CN113833888A - 用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，提出利用压力垂直作用受力面的机理，将阀门的一阶及二阶浮子的配合结构设计成斜面，从而可将浮子所受压力分解为水平方向和垂直方向两个分力，其中垂直方向分力相对传统阀门变小，从而达到提高阀门重开启压力的目标。具体地，在阀门壳体的上盖凸起部设上盖斜面结构及二阶排气通道，一阶浮子设中空的具有第一斜面结构的浮子凸起部，二阶浮子设置具有一阶排气通道的第二斜面结构，且二阶浮子与一阶浮子活动连接，上述三个斜面结构的倾斜度一致且相互配合。本发明具有结构紧凑、成本低、不额外增加零部件且适用性强的优点，能够显著提升阀门的重新开启性能。

Description

用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门
技术领域
本发明涉及车辆燃油箱领域，尤其涉及一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门。
背景技术
在车辆行驶或者车辆加油的过程中，会由于燃油液面的晃动而拍打阀门浮子，造成阀门关闭的情况，在这种工况下，若阀门不能够及时开启进行排气的话，油箱内部压力会不断聚集，存在安全风险。阀门这种在高压力的工况下需及时开启的能力被称之为重新开启性能，通常来说，燃油箱行业内将重新开启过程配置为两阶段开启：
第一阶段称为一阶重开启性能，利用一阶大浮子的重力，克服向上的弹簧力和向上的压力，达到一阶重开启的目的。第一阶段重开启的关键因素在于，对应的一阶排气孔的孔径需足够小，由压力等于压强和受力面积相乘可知，此时作用的压力较小，因而才能依靠向下的一阶大浮子的重力达到一阶重开启的效果。当第一阶段完成后，阀门上的一阶排气孔已经完全打开可进行排气，但由于受限于一阶排气孔的孔径，导致排气能力有限。
第二阶段称为二阶重开启性能，油箱内压强已经下降到一定值，二阶排气孔面积相对较大，压强和受力面积相乘得到的压力已经足够小，可利用一阶浮子和二阶浮子的总重力，克服向上的弹簧力和向上的压力，达到二阶重开启的目的。如上所述，第二阶段重开启的关键因素在于，油箱内部压强已经下降到一定值。在第二阶段完成后，阀门上的二阶排气孔完全打开，二阶排气孔尺寸较大，排气能力相比于一阶排气孔有显著提升。
针对阀门的重开启性能，目前燃油箱行业内所用阀门存在如下问题：
1、阀门的重开启性能一直落后于车辆主机厂的需求，目前市面上常见的阀门一阶重开启压力一般在15KPa左右，二阶重开启压力一般在1KPa左右，而某些主机厂对阀门一阶重新开启压力要求为38KPa，二阶重开启压力的要求为3KPa，目前市面上基本没有阀门可以满足该要求。
2、在阀门由于特殊工况而意外关闭之后，目前市面上的阀门往往不能够及时的重新开启，因为一阶重开启压力一般为15KPa左右，需要燃油箱系统压力缓慢下降至15KPa及以下，阀门的一阶浮子的重力才能够克服向上的弹力和压力，使一阶小孔完全打开进行小流量排气。由于目前阀门的一阶重开启压力过小，导致燃油箱不能够及时排气，可能存在油箱内压过高而造成的油箱变形或者泄漏等安全问题。
3、由于目前阀门的二阶开启压力更小，一般在1KPa左右，这就意味着阀门在一阶重开启之后，需要将油箱内压力下降到二阶开启压力及以下，二阶排气孔才能够开启，以进行大流量泄压，即，需要更长的时间才能将油箱内压泄压至二阶重新开启压力。而过长的泄压时间，可能会造成压力的继续积聚，达不到快速泄压的要求。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，以解决现有阀门存在的一阶重开启压力和二阶重开启压力过低的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，包括阀门壳体，以及位于所述阀门壳体内的一阶浮子及二阶浮子，其中：
在所述阀门壳体的上盖形成有上盖凸起部，所述上盖凸起部具有上盖斜面结构，且在所述上盖斜面结构上设有二阶排气通道；
所述一阶浮子的顶部设有中空的浮子凸起部，所述浮子凸起部具有第一斜面结构；
所述二阶浮子的本体形成有第二斜面结构，在所述第二斜面结构上设有与所述二阶排气通道对应的一阶排气通道，且所述二阶浮子通过滑动装置与所述一阶浮子活动连接；
所述第一斜面结构、所述第二斜面结构以及所述上盖斜面结构的倾斜度相同，且所述第一斜面结构的外表面与所述第二斜面结构的内侧面配合，所述第二斜面结构的外表面与所述上盖斜面结构的内侧面配合。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述上盖凸起部为角型凸起部，所述上盖斜面结构包括至少两个对称斜面；所述二阶排气通道分别设于对称斜面上且具有对称关系。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述浮子凸起部包括密封立柱，在所述密封立柱的顶面形成有所述第一斜面结构；
所述密封立柱具有平板结构，且所述第一斜面结构包括平直的斜面。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述第二斜面结构包括平直的斜面。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述上盖凸起部为锥型凸起部，所述上盖斜面结构具有锥面结构，所述二阶排气通道包括设于锥面上的若干个通孔。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述浮子凸起部包括密封立柱，在所述密封立柱的顶面形成有所述第一斜面结构；
所述密封立柱具有圆柱结构，且所述第一斜面结构具有锥面结构；
所述浮子凸起部的中空内部与所述一阶浮子的内部连通。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述第二斜面结构包括锥面结构。
在其中至少一种可能的实现方式中：所述第一斜面结构与所述第二斜面结构接触后，从所述第二斜面结构的内侧密封所述一阶排气通道；
所述第二斜面结构与所述上盖斜面结构接触后，从所述上盖斜面结构的内侧密封所述二阶排气通道。
在其中至少一种可能的实现方式中：在所述第二斜面结构上设有用于密封所述二阶排气通道的密封垫，且在所述密封垫上开设有与所述一阶排气通道连通的通孔。
在其中至少一种可能的实现方式中：在所述二阶浮子的本体下端形成有立柱，所述立柱的根部形成有限位块。
在其中至少一种可能的实现方式中：在所述一阶浮子的顶面上且位于所述浮子凸起部的两侧设有滑槽立柱，所述滑槽立柱上开设有与所述限位块配合的竖向滑槽。
在其中至少一种可能的实现方式中：在所述浮子凸起部的本体上设置与所述限位块配合的竖向滑槽。
本发明的主要设计构思在于，提出利用压力垂直作用受力面的机理，将阀门的一阶及二阶浮子的配合结构设计成斜面，从而可将浮子所受压力分解为水平方向和垂直方向两个分力，其中垂直方向分力相对传统阀门变小，从而达到提高阀门重开启压力的目标。具体地，在阀门壳体上盖的上盖凸起部具有上盖斜面结构，上盖斜面结构上设有二阶排气通道，一阶浮子顶部设有中空的具有第一斜面结构的浮子凸起部，二阶浮子与一阶浮子活动连接且形成有第二斜面结构，第二斜面结构上设有一阶排气通道，上述三个斜面结构倾斜度一致且相互配合。本发明具有结构紧凑、成本低、不额外增加零部件且适用性强的优点，能够显著提升阀门的重新开启性能。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门的剖视图；
图2为本发明实施例提供的阀门壳体细节图；
图3为本发明实施例提供的一阶浮子细节图；
图4为本发明实施例提供的二阶浮子细节图；
图5为本发明实施例提供的紧凑式高压重开启阀门处于完全开启状态的剖视图；
图6为本发明实施例提供的紧凑式高压重开启阀门处于完全关闭状态的剖视图；
图7为本发明实施例提供的紧凑式高压重开启阀门处于一阶开启状态的剖视图；
图8为本发明实施例提供的紧凑式高压重开启阀门处于二阶开启状态的剖视图(刚好开启)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门的实施例，具体来说，如图1和图2所示(需指出的是，在实际操作中，弹簧都是处于压缩状态，只是压缩量大和小的问题，而在本发明所有附图中，出现的弹簧并不表示其工作状态，只是其工作位置的示意)，该阀门包括：阀门壳体2，以及位于所述阀门壳体2内的一阶浮子5及二阶浮子7，其中，在所述阀门壳体2的上盖201的中部形成有上盖凸起部，所述上盖凸起部具有上盖斜面结构202，在所述上盖斜面结构202上设有二阶排气通道203。
图中示出的上盖凸起部为角型凸起部，因而所述上盖斜面结构202可以具体为对称的两个斜面，由此，二阶排气通道203可以分别设于两个对称斜面的中部且同样可以具有对称关系。
当然，在本发明的其他实施例中，所述上盖凸起部也可以但不限于是锥型凸起部，因而所述上盖斜面结构202是指锥型凸起部的整个锥面，由此，二阶排气通道203可以是指设于锥面上的若干个通孔。
接续前文，如图1和图3所示，所述一阶浮子5的顶部设有中空的浮子凸起部，所述浮子凸起部具有密封立柱502，且所述密封立柱502的顶面设有第一斜面结构503，所述第一斜面结构503的倾斜度与所述上盖斜面结构202的倾斜度一致。
如前文提及，上盖凸起部可以多种结构样式实现，图3示意的密封立柱502及其上的第一斜面结构503是以图1示出的角型凸起部结构适配的样式，该示例中，浮子凸起部的密封立柱502具有平板状结构，且其上的第一斜面结构503为两个平直的斜面。
而在本发明其他实施例中，例如但不限于锥型的上盖凸起部方案中，浮子凸起部的密封立柱502则可以具有圆柱结构，且其上的第一斜面结构503则可以是与上盖凸起部适配的锥体结构。当然，本领域技术人员可以理解的是，当采用具有圆柱面及锥面的浮子凸起部时，该浮子凸起部的中空内部与一阶浮子5的内部连通。
接续前文，如图1和图4所示，所述二阶浮子7的本体具有第二斜面结构701，所述第二斜面结构701的倾斜度与所述上盖斜面结构202的倾斜度一致；在所述第二斜面结构701上设有一阶排气通道703，且在所述二阶浮子7与所述上盖凸起部配合后，所述一阶排气通道703与所述二阶排气通道203连通。
如前文所述，第二斜面结构701(也即是二阶浮子7的本体)可以是图示的角型平板造型，也可以是锥体结构，也即是所述上盖凸起部、所述浮子凸起部以及所述二阶浮子7三者结构相互适配。
具体来说，所述第一斜面结构503的外表面与所述第二斜面结构701的内侧面配合，所述第二斜面结构701的外表面与所述上盖斜面结构202的内侧面204配合。优选地，当所述第一斜面结构503与所述第二斜面结构701接触后，可以从所述第二斜面结构701的内侧密封所述一阶排气通道703。进一步地，当所述第二斜面结构701与上盖斜面结构202接触后，可以从所述上盖斜面结构202的内侧密封所述二阶排气通道203。基于此构思，为了保证较为轻质的二阶浮子7能够可靠密封所述二阶排气通道203，在一些较佳实施例中，在所述第二斜面结构701上设有用于密封所述二阶排气通道203的密封垫8，且在所述密封垫8上开设有与所述一阶排气通道703连通的通孔，也即是可以理解地，在采用密封垫8的方案中，密封垫8上的通孔即等效于一阶排气通道703。
接续前文，所述二阶浮子7通过滑动装置与所述一阶浮子5活动连接，所述滑动装置用于使所述二阶浮子7的本体在所述一阶浮子5的浮子凸起部上进行上下移动。
在实际操作中，可在所述二阶浮子7的本体下端设置有立柱702(板状或条状等皆可)，所述立柱702的根部形成有限位块704(也可以理解为滑块)，而所述滑动装置的选型和设计则有相应的多种选择，如图所示的，可在所述一阶浮子5的顶面上的浮子凸起部两侧设置滑槽立柱501，所述滑槽立柱501上开设有与所述限位块704配合的滑槽，从而可以使所述二阶浮子7在所述一阶浮子5上的滑槽立柱501上进行上下移动(垂直方向)。
此外，也可以考虑直接在浮子凸起部的本体上设置与所述立柱702及所述限位块704配合的机构，例如在所述浮子凸起部的密封立柱502上开设滑槽，这样可以使所述二阶浮子7的本体直接在一阶浮子的浮子凸起部上进行山下移动。
当然，还可以指出的是，上述各实施例提及的阀门的其他部件则可以借鉴现有阀门结构，结合图1来说，例如所述阀门壳体2为开口朝下的圆筒状壳体，所述阀门壳体2和法兰1通过O型圈3密封连接，且所述阀门壳体2的外部配置有底座4，所述底座4内表面连接弹簧6的一端，所述弹簧6的另一端连接所述一阶浮子5的内表面，这样所述一阶浮子5可以在所述壳体2内部所限定的空间进行垂直方向的上下移动。此外，所述一阶排气通道703的通径要远小于所述的二阶排气通道203，且所述一阶浮子5的重量要远大于所述二阶浮子7。
结合本发明提出的上述各实施例，该阀门有多种工作状态：
(1)阀门处于完全开启状态。具体地，如图5所示，此阶段一阶浮子5和二阶浮子7的总重力会大于弹簧6的弹力，一阶浮子5、二阶浮子7均处于最低位，其中，轻质的二阶浮子7本体上的所述第二斜面结构701的内侧面与所述第一斜面结构503的外表面配合连接。此时，燃油箱内的油蒸汽可直接通过阀门壳体2上的二阶排气通道203流向碳罐(图中未标识)。
(2)阀门处于完全关闭状态。具体地，如图6所示，在燃油液位较高，或者油箱翻转的情况下，阀门则处于完全关闭状态。此时，一阶浮子5和二阶浮子7都处于最高位，使得第一斜面结构503、第二斜面结构701以及上盖斜面结构202的内侧面204依次配合接触，油箱中油蒸汽或者液体燃油均无法通过阀门排出。
(3)阀门处于一阶开启状态。具体地，如图7所示，在车辆行驶或者车辆加油的过程中，由于燃油液面的晃动而拍打阀门浮子，造成阀门关闭情况，如果此时油箱内部存在压力，为了防止高压下油箱变形等情况发生，就需要浮子能够及时的开启而进行排气，也就是通常所说的阀门重开启性能。传统阀门一般都是利用浮子的重力，克服油箱内压垂直作用下密封面上的压力以及向上的弹力，从而达到重开启的目的。
本发明前述实施例提及的一阶浮子5上的第一斜面结构503由于具有一定的倾斜角度，这样，当油箱内压力作用在第一斜面结构503上时，压力垂直作用于第一斜面结构503，该压力就可以被分解为相对于阀门来说的水平方向分力及竖直方向分力，无论是前文提及的对称式斜面结构或者圆锥面，水平方向的分力会相互抵消，且不会影响浮子在垂直方向的作用力。
由此，因为只有垂直方向的分力会影响阀门的重开启性能，在油箱内压和传统阀门一致，且总排气面积相同的前提下，可以推导出：本发明方案中作用在浮子上且垂直向上的合力肯定小于传统阀门所受压力。特别地，当采用不同的预设倾斜角度时，如第一斜面结构503的倾角为45度时，那么作用在一阶浮子上垂直向上的力只有传统阀门所受压力的0.707倍；如第一斜面结构503的倾角为60度时，那么作用在一阶浮子上垂直向上的力只有传统阀门所受压力的一半。因此，本发明阀门中作用在一阶浮子上垂直向上的力比传统阀门所受压力会显著减小，换言之，本发明提供的阀门的一阶重新开启压力可相应的大幅提高。
由此，在一阶开启后，一阶浮子5向下进行移动后则处于中间位置，移动的位移由前述滑动装置决定，此时，一阶排气通道703打开，燃油箱开始通过一阶排气通道703(小孔)进行泄压。
(4)阀门处于二阶开启的状态(刚好开启)。具体地，如图8所示，当阀门一阶开启之后，燃油箱的内压开始逐渐下降，此时，一阶浮子5处于中间位置，一阶排气通道703打开进行排气，燃油箱的内压直接作用在二阶浮子7上，根据上述针对斜面式结构可减小垂直方向受力的原理，阀门中作用在二阶浮子上垂直向上的力比传统阀门所受压力要显著减小，换言之，本发明提供的阀门的二阶重新开启压力也可以相应的大幅提高。
由此，本发明的阀门可以在更高的油箱内压下，打开二阶排气通道203进行大流量泄压，直到油箱内压下降到一个很低的压力值，随后，二阶浮子7完全落下，二阶排气通道203完全打开。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，提出利用压力垂直作用受力面的机理，将阀门的一阶及二阶浮子的配合结构设计成斜面，从而可将浮子所受压力分解为水平方向和垂直方向两个分力，其中垂直方向分力相对传统阀门变小，从而达到提高阀门重开启压力的目标。具体地，在阀门壳体上盖的上盖凸起部具有上盖斜面结构，上盖斜面结构上设有二阶排气通道，一阶浮子顶部设有中空的具有第一斜面结构的浮子凸起部，二阶浮子与一阶浮子活动连接且形成有第二斜面结构，第二斜面结构上设有一阶排气通道，上述三个斜面结构倾斜度一致且相互配合。本发明具有结构紧凑、成本低、不额外增加零部件且适用性强的优点，能够显著提升阀门的重新开启性能。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，包括阀门壳体，以及位于所述阀门壳体内的一阶浮子及二阶浮子，其特征在于：
在所述阀门壳体的上盖形成有上盖凸起部，所述上盖凸起部具有上盖斜面结构，且在所述上盖斜面结构上设有二阶排气通道；
所述一阶浮子的顶部设有中空的浮子凸起部，所述浮子凸起部具有第一斜面结构；
所述二阶浮子的本体形成有第二斜面结构，在所述第二斜面结构上设有与所述二阶排气通道对应的一阶排气通道，且所述二阶浮子通过滑动装置与所述一阶浮子活动连接；
所述第一斜面结构、所述第二斜面结构以及所述上盖斜面结构的倾斜度相同，且所述第一斜面结构的外表面与所述第二斜面结构的内侧面配合，所述第二斜面结构的外表面与所述上盖斜面结构的内侧面配合。
2.根据权利要求1所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述上盖凸起部为角型凸起部，所述上盖斜面结构包括至少两个对称斜面；所述二阶排气通道分别设于对称斜面上且具有对称关系。
3.根据权利要求2所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述浮子凸起部包括密封立柱，在所述密封立柱的顶面形成有所述第一斜面结构；
所述密封立柱具有平板结构，且所述第一斜面结构包括平直的斜面。
4.根据权利要求2所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述第二斜面结构包括平直的斜面。
5.根据权利要求1所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述上盖凸起部为锥型凸起部，所述上盖斜面结构具有锥面结构，所述二阶排气通道包括设于锥面上的若干个通孔。
6.根据权利要求5所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述浮子凸起部包括密封立柱，在所述密封立柱的顶面形成有所述第一斜面结构；
所述密封立柱具有圆柱结构，且所述第一斜面结构具有锥面结构；
所述浮子凸起部的中空内部与所述一阶浮子的内部连通。
7.根据权利要求5所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述第二斜面结构包括锥面结构。
8.根据权利要求1所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：所述第一斜面结构与所述第二斜面结构接触后，从所述第二斜面结构的内侧密封所述一阶排气通道；
所述第二斜面结构与所述上盖斜面结构接触后，从所述上盖斜面结构的内侧密封所述二阶排气通道。
9.根据权利要求8所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：在所述第二斜面结构上设有用于密封所述二阶排气通道的密封垫，且在所述密封垫上开设有与所述一阶排气通道连通的通孔。
10.根据权利要求1～9任一项所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：在所述二阶浮子的本体下端形成有立柱，所述立柱的根部形成有限位块。
11.根据权利要求10所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：在所述一阶浮子的顶面上且位于所述浮子凸起部的两侧设有滑槽立柱，所述滑槽立柱上开设有与所述限位块配合的竖向滑槽。
12.根据权利要求10所述的用于车辆燃油箱的紧凑式高压重开启阀门，其特征在于：在所述浮子凸起部的本体上设置与所述限位块配合的竖向滑槽。
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