具有位置传感的自锁阀组件的制作方法
【专利说明】具有位置传感的自锁阀组件
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月27日提交的美国临时申请N0.62/003，304和2015年2月27日提交的美国临时申请N0.62/126，007的权益。上述申请的公开内容通过弓I用并入本文中。
技术领域
[0002]本发明大体涉及一种自锁阀组件，其具有锁紧机构，其能够保持阀处于开启位置和闭合位置，其中所述自锁阀组件由电路控制，且检测在电路的电特性中的变化以确定锁紧机构的位置，且由此确定阀的位置。
【背景技术】
[0003]存在许多不同类型的阀组件，其通过不同的方法致动。一种类型的阀组件被用于控制在燃料箱的燃料模块和碳罐之间的空气和净化蒸气的流动。一些类型的阀组件包括螺线管，其控制一些类型的阀构件的位置，且用于使阀构件在开启位置和闭合位置之间变化。当阀构件处于开启位置或闭合位置时，往往有必要具有一些类型的传感器装置来检测阀构件的位置。现有的设计方法的一个示例是通过簧片开关、MR位置传感器、机械开关或其它位置传感(其通过接触方法或者非接触方法)来使用机械传感系统。然而，这些类型的解决方案添加更多的部件且增加成本。
[0004]其它类型的方法包括在燃料箱中使用压力传感器，当阀组件在开启位置和闭合位置之间变化时，其通过监测在燃料箱中的压力变化确定位置。然而，这种方法对于在阀组件中执行排放流的应用中不能有效执行。
[0005]因此，存在检测阀组件的位置的方法的需求，其不会增加不必要的部件，但仍有效地检测阀组件的位置。
【发明内容】
[0006]本发明是一种自锁阀组件，其控制在燃料模块和碳罐之间的空气和净化蒸气的流动，其中使用在自锁阀组件的电特性中的变化来检测自锁阀是处于开启位置还是闭合位置。本发明的自锁阀组件消除了对于物理开关解决方案、机械的或无接触的解决方案的需要，消除了阀硬件需求的复杂性，且仅增加微小的电气部件和软件以确定锁紧位置。此类系统消除阀复杂性和对于导电性所需的机械连接。
[0007]在一个实施例中，本发明包括由螺线管部分控制的阀部分，其中阀部分锁紧在两个位置中，开启位置和闭合位置，且通过锁紧机构保持在或者开启位置或者闭合位置。自锁阀组件使用线圈的两个不同部分以改变阀组件的位置和检测阀组件的位置。
[0008]在每个位置中，电枢在螺线管内静止在不同位置处。这导致线圈电感的变化，当螺线管部分是不活动时，在线圈的多个部分中之一中电子测量以确定阀部分的位置。此实施例中，阀部分的位置可以用一个额外的连接器销检测(使用与阀线圈共同的接地装置)。此实施例包括用于增强信噪比和电感测量的各部分变化的单独的线圈卷绕。
[0009]在另一个实施例中，本发明是一种自锁阀组件，其包括具有磁体路径的螺线管部分和具有开启位置和闭合位置的阀部分，其中阀部分由螺线管部分控制。阀组件还包括锁紧机构，当螺线管部分不活动时，锁紧机构用于保持阀位置的位置处于开启位置或闭合位置。电压脉冲被发射至螺线管部分且使用来检测阀位置处于开启位置还是闭合位置。电压脉冲经过一定时间间隔被发射，使得锁紧机构和阀部分保持静止，且不够长来致动锁紧机构或阀部分。
[0010]螺线管部分包括连接到阀部分的电枢和大致围绕电枢的线圈，其中，线圈还是螺线管部分的一部分。当阀部分处于闭合位置时，电枢相对于线圈处于第一位置，以及当阀部分处于开启位置时，电枢相对于线圈处于第二位置，使得当电枢处于第一位置或第二位置时，产生不同的电流测量。不同的电流测量对应于阀部分处于开启位置还是闭合位置。
[0011]在可替代实施例中，磁体设置在电枢上。当阀部分处于开启位置时，磁体设置在磁体路径中，且当阀部分处于闭合位置时，磁体在磁体路径之外。阀组件的位置通过发射超过一个的电压脉冲至螺线管部分中来检测，且测量由每个电压脉冲所产生的电流。当磁体在磁体路径中与当磁体在磁体路径之外相比较时，测量到不同的电流水平。
[0012]本发明适用性的进一步范围将从下文提供的详细说明中将变得显而易见的。应当理解的是，详细说明和具体示例，虽然表示本发明的优选实施例，但是仅旨在用于说明的目的而并不旨在限制本发明的范围。
【附图说明】
[0013]本发明从详细说明和附图将变得更全面地被理解，其中:
图1是根据本发明的实施例的自锁阀组件的透视图；
图2是根据本发明的实施例的处于开启位置的自锁阀组件的第一实施例的截面的侧视图；
图3是根据本发明的实施例的处于闭合位置的自锁阀组件的第一实施例的截面的侧视图；
图4是根据本发明的实施例的处于开启位置的自锁阀组件的第二实施例的截面的侧视图；
图5是根据本发明的实施例的在开启位置和闭合位置之间变化的自锁阀组件的第二实施例的截面的侧视图；
图6是根据本发明的实施例的处于闭合位置的自锁阀组件的第二实施例的截面的侧视图；
图7是根据本发明的实施例的处于开启位置的自锁阀组件的第三实施例的截面的侧视图；
图8是根据本发明的实施例的在开启位置和闭合位置之间变化的自锁阀组件的第三实施例的截面的侧视图；
图9是根据本发明的实施例的处于闭合位置的自锁阀组件的第三实施例的截面的侧视图；
图10是根据本发明的实施例的图表，其描述施加电压到线圈以使自锁阀组件在开启位置和闭合位置之间变化，以及在自锁阀组件改变位置之前和之后施加电压脉冲以获得电流测量来检测自锁阀组件的位置；
图11是根据本发明的实施例的图表，其描述施加电压到线圈以使自锁阀组件在闭合位置和开启位置之间变化，以及在自锁阀组件改变位置之前和之后施加电压脉冲以获得电流测量来检测自锁阀组件的位置；以及
图12是根据本发明的实施例描述在自锁阀组件的第三实施例的运行期间得到的各个电流测量的图表。
【具体实施方式】
[0014]—个或多个优选实施例的以下描述在本质上仅仅是示例性，且不旨在以任何方式限制本发明、其应用或用途。
[0015]根据本发明的自锁阀组件在图中通常以10示出。阀组件10包括通常以12示出的螺线管部分和通常以14示出的阀部分。螺线管部分12操作来使阀部分14在如图2所示的开启位置与如图3所示的闭合位置之间变化。
[0016]螺线管部分12包括连接到阀部分14的电枢16。绕线管18围绕电枢16，以及线圈20围绕绕线管18，且该线圈20具有第一部分20a和第二部分20b。线圈20的两个部分20a、20b均与通常以22示出的连接器电连通。连接器22包括多个端子。更具体地，连接器22包括第一端子、第二端子和第三端子。第一端子与线圈20的两个部分20a、20b均电连通，第二端子仅与线圈20的第二部分20b电连通，以及第三端子仅与线圈20的第一部分20a电连通。
[0017]线圈20的第一部分20a具有大约20欧姆的电阻，以及线圈20的第二部分20b具有约小于5欧姆的电阻，但在本发明的范围内可以使用其它电阻水平。
[0018]当阀部分14处于闭合位置且电枢16处于第一位置时，如图3所示，且电流利用第一和第三端子施加到线圈20的第一部分20a，电枢16移动到如图2所示的第二位置，使得阀部分14处于开启位置。阀部分14通过具有多个位置的通常以24示出的锁紧机构保持在开启位置。锁紧机构24可以是一个类似于在美国申请号14/487,448所描述的锁紧机构，其全部公开内容通过引用并入本文中。锁紧机构24的位置之一作用来保持阀部分14处于如图2所示的开启位置，使得当线圈20不被使用来使阀部分14在开启位置和闭合位置之间变化时，线圈20可被断电。
[0019]螺线管部分12位于包覆成型组件(overmold assembly)26中，其中包覆成型组件26包括通常以28示出的包覆成型组件腔，其与第一端口 30流体连通，其中第一端口 30连接到并且与碳罐流体连通。具有储存器腔(通常以34示出)的储存器32连接到包覆成型组件26。阀部分14部分地设置在包覆成型组件26中且邻近包覆成型组件腔28。阀部分14的一部分也部分地设置在储存器腔34中。伸长杆36形成电枢16的一部分，且是锁紧机构24的一部分。通常以38示出的阀构件连接到伸长杆36，其选择性地与阀座40接触，其中阀座40形成储存器32的一部分。同样形成为储存器32的一部分的是第二端口 42，其与储存器腔34流体连通。第二端口 42连接至且与燃料箱的燃料模块流体连通。阀构件38包括连接到