CN112483675A - 流动控制阀和用于清洁车辆表面的系统 - Google Patents

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J·弗里德尔
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Abstract

本公开提供了一种流动控制阀，该流动控制阀用于控制清洁介质的流动，例如控制清洁介质向定位成将清洁介质分布到车辆表面的喷嘴的流动。流动控制阀包括柱塞和可弯曲的隔膜，其操作以打开和关闭通过阀的流体通道。还提供了带有流动控制阀的车辆和系统。

Description

流动控制阀和用于清洁车辆表面的系统
技术领域
本公开总体上涉及车辆清洁系统和设备，并且更具体地，涉及用于控制清洁介质向用于清洁表面(诸如车辆摄像头、传感器或其他表面)的喷嘴的流动的流动控制阀。
背景技术
已知各种用于车辆的清洁设备，包括清洁窗户、车头灯和其他车辆表面的喷嘴。外部摄像头和驾驶员辅助传感器日益普及，许多车型都将其作为标准或可选装备。由于环境因素对这些摄像头和传感器的影响，这些系统的效率可能会下降。所述喷嘴可用于清洁这些系统的镜片。无人驾驶或自动驾驶车辆需要更多数量的用于导航和制导、驾驶和安全性以及内部性能的摄像头和传感器。
常规的喷嘴设计需要阀来控制清洁介质向喷嘴的流动。许多已知的流动控制阀与一种类型的清洁介质(例如水或空气)兼容，而与其他介质不兼容，从而限制了喷嘴阀在不同的车辆流体管线架构中的实用性。这种常规设计体积大且笨重。在需要大量摄像头和传感器的较新的车辆设计中，例如对于无人驾驶或自动驾驶车辆，空间和重量的限制使得常规的喷嘴阀是不理想的且不切实际的。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种流动控制阀，该流动控制阀用于控制清洁介质向例如被定位成将清洁介质分布到表面的喷嘴的流动。流动控制阀包括阀体，阀体包括：阀入口、阀出口、流体通道和阀座，阀入口构造成用于与加压的清洁介质的源流体连通，流体通道位于阀入口和阀出口之间，阀座环绕阀入口和阀出口之间的流体通道中的开口。流动控制阀还包括致动器和隔膜，致动器包括具有密封销的柱塞，隔膜能够移动成与阀座接合和脱离接合。
在这些和其他实施例中，隔膜具有排放通道、旁通孔、销座和密封突起。排放通道包括在隔膜的一侧上的第一开口和在隔膜的相反侧上的第二开口。旁通孔构造成在柱塞处于关闭位置时使隔膜两侧的压力相等。销座环绕第一开口，并且与销座对准。密封突起环绕第二开口。隔膜能够在打开状态和关闭状态之间弯曲，在打开状态，密封突起与阀座间隔开并允许从阀入口通过阀出口的清洁介质流动，在关闭状态，密封突起与阀座接合并阻止从阀入口通过阀出口的清洁介质流动。
在这些和其他实施例中，提供了一种用于清洁车辆表面的系统。系统可以包括第一喷嘴和第二喷嘴、将清洁介质供应到第一喷嘴的第一流体流动路径、将清洁介质供应到第二喷嘴的第二流体流动路径以及控制清洁介质通过第一和/或第二流体流动路径的流动的至少一个阀。在某些实施例中，单个阀控制流体通过各个路径的流动。在其他实施例中，可以使用双阀系统，包括控制清洁介质向第一喷嘴的流动的第一阀和用于控制清洁介质向第二喷嘴的的流动第二阀。
根据另一实施例，一种用于清洁车辆表面的组件包括多个流动控制阀，其中一个流动控制阀控制清洁液体向第一喷嘴的流动，而另一个流动控制阀控制清洁空气向第二喷嘴的流动。
根据又一实施例，一种车辆包括：车辆表面、定位成用于清洁车辆表面的喷嘴以及控制清洁介质向喷嘴的流动的流动控制阀。
如以下进一步描述的，本文公开的流动控制阀、用于清洁车辆表面的组件、车辆以及其他系统和方法的实施例提供了对诸如摄像头、传感器、车头灯或前照灯、挡风玻璃、窗户、其他车辆表面或其他非车辆表面之类的表面的改进清洁。
当根据附图和所附权利要求书查看时，根据下文对特定实施例的描述，本公开的这些和其他特征和优点将变得明显。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的用于清洁车辆表面的组件的立体图，该组件包括喷嘴和流动控制阀；
图2是图1的组件的剖视图；
图3是图1的组件的分解图；
图4是用于图1的流动控制阀的柱塞的侧视图；
图5是图4的柱塞的俯视图；
图6是流动控制阀的一部分的放大剖视图，示出了阀的关闭位置，在关闭位置，隔膜借助于柱塞密封抵靠阀座；
图7是用于图1的流动控制阀的隔膜的俯视立体图；
图8是用于图1的流动控制阀的隔膜的仰视立体图；
图9是图7的隔膜的剖视图；
图10至图14示出了图1的流动控制阀的操作；
图15是包括一个根据图1的用于清洁车辆表面的组件的车辆的示意图；
图16是包括多个根据图1的用于清洁车辆表面的组件的车辆的示意图；
图17是包括根据本发明的另一实施例的用于清洁车辆表面的双流动控制阀组件的车辆的示意图；
图18是图17的双流动控制阀组件的剖视图；
图19是用于双流动控制阀组件的快速连接式联接件(quick connect coupling)的示意图；以及
图20是在菊花链(daisy chain)系统中包括多个双流动控制阀组件的车辆的示意图。
具体实施方式
下面描述一种流动控制阀，该流动控制阀用于控制清洁介质向喷嘴的流动，该喷嘴用于清洁诸如车辆摄像头、传感器或其他表面之类的表面。从本文的描述可以理解，流动控制阀具有多种应用，但通常用作用于控制清洁介质向喷嘴的流动的设备，喷嘴用于清洁诸如传感器和摄像头的车辆表面。应当理解，该阀可用于控制清洁介质的流动以清洁其他表面，例如车头灯或前照灯、挡风玻璃、窗户、其他车辆表面或者非汽车应用中的其他表面。该阀适用于处理不同类型的清洁介质，包括液体或空气。
在一些应用中，流动控制阀可设置为具有用于清洁车辆表面的喷嘴的组件。该组件可以以隐蔽的或接近隐蔽的方式设置在车辆上，例如设置在车辆的保险杠或面板内。
术语“清洁介质”涵盖能够流动的流体物质，包括液体、空气及其混合物。除非另有说明，否则术语“空气”涵盖大气和任何其他气体或气体混合物。
在图1至图3中，示出了根据本发明的第一实施例的用于清洁车辆表面的组件，该组件总体上用10表示。组件10包括喷嘴12和控制清洁介质通过喷嘴12的流动的阀14。喷嘴12包括至少一个清洁介质出口16，其可限定组件10的流体出口。阀14包括至少一个清洁介质入口18，其可限定组件10的阀入口。流体流动路径延伸穿过组件10，从入口18到出口16。阀14控制清洁介质通过流体流动路径的流动。
喷嘴12包括近端入口端20和远端出口端22。至少一个清洁介质出口16可以设置在喷嘴12的远端出口端22处。可选地，两个或更多个清洁介质出口16可以设置在远端出口端22处。如本文所使用的，就喷嘴12而言，术语“近端”是指定位成朝向流体流动的起始点、即朝向清洁介质的源并远离清洁介质出口16的那个端部或部分。如本文所使用的，就喷嘴12而言，术语“远端”是指定位成远离流体流动的起始点、即朝向清洁介质出口16并远离清洁介质的源的那个端部或部分。
喷嘴12可包括沿纵向组件轴线X伸长的外周壁24。如本文所示，外周壁24可以是环形的，并且包括一个连续的侧壁。在其他实施例中，外周壁24可以是非环形的，且/或可以包括多个侧壁。
喷嘴12的入口端20和出口端22可以至少部分地敞开。在所示的实施例中，喷嘴12的远端出口端22可以由远端壁26部分地封闭。至少一个清洁介质出口16可以如图所示可选地通过外周壁24形成，或者在喷嘴12的其他实施例中通过远端壁26形成。
喷嘴12的近端入口端20与阀14连接。术语“被连接”或“连接”在本文中以其最广义使用，意指并涵盖与之形成或集成、安装至或附接至、或以其他方式连接的概念。可选地，喷嘴12可以设置有安装夹28或其他附接特征，用以安装在车辆上。
至少一个清洁介质出口16可以是适用于本文所述目的(包括将清洁介质喷射或分布到车辆表面)的任何类型的清洁介质出口。在所示的实施例中，清洁介质出口16包括设置在喷嘴12的外周壁24中的孔，但在本发明的其他实施例中，孔的数量和布置可以改变。孔可以具有任何形状并且可以以任何形式提供，包括但不限于槽、缝、开口等。
至少一个清洁介质出口16可构造成引导清洁介质相对于纵向组件轴线X大致径向地喷射。可替代地，至少一个清洁介质出口16可构造成引导清洁介质沿轴线X大致轴向地喷射、相对于轴线X大致切向地喷射、以径向方向、轴向方向和/或切向方向之间的角度喷射或相对于设备轴线X沿多个方向喷射。
至少一个清洁介质出口16可构造成产生各种喷射图案，即静态扇形喷射、静态射流喷射等。在清洁介质出口16处可以设置诸如片(chip)或球珠的喷射构建元件，以实现其他喷射图案，诸如射流喷射、摆动扇形喷射或者射流喷射与扇形喷射的组合。替代性地，至少一个清洁介质出口16可以将清洁介质的流分布到待清洁的车辆表面或者以其他方式分布清洁流体，而不是产生清洁流体的喷射。
如下面更详细地描述的，阀14可以被电子控制以选择性地允许清洁介质进入喷嘴12。在本文所示的实施例中，阀14是电子阀，例如螺线管阀。
在一个实施例中，阀14包括具有至少一个阀入口18和至少一个阀出口32的阀体30。形成在阀体30中的流体通道34提供了从入口18到阀出口32的清洁介质的路径。
阀出口32可包括与喷嘴12流体连通的至少一个孔口36。在本文所示的实施例中，阀出口32可包括中空梢端38，中空梢端38从阀体30突出穿过喷嘴12的近端入口端20并进入喷嘴12的内部，其中至少一个孔口36设置在梢端38上。
阀出口32可以包括多于一个的孔口36。在所示的实施例中，尽管在图3中仅一个孔口36可见，但在梢端38中设置有多个孔口36，例如两个孔口36。在本发明的其他实施例中，孔口36的数量可以变化。孔口36可以围绕梢端38相对于轴线X径向地间隔开。在具有两个孔口36的实施例中，孔口36可以设置在梢端38的相反侧上，即可以在直径上相反。孔口36可以具有任何形状并且可以以任何形式(包括但不限于槽、缝、孔、开口等)设置在梢端38中。
流体通道34可从阀入口18延伸穿过梢端38处的孔口36，该阀入口18可从阀体30的侧壁40相对于轴线X径向地突出，该孔口36可从阀体30的远端42沿着轴线X纵向地突出。阀体30的远端42可以是封闭的，其中孔口36设置成靠近封闭的远端42。
为了保持组件10的小巧和紧凑，喷嘴12可以直接与阀14连接。如本文所使用的，“直接与...连接”及其变体以最广义用于表示和涵盖以下概念：直接与之形成或与之集成、直接安装至或附接至或以其他方式直接连接。在所示的实施例中，喷嘴12和阀体30是分开的部件，并且可以通过使用任何合适的机械联接件或其他互锁件(例如卡扣配合联接件或快速连接式联接件)而被附接在一起。密封元件44设置在喷嘴12与阀体30之间的接口处，以防止清洁介质在接口处泄漏。在说明性实施例中，密封元件44由诸如硅橡胶的弹性材料制成。梢端38可以在其上支撑密封元件44。在替代实施例中，喷嘴12和阀体可以例如通过注塑成型一体地形成。在这种情况下，可以不需要密封元件。在另一个替代实施例中，喷嘴12可以远离阀14，其中，诸如软管、管道或其他导管的流体管线将阀14的出口32与喷嘴12的入口端20流体连接。在又一替代实施例中，喷嘴12可以是伸缩式的，并且可以从非工作位置移动到工作位置。在移至工作位置时，喷嘴伸缩至伸出位置，并且喷嘴将清洁介质喷射在车辆表面上。在非工作位置，喷嘴缩回并被隐蔽或被隐藏。
阀14包括致动器46和先导操作式阀构件，该先导操作式阀构件包括可弯曲的隔膜48，该可弯曲的隔膜48操作以打开和关闭阀14，如下面进一步详细描述的。所示实施例的致动器46是螺线管致动器，其包括同心地布置在致动器壳体54内的柱塞50和线圈52。柱塞50构造成用于沿轴线X直线往复运动。关闭弹簧56将柱塞50推向隔膜48，即推向关闭位置。
在所示的实施例中，阀体30与致动器壳体54联接。阀体30可使用任何合适的机械联接件或其他互锁件与致动器壳体54联接，例如卡扣配合联接件或接头。在其他实施例中，阀体30可以例如通过注塑成型与致动器壳体54一体地形成。
致动器壳体54可以包括外壳体60和内壳体或芯管62。线圈52可以设置在外壳体60和芯管62之间，其中芯管62将线圈52与清洁介质隔离。柱塞50在芯管62内是直线往复的。致动器壳体54的其他构造是可能的。
致动器壳体54上的电源连接器120能够连接到外部电流源，以通过流经线圈52的电流来控制螺线管阀致动器46。螺线管阀致动器46的功耗和供能需求可以根据应用改变，例如，可以根据应用由12V、24V、48V、PWM或BUS系统提供。
图4至图5中示出了柱塞50的一个实施例。柱塞50包括长形圆柱体64，该长形圆柱体64在其一端上具有诸如销66的密封元件。圆柱体64可包括用于精确引导的一个或更多个圆柱形表面68和用于流体流动的一个或更多个平坦表面70。圆柱形表面68允许柱塞50在芯管62内的精确引导，以便有效致动。
柱塞50可以可选地在其一端上包括直径减小的部分74，用于结合在由圆柱体64限定的直径内的关闭弹簧56。直径减小的部分74具有从圆柱体64沿与密封销66相反的方向延伸的侧壁76和圆锥形端部78。直径减小的部分74在侧壁76和圆柱体64之间形成肩部80，关闭弹簧56压靠在肩部80上。
参照图6，阀体30包括阀座58，该阀座58环绕在阀入口18和阀出口32之间的流体通道34中的开口。隔膜48弯曲成与阀座58接合以关闭阀14以及弯曲远离阀座58以打开阀14，如下文更详细地讨论的。柱塞50的销66构造成将隔膜48压靠在阀座58上，并改善在关闭位置的密封。在柱塞50的平坦的表面70与芯管62的内表面之间限定了通路72，用以使清洁介质流到柱塞50的弹簧端。
隔膜48包括排放通道82和偏离排放通道82的先导孔或旁通孔84。排放通道82与阀出口32的近端以及柱塞50的销66对准。旁通孔84与阀入口18对准，并允许少量的清洁介质流动通过隔膜48的第一侧86(在本文中也称为主通道侧)，并填充在隔膜48的相反的第二侧90(在本文中也称为隔膜48的旁通侧)的先导腔室88。
图7至图9中示出了隔膜48的一个实施例。加强突起92可在隔膜48的第一侧86上围绕旁通孔84延伸。加强突起92从第一侧86的环绕表面94向外突出，并防止在阀14的预期使用寿命内损坏旁通孔84。在一些应用中，期望阀14循环多次(即，每55ms打开一次的级别)并且经受高压(即，高达10或15bar)。在没有加强突起92的情况下，在高工作压力下反复进行阀循环可能会损坏(例如撕裂)旁通孔84。
排放通道82与先导腔室88对准，并允许清洁介质从先导腔室88流动通过隔膜48。排放通道82包括在隔膜48的旁通侧90上的第一开口110和在隔膜48的主通道侧86上的第二开口112。第一开口110具有第一直径D1，第二开口112具有第二直径D2。第一直径D1可以小于第二直径D2。在其他实施例中，第一直径D1和第二直径D2可以相等。
可选地，排放通道82可以包括在其一端处限定第一开口110的圆柱形部分106和在其一端处限定第二开口112的截头圆锥形部分108。圆柱形部分106可以具有等于第一开口110的直径D1的恒定直径。截头圆锥形部分108可以朝向隔膜48的主通道侧86变宽，其中第二开口112限定在截头圆锥形部分108的最宽点。这种形状在隔膜48的制造过程中有助于防止外表面出现毛刺。
在柱塞50平移之后，即当在阀14打开期间螺线管致动器46致动时，排放通道82允许清洁介质从先导腔室88流出以平衡隔膜48两侧的压力。先导腔室88可以由隔膜48的旁通侧90以及芯管62和柱塞50之间的内部空间(包括通路72)限定。
当螺线管致动器46未被致动时，柱塞50上的销66选择性地阻塞隔膜48的排放通道82。销座114可以在隔膜48的旁通侧90上环绕第一开口110。密封销66与销座114对准。销66的直径D3小于销座114的直径D4。在所示的实施例中，销66的直径D3大于第一开口110的直径D1，以确保当阀14关闭时排放通道82的良好密封。
柱塞密封突起116可环绕销座114并且在其内表面处限定销座114的直径D4。柱塞密封突起116可从隔膜48的旁通侧90的环绕表面118向外突出。销座114和柱塞密封突起116形成与密封销66的形状相对的凹入形状。柱塞密封突起116还加强了受到来自柱塞50的较大的力和摩擦的影响的销座114和第一开口110。
密封销66可以包括末端部65，如图6所示，当阀14关闭时，该末端部65压靠在隔膜48上。可选地，末端部65具有与销座114接合的窄密封边缘67。窄密封边缘67可以具有光滑的边缘，以防止损坏隔膜48。窄密封边缘67可以由末端部65中的圆锥形凹槽69形成。
阀密封突起96可以环绕排放通道82的第二开口112。密封突起96从主通道侧86的环绕表面98向外突出，环绕表面98可以与加强突起92从其突出的表面94连续。
当通过柱塞50抵靠隔膜48的力关闭阀14时，阀密封突起96的至少一部分被推过阀座58，并突伸到阀出口32中，从而为柱塞50对隔膜48的密封力提供了横向分量。因此，隔膜48被夹在销66和阀座58之间，从而可以相比于仅压缩的密封力提供改进的密封。
隔膜48可以包括具有大致环形周边102的大致盘形体100，其中排放通道82位于盘形体100的中央，并且旁通孔84偏离盘形体100的中央。组件突起104可以围绕盘形体100的周边102延伸，并且可以从隔膜48的一侧或两侧86、90向外突出。如图6所示，组件突起104被压缩在阀体30和致动器壳体54之间，并且在隔膜48由于压力变化和螺线管阀致动器46的操作而变形时将隔膜48保持就位。
在示意性实施例中，隔膜48由弹性的且可弯曲的弹性材料制成。隔膜48可由在流体压力变化和柱塞50的运动下能够弹性变形的任何弹性材料制成，以打开和关闭阀14。在一个示例中，弹性材料可以是EPDM(三元乙丙橡胶)，可选地是玻璃纤维增强的EPDM。另一种合适的弹性材料可以是硅橡胶。
图10至图14示出了流动控制阀14的操作。如图10所示，当未给线圈52通电时，柱塞50被关闭弹簧56推向隔膜48。柱塞50的销66将隔膜48压靠在阀座58上以关闭阀14并阻塞排放通道82。旁通孔84构造成当柱塞50处于关闭位置时使隔膜48的两侧的压力相等。旁通孔84允许少量的清洁介质流动通过隔膜48并填充在隔膜48的相反侧的先导腔室88。先导腔室88中的流体压力和隔膜48上的来自关闭弹簧56的力的总和，等于或大于隔膜48上的来自阀入口18的流体压力和柱塞50上的流体压力，以使隔膜48保持以良好密封且无泄漏的方式抵靠阀座58。
如图11所示，当线圈52通电时，柱塞50借助磁力抵抗关闭弹簧56的力移动，并且柱塞50上的销66从隔膜48撤回以解除对排放通道82的阻塞。先导腔室88中的清洁介质现在自由地流动通过排放通道82。先导腔室88中的压力下降到入口压力以下，并且隔膜48开始从入口侧变形。
参照图12，当隔膜48继续变形并弯曲远离阀座58时，清洁介质可以直接从阀入口18流动到阀出口32，即不会从隔膜48的一侧跨越到另一侧。随着清洁介质流动通过排放通道82，先导腔室88中的流体压力继续降低。变化的压力继续使隔膜48变形，直到隔膜48到达完全打开的位置，如图13所示。
参照图13，现在隔膜48完全打开，并且来自阀入口18的流体直接流向阀出口32。旁通孔84和排放通道82之间的通道可以由电枢壳体54的一部分和/或由隔膜48与柱塞50的销66的再次接合而关闭。
参照图14，当线圈52断电时，关闭弹簧56将柱塞50朝向其未致动位置移回，这将隔膜48推动成抵靠阀座58。先导腔室88中的流体压力最初是较低的，并且随着清洁介质流动通过旁通孔84而增加。一旦先导腔室88中的流体压力和隔膜48上的来自关闭弹簧56的力的总和与隔膜48上的来自阀入口18的流体压力相平衡，阀14就处于图10所示的初始位置。
在图15中，示意性地示出了根据本发明的一个实施例的具有用于清洁车辆122的车辆表面126的系统124的车辆122。系统124包括如参照图1至图14所描述的喷嘴/阀组件10、将加压清洁介质130供应到阀14的入口18的流体流动路径128、控制清洁介质通过喷嘴12的流动的阀14。喷嘴12被定位成将清洁介质输送到车辆表面126。清洁介质130由外部系统加压，外部系统例如为泵或压缩机(未示出)。操作压力可以可选地小于15bar，或者可选地在1bar至10bar之间，包括1bar和10bar。
阀14连接到车辆122的电源132。可以根据需要由控制单元(未示出)控制阀14的打开/关闭状态。清洁介质向组件10的供应可以是自动化的，其中清洁介质按预定间隔自动供应或按需供应，或者也可以是手动的，诸如通过在车厢内提供能够由车辆驾驶员手动致动的开关(未示出)来实现。
系统124还可以设置有用于在将清洁介质施加到车辆表面之前对其进行加热的加热元件，以及将系统124的部件流体连接在一起并提供从加压清洁流体130的源到组件10的流体流动路径的附加的导管、输送管、管道、软管、流体连接件和/或集合管(未示出)
车辆表面126可包括摄像头、传感器、前挡风玻璃、后挡风玻璃、车头灯或前照灯、其他车辆表面。组件10可以安装在车辆122上的各个位置以清洁各个车辆表面。例如，组件10可以安装在发动机罩上、安装在发动机罩下、安装在前围挡板上或安装在雨刮臂上。在另一个示例中，组件10可以被集成在后端扰流器或中央高位刹车灯(CHMSL)中或安装在后端扰流器或中央高位刹车灯上。
在图16中，示出了系统124的另一个实施例。系统124与图15中所示的系统124大体上相似，除了：具有参考图1至图14所描述的至少两个喷嘴/阀组件10A、10B，包括用于控制清洁液体向第一喷嘴12A的流动的第一液体流动控制阀14A和用于控制清洁空气向第二喷嘴12B的流动的第二空气流动控制阀14B。喷嘴12A、12B定位成将清洁介质输送到相同的车辆表面126。液体流动路径128A将加压的清洁液体130A供应到第一阀14A的入口18A，并且空气流动路径128B将加压的清洁空气130B供应到第二阀14B的入口18B。
在图15至图16中所示的系统124的替代实施例中，喷嘴12、12A、12B可以远离阀14、14A、14B，其中，诸如软管、管道或其他导管的流体管线将阀14、14A、14B的出口与喷嘴12、12A、12B的入口流体连接。
在图17中，示意性地示出了具有用于清洁车辆表面142的系统140的车辆的另一实施例。系统140包括具有双阀结构的双流动控制阀组件10’，其包括用于控制第一清洁介质向第一喷嘴144的流动的第一流动控制阀14和用于控制第二清洁介质向第二喷嘴144’的流动的第二流动控制阀14’。可选地，根据应用，第一清洁介质可以包括液体，第二清洁介质可以包括空气。
喷嘴144、144’被定位成将清洁介质输送到相同的车辆表面142。第一流动路径146将加压的清洁介质148(诸如液体)供应到组件10’的第一阀14，并且第二流动路径146’将加压的清洁介质148’(诸如空气)供应到组件10’的第二阀14’。清洁介质148、148’由外部系统加压，外部系统例如为一个或多个泵或压缩机(未示出)。操作压力可以可选地小于15bar，可选地在1bar至10bar之间，包括1bar和10bar。
喷嘴144、144’可以远离组件10’，其中第一流体管线150将第一阀14的出口与第一喷嘴144的入口流体连接，第二流体管线150’将第二阀14’的出口与第二喷嘴144’的入口流体连接。在其他实施例中，喷嘴144、144’可以是组件10’的局部或直接与组件10’附接。
组件10’连接到车辆122的电源150。可以根据需要由控制单元(未示出)单独地控制每个阀14、14’的打开/关闭状态。每种清洁介质向组件10’的供应可以是自动化的，其中清洁介质按预定间隔自动供应或按需供应，或者也可以是手动的，诸如通过在车厢内提供能够由车辆驾驶员手动致动的开关(未示出)来实现。
系统140还可以设置有用于在将清洁介质施加到车辆表面之前对其进行加热的至少一个加热元件，以及将系统140的部件流体连接在一起并提供从加压的清洁流体130的源到组件10’的流体流动路径的附加的导管、输送管、管道、软管、流体连接件和/或集合管(未示出)
车辆表面142可包括摄像头、传感器、前挡风玻璃、后挡风玻璃、车头灯或前照灯、其他车辆表面。组件10’可以安装在车辆138上的各个位置以清洁各个车辆表面。例如，组件10’可以安装在发动机罩上、安装在发动机罩下、安装在前围挡板上或安装在雨刮臂上。在另一个示例中，组件10’可以被集成在后端扰流器或中央高位刹车灯(CHMSL)中或安装在后端扰流器或中央高位刹车灯上。
在图18至图19中，示出了双流动控制阀组件10’的一个实施例。组件10’的每个阀14、14’可以大体上类似于以上参照图1至图14所描述的阀14。组件10’包括用于每个阀14、14’的阀体30、30’。如前所述，每个阀体30、30’具有阀入口18、18’、阀出口32、32’和流体通道34、34’。如前所述，每个阀14、14’包括螺线管致动器46、46’和可弯曲的隔膜48、48’。
组件10’包括用于每个相关联的螺线管致动器46、46’的至少一个壳体。在所示的实施例中，组件10’可以包括壳体154，壳体154限定了构造成接纳两个螺线管致动器46、46’的内部空间并且与阀体30、30’一体地形成，诸如通过注塑成型。在其他实施例中，阀体30、30’可以与致动器壳体分开形成，并且与致动器壳体联接，例如使用任何合适的机械联接件或其他互锁件，诸如卡扣配合联接件或接头。
在一些实施例中，组件10’可以包括适配器156，该适配器156将阀14、14’连接到清洁介质供应系统，诸如图17中示意性示出的系统140。用于双流动控制阀组件10’的适配器156包括第一入口158、第一出口160和流体通道162，第一入口158构造成与加压清洁介质(诸如液体)的源流体连通，第一出口160与第一流动控制阀14的阀入口18流体连通，流体通道162位于入口158和出口160之间。适配器156还包括第二入口164、第二出口166和流体通道168，第二入口164构造成用于与加压清洁介质(诸如空气)的源流体连通，第二出口166与第二流动控制阀14’的阀入口18’流体连通，流体通道168位于入口164和出口166之间。
阀入口18、18’可以构造成容纳适配器156的出口160、166，以借助于适配器156建立在加压清洁介质的源(例如图17所示的148、148’)与阀14、14’之间的流体连接。在出口160、166与阀入口18、18’之间的接口处可设置密封元件170、172，以防止清洁介质在接口处泄漏。在示意性实施例中，密封元件170、172是承载在适配器出口160、166上的O形环。
在一些实施例中，适配器156可以借助于快速连接式联接件174连接到壳体154，由此可以用手快速地将组件10连接到适配器156以及与适配器156脱开连接。更具体地，可以用手快速地将阀入口18、18’连接到适配器出口160、166以及与适配器出口160、166脱开连接。快速连接式联接件174的各种构造是可能的。快速连接式联接件的示例在美国专利No.7,823,930中被描述，该专利通过引用其整体并入本文。
在一些实施例中，适配器156可包括集合管，其中通道162、168分岔到多于一个的出口中。可选地，集合管适配器还包括第一旁通路176和第二旁通路178，第一旁通路176从第一通道162延伸以用于在第一流动控制阀14周围引导清洁介质，诸如液体，第二旁通路178从第二通道168延伸以用于在第二流动控制阀14’周围引导清洁介质，诸如空气。
旁通路176、178可以可选地向另一下游的双流动控制阀组件或其他流动控制阀提供清洁介质，比如在多个阀/喷嘴由共同的加压清洁介质的源供给的“菊花链”系统中。在组件10’的不需要菊花链系统的其他实施例中，可以不包括旁通路176、178。
应当指出，尽管集合管被示出为设置有适配器156，但是在其他实施例中，集合管可以与组件10’形成或以其他方式设置在组件10’上而无需适配器156。
单个PCB 180驱动第一螺线管致动器46和第二螺线管致动器46’。壳体154上的单个电源连接器182可连接到外部电流源，以通过流经线圈52、52’的电流控制螺线管致动器46、46’。可以根据需要独立地控制每个阀14、14’的打开/关闭状态，从而允许阀14、14’单独地或同时地或以其他期望的顺序打开。
在图20中，示出了系统140的另一个实施例。系统140与图17中所示的系统140大体上相似，除了：在由加压清洁介质的源148、148’供给的“菊花链”中具有多个双流动控制阀组件10’。各个组件10’控制清洁介质向不同的车辆表面142A、142B、142C的流动。流动路径146、146’包括将一个组件10’流体连接到另一组件10’的附加的流体管线。
方向性术语例如“竖向”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”和“向外”的使用是基于图中所示实施例的取向来帮助描述本发明。方向性术语的使用不应解释为将本发明限制为任何特定的取向。
术语“包括”或“包含”在本文中以其最广义使用，意指并涵盖“包括”、“包含”、“大体上由...组成”和“由...组成”的概念。使用“例如”、“比如”、“诸如”和“包括”来列出说明性示例并非仅限于所列示例。因此，“例如”或“诸如”是指“例如但不限于”或“诸如但不限于”并且涵盖其他相似或等同的示例。
应当理解，所附权利要求书不限于表达和专指具体实施方式中所描述的装置或方法，其可以在落入所附权利要求范围内的特定实施例之间变化。关于本文中用来描述各种实施方案的特定特征或方面的任何马库什组，应当理解的是，可以从独立于所有其他马库什成员的各个马库什组的每个成员得到不同地、特殊的和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以单独地或组合地使用，并在所附权利要求的范围内为具体实施方式提供足够的支持。
在此已经以示意性方式描述了本发明，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性的而不是限制性的词语的性质。根据上述教导，本发明的许多改变和变化是可能的。本发明可以在所附权利要求的范围内以除具体描述的方式之外的其他方式被实施。本文明确地构想了独立权利要求和从属权利要求(单项从属权利要求和多项从属权利要求)的所有组合的主题。

Claims (20)

1.一种流动控制阀(14)，用于控制清洁介质向喷嘴(12)的流动，所述喷嘴(12)定位成将所述清洁介质分布到表面，所述流动控制阀(14)包括：
阀体(30)，所述阀体(30)包括阀入口(18)、阀出口(32)、流体通道(34)和阀座(58)，所述阀入口(18)构造成用于与加压清洁介质的源流体连通，所述流体通道(34)位于所述阀入口(18)和所述阀出口(32)之间，所述阀座(58)环绕所述阀入口(18)和所述阀出口(32)之间的所述流体通道(34)中的开口；
致动器(46)，所述致动器(46)包括具有密封销(66)的柱塞(50)；以及
可弯曲的隔膜(48)，所述可弯曲的隔膜(48)能够移动成与所述阀座(58)接合以关闭所述阀(14)以及与所述阀座(58)脱离接合以打开所述阀(14)，所述隔膜(48)包括：
排放通道(82)，所述排放通道(82)包括在所述隔膜(48)的一侧(90)上的第一开口(110)和在所述隔膜(48)的相反侧(86)上的第二开口(112)；
旁通孔(84)，所述旁通孔(84)构造成在所述柱塞(50)处于关闭位置时使所述隔膜(48)的第一侧(86)和第二侧(90)上的压力相等；
销座(114)，所述销座(114)环绕所述隔膜(48)的所述第一开口(110)，其中所述密封销(66)与所述销座(114)对准；以及
密封突起(96)，所述密封突起(96)环绕所述隔膜(48)的所述第二侧(90)上的所述第二开口(112)；
所述隔膜(48)能够在打开状态和关闭状态之间弯曲，在所述打开状态，所述密封突起(96)与所述阀座(58)间隔开并允许从所述阀入口(18)通过所述阀出口(32)的清洁介质流动，在所述关闭状态，所述密封突起(96)与所述阀座(58)接合并阻止从所述阀入口(18)通过所述阀出口(32)的清洁介质流动。
2.根据权利要求1所述的流动控制阀(14)，包括在所述隔膜(48)的所述第二侧(90)的先导腔室(88)，其中：
在所述柱塞(50)的所述关闭位置，所述密封销(66)抵靠所述销座(114)以阻塞所述第一开口(110)，并且所述密封销(66)压靠在所述隔膜(48)上使得：所述密封突起(96)抵靠所述阀座(58)以关闭所述流体通道(34)中的所述开口，并且清洁介质通过所述旁通孔(84)排放到所述先导腔室(88)以使所述隔膜(48)的第一侧(86)和第二侧(90)上的压力相等；
在所述柱塞(50)的打开位置，所述密封销(66)解除对所述排放通道(82)的阻塞，并且清洁介质从所述先导腔室(88)通过所述排放通道(82)排放到所述阀出口(32)，所述先导腔室(88)中的压力下降，并且所述隔膜(48)的两侧(86、90)上的压力差使所述密封突起(96)移动远离所述阀座(58)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的流动控制阀(14)，其中，所述隔膜(48)包括在所述隔膜(48)的所述第二侧(90)上围绕所述旁通孔(84)的加强突起(92)。
4.根据权利要求3所述的流动控制阀(14)，其中，所述隔膜(48)由弹性材料制成，并且所述突起(92、96)由所述弹性材料模制而成。
5.根据权利要求3所述的流动控制阀(14)，其中，所述隔膜(48)包括具有大致环形的周边(102)的大致盘形体(100)，其中所述排放通道(82)位于所述盘形体(100)的中央，并且所述旁通孔(84)偏离所述盘形体(100)的中央。
6.根据权利要求5所述的流动控制阀(14)，其中，所述隔膜(48)包括组件突起(104)，所述组件突起(104)围绕所述盘形体(100)的所述周边(102)延伸并且从所述隔膜(48)的所述第二侧(90)向外突出，其中，所述组件突起(104)被压缩在所述阀体(30)和所述致动器(46)的致动器壳体(54)之间以在所述隔膜(48)由于压力变化和所述致动器(46)的操作而变形时将所述隔膜(48)保持就位。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的流动控制阀(14)，包括：
适配器(156)，所述适配器(156)包括适配器入口(158)和适配器出口(160)，所述适配器入口(158)构造成用于与加压清洁介质的源流体连通，所述适配器出口(160)构造成用于与所述阀入口(18)流体连通；以及
快速连接式联接件(174)，所述快速连接式联接件(174)位于所述适配器(156)和所述阀体(30)之间，由此能够用手将所述适配器出口(160)快速地连接到所述阀入口(18)以及与所述阀入口(18)脱开连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的流动控制阀(14)，其中，所述致动器(46)包括螺线管致动器(46)，所述螺线管致动器(46)包括：
线圈(52)，所述线圈(52)能够连接到外部电流源，所述柱塞(50)能够在所述线圈(52)内在关闭位置和打开位置之间移动；以及
致动器壳体(54)，所述致动器壳体(54)包括外壳体(60)和在所述外壳体(60)内的芯管(62)，其中，所述线圈(52)设置在所述外壳体(60)和所述芯管(62)之间，其中所述芯管(62)将所述线圈(52)与所述清洁介质隔离并容纳所述柱塞(50)。
9.根据权利要求8所述的流动控制阀(14)，包括关闭弹簧(56)，所述关闭弹簧(56)将所述柱塞(50)推向所述隔膜(48)，并且其中，所述柱塞(50)包括长形体(64)，其中所述密封销(66)位于所述长形体(64)的第一端并且直径减小的部分(74)位于所述长形体(64)的与所述第一端相反的第二端，并且所述关闭弹簧(56)围绕所述长形圆柱体(64)的所述直径减小的部分(74)被接纳。
10.根据权利要求9所述的流动控制阀(14)，其中，所述螺线管致动器(46)包括：
多个流体流动通路(72)，所述多个流体流动通路(72)被限定在所述柱塞(50)和所述芯管(62)之间，所述流体流动通路(72)沿着所述长形体(64)从所述第一端延伸到所述第二端。
11.根据权利要求10所述的流动控制阀(14)，其中，所述长形圆柱体(64)包括多个交替的圆柱形侧壁表面(68)和平坦的侧壁表面(70)，其中所述多个流体流动通路(72)由所述平坦的侧壁表面(70)限定。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的流动控制阀(14)，包括关闭弹簧(56)，所述关闭弹簧(56)将所述柱塞(50)推向所述隔膜(48)。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的流动控制阀(14)，其中，所述第一开口(110)的直径小于所述第二开口(112)的直径。
14.一种用于清洁车辆表面的组件(10)，包括：
根据权利要求1-13中任一项所述的流动控制阀(14)，所述流动控制阀(14)包括：
第一液体流动控制阀(14)，所述第一液体流动控制阀(14)用于控制清洁液体向第一喷嘴(12)的流动；以及
第二空气流动控制阀(14’)，所述第二空气流动控制阀(14’)用于控制清洁空气向第二喷嘴(12’)的流动。
15.根据权利要求14所述的组件(10)，包括适配器(156)，所述适配器(156)具有：
液体入口(158)，所述液体入口(158)构造成用于与加压液体的源流体连通；
液体出口(160)，所述液体出口(160)与所述液体流动控制阀(14)的所述阀入口(18)流体连通；
液体通道(162)，所述液体通道(162)位于所述液体入口(158)和所述液体出口(160)之间；
空气入口(164)，所述空气入口(164)构造成用于与加压空气的源流体连通；
空气出口(166)，所述空气出口(166)与所述空气流动控制阀(14’)的阀入口(18’)流体连通；以及
空气通道(168)，所述空气通道(168)位于所述空气入口(164)和所述空气出口(166)之间。
16.根据权利要求15所述的组件(10)，包括至少一个快速连接式联接件(174)，所述快速连接式联接件(174)将所述适配器(156)的所述入口(158、164)连接到所述阀入口(18、18’)。
17.根据权利要求15所述的组件(10)，其中，所述适配器(156)进一步包括：
液体旁通路(176)，所述液体旁通路(176)从所述液体通道(162)延伸用于在所述液体流动控制阀(14)周围引导液体；以及
空气旁通路(178)，所述空气旁通路(178)从所述空气通道(168)延伸用于在所述空气流动控制阀(14’)周围引导空气。
18.根据权利要求15所述的组件(10)，其中，所述致动器(46)包括用于所述第一液体流动控制阀(14)的第一螺线管致动器(46)，并且所述组件(10)包括：
用于所述第二空气流动控制阀(14’)的第二螺线管致动器(46’)；
单个PCB(150)，所述单个PCB(150)驱动所述第一螺线管致动器(46)和所述第二螺线管致动器(46’)；以及
单个电源连接器(152)，所述单个电源连接器(152)能够连接到外部电流源。
19.一种用于清洁车辆表面的组件(10)，包括喷嘴(12)和根据权利要求1-18中任一项所述的流动控制阀(14)，所述喷嘴(12)定位成将清洁介质分布到所述车辆表面，所述流动控制阀(14)控制清洁介质向所述喷嘴(12)的流动。
20.一种车辆，包括车辆表面、喷嘴(12)和根据权利要求1-19中任一项所述的流动控制阀(14)，所述喷嘴(12)定位成用于清洁所述车辆表面，所述流动控制阀(14)控制清洁介质向所述喷嘴(12)的流动。
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