CN112648362A - 用于控制流体循环的阀组件及其密封构件 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于控制流体循环的阀组件及其密封构件。密封构件包括：圆柱形金属部件，其支撑密封构件并限定冷却水流过的通道；以及阀座，其设置成包围圆柱形金属部件的外表面并使阀组件保持密闭，其中，阀座具有第一密封部分，该第一密封部分从圆柱形金属部件的第二端沿与圆柱形金属部件延伸的方向相反的方向突出。

Description

用于控制流体循环的阀组件及其密封构件

技术领域

本公开涉及一种阀组件，以及应用于该阀组件的密封构件。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

电动车辆(EV)已被积极研究，因为它被认为是可以解决未来的车辆空气污染和能源问题的最可行替代方案。电动车辆可以配备有各种阀装置，这些阀装置可以分配、控制和连接/断开用于电池的冷却水回路、空气回路、冷却剂回路等的流体的流动。

在这些各种阀装置中，旋转阀包括：阀体，其具有两个或更多个端口；以及阀构件，其通过绕阀体内的旋转轴旋转而选择性地打开或关闭两个或更多个端口。旋转阀通常用于电池的冷却水回路。通常，旋转阀包括以下部分：具有与阀室连通的入口端口和出口端口的阀体；圆柱形阀构件，其设置成在阀室中在打开位置和关闭位置之间旋转；弯曲的密封构件，其设置在入口端口或出口端口中的任一者与阀构件之间；扭矩马达，附接到阀体并使阀构件旋转；弹簧构件，其使扭矩马达的转子和阀构件弹性地偏置以打开转子和阀构件等。根据旋转阀，当阀体的入口端口或出口端口通过阀构件的旋转打开时，弹性地设置在阀体的端口和阀构件之间的密封构件密封入口端口或出口端口之间的部分，以防止流体从入口端口或出口端口泄漏。

然而，我们发现，由于在现有技术的旋转阀中弹性密封构件的弹性低，因此密封入口端口或出口端口的能力不足，因此存在大量流体泄漏的问题。此外，存在另一个问题在于密封构件的构造复杂以及在车辆的高温行驶条件下密封构件变形。

发明内容

本公开提供了一种具有简单构造的密封构件。

本公开还提供了一种密封构件以及一种阀组件，该密封构件可以利用冷却水的压力来提高使端口和阀组件之间的部分密封能力。

本公开进一步提供一种密封构件，该密封构件即使由于高温和与阀构件的摩擦也不怎么变形。

在本公开的一种形式中，应用于阀组件的密封构件包括：圆柱形金属部件，其支撑密封构件并限定冷却水流过的通道；以及阀座，其设置成包围圆柱形金属部件的外表面并使阀组件保持密闭，其中，阀座具有第一密封部分，该第一密封部分从圆柱形金属部件的第一端沿与圆柱形金属部件延伸的方向相反的方向突出。

圆柱形金属部件可以由金属材料制成，并且阀座可以由橡胶材料制成。

阀座可具有从圆柱形金属部件的第二端朝向通道突出的突起部，并且突起部的第一表面相对于圆柱形金属部件的延伸方向具有一斜度。

第一密封部分能以相对于圆柱形金属部件延伸远离由密封构件限定的通道的方向的一斜度延伸。

第一密封部分可以具有弹性，以通过与密封构件接触的阀构件来吸收压力。

密封构件可进一步包括第二密封部分，该第二密封部分从圆柱形金属部件的第二端沿圆柱形金属部件延伸的方向突出。

第二密封部分的一端被倒圆。

圆柱形金属部件的第一端的一部分可以通过阀座的开口露出，并且圆柱形金属部件的第一端的露出部分可以通过冷却水冷却。

在本公开的另一种形式中，控制流体循环的阀组件包括：阀体，在其外表面上具有至少两个端口，并具有与端口连通的内部空间；阀构件，其可旋转地设置在阀体的内部空间中，并且使至少两个端口打开和关闭；以及多个密封构件，分别密封至少两个端口。具体地，多个密封构件每者包括：圆柱形金属部件，其支撑多个密封构件中的相应密封构件并限定冷却水流过的通道；以及阀座，其包围圆柱形金属部件的外表面，并使密封构件和阀构件之间的部分保持密闭。在另一种形式中，阀座具有第一密封部分，该第一密封部分设置在与阀构件相对的区域中，其中圆柱形金属部件位于第一密封部分与阀构件之间，并且第一密封部分沿与阀构件相反的方向延伸。

阀座还可以具有突起部，该突起部设置在靠近阀构件的区域中并且朝向通道突出，并且第一密封部分可以相对于圆柱形金属部件的第二端倾斜地(diagonally，对角地，沿对角方向地)延伸并且远离通道延伸。

第一密封部分可以具有弹性，以通过与相应的密封构件接触的阀构件来吸收压力，并且第一密封部分可以通过冷却水的压力朝向插入空间压缩，相应的密封构件插入该插入空间中。

阀组件可以进一步包括第二密封部分，该第二密封部分从圆柱形金属部件的第一端沿圆柱形金属部件的延伸方向突出，并且第二密封部分与阀构件接触。

在一些形式中，突起部的第一表面可以相对于圆柱形金属部件延伸的方向具有一斜度，并且由冷却水提供的压力可以被传递到突起部的第一表面，从而提高使第二密封部分与阀构件之间的部分保持密闭的能力。

圆柱形金属部件的第一端可以靠近阀构件，以及圆柱形金属部件的第二端可以靠近端口的凸缘。

与现有的密封构件相比，根据本公开的一种形式，密封构件的构造可以被简化。因此，可以减少用于维护阀组件的成本。此外，还可以简化制造密封构件的过程。

根据本公开的另一种形式，利用第一密封部分和突起部被冷却水的压力压缩的现象，密封构件可以提高保持每个端口的内壁与阀构件之间的部分的能力。

根据本公开的另一形式，由于密封构件的第二密封部分的形状，即使通过阀构件的旋转，也可以减小密封构件的变形。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了能够很好地理解本公开，现在将参考附图描述其作为示例给出的各种形式，其中：

图1为示出本公开的一种形式的阀组件的透视图；

图2为示出本公开的一种形式的密封构件的分解透视图；

图3为示出本公开的一种形式的密封构件和阀组件的组件的截面图；

图4为图3的密封构件的放大视图；

图5为示出本公开的一种形式的密封构件的上部的视图；以及

图6为示出根据本公开的另一形式的密封构件的下部的视图。

本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅为示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

通过参考将在下文中参考附图详细描述的示例性形式，本公开的优点和特征以及实现它们的方法将变得清楚。然而，本公开不限于以下描述的示例性形式，并且能以各种方式来实现，并且提供示例性形式以完成对本公开的描述，并使本领域技术人员了解本公开的范围。

在整个说明书中，某些部件被赋予术语“第一”、“第二”等以进行区分，因为它们具有相同的名称，但不一定限于以下描述中的顺序。

此外，该描述提供了本公开的一些形式，并且本公开能以其他各种组合、改变和环境中使用。即，可以在本文描述的本公开的范围内、等同于该描述的范围和/或在相关领域的知识或技术内对本公开进行改变或修改。因此，本公开的详细描述不旨在将本公开限制为示例性形式。

图1为示出根据本公开的一种形式的阀组件的视图。

参考图1，用于电动车辆的阀组件可包括：至少多个端口32a、32b、32c和32d；主体部件31，安装在车辆的热管理系统上，以及阀部件32，其可旋转地连接到主体部件31，并且使低温冷却水和高温冷却水的流动连接/断开。阀部件32可包括与端口32a、32b、32c和32d接触的阀构件35。阀组件30可以为三通阀或四通阀。在另一种形式中，阀组件30可以为四通阀。

阀部件32可以具有：第一端口32a，其连接至散热器(未示出)，并且低温冷却水或高温冷却水流入该第一端口中；第二端口32b，其连接至燃料电池堆(未示出)并提供冷却水；第三端口32c，其用于将冷却水排放到泵(未示出)；以及第四端口32d，其连接到离子过滤器回路(未示出)。然而，与该示例不同，端口32a、32b、32c和32d与车辆的部件的连接关系可以通过设计的改变而改变。

取决于阀构件35的旋转，第一端口32a可允许仅低温冷却水在内部流动、仅高温冷却水在内部流动，或低温冷却水和高温冷却水两者在内部流动。第一端口32a可以连接到散热器(未示出)以允许低温冷却水在内部流动，并且第二端口32b可以连接到燃料电池堆以允许高温冷却水在内部流动。

第四端口32d可以根据阀构件35的旋转来控制在内部流过离子过滤器回路(未示出)的冷却水的流速。

第三端口32c形成在阀部件32的下部处，并可排出低温冷却水和高温冷却水。

同时，阀构件35可旋转小于5度至100度以使得低温冷却水或高温冷却水能够流入和排出。角度被限制为用于关于阀构件35的旋转的详细描述，但是可以应用不同的角度。

在一种形式中，与阀构件35接触的密封构件100可以分别设置在端口32a、32b、32c和32d的端部处。密封构件100插入到端口32a、32b、32c和32d中，因此从外部可能看不到它们。密封构件100可以密封端口32a、32b、32c和32d与阀构件35之间的部分。密封构件100可以防止在内部流动通过端口32a、32b、32c和32d的冷却水泄漏。

图2为示出根据本公开的一种形式的密封构件的分解透视图。

参考图1和图2，密封构件100可包括圆柱形金属部件110和阀座150。例如，圆柱形金属部件110可以由铝(Al)或不锈钢(SUS)制成，并且阀座150可以由橡胶材料制成。详细地，阀座150可以由乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶制成。

圆柱形金属部件110可以为用于支撑密封构件100的部件。详细地，圆柱形金属部件110可以由金属材料制成，以控制可能在由橡胶材料制成的阀座150中产生的尺寸差异。圆柱形金属部件110可以被定义为通道，冷却水通过该通道在内部流动或通过端口32a、32b、32c和32d流动排出。冷却水可以流过圆柱形金属部件110内部的空间。因此，圆柱形金属部件110可以具有内部具有空的空间110a的圆柱形或环形。圆柱形金属部件110可以具有在一个方向上延伸的形状。

由于圆柱形金属部件110由硬质材料制成，所以密封构件100的尺寸差异可以降低。当密封构件100的尺寸大于参考尺寸时，在密封构件100和阀构件35之间可能产生过度的摩擦。由于密封构件100和阀构件35之间的过度摩擦，驱动阀构件35的马达(未示出)可能过载。圆柱形金属部件110有助于使密封构件100的尺寸保持均匀，因此可以抑制或防止马达(未示出)过载。

阀座150可以设置为包围圆柱形金属部件110的外表面。阀座150内部可以具有空的空间150a。阀座150由橡胶材料制成，从而能够使阀组件30保持密闭(hermetic，密封)。详细地，阀座150可以密封端口32a、32b、32c和32d与阀构件35之间的部分。

密封构件100可以通过在圆柱形金属部件110和阀座150之间内部模制成型(in-molding)来制造。即，阀座150可以形成为包围圆柱形金属部件110，并且阀座150的多个部件可以一体地形成。阀座150的部件将在下面描述。

与现有的密封构件相比，根据本公开的形式，密封构件100的构造可以被简化。即，密封构件100可以仅包括金属制成的圆柱形金属部件110和橡胶制成的阀座150。因此，可以减少用于维护阀组件30的成本。密封构件100的制造过程也可以被简化。

图3为示出本公开的一种形式的密封构件和阀组件的组件的截面图，图4为图3的密封构件的放大视图。

参考图1至图4，可以为端口32a、32b、32c和32d中的每者设置密封构件100，并且可以将密封构件插入在端口32a、32b、32c和32d中的每者中限定的插入空间中。插入空间可以由端口32a、32b、32c和32d中的每者的内壁33以及端口32a、32b、32c和32d中的每者的凸缘38限定。

阀座150可分为第一密封部分151、突起部152和第二密封部分153。第一密封部分151、突起部152和第二密封部分153可以一体地形成。

突起部152可以设置在靠近阀构件35的空间中。突起部152可以从圆柱形金属部件110的第一端沿面向通道的方向突出。面向通道的方向可以表示垂直于圆柱形金属部件110延伸的方向的方向。即，突起部152可以朝向由阀座150限定的空的空间150a突出。换句话说，突起部152可以朝向环形阀座150的中心轴线突出。突起部152的第一表面152a可以相对于圆柱形金属部件110延伸的方向具有一斜度。突起部152的第一表面152a可以指的是从冷却水向其传递压力的部分。由于冷却水的压力被传递到突起部152的第一表面152a，所以能够提高密封第二密封部分153与阀构件35之间的部分的能力。

第一密封部分151可以从圆柱形金属部件110的第二端沿与圆柱形金属部件110的延伸方向相反的方向延伸。第一密封部分151设置在与阀构件35相对的区域中，其中圆柱形金属部件110位于第一密封部分与阀构件之间，并且第一密封部分可以在与阀构件35相反的方向上延伸。第一密封部分151可以设置为靠近设置在插入空间中的凸缘38。即，密封构件100可以被插入到插入空间中，使得第一密封部分151靠近凸缘38。第一密封部分151和凸缘38可以彼此间隔开。即，第一密封部分151被设计成使得第一密封部分151与凸缘38之间存在公差，从而能够抑制或防止阀座150被强行插入端口32a、32b、32c和32d的内壁内。

在一种形式中，第一密封部分151可以从圆柱形金属部件110延伸，同时相对于圆柱形金属部件110的延伸方向具有一斜度。第一密封部分151可以延伸远离由密封构件100限定的通道。即，第一密封部分151可以朝向端口32a、32b、32c和32d中的每者的内壁33延伸。换句话说，第一密封部分151可以相对于环形阀座150的中心轴线径向地突出。第一密封部分151可以通过冷却水的压力被朝着内壁33压缩，从而可以提高保持密封构件100与内壁33之间的部分的能力。

在另一种形式中，第一密封部分151可以具有弹性，以吸收由阀构件35施加到密封构件100的压力。即，通过阀构件35的旋转将密封构件100从阀构件35压向凸缘38。换句话说，第一密封部分151可以通过冷却水的压力朝向密封构件100插入其中的插入空间压缩。第一密封部分151可以吸收压力以防止密封构件100由于施加到密封构件100的压力而损坏。由于第一密封部分151相对于圆柱形金属部件110倾斜地延伸，因此它可以用作一种弹簧。此外，第一密封部分151可以防止密封构件100由于阀座150的尺寸差异而没有被插入到插入空间中，或者可以防止当密封构件100被插入时密封构件100被损坏。即，第一密封部分151可以防止密封构件100由于压缩而破裂。

第二密封部分153可以从圆柱形金属部件110的第一端沿圆柱形金属部件110的延伸方向延伸。第二密封部分153可以通过与阀构件35接触而使阀构件35保持密闭。第二密封部分153的端部可以被倒圆(rounded)以减小其由于阀构件35的旋转而引起的变形。第二密封部分153可以连接到突起部152。

根据本公开的另一种形式，利用第一密封部分151和突起部152被冷却水的压力压缩的现象，该密封构件100可以提高保持端口32a、32b、32c和32d中的每者的内壁33与阀构件35之间的部分的能力。此外，由于密封构件100的第二密封部分153的形状，即使通过阀构件35的旋转，也可以减小密封构件100的变形。

图5为示出根据本公开的一种形式的密封构件的顶部的视图，图6为示出根据本公开的另一种形式的密封构件的下部的视图。

参考图5和图6，第二密封部分153可以形成在密封构件100的顶部上。第二密封部分153可以向上突出。

露出圆柱形金属部件110的开口155可以形成为穿过密封构件100的底部。开口155为由阀座150限定的空间，并且可以露出圆柱形金属部件110的第二端的一部分。圆柱形金属部件110的露出部分可以通过流过通道的冷却水来冷却。因此，可以防止阀组件中的密封构件100的温度在高温下快速升高，因此可以防止密封构件100在高温下变形。此外，当密封构件100被冷却时，密封构件100可与阀构件更紧密地接触，因此可以提高使阀组件保持密闭的能力。

尽管以上参考附图描述了本公开的示例性形式，但是本领域技术人员将理解，可以在不改变本公开的必要的特征或精神的情况下以各种方式实现本公开。因此，上述形式仅为示例，并且不应被解释为在所有方面都是限制性的。

Claims (14)

1.一种用于控制流体循环的阀组件的密封构件，所述密封构件包括：

圆柱形金属部件，所述圆柱形金属部件被构造成支撑所述密封构件并限定冷却水流过的通道；以及

阀座，所述阀座设置成包围所述圆柱形金属部件的外表面，并且所述阀座构造成使所述阀组件保持密闭，

其中，所述阀座具有第一密封部分，所述第一密封部分从所述圆柱形金属部件的第一端沿与所述圆柱形金属部件延伸的方向相反的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的密封构件，其中，所述阀座由橡胶材料制成。

3.根据权利要求1所述的密封构件，其中，所述阀座还具有从所述圆柱形金属部件的第二端朝向所述通道突出的突起部，并且所述突起部的第一表面相对于所述圆柱形金属部件的延伸方向具有一斜度。

4.根据权利要求1所述的密封构件，其中，所述第一密封部分构造成以相对于所述圆柱形金属部件的延伸方向的一斜度延伸，并且所述第一密封部分构造成远离所述通道延伸。

5.根据权利要求4所述的密封构件，其中，所述第一密封部分具有弹性，并且所述第一密封部分构造成通过与所述密封构件接触的阀构件来吸收压力。

6.根据权利要求1所述的密封构件，进一步包括：第二密封部分，所述第二密封部分从所述圆柱形金属部件的第二端沿所述圆柱形金属部件的延伸方向突出。

7.根据权利要求6所述的密封构件，其中，所述第二密封部分的端部被倒圆。

8.根据权利要求1所述的密封构件，其中，所述圆柱形金属部件的所述第一端的一部分通过所述阀座的开口露出，并且

所述圆柱形金属部件的所述第一端的露出部分被冷却水冷却。

9.一种用于控制流体循环的阀组件，所述阀组件包括：

阀体，包括：形成在所述阀体的外表面上的至少两个端口；以及构造成与至少两个所述端口连通的内部空间；

阀构件，所述阀构件能旋转地设置在所述阀体的所述内部空间中，并且所述阀构件构造成使至少两个所述端口打开和关闭；以及

多个密封构件，多个所述密封构件构造成分别密封至少两个所述端口，

其中，多个所述密封构件分别包括：

圆柱形金属部件，所述圆柱形金属部件构造成支撑多个所述密封构件中的相应密封构件并限定冷却水流过的通道；以及

阀座，所述阀座构造成包围所述圆柱形金属部件的外表面并使相应的所述密封构件和所述阀构件之间的部分保持密闭，并且

其中，所述阀座具有第一密封部分，所述第一密封部分设置在与所述阀构件相对的区域中，其中所述圆柱形金属部件位于所述第一密封部分与所述阀构件之间，并且所述第一密封部分沿与所述阀构件相反的方向延伸。

10.根据权利要求9所述的阀组件，其中：

所述阀座进一步包括突起部，所述突起部设置在靠近所述阀构件的区域中并且朝向所述通道突出；并且

所述第一密封部分相对于所述圆柱形金属部件的第二端倾斜地延伸并且远离所述通道延伸。

11.根据权利要求10所述的阀组件，其中：

所述突起部的第一表面相对于所述圆柱形金属部件延伸的方向具有一斜度，并且

由冷却水提供的压力被传递到所述突起部的所述第一表面，从而提高了使第二密封部分和所述阀构件之间的部分保持密闭的能力。

12.根据权利要求9所述的阀组件，其中：

所述第一密封部分具有弹性并构造成通过与相应的所述密封构件接触的所述阀构件来吸收压力，并且

所述第一密封部分通过冷却水的压力朝向插入空间压缩，相应的所述密封构件插入所述插入空间中。

13.根据权利要求9所述的阀组件，进一步包括：

第二密封部分，所述第二密封部分从所述圆柱形金属部件的第一端沿所述圆柱形金属部件延伸的方向突出，并且

其中，所述第二密封部分与所述阀构件接触。

14.根据权利要求9所述的阀组件，其中：

所述圆柱形金属部件的第一端靠近所述阀构件，并且

所述圆柱形金属部件的第二端靠近至少两个所述端口中的一个端口的凸缘。

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