他静态密封件的替代技术方案。实际上，在该实施例中，诸如电动马达的定子20和承载控制电子器件的印刷电路板4之类的对汽油蒸气敏感的元件不与汽油蒸气接触。这能够通过使定子20与转子21隔离来实现，或者如图6所示，通过将通过包覆成型表皮与转子21分开的定子20包覆成型，或者如图7a所示，通过将定子20定位在空腔23中，由此定子20通过薄壁22b与转子21分开。
在该示例中，塞子5b为圆筒状，并且进入管道8a和排出管道8b与外壳1一起形成。有益地，塞子5b为输出轮13的一体件，塞子5b和输出轮13形成单个件。
消除输出轮13上的密封件有益地限制了马达将要克服的摩擦扭矩，并且因此使功率消耗最小化，或者甚至以较小的占用空间确定马达的尺寸。
图6和图7a的实施例示出了外壳1的两侧的壳体24、25。第一壳体24被用于在定子20上方安装印刷电路板4，不论是如图6所示第一壳体24与外壳1包覆成型，还是如图7a和图7b所示第一壳体24放置在外壳1中。第二壳体25被用于安装减速齿轮系2。壳体24、25分别被罩(粘合或焊接至外壳1的罩14b、14a)封闭。

Claims (8)

1.一种电动阀，包括：本体(10)，其具有至少一个进入管道(8a)和一个排出管道(8b)；塞子(5)的形式的封堵构件，其能移动地安装在所述本体(10)中，从而封堵或放开所述进入管道(8a)与所述排出管道(8b)之间的通道；以及电动控制系统，其用于控制所述塞子(5)的移动，所述电动控制系统包括齿轮马达，所述齿轮马达包括电动马达(3)和减速齿轮系(2)，所述减速齿轮系(2)包括输出轮(13)，所述输出轮(13)使所述电动阀的塞子(5)旋转以便允许所述电动阀逐渐打开，其特征在于，所述齿轮马达由包括所述电动马达(3)和减速齿轮系(2)的外壳(1)形成，所述外壳(1)通过塑料材料的注射形成，并且包覆成型在所述电动马达(3)和所述减速齿轮系(2)的外部，所述本体(10)与所述外壳(1)一体形成，其中，所述外壳(1)形成贯穿的第一轴承(12a)，允许所述减速齿轮系(2)的所述输出轮(13)机械地驱动所述塞子(5)，所述输出轮(13)的第二轴承(12b)由罩(14)形成，所述罩(14)刚性地连接至所述外壳(1)从而密封所述外壳(1)；
其中，所述输出轮(13)与传感器磁体(17)是一体的，磁敏探针(18)定位在所述传感器磁体(17)的附近。
2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述输出轮(13)形成为与所述塞子(5)成一体。
3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述电动马达(3)包括通过所述塑料材料包覆成型的定子(20)。
4.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述外壳(1)形成第一壳体(23)和第二壳体(24)，所述第一壳体(23)用于定位接纳用于控制所述电动马达(3)的电子器件的印刷电路(4)，所述第二壳体(24)用于定位所述减速齿轮系(2)的齿轮，并且所述电动马达(3)的转子(21)容纳在所述第二壳体(24)中且通过包覆成型表皮或壁(22a，22b)与定子(20)分开。
5.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述外壳(1)通过电连接器(7)而扩展。
6.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述进入管道(8a)或排出管道(8b)中的至少一个与所述外壳(1)一体形成。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电动阀，其特征在于，所述电动阀作为阀门集成到燃料蒸气吸收器的净化回路中。
8.一种电动阀，包括：本体(10)，其具有至少一个进入管道(8a)和排出管道(8b)；塞子(5)的形式的封堵构件，其能移动地安装在所述本体(10)中，从而封堵或放开所述进入管道(8a)与所述排出管道(8b)之间的通道；以及电动控制系统，其用于控制所述塞子(5)的移动，所述电动控制系统包括齿轮马达，所述齿轮马达包括电动马达(3)和减速齿轮系(2)，所述减速齿轮系(2)包括输出轮(13)，所述输出轮(13)使所述电动阀的塞子(5)旋转以便允许所述电动阀逐渐打开，其特征在于，所述电动阀作为阀门集成到燃料蒸气吸收器的净化回路中，其中，所述齿轮马达由包括所述电动马达(3)和减速齿轮系(2)的外壳(1)形成，所述外壳(1)通过塑料材料的注射形成，并且包覆成型在所述电动马达(3)和所述减速齿轮系(2)的外部，所述本体(10)与所述外壳(1)一体形成，所述外壳(1)形成贯穿的第一轴承(12a)，允许所述减速齿轮系(2)的所述输出轮(13)机械地驱动所述塞子(5)，所述输出轮(13)的第二轴承(12b)由罩(14)形成，所述罩(14)刚性地连接至所述外壳(1)从而密封所述外壳(1)；其中，所述输出轮(13)与传感器磁体(17)是一体的，磁敏探针(18)定位在所述传感器磁体(17)的附近。
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