CN111255556A - 用于控制冷却液流动路径的节温器 - Google Patents

Abstract

一种用于控制冷却液流动路径的节温器，包括：腔体总成，其限定出内腔以及配置成在内腔与冷却液流动路径之间建立流体连通的第一和第二入口；布置在内腔中的蜡包，所述蜡包包括固定于腔体总成的推杆和相对于推杆可移动的蜡包主体；封堵支架，其配置成由蜡包主体带动以用于第一入口的开闭；和主阀块，其配置成由蜡包主体和/或封堵支架带动以用于第二入口的开闭；其中，所述蜡包主体包括：壳体，其内充填有蜡；胶管，其筒形本体插入壳体中；压盖，其具有扣合部位，所述扣合部位扣压在壳体上，以将胶管密封在壳体与压盖之间。该节温器容易制造且能实现精确控制。

Description

用于控制冷却液流动路径的节温器

技术领域

本申请涉及一种用于控制冷却液流动路径的节温器，其能够控制各种冷却液流动路径，尤其是发动机冷却液流动路径。

背景技术

为了保证发动机的正常工作，需要将发动机的工作温度控制在合适的温度范围内。发动机通常配备有冷却系统，用于控制发动机温度。冷却系统的冷却液流动路径中布置着散热器，例如格栅式散热器。对发动机实施了冷却作用后升温了的冷却液可流经散热器，以使冷却液降温。在发动机温度尚低时，并不需要使冷却液流经散热器，或者只需要一部分冷却液流经散热器。为此，通常在冷却液流动路径中加装节温器，目的是可以根据冷却液温度的高低自动调节进入散热器的冷却液量，改变冷却液的循环范围，达到调节冷却系统的散热能力。如果节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；而如果主阀门开启过早，则使发动机温度过低，使发动机预热时间延长，从而造成混合气燃烧不充分，功率降低，增加油耗，并造成润滑不良，还会引起排放超标。

现有各种形式的节温器，它们的结构通常较为复杂，或是制造过程较为麻烦。希望能够提供一种简单的节温器结构。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种改进的用于控制冷却液流动路径的节温器，其具有简单的结构，并且易于制造。

为此，本申请在其一个方面提供了一种用于控制冷却液流动路径的节温器，其包括：腔体总成，其限定出内腔以及配置成在内腔与冷却液流动路径之间建立流体连通的第一和第二入口；布置在内腔中的蜡包，所述蜡包包括固定于腔体总成的推杆和相对于推杆可移动的蜡包主体；封堵支架，其配置成由蜡包主体带动以用于第一入口的开闭；和主阀块，其配置成由蜡包主体和/或封堵支架带动以用于第二入口的开闭；其中，所述蜡包主体包括：壳体，其内充填有蜡；胶管，其筒形本体插入壳体中；压盖，其具有扣合部位，所述扣合部位扣压在壳体上，以将胶管密封在壳体与压盖之间。

根据一种可行实施方式，所述壳体包括筒壁和从筒壁一端向外展出的壳体法兰，所述压盖的扣合部位扣压在壳体法兰上。

根据一种可行实施方式，所述胶管的筒形本体的一端形成有胶管法兰，所述胶管法兰被轴向夹紧在所述压盖与所述壳体法兰之间。

根据一种可行实施方式，所述胶管法兰具有一圈凸起，所述凸起推抵于所述筒壁的一端。

根据一种可行实施方式，壳体法兰具有一圈凸起的筋，所述筋压入所述胶管法兰中。

根据一种可行实施方式，所述压盖包括：平板部分；由平板部分外周朝一侧伸出的周壁；以及由周壁径向向内翻卷的翻边，所述翻边构成所述扣合部位。

根据一种可行实施方式，所述压盖还包括平板部分大致中央位置朝另一侧伸出的凸缘，所述凸缘中形成有通孔，所述推杆可滑动地穿过所述通孔，所述凸缘具有适于为所述推杆提供导向的高度。

根据一种可行实施方式，所述压盖与胶管之间设有密封圈。

根据一种可行实施方式，所述壳体为不锈钢压制件。

根据一种可行实施方式，所述主阀块固定于所述封堵支架，所述封堵支架套设于所述壳体，所述节温器还具有推压于所述封堵支架的复位弹簧。

根据一种可行实施方式，所述第二入口连接着散热器，所述第二入口的轴向相对于所述腔体总成的内腔倾斜。

根据本申请，构造出了一种结构简单的节温器，其容易制造，能够精确控制主阀门的启闭，并因此而精确控制冷却液流动路径的切换，使得由冷却液冷却的设备(如发动机)能够稳定低维持在适宜的工作温度。

附图说明

图1是发动机冷却系统的示意图。

图2是发动机冷却系统中的根据本申请的一种实施方式的节温器的剖视图。

图3是本申请的节温器中的蜡包的剖视图。

图4-6是蜡包的主要组成部分的图示。

图7是本申请的节温器中的封堵支架的图示。

图8、9是本申请的节温器的两种操作状态的图示。

具体实施方式

下面附图描述本申请的一些可行实施方式。

本申请总体上涉及冷却系统中的节温器。该冷却系统用于对设备进行分级式冷却。该设备可以是发动机等等。因此，下面以发动机为例描述本申请的实施方式，但本申请同样可以用于其它设备的冷却用途。

图1显示了一种本申请适用的冷却系统，用于冷却发动机1。冷却系统的冷却液流动路径中布置着泵2、散热器3和节温器4。泵2驱动冷却液能够在冷却液流动路径中流动，如箭头所示。节温器4具有发动机侧的第一入口4a、散热器侧的第二入口4b和出口4c。节温器4的第一入口4a和第二入口4b都是可开闭的，使得通过节温器4的第一入口4a和第二入口4b的开闭状态实现冷却系统的不同的操作模式：(1)第一入口4a打开、第二入口4b关闭，冷却系统处在小循环模式，离开发动机1的全部冷却液仅经过节温器4和泵2(不经过散热器3)返回发动机1；(2)第一入口4a关闭、第二入口4b打开，冷却系统处在大循环模式，离开发动机1的全部冷却液经过散热器3、节温器4和泵2返回发动机1；第一入口4a部分地打开、第二入口4b打开，冷却系统处在中间循环模式，离开发动机1的部分冷却液经过散热器3、节温器4和泵2返回发动机1，另一部分冷却液经过节温器4和泵2(不经过散热器3)返回发动机1。

本申请的节温器4的一种可行结构如图2所示。该节温器4主要包括：腔体总成5，其内限定了内腔6，内腔6的开口7构成了所述出口4c；发动机侧管嘴8，其内限定了所述第一入口4a，所述第一入口4a通向内腔6；散热器侧管嘴9，其内限定了所述第二入口4b，所述第二入口4b通向内腔6；蜡包10，其基本上布置在内腔6中，并且其主体10a在内腔6中可移动；封堵支架11，其布置在内腔6中，并且配置成被蜡包10的主体10a带动，用于打开和关闭所述第一入口4a；主阀块12，其布置在内腔6中，并且配置成被蜡包10的主体10a和/或被封堵支架11带动，用于打开和关闭所述第二入口4b；定位支架13，其在内腔6中安装在固定位置，面对着蜡包10，用于蜡包10的主体10a的导向和复位；复位弹簧14，其布置在定位支架13与封堵支架11之间，用于推压封堵支架11以使封堵支架11、蜡包10的主体10a和主阀块12保持在原位或回到原位。

蜡包10的结构在图3中示出。蜡包10的主体10a包括壳体20、胶管30、压盖40，蜡包10还包括推杆50和密封圈70。

如图4所示，壳体20为压制成型件，材料为不锈钢，例如SUS304，厚度为例如大约0.5mm。

壳体20包括：底壁21；由底壁21垂直延伸出的筒壁22；以及在筒壁22末端径向向外展出的法兰23。法兰23大体垂直于筒壁22。法兰23的背对筒壁22一侧的表面上形成有一圈凸起的筋24。

图5所示的胶管30由弹性材料成型制成，并且包括：可伸缩的筒形本体31；位于筒形本体31一端的底壁32；以及从筒形本体31另一端径向向外伸出的法兰33。法兰33在蜡包10组装状态下朝向底壁23的那一侧的表面上形成有一圈凸起34，其由所述弹性材料形成。法兰33的外径大致上等于法兰23的外径。

如图6所示，压盖40为金属板压制件，例如由壁厚为大约1.5mm的钣金压制而成。压盖40包括：平板部分41；由平板部分41大致中央位置朝一侧伸出的凸缘42，凸缘42中形成有通孔43，该通孔43也贯穿平板部分41；由平板部分41外周朝另一侧伸出的周壁44；以及由周壁44径向向内翻卷的翻边45。周壁44的外径大致等于或略大于图4所示法兰23和图5所示法兰33的外径。翻边45是在蜡包10组装时由周壁44的末端径向向内弯曲形成的。此外，在平板部分41内设有密封圈槽46，用于装入密封圈70，通孔43与密封圈槽46相通。

参看图3，蜡包10是如下所述组装的。壳体20中装入一定量的液体的蜡60。将推杆50插入胶管30的筒形本体31限定的内部空间中，并且推杆50的一部分从筒形本体31露出。推杆50插入筒形本体31中的端部呈锥形或半球形，推抵于底壁32。将筒形本体31插入壳体20的筒壁22限定的内部空间中，法兰33贴合于法兰23，凸起34推抵于筒壁22的末端。

此时，压盖40的翻边45尚未被翻卷，而是作为周壁44的末端保持与周壁44相同的形状。接下来，使推杆50穿过压盖40的通孔43，将密封圈70套在推杆50上并推入密封圈槽46中。密封圈70用于提高压盖40与胶管30之间的密封。

接下来，将压盖40扣在法兰33、23上，使得法兰33、23进入周壁44内，之后，将周壁44的末端径向向内弯折而产生翻边45，翻边45扣压在法兰23上，并在法兰33、23上产生一定的轴向压力，从而将压盖40与壳体20固定在一起。扣合部位的强度优选能承受壳体20的内部空间中的一定压强，例如10MPa。

这样，就组装好了蜡包10。

由于胶管30的凸起34推抵于壳体20的筒壁22的末端，因此可以确保胶管30与壳体20之间的密封，避免蜡60泄漏。并且，由于壳体20的筋24面对着胶管30的法兰33，并且压入法兰33中，因此，可进一步提高胶管30与壳体20之间的密封性能。

凸缘42中的通孔43的直径略大于推杆50的外径，使得推杆50能够在通孔43中轴向滑动。凸缘42应具有一定的轴向高度，以便对推杆50的滑动进行导向。

如图2所示，主阀块12被固定于封堵支架11。腔体总成5的与主阀块12面对的部位形成阀座。这样，由主阀块12和阀座形成控制所述第二入口4b开闭的主阀门。推杆50的露出端部被插入并固定在腔体总成5的材料中。这样，就将蜡包10安装在腔体总成5中。

如图7所示，封堵支架11由钣金压制成型而成，包括：周壁61，其适合于与图2所示腔体总成5的内腔6的内壁滑动配合；由周壁61一端径向向内延伸的环62；由环62沿轴向向着周壁61另一端、即自由端后退一小段距离的平板状端壁63；在端壁63大致中央位置形成的朝向着周壁61自由端突伸的凸缘64，凸缘64形成翻孔，使得适合于套装于壳体20的筒壁22上；以及在端壁63上围绕凸缘64形成的一圈多个通孔65，用于在主阀门打开时在图2所示内腔6与第二入口4b之间建立连通。

回到图2，在蜡包10安装在腔体总成5中后，将封堵支架11装入腔体总成5中，其中，端壁63朝向压盖40和主阀块12，图4所示蜡包10的壳体20穿过图7所示凸缘64形成的翻孔。然后，将复位弹簧14套在蜡包10的壳体20上，再装入定位支架13，使得图4所示壳体20的末端(底壁21和相邻的筒壁22部分)可滑动地插入定位支架13中，复位弹簧14被轴向压缩在图7所示封堵支架11的端壁63与定位支架13之间。复位弹簧14推抵于封堵支架11的端壁63，所述一圈通孔65位于主阀块12的径向外侧。

最后，将定位支架13固定在腔体总成5中。这样，整个节温器4就组装好了。

将节温器4安装到图1所示的冷却系统中后，冷却液流入腔体总成5的内腔6中，蜡包10暴露于冷却液，冷却液的温度传递到蜡包10。

在蜡包10中的蜡60的温度低于第一门限温度(例如大致等于蜡60的熔点，诸如大约为90℃)时，蜡60保持固态。此时，如图2所示，通过复位弹簧14的推压作用，蜡包10的主体10a以及主阀块12保持在原位，主阀块12与阀座密封，从而使得主阀门位于关闭状态，从而所述第二入口4b(散热器侧管嘴9)被关闭。另一方面，封堵支架11的周壁61的末端未达到第一入口4a，因此保持第一入口4a打开。这样，在节温器4中，来自发动机1的冷却液(未经过散热器3)可由第一入口4a(发动机侧管嘴8)进入内腔6，然后由出口4c(开口7)离开内腔6，如图2中的箭头所示。节温器4处于此状态时，冷却系统执行小循环操作。

在冷却液温度升高到第一门限温度后，蜡包10中的蜡60开始融化，因而蜡60的体积开始增大，导致壳体20的内部空间中的压强升高。由于胶管30具有弹性，因此，胶管30的底壁32被蜡60推压而导致筒形本体31轴向收缩。由于推杆50是固定的，因此底壁32轴向收缩将导致蜡包10的主体10a以及封堵支架11相对于推杆50朝向开口7的方向轴向滑动(克服复位弹簧14的推力)而到达图8所示状态。此时，封堵支架11的周壁61封闭了第一入口4a的一部分，但第一入口4a仍保持部分打开，因此来自发动机的一部分冷却液(未经过散热器3)可由第一入口4a进入内腔6，然后由出口4c离开内腔6。另一方面，封堵支架11带着主阀块12离开阀座，从而将主阀门打开，因此来自发动机的另一部分冷却液(经过了散热器3)可由第二入口4b进入内腔6，然后由出口4c离开内腔6。节温器4处于此状态时，冷却系统执行中间循环操作。中间循环操作中冷却液在节温器4中的流动如图8中的箭头所示。

随着冷却液的温度进一步升高，蜡60的体积进一步增大，蜡包10的主体10a以及封堵支架11朝向开口7的方向进一步轴向滑动。在冷却液温度升高到第二门限温度(高于第一门限温度，诸如大约为105℃)后，蜡包10的主体10a以及封堵支架11朝向开口7的方向轴向滑动(克服复位弹簧14的推力)，使得封堵支架11的周壁61完全封闭了第一入口4a，如图9所示。此时，节温器4中仅主阀门打开，因此来自发动机的冷却液(经过了散热器3)可由第二入口4b进入内腔6，然后由出口4c离开内腔6。节温器4处于此状态时，冷却系统执行大循环操作。大循环操作中冷却液在节温器4中的流动如图9中的箭头所示

当冷却液温度降低时，通过复位弹簧14的推力，迫使蜡包10的主体10a(以及主阀块12和封堵支架11)反向移动，可过渡到中间循环操作和小循环操作。

在所述节温器4中，第二入口4b(散热器侧管嘴9)的中心轴线可以相对于内腔6的中心轴线倾斜，以避免来自第二入口4b的冷却液直接冲击蜡包10的主体10a造成震动。

因此，本申请提供了一种简单结构的节温器4，其能够实现主阀门的精确开闭动作，并因此而实现冷却系统中的冷却液流动路径的切换，使得由冷却液冷却的发动机或其它设备能够稳定低维持在适宜的工作温度。

此外，关于压盖40与壳体20之间的扣合结构，本申请将扣合部位(翻边45)形成在压盖40上，而非壳体20上。假若将扣合部位形成在壳体20上，则由于壳体20本身要经过深拉而产生筒壁22，法兰23的硬度已经很高，再在法兰23上形成扣合部位，需要二次拉伸。这种需要两次拉伸的工艺难度较大。而压盖40本身结构较为简单，在其平板部分41上形成扣合结构，工艺上较为方便，可降低工艺难度。

压盖40可由较薄的金属板材制成，其凸缘42可以具有与平板部分41相同的壁厚。这样，可减小压盖40的重量，降低成零件本。压盖40的凸缘42(带有通孔43)采用精冲工艺形成。因此，凸缘42可用通用制造工艺形成，不必采用特殊加工工艺，提高了生产效率，降低了制造成本。

此外，壳体20的材料可以是不锈钢，例如SUS304。本申请优选采用的钢或其它材料能够减小壁厚、降低重量、减小成本，还能提高抗腐蚀性，从而提高节温器使用寿命。这还能减少售后件的更换频次，减少与材料相关的费用。

另外，不锈钢能够避免因铜和铝的电化学反应给冷却系统带来的风险。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (11)

1.一种用于控制冷却液流动路径的节温器，包括：

腔体总成(5)，其限定出内腔(6)以及配置成在内腔与冷却液流动路径之间建立流体连通的第一和第二入口；

布置在内腔中的蜡包(10)，所述蜡包包括固定于腔体总成的推杆(50)和相对于推杆可移动的蜡包主体；

封堵支架(11)，其配置成由蜡包主体带动以用于第一入口的开闭；和

主阀块(12)，其配置成由蜡包主体和/或封堵支架带动以用于第二入口的开闭；

其中，所述蜡包主体包括：

壳体(20)，其内充填有蜡(60)；

胶管(30)，其筒形本体(31)插入壳体中；

压盖(40)，其具有扣合部位，所述扣合部位扣压在壳体上，以将胶管密封在壳体与压盖之间。

2.如权利要求1所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述壳体包括筒壁(22)和从筒壁一端向外展出的壳体法兰(23)，所述压盖的扣合部位扣压在壳体法兰上。

3.如权利要求2所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述胶管的筒形本体的一端形成有胶管法兰(33)，所述胶管法兰被轴向夹紧在所述压盖与所述壳体法兰之间。

4.如权利要求3所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述胶管法兰具有一圈凸起(34)，所述凸起推抵于所述筒壁(22)的一端。

5.如权利要求3所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，壳体法兰具有一圈凸起的筋(24)，所述筋压入所述胶管法兰中。

6.如权利要求1至5中任一项所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述压盖包括：平板部分(41)；由平板部分外周朝一侧伸出的周壁(44)；以及由周壁径向向内翻卷的翻边(45)，所述翻边构成所述扣合部位。

7.如权利要求6所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述压盖还包括平板部分大致中央位置朝另一侧伸出的凸缘(42)，所述凸缘中形成有通孔(43)，所述推杆可滑动地穿过所述通孔，所述凸缘具有适于为所述推杆提供导向的高度。

8.如权利要求1至7中任一项所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述压盖与胶管之间设有密封圈(70)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述壳体为不锈钢压制件。

10.如权利要求1至9中任一项所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述主阀块固定于所述封堵支架，所述封堵支架套设于所述壳体，所述节温器还具有推压于所述封堵支架的复位弹簧(14)。

11.如权利要求1至10中任一项所述的用于控制冷却液流动路径的节温器，其中，所述第二入口连接着散热器，所述第二入口的轴向相对于所述腔体总成的内腔倾斜。

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