CN109780261A - 调温阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种调温阀,包括阀体和位于阀体阀腔内的阀芯,调温阀具有第一、第二出口、与阀腔连通的第一入口,连通阀腔和第一出口的第二阀口,连通阀腔和第二出口的第一阀口;阀腔一端贯通阀体一端形成端口,端口设有转接座,转接座设有贯通通道,通道内端口形成第二阀口,外端口形成第一出口;还设有复位弹簧和记忆弹簧;复位弹簧提供使阀芯开启第一阀口的复位力;记忆弹簧在温升至特定值时产生弹性力以驱动阀芯克服复位力移动,关闭第一阀口;第二阀口和第一阀口均沿阀腔的轴向分布。记忆弹簧的响应时间更快,可及时开启第二阀口以使介质切换至另一流动路径。应用至冷却器和变速器时,可提升变速器性能。不需要额外设置热动元件,体积小。

Description

调温阀
技术领域
本发明涉及阀体技术领域,具体涉及一种调温阀。
背景技术
在车辆的变速器中需要容置润滑油,该润滑油可以起到润滑和冷却的功能,而润滑油的温度会影响到变速器的可靠性和耐用性,所以需要将润滑油控制在合适的工作温度。
变速箱润滑油温度较高时,通过外部冷却装置进行冷却。冷却装置采用换热器来进行冷却,利用冷却水或者冷媒对温度较高的润滑油进行冷却,以达到变速箱润滑油保持在一定的工作温度范围内。而当润滑油温度较低时,不需要进行冷却,润滑油可以直接流回变速箱,不经过冷却装置,即变速箱的润滑油流出时,具有两条路径,一条是经过冷却装置,一条是直接流回变速箱。
目前,上述两条路径的切换是通过调温阀进行。调温阀中设有热动元件和环绕在热动元件外周的弹簧,热动元件根据热敏物质感受流体的温度热胀冷缩,热胀时传递作用力给弹簧,带动阀芯移动,流经冷却装置的路径被打开,冷缩时复位,直接流向变速箱的路径被打开。
然而,上述方案存在下述技术问题:
从热敏物质感受温度到热胀冷缩再到给予弹簧作用力,需要一定的响应时间,即热动元件的响应时间较慢,会使润滑油的温度产生一定的滞后性,继而影响到变速器的性能,甚至损坏变速器。
并且,上述热敏物质的热动元件体积较大,需要与弹簧配合才能实现流动路径的切换,导致调温阀体积较大。
发明内容
本发明提供一种调温阀,以提高温控感应时间,提升变速器性能。
调温阀,包括阀体和位于所述阀体阀腔内的阀芯,调温阀具有第一出口、第二出口、与所述阀腔连通的第一入口,所述阀体内还开设可连通所述阀腔和所述第二出口的第二阀口,以及可连通所述阀腔和所述第二出口的第一阀口,所述阀芯移动时,所述阀芯可打开或者关闭所述第一阀口;所述阀腔的一端贯通所述阀体的一端形成端口,所述端口位置设有转接座,所述转接座设有贯通的通道,所述通道的内端口形成所述第二阀口,所述通道的外端口形成所述第一出口;
所述阀腔内还设有复位弹簧和记忆弹簧,所述记忆弹簧由记忆合金制成;所述复位弹簧,提供使所述阀芯开启所述第一阀口的复位力;所述记忆弹簧在温度升高至特定值时产生弹性力以驱动所述阀芯克服所述复位力移动,关闭所述第一阀口;所述第二阀口和所述第一阀口均沿所述阀腔的轴向分布。
上述方案,调温阀控制阀芯移动的控制元件为记忆弹簧,相较于弹簧环绕热动元件的方案,记忆弹簧的响应时间会更快,可以及时开启第二阀口以使介质切换至另一流动路径。具体应用至冷却器和变速器时,可以提升变速器的性能,防止变速器损坏。与此同时,该调温阀不需要额外设置热动元件,结构简单,安装方便,使得整个调温阀重量较轻,体积也较小。
第一阀口、第二阀口均沿轴向分布,阀芯两端一端可封堵第一阀口,另一端可封堵第二阀口,操作更为便捷,阀芯更易于加工。
附图说明
图1为本发明所提供调温阀第一实施例的结构示意图;
图2为图1中调温阀另一角度的示意图,示出底部;
图3为图1的剖视图,第二阀口关闭,第一阀口开启;
图4为图3中阀芯右移后的示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图5是3中阀体的示意图;
图6为本发明所提供调温阀第二实施例的结构剖视图,第二阀口关闭,第一阀口开启;
图7为图6中阀芯右移后的示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图8为本发明所提供调温阀第三实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口具有预设开度,第二阀口具有预设开度;
图9为图8中温度升高至特定值后,记忆弹簧变形后的调温阀示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图10为图9中温度降低至特定值之下,记忆弹簧失去特性后的调温阀示意图,第一阀口开启,第二阀口关闭;
图11为图8中阀芯的结构示意图;
图12为本发明所提供调温阀第四实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口具有预设开度,第二阀口具有预设开度;
图13为图12中温度升高至特定值后,记忆弹簧变形后的调温阀示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图14为图13中温度降低至特定值之下,记忆弹簧失去特性后的调温阀示意图,第一阀口开启,第二阀口关闭;
图15为图12中端盖的结构示意图;
图16为本发明所提供调温阀第五实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口具有预设开度,第二阀口具有预设开度;
图17为图16中温度升高至特定值后,记忆弹簧变形后的调温阀示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图18为图17中温度降低至特定值之下,记忆弹簧失去特性后的调温阀示意图,第一阀口开启,第二阀口关闭;
图19为本发明所提供调温阀第六实施例的结构剖视图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图20为图19中阀芯的结构示意图;
图21为本发明所提供调温阀第七实施例的结构剖视图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图22为本发明所提供调温阀第八实施例的结构剖视图,第一阀口开启,第二阀口关闭;
图23为图22中记忆弹簧升温变形后的调温阀示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;
图24是图22中端盖和阀芯、复位弹簧、记忆弹簧安装后的示意图;
图25为图24的立体示意图。
图27为本发明所提供调温阀第十实施例的结构剖视图,第一阀口开启,第二阀口关闭;
图28为图27中阀芯右移后的示意图,第二阀口开启、第一阀口关闭;
图29为图27中阀芯的示意图。
图1-29中附图标记说明如下:
10阀体;10a阀腔、10b直线通道、10c小孔、10d出口通道、10e进口通道;B第一阀口、A第二阀口;
101第一出口、102第二入口、103第一入口、104第二出口;
201记忆弹簧、202复位弹簧;
30端盖、301一级台阶面、302二级台阶面;
40阀芯、401主体部、401a端部凸台、402套筒部、402a导入口、402b开口、402c缺口;403导向杆、405密封板、405a凹孔、404球形部;40’密封片;
50外接接头、60阀杆。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-4,图1为本发明所提供调温阀第一实施例的结构示意图;图2为图1中调温阀另一角度的示意图,示出底部;图3为图1的剖视图,第二阀口关闭,第一阀口开启;图4为图3中阀芯右移后的示意图,第一阀口关闭,第二阀口开启;图5是3中阀体的示意图。
第一实施例中的调温阀,包括阀体10,阀体10内部形成阀腔10a,具体在该实施例中,阀腔10a如图3、5所示,自左向右,贯通阀体10的一端端面,形成左端具有端口的阀腔10a,端口处采用端盖30封堵。阀腔10a内置有阀芯40,阀芯40可沿阀腔10a轴向移动,此处的轴向即阀腔10a一端至另一端的延伸方向,是图3、4中所示的左右方向,当阀体10为如图1、2所示的长方体形状时,这里的轴向也是阀体10或阀腔10a的长度方向。
调温阀具有第一出口101、第二入口102、第二出口104,以及与所述阀腔10a连通的第一入口103,在该实施例中,上述的入口、出口均一体成型于阀体10的外壁,可以与外界部件相接。图3中,阀体10内还开设连通阀腔10a和第二出口104的第一阀口B,以及连通阀腔10a和第一出口101的第二阀口A。其中,第二阀口A具体设于阀腔10a的侧面腔壁,第二阀口A和第一出口101之间为出口通道10d;第一阀口B形成于阀腔10a一端的腔壁,即图3中的右端腔壁,左端为由端盖30封堵的端口,第一阀口B通过第二出口104通道和第二出口104连通,图3中的第二出口104通道包括小孔10c和第二入口102、第二出口104之间的直线通道10b。
本文所有实施例中所述的调温阀,可用于变速器和冷却器之间,调温阀内部流动的介质为润滑油。即调温阀的第一出口101连通冷却器的入口,第二入口102连通冷却器的出口,第二出口104连通变速器的入口,第一入口103连通变速器的出口,润滑油从变速箱流出后经第一入口103进入调温阀,可经第一阀口B、第二出口104直接流回变速器,或经第二阀口A、第一出口101进入冷却器冷却后再经第二入口102、第二出口104流回变速器,下文主要工作过程也以此应用进行示例说明。但可以理解,变速器、冷却器只是本发明中调温阀应用的一种较为典型的场合,显然除了变速器之外,也可应用于其他需要进行温控调整介质流动路径的场合。
具体地,本实施例中的阀芯40能够移动以切换第一阀口B、第二阀口A的启闭,如图3所示,阀芯40右移可封堵第一阀口B,开启第二阀口A;阀芯40再左移,可封堵第二阀口A,开启第一阀口B。第一阀口B、第二阀口A的启闭,实现两种流动路径的切换,在应用至变速器、冷却器时,即实现润滑油经由冷却器冷却,或不经冷却直接返回变速器。
阀芯40移动的具体实现方式,主要通过设于阀腔10a内的复位弹簧202和记忆弹簧201,记忆弹簧201即由形状记忆合金材料(SMA材料。Shape Memory Alloy)制成的弹簧。复位弹簧202,可提供使所述阀芯40开启第一阀口B的复位力,该实施例中,复位弹簧202是拉簧,即提供拉力,图3中提供的阀芯40拉力方向向左,拉簧可以起到连接阀芯40的作用,阀芯40可加工为图中所示的轴向截面呈“工”形的结构,减轻重量,便于移动;记忆弹簧201在温度升高至特定值时,弹性特性被激活,具有弹性势能从而提供弹性力,弹性力方向与拉力方向相反,以驱动所述阀芯40克服复位力移动。上述记忆弹簧201弹性被激活的特定值可根据需要进行材料的选择,使其在需要进行路径切换的环境温度下进行升温变形。
该实施例的工作原理如下:
在图3所示的工作状态,介质(例如是上述变速器的润滑油)从第一入口103流入调温阀的阀腔10a,由于第二阀口A关闭,第一阀口B开启,介质经第一阀口B流向小孔10c、直线通道10b、第二出口104,返回变速器;
当介质温度升高到特定值后,将会处于图4所示的工作状态,记忆弹簧201的弹簧特性被激活,产生的弹性力大于复位弹簧202的复位力,此时阀芯40在记忆弹簧201和复位弹簧202的力差下向靠近第一阀口B的方向移动,阀芯40可封堵第一阀口B,开启第二阀口A开启。介质从第一入口103流入后,经第二阀口A、出口通道10d、第一出口101进入冷却器进行冷却,冷却后的润滑油由冷却器流出,再自第二入口102进入阀腔10a,并经直线通道10b、第二出口104,重新进入变速器;
介质降温并低于特定值后,记忆弹簧201的弹簧特性将失效,弹性力降低、消失,阀芯40在复位弹簧202的复位力作用下又远离第一阀口B,第一阀口B开启,第二阀口A关闭,回到图3所示的状态。可见,该实施例中设置的记忆弹簧201充当驱动阀芯40动作的热动元件,结构简单。
该实施例中,记忆弹簧201和复位弹簧202均设于端盖30和阀芯40之间,显然,设置方式不限于此。
请继续参考图6-7,图6为本发明所提供调温阀第二实施例的结构剖视图,第二阀口A关闭,第一阀口B开启;图7为图6中阀芯40右移后的示意图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启。
该实施例与第一实施例基本相同,记忆弹簧201位于端盖30和阀芯40之间,记忆弹簧201的一端与阀芯40的另一端相接触,记忆弹簧201的另一端与端盖30相接触。阀体10内形成阶梯孔,阶梯孔的大孔即阀腔10a,小孔10c与大孔相接处形成第一阀口B。区别在于,图6中复位弹簧202提供回弹力而非拉力,即复位弹簧202和记忆弹簧201可分设于阀芯40的两端,复位弹簧202的一端与阀芯40的一端相抵接,复位弹簧202的另一端与阀体10相抵接,以为阀芯40提供方向相反的作用力。
具体是将复位弹簧202设于小孔10c内,小孔10c内设有台阶,复位弹簧202预压缩于阀芯40和该台阶之间,提供驱动阀芯40远离第一阀口B的回弹力,与记忆弹簧201作用于阀芯40的弹性力方向相反。此时,阀芯40朝向复位弹簧202的右端可设置凸起以插入复位弹簧202内,起到装配复位弹簧202,同时也定位、导向阀芯40的作用。
当然,小孔10c内也可以不设置台阶,复位弹簧202的右端直接抵接到直线通道10b的内壁,或在直线通道10b的内壁设置凹孔,复位弹簧202的右端直接抵接在凹孔内;复位弹簧202还可以预压缩在阀芯40和阀腔10a的右端部的腔壁之间。
另外,第一、第二实施例中,阀芯40的右端为其密封部,右移时可封堵第一阀口B;而记忆弹簧201则作为第二阀口A的密封部,当介质温度较低时,记忆弹簧201可处于压缩并紧的形态,并对应于第二阀口A的位置,以封堵第二阀口A,当记忆弹簧201升温处于膨胀状态时,其变形伸长,记忆弹簧201的直径减小,与第二阀口A之间出现间隙,且记忆弹簧201的若干弹簧圈之间也会出现缺口,阀腔10a内的介质可通过间隙和缺口流向第二阀口A并流出,此时,第二阀口A开启。可见,如此设置,记忆弹簧201不仅充当了驱动阀芯40移动的热动元件,而且还能够作为密封部,从而简化阀芯40结构。
当然,封堵第二阀口A的方式不限于此,可继续参考图8-11,图8为本发明所提供调温阀第三实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口B开启具有预设开度,第二阀口A也具有初始的预设开度;图9为图8中温度升高至特定值后,记忆弹簧201变形后的调温阀示意图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启;图10为图9中温度降低至特定值之下,记忆弹簧201失去特性后的调温阀示意图,第一阀口B开启,第二阀口A关闭;图11为图8中阀芯40的结构示意图。
该实施例中,第二阀口A也是设于阀腔10a的侧面腔壁,第一阀口B设于阀腔10a一端的腔壁。相较而言,还实施例中的阀芯40还额外设有套筒部402,记忆弹簧201设于套筒部402内,位于端盖30和阀芯40之间,此时阀芯40的右端形成封堵第一阀口B的第一密封部,而阀芯40上的套筒部402则形成封堵第二阀口A的第二密封部,具体是套筒部402的外壁可沿阀腔10a侧面腔壁滑动,以封堵或开启第二阀口A,此时的记忆弹簧201只充当根据温度变化而驱动阀芯40移动的热动元件。
为便于记忆弹簧201的装配,端盖30朝向阀芯40的内端面设有凸台,记忆弹簧201一端套设凸台。阀芯40包括沿轴向延伸的主体部401和外套部分主体部401的套筒部402,主体部401的左端伸入套筒部402内,记忆弹簧201的另一端套设主体部401的左端。阀芯40的套筒部402和主体部401可以分体加工,也可以一体形成,如图11所示。
第三实施例中,与第一、二实施例相同、阀体10内也形成阶梯孔,阶梯孔的大孔为阀腔10a,阶梯孔的大孔和小孔10c相接处形成所述第一阀口B。另外,阀芯40主体部401的右端作为第一密封部,还连接有导向杆403,导向杆403可以分体于主体部401也可以一体成型于主体部401,导向杆403能够插入所述小孔10c以导向阀芯40的移动。在阀芯40上设置导向杆403以插入小孔10c导向的特征,也可适用于其他实施例中。如图11所示,阀芯40朝向第一阀口B的一端可以中空,以减重,节省材料。
第二实施例中,阀芯40的右端作为密封第一阀口B的密封部,设有凸台插入复位弹簧202中,复位弹簧202位于小孔10c内,也能起到一定的导向作用;但第三实施例,直接以导向杆403插入小孔10c进行导向,导向效果更为良好。由于设置套筒部402,此时也无需在小孔10c孔壁加工台阶以安装复位弹簧202,复位弹簧202可抵接在套筒部402和阀腔10a的端部腔壁之间,如图8所示。
另外,由于第三实施例中阀芯40设置套筒部402,套筒部402与阀腔10a侧面腔壁滑动配合,在套筒部402底部靠近第一阀口B的位置设有开口402b(图8中为底部的下方),以便介质可以流入套筒部402的内腔,从而流向第二阀口A。为了便于介质更快、更多地接触到记忆弹簧201,图8中的套筒部402底部在远离第一阀口B的位置(图8中底部的上方)还设有贯通底部的导入口402a,作为引流流道,导入口402a连通阀腔10a和套筒部402的内腔。导入口402a可以是一个或以上的数量。
值得注意的是,第三实施例中,阀芯40主体部401的左端设有端部凸台401a,在初始状态,即出厂时,将记忆弹簧201的一端环绕在该端部凸台401a位置,抵触在端部凸台401a和主体部401形成的台阶面上,为记忆弹簧201端部的初始位置,此时如图8所示,第一阀口B未完全开启,具有预设开度,而第二阀口A也具有初始的预设开度,使得该调温阀在初始状态具有第二阀口A常开的特性,从而便于在初始状态向变速器充注润滑油的同时,也可以向冷却器内注入润滑油,满足初始充注的需求。即,两个阀口均开启。
之后,当润滑油温度升高至特定值后,记忆弹簧201变形,会有一定的膨胀,从而脱离端部凸台401a,环绕到外径更大的主体部401,记忆弹簧201此后切换到正常工作状态,将会始终环绕在主体部401,如图9所示,并变形而抵接到套筒部402的底部位置,该位置为工作位置,此时,第一阀口B在记忆弹簧201的弹性力作用下继续关闭。文中所述的记忆弹簧201端部的初始位置和工作位置,均指代端部与阀体10(阀体10阀腔腔壁或端盖30)或阀芯40的相对位置,不随阀芯40移动而变化。
当温度低于特定值时,记忆弹簧201失去特性,在复位弹簧202的复位力作用下,阀芯40移动并压缩记忆弹簧201。由于套筒部402底部和端盖30的距离大于主体部401凸台和端盖30的距离,当记忆弹簧201从主体部401凸台脱离而环绕到主体部401之后,阀芯40在复位弹簧202的作用下会进一步靠近端盖30,则套筒部402会封堵住第二阀口A,消除初始的预设开度,如图10所示。
可知,该实施例提供一种设置方式,即在阀芯40上设置二级台阶(一级台阶面即端部凸台401a和主体部401之间的台阶面,二级台阶面即套筒部的402底部),一级、二级台阶面分别形成初始位置和工作位置。记忆弹簧201位于初始位置时,第一阀口B具有预设开度,并且记忆弹簧201位于初始位置时阀芯40与第一阀口B之间的距离,小于记忆弹簧201位于工作位置且温度处于特定值之下时所述阀芯40与第一阀口B之间的距离。
在阀芯40位置一定的情况下,初始位置与端盖40的距离小于工作位置与端盖40的距离,这样记忆弹簧201处于任意温度环境下(不受特定值影响),第一阀口B都保持在关闭状态,而第二阀口A则具有预设开度(如不设置第二阀口A,则介质则可直接流向第一出口104)。处于工作位置后,端盖30和阀芯40工作位置之间的距离更长,这样复位弹簧202能够带动阀芯40压缩记忆弹簧202更多距离,从而打开第一阀口B,第二阀口A可以关闭。
可以理解,初始位置、工作位置的设定,是调节阀芯40和端盖30或阀体10之间的距离,以使记忆弹簧201两端部之间的距离在两种工作位置下可压缩的程度不同,进而实现第一阀口B关闭或打开。因此,初始位置、工作位置也可以设定与阀芯40或者阀体10,同样可以通过二级台阶的方式实现,并且阀芯40和阀体10二者都可以设置初始、工作位置,或阀芯40和端盖30二者都可以设置初始、工作位置,这样记忆弹簧201的两端部均能够抵接于初始位置或工作位置。
上述实施例中,第一出口101、第二入口102、第二出口104、第一入口103均设于所述阀体10的侧壁,第一阀口B设于阀腔10a的端部腔壁,第二阀口A设于阀腔10a的侧面腔壁。其中,第二出口104和第二入口102相对,二者之间形成直线通道10b(下述其他实施例也形成直线通道10b),第一阀口B连通至直线通道10b,上述实施例具体是通过阶梯孔的小孔10c连通至直线通道10b。如此设置,第一入口103和第二入口102,二者可共用一段流向第二出口104的通路,从而精简结构,便于加工。当然,也可以采取其他设置方式。
调温阀入口、出口、阀口的设置也可以有其他方式。
请参考图12-15,图12为本发明所提供调温阀第四实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口B具有预设开度,第二阀口A具有预设开度;图13为图12中温度升高至特定值后,记忆弹簧201变形后的调温阀示意图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启;图14为图13中温度降低至特定值之下,记忆弹簧201失去特性后的调温阀示意图,第一阀口B开启,第二阀口A关闭;图15为图12中端盖30的结构示意图。
该实施例中,端盖30实际上不仅仅封盖阀体10的端口位置,而且成为一种转接座结构,作为连通外部的接口,在本实施例,具体可连通冷却器。该转接座设有贯通其内外的通道,该通道形成出口通道10d,出口通道10d的内端口即所述第二阀口A,外端口即第一出口101。此时,第二阀口A和第一阀口B沿阀腔10a的轴向分布,如此,阀芯40在移动过程中,其一端可为第一密封部,以封堵第一阀口B,另一端为第二密封部,封堵第二阀口A。如此设置,阀芯40对于第一阀口B和第二阀口A的封堵,操作上较为便捷,阀芯40更易于加工。该实施例中,除了端盖30为转接座结构而形成调温阀的第一出口101之外,第二出口104、第二入口102和第一入口103,也均是在阀体10上外接接头50形成,而如上第一至第三实施例中,与外界连接的出口、入口直接在阀体10上形成接头状结构,这两种方案均可行于本方案所有实施例。
另外,在第四实施例中,同样进行了初始的预设开度的设置。可参考图15理解,转接座朝向阀芯40的内端设有两级台阶,一级台阶外径小于二级台阶外径,分别形成朝向阀芯40的一级台阶面301和二级台阶面302,一、二级台阶面分别为初始位置、工作位置。则阀芯40与初始位置的距离小于阀芯40与工作位置的距离。这样,在出厂的初始状态,记忆弹簧201的左端环绕在阀芯40的一级台阶处,抵触在一级台阶面301,此时,第一阀口B关闭,第二阀口A具有初始的预设开度,如图12所示,使得该调温阀在初始状态具有第二阀口A常开的特性,从而便于在初始状态向变速器充注润滑油的同时,也可以向冷却器内注入润滑油,满足初始充注的需求。当然,在不设置第二阀口A时,记忆弹簧201抵接在初始位置,第一阀口B关闭,润滑油可以直流流向第一出口101而注入冷却器。
之后,当润滑油温度升高至特定值后,记忆弹簧201变形,会有一定的膨胀,从而脱离一级台阶,环绕到二级台阶,记忆弹簧201此后切换到正常工作位置,将会始终环绕在二级台阶,如图13所示,记忆弹簧201同时还变形抵触在二级台阶面302,此时,第一阀口B在记忆弹簧201的弹性力作用下继续关闭。
当温度低于特定值时,记忆弹簧201失去特性,在复位弹簧202的复位力作用下,阀芯40移动并压缩记忆弹簧201。由于二级台阶面302和阀芯40的距离,大于一级台阶面301和阀芯40的距离,当记忆弹簧201从一级台阶脱离而环绕到二级台阶后,阀芯40在复位弹簧202的作用下会进一步靠近端盖30,则阀芯40的左端部会封堵住第二阀口A,消除初始的预设开度,第一阀口B此时处于开启状态。
第四实施例中,阀芯40朝向第二阀口A的端部(图12中左端部,即第二密封部)的外周呈锥状,即具有与第二阀口A配合的锥面,以便于更好地封堵第二阀口A,且具有导向的作用,此时,为了便于与记忆弹簧201抵触,阀芯40的左端部还设有环周凸起,如图12所示,记忆弹簧201的右端抵触在环周凸起。阀芯40朝向第一阀口B的端部(图12中的右端部,即第一密封部),具有凸台,可插入复位弹簧202内。复位弹簧202置放于小孔10c中。
阀芯40还可以是其他结构,如图16-17所示,图16为本发明所提供调温阀第五实施例的结构剖视图,处于初始状态,第一阀口B具有预设开度,第二阀口A具有预设开度;图17为图16中温度升高至特定值后,记忆弹簧201变形后的调温阀示意图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启;图18为图17中温度降低至特定值之下,记忆弹簧201失去特性后的调温阀示意图,第一阀口B开启,第二阀口A关闭。
该实施例中,与第四实施例相同,区别仅在于阀芯40的结构,阀芯40为球形体,球形的阀芯40在进行第一阀口B、第二阀口A封堵时,能够起到更好的封堵效果。其余实施例中,也可以采用球形阀芯40,或者至少封堵的部分加工为球面。
第五实施例中,同样是在转接座结构的端盖30上设置两级台阶,使记忆弹簧201具有初始形态,形成初始的预设开度,便于冷却油向冷却器内注入。
关于阀芯40结构,还可以继续参考图19理解,图19为本发明所提供调温阀第六实施例的结构剖视图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启;图20为图19中阀芯40的结构示意图。
该实施例中,与第四、五实施例相同,区别在于阀芯40结构包括相连接的球形部404和密封板405。球形部404用于封堵第二阀口A,密封板405用于封堵第一阀口B。密封板405朝向球形部404的一面设有凹孔405a,使得球形部404能够部分嵌入凹孔405a固定,从而便于实现二者的固定;密封板405的另一面设有凸起,以插入复位弹簧202中,起到定位、导向、便于复位弹簧202安装的作用。此时,球形部404无需同时满足两个阀口的封堵,记忆弹簧201处于端盖30和密封板405之间。
再请看图21,图21为本发明所提供调温阀第七实施例的结构剖视图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启。
该实施例与第四至第六实施例相比,同样区别仅在于阀芯40的结构。阀芯40呈柱状,其两端面分别用于密封第一阀口B和第二阀口A,朝向第一阀口B的一面也设有凸起,以插入复位弹簧202中,起到定位、导向、便于复位弹簧202安装的作用。
请继续参考图22-25,图22为本发明所提供调温阀第八实施例的结构剖视图,第一阀口B开启,第二阀口A关闭;图23为图22中记忆弹簧201升温变形后的调温阀示意图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启;图24是图22中端盖30和阀芯40、复位弹簧202、记忆弹簧201安装后的示意图;图25为图24的立体示意图。
与第四至七实施例相比,该实施例中第二阀口A同样也是开设在端盖30(端盖并未采用转接座结构),但第一出口101仍设于阀体10的侧壁。此时,在端盖30、阀体10上开设连通第一出口101、第二阀口A的出口通道10d,出口通道10d实际上相当于“L”形,如图22所示。与实施例四至七的第二阀口A位置类似,使得阀芯40移动而进行的封堵更加便捷。
另外,该实施例中,端盖30设有插孔,调温阀另设一阀杆60,阀杆60的一端可沿轴向插入插孔内固定,另一端伸出端盖30,阀杆60伸出端盖30的另一端可插入阀芯40内,与阀芯40滑动配合。这样,阀芯40在移动过程中,可沿阀杆60移动,从而起到良好的定位、导向作用。
如图24、25所示,端盖30外周形成环形通道,便于介质流向第一出口101。图24中,端盖30的左端部用于封堵阀腔10a的左端端口,右端部形成所述第二阀口A,二者之间还具有连接体,阀杆60从第二阀口A插入连接体并进入左端部。端盖30的左端部、右端部、连接体一体形成,结构可靠,实现阀杆60、记忆弹簧201的可靠安装,可以装配完成后再装入阀腔10a内。当然端盖30的左端部、右端部、连接体也可以分体连接在一起。
显然,阀杆60也适用于其他实施例,对于第一出口101设于转接座结构的端盖30的实施例而言,如图19所示,阀杆可以插入端盖30的通道,阀杆的端部可通过连接件固定于通道的侧壁。
需要说明的是,第八实施例中的阀杆60与端盖30固定,可以理解,阀杆60也可以固定于阀芯40,而与端盖30滑动配合,相较而言,阀杆60固定于端盖30使得阀芯40运行更为平稳、可靠。
这里的阀芯40可设置贯通孔,便于沿阀杆60滑动。另外,在阀芯40的右端外周壁设有密封片40’,密封片40’作为第一密封部,用于封堵第一阀口B。为了安装复位弹簧202,在阀芯40右端的外周壁还设于环形凹槽,复位弹簧202的一端嵌入在环形凹槽内,另一端抵靠于小孔10c的台阶处,当然,也可以直接抵靠到直线通道10b的内壁或阀腔10a的端部腔壁,如上实施例已有表述,不赘述。
关于密封片40’,也可以与阀芯40加工为一体式结构,如图25所示,图25为本发明所提供调温阀第九实施例的结构剖视图,第一阀口B关闭,第二阀口A开启。密封片40’与阀芯40一体加工时,具有更为可靠的强度,复位弹簧202可以直接抵靠在密封片40’上,图25中所示的复位弹簧202预压缩于小孔10c的台阶和密封片40’上。本发明各实施例对阀芯40作出多种变形设计,各实施例中的阀芯40结构可以替换使用。
值得注意的是,针对各实施例,当第一入口103设于阀体10侧壁时,为了提高阀芯40移动的可靠性,可以将阀芯40设计为,至少一部分与阀腔40的内壁滑动配合,这样可防止流体流入时与阀芯40或者记忆弹簧201产生冲击。
请继续参考图27-29,图27为本发明所提供调温阀第十实施例的结构剖视图,第一阀口B开启,第二阀口A关闭;图28为图27中阀芯40右移后的示意图,第二阀口A开启、第一阀口B关闭;图29为图27中阀芯40的示意图。
该实施例中,阀芯40沿阀腔10a轴向移动,并且部分与阀腔10a的内壁滑动配合。其中,第一阀口B位于阀腔10a的端部腔壁,即轴向腔壁,第二阀口A位于阀腔10a的侧面腔壁,即径向腔壁。本方案中第一入口103和第二阀口A相对,具体地,连接第一入口103和阀腔10a的进口通道10e,与第二阀口A、出口通道10d位置相对。这样,第一入口103和第一出口101之间的通路为直线通路,如图28所示,当第二阀口A开启时,介质可经由该直线通路流出,响应更加快速。
此实施例阀芯40结构与实施例三类似、阀芯40包括套筒部402,作为封堵第二阀口A的第二密封部。记忆弹簧201设于套筒部402内,位于阀芯40和端盖30之间。当然,采用其他阀芯40结构,或者利用记忆弹簧201封堵第二阀口A也是可行的。
另外,第十实施例中,套筒部402开口端的边缘设有缺口402c,作为导入介质进入套筒部402内的引流流道。如图27所示,当套筒部402封堵第二阀口A时,介质可经该缺口402c位置进入到套筒部402内,从而使得记忆弹簧201能够及时地接触到升温后的介质,及时产生变形。可以理解,引流流道不限于图中所示的缺口402c,比如,也可以在套筒部402的侧壁、底部开孔。
需要说明的是,该实施例的出口通道10d和进口通道10e相对设置,当套筒部402滑动配合阀腔10a内壁时,为了避免也封堵介质与第一阀口B之间的通路,图27中,套筒部402与第二阀口A对应的部分外壁与阀腔10a内壁滑动配合,而套筒部402与进口通道10e、第一入口103对应的部分外壁与阀腔10a内壁之间具有空隙,以保证介质可流向第一阀口B。即第二密封部只需要密封第二阀口A,朝向进口通道10e的部分,与阀腔10a内壁需要设有间隙。如图27所示,阀腔10a的中心轴线和阀芯40的中心轴线偏移,阀腔10a相对进口通道10e的部分内凹,当然可以理解,阀腔10a也可以不内凹,阀芯40相对轴线设置为偏心结构也可以。此种阀芯40部分与阀腔10a内壁滑动配合的方式,既满足稳定性防冲击,又便于流体的流通。
此外,该实施例中调温阀的阀体10内形成二级阶梯孔,最大孔为所述阀腔10a,中间孔和最大孔相接处形成第一阀口B。如此设置,阀芯40移动封堵第一阀口B的行程得以缩短,当然,仍然如上述实施例设置包括大孔、小孔的阶梯孔也可适用。
该实施例的第二入口102和第二出口104也相对,在二者之间形成直线通道10b,复位弹簧202贯穿最小孔,压缩于阀芯40和直线通道10b的内壁之间,内壁可以设置供复位弹簧202端部嵌入的凹槽,显然压缩于阀腔10a端壁,或在最小孔设置台阶,压缩于台阶和阀芯40均可。
需要说明的是,以上实施例中,形成的阀腔10a为一端具有端口的腔体,端口处设有端盖30,记忆弹簧201设于端盖30和阀芯40之间。这种方式便于在阀体10上机加工形成阀腔10a,但可以理解,阀腔10a结构并不限于此。例如,采用诸如铸造工艺时,阀腔10a两端也可以没有端口,不设置端盖,则记忆弹簧201以及复位弹簧202(第一实施例)可以设于阀腔10a腔壁和阀芯40之间。
从预设开度的实施例可以看出,设置二级台阶的目的,是利用记忆弹簧201的特性,在升温膨胀变形后能够从初始位置切换到工作位置,并保持在工作位置。因此,也不限于设置二级台阶,比如,在阀芯40的端部设置环形凹槽,记忆弹簧201的端部环绕在环形凹槽内,升温后,从环形凹槽内脱离,抵触到其他位置,作为工作位置,也能够实现设定初始预设开度的目的。
上述实施例中,调温阀控制阀芯40移动的控制元件为记忆弹簧201,相较于弹簧环绕热动元件的方案,记忆弹簧201的响应时间会更快,可以及时开启第二阀口A以使介质切换至另一流动路径。具体应用至冷却器和变速器时,可以提升变速器的性能,防止变速器损坏。
与此同时,该调温阀不需要额外设置热动元件,结构简单,安装方便,使得整个调温阀重量较轻,体积也较小。
需要说明的是,上述实施例均以阀体10设置第一阀口B、第二阀口A为例进行说明,可以理解,不设置第二阀口A也是可以的。以应用于变速箱、冷却器为例,当第一阀口B关闭时,介质(比如润滑油)可以直接流向冷却器;当第一阀口B开启时,即便没有第二阀口A,只有连通第一出口101的出口通道,由于冷却器连通第一出口101,第一出口101流路的流阻会大于经第一阀口B直接流向第二出口104流路的流阻,因此,介质多数会经第一阀口B流向第二出口104。当然,设置第二阀口A,与第一阀口B进行启闭状态切换,可以更为明确地分配介质在不同需求下的流动路径,减少系统内漏。
另外,当不设置第二阀口A时,在提到的初始位置、工作位置实施例中,可设计使得记忆弹簧201处于初始位置时,第一阀口B在关闭,这样,润滑油可直接从第一出口101流入冷却器以起到初始状态下充注润滑油的作用。同时,应设置第二入口102,则第一阀口B也会与第二入口102连通,以使从第二入口102流入的润滑油还能够充注第一阀口B和变速器之间的通路,完成整个系统的注油过程。
设置第二阀口A时,第一阀口B可以如上实施例所述的具有预设开度,也可以关闭,在关闭时,同样,调温阀的阀体10中优选设置和第二出口104连通的第二入口102,以使从第二入口102流入的润滑油还能够充注第一阀口B和变速器之间的通路。当然,初始位置第一阀口B具有预设开度时,第一阀口B和变速器之前的通路可以得到充注,此时阀体10并不限定设置第二入口102,冷却器的出口也可以通过其他通路连接到变速器。
无论是否设置第二阀口A,在便于冷却器进行初始状态的充注时,都设定为:记忆弹簧201位于初始位置时阀芯40与第一阀口B之间的距离,小于记忆弹簧201位于工作位置且温度处于特定值之下时所述阀芯40与第一阀口B之间的距离。这样,使得记忆弹簧201处于特定值温度以下时,长度不同,从而实现第一阀口B和/或第二阀口A在初始、工作位置具有不同的开度调整。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种调温阀,包括阀体和位于所述阀体阀腔内的阀芯,调温阀具有第一出口、第二出口、与所述阀腔连通的第一入口,所述阀体内还开设可连通所述阀腔和所述第二出口的第二阀口,以及可连通所述阀腔和所述第二出口的第一阀口,所述阀芯移动时,所述阀芯可打开或者关闭所述第一阀口;其特征在于,所述阀腔的一端贯通所述阀体的一端形成端口,所述端口位置设有转接座,所述转接座设有贯通的通道,所述通道的内端口形成所述第二阀口,所述通道的外端口形成所述第一出口;
所述阀腔内还设有复位弹簧和记忆弹簧,所述记忆弹簧由记忆合金制成;所述复位弹簧,提供使所述阀芯开启所述第一阀口的复位力;所述记忆弹簧在温度升高至特定值时产生弹性力以驱动所述阀芯克服所述复位力移动,关闭所述第一阀口;所述第二阀口和所述第一阀口均沿所述阀腔的轴向分布。
2.如权利要求1所述的调温阀,其特征在于,还设有与所述第一出口连通的第二阀口,所述第一阀口设于所述阀腔的端部腔壁,所述阀腔的侧面腔壁设有第二阀口;
所述转接座设置有初始位置和工作位置,所述阀芯与所述初始位置之间的距离小于所述阀芯与所述工作位置之间的距离,所述记忆弹簧至少一端部位于所述转接座的初始位置;所述记忆弹簧升温至特定值时变形后所述端部能够脱离所述初始位置而保持于所述工作位置;
所述记忆弹簧位于初始位置时,所述第二阀口具有预设开度;并且记忆弹簧位于初始位置时阀芯与第一阀口之间的距离,小于记忆弹簧位于工作位置且温度处于特定值之下时所述阀芯与第一阀口之间的距离;
在所述工作位置,所述记忆弹簧在温度升高至特定值时产生弹性力以驱动所述阀芯克服所述复位力移动,关闭所述第第一阀口,所述第二阀口打开;所述记忆弹簧降温至所述特定值以下后,所述记忆弹簧失去特性,所述复位弹簧带动所述第一阀口打开,所述第二阀口关闭。。
3.如权利要求2所述的调温阀,其特征在于,所述转接座伸入所述阀腔内的一端设有两级台阶,包括一级台阶和外径大于所述一级台阶的二级台阶;所述记忆弹簧的一端部环绕所述一级台阶,所述记忆弹簧的一端部与所述一级台阶面相接触,所述一级台阶面的位置为所述初始位置;升温至特定值时产生弹性力变形后的所述记忆弹簧的该端部环绕所述二级台阶,所述记忆弹簧的一端部与二级台阶面相接触,所述二级台阶面的位置为所述工作位置。
4.如权利要求3所述的调温阀,其特征在于,所述一级台阶的长度大于所述二级台阶的长度。
5.如权利要求2所述的调温阀,其特征在于,所述阀体内形成阶梯孔,所述阶梯孔的大孔为所述阀腔,所述阶梯孔的大孔和小孔相接处形成所述第一阀口;所述阀芯设有导向杆,所述导向杆插入所述小孔以导向所述阀芯的移动。
6.如权利要求1所述的调温阀,其特征在于,所述阀芯为球状结构或圆柱状结构,所述阀芯的两端分别用于封堵所述第二阀口以及所述第一阀口。
7.如权利要求6所述的调温阀,其特征在于,圆柱状结构的所述阀芯设有凸起,所述凸起插入所述复位弹簧内;和/或,所述阀芯朝向所述第一阀口的一端设有与所述第一阀口配合的锥面。
8.如权利要求1所述的调温阀,其特征在于,所述阀芯包括用于封堵所述第一阀口的球形部,以及封堵所述第二阀口的密封板,所述密封板与所述球形部连接;所述密封板设有朝向所述球形部的凹孔,所述球形部部分嵌入所述凹孔并与所述密封板固定。
9.如权利要求1、6-8任一项所述的调温阀,其特征在于,还设有与所述第一出口连通的第二阀口,所述第一阀口设于所述阀腔的端部腔壁,所述阀腔的侧面腔壁设有第二阀口。
10.如权利要求1-8任一项所述的调温阀,其特征在于,所述阀体内形成阶梯孔,所述阶梯孔的大孔为所述阀腔,所述阶梯孔的大孔和小孔相接处形成所述第一阀口,所述小孔的孔壁形成台阶,所述复位弹簧预压缩于所述阀芯和所述台阶之间。
11.如权利要求1-8任一项所述的调温阀,其特征在于,所述阀体还设有第二入口,所述第二入口、所述第二出口、所述第一入口均设于所述阀体的侧壁,所述第二出口和所述第二入口相对,二者之间形成直线通道,所述第一阀口连通所述直线通道。
12.如权利要求1-8任一项所述的调温阀,其特征在于,所述阀体还设有第二入口,所述第一出口和所述第二入口分别连接冷却器入口和冷却器出口;所述第一入口和所述第二出口分别连接变速器出口和变速器入口。
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