CN111795183A - 具有集成的阀和压力旁通部的热交换器组件 - Google Patents

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Abstract

一种组件，该组件包括附接到变速器油加热器的阀集成单元。该阀集成单元包括阀机构和壳体，该壳体具有用于油的输入和输出的第一流体端口至第六流体端口。壳体的内部空间具有阀室，以接纳具有温度响应致动器的热阀机构。旁通流动通路位于热交换器的外部，并通过设置在热交换器中的第一旁通孔和第二旁通孔与油入口歧管和出口歧管流体连通。

Description

具有集成的阀和压力旁通部的热交换器组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月5日提交的美国临时专利申请第62/830,052号的优先权和益处，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及各种热交换器组件，其中阀机构(诸如控制阀或热旁通阀)以及压力旁通部与热交换器集成在一起。
背景技术
例如，在汽车行业中，控制阀和/或热阀(热力阀)通常与热交换器结合使用以将流体引导至待冷却/加热的热交换器单元，或将流体引导至汽车系统内的流体回路中的其它位置从而“旁通过”热交换器。控制阀或热阀还被使用在汽车系统内来感测特定流体的温度并将其引导至适当的用于升温或降温的热交换器，以确保循环通过汽车系统的流体在所需的温度范围内。
通常，控制阀或热旁通阀已借助于连接到热交换器入口/出口的外部流体管线集成到热交换系统中，控制阀与热交换器分开，并且在外部流体管线以内与热交换器的上游或下游连接。这些类型的流体连接需要各种零件/部件，这增加了整个热交换系统中单个流体连接的数量。这不仅增加了与系统相关联的总成本，而且还导致了多个潜在的故障和/或泄漏点。尺寸限制也是汽车工业内的一个因素，并且趋势是朝着更紧凑的单元或组件结构发展。
因此，需要改善的热交换器组件，该热交换器组件可以提供控制阀与相关联的热交换器之间的改进的连接，并且还可以导致更紧凑的整体组件。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种热交换器组件，该热交换器组件包括热交换器、固定地附接到热交换器的热阀集成单元、压力旁通部和压力旁通阀组件。
根据一个方面，热交换器包括：成热交换关系的多个交替的第一流体流动通路和第二流体流动通路；通过多个第一流体流动通路互连的第一歧管和第二歧管；通过多个第二流体流动通路互连的第三歧管和第四歧管。
根据一个方面，热阀集成件包括壳体和热阀机构；其中，壳体包括第一流体端口至第六流体端口，流体端口中的三个被设置成用于将第一流体输入到热阀集成单元中，且流体端口中的三个被设置成用于从热阀集成单元输出第一流体。
根据一个方面，壳体还包括内部空间，该内部空间包括第一部分和第二部分，该内部空间限定了壳体的纵向轴线，并且其中该内部空间的第二部分限定了阀室。
根据一个方面，第一流体端口和第二流体端口在壳体的内部空间与热交换器的第一歧管和第二歧管之间提供流体连通，其中，第一流体端口和第二流体端口中的一个被设置成用于将来自热交换器的第一流体输入到热阀集成单元，并且第一流体端口和第二流体端口中的另一个被设置成用于将第一流体从热阀集成单元输出到热交换器。
根据一个方面，压力旁通部包括在热交换器中形成的第一旁通孔和第二旁通孔以及旁通流动通路，其中，旁通流动通路通过第一旁通孔与第一歧管流体连通，并且通过第二旁通孔与第二歧管流体连通。
根据一个方面，压力旁通阀组件适于在热交换器内部的流体压力小于阈值压力时阻挡第一流体流通过旁通流动通路，以及准许第一流体通过旁通流动通路。
根据一个方面，旁通流动通路位于热交换器的外部。
根据一个方面，热交换器包括在热交换器芯的相对两端处的第一端板和第二端板，热交换器芯包括成堆叠的芯板；其中，热阀集成单元固定地附接到第一端板的外表面；其中，第一旁通孔和第二旁通孔设置在第二端板上；并且其中，旁通流动通路设置在第二端板的外表面上。
根据一个方面，其中，旁通流动通路包括设置在第二端板的外表面上的细长通道。
根据一个方面，细长通道被平面的密封凸缘围绕，该密封凸缘封围第一旁通孔和第二旁通孔，使得旁通流动通路包括密封的流动通路，该密封的流动通路适于在热交换器的芯的外部、在第一旁通孔和第二旁通孔之间承载第一热传导流体。
根据一个方面，压力旁通阀组件包括：壳体，该壳体具有第一端，该第一端与旁通流动通路中的与第一旁通孔对齐的孔密封地流体连通。
根据一个方面，压力旁通阀组件还包括：环形阀座，该环形阀座位于旁通流动通路内部并围绕第一旁通孔；以及阀构件，该阀构件适于抵靠阀座形成液密的密封，且可在压力旁通阀组件的壳体中朝向和远离阀座滑动。
根据一个方面，压力旁通阀组件还包括弹簧构件，该弹簧构件将阀构件朝向阀座偏置；其中弹簧构件可通过向阀构件施加大于阈值压力的流体力来压缩。
根据一个方面，热阀集成单元的第三流体端口和第四流体端口在壳体的内部空间与第一远程车辆部件之间提供流体连通，其中，第三流体端口和第四流体端口中的一个被设置成用于将来自第一远程车辆部件的第一流体输入到热阀集成单元，并且第三流体端口和第四流体端口中的另一个被设置成用于将第一流体从热阀集成单元输出到第一远程车辆部件。
根据一个方面，第五流体端口和第六流体端口在壳体的内部空间与第二远程车辆部件之间提供流体连通，其中，第五流体端口和第六流体端口中的一个被设置成用于将来自第二远程车辆部件的第一流体输入到热阀集成单元，并且第五流体端口和第六流体端口中的另一个被设置成用于将第一流体从热阀集成单元输出到第二远程车辆部件。
根据一个方面，壳体的第一流体端口、第四流体端口和第六流体端口通过内部空间的第一部分彼此流体连通；并且其中壳体的第二流体端口、第三流体端口和第五流体端口通过内部空间的第二部分彼此流体连通。
根据一个方面，热阀机构沿纵向轴线定向，并且包括：温度响应致动器；第一阀元件，该第一阀元件可沿纵向轴线移动，以用于打开和关闭位于内部空间第二部分中的第一阀开口，该第一阀元件和第一阀开口位于纵向地彼此间隔开的第三流体端口与第五流体端口之间，其中，第一阀元件的运动由温度响应致动器来致动；第二阀元件，该第二阀元件可沿纵向轴线移动，以用于打开和关闭位于内部空间第二部分中的第二阀开口，该第二阀元件和第二阀开口位于纵向地彼此间隔开的第二流体端口与第五流体端口之间，其中，第二阀元件的运动由温度响应致动器来致动。
根据一个方面，第五流体端口沿纵向轴线位于第二流体端口和第三流体端口之间。
根据一个方面，第一阀构件和第二阀构件连接到温度响应致动器。
根据一个方面，温度响应致动器包括具有第一端和第二端的总体上圆柱形的致动器主体，其中，第一阀构件设置在致动器的第一端，且第二阀构件设置在致动器的第二端。
根据一个方面，第一阀构件包括被承载在温度响应致动器的第一端上的环形盘。
根据一个方面，第二阀构件可滑动地接纳在阀致动器的外圆柱表面上，并且通过第一弹簧构件朝致动器的第二端偏置，该第一弹簧构件包括围绕致动器的外圆柱表面设置的螺旋弹簧。
根据一个方面，热交换器是变速器油加热器；其中第一流体是变速器油；其中，通过第三流体端口和第四流体端口与内部空间流体连通的第一远程车辆部件包括变速器油冷却器；并且其中，通过第五流体端口和第六流体端口与内部空间流体连通的第二远程车辆部件包括变速器。
根据一个方面，壳体具有一体的单件式结构，并且包括直接连接到热交换器的基板；其中，基板具有底表面，该底表面密封地结合到热交换器的第一端板；并且其中，第一流体端口和第二流体端口穿过基板从底表面延伸到内部空间，以在内部空间与热交换器的第一歧管和第二歧管之间提供流体连通。
根据一个方面，壳体的内部空间的第一部分和第二部分沿着纵向轴线间隔开，并且彼此流体隔离。
根据一个方面，提供了一种机动车辆中的流体循环系统，其包括如本文所述的热交换器组件，其中，热交换器是具有冷却剂入口端口和出口端口的变速器油热交换器，第一流体是变速器油而第二流体是发动机冷却剂。
根据一个方面，流体循环系统还包括：具有冷却剂入口端口和出口端口的内燃发动机；变速器；变速器油冷却器；将阀集成单元的第三流体端口和第四流体端口连接到变速器油冷却器的成对的变速器油导管；将阀集成单元的第五流体端口和第六流体端口连接到变速器的成对的变速器油导管；和将内燃发动机的冷却剂入口端口和出口端口连接到变速器油热交换器的冷却剂入口端口和出口端口的成对的冷却剂导管。
根据流体循环系统的一个方面，变速器油热交换器是变速器油加热器或第二变速器油冷却器.
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本公开的示例性实施例，附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的具有集成的阀结构和释压特征的热交换器组件的立体俯视图；
图2是图1的热交换器组件的仰视立体图；
图3是图1的热交换器组件的立体图，示出了处在部分分解状态中的热交换器组件的顶部；
图4是图1的热交换器组件的立体图，示出了处在部分分解状态中的热交换器组件的底部；
图5是图1的热交换器组件的底板和密封凸缘板的立体图；
图6是沿图2的线6-6′截取的穿过热交换器的冷却剂歧管的纵向截面图；
图7是沿图2的线7-7′截取的穿过阀集成单元的阀室的纵向截面图；
图8是沿图2的线8-8′截取的穿过油歧管和压力旁通阀的纵向截面图；
图9是图8的截面的局部放大图，示出了压力旁通阀及其紧邻的周围；
图10是构成压力旁通阀的部件的分解图；
图11是热阀集成单元的壳体的俯视立体图；
图12是图1的热交换器组件的纵向截面图，示出了处于冷状态的热阀；
图13是图1的热交换器组件的纵向截面图，示出了处于热状态的热阀；
图14是沿图11的线14-14’截取的穿过壳体的纵向截面图；
图15是壳体以及热阀机构和热交换器的顶板的仰视立体图；
图16是热阀机构的分解图；
图17是处在冷状态中的变速器油循环系统的示意图；以及
图18是处在热状态中的变速器油循环系统的示意图。
具体实施方式
现在将具体参考图1至16来描述根据示例实施例的热交换器组件10。
热交换器组件10包括热交换器12、热阀集成单元14和压力旁通阀组件16。
热交换器12包括多个冲压的热交换器芯板18、20，它们彼此交替、堆叠、钎焊地设置以形成热交换器芯22，并且在堆叠的芯板18、20之间形成有交替的第一流体流动通路和第二流体流动通路24、26。第一流体流动通路24用于第一热传递流体流，而第二流体流动通路26用于第二热传递流体流。在本实施例中，第一热传递流体(在本文中也称为“第一流体”或“油”)是变速器油，而第二热传递流体(在本文中也称为“第二流体”或“冷却剂”)是发动机冷却剂，其通常包括乙二醇或乙二醇/水混合物。在其它实施例中，第一热传递流体可以是发动油。应理解的是，取决于油和冷却剂之间的温度差，冷却剂可以从油吸收热量或将热量传递给油，这取决于机动车辆的运行状态。
芯板18、20可以彼此相同，其中芯板18、20的交替布置是通过使堆叠中的每隔一个芯板18、20相对于堆叠中的邻近芯板18、20转180度(即，端对端)来提供的。
芯板18、20各自包括在所有侧面上由倾斜的边缘壁30围绕的总体上平面的基部28。芯板18、20彼此一个堆叠在另一个顶部，并且它们的边缘壁30嵌套、密封地接合。每个芯板18、20在其四个角附近设有四个孔32、34、36、38，根据特定应用的需要，这些孔各自用作为用于第一热传递流体或第二热传递流体的入口孔或出口孔。其中两个孔32、34相对于芯板18、20的基部28升高，并且形成在升高的凸台中，该凸台具有围绕孔32、34的平坦密封表面。另外两个孔36、38与板18、20的基部28共面或齐平。两个升高的孔32、34布置在芯板18、20的相对两端处，并且两个齐平的孔36、38类似地布置在芯板18、20的相对两端。
一个芯板18或20中的升高的孔32、34与邻近的芯板18或20的平坦或共面的开口对齐，并且围绕升高的孔32、34的平坦密封表面密封抵靠围绕着邻近的芯板18或20的齐平的孔36、38的基部28的区域。芯板18、20之间的这种接合使邻近的芯板18、20的基部28间隔开，由此限定交替的第一流体流动通路和第二流体流动通路24、26。每个流体流动通路24或26将具有由齐平的孔36、38限定的入口开口和出口开口，所述齐平的孔36、38与邻近芯板18、20的升高的孔32、34对齐。
如本领域中已知的，每个流体流动通路24、26可以设置有湍流器片40，以改善热传递。每个湍流器片40包括用于孔32、34、36、38的切口。每个湍流器片40的高度与其所在的流体流动通路24、26的高度大约相同，使得湍流器片40的顶表面和底表面与芯板18、20热接触，在芯板18、20之间限定了流体流动通路24、26。为了增强图6至9的截面图的清晰度，在这些附图中未示出湍流器片40。替代地，作为在每个流体流动通路20、24中定位单独的湍流器片40的替代，如本领域中已知的，芯板18、20自身可以形成有热传递增强特征，诸如形成在芯板18、20的平面的基部28中的肋和/或凹坑等。
芯板18、20中的孔32、34、36、38对齐以形成通过第一流体流动通路24联接在一起的第一歧管42和第二歧管44，以及通过第二流体流动通路26联接在一起第三歧管46和第四歧管48。取决于通过热交换器12的期望流动方向，第一歧管或第二歧管42、44可以是油进口歧管或油出口歧管，并且第三歧管或第四歧管46、48可以是冷却剂入口歧管或冷却剂出口歧管。而且，第一热传递流体在第一流体流动通路24中的流动方向可以与第二热传递流体在第二流体流动通路26中的流动方向相同(“并流”)或相反(“逆流”)。
顶板和底板50、52(在本文中也称为“端板”)封围热交换器12的芯部22。在下面对压力旁通阀组件进行讨论的前提下，顶板和底板50、52一起封闭每个歧管42、44、46、48的一端，并在歧管42、44、46、48的另一端提供导管开口。端板50、52中的导管开口的位置将取决于每个特定应用的要求，使得每个端板50、52将具有从零个到四个的导管开口，并且导管开口的总数为四个，即每个歧管42、44、46、48一个。
在本实施例中，顶板50具有两个导管开口54、56，它们为第一热传递流体(油)限定了入口开口和出口开口，且底板52具有两个导管开口58、60，它们为第二热传递流体(冷却剂)限定了入口开口和出口开口。术语“顶部”和“底部”在本文中仅是为了方便起见，并且与图1和图2所示的热交换器组件10的定向一致。然而，从这些术语的使用中不应意味着热交换器组件10在使用时需要具有任何特定的定向。
如图5所示，顶板50总体上具有与芯板18、20相同的形状，具有大致平面的基部28和倾斜的边缘壁30，并且其两个导管开口54、56与平面的基部28齐平并且与邻接的芯板18或20的两个齐平孔36、38对齐。从图6至图8可以看出，顶板50可以比芯板18、20稍厚以增强热交换器12的刚度。而且，顶板50的平面基部28可以比芯板18、20的平面基部28略大，使得紧邻的芯板18或20嵌套在顶板50内，并且其平面基部28密封地接合顶板50的平面基部28。因此，顶板50构造成允许第一热传递流体(油)通过其在热交换器12顶部处的两个导管开口54、56进入和离开热交换器12的第一歧管42和第二歧管44，同时顶板50的平面基部28密封第三歧管和第四歧管46、48的顶端。
如下面将进一步讨论的，热阀集成单元14安装在顶板50的顶(外)表面所提供的表面上。在一些实施例中，顶板50的顶表面可以设置有被插入到热阀集成单元14的一对油端口中的配件，然而，在本实施例中，顶板50没有设置这种配件。
底板52具有与芯板18、20总体上相同的形状，具有总体上平面的基部28和倾斜的边缘壁30，并且具有与平面的基部28齐平的两个导管开口58、60。当底板52的倾斜边缘壁30与紧邻的芯板18或20的倾斜边缘壁30嵌套时，导管开口与紧邻的芯板18或20的两个齐平孔36、38成对齐的间隔关系，并且底板52的平面的基部28密封地接合到围绕紧邻的芯板18或20的升高的孔32、34的密封表面。这样就在底板52的平面基部28和紧邻的芯板18或20之间产生了空间(间隔)。该空间(间隔)限定了第二流体流动通路26，并且可以设置有湍流器片40，如图4中所示。因此，底板52构造成允许第二热传递流体(冷却剂)通过在热交换器12底部处的两个导管开口58、60进入和离开热交换器12的第三歧管和第四歧管46、48。
在本实施例中，底板52的平面基部28没有完全阻塞或密封第一歧管和第二歧管42、44的底端。相反，底板52的平面底部28包括一对齐平的旁通孔62、64，它们与紧邻的芯板18或20的升高的孔32、34对齐，从而提供与第一歧管和第二歧管42、44的流体连通。旁通孔62、64可以可选地小于邻近芯板18、20的升高的孔32、34，但不是必须如此。
热交换器组件10还包括在旁通孔62、64之间提供流体连通的旁通流动通路66，该旁通流动通路66在热交换器芯22外部。就这点而言，旁通流动通路66包括细长的通道或肋68，该细长通道68设置在底板52的平面的基部28的外(底部)表面上。细长通道68被平面密封凸缘70围绕，该凸缘70围绕并封闭两个旁通孔62、64，从而形成密封的流动通路，以在芯22的外部、在两个旁通孔62、64之间承载第一热传递流体(油)。
在本实施例中，平面密封凸缘70为具有平面的基部72的板结构的形式，基部72的尺寸和形状设计成能装配在底板52的倾斜边缘壁30内，以及平放抵靠且密封至底板52的平坦底部28。细长通道68呈设置在密封凸缘70的平面基部72中的浮突的形式。
因为密封凸缘70的平面基部72具有与底板52的平面基部28基本上相同的尺寸和形状，所以密封凸缘70的平面基部72还设有一对与底板52的导管开口58、60对齐的导管开口74、76，从而提供与第三歧管和第四歧管46、48的流体连通。如图所示，导管开口74、76可以分别被直立的环形密封圈78围绕。密封圈78适于装配在管状配件80、82的基部以内并与该基部形成密封连接，第二流体(冷却剂)通过该密封圈78件进入并离开热交换器12。管状配件80、82构造成用于连接至车辆冷却液循环系统中的软管或管(未显示)。应理解的是，不是必需在所有实施例中都必须在密封凸缘70上设置密封圈78。例如，导管开口74、76可以是简单的齐平孔，并且配件80、82可以各自设置有平的密封凸缘以便密封抵靠在密封凸缘70的外表面上。同样，在一些实施例中，密封凸缘70可以不延伸超过底板52的导管开口58、60，在这种情况下，配件80、82将直接密封地结合到底板52的外表面。
从图6至图8可以看出，从图6-8可以看出，底板52具有与芯板18、20相似的厚度，并且密封凸缘板70可以稍厚。因此，底板52的平面的基部28、72和密封凸缘板70的组合厚度可以大于芯板18、20的厚度。
如图所示，细长通道68设置有由平的环形表面86围绕的孔84，其中孔84和密封表面86适于接纳压力旁通阀组件16的壳体88并与该壳体88密封。在本实施例中，细长通道68的宽度在旁通孔62附近增大，从而适应孔84和周围的环形表面86。
阀组件16的壳体88为总体上圆柱形，具有中空孔89以及第一开口端和第二开口端90、92。如图所示，第一开口端90可以形成有平的环形表面94以便抵靠细长通道68的环形表面86，并且有适于装配在孔84内的环形突出部96。环形突出部96可以设置有环形沟槽98和棘爪100，从而接纳孔84的边缘并与该边缘形成过盈配合，由此相对于孔84来密封并维持壳体88的位置。中空孔89的直径可通过被设置在壳体88的第一开口端90处的向内延伸的突出部或肩部101而减小，其原因将在下面讨论。
压力旁通阀组件16还包括环形阀座102，其位于旁通流动通路66内部，并且围绕底板52的旁通孔64。与壳体88一样，环形阀座102可以设置有适合于装配在旁通孔64内的环形突出部104。环形突出部104可以设置有环形沟槽106和棘爪100，从而接纳旁通孔64的边缘并与该边缘形成过盈配合，由此相对于孔64来密封并维持阀座102的位置。阀座102的内边缘可以设置有倒角103，其目的将在下面进一步讨论。
壳体88和/或环形阀座102可以由金属或由诸如塑料的弹性材料形成。在壳体88和/或环形阀座102由塑料制成的情况下，它们将在热交换器组件10的金属部件通过钎焊组装之后被固定到相应的孔84和64的内边缘。在这种类型的构造中，细长通道68中的孔84具有足够大的直径，以允许环形阀座102在组装期间穿过孔84。
阀壳体88的第二开口端92由总体上圆柱形的阀盖110密封，该阀盖100适于装配在壳体88的(钻)孔89内。阀盖110具有环形沟槽112，该环形沟槽112接纳诸如O形环114的弹性密封构件，其中O形环114与孔89的内表面形成液密的密封。阀盖110由一个平的、环形的、弹性的C形环116固定，该C形环116的外边缘在壳体88的第二端92处被接纳在形成于孔89中的环形沟槽118中，其中，C形环116的内边缘从内孔89向内突出以接合阀盖110的外端面120。阀盖110还包括下面讨论的内端面121。
压力旁通阀组件16还包括具有第一端部124的阀构件122，该第一端部124适于形成抵靠阀座102的液密密封。在本实施例中，阀构件124是总体上圆柱形的，并且第一端部124具有倾斜的锥形第一端面126，该锥形第一端面126适于密封抵靠阀座102的倒角的内边缘103。
阀构件122具有呈圆柱体形式的第二端部128，该第二端部128具有外圆柱面(圆柱形外表面)130，该外圆柱面130适于沿孔89的内表面滑动。第二端部分128可具有比在壳体88的第一端90的向内突出的肩部101大的直径，以便将阀构件122保持在孔89内。如图9所示，第一端部和第二端部124、128可以通过一个或多个腹板132结合在一起，并且阀构件124的整个结构可以由金属或塑料机械加工或模制而成。
压力旁通阀组件16还包括螺旋弹簧134，该螺旋弹簧134在压力下被接纳在阀盖110的内面121和阀构件122的第二端面136之间，阀盖110和阀构件122可以设有分别被装配在弹簧134的相对两端内以将其保持在适当的位置的相应的环形突出部138、140。因为弹簧134处在压力下，所以在正常压力条件下它将迫使阀构件122与阀座102接合。
可以看出，在第一歧管42(在本实施例中将被视为油入口歧管)内部存在的足够高的第一流体(油)压力将抵消弹簧134的作用力，并且将迫使阀构件122的第一端面126脱离与阀座102的接合，由此允许第一流体进入旁通流动通路66并在通道66的相对端处流向旁通孔64。然后，第一流体进入第二歧管44(在本实施例中被视为油出口歧管)，由此旁通过第一流体流动通路24。一旦第一流体的压力恢复到正常水平，弹簧134将克服由第一流体施加的作用力，并再次使阀构件122与阀座102接合，以关闭旁通流动通路66。
现在将在下面描述阀集成单元14。
阀集成单元14包括壳体352，其在多个附图中示出。就这一点而言，在图2至4、6至8、11、14和15中示出了没有热阀或配件的壳体352；但是，图1、12和13示出了包括壳体352、热阀和配件的组装的热阀集成单元14。
壳体352包括基板354、内部空间356和六个油端口358、360、362、364、366和368，它们全部与内部空间356流体连通。壳体352可以具有整体的一件式结构，并且可以通过铸造、挤压、锻造和/或机械加工形成。
基板354具有底表面370，该底表面370适于例如通过钎焊密封地结合到热交换器12的顶板50。第一油端口和第二油端口358、360穿过基板354从底表面370延伸到内部空间356，以在内部空间356与热交换器12的相应的第一歧管和第二歧管42、44之间提供流体连通。取决于壳体352中的油端口的所需布置，第一油端口358和/或第二油端口360可以不与顶板50中的相应的导管开口54、56，或是与热交换器12的第一歧管和第二歧管42、44直接对齐。因此，基板354可设置有具有第一端和第二端的连通槽，连通槽的第一端与第一油端口和第二油端口358、360中的一个流体连通，连通槽的第二端与顶板50的导管开口54、56中的一个对齐并流体连通。在本实施例中，沿着底板354的底表面370形成第一连通槽372，以在第一油端口358和顶板50中的导管开口54之间提供流体连通，并且沿着基板354的底表面370形成第二连通槽374，以在第二油端口360和顶板50中的导管开口56之间提供流体连通。因此，第一油端口和第二油端口358、360准许油与热交换器12之间的输入和输出，并且在壳体352的内部空间356与第一歧管和第二歧管42、44以及多个第一流体流动通路24之间提供流体连通。
第三、第四、第五和第六油端口362、364、366、368中的每个在第一末端处通向壳体352的内部空间356，并具有相对的外末端，该外末端适于连接至外部流体导管。在本实施例中，第三、第四、第五和第六油端口362、364、366、368的外末端是内螺纹的，用于与外螺纹的流体连接配件(诸如快速连接配件376)接合。第三油端口和第四油端口362、364从内部空间356侧向突出，且第五油端口和第六油端口366、368从内部空间356向上突出。但是，应理解的是，油端口362、364、366、368的空间布置和方向是特定于每种特定应用的，并且是可变的。
从图14的截面可以看出，第四油端口和第六油端口364、368的内部末端彼此非常靠近并且与第一油端口358非常靠近，而且都与内部空间356的第一部分378流体连通，使得第一油端口、第四油端口和第六油端口358、364、368都彼此流体连通并且与热交换器12的第一歧管42流体连通。
从图14还可以看出，第三油端口和第五油端口362、366的内部末端彼此非常靠近并且与第二油端口360非常靠近，并且都与内部空间360的第二部分380流体连通，使得第一油端口、第三油端口和第五油端口358、362、366都彼此流体连通并且与热交换器12的第二歧管44流体连通。从图14还可以看出，第二油端口、第三油端口和第五油端口360、362、366沿着纵向轴线L彼此间隔开，并且第五油端口366位于第二油端口和第三油端口360、362之间。
内部空间356的第一部分和第二部分378、380沿着纵向轴线间隔开，并且除了通过热交换器12之外彼此流体隔离。
内部空间356的第二部分380限定阀室384以容纳热阀机构386，该热阀机构386用于控制油在壳体352的第一油端口至第六油端口358、360、362、364、366、368之间的流动。壳体352还在内部空间356的一端处包括阀插入开口388，以准许将热阀机构386插入阀室384中。
热阀机构386包括热响应或温度响应的致动器390(即，蜡电机(wax motor)或电子阀机构，诸如电磁阀或任何其它合适的阀机构)，如以上结合其它示例实施例所述。阀盖392密封阀机构386并密封地关闭阀插入开口388。在图示的实施例中，致动器390是包括致动器活塞394的热致动器，该致动器活塞394可借助于致动器390中包含的蜡(或其它合适的材料)响应于进入阀室384的第一流体的温度的膨胀/收缩在第一位置和第二位置之间移动。致动器活塞394可以替代地通过电磁线圈或任何其它合适的阀激活装置的激活来控制。
阀盖392通过弹性弹簧夹396保持在阀插入口388内，该弹性弹簧夹396被接纳在位于阀插入开口388处的环形沟槽内，并且抵靠阀盖392的外表面。盖392通过诸如O形环398的弹性元件密封在开口388内，该O形环398接纳在阀盖392的外表面与内部空间356的内表面之间，并且O形圈398接纳在阀盖392外表面的沟槽中。
阀盖392在其内表面上包括用于接纳活塞394的端部于其中的凹部400，并且阀机构386还包括与阀盖392集成为一体的阀芯(spool)构件402，该阀芯构件402包括具有外表面406和内表面408的环形端部404，外表面406与内部空间356的内表面密封地接合，内表面408限定了包括第一阀开口410的圆形端部开口。环形端部404还具有限定第一阀座412的、平的、平面的环形端面。
阀芯构件402还包括将阀盖392结合到环形端部404的多个间隔开的纵向肋414，其中流动开口416限定在各肋414之间。从图12和13可以看出，环形端部404、第一阀座412和第一阀开口410位于内部空间356的第二部分380内，在彼此纵向地间隔开的第三油端口362与第五油端口366之间。
环形盘形式的第一阀构件418被承载在阀致动器390的第一端上，并且环形盘形式的第二阀构件420被可滑动地接纳在阀致动器390的外圆柱表面上。第二阀构件420由呈螺旋弹簧形式的第一弹簧构件422的第一端朝向阀致动器390的第二端偏置，该第一弹簧构件422设置成围绕阀致动器390的外圆柱表面，并且还具有第二端，该第二端抵靠阀致动器390的环形肩部。
第二阀座424由形成在内部空间356的第二部分380中的环形肩部提供，该肩部通过在内部空间356的第二部分380中的直径减小来形成。第二阀座424是平的且平面的，并且适于与第二阀构件420密封接合，并且第二阀座424限定第二阀开口426。从图14可以看出，第二阀座424和第二阀开口426位于内部空间356的第二部分380内，在彼此纵向地间隔开的第二油端口360和第五油端口366之间。第一弹簧构件422用作复位弹簧，其抵抗第二阀构件420远离第二阀座424的纵向运动，并且其也抵抗第一阀构件418远离第一阀座412的纵向运动。
呈螺旋弹簧形式的第二弹簧构件428从阀致动器390的第二端纵向延伸并且穿过内部空间356的直径减小部分，该直径减小部分在第二阀开口426和第二油端口360之间提供流体连通。第二弹簧构件428用作复位弹簧，其抵抗第二阀构件420朝向第二阀座424的纵向运动(用作相对于第一弹簧构件422的逆弹簧(counter-spring))，并且其抵抗第一阀构件418朝向第一阀座412的纵向运动。
第二弹簧构件428的第一端被固定在阀致动器390的第二端的环形沟槽430内，并且第二弹簧构件428的相对的第二端被接纳在内部空间356的第二部分380的与阀插入开口388相对的一端的凹部432中。
图12示出了阀机构386，其中致动器390的活塞394处在缩回状态中。这限定(定义)了阀机构386的“冷”状态，其中致动器390内部的蜡材料处于收缩状态。在阀机构386的这种冷状态中，第一阀构件418与阀芯构件402的第一阀座412密封接合，由此防止通过第一阀开口410在第三油端口362与第五油端口366之间流体连通。此外，第二阀构件420与第二阀座424纵向地间隔开，以准许通过第二阀开口426在第二油端口362与第五油端口366之间流体连通。
图13示出了阀机构386，其中致动器390的活塞394处于伸出状态。这限定(定义)了阀机构386的“热”状态，其中致动器390内部的蜡材料处于膨胀(扩张)状态。在阀机构386的这种热状态中，第一阀构件418与阀芯构件402的第一阀座412纵向地间隔开，由此准许通过第一阀开口410在第三油端口362与第五油端口366之间流体连通。此外，第二阀构件420与第二阀座424密封接合，以防止通过第二阀开口426在第二油端口362与第五油端口366之间流体连通。此外，在该热状态中，致动器390抵抗第一弹簧构件和第二弹簧构件422、428的偏置来起作用。
图17和图18示意性地示出了如何可以将热交换器组件10并入到变速器油循环系统444中，该变速器油循环系统444用于控制具有内燃发动机446和变速器454的机动车辆中变速器油的温度，其中，发动机冷却剂用于交替地加热和冷却在系统444内循环的变速器油。除了热交换器组件10外，变速器油循环系统444还包括变速器油冷却器(TOC)452、变速器454、将热交换器组件10连接到TOC 452的导管456、458、以及将热交换器组件10连接至变速器454的导管460、462。
车辆还包括冷却剂循环系统，该冷却剂循环系统包括热交换器组件10、发动机446和冷却剂导管448、450，冷却剂导管448、450将发动机446的冷却剂的入口端口和出口端口连接到热交换器12的冷却剂配件80、82，用于使冷却剂(第二流体)通过第三歧管和第四歧管46、48以及其第二流体流动通路26循环。
在图17和18所示的系统444的构造中，油导管456在第三油端口362和TOC 452的出口之间延伸，因此第三油端口362是通过其从TOC 452接收油的油入口端口。油导管458在第四油端口364和TOC 452的入口之间延伸，因此第四油端口364是通过其将油排放至TOC 452的油出口端口。油导管460在第五油端口366和变速器454的入口之间延伸，因此第五油端口366是通过其将油排放到变速器454的油出口端口366。油导管462在第六油端口368和变速器454之间延伸，因此第六油端口368是通过其从变速器454接收油的油入口端口。同样如图17和18所示，第一油端口和第二油端口358、360是将热交换器12连接到阀集成单元14的内部端口，其中第一油端口358是通过其将油排放到热交换器12的油出口端口，并且第二油端口360是通过其从热交换器12接收油的油入口端口。
在图17所示的冷状态中，其中阀机构386处于图12所示的构造中，循环通过系统444的变速器油是冷的，并且阀致动器390的活塞394缩回。这样的条件例如在车辆首次启动时存在。在这些条件下，第一阀构件418抵靠第一阀座412座置并且第二阀构件420与第二阀座424间隔开。因此，准许通过第二阀开口426从第二油端口360到第五油端口366的油的流动，而阻挡通过第一阀开口410从第三油端口362到第五油端口366的油的流动。在这些条件下，来自变速器454的冷变速器油将流经油导管462，并通过第六油端口368进入内部空间356的第一部分378。由于阀机构386的构造，因此通过第六油端口368进入内部空间356的油将优选地通过第一油端口358进入热交换器12，然后在通过第二油端口360重新进入壳体352之前，流过第一歧管42、第一流体流动通路24和第二歧管44。随后，油流过第二阀开口426，并且通过第五油端口366离开组件10，以便进入油导管460并返回到变速器454。
同时，冷却剂被发动机446加热，并通过热交换器12的第二流体流动通路26循环，在该处，冷却剂将热量传递到通过第一流体流动通路24循环的变速器油。因此，变速器油在其返回到变速器454之前，在组件10中被加热。此外，因为第一阀构件418阻挡了通过第一阀开口410的流动，当组件处于图17的冷状态中时，通过第四油端口364从第六油端口368到TOC 452的油很少或没有。
可以看出，循环通过组件10的油在其穿过阀室384从第二油端口360至第五油端口366时将在阀致动器390上方和周围流动。因此，阀致动器390执行温度感测功能，并且随着油的温度升高，致动器390内部的蜡将膨胀并引起活塞394延伸。活塞394的延伸将引起致动器本体390的纵向运动，使得第一阀构件418将被移动而脱离与第一阀座412的接合以便打开第一阀开口410，并且第二阀构件420将被移动成与第二阀座424密封接合以便关闭第二阀开口426。
阀构件418、420的这种运动将引起阀机构386采用图18中所示的构造，也称为热状态。在这种状态中，循环通过系统444的变速器油高于阈值温度并且需要冷却。因此，阻挡通过第二阀开口426从第二油端口360到第五油端口366的油的流动，而准许通过第一阀开口410从第三油端口362到第五油端口366的油的流动。在这些条件下，来自变速器454的热变速器油将流经油导管462，并通过第六油端口368进入内部空间356的第一部分378。然而，油不是通过第一油端口358进入热交换器12，而是通过油导管458转向到TOC 452。在其经过TOC 452而被冷却之后，油通过油导管456返回到组件10，并通过第三油端口362进入阀室384。然后，油在其流至第五油端口366以待从组件300排放时在致动器390上方并围绕致动器390流动，然后通过油导管460流至变速器454。因此，在热状态中，来自变速器454的油旁通过热交换器12并在TOC 452中被冷却。
从图15和16可以看出，压力旁通阀组件16的旁通阀构件122定位成在热状态和冷状态中都阻挡底板52的旁通孔62，与致动器390和活塞394的构造无关，并且与第一阀构件和第二阀构件418、420的位置无关。因此，旁通阀构件122不被温度致动。相反，从附图可以看出，螺旋弹簧134使旁通阀构件122朝向关闭位置偏置，即旁通阀构件122的第二端面136密封抵靠阀座102。在旁通孔62被旁通阀构件122阻挡的情况下，可防止流体流过旁通流路66。
在某些情况下，循环系统444中的油压可能增加到超过正常水平。例如，冷的变速器油是相对粘性的，且这将增加热交换器12的对应于相应的第一导管开口和第二导管开口54、56的入口和出口之间的压降。如果压差足够高，油的压力将克服螺旋弹簧134的偏置力，由此压缩螺旋弹簧134并迫使旁通阀构件122脱离与阀座102的接合，打开旁通孔62，并且准许油流过旁通流动通路66，由此允许油旁通过热交换器12。一旦压差减小，螺旋弹簧134将迫使旁通阀构件122与阀座102密封接合，以再次阻挡油流过旁通流动通路66。
在本实施例中，热交换器组件10的金属部件(即，不包括压力旁通阀组件16和热阀机构386)可以由铝(包括其合金)构成，并通过钎焊结合在一起。例如，热交换器模块10的这些金属部件可以被组装起来，然后在钎焊炉中加热到钎焊温度，由此如本领域中已知的那样使金属部件在单个钎焊操作中被钎焊在一起而形成钎焊子组件。在钎焊操作之后，将压力旁通阀组件16和热阀机构386组装到钎焊子组件。
尽管已经参考包括热交换器、热阀集成单元和压力旁通阀组件的热交换器组件的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但可以理解，本发明不限于在此示出的细节，因为应理解的是，本领域技术人员可以对所公开的系统的形式和细节及其操作进行各种省略、修改、替换和改变，而不脱离本发明的精神和范围。例如，尽管结合冷却/加热变速器油的特定应用描述了热交换器组件10，但应理解的是，本文所述的任何热交换器组件可以用于各种其它热交换应用，并且不限于与汽车系统的变速器相关联的应用。

Claims (20)

1.一种热交换器组件，包括：
(a)热交换器，所述热交换器包括：
成热交换关系的多个交替的第一流体流动通路和第二流体流动通路；
通过多个所述第一流体流动通路互连的第一歧管和第二歧管；
通过多个所述第二流体流动通路互连的第三歧管和第四歧管；
(b)热阀集成单元，所述热阀集成单元固定地附接到所述热交换器，其中，所述阀集成单元包括壳体和热阀机构；
其中，所述壳体包括第一流体端口至第六流体端口，所述流体端口中的三个被设置成用于将第一流体输入到所述热阀集成单元中，且所述流体端口中的三个被设置成用于从所述热阀集成单元输出第一流体；
其中，所述壳体还包括内部空间，所述内部空间包括第一部分和第二部分，所述内部空间限定了所述壳体的纵向轴线，并且其中所述内部空间的第二部分限定了阀室；以及
其中，所述第一流体端口和所述第二流体端口在所述壳体的内部空间与所述热交换器的第一歧管和第二歧管之间提供流体连通，其中，所述第一流体端口和所述第二流体端口中的一个被设置成用于将来自所述热交换器的所述第一流体输入到所述热阀集成单元，并且所述第一流体端口和所述第二流体端口中的另一个被设置成用于将所述第一流体从所述热阀集成单元输出到所述热交换器；
(c)压力旁通部，所述压力旁通部包括在所述热交换器中形成的第一旁通孔和第二旁通孔以及旁通流动通路，其中，所述旁通流动通路通过所述第一旁通孔与所述第一歧管流体连通，并且通过所述第二旁通孔与所述第二歧管流体连通；以及
(d)压力旁通阀组件，所述压力旁通阀组件适于在所述热交换器内部的流体压力小于阈值压力时阻挡第一流体流通过所述旁通流动通路，以及准许所述第一流体流通过所述旁通流动通路。
2.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述旁通流动通路位于所述热交换器的外部。
3.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述热交换器包括在热交换器芯的相对两端处的第一端板和第二端板，所述热交换器芯包括成堆叠的芯板；
其中，所述热阀集成单元固定地附接到所述第一端板的外表面；
其中，所述第一旁通孔和所述第二旁通孔设置在所述第二端板上；并且
其中，所述旁通流动通路设置在所述第二端板的外表面上。
4.根据权利要求3所述的热交换器组件，其特征在于，其中，所述旁通流动通路包括设置在所述第二端板的外表面上的细长通道。
5.根据权利要求4所述的热交换器组件，其特征在于，所述细长通道被平面的密封凸缘围绕，所述密封凸缘封围所述第一旁通孔和所述第二旁通孔，使得所述旁通流动通路包括密封的流动通路，所述密封的流动通路适于在所述热交换器的芯的外部、在所述第一旁通孔和所述第二旁通孔之间承载所述第一热传导流体。
6.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述压力旁通阀组件包括：
壳体，所述壳体具有第一端，所述第一端与所述旁通流动通路中的与所述第一旁通孔对齐的孔密封地流体连通；
环形阀座，所述环形阀座位于所述旁通流动通路内部并围绕所述第一旁通孔；以及
阀构件，所述阀构件适于抵靠所述阀座形成液密的密封，且能在所述压力旁通阀组件的壳体中朝向和远离所述阀座滑动。
7.根据权利要求6所述的热交换器组件，其特征在于，所述压力旁通阀组件还包括将所述阀构件朝向所述阀座偏置的弹簧构件；并且
其中，所述弹簧构件能通过向所述阀构件施加大于所述阈值压力的流体力来压缩。
8.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述热阀集成单元的第三流体端口和第四流体端口在所述壳体的内部空间与第一远程车辆部件之间提供流体连通，其中，所述第三流体端口和所述第四流体端口中的一个被设置成用于将来自所述第一远程车辆部件的第一流体输入到所述热阀集成单元，并且所述第三流体端口和所述第四流体端口中的另一个被设置成用于将所述第一流体从所述热阀集成单元输出到所述第一远程车辆部件。
9.根据权利要求8所述的热交换器组件，其特征在于，所述第五流体端口和所述第六流体端口在所述壳体的内部空间与第二远程车辆部件之间提供流体连通，其中，所述第五流体端口和所述第六流体端口中的一个被设置成用于将来自所述第二远程车辆部件的第一流体输入到所述热阀集成单元，并且所述第五流体端口和所述第六流体端口中的另一个被设置成用于将所述第一流体从所述热阀集成单元输出到所述第二远程车辆部件。
10.根据权利要求9所述的热交换器组件，其特征在于，所述壳体的第一流体端口、第四流体端口和第六流体端口通过所述内部空间的第一部分彼此流体连通；并且
其中所述壳体的第二流体端口、第三流体端口和第五流体端口通过所述内部空间的第二部分彼此流体连通。
11.根据权利要求10所述的热交换器组件，其特征在于，所述热阀机构沿所述纵向轴线定向，并且包括：
温度响应致动器；
第一阀元件，所述第一阀元件能沿所述纵向轴线移动，以用于打开和关闭位于所述内部空间第二部分中的第一阀开口，所述第一阀元件和所述第一阀开口位于纵向地彼此间隔开的所述第三流体端口与所述第五流体端口之间，其中，所述第一阀元件的运动由所述温度响应致动器来致动；以及
第二阀元件，所述第二阀元件能沿所述纵向轴线移动，以用于打开和关闭位于所述内部空间第二部分中的第二阀开口，所述第二阀元件和所述第二阀开口位于纵向地彼此间隔开的所述第二流体端口与所述第五流体端口之间，其中，所述第二阀元件的运动由所述温度响应致动器来致动。
12.根据权利要求11所述的热交换器组件，其特征在于，所述第五流体端口沿所述纵向轴线位于所述第二流体端口和所述第三流体端口之间。
13.根据权利要求11所述的热交换器组件，其特征在于，所述第一阀构件和所述第二阀构件连接到所述温度响应致动器。
14.根据权利要求11所述的热交换器组件，其特征在于，所述温度响应致动器包括具有第一端和第二端的总体上圆柱形的致动器主体，其中，所述第一阀构件设置在所述致动器的第一端，且所述第二阀构件设置在所述致动器的第二端。
15.根据权利要求14所述的热交换器组件，其特征在于，所述第一阀构件包括被承载在所述温度响应致动器的第一端上的环形盘。
16.根据权利要求14所述的热交换器组件，其特征在于，所述第二阀构件滑动地接纳在所述阀致动器的外圆柱表面上，并且通过所述第一弹簧构件朝所述致动器的第二端偏置，所述第一弹簧构件包括围绕所述致动器的外圆柱表面设置的螺旋弹簧。
17.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述壳体具有一体的单件式结构，并且包括直接连接到所述热交换器的基板；
其中，所述基板具有底表面，所述底表面密封地结合到所述热交换器的第一端板；并且
其中，所述第一流体端口和所述第二流体端口穿过所述基板从所述底表面延伸到所述内部空间，以在所述内部空间与所述热交换器的第一歧管和第二歧管之间提供流体连通。
18.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于，所述壳体的内部空间的第一部分和第二部分沿着所述纵向轴线间隔开，并且彼此流体隔离。
19.一种机动车辆中的流体循环系统，所述流体循环系统包括：
如权利要求11所述的交换器组件，其中，所述热交换器是具有冷却剂入口端口和出口端口的变速器油热交换器，所述第一流体是变速器油而所述第二流体是发动机冷却剂；
具有冷却剂入口端口和出口端口的内燃发动机；
变速器；
变速器油冷却器；
将所述阀集成单元的第三流体端口和第四流体端口连接到所述变速器油冷却器的成对的变速器油导管；
将所述阀集成单元的第五流体端口和第六流体端口连接到所述变速器的成对的变速器油导管；
将所述内燃发动机的冷却剂入口端口和出口端口连接到所述变速器油热交换器的冷却剂入口端口和出口端口的成对的冷却剂导管。
20.根据权利要求19所述的流体循环系统，其特征在于，所述变速器油热交换器是变速器油加热器或第二变速器油冷却器。
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