CN117279807A - 用于清洁车辆表面的流动控制阀和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种流动控制阀，用于控制清洁介质的流动，例如控制清洁介质向喷嘴的流动，该喷嘴定位成将清洁介质分配到车辆表面。喷嘴与流动控制阀集成。还提供了包含流动控制阀的车辆和系统。

Description

用于清洁车辆表面的流动控制阀和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年5月10日提交的美国专利申请No.17/315795的权益，该申请是2020年9月11日提交的美国申请No.17/018159的部分延续申请，美国申请No.17/018159要求2019年9月12日提交的欧洲申请No.19315112.3的优先权。
技术领域
本公开总体涉及车辆清洁系统和装置，更具体地，涉及流动控制阀，其用于控制清洁介质向喷嘴的流动，以便清洁表面，例如车辆摄像头、传感器或其他表面。
背景技术
已知用于车辆的各种清洁装置，包括清洁窗户、前照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越来越受欢迎，许多车型都将其作为标准或可选设备。由于环境因素对这些摄像头和传感器的影响，这些系统可能会降低效率。上述喷嘴可用于清洁这些系统的透镜。无人驾驶或自动驾驶车辆需要更多数量的摄像头和传感器，用于导航和制导、驾驶和安全以及内部性能。
传统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，而与其他类型的清洁介质不兼容，这就限制了喷嘴阀在不同的车辆流体管线结构中的可用性。这样的传统设计也是笨重的。在需要更多数量的摄像头和传感器的较新车辆设计(例如用于无人驾驶或自动驾驶车辆)中，空间和重量限制使得传统的喷嘴阀不可取且不切实际。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于清洁车辆表面的组件。该组件包括喷嘴和电源连接器，该喷嘴与控制清洁介质向喷嘴的流动的电子阀集成。阀包括阀本体，该阀本体包括阀入口、阀出口以及阀入口与阀出口之间的流体通道。喷嘴包括近端入口端和远端出口端，近端入口端直接连接到阀本体，至少一个清洁流体出口设置在远端出口端。弹性密封元件布置在喷嘴与阀之间的接口处。该组件可包括旁路连接器，该旁路连接器限定了旁路通道的至少一部分，该旁路通道在阀周围引导清洁介质，旁路连接器可具有快接联接器，由此可以手动地将导管与旁路连接器连接及断开连接。
在这些和其他实施例中，电子阀包括阀座、致动器和柔性隔膜，该阀座围绕阀入口与阀出口之间的流体通道中的开口，该致动器包括具有密封销的柱塞，该柔性隔膜能够移动成与阀座接合以关闭阀并能够移动成与阀座脱离接合以打开阀。
在这些和其他实施例中，阀出口包括中空梢端，该中空梢端从阀本体突伸、穿过喷嘴的近端入口端并进入喷嘴内部，中空梢端上设置有至少一个孔口。
在这些和其他实施例中，喷嘴卡扣配合到阀出口，以建立喷嘴在电子阀上的安装位置。
根据另一实施例，一种用于清洁车辆表面的组件包括与一个电子阀集成的多个喷嘴，该电子阀控制清洁介质向每个喷嘴的流动。
根据又一实施例，车辆包括车辆表面和用于清洁车辆表面的组件，该组件包括与电子阀集成的喷嘴，该电子阀控制清洁介质向喷嘴的流动。
如下文进一步描述的，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表面(例如摄像头、传感器、前照灯或车头灯、挡风玻璃、窗户、其他车辆表面或其他非车辆表面)的改进清洁。
当根据附图和所附权利要求进行查看时，本公开的这些和其他特征和优点将从以下特定实施例的描述中变得明显。
附图说明
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的组件的截面图；
图3是图1的组件的分解图；
图4是图1的流动控制阀的柱塞的侧视图；
图5是图4中柱塞的俯视图；
图6是流动控制阀的一部分的放大截面图，显示了阀的关闭位置，在该关闭位置，隔膜通过柱塞密封在阀座上；
图7是图1的流动控制阀的隔膜的俯视立体图；
图8是图1的流动控制阀的隔膜的仰视立体图；
图9是图7中隔膜的截面图；
图10至图14示出了图1的流动控制阀的操作；
图15是车辆的示意图，该车辆包括一个根据图1的用于清洁车辆表面的组件；
图16是车辆的示意图，该车辆包括多个根据图1的用于清洁车辆表面的组件；
图17是车辆的示意图，该车辆包括根据本发明另一实施例的用于清洁车辆表面的双流动控制阀组件；
图18是图17的双流动控制阀组件的截面图；
图19是用于双流动控制阀组件的快接联接器的示意图；
图20是车辆的示意图，该车辆包括菊花链系统中的多个双流动控制阀组件；
图21是根据本发明的另一实施例的流动控制阀组件的部分分解图；
图22是菊花链系统中的多个图21的流动控制阀组件的示意图；
图23是根据本发明的又一实施例的流动控制阀组件的立体图；以及
图24是图23的流动控制阀组件的部分分解图。
具体实施方式
下面描述流动控制阀，其用于控制清洁介质向喷嘴的流动，以便清洁表面，例如车辆摄像头、传感器或其他表面。从本文描述中可以理解，流动控制阀具有多种应用，但通常用作控制清洁介质向喷嘴的流动的装置，以便清洁车辆表面，例如传感器和摄像头。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，例如前照灯或车头灯、挡风玻璃、窗户、其他车辆表面或非汽车应用中的其他表面。该阀适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，流动控制阀可以提供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方式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。术语“空气”涵盖空气以及任何其他气体或气体混合物，除非另有说明。
在图1至图3中，示出了根据本发明第一实施例的用于清洁车辆表面的组件，其总体上用10表示。组件10包括喷嘴12和阀14，阀14控制通过喷嘴12的清洁介质流动。喷嘴12包括至少一个清洁介质出口16，清洁介质出口16可以限定组件10的流体出口。阀14包括至少一个清洁介质入口18，清洁介质入口18可以限定组件10的阀入口。流体流动路径从入口18延伸穿过组件10到出口16。阀14控制通过流体流动路径的清洁介质流动。
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。可选地，在远端出口端22可以设置两个或更多个清洁介质出口16。本文中使用的术语“近端”是指朝向流体流的起始点定位的一端或部分，即，朝向清洁介质源并在喷嘴12的情况下远离清洁介质出口16定位的一端或部分。本文中使用的术语“远端”是指远离流体流的起始点定位的一端或部分，即，在喷嘴12的情况下朝向清洁介质出口16并远离清洁介质源定位的一端或部分。
喷嘴12可包括沿纵向组件轴线X伸长的周壁24。周壁24可为环形，如本文所示，并包括一个连续的侧壁。在其他实施例中，周壁24可以是非环形的，和/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可以由远端端壁26部分地封闭。如图所示，至少一个清洁介质出口16可以可选地如所示的穿过周壁24形成，或者在喷嘴12的其他实施例中穿过远端端壁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”在本文中以其最广泛的意义用于表示并涵盖形成或集成、安装或附接到、或以其他方式连接的概念。可选地，喷嘴12可以设置有用于安装在车辆上的安装夹28或其他附接特征。
至少一个清洁介质出口16可以是任何类型的清洁介质出口，适用于本文所述的目的，包括将清洁介质喷射或分配到车辆表面。在图示的实施例中，清洁介质出口16包括设置在喷嘴12的周壁24上的孔隙，但是在本发明的其他实施例中孔隙的数量和布置可以变化。孔隙可以具有任何形状并且以任何形式提供，包括但不限于狭槽、狭缝、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。或者，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、轴向和/或切向方向之间的角度喷射，和/或相对于装置轴线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模式，即静态扇形喷射、静态射流喷射等。在清洁介质出口16处可以设置诸如片或球珠的喷射形成元件，用于实现其他喷射模式，比如，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，代替产生清洁介质喷射，至少一个清洁介质出口16可以分配清洁介质流，或者以其他方式朝待清洁的车辆表面分配清洁介质。
阀14可以电子地控制，以选择性地允许清洁介质进入喷嘴12，如下文更详细描述的。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包括阀本体30，阀本体30具有至少一个阀入口18和至少一个阀出口32。形成在阀本体30中的流体通道34提供用于清洁介质的从入口18到阀出口32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从阀本体30突伸、穿过喷嘴12的近端入口端20并进入喷嘴12的内部，其中在梢端38上设置有至少一个孔口36。
阀出口32可以包括多于一个的孔口36。在图示的实施例中，在梢端38中设置有多个孔口36、例如两个孔口36，然而在图3中仅一个孔口36是可见的。在本发明的其它实施例中，孔口36的数量可以变化。孔口36可以相对于轴线X围绕梢端38径向间隔开。在具有两个孔口36的实施例中，孔口36可以布置在梢端38的相对侧上，即可以径向相对。孔口36可以具有任何形状并且以任何形式提供，包括但不限于梢端38中的狭槽、狭缝、孔隙、开口等。
流体通道34可从阀入口18延伸穿过梢端38处的孔口36，阀入口18可从阀本体30的侧壁40相对于轴线X径向地突伸，梢端38可从阀本体30的远端端部42沿着轴线X纵向地突伸。阀本体30的远端端部42可以是封闭的，孔口36靠近封闭的远端端部42设置。
为了保持组件10小而紧凑，喷嘴12可以与阀14直接连接。如本文所用，“直接连接”及其变型在本文中以最广泛的意义用于表示并涵盖直接形成或集成、直接安装或附接到、或以其他方式直接连接的概念。在所示的实施例中，喷嘴12和阀本体30是单独的部件，并且可以通过使用任何合适的机械联接器或其他互锁装置(例如卡扣配合联接器或快接联接器)附接在一起。在喷嘴12和阀本体30之间的接口处设置有密封元件44，以防止清洁介质在该接口处泄漏。在示例性实施例中，密封元件44由弹性材料、例如硅橡胶制成。梢端38可以将密封元件44支撑在其上。在一替代实施例中，喷嘴12和阀本体可以一体形成，例如通过注塑成型一体形成。在这种情况下，可能不需要密封元件。在另一替代实施例中，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，并且可以从非活动位置移动到活动位置。在移动到活动位置时，喷嘴伸缩到伸出位置并且喷嘴将清洁介质喷射在车辆表面上。在非活动位置，喷嘴缩回并隐蔽或隐藏。
阀14包括致动器46和先导操作阀构件，先导操作阀构件包括柔性隔膜48，柔性隔膜48操作以打开和关闭阀14，如下文进一步详细描述的。图示实施例的致动器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构造成用于沿着轴线X直线往复运动。关闭弹簧56将柱塞50驱向隔膜48，即驱向闭合位置。
在图示实施例中，阀本体30与致动器壳体54联接。阀本体30可以使用任何合适的机械联接器或其他互锁结构(例如卡扣配合联接器或接头)与致动器壳体54联接。在其他实施例中，阀本体30可以与致动器壳体54一体形成，例如通过注塑成型一体形成。
致动器壳体54可包括外壳60和内壳或芯管62。线圈52可以设置在外壳60和芯管62之间，芯管62将线圈52与清洁介质隔离。柱塞50在芯管62内直线往复。致动器壳体54的其它构造也是可能的。
致动器壳体54上的电源连接器120能够连接到外部电流源，以通过流过线圈52的电流来控制螺线管阀致动器46。螺线管阀致动器46的功耗和供电要求可以根据应用而变化，并且例如可以根据应用由12V、24V、48V、PWM或BUS系统提供。
柱塞50的一个实施例如图4至图5所示。柱塞50包括细长的柱形本体64，柱形本体64在其一端上具有密封元件、例如销66。柱形本体64可以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允许在芯管62内精确引导柱塞50以提高致动效率。
柱塞50可以可选地在其一端包括直径减小部分74，用于将关闭弹簧56集成在由柱形本体64限定的直径内。直径减小部分74具有侧壁76和圆锥形端部78，侧壁76从柱形本体64沿与密封销66相反的方向延伸。直径减小部分74在侧壁76与柱形本体64之间形成肩部80，关闭弹簧56压靠在肩部80上。
参照图6，阀本体30包括阀座58，阀座58围绕阀入口18与阀出口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，弯曲成离开阀座58以打开阀14，如下面更详细地讨论的。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的平坦表面70与芯管62的内表面之间限定了渠道72，供清洁介质流动到柱塞50的弹簧端。
隔膜48包括排放通道82和相对于排放通道82偏移的先导孔或旁路孔84。排放通道82与阀出口32的近端端部以及柱塞50的销66对准。旁路孔84与阀入口18对准，并且允许少量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)并且填充隔膜48的相反第二侧90(在本文中也称为隔膜48的旁路侧)的先导腔室88。
隔膜48的一个实施例如图7至图9所示。加强突起92可以在隔膜48的第一侧86围绕旁路孔84延伸。加强突起92从第一侧86的周围表面94向外突出，并且在阀14的预期寿命期间防止对旁路孔84的损坏。在一些应用中，阀14预计循环多次(即，大约每55ms打开一次)并经历高压(即，高达10bar或15bar)。在没有加强突起92的情况下，在高操作压力下重复的阀循环可能损坏(例如，撕裂)旁路孔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流动穿过隔膜48。排放通道82包括位于隔膜48的旁路侧90上的第一开口110和位于隔膜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可包括圆柱形部分106和截头圆锥形部分108，圆柱形部分106在其一端限定第一开口110，截头圆锥形部分108在其一端限定第二开口112。圆柱形部分106可以具有与第一开口110的直径D1相等的一致直径。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被限定在截头圆锥形部分108的最宽点处。这种形状在隔膜48的制造过程中有助于防止外表面上的毛刺。
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允许清洁介质流出先导腔室88，以平衡隔膜48两侧的压力。先导腔室88可以由隔膜48的旁路侧90和在芯管62与柱塞50之间的内部空间限定，该内部空间包括渠道72。
当螺线管致动器46未致动时，柱塞50上的销66选择性地堵塞隔膜48的排放通道82。销座114可以在隔膜48的旁路侧90上围绕第一开口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可围绕销座114，并在其内表面处限定销座114的直径D4。柱塞密封突起116可以从隔膜48的旁路侧90的周围表面118向外突出。销座114和柱塞密封突起116形成与密封销66的形状相反的凹入形状。柱塞密封突起116还对销座114和第一开口110进行加强，销座114和第一开口110受到来自柱塞50的较大力和摩擦。
密封销66可以包括末端65，当阀14关闭时，末端65压靠在隔膜48上，如图6所示。可选地，末端65具有窄密封边缘67，该窄密封边缘67接合销座114。窄密封边缘67可以具有光滑的边缘以防止对隔膜48的损坏。窄密封边缘67可以由末端65中的圆锥形凹部69形成。
阀密封突起96可以围绕排放通道82的第二开口112。密封突起96从主通道侧86的周围表面98向外突出，该周围表面98可以与加强突起92从其突出的表面94邻接。
当阀14被柱塞50抵靠隔膜48的力关闭时，阀密封突起96的至少一部分被推动经过阀座58并突出到阀出口32中，这为柱塞50对隔膜48的密封力提供了横向分量。隔膜48由此被夹在销66与阀座58之间，这可以提供改进的密封，优于单独的压缩密封力。
隔膜48可包括具有大致圆形外周102的大致盘状本体100，排放通道82位于盘状本体100的中心，并且旁路孔84偏离盘状本体100的中心。装配突起104可以围绕盘状本体100的外周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，装配突起104被压缩在阀本体30与致动器壳体54之间，并在隔膜48因压力变化和螺线管阀致动器46的操作而变形时将隔膜48保持到位。
在示例性实施例中，隔膜48由具有弹性和柔性的弹性材料制成。隔膜48可以由任何弹性材料制成，该弹性材料可以在流体压力变化和柱塞50的运动下弹性变形以打开和关闭阀14。在一个实例中，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，当线圈52未通电时，柱塞50被关闭弹簧56驱向隔膜48。柱塞50的销66将隔膜48压靠在阀座58上，以关闭阀14并堵塞排放通道82。旁路孔84构造成当柱塞50处于关闭位置时均衡隔膜48两侧上的压力。旁路孔84允许少量清洁介质流动穿过隔膜48并填充位于隔膜48的相反侧上的先导腔室88。先导腔室88中的流体压力与来自关闭弹簧56的作用在隔膜48上的力的总和等于或大于来自阀入口18的作用在隔膜48上的流体压力和作用在柱塞50上的流体压力，以保持隔膜48抵靠在阀座58上而具有良好的密封性且无泄漏。
如图11所示，当线圈52通电时，柱塞50通过磁力克服关闭弹簧56的力移动，柱塞50上的销66从隔膜48退出，以解除对排放通道82的堵塞。先导腔室88中的清洁介质现在可以自由地流动穿过排放通道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继续变形并弯曲离开阀座58时，清洁介质可以直接从阀入口18流到阀出口32，即无需从隔膜48的一侧穿过到另一侧。随着清洁介质流动穿过排放通道82，来自先导腔室88中的流体的压力继续降低。变化的压力继续使隔膜48变形，直到其达到完全打开位置，如图13所示。
参照图13，隔膜48现在完全打开，来自阀入口18的流体直接流到阀出口32。旁路孔84与排放通道82之间的通道可以通过致动器壳体54的一部分和/或隔膜48与柱塞50的销66的重新接合来关闭。
参照图14，当线圈52断电时，关闭弹簧56将柱塞50移回其非致动位置，柱塞50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低的，并且随着清洁介质流动穿过旁路孔84而增加。一旦先导腔室88中的流体压力和来自关闭弹簧56的作用在隔膜48上的力的总和与来自阀入口18的作用在隔膜48上的流体压力平衡，阀14将处于图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车辆122，车辆122具有用于清洁车辆122的车辆表面126的系统124。系统122包括参照图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，控制通过喷嘴12的清洁介质流动的阀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、例如泵或压缩机(未示出)加压。操作压力可以可选地小于15bar，或者在1bar到10bar之间且包括1bar和10bar。
阀14连接到车辆122的电源132。可以根据控制单元(未示出)的要求来控制阀14的打开/关闭状态。清洁介质向组件10的供应可以是自动的，其中清洁介质以预定间隔或根据需要自动供应，或者可以是手动的，例如通过在车厢中提供可由车辆驾驶员手动致动的开关(未示出)来实现。
系统124还可设置有加热元件以及额外的导管、管、管道、软管、流体连接器和/或歧管(未显示)，加热元件用于在清洁介质施加到车辆表面之前加热清洁介质，额外的导管、管、管道、软管、流体连接器和/或歧管(未示出)将系统124的部件流体联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。
车辆表面126可包括摄像头、传感器、前挡风玻璃、后挡风玻璃、前照灯或车头灯、其他另外的车辆表面。组件10可以安装在车辆122上的各种位置，以清洁各种车辆表面。例如，组件10可以是安装在发动机罩上、安装在发动机罩下、安装在前围挡板上或安装在刮水器臂上。在另一示例中，组件10可以集成在或安装在后端扰流器或中央高位刹车灯(CHMSL)上。
在图16中，示出了系统124的另一实施例。系统124大致上类似于图15中所示的系统124，除了具有至少两个参照图1至图14所描述的喷嘴/阀组件10A、10B，包括第一液体流动控制阀14A和第二空气流动控制阀14B，第一液体流动控制阀14A用于控制清洁液体向第一喷嘴12A的流动，第二空气流动控制阀14B用于控制清洁空气向第二喷嘴12B的流动。喷嘴12A、12B被定位成将清洁介质输送到同一车辆表面126。液体流动路径128A将加压清洁液体130A供应到第一阀14A的入口18A，空气流动路径128B将加压清洁空气130B供应到第二阀14B的入口18B。
在图15至图16所示系统124的一替代实施例中，喷嘴12、12A、12B可以远离阀14、14A、14B，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的车辆的又一实施例。系统140包括具有双阀结构的双流动控制阀组件10'，双阀结构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'定位成将清洁介质输送至同一车辆表面142。第一流动路径146向组件10'的第一阀14供应加压清洁介质148(例如液体)，第二流动路径146'向组件10'的第二阀14'供应加压清洁介质148'(例如空气)。清洁介质148、148'由外部系统、例如一个或更多个泵或压缩机(未示出)加压。操作压力可以可选地小于15bar，或者在1bar到10bar之间且包括1bar和10bar。
喷嘴144、144'可远离组件10'，通过第一流体管线150流体连接第一阀14的出口与第一喷嘴144的入口，通过第二流体管线150'流体连接第二阀14'的出口与第二喷嘴144'的入口。在其它实施例中，喷嘴144、144'可以是组件10'的局部结构或直接附接到组件10'。
组件10'连接到车辆122的电源150。每个阀14、14'的打开/关闭状态可以根据控制单元(未示出)的要求独立地控制。每种清洁介质向组件10'的供应可以是自动的，其中清洁介质以预定的间隔或根据需要自动供应，或者可以是手动的，例如通过在车厢中提供可由车辆驾驶员手动致动的开关(未示出)来实现。
系统140还可设置有至少一个加热元件以及额外的导管、管、管道、软管、流体连接器和/或歧管(未示出)，至少一个加热元件用于在清洁介质施加到车辆表面之前加热清洁介质，额外的导管、管、管道、软管、流体连接器和/或歧管(未示出)将系统140的部件流体联接在一起，并提供从加压清洁流体130的源到组件10'的流体流动路径。
车辆表面142可包括摄像头、传感器、前挡风玻璃、后挡风玻璃、前照灯或车头灯、其他另外的车辆表面。组件10'可以安装在车辆138上的各种位置，以清洁各种车辆表面。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刮水器臂上。在另一示例中，组件10'可以集成在或安装在后端扰流器或中央高位刹车灯(CHMSL)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'可以大致类似于上面参照图1至图14描述的阀14。组件10'包括用于每个阀14、14'的阀本体30、30'。每个阀本体30、30'具有如前所述的阀入口18、18'、阀出口32、32'和流体通道34、34'。每个阀14、14'包括如前所述的螺线管致动器46、46'和柔性隔膜48、48'。
组件10'包括用于每个相关的螺线管致动器46、46'的至少一个壳体。在图示的实施例中，组件10'可以包括壳体154，壳体154限定了内部空间，该内部空间构造成接纳两个螺线管致动器46、46'，并且壳体154与阀本体30、30'一体地形成，例如通过注塑成型一体地形成。在其它实施例中，阀本体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器或其它互锁结构，比如卡扣配合联接器或接头。
在一些实施例中，组件10'可包括适配器156，该适配器156将阀14、14'连接到清洁介质供应系统，例如图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和在入口158与出口160之间的流体通道162，第一入口158构造成与加压清洁介质(例如液体)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。适配器156还包括第二入口164、第二出口166和在入口164与出口166之间的流体通道168，第二入口164构造成与加压清洁介质(例如空气)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。
阀入口18、18'可构造成接受适配器156的出口160、166，以通过适配器156建立加压清洁介质源(例如图17所示的148、148')与阀14、14'之间的流体连接。密封元件170、172可以设置在出口160、166与阀入口18、18'之间的接口处，以防止清洁介质在接口处泄漏。在示例性实施例中，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可以通过快接联接器174连接到壳体154，从而组件10可以手动地与适配器156快速连接和断开连接。更具体地说，阀入口18、18'可以手动地与适配器出口160、166快速地连接和断开连接。快接联接器174的各种构造是可能的。快接联接器的示例在美国专利No.7823930中进行了描述，该专利通过引用整体并入本文。
在一些实施例中，适配器156可以包括歧管，通道162、168分支成多于一个的出口。可选地，歧管适配器还包括从第一通道162延伸的第一旁路176以用于在第一流动控制阀14周围引导诸如液体的清洁介质，以及从第二通道168延伸的第二旁路178以用于在第二流动控制阀14'周围引导诸如空气的清洁介质。
旁路176、178可以可选地将清洁介质提供给另一下游双流动控制阀组件或其他流动控制阀，比如在多个阀/喷嘴由共同的加压清洁介质源供给的“菊花链”系统中。在不需要菊花链系统的组件10'的其他实施例中，可以不包括旁路176、178。
值得注意的是，虽然歧管示出为与适配器156一起提供，但在其他实施例中，歧管可以在与组件10'一起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能够连接到外部电流源，以通过流过线圈52、54'的电流来控制螺线管致动器46、46'。每个阀14、14'的打开/关闭状态可以根据需要独立地控制，从而允许阀14、14'单独地、同时地或以其他所需顺序打开。
在图20中，示出了系统140的另一实施例。系统140大致上类似于图17中所示的系统140，除了具有多个双流动控制阀组件10'，双流动控制阀组件10'在“菊花链”中由加压清洁介质148、148'的源供给。每个组件10'控制清洁介质向不同车辆表面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'的附加流体管线。
在图21中，示出了根据另一实施例的流动控制阀组件10”。组件10”包括喷嘴12”和阀14”，阀14”控制通过喷嘴12”的清洁介质的流动。与图1至图14的实施例相似，喷嘴12”与电子阀14”集成，这可以允许电子受控的喷嘴激活、减少的泄漏和更快的响应时间。组件10”的喷嘴12”和阀14”可以大致类似于上面参照图1至图14描述的喷嘴12和阀14，并且相似的元件用带有双撇号(”)符号的相同参考数字表示。
实施例之间的一个区别是，本实施例的电源连接器120”设置在致动器壳体54”的端部，而不是如第一实施例的图1至图3所示设置在侧面。电源连接器120”沿纵向组件轴线X”轴向地延伸，并且在所示实施例中与喷嘴12”同轴地延伸。
另一区别是，与图1和图2所示的实施例相比，本实施例中喷嘴12”的长度相对于阀14”的长度更短。较短的喷嘴长度提供了更紧凑的组件10”，其中清洁介质出口16”更靠近阀14”。
实施例之间的又一区别是，为阀本体30”、喷嘴12”和电源连接器120”提供了卡扣配合连接。在所示的实施例中，阀本体30”卡扣到致动器壳体54”上，并且喷嘴12”卡扣到出口32”上，以建立模块化组件10”中部件的组装位置。然后可以将模块化组件10”安装在车辆上。这种安装可以通过进行必要的流体连接和电气连接来完成，包括将阀本体30”与流体源连接以及将电源连接器120”与电源连接，如下文更详细地描述的。
在所示实施例中，阀本体30”卡扣到致动器壳体54”上，以建立阀本体30”在致动器46”上的安装位置。阀本体30”可以沿沿着轴线X”的方向被推到致动器壳体54”上。各种连接装置可以帮助将阀本体30”与致动器壳体54”连接。如图所示，可以在阀本体30”上设置卡锁接纳部183，并且可以在致动器46”上的任何合适位置、例如在致动器壳体54”上设置卡锁爪184。卡锁爪184能够与卡锁接纳部183接合，以将阀本体30”保持在致动器壳体54”上的安装位置。通常，具有与致动器46”的卡扣配合连接是有利的，因为这允许阀本体30”易于拆卸以进行维修，并且/或者提供了下述安装结构：该安装结构可以可互换地接纳不同的阀本体，包括具有或不具有旁路连接器188的阀本体，如下文进一步详细描述的。应注意的是，虽然在图21中两个接纳部和爪是可见的，但是可以提供另外的接纳部和爪，并且另外的接纳部和爪可以围绕阀本体30”和致动器壳体54”径向间隔开。
卡锁接纳部183可设置在阀本体30”的裙部220上，裙部220定尺寸成配装在致动器壳体54”上并与致动器壳体54”紧密接触。阀本体30”可包括横向于或倾斜于轴线X”的端壁222，裙部220从端壁222悬垂并沿与出口32”相反的方向纵向地延伸。
裙部220可以是大致环形的，如本文所示，并且包括多个可弯曲构件(flexmember)224。卡锁接纳部183可形成为穿过可弯曲构件224的开口。在其他实施例中，裙部220可以是非环形的，和/或可以包括一个连续的侧壁。卡锁爪184可从致动器壳体54”的外表面突出，并且阀本体30”滑动到致动器壳体54”上可使得可弯曲构件224在爪184卡扣到接纳部183中之前向外弯曲，接着可弯曲构件224弯曲回复以包围致动器壳体54”。
在所示实施例中，喷嘴12”卡扣到出口32”上，以建立喷嘴12”在阀14”上的安装位置。喷嘴12”可以沿沿着轴线X”的方向推到出口32”上。各种连接装置可以帮助将喷嘴12”与阀14”连接。如图所示，可以在喷嘴12”上设置卡锁接纳部185，并且可以在出口32”上的任何合适位置设置卡锁爪186。卡锁爪186能够与卡锁接纳部185接合，以将喷嘴12”保持在阀14”上的安装位置。通常，具有与喷嘴12”的卡扣配合连接是有利的，因为这允许喷嘴12”易于拆卸以进行维修，并且/或者提供了下述安装结构：该安装结构可以可互换地接纳不同的喷嘴。应注意的是，虽然在图21中仅一个接纳部和爪是可见的，但是第二接纳部和爪可以设置为与可见的接纳部和爪相反。
卡锁元件187、例如卡锁爪可设置在电源连接器120”上的任何合适位置，并能够与相应连接器上的卡锁接纳部(未示出)接合，以建立阀14”与电源之间的电连接。通过输入到电源连接器120”的信号提供电子受控的喷射激活。通常，具有与电源的卡扣配合连接是有利的，因为这允许组件10”是模块化的，易于拆卸以进行维修，并且/或者提供下述安装结构：该安装结构可以可互换地接纳不同的对应连接器，以建立阀14”与电源之间的电连接。
又一个区别是，组件10”能够与其他阀组件连接，例如在多个阀/喷嘴由共同的加压清洁介质源供给的“菊花链”系统中。组件10”包括旁路连接器188，该旁路连接器188限定了旁路通道的至少一部分，该旁路通道在阀14”周围引导清洁介质。在所示的实施例中，旁路连接器188可联接到阀本体30”，阀本体30”包括入口18”和出口32”，旁路通道在隔膜(未示出，但类似于图3中的隔膜48)周围引导清洁介质，该隔膜操作以打开和关闭阀14”。旁路通道可以从入口18”与出口32”之间的流体通道分支出来。在所示的实施例中，旁路连接器188沿与入口18”大致相反的方向径向地突伸。旁路连接器188的其他位置也是可能的。
旁路连接器188可与软管或其他导管联接，以向另一下游流动控制阀提供清洁介质。旁路连接器188可以包括快接联接器226，由此软管或其它导管可以手动地与旁路连接器188快速连接和断开连接。快接联接器174的各种构造是可能的。在一个实施例中，快接联接器226包括能够连接到软管或其他导管的端部(未示出)的接纳部分228以及移动以锁定该端部防止从接纳部分228移位的固定部分230。快接联接器的示例在美国专利No.7823930中描述，该专利通过引用整体并入本文。
与使用软管连接阀和喷嘴的传统系统(其中喷嘴通常远离阀)不同，图21的组件10”具有与电子阀14”直接集成的喷射喷嘴12”。因此，消除了对软管和软管布线的需要，并且包括更少的泄漏路径。在图21中，喷嘴12”与密封元件44”一起从阀14”上分解出来，密封元件44”设置在喷嘴12'与阀本体30'之间的接口处，以防止清洁介质在接口处泄漏。沿着这些相同的路线，响应时间更快，这是因为从电子阀14”到喷嘴12”的距离缩短了。
在图22中，示意性地示出了包括多个流动控制阀组件10”的系统190。组件10”布置在由加压清洁介质源192供给的“菊花链”中。两个组件10”都连接到电源194，并且通过输入到电源连接器120”的电阀信号来提供电子受控的喷射激活。每个组件10”控制清洁介质向不同的车辆表面196A、196B的流动。一个组件10”的旁路连接器188之间的流动路径包括连接到另一组件10”的入口18”的至少一个软管、导管或其他流体管线198。
在图23至图24中，示出了根据又一实施例的流动控制阀组件10”'。组件10”'包括两个喷嘴12”'和阀14”'，该阀14”'控制通过喷嘴12”'的清洁介质的流动。与图1至图14的实施例相似，喷嘴12”'与电子阀14”'集成，这可以允许电子受控的喷嘴激活、减少的泄漏和更快的响应时间。组件10”'的喷嘴12”'和阀14”'可以大致类似于上面参照图1至图14描述的喷嘴12和阀14，并且相似元件用带有双撇号(”)符号的相同参考数字表示。
实施例之间的一个区别是，两个喷射喷嘴12”'与一个电子阀14”'集成。组件10”'包括入口200和两个出口202、204，一个出口用于一个喷射喷嘴12”'。与第一实施例相似，每个出口202、204可以包括中空梢端，该中空梢端突伸穿过相应喷嘴12”'的近端入口端。为了向两个喷嘴12”'提供流体流，第一流体通道206流体连接入口200和第一出口202，第二流体通道208流体连接入口200和第二出口204。在阀14”'内部，致动器(未示出)和两个可变形隔膜(未示出，但类似于图3中的隔膜48)操作以打开和关闭通道206、208。致动器可操作以前后移动，以每次交替推压隔膜，从而切换通道的打开，并以交替的方式操作喷射喷嘴12”'。与之前的实施例相似，致动器可以优选地是螺线管致动器。组件10”'包括连接到致动器的电源连接器210，并且通过输入到电源连接器210的信号来提供电子受控的喷射激活。
喷嘴12”'与阀出口202、204直接相连。在图示的实施例中，喷嘴12和阀出口202、204是单独的部件，并且可以通过使用任何合适的机械联接器或其他互锁结构(例如卡扣配合联接器或快接联接器)附接在一起。密封元件212设置在每个喷嘴12”'与出口202、204之间的接口处，以防止清洁介质在该接口处泄漏。在示例性实施例中，密封元件212由弹性材料(例如硅橡胶)制成。
在所示实施例中，喷嘴12”'卡扣到出口202、204，以建立喷嘴12”'在阀14”'上的安装位置。喷嘴12”'可以沿着轴线Y伸长，轴线Y可以彼此平行，并且喷嘴12”'可以沿沿着上述轴线的方向被推到出口202、204上，该方向大致垂直于阀轴线V。各种连接装置可以帮助将喷嘴12”'与阀14”连接。如图所示，可以在喷嘴12”'上设置卡锁接纳部214，并且可以在出口202、202上的任何合适位置设置诸如卡锁爪的卡锁元件216。卡锁元件216能够与卡锁接纳部214接合，以将喷嘴12”'保持在阀14”'上的安装位置。
清洁介质出口16”'可构造成引导清洁介质相对于轴线Y大致径向向内喷射，使来自两个喷嘴12”'的清洁介质指向相同的目标区域，例如指向相同的车辆表面。换言之，一个喷嘴12”'的出口16”'引导清洁介质朝向另一喷嘴12”'喷射。
与使用软管连接阀和单个喷嘴的传统系统(其中喷嘴通常远离阀)不同，图23至图24的组件10”'具有与电子阀14”直接集成的两个喷嘴12”。因此，消除了对软管和软管布线的需要，并且包括更少的泄漏路径。沿着这些相同的路线，响应时间更快，这是因为从电子阀14”到喷嘴12”的距离缩短了。
方向术语，如“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”和“向外”，用于根据图示中所示实施例的方向来帮助描述本发明。方向性术语的使用不应被解释为将本发明限制在任何特定的方向。
术语“包括的”或“包括”在其最广泛的意义上用于表示和涵盖“包含的”、“包含”、“本质上由…组成(的)”和“由…组成(的)”的概念。使用“例如”、“比如”、“诸如”和“包含”来列出示例性实例并不局限于仅列出的实例。因此，“例如”或“诸如”的意思是“例如但不限于”或“诸如但并不限于”，并涵盖其他类似或等效的实例。
应当理解，所附权利要求不限于详细描述中描述的表达和特定的装置或方法，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。关于本文所依赖的用于描述各种实施例的特定特征或方面的任何马库什组，应当理解，可以从独立于所有其他马库什成员的相应马库什组的每个成员获得不同的、特殊的和/或意料外的结果。可以单独地和/或组合地依赖马库什组的每个成员，并且为所附权利要求范围内的特定实施例提供足够的支持。
本文以示例性的方式描述了本发明，应当理解，所使用的术语旨在具有描述词的性质，而不是限制性的。根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的。除了在所附权利要求的范围内具体描述的以外，本发明可以被实践。独立权利要求和从属权利要求的所有组合(包括单项从属权利要求和多项从属权利要求)的主题在本文中被明确设想。

Claims (15)

1.一种用于清洁车辆表面的组件，包括：
喷嘴，所述喷嘴包括至少一个清洁流体出口、沿轴线伸长的周壁；
电子阀，所述电子阀控制清洁介质向所述喷嘴的流动，所述电子阀包括：
阀本体，所述阀本体包括阀入口、阀出口、所述阀入口与所述阀出口之间的流体通道、阀座，所述阀入口构造成用于与加压清洁介质源流体连通，所述阀座围绕所述阀入口与所述阀出口之间的所述流体通道中的开口；
致动器，所述致动器包括具有密封销的柱塞；以及
柔性隔膜，所述柔性隔膜能够移动成与所述阀座接合以关闭所述阀，并且能够移动成与所述阀座脱离接合以打开所述阀；
电源连接器，所述电源连接器能够连接到外部电流源并包括卡锁元件，所述卡锁元件构造成将所述电源连接器与对应的连接器联接，以通过卡扣配合连接建立所述阀与电源之间的电连接；
弹性密封元件，所述弹性密封元件位于所述喷嘴与所述阀之间的接口处；以及
旁路连接器，所述旁路连接器限定了旁路通道的至少一部分，所述旁路通道在所述阀周围引导清洁介质，所述旁路连接器包括快接联接器，由此导管能够手动地与所述旁路连接器连接和断开连接；
其中，所述喷嘴包括近端入口端和远端出口端，所述近端入口端直接连接至所述阀本体，并且所述至少一个清洁流体出口设置在所述远端出口端处；
其中，所述阀本体卡扣配合到所述致动器以建立所述阀本体在所述致动器上的安装位置，并且所述喷嘴卡扣配合到所述阀本体以建立所述喷嘴在所述电子阀上的安装位置。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述喷嘴卡扣配合到所述阀出口，以建立所述喷嘴在所述电子阀上的安装位置。
3.根据权利要求2所述的组件，包括所述喷嘴上的卡锁接纳部和所述阀出口上的卡锁元件，其中，所述卡锁元件能够与所述卡锁接纳部接合，以将所述喷嘴保持在所述阀上的所述安装位置。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述旁路连接器沿与所述阀入口大致相反的方向径向地突伸。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述旁路连接器联接到所述阀本体，并且所述旁路通道在所述隔膜周围引导清洁介质。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述柱塞构造成沿着所述轴线直线往复运动。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少一个清洁流体出口在所述远端出口端处穿过所述周壁形成，并且构造成引导清洁介质相对于所述轴线大致径向地喷射。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述阀入口从所述阀本体相对于所述轴线径向地突伸，并且所述阀出口从所述阀本体沿着所述轴线纵向地突伸。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述阀出口包括中空梢端，所述中空梢端从所述阀本体突伸穿过所述喷嘴的所述近端入口端并进入所述喷嘴的内部，其中，所述中空梢端上设置有至少一个孔口。
10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述阀出口包括中空梢端，所述中空梢端从所述阀本体突伸穿过所述喷嘴的所述近端入口端并进入所述喷嘴的内部，其中，所述中空梢端上设置有至少一个孔口。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述阀本体的远端端部是封闭的，并且设置在所述中空梢端上的所述至少一个孔口靠近封闭的所述远端端部。
12.根据权利要求10所述的组件，其中，所述弹性密封元件支撑在所述中空梢端上。
13.根据权利要求1所述的组件，其中，所述隔膜包括与所述阀出口对准的排放通道和与所述阀入口对准的旁路孔，其中，所述密封销构造成将所述隔膜压靠在所述阀座上以关闭所述阀并堵塞所述排放通道，并且其中所述流动控制阀包括将所述柱塞驱向所述隔膜的关闭弹簧。
14.根据权利要求1所述的组件，其中，所述隔膜包括：
排放通道，所述排放通道包括所述隔膜的第一侧上的第一开口和所述隔膜的相反第二侧上的第二开口；
旁路孔，所述旁路孔构造成当所述柱塞处于关闭位置时均衡所述隔膜的所述第一侧和所述第二侧上的压力；
销座，所述销座围绕所述隔膜的所述第一开口，其中所述密封销与所述销座对准；以及
密封突起，所述密封突起围绕所述隔膜的所述第二侧上的所述第二开口；
所述隔膜在打开状态与关闭状态之间是柔性的，在所述打开状态，所述密封突起与所述阀座间隔开并且允许清洁介质从所述阀入口流动通过所述阀出口，在所述关闭状态，所述密封突起与所述阀座接合并且阻止清洁介质从所述阀入口流动通过所述阀出口。
15.根据权利要求1所述的组件，其中，所述致动器包括螺线管致动器，所述螺线管致动器包括：
线圈，所述线圈能够连接到外部电流源，所述柱塞能够在所述线圈内在关闭位置与打开位置之间移动；以及
致动器壳体，所述致动器壳体包括外壳和位于所述外壳内的芯管，其中，所述线圈设置在所述外壳与芯管之间，所述芯管将所述线圈与所述清洁介质隔离并且容纳所述柱塞。
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