具有单个密封件及隔膜以改进轴对准的防漏燃料箱隔离阀的制作方法

1.本发明涉及改进的燃料箱隔离阀。尤其，本发明提供一种包含过压力释放(over pressure relief；opr)及过真空释放(over vacuum relief；ovr)密封以消除未对准(misalignment)并用较少数目的部件定制密封的系统。此外，本发明增强低排放并限制污染物的进入，以增加系统的寿命。


背景技术：

2.混合动力汽车大部分时间用电力运转，且燃烧发动机(combustion engine)闲置。由于燃料箱是封闭系统，因此通常由于储存燃料的蒸发，导致燃料箱内产生正压力。而且，车辆在燃料箱中必须保持高压力，以抑制燃料蒸汽生成的速率，并最大限度地减少碳氢化合物排放到大气中。解决此问题的最明显的解决方案是提供与燃料箱耦接的燃料箱隔离阀(fuel tank isolation valve；ftiv)，以控制燃料箱排放。该燃料箱隔离阀(ftiv)可位于蒸发排放控制系统中的燃料箱与燃料蒸汽罐(canister)之间的管道中。它在压力超过保护极限时自动打开，且该阀在补充燃料时被电性致动。
3.燃料箱隔离阀(ftiv)包括通常为环形并包括电性控制的螺线管阀的壳体子组件，固定于该壳体子组件内以执行过真空释放功能的压缩弹簧，密封子组件，与密封子组件耦接以用于在线(inline)引导流量限制器(flow limiter)的引导轴，具有安装于壳体子组件上方以与车辆的燃料箱及蒸汽罐连接的安装法兰(flange)的喷嘴本体，固定于流量限制器上方以执行过压力释放功能的压缩弹簧，以及将被安装于喷嘴主体上方以封闭该阀并保持用于过压力释放功能的该压缩弹簧的安装高度的盖体(cover)。
4.在特定应用中，例如在混合动力汽车中，当汽车在燃烧发动机没有运行的情况下驱动时，燃料箱中的汽油可蒸发并在燃料箱中形成压力增加，这由燃料箱隔离阀(ftiv)控制。在此类情况下，固定于流量限制器上方的压缩弹簧使流量限制器密封件(seal)打开并向蒸汽罐释放多余的蒸汽，且将车辆燃料箱压力保持于保护范围内。
5.在由于温度下降而生成负压力或真空的情况下(例如，若汽车停车一整夜)，燃料箱隔离阀(ftiv)自动打开，并使真空密封件打开且将燃料箱与蒸汽罐连接，以将车辆燃料箱压力保持于保护范围内。
6.燃料箱隔离阀(ftiv)还支持燃料箱中的燃料蒸汽遏制，直到条件适于发动机处理多余的蒸汽。
7.目前，传统的燃料箱隔离阀(ftiv)针对过压力及过真空释放功能具有独立的密封。另外，喷嘴箱本身具有密封特征，以将箱与罐室隔开，从而独立提供opr及ovr密封。这导致在该阀运作时过度依赖单独的部件。
8.另外，在针对过压力密封及过真空密封的引导具有独立引导件的情况下，在操作特定的时间段以后，可能出现未对准，其可能引起泄漏并影响所需性能。此外，这可能导致opr及ovr功能的故障。
9.另外，在传统燃料箱隔离阀(ftiv)的电性部件中，汽油的浸入仅受螺线管线圈
(solenoid coil)及其连接终端的过模压(over molded)限制。然而，已知的事实且被广泛接受的是，因为各种因素如在过模压件周围及/或模具内的气体累积，不适当的原材料，螺线管线圈本体部件的不良表面光洁度导致塑料模压件与螺线管线圈本体之间的不当密封危及零件的安全以及总体车辆安全。在螺线管电性连接器区域，燃料蒸汽可能被排放至大气中。另外，在螺线管线圈工作区域内可能进入污染物。
10.因此，存在技术差距，其中，需要推动实现具有燃料箱隔离阀(ftiv)的稳健且防漏的设计的低排放车辆，其还限制污染物的进入，从而增加系统的寿命。
11.发明目的
12.本发明的主要目的在于通过在燃料箱隔离阀(ftiv)中针对opr及ovr功能使用共同的密封件来减少密封区的数目，从而通过减少泄漏点、使内部流动更好(由于对流动路径没有限制)来提高产品寿命及效率，降低产品从生产到组装的关键性，并因更少数目的部件而提供低成本解决方案。
13.本发明的另一个目的在于沿与密封子组件相同的轴线提供流量限制器的引导，以使这两个部件(密封子组件及流量限制器)在操作期间沿该单轴移动。
14.本发明的又一个目的在于消除过压力释放(opr)及/或过真空释放密封相对于密封区的未对准，因为沿与密封子组件一起组装的同轴轴(coaxial shaft)引导此流量限制器。
15.本发明的另一个目的在于在燃料箱隔离阀(ftiv)中提供轴(shaft)，以增加流量限制器的引导长度，从而减少在ftiv操作期间部件的未对准的可能性。
16.本发明的又一个目的在于通过在螺线管线圈中包含o型环(接着将其过模压)来限制在燃料箱隔离阀(ftiv)的螺线管线圈中的汽油的暴露，从而导致泄漏减少并使其成为稳健的防漏设计。
17.本发明的另一个目的在于通过提供终端密封件(接着将其过模压)来限制自燃料箱隔离阀(ftiv)的终端区域的汽油泄漏，从而进一步减少泄漏的可能性并使其成为稳健的防漏设计。
18.本发明的又一个目的在于提供夹置于柱塞(也就是，活动型芯)的上部与下部之间的隔膜(diaphragm)，以限制螺线管线圈工作区域内的污染物的进入并改进排放水平。


技术实现要素：

19.本发明提供一种改进的燃料箱隔离阀。尤其，本发明涉及一种改装的燃料箱隔离阀，其中，利用共同的密封件执行过压力释放(opr)及过真空释放(ovr)密封功能，该密封件还限制污染物的进入，从而增加系统的寿命。另外，提供一种方法，以消除过压力释放(opr)及过真空释放(ovr)密封相对于密封区的未对准，并由此避免向/自燃料箱隔离阀(ftiv)本体的汽油泄漏及浸入。
20.在一个实施例中，本发明提供一种燃料箱隔离阀(ftiv)，其包括：包括螺线管线圈的壳体子组件；压缩弹簧，固定于该壳体子组件内，以执行过真空释放(ovr)功能；密封子组件；轴，与密封子组件一起组装，用于在线引导流量限制器；喷嘴本体，设有安装孔以及安装于壳体子组件上方以与车辆的燃料箱及蒸汽罐连接的多个喷嘴；压缩弹簧，固定于流量限制器上方，以执行过压力释放(opr)功能；行程限制器(stroke limiter)，安装于该喷嘴本
体内的该流量限制器之后，以通过控制流量限制器的操作行程来控制最大流量；以及盖体，用以封闭该喷嘴本体。
21.在一个替代实施例中，本发明提供一种燃料箱隔离阀(ftiv)，其包括：包括螺线管线圈的壳体子组件；压缩弹簧，固定于该壳体子组件内，以执行过真空释放(ovr)功能；密封子组件，包括柱塞的上部及下部以及夹置于该上部与下部之间的隔膜；轴，与密封子组件一起组装，用于在线引导流量限制器；喷嘴本体，设有安装孔以及安装于壳体子组件上方以与车辆的燃料箱及蒸汽罐连接的多个喷嘴；压缩弹簧，固定于流量限制器上方，以执行过压力释放(opr)功能；行程限制器，安装于该喷嘴本体内的该流量限制器之后，以通过控制流量限制器的操作行程来控制最大流量；以及盖体，用以封闭该喷嘴本体。隔膜夹置于该柱塞(也就是，活动型芯)与密封子组件之间，以改进该阀的排放水平并限制该阀的螺线管工作区域内的燃料蒸汽或污染物的进入，其中，该隔膜通过限制污染物提高该隔离阀的寿命。
22.在本发明的另一个实施例中，利用共同的密封件控制过压力释放(opr)及过真空释放(ovr)功能。流量限制器经定制以提供密封座，从而通过独立的密封件消除执行该opr功能所需的橡胶密封件，因而减少密封点。
23.在本发明的又一个实施例中，包括引导流量限制器，以使流量限制器的该密封座总是平行于该密封子组件的密封表面，从而帮助在类似点上再次密封及打开该ftiv，以获得可重复性。
24.在本发明的另一个实施例中，沿与密封子组件一起组装的轴同轴引导流量限制器，以依据流量限制器的直径提供足够的引导长度，从而克服在操作期间流量限制器相对于密封表面的未对准。
25.在本发明的又一个实施例中，在壳体子组件中，在螺线管线圈中添加o型环，并接着将其过模压，以使其成为稳健且防漏的设计。
26.在本发明的另一个实施例中，在壳体子组件中，在过模压工艺之前在螺线管线圈中的终端上组装终端密封件，以避免自该ftiv的终端区域的汽油泄漏并使其成为稳健的防漏设计。
附图说明
27.将参照下面的附图来说明本发明。提供附图及相关说明来示例说明本发明的实施例，而不限制本发明的范围：
28.图1显示依据本发明的一个实施例的燃料箱隔离阀(ftiv)的分解视图。
29.图2显示依据本发明的一个实施例的流量限制器的立体视图。
30.图3显示依据本发明的一个实施例的密封子组件的立体视图。
31.图4a为分解视图，图4b为立体视图，以及图4c为剖视图，显示依据本发明的一个实施例的密封子组件、轴以及流量限制器。
32.图5显示依据本发明的一个实施例的壳体子组件、用于ovr功能的压缩弹簧、密封子组件、轴、流量限制器、喷嘴本体、用于opr功能的压缩弹簧、以及盖体的剖视图。
33.图6显示依据本发明的一个实施例的壳体子组件的剖视图。
34.图7显示依据本发明的一个实施例的终端密封件的立体视图。
35.图8a及图8b显示依据本发明的一个实施例的螺线管线圈的剖视图及立体视图。
36.图9a显示依据本发明的一个替代实施例的燃料箱隔离阀(ftiv)的剖视图。
37.图9b显示依据本发明的一个替代实施例具有隔膜的子组件的分解视图。
38.图9c显示依据本发明的一个替代实施例的燃料箱隔离阀(ftiv)的放大剖视图。
具体实施方式
39.通过参考下面的附图，可更好地理解本发明的许多态样。附图中的组件并不一定按比例绘制。相反，重点在于清楚地示例说明本发明的组件。而且，相同的附图标记表示附图中数个视图的相应部件。在解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明的实施例在其应用方面不限于下面的说明中所阐述的或附图中所示的构造的细节以及组件的布置。本发明的实施例能够以各种方式实施并执行。此外，本文中所使用的措辞及术语是出于说明目的，而不应当被视为限制。
40.本发明提供一种燃料箱隔离阀(ftiv)，其包括具有较少数目的密封的系统以及消除过压力释放(opr)及过真空释放(ovr)密封相对于密封区的未对准的方法。另外，提供系统及方法来避免向/自燃料箱隔离阀(ftiv)本体的汽油泄漏、浸入，并限制该阀的螺线管工作区域内的燃料蒸汽或污染物的进入。
41.现在请参照图1，在本发明的一个实施例中提供燃料箱隔离阀(ftiv)10，其包括：壳体子组件12，包括在其内部的螺线管线圈；用于过真空释放(ovr)功能的压缩弹簧14；密封子组件16；轴18，与密封子组件16一起组装，用于在线引导流量限制器22；喷嘴本体20，设有安装孔20a，将与燃料箱连接的喷嘴28以及将与车辆的蒸汽罐连接的喷嘴26，安装于壳体子组件12上方并被密封子组件16密封；用于opr功能的压缩弹簧24，固定于流量限制器22上方，执行过压力释放功能；行程限制器30，安装于喷嘴本体20内的流量限制器22之后，以通过控制流量限制器22的操作行程来控制最大流量；以及盖体32，用以封闭该阀并保持用于过压力释放功能的该压缩弹簧的安装高度。
42.现在请参照图2，在本发明的一个实施例中，提供流量限制器22。另外，流量限制器22设有导孔34，用于引导轴18进入其中，以及集成密封座36，执行该opr功能。流量限制器将被组装于喷嘴本体20内。
43.现在请参照图3，在本发明的一个实施例中，本发明提供密封子组件16的设置。如图所示，密封表面38用于opr功能，且密封表面40用于密封子组件16的ovr功能。密封子组件16还包含孔42，用于轴18的组装。在活动柱塞46上过模压橡胶密封件44。橡胶密封件44是用于opr及ovr功能两者的共同密封件。
44.现在请参照图4a、4b及4c，在本发明的一个实施例中提供密封子组件16、轴18以及流量限制器22的设置。如图所示，将轴18同轴组装于密封子组件16的活动柱塞46的孔42内并接着通过导孔34将流量限制器22引导于轴18上方，从而在操作期间及之后保持密封座36相对于橡胶密封件44的密封表面38的平行性。另外，这有助于克服在操作期间及之后流量限制器22相对于密封表面38未对准的问题。
45.现在请参照图5，在本发明的一个实施例中，本发明提供在燃料箱隔离阀10(ftiv)内的壳体子组件12、密封子组件16、轴18、喷嘴本体20以及流量限制器22的设置。壳体子组件12包含具有压缩弹簧14的密封子组件16。喷嘴本体20通过例如但不限于激光焊接等方式与密封子组件16及压缩弹簧14一起被接附至壳体子组件12，其中，橡胶密封件44的密封表
面40与喷嘴本体20的密封表面48密封，因此阻断喷嘴28的燃料蒸汽流动路径62，以执行过真空释放功能。另外，具有集成密封座36的流量限制器22被插入轴18中，集成密封座36与橡胶密封件44的密封表面38接触，以通过形成对喷嘴26的燃料蒸汽流动路径64的阻断来执行过压力释放功能。行程限制器30及另一个压缩弹簧24被安装于流量限制器22上方，以通过控制流量限制器22的操作行程来控制最大流量。盖体32通过例如但不限于激光焊接等方式被固定至喷嘴本体20，以使燃料箱隔离阀10(ftiv)成为封闭的防漏组件。在ftiv 10的操作期间，流量限制器22总是沿密封子组件16的相同轴线移动，因为它们由与密封子组件16同轴组装的轴18引导。
46.现在请参照图6，在本发明的一个实施例中提供壳体子组件12，其通常为圆形并包括螺线管线圈50，在其内部具有终端销(terminal pin)56。如图所示，在螺线管线圈50的顶部凹槽及底部凹槽设置o型环52及o型环54，以限制螺线管线圈50内的燃料的泄漏及浸入。
47.现在请参照图7，在本发明的一个实施例中提供由橡胶材料组成的终端密封件58，其包含用于终端销56的孔60。此终端密封件58限制燃料从电性终端浸入螺线管线圈50中。
48.现在请参照图8a及8b，在本发明的一个实施例中提供螺线管线圈50的具有终端销56的终端密封件58的设置。o型环52及o型环54设置于螺线管线圈50的相应凹槽内，以限制在过模压以后在螺线管线圈50内的泄漏及浸入并使其成为稳健的防漏设计。
49.请参照图9a，显示依据本发明的一个替代实施例的燃料箱隔离阀(ftiv)的剖视图。燃料箱隔离阀(ftiv)100包括：壳体子组件12，包括在其内部的螺线管线圈；用于过真空释放(ovr)功能的压缩弹簧14；密封子组件160，包括活动柱塞46的上部460及下部461以及夹置于活动柱塞46的上部460与下部461之间的隔膜61；轴18，与密封子组件160一起组装，用于在线引导流量限制器22；喷嘴本体20，设有安装孔20a，将与燃料箱连接的喷嘴28以及将与车辆的蒸汽罐连接的喷嘴26，安装于壳体子组件12上方并被密封子组件160密封；用于opr功能的压缩弹簧24，固定于流量限制器22上方，执行过压力释放功能；行程限制器30，安装于喷嘴本体20内的流量限制器22之后，以通过控制流量限制器22的操作行程来控制最大流量；以及盖体32，用以封闭该阀并保持用于过压力释放功能的该压缩弹簧的安装高度。
50.请参照图9b及9c，依据本发明的一个替代实施例显示具有隔膜61的密封子组件160的分解及放大视图。隔膜61夹置于柱塞46的上部460与下部461之间。橡胶密封件44连接于柱塞46的上部460的顶部。隔膜61改进自阀100的排放水平，并限制阀100的螺线管工作区域内的燃料蒸汽或污染物的进入。隔膜61通过限制污染物提高燃料箱隔离阀100的寿命。隔膜61是锚定于周边区域的半柔性材料片，其充当柱塞46的下部461与橡胶密封件44之间的阻挡物。另外，隔膜61借助支架71固定。
51.有关本发明的实施例的上述说明用于示例及说明目的。其并非意图详尽无疑或将本发明限于所揭露的精确形式，可根据上面的教导进行修改及变更，或者可从本发明的实践中获得修改及变更。该些实施例经选择及说明以解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域的技术人员能够在各种实施例中利用本发明，并进行适于所考虑的特定用途的各种修改。