CN115247716A - 一种新能源汽车用九通电子水阀 - Google Patents

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Abstract

一种新能源汽车用电子水阀。本发明涉及新能源汽车电机电控热管理系统、电池热管理系统、空调热管理系统、热泵热管理系统，更为具体为一种步进电机控制柱阀转动的九通电子水阀，本发明提供了一种新能源汽车用九通电子水阀，包括阀体、执行机构固定法兰、柱阀、执行机构、密封衬垫、密封件、密封环、密封圈、流体通道，阀体上有九个管口，通过各部件的角度设计，实现不同回路间的流通调配，阀芯采用柱阀设计能有效实现产品密封，降低产品内泄漏，通过改变管口的横截面积实现流道中液体的比例调节，降低了装配难度，本发明是属于集成式多通阀设计，减少整车装配的难度，提供了高寿命和高精度控制，同时降低成本。

Description

一种新能源汽车用九通电子水阀
技术领域
本发明设计新能源汽车热管理系统，更为具体的为一种驱动电机控制柱阀转动实现不同回路切换的九通电子水阀。
背景技术
随着国家大力支持新能源汽车，对续航里程日趋越来越关注。新能源汽车续航里程越多，势必会对新能源汽车在热管理系统方向提出严峻的考验。就目前我们所熟知的新能源汽车主要有四大热管理系统：空调热管理系统、电机电控热管理系统、电池热管理系统、热泵系统。
目前新能源汽车车主流的冷却方式分为自然风冷式和冷却液液冷式，其中冷却液液冷式降温还包括媒液式。由于自然风冷受到外界环境的限制，降温效果较差，逐步被冷却液液冷式所取代。毕竟回路中的冷却液式一定的，在一定时间内可以实现快速降温，超过一定时间，液体降温速率逐渐降低，进而会被媒液式所取代。
新能源汽车主流加热方式为PTC加热式和热量回收式，电池包在外界环境极低时不能实现最佳充放电效果，此时PTC加热器作为主力会给电池包持续提供热源使电池包温度维持在最佳的充放电状态，热量回收式目前最新颖的加热方式。
随着新能源汽车技术的不断发展和延伸，新能源汽车在热管理系统中逐渐将这四大热管理系统集成，并实现智能化调控。因此在四大热管理系统中实现各个回路的串并联，并合理利用系统中热量和实现不同回路中的零部件的降温，可见多通电子水阀在热管理系统回路中起着关键性作用。
电子水阀最常见式二通、三通及四通，采用是球阀式结构，若是实现四大系统集成回路串并联，需要在回路中串联多个三通及多个四通才能实现，进而会带来能源的消耗，降低整车续航里程。
目前现有技术中密封结构采用分体式设计结构，在橡胶圈内侧设计增加支撑环，以上设计存在以下缺陷：
1.橡胶圈内设计增加支撑环采用车削加工，对刀具精度要求较高，稍有不慎会在接触面留下刀痕，进而会影响密封效果；
2.内部支撑环采用球面仿形设计，对同心度要求较高，在装配过程中会出现卡滞和变形，进而会使泄漏量增加，导致密封效果差，影响回路散热效果。
对于电子水阀的安装，常见通过螺栓紧固在车体支架上，长时间的随着振动环境会使紧固失效，该设计存在的缺点是：长久振动使光面嵌件松动，最后导致电子水阀在紧固处损坏失效。
综上所述，现有技术方案存在问题，影响密封效果、影响产品性能等方面，为了实现产品集成化、智能化，提高产品性能及使用寿命需对现有技术进行改进。
发明内容
在本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供了新的；设计理念，本发明为新能源汽车实现集成化、智能化提供了一种九通电子水阀。
本发明采用的技术方案为一种九通电子水阀，包括阀体、执行机构固定法兰、柱阀、执行机构、密封衬垫、密封件、密封环、密封圈、流体通道。
所述密封件、所述密封环、所述柱阀置于所述阀体与所述执行机构法兰所形成内腔中，所述柱阀与执行机构连接，所述执行机构通过控制驱动电机带动所述柱阀转动，实现不同管道冷却液的流向。
所述阀体设计有九个管口，其中七个管口间的角度α设计为45°，其它两个管口间角度β设计为29°；所述柱阀内部设计有四通道，且三通道两端开口成45°均布设计，一通道两端开口成135°，相对应开口间柱阀实体角度δ设计为26°~28°，所述阀体管口相对所述柱阀开口角度α设计为45°；所述阀体管口至少有两个管口液体流入、至少有两个管口液体流出，可实现四管口液体输入、四管口液体输出功能，随着所述柱阀转动，可实现不同所述管口的液体切换。
所述执行机构法兰与所述阀体采用异形双半圆球面衬垫。
所述柱阀与所述阀体采用注塑一体式密封环，与所述柱阀配合一侧有一层涂层
优选地，涂层材料为聚四氟乙烯。
所述柱阀管口处倒圆角设计，与所述密封环配合，该设计避了柱阀在转动时对所述密封环划伤。
所述柱阀底部有倒角设计，所述密封环在装配时，避免了柱阀对密封环的划伤。
所述密封环内有骨架设计，与所述阀体配合，该设计避免了所述柱阀由于转动造成所述密封环的变形。
所述执行机构通过控制柱阀旋转，使所述柱阀内部管道与所述阀体管口之间发生相对位置变化，改变不同管道的重合面积，实现管道液体流向切换。
所述阀体管口均有顺延液体流向的圆滑切角设计，避免了液体流阻过大。
优选地，所述执行机构法兰与所述阀体采用自攻螺栓连接。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
（1）通过橡胶圈、骨架及所述PDFE涂层配合组成一体的密封环设计，有效的改善了在装配过程中分体式聚四氟乙烯变形，减少了装配工艺，在柱阀沿着中心旋转带动密封环旋转，密封环内的骨架设计有效的避免了密封环的变形；
（2）通过金属衬套的滚花设计，有效避免了电子水阀的寿命因振动缩短，有效的预防了因长时间高频振动造成电子水阀固定失效；
（3）阀体内部底端采用二瓣圆弧设计，能提高柱阀底部轴与液体接触，极大的降低了磨损，起到润滑作用，同时保证阀体、柱阀的同轴度；
（4）密封环与密封垫圈有侧面凸起设计，有效的保证了密封环与密封垫圈居中放置，使密封效果更加明显；
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明九通电子水阀的总成结构示意图；
图2是本发明九通电子水阀的阀体结构剖视图；
图3是密封环示意图；
图4是密封垫圈示意图；
图5是密封圈示意图；
图6是密封件示意图
图7是阀体示意图；
图8是执行机构法兰示意图；
图9是柱阀结构示意图；
图10是柱阀横截面剖视图；
图11是实施例中产品标定为0°状态时的剖视图；
图12是实施例中产品标定为27°状态时的剖视图；
图13是实施例中产品标定为45°状态时的剖视图；
图14是实施例中产品标定为72°状态时的剖视图；
图15是实施例中产品标定为90°状态时的剖视图；
图16是实施例中产品标定为117°状态时的剖视图；
图17是实施例中产品标定为135°状态时的剖视图；
图18是实施例中产品标定为162°状态时的剖视图；
图19是实施例中产品标定为180°状态时的剖视图；
图20是实施例中产品标定为207°状态时的剖视图；
图21是实施例中产品标定为225°状态时的剖视图；
图22是实施例中产品标定为252°状态时的剖视图；
图23是实施例中产品标定为270°状态时的剖视图；
图24是实施例中产品标定为297°状态时的剖视图；
图25是实施例中产品标定为315°状态时的剖视图；
图26是实施例中产品标定为325°状态时的剖视图；
图中：10.执行机构法兰、101.四瓣圆弧凸台、11.阀体、111.金属衬套、112.内腔凸台、113.二瓣圆弧凸台、114.阀体定位挡块、12.执行机构、13.柱阀、131.柱阀流道Ⅰ、132.柱阀轴芯、133.圆柱台面、134、柱阀定位挡块、135.柱阀流道Ⅱ、136.柱阀流道Ⅲ、137.柱阀流道Ⅳ、21.密封件、211.半圆球面Ⅰ、212.半圆球面Ⅱ、22.密封环、221.密封环骨架、222.橡胶圈、223.涂层、23.密封垫圈、231、方形凸台、24.密封圈、241.灯笼型截面、242.密封圈方形凸台。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。通过所描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本公开中，在为作其他说明的情况下，使用“内”、“外”是指相应部件的内和外。在本发明的描述中， “上”、“下”等指示的方向为基于附图所示的方向
一种九通电子水阀，由10.执行机构法兰、11.阀体、12.执行机构、13.柱阀、21.密封件、22.密封环、23.密封垫圈、24.密封圈组成。
柱阀13包括柱阀阀芯132、圆柱台面133，所述圆柱台面133上设计有有四条流道，分别为131柱阀流道I、135.柱阀流道Ⅱ、136.柱阀流道Ⅲ、137.柱阀流道Ⅳ。
阀体11方上阀体定位挡块114上方为第一管口，顺时针分别为第二管口、第三管口、第四管口、第五管口、第六管口、第七管口、第八管口、第九管口。
阀体11上设计有九个管口，其中七个管口角度α为45°；其它两个管口间角度β设计为29°；柱阀13内部设计有四通道，且三通道两端开口成45°均布设计，一通道两端开口成135°，相对应开口间柱阀13实体角度δ设计为26°~28°，阀体11管口相对所述柱阀开口角度α设计为45°；阀体11管口至少有两个管口液体流入、至少有两个管口液体流出，可实现四管口液体输入、四管口液体输出功能，随着柱阀13转动，可实现不同所述管口的液体切换。
执行机构12有内置芯片通过LIN/SENT信号与ECU进行通讯，通过控制电机带动柱阀13进行转动，并读取零点位置，所述九通电子水阀能实现四个系统回路进行升温及降温，ECU根据工况及系统回路的温度监控，与ECU设置温度进行核算，计算出柱阀13旋转切换的目标角度，改变圆柱台面133与流道重合面积，控制管路中流量大小。
如图11所示，该状态为电子水阀初始0°状态，此时系统回路八管口参与工作，导通管口分别为第一管口与第二管口、第三管口与第七管口、第五管口与第六管口、第八管口与第九管口，此时第五管口与第六管口为小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环。
如图12所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转27°，此时系统系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第三管口、第四管口与第八管口、第六管口与第七管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
如图13所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转45°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第三管口、第五管口与第八管口、第六管口与第七管口，此时第五管口与第八管口为小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环。
如图14所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转72°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第二管口、第三管口与第四管口、第六管口与第九管口、第七管口与第八管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图15所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转90°，此时系统回路八管口参与工作，导通管口分别为第一管口与第二管口、第三管口与第五管口、第六管口与第九管口、第七管口与第八管口，此时第三管口与第五管口为小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环。
如图16所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转117°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第七管口、第二管口与第三管口、第四管口与第六管口、第八管口与第九管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图17所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转135°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第七管口、第二管口与第三管口、第五管口与第六管口、第八管口与第九管口，此时第五管口与第六管口为小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环。
如图18所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转162°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第八管口、第三管口与第四管口、第六管口与第七管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
如图19所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转180°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第八管口、第三管口与第五管口、第六管口与第七管口，此时第三管口与第五管口小流量导通，其余管口为全开状态，第五管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图20所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转207°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第二管口、第三管口与第九管口、第四管口与第六管口、第七管口与第八管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
如图21所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转225°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第二管口、第三管口与第九管口、第五管口与第六管口、第七管口与第八管口，此时第五管口与第六管口小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图22所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转252°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第四管口、第二管口与第三管口、第六管口与第七管口、第八管口与第九管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
如图23所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转270°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第五管口、第二管口与第三管口、第六管口与第七管口、第八管口与第九管口，此时第三管口与第五管口小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图24所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转297°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第六管口、第三管口与第四管口、第七管口与第八管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
如图25所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转315°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第六管口、第三管口与第五管口、第七管口与第八管口，此时第三管口与第五管口小流量导通，其余管口为全开状态，第四管口不参与系统回路循环，此过程实现各管口流量调节。
如图26所示，该状态相对于初始0°状态，柱阀13顺时针旋转325°，此时系统回路八管口参与工作，导通管路分为第一管口与第九管口、第二管口与第六管口、第三管口与第五管口、第七管口与第八管口，此时八管口均为小流量导通，第五管口不参与系统回路循环。
以上所述管口之间可以实现输入输出的功能，参与系统回路的各管口能实现由0%-100%的流量调节，可以满足不同回路的流量调节和混流。既可以实现多回路中能量的热交换，也可以实现将一条回路的热量分配给多个管路进行迅速降温。
所述九通电子水阀，所述柱阀13在所述执行机构12驱动下，可以实现0°-325°之间的任意旋转，可实现一对多的混流，可实现参与系统回路时各管口的比例调节。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车用九通电子水阀，包括阀体、执行机构固定法兰、柱阀、执行机构、密封衬垫、密封件、密封环、密封圈，所述柱阀包括阀芯轴、圆柱体，所述柱体内部设计有流体通道，所述柱阀一端中间部位通过密封件与执行机构固定法兰配合，另一端与所述执行机构连接，其特征还包括密封圈，所述阀体设计有九个管口，各管口方向均向下，七个管口设计夹角45°，另两个管口设计夹角为25~30°，所述管口为对称设计，流体管道开口最小角度为10°、最大开口角度为45°阀体相对于柱阀管口开度为45°和135°，所述阀体管口至少有四路流入和四路流出，可实现不同回路液体流通的功能。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述阀体与水阀安装支架注塑一体，所述安装支架内部嵌有金属嵌件。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述金属嵌件外壁采用滚花设计，其所述金属嵌件一侧与阀体接触，另一侧与螺栓接触。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述阀体内腔下端采用二瓣圆弧设计，其所述阀体内腔二瓣圆弧内壁与所述柱阀一端配合。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述阀体内部管口采用曲面方形投影设计，其所述阀体管口侧壁与所述密封环过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述柱阀内部采用四流道设计，所述流道与所述阀体管口配合，所述柱阀下端有倒角结构设计，柱阀倒角设计在柱阀深入阀体内腔与所述密封环一端相邻。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述密封环由橡胶圈、骨架及所述聚四氟乙烯涂层配合组成，其采用注塑一体设计结构，所述骨架与所述阀体内腔壁凸起部分配合，所述橡胶与所述阀体内壁配合，所述聚四氟乙烯涂层与所述柱阀配合。
8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述密封衬垫接触面采用半球型设计，所述密封衬垫一侧与所述阀体过盈配合，另一侧与所述执行机构法兰过盈配合，所述密封衬垫材料为EPDM。
9.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征在于所述执行机构法兰顶部采用四瓣圆弧凸台设计，其所述四瓣圆弧凸台顶部与所述执行机构配合。
10.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用的九通电子水阀，其特征所述密封件采用双半球设计及侧面均布凸起设计，所述密封件半球一侧与所述柱阀过盈配合，另一侧与所述执行机构法兰过盈配合，所述密封件外壁与执行机构法兰配合，所述密封件内壁与柱阀配合。
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