CN105556412A - 用于冷却剂循环的恒温控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却剂回路的恒温控制阀，其包括具有多个冷却剂连接器的外壳并且包括至少一个中空阀元件，所述至少一个中空阀元件安装在外壳中以使得其可以围绕旋转轴旋转，所述至少一个阀元件具有在其圆周面的范围中形成的至少一个开口，至少一个开口可以通过所述至少一个阀元件的旋转而选择性地连接至外壳的一个或多个冷却剂连接器，并且恒温控制阀设置有驱动装置，通过该驱动装置，所述至少一个阀元件可以围绕旋转轴旋转，该驱动装置包括能够在两个切换状态之间切换的至少一个致动器，所述至少一个阀元件在第一切换状态中在第一旋转方向上围绕旋转轴旋转，并且在第二切换状态中在第二旋转方向上围绕旋转轴旋转，并且恒温控制阀还设置有两点控制装置，该两点控制装置基于为其预限定的设定点值以如下方式驱动所述至少一个致动器：当首先超出设定点值并且接下来低于设定点值时，该致动器从它的一个切换状态切换至它的另一个切换状态，并且恒温控制阀还设置对所述至少一个阀元件的旋转运动产生阻尼的阻尼装置。

Description

用于冷却剂循环的恒温控制阀

本发明涉及一种用于冷却剂回路的恒温控制阀，特别是汽车的恒温控制阀，其包括具有多个冷却剂连接器的外壳，并且包括至少一个中空阀元件，该空阀元件安装在外壳中以使得其可以围绕旋转轴旋转，所述至少一个阀元件具有在它的圆周面的范围上形成的至少一个开口，所述至少一个开口可能能够通过所述至少一个阀元件的旋转来有选择地连接至外壳的所述一个或多个冷却剂连接器，并且提供驱动装置，通过该驱动装置所述至少一个阀元件能够绕旋转轴旋转。

基于运行参数来设置一个或多个冷却剂回路的恒温控制阀被用于控制和调节汽车的内部内燃机或其他电力操作的电动机器中的冷却系统。例如，使用由电动机驱动的并且能够控制一个或多个冷却剂路径的恒温控制阀。该恒温控制阀使用例如被称作旋转滑阀的旋转的圆柱体或球截形的中空卷轴作为阀元件。

所述阀元件安装在恒温控制阀的外壳中以使得其通常可以在两个末端位置之间旋转。通常也需要使所述阀元件移动至在该末端位置之间的多个中间位置。这是可能的，比如借助于由电动机驱动的阀元件。它们可以实现阀元件的旋转的角位置以大致精确到某一程度内的方式被预设定。但是这种类型的电动机驱动装置是昂贵的。比较便宜的驱动装置包括比如真空致动器，该真空致动器通过压力驱动膜片和可操作地连接至该膜片的推杆而作用在阀元件上，该作用通过以下方式实现：由压力驱动膜片引起的推杆的轴向移动被转变为阀元件的旋转运动。然而真空致动器不能像电动机驱动器那样以连续可变的方式驱动，而是通常可实现仅有的两个切换位置，即第一切换状态和第二切换状态，在第一切换状态中所述阀元件在第一旋转方向上旋转，在第二切换状态中所述阀元件在第二旋转方向上旋转。

然而，为了使得可以通过真空致动器将阀元件移动至末端位置之间的可变的中间位置，在DE102010008740A1中已经提出可操作地将真空致动器连接至压力变换器，其结果是真空致动器可以装载能够以无穷可变的方式调节的真空。尽管因此能够实现阀元件的大量任意需要的旋转位置，但是其在结构上很复杂。

从描述的先前技术出发，本发明建立在提供最初提到的恒温控制阀类型的目的的基础上，通过该恒温控制阀，能够以结构上简单且廉价的方式将阀元件移动至大体任意需要的旋转位置。

本发明通过权利要求1的主题实现了所述物体。在从属权利要求中，发明书和附图中能找到有益的改进。

对于最初提到的类型的恒温控制阀，本发明通过以下事实实现所述目的：所述驱动装置包括至少一个致动器，其能够在两个切换状态之间切换；至少一个阀元件，所述阀元件能够在第一切换状态中在第一旋转方向上并且在第二切换状态中在第二旋转方向上围绕旋转轴旋转，以及还设置有两点控制装置，所述两点控制装置基于为其预设定的设定点值以如下方式驱动所述至少一个致动器：当首先超出设定点值并且接下来低于设定点值时，该致动器从它的一个切换状态切换至它的另一个切换状态，此外还提供对所述至少一个阀元件的旋转运动产生阻尼的阻尼装置。

该恒温控制阀被提供使用在汽车的发动机的冷却剂回路中。根据本发明提供的阀元件形成所谓的旋转滑阀。该阀元件可以是例如中空圆柱体或中空球体结构。因此，所述阀元件能够具有球形或截球形或圆柱形或截圆柱形的圆周面。特别由圆周面限定的一个或多个开口以已经已知的方式在圆周面上形成。所述开口能够有选择地释放或关闭外壳的不同的冷却剂连接器，并且由此将这些冷却剂连接器互相连接或使它们彼此隔开。外壳的冷却剂连接器以已经已知的方式形成通向发动机的冷却系统的不同的冷却管路的通道。当然以下情况也是可能的，根据本发明的恒温控制阀具有安装在外壳中的这种类型的多个阀元件，例如这些阀元件一个挨一个地安装并且它们能够在共同的旋转轴上旋转。在这种情况中，所述阀元件能够切换沿旋转轴一个挨一个地放置的外壳的冷却剂连接器，也就是说将这些冷却剂连接器互相连接或使它们彼此分离。

根据本发明，所述驱动装置包括至少一个致动器，其能够在两个切换状态之间切换；至少一个阀元件在第一切换状态中在第一旋转方向上围绕旋转轴旋转以及在第二切换状态中在另外一个旋转方向上围绕旋转轴旋转。因此所述致动器不是能够以连续可变的方式调节的致动可变体，而是特别地能够仅在两个切换状态之间切换并且因此尤其是廉价的。然而为了使得通过阀元件移动至大体任意需要的旋转位置成为可能，根据本发明提供实施不连续的两点控制操作的两点控制装置。例如通过汽车的控制装置对两点控制装置预设定设定点值。所述两点控制装置将例如通过合适的传感器测量的实际值与该设定点值进行比较。如果所述实际值相对于所述设定点值低了预设定的限制值，所述两点控制装置将致动器设置为第一切换状态，在第一切换状态中，所述至少一个阀元件在第一旋转方向上旋转并且测得的实际值增大。一旦实际值相对于预设定的设定点值超出了预设定的限制值，所述致动器切换至它的第二切换状态，因此所述阀元件在相对的旋转方向上旋转。然后实际值下降。一旦所述实际值再次相对于预设定的设定点值低了预设定的限制值，所述致动器再次切换进至它的第一切换状态，因此所述阀元件再次在第一旋转方向上旋转，等等。

根据本发明使用的廉价的致动器例如真空致动器的特征在于具有非常迅速的切换，所述切换对于本发明的两点控制实际上通常非常迅速。基本上，这种类型的致动器的迅速切换或实际值的迅速变化导致必需相应地迅速实施切换。反过来，这种也是不利的，因为它会引起增加的磨损，不期望的压力尖峰等等。因此根据本发明提供对至少一个阀元件的旋转运动产生阻尼的阻尼装置。因此阀元件运动被刻意地阻碍，以避免致动器的过度迅速的切换变化。例如，在没有阻尼装置的情况下，致动器每隔仅500ms可以发生切换。通过合适的阻尼装置，切换操作之间的时间间隔能够延伸至几秒，例如约10s。因此廉价的致动器比如真空致动器也能够用于根据本发明的两点控制。

因此根据本发明的两点控制的实际值围绕设定点值以阻尼方式振荡。准比例地控制恒温器的外壳中的阀元件的旋转位置。此时，外壳中的阀元件的基本上任意需要的旋转位置能够以可变的方式设定。特别地，能够实现阀元件旋转移动至末端位置之间的基本上任意需要的中间位置。但是，也有可能常常对限定的旋转位置实施控制，比如所述旋转位置对应于外壳的冷却剂连接器的0％、25％、50％、75％或100％的开放截面。此时，根据本发明的恒温控制阀结构上简单且廉价。

设定点值可以是对于至少一个阀元件的旋转位置的设定点值，或是具有至少一个阀元件的这种旋转位置的特征的设定点值，或是对于冷却剂回路的由恒温控制阀控制的冷却剂的冷却剂温度的设定点值，或对于被引导通过恒温控制阀的冷却剂体积流量的设定点值。然后对两点控制的各个的干涉极限同样地通过设定点值附近的相应的上限值和下限值被预限定。如果该设定值是对于被引导通过恒温控制阀的冷却剂体积流量的设定点值，该设定点值可以是比如由阀元件释放的冷却剂连接器的开放截面。

特别地，真空致动器或电磁铁可以是适合的廉价的致动器。真空致动器能够以已经已知的方式例如通过压力驱动膜片与推杆的第一末端相互作用，推杆的第一末端与其相对的第二末端一起偏心地作用在至少一个阀元件上，并且因此在推杆的轴向运动期间转动阀元件，该轴向运动由真空致动器上的压力变化引起。电磁体能够相应地有磁力地作用在阀元件上或连接至阀元件的驱动元件上以旋转阀元件。

根据本发明的阻尼装置可以包括位移阻尼和/或周向驱动的惯性装置和/或迟滞阻尼器和/或摩擦阻尼。例如，液压或气压阻尼器可以适合作为位移阻尼器。例如硅胶阻尼器也适合。不过，通过旋转运动迅速累积的周向驱动的惯性装置也是可能的。例如，摩擦联轴器可以适合作为摩擦阻尼器和例如所谓的锚迟滞器可以适合作为迟滞阻尼器。

此外，还设置为：限制值以通过迟滞来产生根据本发明实施的两点控制的方式被选定，所述限制值在每种情况中被预限定以用于在超过或低于设定点值时切换该至少一个致动器。通过用于致动器切换的限制值在每种情况中被选定为与设定点值相差限定的距离，该迟滞能够阻止过度地迅速切换变化。围绕设定点值的振荡幅度增加，而振荡频率降低。例如，限制值可以被预限定不同于设定点值高达5％。例如，在对阀元件的旋转位置的设定点值或具有这种旋转位置特征的设定点值的情况中，超出或低于设定点值后对各自的切换的限制值可以在每种情况中以这种在致动器切换之前这些限制值允许阀元件的旋转比如相对于设定点值具有至少3度且最多8度的偏差的方式被选定。该迟滞也可以例如关于限定的冷却剂连接器的由阀元件释放的开放截面被选定。例如，在不发生致动器切换的情况下，围绕设定点值±5％的开放截面因此是被允许的开放截面。

在下文中，本发明的示例性的实施例将使用附图更加详细地、图示地进行说明：

图1示出了立体图所示的根据本发明的恒温控制阀，其处于第一操作状态中；

图2示出了根据图1的图示，恒温控制阀处于第二状态中；

图3示出了穿过图1的图示的横截面图；以及

图4示出了穿过图2的图示的横截面图。

在没有其他详细说明的情况下，在附图中同一附图标记表示同一物体。根据在附图中示出的发明的作为汽车的发动机的恒温控制阀包括外壳10，在示例中，该外壳10被示出具有连通发动机的冷却液系统的第一冷却液管道(未示出)的第一冷却液连接器12和连通发动机的冷却液系统的第二冷却液管道(同样未示出)的第二冷却液连接器14。图3和图4示出了以附图标记16表示的第三冷却液连接器。而且，不用说，外壳10还可以具有冷却液连接器。至少一个中空球形阀元件18安装在外壳10中以使得其能够围绕旋转轴旋转。图3和图4仅示出阀元件18的截面18作为图示目的。该阀元件18具有至少一个开口，所述至少一个开口在其圆周面的范围中形成，并且通过阀元件18的转动能够使得所述至少一个开口与与外壳10的一个或多个冷却液连接器12，14，16选择性地叠合，因此例如如图4所示的冷却液连接器12和14能够选择性地互相连接，或如图3所示的能够彼此隔开。此外，在图3和图4中可以看出冷却液连接器12和14在每种情况中由在示例中示出的环形密封装置20、22围绕，环形密封装置20、22通过有弹性的预应力装置24、26在朝向阀元件18的圆周面的方向上被预加应力。这种结构的恒温控制阀已经是已知的。

用于使阀元件18在外壳10中旋转的驱动装置将使用附图1和2被阐述。在本发明中，作为致动器，该驱动装置包括例如通过压力膜片可操作地连接至推杆30的负压或真空致动器28。该推杆30通过轴承部分32可旋转地安装在使得阀元件18绕旋转轴旋转的旋转杠杆34上。如比较图1和图2可以看出，通过真空致动器28的压力变化以及压力隔膜由此诱发的驱动能够引起推杆30在纵向方向上的运动，该运动会引起旋转杠杆34的枢转并且因此引起阀元件18在图3和图4中所示出的旋转位置之间的旋转。位于与真空致动器28相对的一侧的柱塞杆36作用在旋转杠杆34上，该柱塞杆36通过其位于与旋转杠杆34相对的位置处的末端在阻尼汽缸38中被引导。当柱塞杆36在阻尼汽缸38的轴向方向上在图1和图2示出的操作状态之间运动的情况下，在阻尼汽缸38中被引导的柱塞杆36的末端上，柱塞杆36具有在阻尼汽缸38中被引导的活塞，因此对柱塞杆36的运动产生了阻尼，且因此对了推杆30的运动产生了阻尼并且因此接着对阀元件18的运动产生了阻尼。阻尼汽缸38结合柱塞杆36和相应的活塞形成气动阻尼器，该气动阻尼器阻碍阀元件的旋转运动。

此外，根据本发明的恒温控制阀包括两点控制装置(未示出)。如可以看见的那样，真空致动器28仅能够在两个切换状态之间切换，即第一切换状态和第二切换状态，在第一切换状态中阀元件在第一旋转方向上旋转，在第二切换状态中阀元件在第二旋转方向上旋转。两个旋转方向通过阀元件的相应的末端位置来限定。两点控制装置接收预限定的设定点值并且以如下方式驱动真空致动器28：如果通过合适的传感器测量的实际值相对于预限定的设定点值低了预限定的极限值，在该实际值增加直到其相对于预限定的设定点值超出了预限定的极限值的情况下，真空致动器28被驱动。在超出了预限定的极限值的情况下，真空致动器28被切换至它的另一个切换状态，由此实际值再次降低直到它达到相对于所述设定点值低了所述极限值。后来又再次发生真空致动器28的切换等等。因此，阀元件18围绕各个预限定的设定点值振荡。可以通过这种方式移动至阀元件18的末端旋转位置之间的大体任意需要的中间位置。此时，气动阻尼确保了真空致动器28的切换状态之间的间隔不会变得太短。例如，通过气动阻尼的合适的设计可以实现接近10s的切换时间。

Claims (5)

1.一种用于冷却剂回路的恒温控制阀，所述恒温控制阀包括具有多个冷却剂连接器的外壳，并且包括至少一个中空阀元件，所述至少一个中空阀元件安装在外壳中以使得其可以围绕旋转轴旋转，所述至少一个阀元件具有在其圆周面的范围中形成的至少一个开口，所述至少一个开口可以通过所述至少一个阀元件的旋转而选择性地连接至外壳(10)的一个或多个冷却剂连接器，并且所述恒温控制阀还具有驱动装置，所述至少一个阀元件借助于所述驱动装置能够围绕旋转轴旋转，其特征在于，所述驱动装置包括能够在两个切换状态之间切换的至少一个致动器，所述至少一个阀元件在第一切换状态中在第一旋转方向上围绕旋转轴旋转，并且在第二切换状态中在第二旋转方向上围绕旋转轴旋转，并且其特征在于，所述恒温控制阀还设置有两点控制装置，所述两点控制装置基于为其预限定的设定点值以如下方式驱动所述第一致动器：当首先超出所述设定点值并且接下来低于所述设定点值时，该致动器从它的一个切换状态切换至它的另一个切换状态，所述恒温控制阀还设置有阻尼装置，所述阻尼装置对所述至少一个阀元件的旋转运动产生了阻尼。

2.根据权利要求1所述的恒温控制阀，其特征在于，所述设定点值是对于所述至少一个阀元件的旋转位置的设定点值，或具有所述至少一个阀元件的这种旋转位置特征的设定点值，或对于冷却剂环路中冷却剂的由恒温控制阀控制的冷却剂温度的设定点值，或对于被引导通过恒温控制阀的冷却剂体积流量的设定点值。

3.根据先前权利要求的其中一个所述的恒温控制阀，其特征在于，所述驱动装置的所述致动器是真空致动器(28)或电磁铁。

4.根据先前权利要求的其中一个所述的恒温控制阀，其特征在于，所述阻尼装置包括位移阻尼器和/或周向驱动的惯性装置和/或迟滞阻尼器和/或摩擦阻尼器。

5.根据先前权利要求的其中一个所述的恒温控制阀，其特征在于，所述极限值在每种情况中被预限定以用于在超出或低于所述设定点值时切换所述至少一个致动器，所述极限值以这种通过迟滞来产生通过所述两点控制装置实施的两点控制的方式被选定。