用于多室的熱管理閥模塊的致動系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于多室的熱管理閥模塊的致動系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]下列文獻(xiàn)通過參引并入本文如在文中完整地闡述:于2013年7月25日提交的美國臨時申請N0.61/858，157。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于導(dǎo)引冷卻劑在交通工具中流動的熱管理系統(tǒng)，特別地用于導(dǎo)引與機(jī)動車輛中的發(fā)動機(jī)和各種其他系統(tǒng)相關(guān)的冷卻劑流體流動。
【背景技術(shù)】
[0004]在汽車的應(yīng)用中，存在對于能源效率的追求。提高機(jī)動車輛效率的一種方式是控制冷卻劑流入和流出內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，使得發(fā)動機(jī)在峰值工作溫度下運行。已知的是使用可切換的冷卻劑栗來關(guān)斷冷卻劑流動而發(fā)動機(jī)從冷啟動更快速地升溫。另外，還已知使用熱管理模塊對冷卻劑流動進(jìn)行限流；然而，已知的熱管理模塊閥僅包括用于提供處于單一出口溫度的冷卻劑的設(shè)置。
[0005]在DE 10 2006 055 536中公開了一種現(xiàn)有技術(shù)已知的與熱管理系統(tǒng)相關(guān)使用的閥。在該情況下，提供了具有位于殼體內(nèi)的兩個同軸旋轉(zhuǎn)的閥體的旋轉(zhuǎn)閥。文中，入口沿軸向方向，并且根據(jù)同軸的閥體的位置來導(dǎo)引冷卻劑流動至可以單獨地關(guān)斷及打開的第一或第二出口，以控制冷卻劑從水栗流動至與發(fā)動機(jī)和各種其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)使用的各種熱交換器，比如油冷器。然而，該裝置不可能提供不同的出口溫度。另外，每個同軸旋轉(zhuǎn)的閥體需要單獨的致動器。
[0006]理想的是提供一種使得處于不同溫度的制冷劑能夠用于不同的機(jī)動車輛系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)部件的方式。此外，理想的是在最小空間要求內(nèi)以成本有效的方式實現(xiàn)上述方式。此夕卜，理想的是以限定的并且有效的方式控制旋轉(zhuǎn)的閥體在所述閥內(nèi)的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]簡而言之，本發(fā)明提供了一種熱管理閥模塊，該熱管理閥模塊包括具有位于其中的至少一個流動室的殼體。第一閥體以可旋轉(zhuǎn)的方式定位在殼體中，并且控制位于殼體上的第一端口的打開和關(guān)閉。第二閥體以可旋轉(zhuǎn)的方式定位在殼體中，并且控制位于殼體上的第二端口的打開和關(guān)閉。第一閥體包括在第一旋轉(zhuǎn)位置中允許通過第一端口流動、在第二旋轉(zhuǎn)位置阻止從第一端口的流動、以及在中間位置中對從第一端口的流動進(jìn)行限流的流體通路。第二閥體包括在第二閥體的第一旋轉(zhuǎn)位置中允許通過第二端口流動、在第二閥體的第二旋轉(zhuǎn)位置中阻止從第二端口的流動、以及在第二閥體的中間位置中對從第二端口的流動進(jìn)行限流的流體通路。致動器裝置控制第一閥體和第二閥體的位置，并且該致動器裝置包括致動器軸，該致動器軸沿軸向延伸穿過閥體且旋轉(zhuǎn)固定地連接至閥體中的一者，并且包括至另一個閥體的間接連接件，使得致動器軸不要求另一閥體的相應(yīng)的直接運動。這允許使用連接至軸的單個致動器而實現(xiàn)閥體獨立的定位。
[0008]在一個優(yōu)選布置中，隔離壁位于殼體中將殼體分成第一流動室和第二流動室，并且第一閥體位于第一流動室中，且第二閥體位于第二流動室中。
[0009]在一個優(yōu)選布置中，第一端口是第一入口端口并連接至第一流動室的，以及附加端口一一優(yōu)選是第一出口端口一一位于殼體上并連接至第一流動室。第二端口是第二入口端口并連接至第二流動室，以及第二附加端口，一一該第二附加端口是第二出口一一位于殼體上并連接至第二流動室。第一閥體包括在第一旋轉(zhuǎn)位置中將第一入口端口連接至第一出口端口、在第二旋轉(zhuǎn)位置中阻止從第一出口端口的流動、以及在中間位置中對從第一入口端口至第一出口端口的流動進(jìn)行限流的流體通路。第二閥體包括在第二閥體的第一旋轉(zhuǎn)位置中連接第二入口端口和第二出口端口、在第二閥體的第二旋轉(zhuǎn)位置中阻止從第二出口端口的流動、以及在第二閥體的中間位置對從第二入口端口至第二出口端口的流動進(jìn)行限流的流體通路。
[0010]在本發(fā)明的一方面，附加端口其可以是附加入口端口位于殼體上并且連接至第一流動室，并且第一閥體能夠在第一流動室中以可旋轉(zhuǎn)的方式運動至第三旋轉(zhuǎn)位置，在第三旋轉(zhuǎn)位置中流體通路連接附加入口端口與第一流動室，并且第一閥體能夠以可旋轉(zhuǎn)的方式運動至第二中間位置以提供從第一端口和附加端口的流動路徑，這樣允許流在第一室中混合，并且該混合的第一室流輸送至連接至第一室的第一出口端口。這樣使得能夠控制例如處于不同溫度的冷卻劑流體的混合，從而通過第一出口輸送的冷卻劑流體的溫度可以為第一溫度。
[0011 ] 另一方面，附加端口一一可以是入口端口一一也位于殼體上并且連接至第二流動室。第二閥體能夠以可旋轉(zhuǎn)的方式在第二室中運動至第三旋轉(zhuǎn)位置，在該第三位置中流體通路將第二流動室的附加入口端口和第二出口端口連接。第二閥體也能夠以可旋轉(zhuǎn)的方式運動至第二中間位置以提供從第二流動室的第二入口端口和附加的入口端口的流動路徑，該流動路徑允許進(jìn)入的流在第二室中混合，并且混合的第二室流被輸送至第二出口端口。這允許例如處于不同溫度的冷卻劑受控的混合，從而由第二出口端口輸送的冷卻劑流體的溫度為獨立于第一溫度受控的第二溫度。
[0012]在一個優(yōu)選布置中，直接連接是至第一閥體的。間接連接件包括連接至致動器軸的分度臂，并且定位捕捉件在第二閥體上與分度臂位于同一軸向平面中。分度臂適于從其接觸定位捕捉件的第一面的位置旋轉(zhuǎn)至少大約355°至其接觸定位捕捉件的相反的面的位置。基于此，為了定位第二閥體，致動器軸旋轉(zhuǎn)至分度臂接觸定位捕捉件的位置，并且致動器可隨后旋轉(zhuǎn)第二閥體至期望的位置一一即第一旋轉(zhuǎn)位置、第二旋轉(zhuǎn)位置或第三旋轉(zhuǎn)位置，第一中間位置或第二中間位置以及其之間的限流或成比例混合位置。此外，通過反向致動器軸的旋轉(zhuǎn)方向，通過在其將接觸定位捕捉件的第二面并且實現(xiàn)第二閥體的位置之前運動大約355°第一閥體可以運動至期望的旋轉(zhuǎn)位置一一即第一旋轉(zhuǎn)位置、第二旋轉(zhuǎn)位置或第三旋轉(zhuǎn)位置，第一中間位置或第二中間位置以及其之間的限流或成比例的混合位置。
[0013]優(yōu)選地，第二閥體通過在第二入口和第二出口處的密封件產(chǎn)生的摩擦旋轉(zhuǎn)固定地就位。通過選擇表面光潔度和/或通過在第二閥體上施加涂層可以調(diào)節(jié)用于第二閥體的保持力。
[0014]在優(yōu)選布置中，電容式傳感器連接至致動器軸以檢測關(guān)于定位捕捉件的旋轉(zhuǎn)接觸位置。旋轉(zhuǎn)位置傳感器優(yōu)選地也沿著致動器軸定位從而可以確定兩個閥體的位置。
[0015]本發(fā)明的另一方面，直接連接是至第二閥體的。間接連接件包括行星齒輪裝置?？梢蕴峁┒鄠€不同布置，并且在第一優(yōu)選的行星齒輪裝置中，太陽輪連接至致動器軸用作輸入齒輪，至少一個行星齒輪接合太陽輪也接合在第一閥體上或連接至第一閥體的齒圈。文中，齒圈用作輸出齒輪，并且至少一個行星齒輪被保持在固定的行星臂上。
[0016]在一個優(yōu)選布置中，行星臂以輪軸的形式從連接至隔離壁的致動器軸支承件延伸或直接從隔離壁延伸。
[0017]在優(yōu)選布置中，第一閥體是中空的并且齒圈位于第一閥體的內(nèi)周緣。
[0018]在一個優(yōu)選布置中，太陽輪和至少一個行星齒輪提供8:1或更大的減速比，從而致動器軸旋轉(zhuǎn)一周而使第一閥體僅旋轉(zhuǎn)45°。因此，致動器軸可以旋轉(zhuǎn)直到第一閥體運動至期望的旋轉(zhuǎn)位置為止一一即第一旋轉(zhuǎn)位置、第二旋轉(zhuǎn)位置或第三旋轉(zhuǎn)位置、第一中間位置或第二中間位置以及其之間的限流或成比例混合位置。然后，致動器通過旋轉(zhuǎn)至+180°或-180°使第二閥體旋轉(zhuǎn)至期望的位置一一即第一旋轉(zhuǎn)位置、第二旋轉(zhuǎn)位置或第三旋轉(zhuǎn)位置、第一中間位置或第二中間位置以及其之間的限流或成比例混合位置。這會導(dǎo)致第一閥體運動至+22.5°或-22.5° —一其需要根據(jù)第一閥體中流體開口的尺寸，因此位置上的較小偏移仍允許從第一入口和/或附加入口至第一流動室中并且導(dǎo)引至第一出口的期望的流動。替代性地，可以使用較低的比如2:1或4:1的齒輪速比，或者在第二閥體的定位時針對第一閥體的甚至更小位置偏移的較高的齒輪速比可以用于特定應(yīng)用。
[0019]位置傳感器優(yōu)選地位于致動器軸上，從而可以遵循和控制閥體的位置。
[0020]在附加的優(yōu)選實施方式中，行星齒輪裝置可以具有多種布置。在第二構(gòu)型中，太陽輪是輸入部件并固定至致動器軸，行星臂與至少一個行星齒輪固定至閥體作為輸出部件，并且齒圈固定至固定的殼體作為固定部件。在第三構(gòu)型中，行星臂與至少一個行星輪是輸入部件固定至致動器軸，齒圈固定至閥體作為輸出部件，并且太陽輪固定至殼體作為固定部件。在第四構(gòu)型中，行星臂與至少一個行星輪是輸入部件固定至致動器軸，太陽輪固定至閥體作為輸出部件，并且齒圈固定至殼體作為固定部件。在第五構(gòu)型中，齒圈是輸入部件固定至致動器軸，行星臂固定至閥體作為輸出部件，并且太陽輪固定至殼體作為固定部件。在第六構(gòu)型中，齒圈室輸入部件固定至致動器軸，太陽輪固定至閥體作為輸出部件，并且行星臂固定室殼體作為固定部件。
[0021]另一方面，熱管理閥模塊設(shè)置具有殼體和位于殼體中的隔離壁，該隔離壁將殼體分成彼此隔開的第一流動室和第二流動室。殼體上的第一入口端口連接至第一流動室，殼體上的第一出口端口連接至第一流動室，殼體上的第二入口端口連接至第二流動室，并且殼體上的第二出口端口連接至第二流動室。第一閥體以可旋轉(zhuǎn)的方式定位在第一流動室中，其中，第一閥體包括流動路徑:該流動路徑在第一旋轉(zhuǎn)位置中將第一入口端口和第一出口端口連接，并且在第二旋轉(zhuǎn)位置中阻止從第一出口端口的流動，并且在中間位置中對從第一入口端口至第一出口端口的流動進(jìn)行限流。第二閥體以可旋轉(zhuǎn)的方式定位在第二流動室中，其中，第二閥體包括流動路徑:該流動路徑在第二閥體的第一旋轉(zhuǎn)位置中將第二入口端口和所述第二出口端口連接，并且在第二閥體的第二旋轉(zhuǎn)位置中阻止從第二出口的流動，并且在第二閥體的中間位置中對從第二入口端口和第二出口端口的流動進(jìn)行限流。致動器裝置控制第一閥體和所述第二閥體的位置，并且該致動器裝置包括連接至第一閥體的第一致動器軸以及連接至第二閥體的第二致動器軸，第一致動器軸和第二致動器軸沿共同的軸線延伸。第一致動器軸和第二致動器軸連接至單獨的致動器以分別定位閥體實現(xiàn)期望的流動。
[0022]在一個優(yōu)選布置中，隔離壁包括兜孔，并且第一軸的端部和第二軸的端部被支承以在兜孔中旋轉(zhuǎn)。在另一優(yōu)選布置中，在隔離壁中定位有中央開口，并且第一致動器軸包括端部，所述端部延伸通過中央開口并且被接納在第二致動器軸的所面對的端部中的相應(yīng)開口中。
[0023]優(yōu)選地，為第一致動器軸和第二致動器軸設(shè)置有單獨定位的傳感器以控制閥體的位置。
[0024]這些布置作為在與機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)使用的熱模塊控制閥是特別有用的。文中，機(jī)動車輛包括作為熱源的發(fā)動機(jī)、以及用于將流體從熱源傳送至熱交換器的冷卻流體系統(tǒng)，以