流体流动阀,特别是用于机动车辆的流体流动阀,以及包括这种阀的热调节装置

摘要

本发明涉及一种流体流动阀，特别是用于机动车辆，所述流体流动阀包括本体(2)，能够使所述流体通过其；和密封器件(3)，布置在所述本体中，能够通过所述密封器件(3)相对于所述本体(2)的旋转而占据不同角位置。所述密封器件(3)配置为，在第一角位置中，允许流体从阀的第一入口(6)行进至第一出口(21)以及从阀的第二入口(22)行进至第二出口(7)，且在第二角位置中，允许流体从阀的第一入口(6)行进至第二出口(7)。所述密封器件(3)还配置为确保第一入口(6)的逐渐闭合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体流动阀，所述流体流动阀更特别地设计为但不限于 配备与车辆的内燃发动机相关联的流体流动系统，无论是汽油或柴油内燃发 动机，所述车辆特别是机动车辆。

背景技术

这样的阀可具有各种功能，且例如，当它们设置在柴油涡轮增压器发动 机上时，它们可用于计量供应到发动机的进气管线的空气的量，或使一部分 在排气管线中循环的排气转向并将所述气体沿进气管线的方向运送，特别是 用于处理二氧化碳的目的。在该情况下，气体被称为再循环排气。根据本发 明的阀因此特别地涉及允许气体流动的阀。

在再循环排气回路中，已知使用热交换器，称为再循环排气冷却器，允 许所述气体的温度被降低。但是，在一些操作模式下，不必冷却排气。因此 重要的是能够使气体循环至发动机的进气管线，而不用经过热交换器。为此， 再循环排气回路包括设置有热交换器的冷却管线和旁通冷却管线的非冷却 管线。

因此，已知再循环排气回路，所述回路包括第一阀和第二阀，所述第一 阀允许计量再循环排气的量，所述第二阀允许气体被引导至冷却管线或非冷 却管线。理解的是，这样的回路具有缺陷，因为他们需要两个分立的阀。

在发动机的进气管线中遇到类似的情况。更具体地，在所述进气管线中， 已知使用增压空气冷却器。但是，在一些操作模式下，不必冷却进气。因此 重要的是能够使气体循环至发动机，而不用经过热交换器。为此，进气回路 包括设置有增压空气冷却器的冷却管线和旁通冷却管线的非冷却管线。

因此，已知用于将空气供应至发动机的回路，所述回路包括第一阀和第 二阀，所述第一阀允许计量进气的量，所述第二阀允许气体被引导至冷却管 线或非冷却管线。理解的是，这样的回路也具有缺陷，因为他们需要两个分 立的阀。

发明内容

本发明的目标是减轻这些缺陷，并涉及一种流体流动阀，尤其是用于机 动车辆，包括本体，所述本体能够被所述流体穿过；和密封器件，其布置在 所述本体中，且其能够通过所述密封器件相对于所述本体的旋转而占据不同 角位置。

根据本发明，所述密封器件配置为，在第一角位置中，允许流体从阀的 第一入口行进至第一出口以及从阀的第二入口行进至第二出口，且在第二角 位置中，允许流体从阀的第一入口行进至第二出口。所述密封器件还配置为 确保第一入口的逐渐闭合。

在该方式中，根据本发明的阀允许通过简单地使密封器件旋转进行使流 体流通的多种方法。

阀可配置为使得第一入口和第二出口为圆形截面。

密封器件可配置为使得其侧壁具有的厚度小于形成第一入口和第二出 口中的一个的开口的最大横向尺寸。侧壁例如绕密封器件的旋转轴线延伸。

根据本发明的不同实施例，所述实施例可一起或分开考虑：

-所述密封器件配置为确保第一入口从所述第二角位置的所述逐渐闭 合，

-所示密封器件配置为，在所述第一入口的逐渐闭合期间，在第一入口 和第二入口之间，保持打开通过所述本体的通道，

-所述本体包括圆形横截面的圆柱形内部容置部，且所述密封器件包括 两个密封部件，所述密封部件布置在相对于所述圆柱形容置部倾斜的平面中 并通过周边母线与所述容置部的侧壁配合，以在至少两个角位置中确保在密 封器件和本体之间的密封接触,

-所述密封部分每一个包括倾斜部分，彼此平行地定位，且沿容置部的 轴线(A)轴向地偏置,

-密封器件的所述倾斜部分定形为旋转盘的形式，其周边边缘构成与圆 柱形容置部的侧壁接触的母线，以确保圆柱对圆柱的接触,

-倾斜部分与本体的圆柱形容置部的轴线(A)形成大致45°的角度,

-所述密封器件包括控制杆，所述控制杆连接至所述倾斜部分，以驱动 所述部件旋转，所述控制杆沿穿过所述倾斜部分的中心的、所述圆柱形容置 部的轴线布置,

-所述杆和所述倾斜部分制成为单件,

-所述倾斜部分被所述控制杆同时驱动旋转，

-所述第一出口轴向地位于所述第一入口和所述第二出口之间，

-所述第一入口、所述第一出口和/或所述第二出口是径向的，

-所述第一入口和所述第二出口在所述本体的相同侧上平行于彼此布 置，

-所述第一入口和所述第二出口直径地对着所述第一出口，

-所述第二入口位于本体的一个轴向端部的区域中，设置在所述倾斜部 分中的一个的附近，定位为对着所述第二出口，

-所述用于流体的第二入口是轴向的。

本发明还涉及包括如上所述的阀的温度调节装置。

所述装置进一步包括例如热交换器，所述热交换器在所谓的冷却管线的 区域中连接在所述第一出口和所述第二入口之间。

以该方式，当根据本发明的阀位于所述第二角位置中时或甚至在所述第 一入口的逐渐闭合期间，所述阀使得可以旁通所述冷却管线。因此，可以实 施流体的计量和冷却管线的分流二者。

不同的应用是可行的。特别地：

-所述交换器配置为再循环排气交换器，所述阀配置为再循环排气阀， 或

-所述交换器配置为增压空气冷却器，所述阀配置为空气计量阀。

附图说明

本发明的不同实施例将在下文参考附图来描述，所述附图将清楚地图解 可如何实施本发明。在这些图中，相同的附图标记指向相同的元件。

图1、2和3是根据本发明的阀和调节装置的示意性平面图，所述阀示 出在三个相应的操作位置中；

图5是简化类型的阀的外部平面图，设计为更清楚地示出如上面图1至 3中所示的根据本发明的阀的操作；

图6以透视图方式示出图4的阀的本体；

图7以透视图方式示出图4的阀的旋转密封器件；

图8以透视图方式示出图4的阀的透明图，所述阀具有安装在阀的本体 中并处于其闭合位置的密封器件；

图9和10以透视图方式示出图4的透明图，所述阀具有分别处于+90° 和-90°处的打开位置的旋转密封器件；

图11至13分别以横截面方式示出图4的阀的处于45°、5°的打开位置 中以及处于0°和180°的闭合位置中的旋转密封器件的位置。

图14和15示出曲线图，其分别表示在图4的所述阀的本体的容置部上 的、处于最大闭合位置和打开位置中的旋转密封器件的盘的接触区域，以平 面图示出；

图16是示出图1至3的阀的打开法则的曲线图。

具体实施方式

如图1至3中所示，本发明涉及用于流体流F的阀1，特别是用于机动 车辆，所述阀1包括本体2和布置在所述本体2中的密封器件2，所述本体 2能够被所述流体流经。通过所述密封器件3相对于所述本体2的旋转，所 述密封器件3能够占据不同角位置。

根据本发明，所述密封器件3配置为，在所述密封器件3的第一角位置 中，允许流体从阀的第一入口6行进到第一出口21，以及从阀的第二入口 22行进至第二出口7，如图1所示的。

所述阀还配置为，在第二角位置中，允许流体从第一入口6经由本体2 行进至第二出口7，如图2所示。

所述密封器件进一步配置为确保第一入口的逐渐闭合，如图3所示，其 对应于一角位置，在该角位置中，所述第一入口6位于完全闭合情形中。

在该情况下，所述密封器件3配置为确保第一入口6从所述第二角位置 的所述逐渐闭合。

所示密封器件3可还配置为，在所述第一入口6的逐渐闭合期间，在第 一入口21和第二入口22之间，保持打开通过所述本体2的通道。流体因此 在整个操作阶段期间从第一入口6直接流动到第二出口7。

在该情况下，所述本体2包括圆形横截面的圆柱形内部容置部4。

根据第一实施例(未示出)，所述密封器件可包括圆柱形塞阀，所述塞 阀设置有用于流体的通道，其相应地，或不相应地，具有第一和/或第二入口 和/或第一和/或第二出口，依据其不同角位置。

根据又一实施例，所述密封器件3包括两个密封部件14，所述密封部件 布置在相对于所述圆柱形容置部4倾斜的平面中并与通过周边母线与所述容 置部的侧壁5配合，以在两个角位置中确保在密封器件3和本体2之间的密 封接触。更具体地，在所述第一角位置中，所述密封部分14的第一密封部 分，在该情况下为上密封部分，确保与本体2的密封接触，以及在第一入口 6的完全闭合角位置中，另一密封部分，在该情况下为下密封部分，确保与 本体2的密封接触。

所述密封部分每一个包括，例如，倾斜部分16、16A，该倾斜部分彼此 平行地定位，沿容置部4的轴线(A)轴向地偏置。倾斜部分的第一倾斜部 分16在该情况下是下倾斜部分，而另一倾斜部分16A在该情况下是上倾斜 部分。

密封器件3的所述倾斜部分16、16A定形为旋转盘的形式，其周边边缘 17构成与圆柱形容置部的侧壁5接触的母线，以确保圆柱对圆柱的接触。

倾斜部分16、16A在该情况下与本体的圆柱形容置部4的轴线(A)形 成大致45°的角度。

所述密封器件3进一步包括控制杆15，所述控制杆连接至所述倾斜部分 14，以驱动所述部件旋转，所述控制杆15沿穿过所述倾斜部分16、16A的 中心的、所述圆柱形容置部4的轴线布置。

所述杆15和所述倾斜部分14可制成为单件。

图4至15中示出的阀1'是简化的阀，其设计为更清楚地说明根据本发 明的实施例的操作原理，如上所述的，该实施例成具有单个倾斜部分16'的 构造。

如在上述的本发明的实施例中的，图4至15的所述阀1'包括两个重要 部件，即本体2'(图5)和密封器件(图6)。特别地，阀1'的本体2'设置有 内部容置部4'，该容置部为圆柱形，具有轴线A和圆形横截面，且该容置部 4'由侧壁5'界定。该内部容置部可类似于孔腔。入口6'和出口7'形成两个用 于流体的管线，所述流体设计为流动通过阀的容置部，所述入口和出口相对 于轴线A径向地排放至所述内部容置部的壁中。这里，且在该情况下与本发 明相反，所述入口6'和出口7'相对于彼此对准。在该情况下它们具有与容置 部2'的轴线A垂直交叉的纵向轴线X，且具有相同直径。它们借助管8'延伸 超过容置部的侧壁5'，所述管8整合在本体2'中且设计为用于连接至配备有 所述阀的回路。

还可在图4、5和7中看到，圆柱形内部容置部4'在其一个端部处被横 向基部9'完全闭合，同时在其相对端部处，存在具有轴向孔12'的横向盖10'， 所述盖10'被端部件11'延伸。所述轴向孔被与驱动装置(未示出)配合的密 封器件3'穿过，所述驱动装置被本身已知的控制单元控制，以驱动所述密封 器件3'绕轴线A旋转。

如参考图6和7可更清楚地看到的，根据本发明的所述密封器件具有倾 斜密封部件14'和连接杆15'。特别地，倾斜部分14'定形为布置在相对于圆柱 形容置部2'的轴线A倾斜的平面中的椭圆形闸件16’，且定心在所述轴线A 上，使得其周边边缘17'与容置部4'的侧壁5'恒定接触，以在所述密封器件的 至少一个给定角位置中隔离入口6'和出口7'，以根据提供给密封闸件的角开 度以可调节流速布置为与入口6'和出口7'流体连通，或中断流体流。该周边 边缘17'因此构成母线G，所述母线G总是与容置部的侧壁5'密封接触。

“倾斜”被理解为严格地在0°至90°之间。“闸件”被理解为一部件，其具 有两个相对于轴线A倾斜的表面，且该两个表面经由周边边缘17'连接。所 述倾斜表面可彼此平行。部件具有小厚度，也就是说，所述倾斜表面之间的 距离，其远小于本体2'的直径，特别是小十倍。所述部件例如是盘。

进行几何布局考虑，以确保阀1'的正确操作。闸件16'具有椭圆形形状， 其具有大于圆形容置部4的直径的长轴和大致小于圆形容置部4的直径的短 轴。连接杆15'沿容置部的轴线A布置，以使得其相对于倾斜盘居中，其中 盘的倾斜平面和轴线A之间的角度B在该情况下等于45°。为了实现与容置 部的侧壁5'恒定接触，盘16'的长轴因此大致等于容置部的直径乘以√2。该 接触可被限定为容置部4'的圆形横截面的壁5'与母线G之间的圆柱对圆柱接 触，所述母线G对应于倾斜盘16'的周边边缘17'，且所述母线G在垂直于 闸件的旋转轴线的平面上的投影为圆形。

值得注意的是，密封器件3'在阀的本体的容置部4'中的安装不需要任何 精细调节操作，仅需要器件3'在容置部中轴向邻接，以使盘16'相对于流体 入口和流体出口居中。

杆15'通过其一个端部通过组装或包覆模制附连至盘16'，或其与盘一起 模制，以实现单件式密封器件3'。作为例子，根据单件式设计或所选择的复 合构造，盘16'可由塑料制成且杆15'可由金属制成，或反之亦然，或两个部 件可都由塑料材料或金属制成。杆的另一端经由引导轴承18'穿过端部件11' 的轴向孔12'，且连接至用于驱动旋转的装置(未示出)。

在关于图7和13所示的位置中，密封器件3的倾斜盘16'将入口6'从出 口7'隔离，防止流体流动通过阀1'。为此，可看到，倾斜盘16'的周边边缘 17'与圆柱形容置部4'的侧壁5'密封且完全地配合，以将容置部分为两个分立 且密封的内部腔室的分隔件的形式，每一个内部腔室面向用于流体通过的入 口管线6'和出口管线7'中的一个。倾斜盘16'且因此密封器件3'的该角位置对 应于阀1'的闭合，具有密封器件3的0°的零角旋转，作为分离点，其驱动装 置经由杆15'被禁止。

当驱动装置被促动时，其引起密封器件3'根据期望角度的旋转，所述期 望角度对应于流体通过阀1'的确定流速。参考图8和10，密封器件3'，经由 其杆15'，已经经历绕轴线A的沿顺时针方向S1的+90°的旋转，同时倾斜盘 16'已经在容置部4'中旋转，以便处于大致与限定阀的本体2'的入口6'和出口 7'的同轴管8'平行的平面中。在旋转之后，周边边缘17'不再与容置部的侧壁 5'完全接触，而是仅部分接触，因为边缘17'的相反部分定位为对着圆形入口 6'和出口7'。盘的该回退角位置允许流体在入口6'和出口7'之间经由本体的 密封的内部容置部4'通过，且对应于阀1'的完全打开，对于该完全打开，流 体的流通流的流速处于最大。

参考图9示出的且由倾斜盘16'占据的位置与之前的位置对称，即，密 封器件在驱动装置的作用下沿逆时针方向S2相对于闭合位置0°已经旋转 -90°。因此，倾斜盘16'平行于流体的同轴入口6'和出口7'，确保通过阀的最 大流速。因此可以使阀从中心闭合位置沿两个方向操作。

密封器件3'的中间位置参考图8借助例子示出，所述位置对应于倾斜盘 16'绕轴线A旋转+45°。盘的边缘17'因此部分地对着入口6'和出口7'，布置 为连通所述入口和出口，用于流体以平均流速通过。

参考图9，其示出，当密封器件位于距0°的初始闭合位置为大约5°时， 倾斜盘16'的边缘17'与容置部的侧壁5'完全接触。这意味着，盘16'和容置部 4'的完全重叠使得可以在组装期间接受角误差，而不减少阀的密封水平。阀 的闭合最终在大约10°(+或-5°)的角范围上实现。

还注意到，由于倾斜盘在圆柱形容置部中具有圆柱对圆柱接触的设计， 通过借助反向旋转将密封器件3'返回，或通过实施额外旋转以将阀带入闭合 位置，可到达阀的闭合位置。倾斜盘可因此有利地在任意侧上使用，这是由 于仅其周边边缘与容置部的侧壁接触。该类型阀的进一步优势，且其继而还 应用于本发明，是倾斜部分(一个或多个)16'、16、16A相对于控制杆的位 置使得可以减少所述杆和所述倾斜部分之间的干涉，这与现有技术的位于它 们的驱动轴线的平面中的闸件相反，该闸件导致许多密封问题，特别是在轴 通入到阀的本体中的区域中。

图11和12的曲线图清楚地示出倾斜盘16'根据容置部的侧壁5'的高度 (mm)的位置，所述360°的壁从-180°展开到+180°，以以平面图示出。

在图14中，密封器件3'的容置部16'占据阀1'的闭合位置(图7和13)， 即，所述器件零旋转。相对于入口6'和出口7'，由限定所述入口和出口的管 8'的轮廓C所示，可清楚看到，形成盘的母线G的周边边缘17'(在沿正弦 路径的平面图中示出)与容置部的侧壁5'恒定地接触。以该方式，阀的闭合 是完全的，入口6'和出口7'彼此完全隔离，其防止通过阀1'的任何流体流。

参考图15，倾斜盘16'占据阀的完全打开位置(图8、9和10)，即，密 封器件3'的+/-90°旋转。在该情况下，可清楚地看到，为正弦路径(相对于 图11偏置Π/2)形式的周边边缘17'主要经过入口6'和出口7'(在其中心处) (标记P1)。仅边缘17'的另一部分(标记P2)保持与容置部的侧壁5'接触， 其清楚地示出针对通过所述阀的最大流体流速的阀1'的完全打开。

因此，该阀通过使倾斜盘适用在圆形容置部中(圆柱对圆柱接触)而确 保沿两个闭合方向的密封。此外，在盘的边缘以线性方式在圆柱形壁上移位 时，这使得可以避免盘和壁之间的污染，以及确保阀的自清洁。这些优势还 通过根据本发明的阀、在参考图1至3所述的实施例中提供，在所述实施例 中，可观察到也存在所关注的特征。

如果现在再次参考图1至3，观察到，在本发明的情况下，所述第一出 口21现在轴向地位于所述第一入口6和所述第二出口7之间。在该情况下， 所述第一入口6位于使本体2在其一个端部处闭合的横向基部9附近，同时 横向盖10位于其相对端部处，第二出口7位于其附近。

所述盖10被与驱动装置(未示出)配合的密封器件3穿过，所述驱动 装置被本身已知的控制单元控制，以驱动所述密封器件3绕轴线A旋转。

所述第一入口6、所述第一出口21和所述第二出口7例如是径向的。所 述第一入口6和所述第二出口7可还在所述本体2的相同侧上平行于彼此布 置。所述第一入口6和所述第二出口7在该情况下在直径上对着所述第一出 口21。

所述第二入口22在该情况下位于本体2的一个轴向端部的区域中，设 置在所述倾斜部分中的一个16A的附近，定位为对着所述第二出口7。所述 第二出口22特别地在所示例子中定位在盖10的区域中。所述第二入口可轴 向地取向。

因此，第一流体入口6位于第一倾斜部分6的上游，第一出口21位于 所述第一倾斜部分16的下游和所述第二倾斜部分16A的上游，第二入口22 位于所述第二倾斜部分16A的下游，和/或第二出口7位于所述倾斜部分16A 的下游。

换句话说，与图4至15的简化实施例相比较，根据图1至3的实施例 的阀1，根据本发明，包括布置为与初始(第一)倾斜盘16串联的第二倾斜 盘16A，沿轴线A位于容置部4中。由此理解为，盘16、16A沿轴线A定 位为一个在另一个之后或一个在另一个之下。特别地，两个倾斜盘16、16A 被同一杆15控制，所述杆连接至用于驱动密封器件3旋转的装置，且它们 布置在内部容置部4中。用于引导和居中的目的，杆因此被安装在本体的相 对横向基部9和10的区域中的轴承中。在容置部的壁5中设置有第一入口6 和第二出口7，所述第一入口6和第二出口7不再沿同一轴线布置，而是平 行地布置在经过轴线A的平面中，其中例如入口6对着盘16，出口7对着 盘16A。包括冷却器23的冷却管线借助第一出口21以及借助第二入口22 连接，所述第一出口21在该情况下轴向地位于两个盘之间，所述第二入口 22在该情况下位于盘16A的下游。

在操作方面，如已所述的，阀配置为允许流体在密封器件的至少一个角 位置(即，第二角位置)中沿容置部的轴线A流动，且在密封器件的至少一 个其他角位置(即，第一角位置)中，允许在连接至本体的内部容置部的冷 却管线20中的流动，分别在密封器件的两个倾斜部分之间以及第二倾斜部 分的下游。更具体地，当密封器件3的两个倾斜盘16和16A被控制为占据 图1中所示的位置时，盘16处于其打开范围，同时盘16A处于关闭位置中， 其周边边缘17A与容置部4的壁5完全接触。因此，来自第一入口6的流体 经过盘16到达容置部，且随后在另一盘16A闭合时，借助第一出口21进入 旁通环路20，且穿过冷却器23。随后，流体从所述冷却器23流出且已被冷 却，并经由第二入口22再次进入阀1，以被引导至阀的出口7，在该位置， 其允许流体的冷却。

当由同一杆15控制的两个倾斜盘16和16A相对于容置部的轴线A枢 转90°时(在图2中)，它们均打开，以允许流体直接经过容置部，其随后建 立旁通管线，而不经过冷却环路20。在所述冷却管线20的入口和出口处的 压力相同，内部没有流动。

当两个倾斜盘16、16A进一步枢转90°时，一个盘16A保持在其打开范 围内，同时另一个盘16采取其闭合位置，通过经由其边缘17与侧壁15的 完全接触密封阀的本体的容置部中的流体的入口，。冷却管线20的入口和出 口处的压力再次相同，从而不存在流体流动。阀1处于停止位置。

应注意到，与图4至15的简化阀的盘16'相反，根据本发明的上述实施 例的盘16、16A仅具有一个闭合位置，而不是两个，一个闭合位置位于从另 一个闭合位置的180°处。

图16的图示总结了具有其两个倾斜密封盘的控制阀的行为。

对于密封器件在0°处的位置，对应于所述第一角位置，盘16打开而盘 16A闭合，使得来自第一入口6的流体以100％流经冷却管线20。

对于在90°处的位置，两个盘打开，但没有使用冷却管线20，因为在所 述管线的入口和出口之间存在相同压力；流体以100％流经容置部4的管线， 而没有冷却。

对于180°处的位置，盘16闭合，使得空气不进入阀；另一盘16A的位 置因此不重要。

90°至180°之间的位置对应于流体的可变计量部分。