調溫裝置和冷卻系統的製作方法

2023-09-18 21:59:00 2

調溫裝置和冷卻系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於機動車輛中的冷卻系統的調溫裝置(1)，包括：進料管道(3)，其適於接收穿過機動車輛的燃式發動機被循環的冷卻流體；進料開口(17)，其適於接收來自冷卻系統中的先導管線的冷卻流體；第一和第二排料管道(5a、5b)；以及能夠軸向地位移的閥杆(11)，閥體(10)被固定在所述閥杆上。依賴溫度的啟動元件(14)被設置成以便取決於經由進料開口(17)被接收的冷卻流體的溫度影響閥杆的位移位置，以及所述進料開口經由沿軸向方向穿過閥杆延伸的連接管道(18)與第二排料管道(5b)連接在一起。本發明還涉及一種包括所述調溫裝置的冷卻系統。
【專利說明】調溫裝直和冷卻系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的調溫裝置以及一種根據權利要求9的前序部分的冷卻系統。

【背景技術】
[0002]包括具有蠟體的依賴溫度的啟動元件的調溫裝置通常被用於調節冷卻系統中的冷卻流體的溫度，所述冷卻系統冷卻機動車輛中的燃式發動機。調溫裝置取決於冷卻流體的溫度將從燃式發動機流出的冷卻流體在冷卻流體返回到燃式發動機之前引導到待冷卻的散熱器或在不經過散熱器的情況下直接引導回到燃式發動機。在多種機動車輛中，調溫裝置被耦連到冷卻系統的在燃式發動機的冷卻流體出口與散熱器的冷卻流體進口之間的冷卻迴路中。已被示出的有利的是取決於被引導到燃式發動機中的冷卻流體的溫度控制調溫裝置，而非取決於離開燃式發動機的冷卻流體的溫度控制調溫裝置。為了使得能夠在不必改變調溫裝置的在冷卻迴路中的布置的情況下進行所述控制，已開發這樣的調溫裝置，所述調溫裝置被設置成接收來自先導管線的控制冷卻流體流，所述先導管線使得朝向燃式發動機的冷卻流體進口流動的冷卻流體的一部分轉向。後者類型的調溫裝置先前從EP2037 097 A2 和 EP 2 366 878A2 已知。
[0003]發明目的
[0004]本發明的目的是提供一種具有新穎和有利設計的以上指定類型的調溫裝置。


【發明內容】

[0005]所述目的根據本發明藉助於展現出在權利要求1中被限定的特徵的調溫裝置被實現。
[0006]根據本發明的調溫裝置包括:
[0007]-進料管道，其適於接收穿過機動車輛中的燃式發動機被循環的冷卻流體，
[0008]-進料開口，其適於接收來自先導管線的冷卻流體，
[0009]-第一排料管道，其被連接到所述進料管道，以及冷卻流體適於從所述第一排料管道被引導到散熱器，
[0010]-第二排料管道，其被連接到所述進料管道，以及冷卻流體適於從所述第二排料管道在不經過所述散熱器的情況下返回到燃式發動機，
[0011]-閥體，其能夠在多個位置之間位移以便調節冷卻流體的從所述進料管道到所述排料管道的流動，
[0012]-依賴溫度的啟動元件，以及
[0013]-能夠軸向地位移的閥杆，閥體被固定在所述閥杆上，其中啟動元件被設置成取決於經由所述進料開口被接收的冷卻流體的溫度影響閥杆和閥體的位移位置，以及其中所述進料開口經由沿軸向方向穿過閥杆延伸的連接管道被連接到第二排料管道。
[0014]因此，閥杆被用在根據本發明的調溫裝置中以便將從先導管線被接收的冷卻流體引導到第二排料管道。作為結果，調溫裝置能夠被賦予特別緊湊且空間效率高的設計。
[0015]根據本發明的一個實施方式，閥杆穿過被結合在啟動元件中的蠟體延伸以便使得熱量能夠從在閥杆內部穿過所述連接管道流動的冷卻流體傳遞到蠟體。與蠟體被從外側加熱的常規類型的調溫裝置相比，以所述方式從內部加熱蠟體使得在來自在閥杆內部穿過連接管道流動的冷卻流體的熱量的作用下能夠將蠟體更有效率地徹底加熱。
[0016]本發明的第二實施方式的特徵在於:
[0017]-調溫裝置包括活塞腔以及被接收在活塞腔中的能夠位移的活塞，於是閥杆穿過所述活塞腔延伸，
[0018]-所述活塞被固定地連接到閥杆外側並且被放置在閥杆外側上，以及
[0019]-蠟體被安置在活塞腔中並且被設置成作用在所述活塞上。
[0020]從而可以以有效率且空間效率高的方式將蠟體的擴展轉換為閥杆和閥體的軸向位移。
[0021]根據本發明的調溫裝置的其它有利特徵在從屬權利要求以及以下的【具體實施方式】中被描述。
[0022]本發明還涉及一種展示出在權利要求9中被限定的特徵的冷卻系統。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本發明將會在以下利用示例性實施方式的協助並且參考附圖被描述。以下附圖被描繪:
[0024]圖1是根據本發明的第一實施方式的調溫裝置的側視圖，
[0025]圖2是根據圖1的調溫裝置的前視圖，
[0026]圖3是沿圖2中的線II1-1II的剖視圖，
[0027]圖4是穿過根據本發明的第二實施方式的調溫裝置的剖視圖，以及
[0028]圖5是包括根據本發明的調溫裝置的冷卻系統的示意圖。

【具體實施方式】
[0029]圖1-3展示了根據本發明的實施方式的調溫裝置I。所述調溫裝置I適於被結合在機動車輛中的冷卻系統(例如在圖5中被展示類型的冷卻系統40)中。調溫裝置I包括調溫器外殼2。用於接收穿過機動車輛中的燃式發動機被循環的冷卻流體的進料管道3被設置在調溫器外殼2中。所述進料管道3適於被連接到所述冷卻系統中的管線，以便能夠經由被設置在調溫器外殼2中的進料開口 4接收來自所述管線的冷卻流體。第一排料管道5a和第二排料管道5b還被設置在調溫器外殼2中。這些排料管道5a、5b都被連接到進料管道3。來自第一排料管道5a的冷卻流體適於從調溫裝置I被引導到所述冷卻系統中的散熱器，而來自第二排料管道5b的冷卻流體適於在不經過所述散熱器的情況下返回到燃式發動機。第一排料管道5a適於被連接到所述冷卻系統中的管線以便使得冷卻流體可以經由被設置在調溫器外殼2中的第一出口開口 6a經過所述管線，而第二排料管道5b適於被連接到所述冷卻系統中的第二管線以便使得冷卻流體可以經由被設置在調溫器外殼2中的第二出口開口 6b經過所述第二管線。
[0030]閥體10被可位移地設置在調溫器外殼2中。所述閥體10能夠在多個位置之間軸向地位移特別調節冷卻流體的從所述進料管道3到所述排料管道5a、5b的流動。閥體10被固定在能夠軸向地位移的閥杆11上並且能夠與所述閥杆一起位移，所述閥杆被可位移地放置在調溫器外殼2中。第一閥座12a在進料管道3與第一排料管道5a之間被設置在調溫器外殼2中，以及第二閥座12b在進料管道3與第二排料管道5b之間被設置在調溫器外殼2中。在被展不的實施例中，第一閥座12通過圍繞第一開口 13a延伸的邊緣被形成，所述第一開口構成進料管道3與第一排料管道5a之間的流道，而第二閥座12b通過圍繞第二開口 13b延伸的邊緣被形成，所述第二開口構成進料管道3與第二排料管道5b之間的流道。閥體10包括第一閥構件10a，所述第一閥構件在閥體的第一端部位置中能夠被接收在第一閥座12a中以便關閉所述第一開口 13a並且從而防止冷卻流體從進料管道3流動到第一排料管道5a。閥體10還包括第二閥構件10b，所述第二閥構件在閥體的第二端部位置中能夠被接收在第二閥座12b中以便關閉所述第二開口 13b並且從而防止冷卻流體從進料管道3流動到第二排料管道5b。兩個閥構件10a、10b被設置在沿閥杆的軸向方向觀察距彼此一定距離處。當第一閥構件1a被定位在其與第一閥座12a接合的被閉合位置中時，第二閥構件1b被定位在距第二閥座12b —段距離處的打開位置中，如在圖3中被展示的，於是冷卻流體從而被允許從進料管道3經由所述第二開口 13b流動到第二排料管道5b。當第二閥構件1b被定位在其與第二閥座12b接合的被閉合位置中時，第一閥構件1a被定位在距第一閥座12a —段距離處的打開位置中，於是冷卻流體從而被允許從進料管道3經由所述第一開口 13a流動到第一排料管道5a。當閥體10被定位在各所述端部位置之間的位置中時，冷卻流體被允許從進料管道3以不同程度經由所述第一開口 13a流動到第一排料管道5a並且經由所述第二開口 13b流動到第二排料管道5b。閥杆11穿過相應閥構件10a、1b的中心延伸。在被展示的實施例中，相應閥構件10a、10b由錐形閥頭組成。
[0031]閥體10能夠在被設置在調溫器外殼2中的啟動元件14的作用下並且抵抗來自作用在閥體10或閥杆11上的彈簧裝置15的彈簧力沿所述第二端部位置的方向從所述第一端部位置位移。在被展示的實施例中，彈簧裝置15由壓縮彈簧組成，所述壓縮彈簧的一個端部抵靠第二排料管道5b內側的支撐面16a並且所述壓縮彈簧的另一側抵靠第二閥構件1b上的支撐面。所述壓縮彈簧圍繞閥杆的端部11b，所述端部被接收在第二排料管道5b中。調溫裝置I還包括進料開口 17，所述進料開口適於接收來自所述冷卻系統中的先導管線的冷卻流體。啟動元件14被設置成取決於經由所述進料開口 17從先導管線被接收的冷卻流體的溫度影響閥杆11和閥體10的位移位置。進料開口 17經由沿軸向方向穿過閥杆11延伸的連接管道18被連接到第二排料管道5b。從先導管線被接收的冷卻流體一直被允許經由連接管道18進一步流動到第二排料管道5b，無論閥杆11和閥體10的位置。
[0032]在被展示的實施例中，閥杆11是管狀的並且在兩個端部處開口，於是連接管道18由在閥杆的各端部之間的穿過閥杆軸向地延伸的內部空間形成。閥杆11有利地由具有高導熱能力的金屬材料製成。
[0033]在被展示的實施例中，啟動元件14包括臘體20。閥杆11穿過所述臘體20延伸以便使得熱量能夠從穿過閥杆11內側的連接管道18流動的冷卻流體傳遞到蠟體20。活塞腔21被設置在調溫器外殼2中，以及活塞22被可位移地接收在所述活塞腔中。閥杆11穿過活塞腔21延伸，以及活塞22與閥杆11外側固定地連接在一起並且被放置在閥杆外側上。蠟體20被安置在活塞腔21中並且被設置成作用在活塞22上。當穿過連接管道18流動的冷卻流體具有低於蠟體20中的蠟物質的融化溫度的溫度時，蠟體處於固態，以及閥體10接下來被定位於在圖3中被展示的第一端部位置中。當蠟體20在來自穿過連接管道18流動的冷卻流體的熱量的作用下被加熱到所述融化溫度時，蠟體將會開始融化。隨著蠟體20融化，其體積增大並且因此在活塞22上施加壓縮力，以使得所述活塞抵抗彈簧裝置15的作用與閥杆11和閥體10 —起被位移。因此，閥體10沿前述第二端部位置的方向從前述第一端部位置被位移。當實質上整個蠟體20已融化時，閥體10到達第二端部位置。當蠟體20接下來由於穿過連接管道18流動的冷卻流體的溫度下降而已冷卻到低於所述融化溫度的溫度時，蠟體開始變硬。隨著蠟體20變硬，其體積減小，於是活塞22與閥杆11和閥體10 —起在彈簧裝置15的作用下沿相反方向被位移。
[0034]在被展示的實施例中，呈O形環形式的密封構件23a、23b在活塞腔21的兩側上被設置在閥杆11與調溫器外殼2之間。
[0035]在圖1-3中被展示的實施方式中，調溫裝置I中的適於連接到先導管線的進料開口 17被設置在閥杆的穿過調溫器外殼的開口 24從調溫器外殼2伸出的一個端部Ila中。先導管線在這種情況下適於被直接地連接到閥杆的所述伸出的端部11a，以及相關的進料開口 17在這種情況下還構成連接管道18中的進料開口。圖4展示了替代實施方式，其中調溫裝置I中的適於連接到先導管線的進料開口 17替代地被設置在調溫器外殼2中，於是閥杆11以其一個端部Ila延伸到進料管道25中，所述進料管道被設置在調溫器外殼2中被連接到所述進料開口 17。先導管線在這種情況下適於被連接到調溫器外殼2，以及連接管道在這種情況下配置有適於與先導管線獨立的進料開口 26。除了這些細節中的不同之夕卜，在圖4中被展示的調溫裝置與在圖1-3中被展示的調溫裝置以及以上被描述的調溫裝置一致。
[0036]圖5示意性地展示了根據本發明的冷卻系統40，所述冷卻系統適於機動車輛。所述冷卻系統40包括冷卻迴路41，所述冷卻迴路藉助於在冷卻迴路中流動的冷卻流體冷卻車輛中的燃式發動機42，所述冷卻流體優選地呈水的形式並且具有凝固點降低添加劑(例如乙二醇)。冷卻流體泵43被耦連到冷卻迴路41中以便在冷卻迴路中循環冷卻流體。例如呈常規冷卻流體散熱器形式的散熱器44也被耦連到冷卻迴路41中以便冷卻所述冷卻流體。所述散熱器44包括經由冷卻迴路的第一管線47與燃式發動機42中的冷卻流體出口46b連接在一起的冷卻流體進口 45a以及經由冷卻迴路的第二管線48與燃式發動機42中的冷卻流體進口 46a連接在一起的冷卻流體出口 45b。所述第一管線47經由冷卻迴路的第三管線49與所述第二管線48連接在一起。所述第三管線49在第一點Pl處被連接到第二管線48其被設置成允許冷卻流體從燃式發動機的冷卻流體出口 46b在冷卻流體不經過所述散熱器44的情況下返回到燃式發動機的冷卻流體進口 46a。因此，第三管線49構成旁路管線，冷卻迴路41中的冷卻流體循環能夠經由所述旁路管線在燃式發動機42的冷卻流體出口 46b與冷卻流體進口 46a之間繞過所述冷卻流體的路徑中的散熱器44。燃式發動機的冷卻流體進口 46a與冷卻流體出口 46b之間的冷卻流體穿過燃式發動機內側的冷卻流體管道被循環同時吸收來自燃式發動機的熱量。
[0037]穿過散熱器44流動的冷卻流體藉助於在機動車輛處於移動狀態中朝向散熱器吹的空氣被冷卻。冷卻系統40還能夠包括風扇51，所述風扇被設置成產生穿過散熱器44的空氣流。所述風扇51能夠被耦連到燃式發動機42以便被驅動。以上被描述類型的調溫裝置I以下述方式被耦連到冷卻迴路41中:
[0038]-調溫裝置的進料管道3經由第一管線47的第一管線區段47a與燃式發動機42的冷卻流體出口 46b連接在一起，
[0039]-調溫裝置的第一排料管道5a經由第一管線47的第二管線區段47b與散熱器44的冷卻流體進口 45a連接在一起，
[0040]-調溫裝置的第二排料管道5b與第三管線49連接在一起，以及
[0041]-調溫裝置的進料開口17與冷卻迴路40的先導管線50連接在一起。
[0042]先導管線50在被定位在所述第一點Pl與燃式發動機42的冷卻流體進口 46a之間的第二點P2處被連接到第二管線48。冷卻流體的被饋送到燃式發動機的冷卻流體進口46a的一小部分從第二管線48被偏轉到先導管線50並且通過先導管線被引導到調溫裝置
I。在調溫裝置I中，從先導管線50被接收的冷卻流體與啟動元件14熱傳遞式接觸並且接下來經由連接管道18、調溫裝置I中的第二排料管道5b以及第三管線49被引導回到第二管線48。經由先導管線50被引導到調溫裝置I的冷卻流體具有與被引導到燃式發動機42中的冷卻流體相同的溫度。因此，調溫裝置的啟動元件14通過被引導到燃式發動機42中的冷卻流體的溫度被控制。當冷卻迴路41中的冷卻流體的溫度較低時，蠟體20維持在固態，以及閥體10被保持在前述第一端部位置中，於是從燃式發動機42經由第一管線37流動到調溫裝置I的所有冷卻流體在不經過散熱器44的情況下經由第三管線49和第二管線48返回到燃式發動機42。當冷卻迴路41中的冷卻流體已變得足夠熱以至於蠟體20已開始融化時，閥體10將會表現為處於前述第一與第二端部位置之間的位置，於是從燃式發動機42經由第一管線47流動到調溫裝置I的冷卻流體中的一定量被進一步引導到散熱器44並且在冷卻流體經由第二管線48返回到燃式發動機之前在所述散熱器中被冷卻，而冷卻流體的第二量在不經過散熱器44的情況下經由第三管線49和第二管線48返回到燃式發動機42。當實質上整個蠟體20都已融化時，閥體10表現為前述第二端部位置，於是從燃式發動機42經由第一管線47流動到調溫裝置I的所有冷卻流體被進一步引導到散熱器44並且在冷卻流體經由第二管線48返回到燃式發動機42之前在所述散熱器中被冷卻。
[0043]根據本發明的調溫裝置以及根據本發明的冷卻系統特別適於被用在重型機動車輛(諸如公交車、拖拉機、或貨運車輛)中。
[0044]本發明顯見地不以任何方式被限制到以上被描述的實施方式中，而是本發明的多種可能的改型在不偏離本發明的如在所附權利要求中被限定的基本思想的情況下對於本領域中的技術人員應當是顯見的。
【權利要求】
1.一種用於機動車輛中的冷卻系統的調溫裝置，所述調溫裝置(I)包括: -進料管道(3)，其適於接收穿過機動車輛中的燃式發動機被循環的冷卻流體， -進料開口(17)，其適於接收來自所述冷卻系統的先導管線的冷卻流體， -第一排料管道(5a)，其與所述進料管道(3)連接在一起，以及冷卻流體適於從所述第一排料管道被引導到所述冷卻系統中的散熱器， -第二排料管道(5b)，其與所述進料管道(3)連接在一起，以及冷卻流體適於從所述第二排料管道在不經過所述散熱器的情況下返回到燃式發動機， -閥體(10)，其能夠在多個位置之間位移以便調節冷卻流體的從所述進料管道(3)到所述排料管道(5a、5b)的流動， -依賴溫度的啟動元件(14)，以及 -能夠軸向地位移的閥杆(11)，閥體(10)被固定在所述閥杆上，於是啟動元件(14)被設置成取決於經由所述進料開口(17)被接收的冷卻流體的溫度影響閥杆(11)和閥體(10)的位移位置， 其特徵在於，所述進料開口(17)經由沿軸向方向穿過閥杆(11)延伸的連接管道(18)與第二排料管道(5b)連接在一起。
2.根據權利要求1所述的調溫裝置，其特徵在於，啟動元件(14)包括蠟體(20)。
3.根據權利要求2所述的調溫裝置，其特徵在於，閥杆(11)穿過所述蠟體(20)延伸以便允許熱量從在所述閥杆(11)內部穿過所述連接管道(18)流動的冷卻流體傳遞到蠟體(20)。
4.根據權利要求3所述的調溫裝置，其特徵在於: -調溫裝置(I)包括活塞腔(21)以及被可位移地接收在活塞腔中的活塞(22)，其中閥杆(11)穿過所述活塞腔(21)延伸， -所述活塞(22)與閥杆(11)外側固定地連接在一起並且被放置在閥杆外側，以及 -蠟體(20)被安置在活塞腔(21)中並且被設置成作用在所述活塞(22)上。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的調溫裝置，其特徵在於: -調溫裝置(I)包括被設置在所述進料管道(3)與第一排料管道(5a)之間的第一閥座(12a)，以及被設置在所述進料管道(3)與第二排料管道(5b)之間的第二閥座(12b)，-閥體(10)包括第一閥構件(10a)，所述第一閥構件在閥體的第一端部位置中能夠被接收在第一閥座(12a)中以便防止冷卻流體從所述進料管道(3)流動到第一排料管道(5a)，以及 -閥體(10)包括第二閥構件(10b)，所述第二閥構件在閥體的第二端部位置中能夠被接收在第二閥座(12b)中以便防止冷卻流體從所述進料管道(3)流動到第二排料管道(5b)。
6.根據權利要求5所述的調溫裝置，其特徵在於，閥體(10)能夠在啟動元件(14)的作用下並且抵抗作用在閥體(10)或閥杆(11)上的彈簧裝置(15)的彈簧力沿所述第二端部位置的方向從所述第一端部位置位移。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的調溫裝置，其特徵在於，閥杆(11)是管狀的並且在兩個端部處開口，於是連接管道(18)由閥杆(11)中的在閥杆的各端部之間的內部空間形成。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的調溫裝置，其特徵在於，所述進料開口(17)被設置在閥杆(11)的一個端部中。
9.一種用於機動車輛的冷卻系統，包括用於藉助於在冷卻迴路中流動的冷卻流體冷卻車輛中的燃式發動機(42)的冷卻迴路(41)，所述冷卻系統(40)包括: -冷卻流體泵(43)，其用於在冷卻迴路(41)中循環冷卻流體，以及-散熱器(44)，其被耦連到冷卻迴路(41)中以便冷卻冷卻流體，其中所述散熱器(44)包括經由冷卻迴路中的第一管線(47)與燃式發動機(42)的冷卻流體出口(46b)連接在一起的冷卻流體進口(45a)，以及經由冷卻迴路中的第二管線(48)與燃式發動機(42)的冷卻流體進口(46a)連接在一起的冷卻流體出口(45b)，於是所述第一管線(47)經由冷卻迴路中的第三管線(49)與所述第二管線(48)連接在一起，所述第三管線(49)在第一點(Pl)處被連接到第二管線(48)並且被設置成允許冷卻流體在不經過所述散熱器(44)的情況下返回到燃式發動機(42)， 其特徵在於，根據權利要求1-8中任一項所述的調溫裝置(I)被耦連到所述第一管線(47)中，於是: -調溫裝置的所述進料管道(3)與燃式發動機(42)的冷卻流體出口(46b)連接在一起， -調溫裝置的所述第一排料管道(5a)與散熱器(44)的冷卻流體進口(45a)連接在一起， -調溫裝置的所述第二排料管道(5b)與所述第三管線(49)連接在一起，以及-調溫裝置的所述進料開口(17)與冷卻迴路中的先導管線(50)連接在一起，所述先導管線(50)在被定位在所述第一點(Pl)與燃式發動機(42)的冷卻流體進口(46a)之間的第二點(P2)處被連接到所述第二管線(48)。
【文檔編號】F16K31/68GK104204439SQ201380018457
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2012年4月5日
【發明者】F·烏曼 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司