CN110622094A - 一种带有抗压性提升的隔板的致动器 - Google Patents

Abstract

在致动器(10)中，可将恒温器内的热变化转换为机械变化，其中，该致动器包括腔体(20)、活塞(40)、固定到腔体(20)并引导活塞(40)的法兰(60)、和通过以热敏方式在腔体(20)中膨胀而引起腔体(20)内部压力增大的蜡(50)；本发明是一种隔板(30)，其通过随蜡(50)所施加的压力而折曲来机械地致动活塞(40)。为了加强通过将隔板(30)压紧在腔体(20)和法兰(60)之间而实现密封的区域的抗压性，本隔板(30)包括唇部(32)结构，该唇部结构由一凹口(31)和一位于腔体接触表面(33)和隔板(30)外表面之间的突起构成，其中，隔板(30)外表面与蜡(50)接触。

Description

一种带有抗压性提升的隔板的致动器

技术领域

本发明涉及一种有抗压性提升的隔板，该隔板用于内燃机冷却系统中恒温器的致动器中，本发明还涉及一种由上所述形成的致动器。

更具体地，本发明涉及一种高抗压性的新型隔板构造，该隔板构造经研发后可防止高压下的蜡泄漏，该高压取决于隔板和导热腔体之间铆接点处温度的升高。该新型隔板构造是机动车发动机冷却器的关键元件内的热致动器的一个闭合的实施例，本发明还涉及一种利用该隔板形成的致动器。

背景技术

在用于内燃机的液冷系统中，吸收了发动机热量的冷却液通过通道移动到散热器的毛细管翼，在风和风扇的作用下被冷却，然后被输送到发动机通道。发动机通道中的液体持续循环，直到冷却液的温度升高。当冷却液的温度再次升高达到某个值时，上述过程将从头开始。温控器用作传感器，根据冷却液的温度引导/实施/导入上述过程，并将冷却液输送到散热器的毛细管通道，以便在冷却剂温度升高太多时对其进行冷却，和将冷却液输送到发动机通道，以便当冷却液温度下降太多时，吸收发动机升高的温度。

恒温器是一种因为恒温器内部封闭且柔性容积式液压结构的热量和压力敏感性而可将系统温度保持在所需值的范围内的控制工具。具有热液致动器的恒温器用于车辆的发动机冷却散热器中，以保持发动机的最佳工作温度。

已知技术中，感测冷却剂中的温度变化并相应地引导这种液态冷却剂的能力是由恒温器内的热致动器提供的精确平衡实现的。通过紧密铆接中间具有圆柱状空心突起的橡胶结构以及装有热敏性液体(蜡或液压流体或活化液)的金属容器而又不会损坏橡胶结构从而防止高液压条件下向外部泄漏液体，由此得到一恒温器，该恒温器外部具有一轴部，该轴部基于简单液压原理通过恒温器内部的热致动器的内部液压系统的操作，从而实现向前和向后运动。

来自发动机的过热冷却液吸收了发动机的多余热量，从而导致金属容器内的液压流体(蜡)的温度和相对压力升高，因此与液压流体接触的圆柱形空心突起自身坍塌，从而导致轴紧紧地插入隔板突起的内表面以向外移动。同样的方式，来自散热器的冷却液使得温度下降，因此液压流体的压力下降，从而使圆柱形空心突起恢复其原始形状，并使轴缩回。热致动器活塞部分继续来回移动的能力取决于热致动器内部实施例的液压腔体中液压流体的量和压力的保持。液压容器中的液压流体在发动机因过载而过热时达到非常高的温度值时，会导致液压流体泄漏，而使得柔性隔板和固定的金属壳相互铆接从而形成本领域中已知的液压容器。

虽然恒温器致动器的内部结构是为高压条件下的运作而设的，但当发动机过热时的极大蜡压力，将会导致金属容器和柔性隔板结构之间的连接处发生不想要的蜡泄露，其中柔性隔板结构稳固地与金属容器互相铆接，以防止至外部的泄露，从而使致动器对热保持积极的响应。

夹紧在由一定厚度黄铜制成的腔体和其上盖以及还有引导活塞的法兰之间的橡胶隔板，可防止至腔体外的渗漏。本技术中，夹紧隔板所在的腔体的环形表面的内表面中形成有环形环绕的密封唇或密封空腔。这种结构称为V形密封槽(V形密封槽)。

专利文档US5083705提到了一种蜡粒料恒温器结构。该结构包括带阀座的框架、固定到框架上的活塞、安装在滑动轴上的导向构件、以及固定到导向构件的阀门。弹性环形密封件是固定到主阀的外部的。密封构件上形成有环形槽，以在密封构件的外侧形成环形弹性唇。该弹性唇和框架的内壁彼此互相锁定。

专利文档US2700561是第一篇描述X型环状密封件的文件。它被改进为一种比O形密封件更有效的解决方案，尤其是当零件相对彼此移动并需要将轴密封时。因此，轴(或阀杆)与轴承表面之间的X环形元件提供了优于其他结构的密封优势。该元件尽管表现出了最小的摩擦阻力，但仍保持着最高水平的密封功能。

因此，可防止恒温器内热致动器的内部液压系统在受到突然且临时极高压力的情况下发生渗漏的隔板结构在已有技术中并不存在。于是，就有了本发明的在极高压力条件(如400至500帕)下也能确保其防水性的隔板结构。

发明内容

在一个致动器实施例中，该实施例包括可将热量变化转化为机械能的热敏性腔体、在活塞和腔体上作为对轴进行导向的法兰、可在腔体内通过升高温度而膨胀从而产生高压的热敏性液压流体；本发明的一个目的是提供一种隔板结构，该隔板结构随着蜡所施加的压力而伸展，从而防止高压下发生泄漏，并提供一种配有该隔板的致动器。

本发明的另一个目的是提供一种唇部结构，该唇部结构由凹口和突起结构组成，其中突起位于腔体接触表面和隔板外表面之间的区域，隔板外表面与液压流体接触，以增加将隔板夹紧在腔体和法兰之间所在的区域的抗压性，以保持密封。

附图说明

图1a示出了本发明的隔板结构的剖面图。

图1b示出了本发明的隔板结构的前视图。

图2a示出了热致动器完整的内部结构的横截面图，包括了本发明的隔板结构，其中隔板的唇部结构已在图中示出。

图2b示出了由本发明的隔板结构发展而来的唇部结构的近距离视图。

图3是分解透视图，示出了带本发明的隔板结构的热致动器的各部分。

图4示出了现有技术中隔板结构的剖面图。

图5是致动器内部结构的横截面图，该致动器含有现有技术中的一个隔板。

附图标记

10 致动器

20 腔体

21 第一扭转部

22 第二扭转部

23 第三扭转部

24 法兰紧压延伸部

30 隔板

31 凹口

32 唇部

33 腔体接触表面

34 夹紧延伸部

35 法兰接触表面

36 下部外表面

37 活塞导向孔

38 下部内表面

40 活塞

50 蜡

60 法兰

61 压紧边缘

具体实施方式

本发明涉及一种隔板(30)，其在内燃机冷却系统的恒温器的致动器(10)内形成液压系统，使所述致动器(10)执行其正常功能时不会在腔体(20)和隔板(30)之间发生蜡(50)泄漏，这是通过将腔体(20)和隔板(30)紧密地彼此铆接来实现的，从而确保了固定的热敏金属腔体(20)的密封件也处于高压下，该高压是在发动机过热的情况下由蜡(50)产生的。本发明还涉及一种由此形成的致动器(10)。

含有本隔板(30)的致动器(10)用在内燃机冷却系统内的恒温器中。上述隔板(30)不仅可用在这里的致动器(10)中，也可应用在需要热敏控制并期望在腔体(20)内的高压下仍维持/保持密封的情况。

现有技术中的隔板(30)存在明显的技术问题，该隔板(30)如图4所示并且具有广泛使用。液压系统的密封结构是通过将橡胶与嵌在其上的法兰(60)铆接而成的，以使接合位置内的橡胶保留在隔板(30)与金属腔体(20)(可热渗透的容器)之间以防止泄漏，并通过压紧其上的金属腔体(20)法兰夹紧延伸部(24)以使密封结构更牢固，但这样的密封结构仍然具有一定局限性。尽管在组装过程中通过在橡胶隔板(30)的铆接部分上施加较高的压力来进行压紧操作似乎是一个合理的解决方案，但橡胶在材料方面所具有的局限性使得这些解决方案存在不足。与任何材料一样，由橡胶制成的隔板(30)的压紧部分通过铆接和压紧操作而能承受一定的压紧压力值，并且在该压紧压力值达到一定值之前也具有压力阻力。除了施加在材料上的压力强度外，该压力是永久性还是临时性的事实也是决定材料耐久性的最重要因素。隔板(30)的被金属铆接的部分承受着永久性的较低压力，而隔板的与蜡接触的部分承受着暂时性的较高压力。然而，不像铆接区域中的永久压力，这些较高压力是暂时的，因此它们不会导致不可逆的磨损和挤压。如果将相同的高压施加到隔板(30)的铆接区上，隔板(30)的这些区域中将发生不可逆的损坏，而且隔板(30)将不再表现出其制成材料的特性。由于增加的永久性压力将导致密封性能的失去，腔体(20)和法兰(60)之间压紧的隔板(30)延伸部将导致腔体(20)中的蜡(50)泄漏并导致致动器(10)无法使用。

为提高相关技术中使用的隔板(30)的密封性能，图5示出了一种解决方案，包括在腔体(20)上形成一个环形凹槽和在组装期间通过填充该环形凹槽而在该区域形成的隔板(30)的V形槽结构，而填充该环形凹槽是压紧法兰(60)和腔体(20)之间的隔板(30)的结果。当蜡(50)产生的高压施加有腔体(20)在的压紧区域时，腔体(20)和法兰(60)之间的法兰(60)和隔板(30)被压紧，则隔板(30)和腔体(20)壁之间可能发生蜡(50)泄漏/渗入，直至v形凹槽区域。当蜡(50)进入v形凹槽区域时，该结构趋于自行关闭，但该结构被腔体(20)和隔板(30)之间的压力强行打开，因此该区域的抗压性比其他部分都更高。然而，由于腔体厚度减小，或腔体变薄，或腔体由其他材料制成，可能出现不能在腔体(20)的隔板(30)压紧区域上形成v形槽的情况。在这种情况下，如不采取其他措施，没有v形槽结构的致动器(10)的抵抗蜡(50)压力的能力会大大降低。而本发明也将提供一种替代的解决方案，以提高这些情况下的抗压能力。

这种确保对液压系统进行密封(换句话说，确保对腔体(20)和法兰(60)之间的隔板(30)的压紧)的铆接方法能够提供低于某个压力下的密封，其中该液压系统构成了作为发动机冷却系统主要组成元件的恒温器的内部结构。但是，仍然不能避免高压下的泄漏。达到高压的蜡(50)开始从铆接区域泄漏。

在隔板(30)铆接区域前增加一个唇部(32)突起作为铆接方法的额外保护，以确保在较高压力下的密封性能，唇部(32)突起会产生这样的情况，即，在试图关闭铆接区域时能从另一边打开它，导致该情况是因为，压在铆接区域上而泄漏的蜡(50)也以同样的高压压在唇部(32)的壁上。通过这些相反的压力而产生的相反的作用力，可以形成高质量的安全壁，以抵抗高压下的蜡(50)泄漏。

图2a所示的致动器(10)将恒温器内的热量变化转化为机械变化。致动器(10)包括热传导腔体(20)、在上述腔体(20)中通过在腔体(20)中以热敏方式膨胀而引起压力增高的蜡(50)、由上述蜡(50)所施加的压力而拉紧的隔板(30)、通过在腔体(20)孔口上挤压上述隔板(20)来完成密封结构的法兰(60)、通过导向穿过上述法兰(60)以安置在所述隔板上的活塞(40)。

不像现有技术的是，图1a中所示的新型隔板(30)具有环形唇部(32)，该环形唇部(32)以活塞轴线为中心，并朝向隔板(30)上与腔体(20)中的蜡(50)接触的那一部分，且该环形唇部靠近腔体(20)的壁。该唇部(32)结构是由在隔板(30)下部外表面(36)的腔体接触表面(33)附近的一处凹口(31)和一处以一定角度向外延伸的突起形成唇形的。唇部(32)被构造成靠近夹紧延伸部(34)，夹紧延伸部(34)的密封是通过压紧腔体(20)和法兰(60)之间的隔板(30)来实现的。与现有技术的不同在于，有一个结构，可以通过以永久的压力值压紧腔体(20)嘴部和嵌入隔板(30)中的法兰(60)之间的隔板(30)裙缘的夹紧延伸部(34)来铆接腔体(20)和柔性橡胶隔板(30)(其形成了致动器(10)的内部液压系统，致动器经常要在暂时性的蜡高压下工作)来防止遭受暂时性蜡(50)压力时发生的泄漏，其中，该永久的压力值不超过能致使隔板(30)裙缘的夹紧延伸部(34)失效的值。因此，不像图4所示的原有技术方案，在如图1a的横截面图和图1b的正视图所示出的本隔板(30)结构中，该隔板(30)的抗压性也就是其结构的抗压性是通过隔板(30)唇部(32)来增加的，这个结构包括腔体(20)、法兰(60)和隔板(30)；其中，该隔板(30)唇部(32)靠近隔板(30)夹紧延伸部(34)在腔体(20)和法兰(60)之间被压紧的密封区域。

在运用如图4所示的传统隔板(30)的恒温器中，在隔板(30)裙缘和腔体(20)相铆接的铆接区域上施加非高压值时，隔板的密封能力或对这些压力的响应取决于橡胶的性能和密封极限。当这种隔板(30)中具有非常高的蜡(50)压力时，蜡(50)经过铆接区域被引入，并因腔体(20)和隔板(30)裙缘所铆接区域上所具有的非常高的蜡(50)压力而发生泄漏，这些蜡可超过仅受橡胶能力限制的密封区域。然而，有了现在这个隔板(30)结构，密封性能不会仅受橡胶性能影响了，由于上述这种隔板(30)具有的唇部(32)结构，密封极限可移到更高的水平而表现出更高的抗高压能力。

图2a中示出了本发明的隔板(30)及使用了该隔板(30)的致动器(10)在组装状态时的正视截面图，图3中示出了致动器的分解图。由于蜡压力所产生的力在腔体(20)和隔板(30)裙缘之间的铆接区域上和隔板(30)的唇部(32)的壁上分布(同时承受很高的液压流体压力时)，隔板(30)夹紧延伸部(34)所在区域的密封性能得到了提高。

图2b示出了在致动器(10)内与致动器(10)其它元件一起的本新型隔板(30)结构的放大横截面图。该隔板(30)可容易地用于提高具有同样结构的多个实施例的密封性能。该隔板(30)本质上包括允许活塞(40)运动通过的活塞导向孔(37)和下部内表面(38)，该下部内表面是活塞(40)向上运动通过活塞导向槽(37)的初始起始区域。隔板(30)包括位于腔体(20)为其所形成的空间中的腔体接触表面(33)，及法兰接触表面(35)，其中，法兰接触表面在法兰(60)所安置的另一侧上。上述腔体接触表面(33)和法兰接触表面(35)在隔板(30)的外侧上形成夹紧延伸部(34)，并将根据腔体(20)和法兰(60)之间所用的隔板(30)的数量和材料来对上述夹紧延伸部(34)施加压紧力。与腔体(20)内的蜡(50)接触的隔板(30)的外表面(36)有一个光滑的表面，该光滑的表面根据活塞(40)的形状向下延伸，并最终形成一个完整的半球或一部分半球。

图2b中的圆圈区域示出了通过将隔板(30)铆接在腔体(20)和法兰(60)之间而使其密封的区域，并且还示出了具有更高抗压性的唇部(32)结构。隔板(30)这个区域中形成的唇部(32)由一凹口(31)和一位于腔体接触表面(33)和隔板(30)外表面之间的突起形成，该隔板(30)外表面与蜡(50)相接触。在唇部(32)最末端后的隔板(30)外表面与腔体(20)的内表面相接触，尤其是与腔体(20)嘴部的第一扭转部(21)相接触。这部分的接触在高压下会变得脆弱。在现有技术中，当上述接触随着压力的增大而减弱时，将导致蜡(50)随时间或压力突然增大时发生快速泄漏。然而，本发明还是能够获得良好的密封性能的，原因在于，由于压力也施加到由凹槽(31)和唇部(32)构成的凹形空间上，位于隔板(30)腔体接触表面(33)和腔体(20)之间的接触仍然被稳固地保持着。

在腔体(20)的嘴部有一向外膨胀的量，使得通过压紧在腔体(20)和法兰(60)之间而将隔板(30)锁定。腔体(20)的嘴部在第一扭转部(21)后向外延伸，直到第二扭转部(22)，然后向上延伸一定高度，使法兰(60)可以紧紧地固定在其上，最后法兰夹紧延伸部(24)形成有向内的第三扭转部(23)。法兰(60)向外张开，并且具有在该法兰(60)中间的能引导活塞(40)的孔以及压紧边缘(61)以将隔板(30)压紧到腔体(20)上。将法兰(60)压紧边缘(61)弯曲到法兰夹紧延伸部(24)上，使隔板(30)通过铆接而在腔体(20)和法兰(60)之间被压紧。

Claims (2)

1.一种致动器(10)，包括：热敏腔体(20)；以热敏方式在腔体(20)中膨胀而使所述腔体(20)内压力增大的蜡(50)；由所述蜡(50)所施加的压力而伸展的隔板(30)；通过将所述隔板(30)压紧在所述腔体(20)嘴部上而完成密封结构的法兰(60)；和通过引导穿过法兰(60)而置于隔板(30)上的活塞(40)，所述致动器(10)可将恒温器内的热变化转换成机械变化，其特征在于，

包括唇部(32)，该唇部构造有凹口(31)及突起，所述突起在腔体接触表面(33)和隔板(30)外表面之间，所述隔板(30)外表面与所述蜡(50)接触，以增加将所述隔板(30)压紧在所述腔体(20)和法兰(60)之间从而提供密封所在的区域的抗压性。

2.根据权利要求1所述的致动器(10)，其特征在于，所述隔板(30)基本包括:

允许所述活塞(40)运动通过的活塞导向孔(37)；下部内表面(38)，作为所述活塞(40)通过所述活塞导向孔(37)向上运动时的初始起始区域；

腔体接触表面(33)，安置在腔体(20)上为隔板(30)而设的区域上；所述法兰(60)所在的法兰接触表面(35)，在所述腔体接触表面(33)的另一侧；

唇部(32)，该唇部由一凹口(31)和一位于所述腔体接触表面(33)和隔板(30)外表面之间的突起构成，所述隔板(30)外表面与蜡(50)接触；

由于位于凹口(31)的极限点之后的隔板(30)外表面与腔体(20)内表面相接触以及由于压力也施加到由凹口(31)和唇部(32)共同构成的凹面区域上，使得所述隔板(30)腔体接触表面(33)和腔体(20)之间接触仍以强的方式来保持，从而密封得到加强。