一种电机驱动式高压油箱隔离阀的制作方法

本发明涉及一种隔离阀，尤其涉及一种电机驱动式高压油箱隔离阀。

背景技术：

随着现代汽车工业的蓬勃发展，针对汽车尾气排放、燃油蒸发泄露污染等问题的控制已成为汽车研发过程中的重点内容之一。基于已发布的《gb18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》要求，汽车允许挥发到大气中的量需要得到更加严格的控制，在汽车燃油蒸发控制系统(evap)中，来自燃油箱内的油气被暂时存储在与之连接的碳罐里，最后通过脱附手段进入发动机燃烧。当碳罐内存储油气达到饱和且未能及时脱附的情况下，使用高压油箱隔离阀将油箱内持续产生的油气阻隔在油箱内部而不流入碳罐以避免碳罐超负荷而导致油气泄露成为控制油气污染物泄露排放的重要手段，相应的，油箱能够承受的压力要求也随之更高，因此高压油箱和高压油箱隔离阀的匹配使用成为实现这一技术策略的必需条件之一。

现有已公布的高压油箱隔离阀，往往归属于电磁阀类产品，其通过给阀内的电磁线圈通电激励，电磁线圈产生的电磁力带动铁芯和阀门一起运动，从而实现阀门的开启和关闭，但只能实现阀门的完全开启或完全关闭，无法控制阀门的开度从而控制流体的流量；同时，要克服油箱内的高压力实现开启功能，往往需要较大的电磁力，从而导致电磁线圈体积比较大，整个阀的体积庞大，重量也较大。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种电机驱动式高压油箱隔离阀，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种一种电机驱动式高压油箱隔离阀。

本发明的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，包括有阀本体，所述阀本体上设置有电插接头、第一导气口、第二导气口，其中：所述阀本体内设置有执行机构，所述执行机构上驱动连接有起隔离密封作用的部件，所述执行机构为电机；或是，所述执行机构为电机和传动机构相结合构成的组合式执行机构依托于电机的存在，可以量化的控制流体的流量，避免在较高的压力条件下，瞬时开启形成的高流速对油箱上的其他阀类部件、碳罐、以及系统中的其他部件造成冲击。

进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述电机驱动阀本体内起隔离密封作用的部件产生沿轴向的线性运动，所述电机为步进电机；或是，为其他能将自身运动直接转化或间接转化为使被其驱动的部件进行直线运动的电机。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述阀本体包括有上壳体，所述上壳体的下端连接有下壳体，所述上壳体上设置有电插接头，所述下壳体上设置有第一导气口、第二导气口，所述上壳体内设置有电机，所述电机上连接有运动螺杆，所述运动螺杆上装配有导向支座，且所述导向支座与上壳体固定连接，所述起隔离密封作用的部件为组合阀头，所述组合阀头与运动螺杆相连，所述组合阀头上套设有主复位弹簧，在非功能执行状态时，所述第一导气口、第二导气口被组合阀头隔离开。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述运动螺杆与导向支座装配后，两者之间只能实现沿轴向的直线相对运动，不能实现绕轴向的旋转相对运动；所述组合阀头与运动螺杆连接后，两者之间保有沿着轴向执行相对直线运动的限定距离。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述运动螺杆包括有螺杆本体，所述螺杆本体上连接有隔离密封垫，所述螺杆本体的一端与电机连接，另一端与组合阀头连接。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述螺杆本体上设置有运动导向部分，所述运动导向部分为非圆形结构，所述导向支座上设置有螺杆导向孔，所述螺杆导向孔为非圆形孔，其形状与螺杆本体的运动导向部分外形相对应，所述运动导向部分与螺杆导向孔装配后，不能产生绕轴向相对旋转运动；或是，所述运动导向部分、螺杆导向孔均为圆形，两者之间采用防转销定位，令螺杆本体、导向支座不产生绕轴向旋转相对运动。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述隔离密封垫具有延展性，其外缘部分与上壳体的内壁、电机、导向支座均接触，构成主密封，所述隔离密封垫的内缘部分与运动螺杆接触构成副密封，两道密封将阀本体的内部分隔成互不连通的两个腔体，从而确保流体不会进入上部腔体，再从插针与阀体之间的缝隙泄漏到外界。

更进一步地，上述的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，其中，所述组合阀头包括有母阀头，所述母阀头上固定有密封元件，所述密封元件上设置有第一密封结构和第二密封结构，所述母阀头上设置有子阀头，所述子阀头上套设有副复位弹簧，所述子阀头上安装有限位螺母，所述子阀头与第二密封结构接触，构成第二道密封，处于非功能执行状态时，第一密封结构与下壳体内部接触，构成第一道密封。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、采用电机来构成执行机构，能够精确控制阀门的开度，进而控制流体的流量。

2、依托于采用电机驱动，可以获得更大的阀门开启力，匹配不同承压范围的压力油箱。

3、实施的通用性高，无需像电磁阀类高压油箱隔离阀需更换其内部弹性元件(如弹簧)，以匹配不同压力范围的高压油箱。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本电机驱动式高压油箱隔离阀的初始状态的剖面视图(阀头组件处于关闭状态)。

图2是本电机驱动式高压油箱隔离阀的立体剖面视图(阀头组件处于关闭状态)。

图3是通电工况下，组合阀头处于开启状态的剖面视图。

图4是非通电工况下子阀头开启状态剖面视图的剖面视图。

图5是非通电工况下母阀头开启状态剖面视图的剖面视图。

图6是图5的局部放大示意图。

图7是运动螺杆与导向支座的配合示意图。

图8是运动螺杆与组合阀头的配合连接示意图。

图9是燃油蒸发排放控制系统(evap)的系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图9所示，将本发明安装到燃油蒸发排放控制系统(evap)内，其中设有涡轮增压器1，涡轮增压器1上连接有文氏管2、空滤9。碳罐3能够吸附来自于燃油箱的燃油蒸气。为确保碳罐3饱和后燃油蒸气不会排放到大气中造成污染，需要将碳罐3中的燃油蒸气脱附到发动机7中进行燃烧，以确保碳罐3能够即时吸附来自于燃料箱的燃油蒸气。但是，对于部分混合动力车型，如hev(油电混合)车型，在使用过程中其形成脱附的工况比较少，使得碳罐3内的燃油蒸气不能及时被脱附掉，其很容易达到饱和的状态，由此产生的对应策略是将燃油蒸气封锁在油箱5内不让其流向碳罐3，采用能够承受更高压力的油箱5和用于将油箱5和碳罐3隔离的高压油箱隔离阀10成为实现这一对应策略的关键部件。

同时，高压油箱隔离阀在起到将油箱5和碳罐3隔离的作用的同时，还需具备其他工况的功能。具体来说：

a、加油工况：当需要给油箱5加油时，高压油箱隔离阀能够根据控制器的信号控制打开，使油箱5内压力快速平衡从而满足加油的压力条件。

b、泄压工况：当油箱5内的压力升高并达到油箱5的承压安全值时，高压油箱隔离阀能够在无信号控制的条件下自动打开并泄掉油箱5内的压力，避免油箱5被压爆。

c、补气工况：当油箱5内的压力降低至负压并达到油箱5的承压安全值时高压油箱隔离阀能够在无信号控制的条件下自动打开并泄掉油箱5内的压力，避免油箱5被压瘪。

现有的高压油箱隔离阀均为电磁阀类产品，在获得控制器信号时只能执行让阀门完全开启或完全关闭的功能，无法控制阀门的开度，从而无法控制通过阀内的流体的流量。

如图1至9的一种电机驱动式高压油箱隔离阀，包括有阀本体，阀本体上设置有电插接头111、第一导气口161、第二导气口162，其与众不同之处在于：

阀本体内设置有执行机构，执行机构上驱动连接有起隔离密封作用的部件，所述执行机构为电机12。或者，执行机构为电机12和传动机构相结合构成的组合式执行机构。这样，可以通过电机12的驱动来量化控制阀的开度，控制通过阀的流体的流量。并且，采用的电机12为步进电机。当然，也可以包括其他可实现线性运动的电机。再者，为了实施更加优化，还在电插接头111内设置有导电插针，其数量可根据选用的不同电机12需求定义，电机12执行功能时通过该电插接头111与外部电源连接。

结合本发明一较佳的实施方式来看，采用的阀本体包括有上壳体11，上壳体11的下端连接有下壳体16。同时，上壳体11上设置有电插接头111，下壳体16上设置有第一导气口161、第二导气口162。并且，上壳体11内设置有电机12，电机12上连接有运动螺杆13，运动螺杆13上装配有导向支座14。具体来说，并且，导向支座14与上壳体11固定连接，采用的起隔离密封作用的部件为组合阀头15，组合阀头15与运动螺杆13相连，组合阀头15上套设有主复位弹簧17，在非功能执行状态时，第一导气口161、第二导气口162被组合阀头15隔离开。

这样，在非功能执行状态时，第一导气口161、第二导气口162被组合阀头15隔离开。并且，运动螺杆13与导向支座14装配后，两者之间只能实现沿轴向的直线相对运动，不能实现绕轴向的旋转相对运动。组合阀头15与运动螺杆13连接后，两者之间保有沿着轴向执行相对直线运动的限定距离。

再者，考虑到电机12的稳定工作，本发明采用的电机12包括有转子121，转子121外设置有定子122。同时，转子121上承接有下滚珠123和上滚珠124承接。由此，令转子121在定子122内绕轴转动。并且，在转子121中心设有用于运动螺杆13连接的螺纹孔。

进一步来看，本发明采用的运动螺杆13包括有螺杆本体131，螺杆本体131上连接有隔离密封垫132，螺杆本体131的一端与电机12的转子121连接，另一端与组合阀头15连接。具体来说，螺杆本体131其一端为螺牙结构，能够与电机12的转子121实现螺纹连接，该连接的拧紧力很小。螺杆本体131的另一端为球包状结构，能够与组合阀头15连接。同时，隔离密封垫132的内边缘固定在螺杆本体131上，两者在连接处形成密封配合。隔离密封垫132的外边缘固定在上壳体11、电机12、导向支座14三者连接处，受挤压压缩后，封堵三者之间的配合间隙，形成密封。由此，隔离密封垫132的内、外边缘均得到固定密封从而把隔离阀的内腔隔离成上下两个互不连通的腔体，避免隔离阀内的流体进入阀体的上部腔体，进而经过阀内构件之间的配合间隙往外泄漏。结合实际实施来看，同时，隔离密封垫具有延展性，当内边缘随着运动螺杆13上下运动时，两者之间的连接不会脱落，导致密封失效。

同时，考虑到螺杆本体131的顺畅运作，其上设置有运动导向部分。具体来说，运动导向部分为非圆形结构，导向支座14上设置有螺杆导向孔，螺杆导向孔为非圆形孔，其形状与螺杆本体131的运动导向部分外形相对应，运动导向部分与螺杆导向孔装配后，不能产生绕轴向相对旋转运动。具体来说，导向支座14固定在上壳体11内，其具有的螺杆导向孔为正六边形孔。相对应的，螺杆本体131的运动导向部分也为正六边形，两者装配后，运动螺杆13只能沿着轴线方向做直线运动，而不能绕着轴线方向转动。或者，本发明采用的运动导向部分、螺杆导向孔均为圆形，两者之间采用防转销定位，令螺杆本体131、导向支座14不产生绕轴向旋转相对运动。

再进一步来看，采用的组合阀头15包括有母阀头151，母阀头151上固定有密封元件152，其材质为弹性材质，如橡胶等，拥有适当的形变延展性。在密封元件152上设置有第一密封结构156和第二密封结构157。同时，在母阀头151上设置有子阀头153，子阀头153上套设有副复位弹簧154。再者，子阀头153上安装有限位螺母155，对副复位弹簧154进行限位。结合实际实施来看，子阀头153与第二密封结构157接触，构成第二道密封。这样，在处于非功能执行状态时，第一密封结构156与下壳体16内部接触，构成第一道密封。

具体来说，如图6所示：子阀头153穿过母阀头151内部中心导向孔，副复位弹簧154套在子阀头153的阀杆上，通过限位螺母155与子阀头153的紧固装配，使副复位弹簧154处于压缩状态。由此，产生的压缩力使子阀头153与第二密封结构157接触并形成第二道密封。同时，母阀头151上部的球状结构158与螺杆本体131的球包状结构133配合连接，构成球铰运动副。如图8所示，球状结构158其配合面为球面，而球包状结构133的上部分133a、下部分133b为球面，两球面间留有一段直线部分159。从而，使母阀头151与螺杆本体131连接后，两者在沿轴向方向上存在一定的直线运动距离空间。由此，使得组合阀头15与运动螺杆13连接在一起并可沿轴线形成限定距离的直线相对运动，其运动的限定距离即为球包状结构133的上部分133a、下部分133b两球面间的直线部分159。

母阀头151上部的球状结构与螺杆本体131的球包状结构配合连接，构成球铰运动副，且两者间在沿轴向方向上存在一定的直线运动距离空间。由此，使得组合阀头15与运动螺杆13连接在一起并可沿轴线形成限定距离的直线相对运动。

本发明的工作原理如下：

如图3所示，电机驱动的高压油箱隔离阀，在加油工况时：电机12得到来自控制器8的信号，控制转子121转动。在此期间，基于运动螺杆13绕着轴向旋转的自由度已被导向支座14约束，运动螺杆13无法随着转子121同步转动，而由于两者之间的螺纹配合连接关系，运动螺杆13被往上提升，类似于将螺钉旋转拧入螺母的配合运动关系，从而实现组合阀头15的提升开启。

具体来说，整个动作相当于将电机12的转子121的旋转运动转化为运动螺杆13和组合阀头15的直线运动。此时第一导气口161和第二导气口162连通，油箱5内的压力可以快速释放并与外界气压达到平衡，可以执行加油的动作。接着，通过控制转子121的旋转角度，可以转化控制运动螺杆13和组合阀头15的提升量，即实现了组合阀头15的开启度。由此，可以量化的控制流体的流量，避免在较高的压力条件下，瞬时开启形成的高流速对油箱上的其他阀类部件、碳罐、以及系统中的其他部件造成冲击。

当加油完成后，控制器8变更信号，转子121反向旋转，运动螺杆13和组合阀头15向下运动关闭，类似于将螺钉从螺母中旋转拧出的配合运动关系。由此，第一导气口161和第二导气口162被再次隔离。

如图4、图8所示，(泄压和补气工况为非电机驱动)在处于泄压工况时：为了对油箱5起到自动保护的作用，当油箱5内的压力高于碳罐3的压力，且两者间压差达到油箱的承压安全值时，气压透过母阀头151上的通气孔作用在子阀头153上，并克服副复位弹簧155将子阀头153往下顶开。此时，第二道密封157被打开，第一导气口161与第二导气口162连通，形成从油箱5依次流经第一导气口161、第二导气口162、碳罐3、空滤4的泄压气流502。当油箱5内的高压释放至平衡状态且两端压差不足以再克服副复位弹簧154时，副复位弹簧154的压缩力将子阀头153向上顶并复位至关闭为止。此时，第二道密封157再次关闭，泄压动作执行完毕，避免油箱被高压压至爆裂。

如图5、图8所示，在补气工况时：为了对油箱5起到自动保护的作用，当油箱5内的压力低于碳罐3的压力，且两者件压差达到油箱的承压安全值时，气压作用在组合阀头15上。结合先前的描述来看，由于组合阀头15与运动螺杆13的连接结构方式，使得两者在轴线方向上存在一定的直线运动距离空间，因此，即使没有电机12驱动、运动螺杆13也随之固定的前提条件下，作用在组合阀头15上的压力在足以克服主复位弹簧17时，可将组合阀头15向上顶开获得一定的开度。此时，第一道密封156打开，第一导气口161与第二导气口162连通，形成从空滤4依次流经碳罐3、第二导气口162、第一导气口161、油箱5的补气气流503。同时，当油箱5内的压力补充升高至平衡状态且两端压差不足以再克服主复位弹簧17时，主复位弹簧17的压缩力将组合阀头15向下顶并复位至关闭为止。与此同时，第一道密封156再次关闭，补气动作执行完毕，避免油箱被外部压力压瘪变形。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：

1、采用电机来构成执行机构，能够精确控制阀门的开度，进而控制流体的流量。

2、依托于采用电机驱动，可以获得更大的阀门开启力，匹配不同承压范围的压力油箱。

3、实施的通用性高，无需像电磁阀类高压油箱隔离阀需更换其内部弹性元件(如弹簧)，以匹配不同压力范围的高压油箱。

此外，本发明所描述的指示方位或位置关系，均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或构造必须具有特定的方位，或是以特定的方位构造来进行操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“主”、“副”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“主”、“副”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“装配”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。