CN113983227A - 磁力型碳罐电磁阀及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳罐电磁阀，它包括设置在阀壳体(10)中的阀机构(20)，该阀机构包括衔铁(22)、铁芯(21)和围绕所述铁芯设置的线圈(23)，其中，所述衔铁包括永磁体(221)，所述线圈设置成能被供电以便产生与所述衔铁相斥的磁场，由此使所述衔铁能从第一位置运动到第二位置，在该第一位置中衔铁与铁芯通过由永磁体产生的磁力保持在一起，在该第二位置中衔铁与铁芯分隔开。本发明利用磁力实现阀机构的衔铁相对于铁芯的运动，避免了由于常规设计中所使用的弹簧老化失效而造成的问题，提高了碳罐电磁阀的工作可靠性和使用寿命。本发明还涉及这种碳罐电磁阀的制造方法。

Description

磁力型碳罐电磁阀及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及汽车的燃油蒸发控制系统。更具体地说，本发明涉及用于燃油蒸发控制系统的碳罐的电磁阀以及制造这种碳罐电磁阀的方法。

背景技术

作为汽车的燃油蒸发控制系统的重要部件，碳罐设置在汽车的油箱和发动机之间，并且通过它所包含的活性炭的良好吸附能力来吸收并暂时储存从油箱挥发的燃油蒸气。当发动机工作时，碳罐所储存的燃油蒸气可以被供应到发动机气缸烧掉，既保护了环境又节省了燃料。已知为碳罐设置碳罐电磁阀，该碳罐电磁阀可以由汽车的电子控制单元根据发动机的工况发出不同的电脉冲信号进行打开或关闭，以便允许或切断从碳罐向发动机的进气端的燃油蒸气的流动或者说供应。

在目前市面上常见的碳罐电磁阀中，阀机构通常使用弹簧和橡胶来保证可动衔铁相对于定子铁芯的运动和密封。例如，中国实用新型专利CN202867992U公开了一种碳罐电磁阀，它包括活动铁芯和固定铁芯，所述活动铁芯通过弹簧与所述固定铁芯相连，并且在活动铁芯上设置有橡胶垫。当围绕固定铁芯的电磁线圈通电而产生磁场时，活动铁芯被吸引向固定铁芯从而碳罐电磁阀打开。当电磁线圈断电时，活动铁芯通过弹簧的恢复力回到原位从而关闭碳罐电磁阀，并且通过其上的橡胶垫保证密封。

然而，对于这种已知的碳罐电磁阀，随着时间的流逝，弹簧会老化甚至断裂而导致活动铁芯不能正常运动，并且橡胶垫也会老化磨损而导致密封失效，从而可能导致整个碳罐电磁阀的功能失效。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中的一个或多个问题，并且提出了一种功能可靠、使用寿命长并且成本低的新型碳罐电磁阀。

为此，本发明涉及一种碳罐电磁阀，它包括设置在阀壳体中的阀机构，该阀机构包括衔铁、铁芯和围绕所述铁芯设置的线圈，其中，所述衔铁包括永磁体，所述线圈设置成能被供电以便产生与所述衔铁相斥的磁场，由此使所述衔铁能从第一位置运动到第二位置，在该第一位置中衔铁与铁芯通过由永磁体产生的磁力保持在一起，在该第二位置中衔铁与铁芯分隔开。

本发明省去了常规碳罐电磁阀的阀机构中所使用的弹簧，有效地避免了由于弹簧或橡胶密封垫老化失效造成的问题，显著地提高了碳罐电磁阀的可靠性，并且没有增加碳罐电磁阀的制造成本。

本发明的碳罐电磁阀具有如下优选且有利的技术特征：

-所述线圈被供应具有预定占空比的直流电；

-所述衔铁包括缓冲件，所述缓冲件至少布置在永磁体的面对铁芯的表面上，优选布置在所述永磁体的两个相反的表面上；优选地，所述缓冲件由弹性材料、尤其是橡胶制成，例如为橡胶块；

-所述铁芯具有管状件的形式，该管状件适合于允许气体从该管状件中流过，并且该管状件与碳罐电磁阀的入口端口流体地连通；

-所述衔铁以能平移移动的方式设置在引导套管中，所述引导套管与该衔铁的外部轮廓相配并且优选由铁制成，所述引导套管与所述铁芯对齐地设置并且在该引导套管的周向壁中具有供气体通过的通孔，所述通孔定位成当衔铁处于第二位置时位于所述衔铁与所述铁芯之间；

-所述引导套管具有在该引导套管的周向壁中规则地布置的多个通孔；

-所述入口端口、铁芯以及出口端口在轴向方向上对齐，所述引导套管从铁芯朝向出口端口延伸成与该出口端口的开口相距一定距离；

-所述铁芯和线圈被封壳包围，所述封壳优选由铁制成，所述封壳具有周向壁以及固定在该周向壁的两端的顶板和底板，优选地，所述引导套管通过插入所述顶板的凹槽中而连接所述封壳。

本发明还提供了一种用制造碳罐电磁阀的方法，该方法包括如下步骤：

-制备衔铁；

-制备铁芯，并且围绕所述铁芯设置线圈；

-组装步骤，其中将所述衔铁以及所述铁芯和线圈组装在一起以便形成阀机构；

其中，制备衔铁包括使用永磁体形成衔铁的至少一部分，以使所述衔铁能通过磁力的作用相对于所述铁芯在第一位置和第二位置之间运动，在所述第一位置中所述衔铁与所述铁芯通过由永磁体产生的磁力保持在一起，在所述第二位置中所述衔铁与所述铁芯分隔开。

本发明的用于制造碳罐电磁阀的方法具有如下优选且有利的技术特征：

-制备衔铁的步骤包括在永磁体上附装缓冲件的步骤，该附装步骤优选通过将缓冲件一体注塑在永磁体上来进行；

-所述组装步骤包括使用封壳来包围铁芯和线圈的步骤以及在所述封壳上连接引导套管的步骤，所述引导套管与衔铁的外部轮廓相配并且用于以可平移移动的方式支承所述衔铁；

-该方法还包括将所述阀机构安置在阀壳体中的步骤，该安置步骤通过在阀机构上注塑形成所述阀壳体来进行；

-在注塑形成所述阀壳体之后将衔铁置于所述引导套管中；

-该方法还包括使用盖板封闭阀壳体的步骤，该封闭步骤通过将所述盖板激光焊接在所述阀壳体上来进行；

-该方法还包括在所述阀壳体上装配绝缘衬套的步骤。

附图说明

下面参照附图说明本发明的优选实施例，在附图中：

图1是本发明的碳罐电磁阀的优选实施例的整体视图；

图2是图1所示的碳罐电磁阀的剖视图；

图3是根据本发明优选实施例的碳罐电磁阀的阀机构的剖视图；

图4是图3所示阀机构的外部透视图。

具体实施方式

下面通过实施例并且结合附图对本发明的技术方案做进一步的具体说明，所述说明旨在对本发明的总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图1，本发明的碳罐电磁阀包括阀壳体10，该阀壳体10可以限定用于容纳阀机构20(见图2)的内部空间。盖板13可以安装在该阀壳体10上，以便封闭所述内部空间。如图1所示，碳罐电磁阀可以具有旨在与碳罐的输出相连的入口端口11和旨在与发动机进气歧管连通的出口端口12，所述入口端口11可以设置在阀壳体10上，所述出口端口12可以设置在盖板13上。所述入口端口11和所述出口端口12可以具有沿轴向方向(即图1中的上下方向)延伸的管嘴的形式，以便有利于与碳罐和发动机进气歧管的相应管路相连。

现在参见图2和图3，碳罐电磁阀可以包括安置在阀壳体10的内部空间中的阀机构20，该阀机构20可以包括铁芯21和衔铁22。所述铁芯21可以是固定的，并且可以被线圈23围绕，以便当线圈23通电时在铁芯21处产生磁场。例如，如图中所示出的，铁芯21可以插入并固定到缠绕有线圈23的线圈骨架24中。所述衔铁22可以相对于铁芯21并且相对于出口端口12布置，并且设置成能在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置中，衔铁22与铁芯21保持接合、尤其是贴合在一起，在该第二位置中，衔铁22与铁芯21分隔开一定距离。

根据本发明，衔铁22包括永磁体221，该永磁体221例如可以由板状或块状并且优选为圆形的磁铁构成。围绕铁芯21的线圈23可以连接至具有预定参数的电源，以用于当线圈23通电时产生与衔铁22相斥的磁场，该磁场的在铁芯21与衔铁22之间的极性与所述永磁体221的面对铁芯21的一侧的极性相反，并且该磁场的强度或者说产生的磁力大于衔铁22的永磁体221与铁芯21之间的磁吸引力。优选地，所述电源可以是具有预定占空比的直流电源，这种直流电源的电压方向是固定的，由此可以保证通过线圈23产生的磁场的极性与永磁体221的对应侧的极性相反。

这样，当线圈23未通电时，衔铁22通过永磁体221与铁芯21之间的磁吸引力而保持处于其第一位置。当线圈23通电时，在铁芯21处产生可以克服永磁体221与铁芯21之间的磁吸引力的磁力，该磁力可以推动衔铁22以使该衔铁22与铁芯21分离而运动到其第二位置。

本发明通过磁力实现阀机构20的衔铁22在其第一位置和第二位置之间的运动，这使得不必再为衔铁设置弹簧，从而避免了因为弹簧的磨损或老化等造成的衔铁的吸附力或者回复力不足的问题，极大地提高了阀机构乃至整个碳罐电磁阀的工作可靠性，并且不会增加碳罐电磁阀的成本。

在碳罐电磁阀的入口端口11与出口端口12彼此错开的构型(图中未示出)中，衔铁22可以被支架支承成，当该衔铁22处于它与铁芯21接合的第一位置时打开入口端口11和出口端口12之间的气体流动路径以便允许从入口端口11进入阀壳体10的气体流(燃油蒸气流)经由出口端口12流出并且继而进入发动机的进气管线，而当衔铁22处于它与铁芯21分离的第二位置时阻断入口端口11和出口端口12之间的气体流动路径。在这种情况下，衔铁22的第一位置对应于阀的打开位置，该衔铁22的第二位置对应于阀的关闭位置。在此，所述支架(未示出)可以例如由在铁芯21和出口端口12之间延伸并且以可平移的方式保持衔铁22的引导件或轨道件构成。

根据本发明的优选实施例，衔铁22还可以包括附装在永磁体221上的缓冲件222。所述缓冲件222可以至少布置在永磁体221的朝向铁芯21的表面上。优选地，所述缓冲件222布置在永磁体221的两个相反的表面上，即其分别面对铁芯21和出口端口12的两个表面上。

优选地，缓冲件222可以由弹性材料制成，尤其是由橡胶块构成，该橡胶块可以穿过永磁体221中央的通孔并且在两侧分别延伸覆盖永磁体221的两个相反的表面，如可从图2和3中看出的。特别地，所述橡胶块可以通过注塑工艺与永磁体221一体形成。

当然，也可以设想通过其他方式在永磁体221上附装缓冲件222。例如，可以将缓冲件222粘贴在永磁体221的整个表面或者部分表面上，或者可以设想在永磁体221的表面上施加特定材料的涂层以作为缓冲件。

通过在永磁体221上设置缓冲件222，一方面可以有效地降低或防止由于永磁体221冲击铁芯21的端部和/或出口端口12的开口(即，由该出口端口12的处于阀壳体10中的末端边缘限定的部分)而造成的噪音，另一方面可以有利地确保或提高衔铁22与铁芯21的端部和/或出口端口12的开口之间的接触密封性。而且，缓冲件222还可以保护永磁体221和铁芯21以使它们免受冲击磨损，从而延长它们的使用寿命。

在图2所示的优选实施例中，阀壳体10上的入口端口11、阀机构20的铁芯21和盖板13上的出口端口12在轴向方向上对齐或者说成一直线地布置，并且铁芯21具有管状件的形式。这样，到达阀壳体10的燃油蒸气可以沿着由入口端口11、铁芯21的内部通道以及出口端口12构成的气体流动路径在该阀壳体10中流动。在这种情况下，当衔铁22处于它与铁芯21接合的第一位置时可以阻断所述气体流动路径，而当衔铁22处于它与铁芯21分离的第二位置时则可以打开所述气体流动路径。此时，衔铁22的第一位置对应于阀的关闭位置，而该衔铁22的第二位置对应于阀的打开位置。

这种实施例的构型是有利的，它使得来自碳罐—也就是来自油箱—的燃油蒸气可以沿较短的路径从碳罐电磁阀通过，并且可以有利地借助于该燃油蒸气的流动将热量带走，减少了碳罐电磁阀发热的机会，提高了其工作可靠性以及使用寿命。

优选地，尤其是针对图2所示的实施例，阀机构20还包括用于支承衔铁22的引导套管26。该引导套管26具有与衔铁22的外部轮廓相配的内腔，并且相对于铁芯21定位。这样，衔铁22可以被安放在引导套管26的内腔中，并且在该内腔中进行接近和远离铁芯21的平移移动，由此从其第一位置变换到其第二位置或者反之。

有利地，引导套管26由铁制成。这样，可以通过永磁体221与引导套管26之间的磁吸引力将衔铁22保持在该引导套管26中以防脱出，并且可以保证衔铁22在运动过程中的平稳性。当然，也可考虑使用诸如塑料材料的其他材料来形成引导套管26，并且通过引导套管26的构造、例如特定的轴向尺寸或者朝向其内腔突出的止挡部来将衔铁22保持在该引导套管26的内腔中。

特别有利地，所述引导套管26可以定位成与管状铁芯21的内部通道流体连通。在这种情况下，可以在引导套管26的周向壁上设置通孔，所述通孔定位成在衔铁22的第二位置中处于所述衔铁22和所述铁芯21之间，以允许来自铁芯21的内部通道的气体流通过并且继而流向出口端口12。

如图4中最佳地示出的，优选在引导套管26的周向壁上设置多个通孔，这些通孔可以沿着引导套管26的周向方向(即在其圆周上)规则地布置、例如以预定的间隔或者图案布置，以用于减少或消除气体流过这些通孔时产生的噪音，从而实现降低碳罐电磁阀的工作噪音的效果。

在图2所示的包括橡胶块式缓冲件222和管状铁芯21的实施例中，与铁芯21对齐地定位的引导套管26可以构造成从铁芯21朝向出口端口12延伸成与该出口端口12的开口隔开一定距离。这种实施例的优点在于能提高阀壳体10中的气体流在线圈23的电源电压波动情况下的流动平稳性。具体地说，当电源电压较大(从而所产生的磁场的磁力较大)时，缓冲件222的下部(图2中朝向下的方向)部分与铁芯21之间的空隙变大，而其上部(图2中朝向上的方向)部分与盖板13之间的空隙变小；当电源电压较小时，缓冲件222的下部部分与铁芯21之间的空隙变小，而其上部部分与盖板13之间的空隙变大，由此保证了气体流的动态平衡。

参见图3并结合图2，根据一种优选实施例，可以设置封壳25，以用于包封铁芯21、线圈23和线圈骨架24。所述封壳25可以由诸如铁的金属制成，以便增大当线圈23通电在铁芯21处产生的磁场的强度。

如图3所示，封壳25可以包括周向壁251、顶板252和底板253。所述顶板252和底板253分别安装在周向壁251的两端，以便共同界定用于接纳铁芯21和线圈23的柱形内部空间。

在这种情况下，如可从图3中看出的，可以通过将引导套管26插入到开设于顶板252中的凹槽内来将引导套管26与封壳25组装在一起。

而且，可以在封壳25的周向壁251与底板253接合的部位设置缺口，以用于允许与线圈23相连的插针15伸出。所述插针15可以连接至车辆的电源，以便为线圈23供电。

下面说明用于制造本发明的碳罐电磁阀的方法。该方法可以包括如下步骤：

-制备衔铁22，该步骤可以包括提供永磁体221，以及在永磁体221上例如通过一体注塑来附装缓冲件222；

-提供铁芯21和线圈23的组件，该步骤可以包括在线圈骨架24上缠绕线圈23并且将铁芯21插入线圈骨架24中。优选地，所述铁芯21可以构造成管状件的形式；

-将铁芯21和线圈23以及线圈骨架24封装在封壳25中，并且随后在线圈骨架24上安装插针15，并且在封壳25的顶板252上连接引导套管26；

-将上述步骤组装而成的组件(如图4所示)安置在阀壳体10中，该步骤可以包括围绕所述组件进行注塑模制以便形成具有预定形状的阀壳体10，其中，可以在注塑模制之前或之后将衔铁22放入引导套管26中。在此，优选将阀壳体10构造成使其入口端口11与管状件形式的铁芯21在轴向上对齐；

-通过例如激光焊接工艺，在所述阀壳体10上附装盖板13，由此将包括衔铁22和铁芯21等部件的阀机构20封闭在阀壳体10中。在此，优选使盖板13上的出口端口12与管状件形式的铁芯21在轴向上对齐；以及-在所述阀壳体10上装配绝缘衬套14。

虽然已经结合实施例说明了本发明的总体构思，但本领域技术人员可以理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出各自改变和变型。

Claims (15)

1.一种碳罐电磁阀，包括设置在阀壳体(10)中的阀机构(20)，该阀机构包括衔铁(22)、铁芯(21)和围绕所述铁芯设置的线圈(23)，其中，所述衔铁包括永磁体(221)，所述线圈设置成能被供电以便产生与所述衔铁相斥的磁场，由此使所述衔铁能从第一位置运动到第二位置，在该第一位置中衔铁与铁芯通过由永磁体产生的磁力保持在一起，在该第二位置中衔铁与铁芯分隔开。

2.根据权利要求1所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述线圈(23)被供应具有预定占空比的直流电。

3.根据权利要求1或2所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述衔铁(22)包括缓冲件(222)，所述缓冲件至少布置在所述永磁体(221)的面对所述铁芯(21)的表面上，并且优选布置在所述永磁体的两个相反的表面上；优选地，所述缓冲件由弹性材料、尤其是橡胶制成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述铁芯(21)具有管状件的形式，该管状件适合于允许气体从其中流过，并且与碳罐电磁阀的入口端口(11)流体地连通。

5.根据权利要求4所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述衔铁(22)以能平移移动的方式设置在与该衔铁的外部轮廓相配的引导套管(26)中，所述引导套管优选由铁制成，所述引导套管与所述铁芯(21)对齐地设置并且具有供气体流通的通孔，所述通孔定位成当衔铁处于第二位置时位于所述衔铁与所述铁芯之间。

6.根据权利要求5所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述引导套管(26)具有沿着该引导套管的周向方向规则地布置的多个通孔。

7.根据权利要求5或6所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述入口端口(11)、所述铁芯(21)以及所述出口端口(12)在轴向方向上对齐，所述引导套管(26)从所述铁芯朝向所述出口端口延伸成与该出口端口的开口相距一定距离。

8.根据前述权利要求中任一项所述的碳罐电磁阀，其特征在于，所述铁芯(21)和线圈(23)被封壳(25)包围，所述封壳优选由铁制成，所述封壳具有周向壁(251)以及安装在该周向壁的两端的顶板(252)和底板(253)，优选地，所述引导套管(26)通过插入所述顶板的凹槽中而连接所述封壳。

9.一种用于制造碳罐电磁阀的方法，包括如下步骤：

-制备衔铁(22)；

-制备铁芯(21)，并且围绕所述铁芯设置线圈(23)；

-组装步骤，其中将所述衔铁(22)以及所述铁芯(21)和线圈(23)组装在一起以便形成阀机构(20)；

其中，制备衔铁(22)包括使用永磁体(221)形成衔铁的至少一部分，以使所述衔铁能通过磁力的作用相对于所述铁芯在第一位置和第二位置之间运动，在所述第一位置中所述衔铁与所述铁芯通过由永磁体产生的磁力保持在一起，在所述第二位置中所述衔铁与所述铁芯分隔开。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，制备衔铁(22)的步骤包括优选通过一体注塑进行的、在永磁体(221)上附装缓冲件(222)的步骤。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述组装步骤包括使用封壳(25)来包围铁芯(21)和线圈(23)的步骤，以及在所述封壳上连接引导套管(26)的步骤，所述引导套管与所述衔铁(22)的外部轮廓相配并且用于以可平移移动的方式支承所述衔铁。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述阀机构(20)安置在阀壳体(10)中的步骤，它通过在所述阀机构上注塑形成所述阀壳体来进行。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在注塑形成所述阀壳体(10)之后将所述衔铁(22)置于所述引导套管(26)中。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，还包括使用盖板(13)封闭所述阀壳体(10)的步骤，它通过将所述盖板激光焊接在所述阀壳体上来进行。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，还包括在所述阀壳体(10)上装配绝缘衬套(14)的步骤。

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