电磁挠性阀和电磁挠性阀组件的制作方法

本发明涉及电磁挠性阀和挠性组件。

背景技术：

适用于流体控制系统的二元执行器阀是已知的。在ep2756215中可以得知一个重要发展的很好的例子。为了便于参考，将该文件的图3在本申请中复制为图1。

因此，参考本申请的图1，ep2756215教示了一种包括磁轭10的电磁阀。设置有磁体30a、30b，其具有限定有间隙60的极靴50a、50b。挠性组件40的一端附接到磁轭10，使得挠性组件的一部分延伸到所述间隙中。挠性组件40具有至少一个由弹性材料形成的弹性部分和至少一个可磁化部分，其中挠性组件40的延伸到所述间隙中的部分可在极靴之间通过中间位置移动，该弹性部分被弹性偏置朝向所述中间位置，从而通过使弹性部分从未偏转位置偏转而产生弹性机械力。设置有用于使挠性组件40的可磁化部分极化的装置20，使得挠性组件40的在极靴之间可移动的部分被磁力吸引朝向极靴，从而限定阀状态。挠性组件的可磁化部分和弹性部分构造成使得限定阀状态的磁力大于弹性机械力。

ep2756215教示了几种不同形式的挠性组件。

ep2756215还具体教示了这种阀可用于车辆制动系统中，在该车辆制动系统中，需要快速的切换时间，并且阀上的压差较大。

如果没有电功率提供给ep2756215的阀的线圈，则阀的状态可能是不可预测的，或者至少取决于紧接在电源终止之前的阀的状态。特别地，挠性组件40可被保持在这样的位置，使得其邻接特定的极靴50a、50b(例如，如果在失去电力时挠性组件40邻接该极靴50a，50b)或可返回中间位置(例如，如果挠性组件40尚未到达足够靠近极靴50a、50b的位置以确保挠性组件40的弹性挠曲力可以被磁力和气压克服)-例如，参见ep256215的附图2a-2d)。

因此，ep2756215的阀没有故障保护状态。当用于制动系统中时，这可能会带来问题，在制动系统中，阀的安全操作经常指示存在故障保护状态。结果，ep2756215的阀可能不适用于某些应用和/或可能需要在制动系统中提供附加部件，以便为包括阀的制动系统的一部分提供故障保护操作。

因此，需要减轻与现有技术有关的一个或多个问题。

技术实现要素：

因此，一方面提供了一种电磁挠性阀，其包括：第一极靴和第二极靴；挠性组件，该挠性组件的一部分构造成在邻近第一极靴的第一状态和邻近第二极靴的第二状态之间移动；线圈，其被配置为从电源接收电力并且在第一状态和第二状态之间致动挠性组件；以及偏置构造，其被配置为在线圈不通电并且与挠性组件的当前状态无关时将挠性组件偏置到第一状态或第二状态，从而提供故障保护模式。

偏置构造可包括沿着挠性组件的长度的预定弯曲或曲线。

沿着挠性组件的长度的预定弯曲或曲线可以相对于第一极靴和第二极靴朝向挠性组件的近端。

沿着挠性组件的长度的预定弯曲或曲线可以与第一极靴和第二极靴相邻。

挠性组件可包括多个层。

多层中的至少一层可以是预应力层。

偏置构造可以包括电磁体和第二磁体，其被配置为使得当向电磁体提供电力时，电磁体和第二磁体在挠性组件上施加基本平衡的磁力，并且当停止向电磁体提供电力时，第二磁体的磁力将挠性组件移向第二磁体或将挠性组件保持在偏置第二磁体的位置。

偏置构造可以包括：第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体不平衡，使得挠性组件朝着第一磁体和第二磁体之一偏置；以及电路，被配置为向线圈施加偏置电流，以克服第一或第二磁体对挠性组件的偏置。

偏置构造可以包括故障保护电路，该故障保护电路被配置为在检测到电源故障的情况下向线圈提供电力以将挠性组件朝着第一极靴或第二极靴偏置。

另一方面提供了一种与电磁挠性阀一起使用的挠性组件，该挠性组件具有预定弯曲或曲线。

附图说明

参考附图，仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据ep2756215的阀，其可以根据一些实施例使用；

图2示出了根据一些实施例的阀；

图3示出了根据一些实施例的阀和电源的示意图；

图4示出了根据一些实施例的阀；

图5示出了根据一些实施例的阀；

图6示出了根据一些实施例的阀；

图7-9示出了一些实施例的挠性组件；以及

图10示出了根据一些实施例的阀。

具体实施方式

实施例可包括阀1-参见图2、4-6和10。阀1是电磁挠性阀1。阀1包括挠性组件40，该挠性组件40可以在挠性组件40的近端401处保持在磁轭10内。挠性组件40的近端401可以固定到磁轭10的主要部分，从该主要部分可以延伸有两个相邻的臂部。挠性组件40的远端402可以延伸以位于磁轭10的两个相邻的臂部之间。

磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部可以承载第一管状构件61(其可以由非磁性材料形成)。第一管状构件61的一端可以位于挠性组件40的远端402的区域中。磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部还可以承载第一极靴50a，该第一极靴50a可以由例如光亮的低碳钢形成。第一极靴50a可包括位于第一管状构件61的端部与挠性组件40的远端402之间的部分。第一极靴50a可限定穿过其中的孔，该孔通向由第一管状构件61限定的通道。

第一极靴50a可在第一极靴50a的最接近挠性组件40的表面处包括邻近孔且围绕孔的密封构件80(例如，橡胶o形环)。

磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部可承载第一磁体30a(其可以是永磁体)，该第一磁体30a可以是诸如钕铁硼(ndfeb)磁体的强磁体。第一磁体30a可以位于第一极靴50a附近，并且可以位于第一极靴50a与磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部之间。

在一些实施例中，磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部包括第一封隔器51。第一封隔器51可位于例如第一磁体30a与磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部之间。第一封隔器51的第一表面可对应于第一磁体30a的相邻表面，并且第一封隔器51的第二表面(在第一封隔器51的深度上与第一表面相对)可对应于磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部的弯曲表面。因此，第一封隔器51可以允许第一管状构件61的纵向轴线与磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部之间的角度被调节(例如，以确保在使用中挠性组件40和第一极靴50a之间的良好密封)。

第一极靴50a、第一磁体30a和第一封隔器51(如果设置了)可以是大体环形的，使得它们可以围绕第一管状构件61的一部分长度安装。

可以为磁轭10的两个相邻臂部中的第二个臂部复制该布置，其用相同(但相反)的布置去布置第二极靴50b(可以包括密封件80)、第二管状构件62、第二磁铁30b和第二封隔器52。因此，关于磁轭10的两个相邻臂部中的第一臂部所承载的元件的描述，应被认为等同地适用于磁轭10的两个相邻臂部中的第二臂部。

在一些实施例中，挠性组件40的近端401被磁轭10夹紧并且可以被夹紧在其第一臂部和第二臂部之间，其中远端402以悬臂的方式从其延伸。

磁轭10还可被配置为在磁轭10的第一和第二相邻臂部之间容纳有线圈20，(沿挠性组件40相对于第一和第二极靴50a、50b的位置)朝向挠性组件40的近端401。线圈20可绕挠性组件40延伸。

挠性组件40可以采用例如ep2756215中公开的任何一般形式。实际上，阀1通常可以是根据ep2756215的教示的阀1。

阀的操作例如将从ep2756215的教示中理解。特别地，挠性组件40可通过使电力(即，电流)通过线圈20被致动，以使挠性组件40吸引到极靴50a、50b中的特定一个。挠性组件40与第一极靴50a的邻接可以被认为是(第一挠性组件状态和)第一阀状态，以及挠性组件40与第二极靴50b的邻接可以被认为是(第二挠性组件状态和)第二阀状态。

然而，与ep2756215的阀不同，根据实施例，可以提供故障保护模式。根据该故障保护模式，即使在不存在提供给线圈20的电力的情况下，挠性组件40也可以被配置为采用预定状态(即，第一状态和第二状态中的单个状态)。因此，在一些实施例中，阀1可以是单稳态阀1(例如，ep2756215的阀可以看作是双稳态阀)。

因此，在故障保护模式下，根据阀1的期望的操作(以及因此设计)，预定状态可以是第一阀状态或第二阀状态(如上所述)。

可以以多种不同的方式(例如，使用偏置构造)来实现故障保护模式。

在一些实施例中(例如，图2中所描绘的)，第一磁体30a和第二磁体30b中的一个不是如上所述的永磁体，而是电磁体。在这样的实施例中，第一磁体30a和第二磁体30b中的另一个将保持为永磁体。尽管电磁体可以是第一磁体30a或第二磁体30b，但是为了简化起见，将以第一磁体30a为电磁体30a’(再次参见图2)来描述这些实施例，并且将被理解，如果第二磁体30b是电磁体，则该描述将同样适用。

因此，在一些这样的实施例中，第一磁体30a是电磁体(因此这里是第一电磁体30a’)。第一电磁体30a’可以被配置为从电源100接收电功率，例如参见图3。电源100可以包括被配置为调节提供给第一电磁体30a的电力的电力控制器101。电力控制器101可以控制供给给第一电磁体30a的电力，以使得第一电磁体的磁通量的大小与第二磁体30b的磁通量的大小基本相等(但方向相反)。换句话说，该控制可以使得施加到挠性组件40的磁力基本平衡(即，来自第二磁体30b和第一电磁体30a’的磁力相等并且相反)。电力控制器101可以被配置为例如将脉宽调制的电流提供给第一电磁体30a(或一些其他脉冲电流布置)。

电力控制器101可以通信耦合到一个或多个传感器102(例如霍尔效应传感器)，以便控制输送到第一电磁体30a’的电力以寻求匹配第一电磁体30a’和第二磁体30b的通量的大小。一个或多个传感器102可以被设置为电源100的一部分或阀1的一部分。

电源100可以包括一个或多个电池103和/或一个或多个发电机104(例如，交流发电机)，其可以形成车辆和/或车辆拖车的一部分。车辆可以是例如具有一个或多个地面接合轮的车辆(例如卡车)。电力控制器101可以被配置为控制(例如，调节)由一个或多个电池103和/或发电机104提供的电功率，以便向第一电磁体30a’提供所需的电功率。电源100还可以(通过另一控制器)向线圈20提供电力，该线圈20在第一状态和第二状态之间致动阀1，因此线圈20可以与一个或多个电池103和/或一个或多个发电机104电气通信地连接。

因此，在阀1的正常操作期间，第一电磁体30a可以由电源100供电。然后，阀1可以以ep2756215中大体描述的方式操作。

如果失去(即未提供)到第一电磁体30的电力，则在挠性组件40上沿第二极靴50b的方向的磁性吸引力将高于沿第一极靴50a的方向的磁性吸引力。因此，第一挠性组件40将朝着第二状态移动或被保持在第二状态。因此，第二状态是在此配置中的故障保护模式。可以以相同的方式实现相反的故障保护模式(即，第一状态)，但是第二磁体30b用作电磁体(并且因此是第二电磁体30b’，例如参见图4)。

在一些这样的实施例中，电磁体30a’、30b’可以被提供为线圈，电源100被配置为通过线圈来提供电流。

在一些实施例中，视情况而定，电磁体30a’、30b’可以与第一或第二封隔器51、52一体地形成。

在一些实施例中，第一磁体30a和第二磁体30b均被设置为永磁体，但是一个磁体比另一个磁体弱(即，提供更少的磁通量)。第一磁体30a和第二磁体30b中较弱的一个可以由电磁体(因此，视情况而定，可以称为第一或第二辅助电磁体)来补充-以在正常操作期间，当处于中间状态(即，在第一状态和第二状态之间且未激活线圈20)时，平衡作用于挠性组件40上的磁力。

在一些实施例中，电磁体可以被设置为第一或第二极靴50a、50b的一部分。

在一些实施例中，电磁体可以与磁轭10的第一或第二相邻臂部串联地设置(并且例如可以形成磁轭10的一部分)。

在一些实施例中，可以不设置电磁体；然而，磁体30a、30b可能不匹配，使得当处于中间状态(即，在第一状态和第二状态之间以及线圈20在没有启动的状态下)，第一磁体30a和第二磁体30b中的一个在挠性组件40上施加的磁性吸引力大于另一磁体施加的吸引力。这种不平衡意味着挠性组件40被偏置向第一或第二极靴50a、50b(即，与第一和第二磁体30a、30b中的一个相关联的极靴50a、50b，所述第一和第二磁体30a、30b中的一个对挠性组件40施加比另一个磁体所施加的吸引力更大的磁性吸引力)。在正常使用期间，可以通过提供通过线圈20的偏置电流来平衡这种不平衡，从而有效地减少或基本消除了不平衡。在这样的实施例中，如本文其他地方所述，可以将电气开关电流加到电气偏置电流以实现阀1在第一状态和第二状态之间的切换。为此，阀1可包括电气偏置电路300-见图5。

因此，在一些实施例中，挠性组件40通过使用电磁体或线圈20而被偏置成为故障保护模式，使得如果中断了对电磁体的供电(即使没有向线圈20提供电能)，或者没有向线圈20提供电能(也没有电磁体)，施加于挠性组件40的磁力不平衡，其有利于故障保护模式。

在一些实施例中，挠性组件40可以机械地形成以有利于故障保护模式(其再次可以是第一状态或第二状态)。

这可以通过对挠性组件40的一部分设置预定的弯曲或曲线500来实现-参见图6-9。预定的弯曲可被构造成使挠性组件40的远端402利于故障保护模式。在一些实施例中，预定弯曲或曲线500朝向近端402定位(相对于第一和第二极靴50a、50b的位置)。在一些实施例中，预定的弯曲或曲线500远离挠性组件40的被配置成与极靴50a、50b接触以随之形成密封(例如通过密封构件80)的部分，以减小预定弯曲或曲线500对与极靴50a、50b的密封的影响。

在一些实施例中，预定的弯曲或曲线500可包括沿着挠性组件40的长度的曲线500(例如，参见图7和9)，该曲线500被构造成接触极靴50a、50b以提供密封。然而，在一些这样的实施例中，第一极靴50a和第二极靴50b可以被相应地成形和/或可以设置可变形的密封件80，其构造成符合曲线500。在一些实施例中，这可能意味着第一极靴50a和第二极靴50b各自构造成接触凸形或凹形的挠性组件40中的相应一个。在一些实施例中，极靴50a、50b之间的挠性组件40的预定曲线可以随着挠性组件40在第一状态与第二状态之间的运动而改变，例如当挠性组件40朝向第二极靴50b移动时，其邻近第一极靴50a的表面从凸形朝凹形改变(反之亦然)。

挠性组件40可包括层压部分，在该层压部分中设有多个材料层501、502以形成挠性组件40-参见图9作为示例。例如，这样的布置通常可以是ep2756215的“手指”的形式。在一些实施例中，材料层501、502可在沿着其长度的离散位置处彼此固定，或沿着其长度基本连续地彼此固定。材料层501、502可具有不同的性质，以提供挠性组件40朝向第一或第二状态偏置。在一些实施例中，层501、502中的一个在被固定到层501、502中的另一个时受到应力，以在挠性组件40中提供预定曲线或此外向第一或第二位置提供偏置。这通常可以被称为例如预应力层501、502。

在一些实施例中，可以通过对线圈20操作的电气控制来实现故障保护模式的操作。在这样的实施例中，阀1可以具有平衡的磁体30a、30b(即，使得在没有电力的情况下并且挠性构件40处于其内部中间位置时，挠性构件40不朝向极靴50a、50b中的任何一个偏置)。然而，线圈20可以与故障安全电路200电气通信地耦合。故障安全电路200可以包括电力检测电路201，该电力检测电路201被配置为检测电力供应的损失(例如，来自可以在正常操作中为线圈20供电的电源100)。故障安全电路200可以进一步包括电力存储系统202，其被配置为向线圈20提供电力。电力存储系统202可以基本上独立于电源100，以使得来自电源100的电力损失不会导致除了通过向线圈20放电以外的来自电力存储系统202的电力损失-如下所述的那样。

电力检测电路201可以进一步被配置为在检测到电力损失时触发电力存储系统202向线圈20的放电。该放电可以例如以与在正常操作期间使用线圈20来切换挠性组件40的状态的大致相同的方式，使挠性组件40移动到或保持在第一状态和第二状态中的一个(根据需要)。换句话说，通过线圈20的放电可提供磁通，其迫使挠性组件40采用第一状态和第二状态中的一个(由通过线圈20的放电方向确定)。

电力存储系统202可以是临时电力存储系统202，其被配置为使用来自例如电源100的电力充电。该充电可以是基本上连续的。因此，电力存储系统202可以例如包括电池和/或电容器。电力存储系统202可以被配置为，当被触发时，向线圈20的电力的释放足以将挠性组件40从第一状态切换到第二状态(反之亦然)。可以在电力存储系统202与线圈20之间的电气通信中提供(故障安全电路200的)开关设备203，该开关设备203可以被配置为控制电力存储系统202与线圈20之间的电气通信，因此可以通信地耦合到电力检测电路201(其被配置为引起开关装置203的启动)。开关装置203可以被配置为在启动时例如以一系列脉冲(例如，以脉冲宽度调制的方式)向线圈20提供电力。

在一些实施例中，如果来自电源100的电力供应停止，则故障安全电路200的所有组件可以被配置为由故障安全电路200的电力存储系统202供电。在实施例中，故障安全电路200的所有组件被配置为由故障安全电路200的电力存储系统202供电，如果来自电源100的电力供应停止，其足以实现故障保护模式(即在最坏的情况下，如果挠性组件40尚未处于故障保护模式，则切换其状态)。因此，故障安全电路200可以为阀1提供电气故障安全操作。故障安全电路200可以形成阀1的一部分。

因此，应理解，在一些实施例中，挠性组件40被偏置至故障安全模式。与某些先前的阀相比，这使得一些实施例能够更容易地用于例如车辆制动系统的某些安全关键阀1中。另外，与阀1的操作成一体的故障保护模式的操作可以使制动系统省去一个或多个其他部件-例如，否则可以提供故障保护模式的部件。

根据实施例提供的任何配置来实现挠性组件40的偏置的配置都是偏置构造。因此，偏置构造可以包括挠性组件40中的预定弯曲和/或提供电磁体和/或提供故障安全电路200。应当理解，可以提供多个这种偏置构造(例如，如果一个失败，则提供备份故障安全配置)。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变型意味着包括指定的特征、步骤或整数。不应将这些术语解释为排除其他特征、步骤或组件的存在。

上述说明书、或以下权利要求或附图中所公开的特征，以其特定形式或以执行所公开功能的方式表示，或以获得所公开结果的方法或过程的方式表示，视情况而定，可以单独地或以该特征的任何组合方式，用于以各种形式实现本发明。