用于多室的热管理阀模块的致动系统的制作方法
【专利说明】用于多室的热管理阀模块的致动系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]下列文献通过参引并入本文如在文中完整地阐述:于2013年7月25日提交的美国临时申请N0.61/858，157。
技术领域
[0003]本发明涉及用于导引冷却剂在交通工具中流动的热管理系统，特别地用于导引与机动车辆中的发动机和各种其他系统相关的冷却剂流体流动。
【背景技术】
[0004]在汽车的应用中，存在对于能源效率的追求。提高机动车辆效率的一种方式是控制冷却剂流入和流出内燃发动机，使得发动机在峰值工作温度下运行。已知的是使用可切换的冷却剂栗来关断冷却剂流动而发动机从冷启动更快速地升温。另外，还已知使用热管理模块对冷却剂流动进行限流；然而，已知的热管理模块阀仅包括用于提供处于单一出口温度的冷却剂的设置。
[0005]在DE 10 2006 055 536中公开了一种现有技术已知的与热管理系统相关使用的阀。在该情况下，提供了具有位于壳体内的两个同轴旋转的阀体的旋转阀。文中，入口沿轴向方向，并且根据同轴的阀体的位置来导引冷却剂流动至可以单独地关断及打开的第一或第二出口，以控制冷却剂从水栗流动至与发动机和各种其他系统相关联使用的各种热交换器，比如油冷器。然而，该装置不可能提供不同的出口温度。另外，每个同轴旋转的阀体需要单独的致动器。
[0006]理想的是提供一种使得处于不同温度的制冷剂能够用于不同的机动车辆系统和发动机部件的方式。此外，理想的是在最小空间要求内以成本有效的方式实现上述方式。此夕卜，理想的是以限定的并且有效的方式控制旋转的阀体在所述阀内的位置。
【发明内容】
[0007]简而言之，本发明提供了一种热管理阀模块，该热管理阀模块包括具有位于其中的至少一个流动室的壳体。第一阀体以可旋转的方式定位在壳体中，并且控制位于壳体上的第一端口的打开和关闭。第二阀体以可旋转的方式定位在壳体中，并且控制位于壳体上的第二端口的打开和关闭。第一阀体包括在第一旋转位置中允许通过第一端口流动、在第二旋转位置阻止从第一端口的流动、以及在中间位置中对从第一端口的流动进行限流的流体通路。第二阀体包括在第二阀体的第一旋转位置中允许通过第二端口流动、在第二阀体的第二旋转位置中阻止从第二端口的流动、以及在第二阀体的中间位置中对从第二端口的流动进行限流的流体通路。致动器装置控制第一阀体和第二阀体的位置，并且该致动器装置包括致动器轴，该致动器轴沿轴向延伸穿过阀体且旋转固定地连接至阀体中的一者，并且包括至另一个阀体的间接连接件，使得致动器轴不要求另一阀体的相应的直接运动。这允许使用连接至轴的单个致动器而实现阀体独立的定位。
[0008]在一个优选布置中，隔离壁位于壳体中将壳体分成第一流动室和第二流动室，并且第一阀体位于第一流动室中，且第二阀体位于第二流动室中。
[0009]在一个优选布置中，第一端口是第一入口端口并连接至第一流动室的，以及附加端口一一优选是第一出口端口一一位于壳体上并连接至第一流动室。第二端口是第二入口端口并连接至第二流动室，以及第二附加端口，一一该第二附加端口是第二出口一一位于壳体上并连接至第二流动室。第一阀体包括在第一旋转位置中将第一入口端口连接至第一出口端口、在第二旋转位置中阻止从第一出口端口的流动、以及在中间位置中对从第一入口端口至第一出口端口的流动进行限流的流体通路。第二阀体包括在第二阀体的第一旋转位置中连接第二入口端口和第二出口端口、在第二阀体的第二旋转位置中阻止从第二出口端口的流动、以及在第二阀体的中间位置对从第二入口端口至第二出口端口的流动进行限流的流体通路。
[0010]在本发明的一方面，附加端口其可以是附加入口端口位于壳体上并且连接至第一流动室，并且第一阀体能够在第一流动室中以可旋转的方式运动至第三旋转位置，在第三旋转位置中流体通路连接附加入口端口与第一流动室，并且第一阀体能够以可旋转的方式运动至第二中间位置以提供从第一端口和附加端口的流动路径，这样允许流在第一室中混合，并且该混合的第一室流输送至连接至第一室的第一出口端口。这样使得能够控制例如处于不同温度的冷却剂流体的混合，从而通过第一出口输送的冷却剂流体的温度可以为第一温度。
[0011 ] 另一方面，附加端口一一可以是入口端口一一也位于壳体上并且连接至第二流动室。第二阀体能够以可旋转的方式在第二室中运动至第三旋转位置，在该第三位置中流体通路将第二流动室的附加入口端口和第二出口端口连接。第二阀体也能够以可旋转的方式运动至第二中间位置以提供从第二流动室的第二入口端口和附加的入口端口的流动路径，该流动路径允许进入的流在第二室中混合，并且混合的第二室流被输送至第二出口端口。这允许例如处于不同温度的冷却剂受控的混合，从而由第二出口端口输送的冷却剂流体的温度为独立于第一温度受控的第二温度。
[0012]在一个优选布置中，直接连接是至第一阀体的。间接连接件包括连接至致动器轴的分度臂，并且定位捕捉件在第二阀体上与分度臂位于同一轴向平面中。分度臂适于从其接触定位捕捉件的第一面的位置旋转至少大约355°至其接触定位捕捉件的相反的面的位置。基于此，为了定位第二阀体，致动器轴旋转至分度臂接触定位捕捉件的位置，并且致动器可随后旋转第二阀体至期望的位置一一即第一旋转位置、第二旋转位置或第三旋转位置，第一中间位置或第二中间位置以及其之间的限流或成比例混合位置。此外，通过反向致动器轴的旋转方向，通过在其将接触定位捕捉件的第二面并且实现第二阀体的位置之前运动大约355°第一阀体可以运动至期望的旋转位置一一即第一旋转位置、第二旋转位置或第三旋转位置，第一中间位置或第二中间位置以及其之间的限流或成比例的混合位置。
[0013]优选地，第二阀体通过在第二入口和第二出口处的密封件产生的摩擦旋转固定地就位。通过选择表面光洁度和/或通过在第二阀体上施加涂层可以调节用于第二阀体的保持力。
[0014]在优选布置中，电容式传感器连接至致动器轴以检测关于定位捕捉件的旋转接触位置。旋转位置传感器优选地也沿着致动器轴定位从而可以确定两个阀体的位置。
[0015]本发明的另一方面，直接连接是至第二阀体的。间接连接件包括行星齿轮装置。可以提供多个不同布置，并且在第一优选的行星齿轮装置中，太阳轮连接至致动器轴用作输入齿轮，至少一个行星齿轮接合太阳轮也接合在第一阀体上或连接至第一阀体的齿圈。文中，齿圈用作输出齿轮，并且至少一个行星齿轮被保持在固定的行星臂上。
[0016]在一个优选布置中，行星臂以轮轴的形式从连接至隔离壁的致动器轴支承件延伸或直接从隔离壁延伸。
[0017]在优选布置中，第一阀体是中空的并且齿圈位于第一阀体的内周缘。
[0018]在一个优选布置中，太阳轮和至少一个行星齿轮提供8:1或更大的减速比，从而致动器轴旋转一周而使第一阀体仅旋转45°。因此，致动器轴可以旋转直到第一阀体运动至期望的旋转位置为止一一即第一旋转位置、第二旋转位置或第三旋转位置、第一中间位置或第二中间位置以及其之间的限流或成比例混合位置。然后，致动器通过旋转至+180°或-180°使第二阀体旋转至期望的位置一一即第一旋转位置、第二旋转位置或第三旋转位置、第一中间位置或第二中间位置以及其之间的限流或成比例混合位置。这会导致第一阀体运动至+22.5°或-22.5° —一其需要根据第一阀体中流体开口的尺寸，因此位置上的较小偏移仍允许从第一入口和/或附加入口至第一流动室中并且导引至第一出口的期望的流动。替代性地，可以使用较低的比如2:1或4:1的齿轮速比，或者在第二阀体的定位时针对第一阀体的甚至更小位置偏移的较高的齿轮速比可以用于特定应用。
[0019]位置传感器优选地位于致动器轴上，从而可以遵循和控制阀体的位置。
[0020]在附加的优选实施方式中，行星齿轮装置可以具有多种布置。在第二构型中，太阳轮是输入部件并固定至致动器轴，行星臂与至少一个行星齿轮固定至阀体作为输出部件，并且齿圈固定至固定的壳体作为固定部件。在第三构型中，行星臂与至少一个行星轮是输入部件固定至致动器轴，齿圈固定至阀体作为输出部件，并且太阳轮固定至壳体作为固定部件。在第四构型中，行星臂与至少一个行星轮是输入部件固定至致动器轴，太阳轮固定至阀体作为输出部件，并且齿圈固定至壳体作为固定部件。在第五构型中，齿圈是输入部件固定至致动器轴，行星臂固定至阀体作为输出部件，并且太阳轮固定至壳体作为固定部件。在第六构型中，齿圈室输入部件固定至致动器轴，太阳轮固定至阀体作为输出部件，并且行星臂固定室壳体作为固定部件。
[0021]另一方面，热管理阀模块设置具有壳体和位于壳体中的隔离壁，该隔离壁将壳体分成彼此隔开的第一流动室和第二流动室。壳体上的第一入口端口连接至第一流动室，壳体上的第一出口端口连接至第一流动室，壳体上的第二入口端口连接至第二流动室，并且壳体上的第二出口端口连接至第二流动室。第一阀体以可旋转的方式定位在第一流动室中，其中，第一阀体包括流动路径:该流动路径在第一旋转位置中将第一入口端口和第一出口端口连接，并且在第二旋转位置中阻止从第一出口端口的流动，并且在中间位置中对从第一入口端口至第一出口端口的流动进行限流。第二阀体以可旋转的方式定位在第二流动室中，其中，第二阀体包括流动路径:该流动路径在第二阀体的第一旋转位置中将第二入口端口和所述第二出口端口连接，并且在第二阀体的第二旋转位置中阻止从第二出口的流动，并且在第二阀体的中间位置中对从第二入口端口和第二出口端口的流动进行限流。致动器装置控制第一阀体和所述第二阀体的位置，并且该致动器装置包括连接至第一阀体的第一致动器轴以及连接至第二阀体的第二致动器轴，第一致动器轴和第二致动器轴沿共同的轴线延伸。第一致动器轴和第二致动器轴连接至单独的致动器以分别定位阀体实现期望的流动。
[0022]在一个优选布置中，隔离壁包括兜孔，并且第一轴的端部和第二轴的端部被支承以在兜孔中旋转。在另一优选布置中，在隔离壁中定位有中央开口，并且第一致动器轴包括端部，所述端部延伸通过中央开口并且被接纳在第二致动器轴的所面对的端部中的相应开口中。
[0023]优选地，为第一致动器轴和第二致动器轴设置有单独定位的传感器以控制阀体的位置。
[0024]这些布置作为在与机动车辆发动机冷却系统相关联使用的热模块控制阀是特别有用的。文中，机动车辆包括作为热源的发动机、以及用于将流体从热源传送至热交换器的冷却流体系统，以