一种十字型五通阀芯结构及水阀的制作方法

本发明涉及水阀领域，具体为一种轻量化、智能化、低能耗、响应快、精度高的十字型五通阀芯结构及水阀。

背景技术：

1、近年来，随着新能源汽车行业快速发展，其热管理系统变得越来越集成化、智能化。新能源汽车与传统燃油汽车相比，由于驱动形式和能源架构不同，其热管理系统也有很大不同。新能源汽车驱动电机要求高功率、高转速，这样在高速行驶过程中就会产生大量的热量，如果不及时把这些热量带走，会严重影响电机的性能和使用寿命；为提升续航能力，汽车制造商往往会选择高能量密度和高放电倍率的动力电池，但过高的能量密度和放电倍率必然会使电池在使用过程中产生大量热量，温度过高不仅会影响电池寿命，还容易引发安全事故。新能源汽车热管理系统较为复杂，不同工作系统的温控要求不同，所以流向各工作系统的冷却液流量也各不相同。因此，新能源汽车需要高效的热管理系统来保证车辆的稳定运行，其温度控制问题面临巨大挑战。随着节能减排政策日趋严格，传统汽车节温器存在“响应延迟”和“滞回特性”等缺点，流通性较差，并且流量大小难以准确控制，导致热管理效率低下，无法满足新能源汽车对温控的高要求。因此传统汽车的热管理系统也在逐渐优化，现在部分车型上已经使用电子水阀替代传统节温器进行冷却液调节。

2、电子水阀是新能源汽车热管理系统中一种新型的冷却液流量调节阀，在功能作用与工作原理上和传统燃油车的节温器相似。主要作用是根据不同工作部位的温度变化自适应调节各管路冷却液的流量大小，确保电池、电机等处于最佳的工作温度环境，以实现节能减排和提高能量利用率的目的。

3、目前对于电子五通水阀的结构设计，通常采用柱阀结构，其外侧进出口流道分布在侧壁，中间阀芯上也设置有流道，通过旋转阀芯可以切换流道、改变流向、调节流量，实现切换阀体不同模式的目的。通过设计阀芯和阀座的结构，能够实现流量比例调节的功能。但由于外侧流道分布在侧壁，进出水口方向为上下方向，则流体在流经阀芯时需要经过多次换向，极大地增加了流体的压降，浪费了能量，严重影响热管理系统及其他元件的寿命，甚至引发安全事故。并且水阀的侧壁流道也使得整个阀体的体积庞大，不利于热管理系统的小型化、轻量化，影响热管理系统上其他元件以及流道的布置；并且体积大更加影响了水阀的流量调节的响应时间以及调节精度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种轻量化、智能化、低能耗、响应快、精度高的十字型五通阀芯结构及水阀，结构简单，可以解决现有的电子水阀体积比较大、流体阻力比较大的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供如下技术方案：一种十字型五通阀芯结构，包括阀体，所述的阀体的底端呈十字型排列设置有5个流通孔，所述的流通孔包括位于中间的第五流通孔和排列在四周的第一流通孔、第二流通孔、第三流通孔、第四流通孔；阀座，设置在所述阀体的内部紧贴阀体的底部，所述的阀座上设置有与流通孔对应的通孔；密封垫，所述的密封垫紧贴位于阀体与阀座之间，形状与阀座相匹配；阀芯，设置在所述阀体内部与阀座紧贴，所述的阀芯的中心与阀体的中心重合，所述的阀芯朝向阀座的端面上通过设置挡流板分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，通过阀芯的转动切换流通孔之间的流通，所述的第一腔体始终与第五流通孔相连通，所述的第二腔体和第三腔体对称设置在所述第一腔体的两侧，第二腔体和第三腔体用以连通周向分布的特定相邻流通孔，第二腔体和第三腔体的接壤处的挡流板在特定的角度下可以按比例分特定流道的流量，由于腔体结构简单，能大大减小流体的压降和流损，提高水阀的性能、降低能耗，提高精度。

3、作为优选，所述的流通孔占据阀体底端位置的第一圆心角θ为45°，所述的流通孔的直径为φ，则阀体的中心与流通孔的圆心之间的距离x，所述的挡流板的厚度为t，x＝1.3(φ+t)，在这个状态下整个阀体的体积能达到最小。

4、作为优选，所述的第一腔体呈葫芦形，所述的第二腔体和第三腔体均呈扇形，扇形的第二腔体和第三腔体可以具有足够大的面积和圆心角，葫芦形的第一腔体的侧壁圆滑，流动阻力小，保证阀芯在比例模式下能使第五流通孔和另一个特定的流通孔一直保持连通。

5、作为优选，所述的第一腔体的第二圆心角α1＝90°，所述的第二腔体b的第三圆心角α2和第三腔体的第四圆心角α3均为135°。

6、作为优选，所述的第五流通孔设置为常开孔，所述的第一腔体的顶部设置有与阀芯上侧的阀体内腔相连通的平衡孔，水阀工作时，流体在液压的作用下会向上流出平衡孔，充满阀体的内部，这使得水阀在稳定工作时阀芯的上下液压能保持平衡，保证阀芯能紧贴阀座，从而有效防止流体的泄露。

7、作为优选，所述的第一腔体、第二腔体和第三腔体的侧壁转角处均为圆弧转角过渡，能大大减小流体的压降和流损，提高水阀的性能、降低能耗。

8、作为优选，所述的第一腔体、第二腔体和第三腔体的顶面与侧壁的转角处均为圆弧转角过渡，能大大减小流体的压降和流损，提高水阀的性能、降低能耗。

9、作为优选，所述的阀座的边缘设置有至少一个限位槽，所述的限位槽与阀体内部对应的凸起结构相匹配，能有效防止阀座发生旋转，防止阀座与阀体的流通孔发生错位。

10、第二方面，本发明还提供一种水阀，包括如第一方面中所述的十字型五通阀芯结构。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、外侧流道在阀体底部呈十字型分布，缩小阀体体积，实现水阀整体轻量化，使热管理系统上其他元件和流道的布置更加自由；阀芯和阀座更加小型化，可实现多种不同模式的切换，有利于热管理系统的集成化，方便水阀在热管理系统上的布置以及安装；在特定的角度下可以实现六种不同模式的切换，有利于热管理系统的集成，方便水阀在热管理系统上的布置以及安装；阀内流道拐角少，流体的回流小，流阻流损更小，压降更低，能量损耗更少；响应更加迅速，降温更快，提高汽车的安全性。

技术特征：

1.一种十字型五通阀芯结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的流通孔占据阀体(1)底端位置的第一圆心角θ为45°，所述的流通孔的直径为φ，则阀体(1)的中心与流通孔的圆心之间的距离x，所述的挡流板(g)的厚度为t，x＝1.3(φ+t)。

3.根据权利要求1所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的第一腔体(a)呈葫芦形，所述的第二腔体(b)和第三腔体(c)均呈扇形。

4.根据权利要求3所述的环型五通阀芯结构，其特征在于：所述的第一腔体(a)的第二圆心角α1＝90°，所述的第二腔体(b)的第三圆心角α2和第三腔体(c)的第四圆心角α3均为135°。

5.根据权利要求2所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的第五流通孔(e)设置为常开孔，所述的第一腔体(a)的顶部设置有与阀芯(3)上侧的阀体(1)内腔相连通的平衡孔(h)。

6.根据权利要求1所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的第一腔体(a)、第二腔体(b)和第三腔体(c)的侧壁转角处均为圆弧转角过渡。

7.根据权利要求1所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的第一腔体(a)、第二腔体(b)和第三腔体(c)的顶面与侧壁的转角处均为圆弧转角过渡。

8.根据权利要求1所述的十字型五通阀芯结构，其特征在于：所述的阀座(2)的边缘设置有至少一个限位槽(f)，所述的限位槽(f)与阀体(1)内部对应的凸起结构相匹配。

9.一种水阀，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的十字型五通阀芯结构。

技术总结
本发明公开了一种十字型五通阀芯结构及水阀，包括阀体，阀体的底端呈十字型排列设置有5个流通孔，流通孔包括位于中间的第五流通孔和排列在四周的第一流通孔、第二流通孔、第三流通孔、第四流通孔；阀座，设置在所述阀体的内部紧贴阀体的底部，阀座上设置有与流通孔对应的通孔；密封垫，紧贴位于阀体与阀座之间，形状与阀座相匹配，阀芯，设置在所述阀体内部与阀座紧贴，阀芯的中心与阀体的中心重合，阀芯朝向阀座的端面上通过设置挡流板分隔为第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体始终与第五流通孔相连通，第二腔体和第三腔体对称设置在所述第一腔体的两侧。本发明结构简单，可以解决现有的电子水阀体积比较大、流体阻力比较大的问题。

技术研发人员：姜玉聪,郑姜馗,黄全丰,李纪元,张盛达,潘孝勇,刘乾
受保护的技术使用者：宁波拓普集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13