CN114753919A - 适配电控硅油水泵的控制阀杆 - Google Patents

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李东平
彭斯
郑恒
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    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Abstract

本发明涉及一种适配电控硅油水泵的控制阀杆，该控制阀杆包括阀片、弹簧片和阀杆本体，阀片和弹簧片固定在阀杆本体上，阀片包括与电控硅油水泵的出油口配合主阀片和与电控硅油水泵离合器的回油口配合副阀片，电控硅油水泵通过电磁感应驱动弹簧片运动；通电时，弹簧片被吸住，主阀片打开出油口，同时所述副阀片关闭回油口；断电时，弹簧片回位，主阀片关闭出油口，同时副阀片打开回油口。主阀片与副阀片的开度可以通过阀杆本体的导磁与断磁后的弹簧片弹性完成关闭/打开的功能，从而实现电控硅油水泵离合器的工作腔体、储油腔体硅油量的调整及控制。

Description

适配电控硅油水泵的控制阀杆
技术领域
本发明涉及汽车冷却系统，具体涉及一种适配电控硅油水泵的控制阀杆。
背景技术
目前商用车发动机冷却系统采用的是传统直连水泵，直连水泵中叶轮的转速将跟随发动机转速的变化而变化，从而产生大量的无效功耗，一方面不利于燃油的经济性；另一方面直连水泵转速不断变化也对散热器冷却系统产生了频繁的冷热冲击，从而缩短发动机冷却系统部件的寿命；直连水泵中叶轮的转速没有得到控制，因此对发动机冷却流量无法精确控制，从而增加了发动机不必要摩擦，降低了发动机缸套和活塞的使用寿命，降低发动机的耐久性。传统直连水泵是没有控制阀杆设计技术，其不需要进行叶轮转速可变的控制。
传统直连水泵的驱动方式是与发动机曲轴或者齿轮、皮带轮连接，由于直连水泵与上述发动机附件是直接装配，中间没有过渡连接器，叶轮转速与轮系或者曲轴转速是同步，发动机转速变化频率较快，影响叶轮转速跟随发动机转速变化而变化，水流量亦会跟随发动机转速变化而变化，导致发动机内部忽冷忽热，发动机过冷易积碳，冬季时水泵叶轮转速不会降低，亦会导致发动机制热慢。如何实现智能电控硅油水泵离合器的转速变化，离合器内部的硅油量如何调整，一种新型电控硅油水泵用控制阀杆的设计至关重要。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种适配电控硅油水泵的控制阀杆，能够实现电控硅油水泵离合器的无极变速，硅油水泵叶轮转速的可变，从而实现了发动机冷却液流量的平稳变化。
本发明采用的技术方案是：一种适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：包括阀片、弹簧片和阀杆本体，所述阀片和弹簧片固定在阀杆本体上，所述阀片包括与电控硅油水泵的出油口配合主阀片和与电控硅油水泵离合器的回油口配合副阀片，所述电控硅油水泵通过电磁感应驱动弹簧片运动；通电时，所述弹簧片被吸住，所述主阀片打开出油口，同时所述副阀片关闭回油口；断电时，所述弹簧片回位，所述主阀片关闭出油口，同时所述副阀片打开回油口。
作为优选，所述弹簧片的盘面外缘面上均匀设有多个第一凸台，所述第一凸台的高度s为1.2～1.5mm，半径t的R角设计为5～6mm；以保证弹簧片应力的释放，同时提升阀片的耐久性能。
作为优选，所述弹簧片上设有防错槽，所述防错槽的两条棱边间夹角u为60°，宽度v为9～10mm；所述防错槽的中心线距离主阀片的中心线的角度w为48°～49°，其与副阀片中心角度x为110°～111°，能够更好保证与硅油水泵离合器分开盘上的出油口、回油口进行配合，完成出油、回油的平衡功能。
作为优选，所述弹簧片的材料采用301不锈钢，整体呈圆环形结构，厚度r为0.5～0.6mm，所述弹簧片的盘面上设有镂空结构。
作为优选，所述阀杆本体材料采用DC04钢材料，外直径i为
Figure BDA0003612561050000021
Figure BDA0003612561050000022
内孔直径j为
Figure BDA0003612561050000023
作为优选，所述阀杆本体的一个端面设有多个铆接凸台，铆接前，所述铆接凸台的直径q为
Figure BDA0003612561050000024
铆接凸台的底部设计定位凹槽；铆接后，所述铆接凸台的直径
Figure BDA0003612561050000025
高度为0.5～1mm。
进一步的，所述阀杆本体的另一端面设有第二凸台，所述第二凸台高度k为3～4mm，外直径l为
Figure BDA0003612561050000026
内直径m：
Figure BDA0003612561050000027
所述第二凸台中间设有凹槽，槽深n为0.6～1mm，凹槽外直径o为
Figure BDA0003612561050000028
Figure BDA0003612561050000029
凹槽内直径p：
Figure BDA00036125610500000210
作为优选，所述主阀片与阀杆本体底部基准的高度a为10～11mm，所述主阀片外端距离阀片中心的尺寸b为58～59mm，主阀片根部到阀片中心距离c为31～32mm；所述副阀片与阀杆弹簧片表面基准的高度d为6～7mm，所述副阀片最外端距离阀杆中心距离f为58～59mm，所述副阀片的折弯根部距离阀杆中心距离e为47～48mm；所述主阀片和副阀片之间角度g为62°～63°。
作为优选，所述主阀片两边的铆接孔与其中心对称，对称角度h为17°～18°；所述副阀片的铆接孔在其中心线上。
作为优选，所述阀片材料采用PT120不锈钢，材料厚度0.5～0.6mm；所述主阀片和副阀片的铆接凸台分度圆直径
Figure BDA0003612561050000031
本发明取得的有益效果是：本发明的控制阀杆与电控柜硅油水泵的磁线圈配合，通电时产生的磁力引起阀杆的吸合，硅油离合器处于分离怠速状态；断电时磁力消失引起阀杆断开，硅油离合器处于啮合转速状态。本发明具有如下优点：
1、本发明的阀杆的实现了电控硅油水泵叶轮转速的无级变速控制，从而实现发动机冷却液流量平稳变化，将电控硅油离合器水泵的功能发挥极致，更好的降低发动机油耗和提升了水泵的冷却能力；
2、降低了电控硅油水泵的流量不可控的风险，能够更好的满足智能电控硅油水泵的叶轮转速精确控制，水泵流量的跟随变化；
3、通过满足电控硅油水泵的功能需求，以此通过智能电控硅油水泵功能降低发动机燃油功耗和提高发动机燃油效率，可增强发动机怠速状态下冷却系统的冷却效率；电控硅油水泵采用ECU闭环控制逻辑，水流量可以跟随发动机负荷变化或者发动机冷却液温度不同进行调整，从而调整水泵叶轮转速，叶轮转速的下降可以降低其功率消耗有利于发动机功耗的下降，这样发动机燃油效率可以提升至50.5％(潍柴WP13H发动机采用该项技术，发动机的燃油效率由原来采用直联水泵技术的效率45％提升至50.5％)；
4、主阀片与副阀片的开度可以通过阀杆本体的导磁与断磁后的弹簧片弹性完成关闭/打开的功能，从而实现电控硅油水泵离合器的工作腔体、储油腔体硅油量的调整及控制；
5、采用本发明的控制阀杆的电控硅油离合器水泵可解决整车快速暖机、减少发动机过冷易积碳的售后问题，对于未来整车发动机长寿命的设计指标奠定了技术基础。冬季商用卡车启动时，由于发动机内部温度过低，以前采用直联水泵会存在叶轮转速不受控，会随着发动机转速变化而变化，叶轮转速不会下降到＜1000rpm，导至水流量大，发动机未能实现快速内部升温，不利于冬暖机；采用本发明的电控硅油水泵，冬季启动发动机时，叶轮转速受控可以降低＜1000rpm降低水流量，实现发动机快速暖机，发动机内部温度升起来后利于燃油的充分燃烧减少积碳。
附图说明
图1为本发明的控制阀杆结构示意图；
图2为本发明的控制阀杆的爆炸图；
图3为阀杆本体的结构示意图；
图4-5为弹簧片与阀片连接的结构示意图；
图6为主阀片的布置图；
图7为副阀片的布置图；
其中：1、阀杆本体；11、铆接凸台；2、弹簧片；21、镂空结构；22、防错槽；23、第一凸台；3、阀片；31、主阀片；32、副阀片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
结合图1-2所示，本发明适配电控硅油水泵的控制阀杆，包括阀片3、弹簧片2和阀杆本体1，三者通过阀杆本体1上的铆接凸台11(共七个铆接凸台)铆接固定成一个整体结构，阀杆本体1具备导磁功能。本发明的阀杆与硅油水泵离合器的内置分开盘及皮带轮内部凹腔配合形成储油腔和工作腔，实现硅油量的调节，实现智能电控硅油水泵的叶轮转速的无级变化，实现水泵流量可变。智能电控硅油水泵离合器的工作腔及储油腔内硅油量的平衡是由本发明控制阀杆的开关决定，因此本发明的控制阀杆弹性及耐久性能是关键因素。
本实施例中，阀片3和弹簧片2固定在阀杆本体1上，阀片3包括与电控硅油水泵的出油口配合主阀片31和与电控硅油水泵离合器的回油口配合副阀片32，主阀片31整体呈“工”字型，目的是为了更好的与硅油水泵离合器的出油口进行配合，实现硅油在工作腔和储油腔内正常流动；副阀片32整体呈阿拉伯数字“七”字型，目的是为了配合硅油水泵离合器的回油口的正常关闭。当主阀片31打开出油口时，副阀片32关闭回油口；主阀片31关闭出油口时，副阀片32打开回油口，最终实现硅油在工作腔和储油腔内交替流动，实现水泵流量的可变功能。
本实施例中，弹簧片2采用镂空设计，其目的是为了降低弹簧片2的刚度且满足其对应的弹性。当电控硅油离合器通电时，其内部的螺线圈产生电磁作用，并将弹簧片2吸住；当离合器断电时，磁力消失，弹簧片2实现自由回位，弹簧片2往复运动且带动阀片3运动，实现出油口及回油口的关闭/打开的交替变换。弹簧片2可以通过冲压形成，弹簧片2增加了防错设计，防止毛刺翻边方向对装配的影响，同时亦可保证主阀片31和副阀片32的装配位置准确。
电控硅油水泵通过电磁感应驱动弹簧片2运动；通电时，弹簧片2被吸住，主阀片31打开出油口，同时副阀片32关闭回油口；断电时，弹簧片2回位，主阀片31关闭出油口，同时副阀片32打开回油口。
阀片3、弹簧片2和阀杆本体1通过七个铆接点铆接装配而成，七个铆接点在压力作用下尺寸变大，可以将三者牢固的装配成一个整体，其压铆后，铆接凸台的直径
Figure BDA0003612561050000051
高度为0.5～1mm，以此确保压铆的牢固性。
控制阀杆与硅油水泵的分开盘和皮带轮组合一体形成出油/回油系统，为了保证硅油在其出油/回油系统间相互流动，通过皮带轮的高转速形成离心力，回油压力系统结合离合器滑差一起完成。结合图6-7所示，主阀片31与阀杆本体1底部基准的高度a为10～11mm，主阀片31外端距离阀片中心的尺寸b为58～59mm，主阀片31根部到阀片中心距离c为31～32mm；副阀片32与阀杆弹簧片表面基准的高度d为6～7mm，副阀片32最外端距离阀杆中心距离f为58～59mm，副阀片32的折弯根部距离阀杆中心距离e为47～48mm；结合图4所示，主阀片31和副阀片32之间角度g为62°～63°，保证出油/回油系统的匹配关系，确保硅油在出油口和回油口之间的衔接配合。主阀片两边的铆接孔与其中心对称，对称角度h为17°～18°，保证主阀片31的关闭强度，副阀片的铆接孔在其中心线上，确保副阀片对回油孔的吸合强度，确保回油口系统性能正常。
为了保证阀杆的设计装配性能，结合图3所示，阀杆本体1外直径i为
Figure BDA0003612561050000061
确保阀片3与阀杆本体1的装配性，阀杆本体1内孔直径j为
Figure BDA0003612561050000062
以防止与阀片3配合时产生干涉。阀杆本体1的一个端面设有多个铆接凸台11，铆接前，铆接凸台11的直径q为
Figure BDA0003612561050000063
铆接凸台11的底部设有定位凹槽，保证铆接工装定位，防止铆接凸台11受力后下降变形，该尺寸可以根据模具设计要求灵活制定。阀杆本体1的另一端面设有第二凸台，第二凸台高度k为3～4mm，外直径l为
Figure BDA0003612561050000064
内直径m：
Figure BDA0003612561050000065
第二凸台中间设有凹槽，槽深n为0.6～1mm，凹槽外直径o为
Figure BDA0003612561050000066
Figure BDA0003612561050000067
凹槽内直径p：
Figure BDA0003612561050000068
保证阀片3的导磁性能。阀杆本体1采用DC04钢材料，满足导磁性能需求。
结合图4-5所示，弹簧片2保证主阀片及副阀片的吸合/关闭功能，了保证其弹性要求，弹簧片2的盘面上设有镂空结构21(类似于中国传统窗花纸的设计结构)，该镂空结构21可以采用传统的冲压工艺实现；弹簧片2采用301不锈钢，整体呈圆环形结构，以此满足弹性和耐久性能要求；弹簧片2厚度r为0.5～0.6mm，弹簧片1的盘面外缘面上均匀设有多个(本实施例中共设有五个)第一凸台23，第一凸台的高度s为1.2～1.5mm，半径t的R角设计为5～6mm；以保证弹簧片应力的释放，同时提升阀片的耐久性能。弹簧片2上设有防错槽22，防错槽22的两条棱边间夹角u为60°，宽度v为9～10mm；所述防错槽的中心线距离主阀片的中心线的角度w为48°～49°，其与副阀片中心角度x为110°～111°，能够更好保证与硅油水泵离合器分开盘上的出油口、回油口进行配合，完成出油、回油的平衡功能。
阀片3材料采用PT120不锈钢，材料厚度0.5～0.6mm，保证主阀片31和副阀片32的硬度和耐久性能；主阀片31和副阀片32的铆接凸台分度圆直径
Figure BDA0003612561050000071
以确保主阀片与副阀片的设计位置度无偏差，保证对出油口、回油口的开度准确控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：包括阀片、弹簧片和阀杆本体，所述阀片和弹簧片固定在阀杆本体上，所述阀片包括与电控硅油水泵的出油口配合主阀片和与电控硅油水泵离合器的回油口配合副阀片，所述电控硅油水泵通过电磁感应驱动弹簧片运动；通电时，所述弹簧片被吸住，所述主阀片打开出油口，同时所述副阀片关闭回油口；断电时，所述弹簧片回位，所述主阀片关闭出油口，同时所述副阀片打开回油口。
2.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述弹簧片的盘面外缘面上均匀设有多个第一凸台，所述第一凸台的高度s为1.2～1.5mm，半径t的R角设计为5～6mm。
3.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述弹簧片上设有防错槽，所述防错槽的两条棱边间夹角u为60°，宽度v为9～10mm；所述防错槽的中心线距离主阀片的中心线的角度w为48°～49°，其与副阀片中心角度x为110°～111°。
4.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述弹簧片的材料采用301不锈钢，整体呈圆环形结构，厚度r为0.5～0.6mm，所述弹簧片的盘面上设有镂空结构。
5.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述阀杆本体材料采用DC04钢材料，外直径i为
Figure FDA0003612561040000011
Figure FDA0003612561040000013
,内孔直径j为
Figure FDA0003612561040000012
6.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述阀杆本体的一个端面设有多个铆接凸台，铆接前，所述铆接凸台的直径q为
Figure FDA0003612561040000014
铆接凸台的底部设计定位凹槽；铆接后，所述铆接凸台的直径
Figure FDA0003612561040000015
高度为0.5～1mm。
7.根据权利要求6所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述阀杆本体的另一端面设有第二凸台，所述第二凸台高度k为3～4mm，外直径l为
Figure FDA0003612561040000021
内直径m：
Figure FDA0003612561040000022
所述第二凸台中间设有凹槽，槽深n为0.6～1mm，凹槽外直径o为
Figure FDA0003612561040000023
Figure FDA0003612561040000024
凹槽内直径p：
Figure FDA0003612561040000025
8.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述主阀片与阀杆本体底部基准的高度a为10～11mm，所述主阀片外端距离阀片中心的尺寸b为58～59mm，主阀片根部到阀片中心距离c为31～32mm；所述副阀片与阀杆弹簧片表面基准的高度d为6～7mm，所述副阀片最外端距离阀杆中心距离f为58～59mm，所述副阀片的折弯根部距离阀杆中心距离e为47～48mm；所述主阀片和副阀片之间角度g为62°～63°。
9.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述主阀片两边的铆接孔与其中心对称，对称角度h为17°～18°；所述副阀片的铆接孔在其中心线上。
10.根据权利要求1所述的适配电控硅油水泵的控制阀杆，其特征在于：所述阀片材料采用PT120不锈钢，材料厚度0.5～0.6mm；所述主阀片和副阀片的铆接凸台分度圆直径
Figure FDA0003612561040000026
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