專利名稱：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的流體閥的制作方法
背景技術(shù)：
在與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的許多冷卻系統(tǒng)中，需要控制旁路回路中冷卻劑的流動(dòng)，或者控制進(jìn)入加熱器芯的冷卻劑的流動(dòng)。這種冷卻劑流動(dòng)控制通常是由四(4)種主閥結(jié)構(gòu)中的任一種實(shí)現(xiàn)的，所述主閥結(jié)構(gòu)可以由五(5)種閥門控制機(jī)構(gòu)中的任何一個(gè)驅(qū)動(dòng)。
在旁路回路或加熱器閥中的冷卻劑的流動(dòng)僅需要被打開(kāi)或關(guān)閉的情況下，蝶形閥、筒形閥、提升閥或閘門閥被典型地使用。然而，當(dāng)需要在旁路回路或加熱器閥中的冷卻劑變化流動(dòng)時(shí)，那么僅筒形閥或閘門閥可被使用。有五(5)種機(jī)構(gòu)或技術(shù)用來(lái)操作在調(diào)節(jié)旁路回路或加熱器閥中冷卻劑的流動(dòng)時(shí)所使用的閥門。第一種機(jī)構(gòu)是由車輛司機(jī)從乘客車廂手動(dòng)操作的直接機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置。第二種機(jī)構(gòu)是混合風(fēng)門致動(dòng)器，它打開(kāi)或關(guān)閉由機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的閥門?；旌巷L(fēng)門致動(dòng)器的功能非常類似于電子溫度控制系統(tǒng)，并且控制溫度?；旌巷L(fēng)門致動(dòng)器通過(guò)監(jiān)控來(lái)自溫度選擇器的反饋信號(hào)來(lái)控制加熱/冷卻，并通過(guò)與機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置連接的電動(dòng)機(jī)電子地調(diào)節(jié)混合風(fēng)門，以滿足需求。第三種機(jī)構(gòu)是輔助真空致動(dòng)器，它能在兩個(gè)或三個(gè)位置上定位閥門。第四種機(jī)構(gòu)利用直流(DC)電機(jī)和具有反饋機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)指示閥門的變化位置。最后，第五種機(jī)構(gòu)使用直接螺線管驅(qū)動(dòng)器來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉閥門。這幾乎專有地與提升型閥門一起被使用。
這些閥門和閥門控制機(jī)構(gòu)具有多個(gè)局限。一個(gè)重要的局限是這些閥門需要能在低流量范圍內(nèi)精確控制冷卻劑流量，同時(shí)還能在需要完全流通狀態(tài)時(shí)，完全打開(kāi)以最小化壓降。關(guān)于壓降，提升閥和蝶形閥具有顯著的不利條件，因?yàn)樵谕耆魍ㄟ^(guò)程中，它們的流量控制構(gòu)件留在流動(dòng)通道中。筒形閥被典型地用在變化流量的情況下，然而，由于筒形閥的幾何尺寸限制，筒形閥的限定流量計(jì)量能力的獲得通常是以通過(guò)筒形閥具有足量、全部的冷卻劑流為代價(jià)的。雖然閘門閥能提供精細(xì)計(jì)量的流量，并在完全流通狀態(tài)下提供最小的壓降，但是尺寸上的顯著問(wèn)題是限制了在汽車/車輛冷卻劑系統(tǒng)中的執(zhí)行。
上述閥門控制機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都有顯著的缺點(diǎn)。直接機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置不提供對(duì)與車輛中的其它加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)部件相關(guān)的閥門的直接控制。通過(guò)混合風(fēng)門致動(dòng)器的閥門間接控制不提供對(duì)與車輛中的其它加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)部件相關(guān)的閥門的直接控制。輔助真空致動(dòng)器被限定于兩(2)或三(3)個(gè)位置。在冷卻劑流量控制應(yīng)用中，這是非常有限的值。直流(DC)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要輔助的反饋電子裝置。這典型地包括電位計(jì)和車載電子設(shè)備，以控制閥門的位置。這種反饋電路是昂貴的，并且由于熱量和與車輛相關(guān)的其他環(huán)境因素而容易出問(wèn)題。直接螺線管控制限定閥門至兩(2)個(gè)位置的裝置。為了提供流量控制，螺線管控制需要被脈沖打開(kāi)或關(guān)閉。這會(huì)產(chǎn)生不需要的“沖擊”效果。沖擊是可引起閥門損壞，或使閥門不能提供其主要功能的現(xiàn)象。閥門的不穩(wěn)定的開(kāi)和關(guān)暴露了保持恒定的流速和有效關(guān)閉的性能上不足。螺線管控制還具有非常不需要的拉入大量電流的效果。
在內(nèi)燃機(jī)被冷卻時(shí)的許多情況下，希望在到閥門的操作信號(hào)丟失時(shí)，閥門返回至完全打開(kāi)(故障自動(dòng)保險(xiǎn)的)位置。通常，由機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置操作的所有閥門未能具有這種類型的特征。由直流(DC)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子致動(dòng)閥門和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要外部彈簧，或者可能需要離合器機(jī)構(gòu)來(lái)完成這種任務(wù)。這些附加部件是不希望有的，因?yàn)檫@些部件均可能發(fā)生故障，并難于替換。
本發(fā)明被提出以克服上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，調(diào)節(jié)流體流的閥門被披露了。此閥門包括步進(jìn)電機(jī)；第一閥門腔室，所述第一閥門腔室具有用來(lái)接受流體進(jìn)入閥門的入口；第二閥門腔室，所述第二閥門腔室具有從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；第一構(gòu)件，所述第一構(gòu)件是可旋轉(zhuǎn)的并被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)；第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件與第一構(gòu)件接合，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間直線運(yùn)動(dòng)；以及密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)可操作地連接至第二構(gòu)件，其中當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)可移動(dòng)靠近所述開(kāi)口，當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)可移動(dòng)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法被披露了。該方法包括旋轉(zhuǎn)閥門中的可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)的第一構(gòu)件，其中所述閥門包括第一閥門腔室，所述第一閥門腔室具有用來(lái)接受流體進(jìn)入閥門的入口，并且包括第二腔室，所述第二腔室具有用來(lái)從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；移動(dòng)第二構(gòu)件，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間接合所述第一構(gòu)件；當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，移動(dòng)可操作地連接至所述第二構(gòu)件的密封機(jī)構(gòu)使其靠近所述開(kāi)口；以及當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，移動(dòng)所述密封機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口。
這些僅是本發(fā)明的無(wú)數(shù)方面中一些，不應(yīng)被認(rèn)為是與本發(fā)明相關(guān)的無(wú)數(shù)方面的所有列表。根據(jù)下述披露和附圖，對(duì)于本發(fā)明的熟練技術(shù)人員，這些和其它方面將變得顯而易見(jiàn)。


為了更好地理解本發(fā)明，將結(jié)合下列附圖進(jìn)行描述，其中圖1是本發(fā)明所述的用來(lái)輸送冷卻劑的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻劑閥門在打開(kāi)位置時(shí)的截面圖；圖2是本發(fā)明所述的用來(lái)輸送冷卻劑的如圖1所示的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻劑閥門在完全關(guān)閉位置時(shí)的截面圖；圖3是使用本發(fā)明所述的用來(lái)輸送冷卻劑的如圖1和圖2所示的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻劑閥門的測(cè)流口的單獨(dú)透視圖；圖4是本發(fā)明所述的沿圖2中線C-C取的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門的截面圖；圖5是本發(fā)明所述的用來(lái)輸送冷卻劑的如圖1所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻劑閥門；圖6是車輛的流體系統(tǒng)的基本示意圖，所指流體例如為冷卻劑，該圖示出發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器、泵、恒溫器和旁路回路，其中流過(guò)旁路回路的流體流，如冷卻劑流，是通過(guò)本發(fā)明所述的閥門控制的；以及圖7是車輛的流體系統(tǒng)的基本示意圖，所指流體例如為冷卻劑，該圖示出發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱器、泵、加熱器芯和旁路回路，其中流過(guò)加熱器芯的流體流，如冷卻劑流，是通過(guò)本發(fā)明所述的閥門控制的。
具體實(shí)施例方式
在下述詳細(xì)描述中，許多特定的細(xì)節(jié)將被給出，以完全理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可被實(shí)現(xiàn)而不用這些特定的細(xì)節(jié)。在其它例子中，公知的方法、步驟和部件沒(méi)有被詳細(xì)描述，以避免使本發(fā)明不清楚。例如，本發(fā)明實(shí)際上可被用在能從遍及流體流動(dòng)范圍中的可控流體流中獲益的任何類型的裝置中。此外，本發(fā)明可被用在使用流體作為冷卻劑來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)(例如內(nèi)燃機(jī))中熱量的任何類型的機(jī)動(dòng)車中。所述流體優(yōu)選為冷卻劑；然而更寬范圍的流體可滿足要求。
現(xiàn)參考附圖，開(kāi)始先看圖1、2和4，其中用來(lái)控制流體流，如冷卻劑流的閥門一般由數(shù)字2指示。閥門2示出在圖1中的默認(rèn)或無(wú)動(dòng)力(unpowered)位置。偏置機(jī)構(gòu)4優(yōu)選但不必須地采用復(fù)位彈簧形式。如果采用復(fù)位彈簧形式的偏置機(jī)構(gòu)4優(yōu)選是螺旋的，并由閥門2的閥門主體32中的凸臺(tái)80支撐。偏置機(jī)構(gòu)4施加負(fù)荷至閥針6。這個(gè)閥針6優(yōu)選但不必須與閥門2的垂直軸線或中心線3對(duì)齊。閥針6優(yōu)選包括一體形成并位于其中的多個(gè)陰螺紋或凹槽8，它們能與螺桿12中的多個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10緊密配合。由于偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4的作用力，平移和旋轉(zhuǎn)負(fù)荷都被施加至閥針6。因此，當(dāng)螺桿12旋轉(zhuǎn)時(shí)，多個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10與閥針6的多個(gè)陰螺紋或凹槽8接合，使得閥針6能沿垂直軸線或中心線3根據(jù)螺桿12的旋轉(zhuǎn)方向而向上或向下移動(dòng)。螺桿12被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)16。優(yōu)選，螺桿12通過(guò)配件被機(jī)械連接至步進(jìn)電機(jī)16；然而，通過(guò)粘合劑的粘接、熱結(jié)合或其它方法也可以滿足要求。優(yōu)選配件是連接套筒部分18，所述連接套筒部分18優(yōu)選但不是必須地作為螺桿12的-部分，其連接所述步進(jìn)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子20，如圖5-7所示。步進(jìn)電機(jī)16的一個(gè)說(shuō)明性、非限定性的例子包括SKC電機(jī)No.XE-2002-0962-00，由Shinano Kenshi公司制造，該公司在加利福尼亞90230，Culver市，Mesmer大街5737號(hào)設(shè)有商務(wù)場(chǎng)所。然而，多種步進(jìn)電機(jī)16會(huì)滿足本發(fā)明。
多種材料可被應(yīng)用在閥門2的主要部件中，除了步進(jìn)電機(jī)16和流體密封機(jī)構(gòu)之外。一種說(shuō)明性的、但非限定性的例子包括1503-2級(jí)樹(shù)脂，該樹(shù)脂包括被玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍6/6。這種1503-2級(jí)樹(shù)脂是由TICONA制造的，該公司在新澤西07901，Summit，Morris大街90號(hào)設(shè)有商務(wù)場(chǎng)所。然而，多種其它材料也會(huì)滿足此應(yīng)用。一種說(shuō)明性的、但非限定性的用于柱塞6的材料包括乙縮醛共聚物。乙縮醛共聚物是具有高結(jié)晶度的聚甲醛(POM)，它在較寬的溫度和化學(xué)環(huán)境中提供高的強(qiáng)度、硬度、剛性和潤(rùn)滑性。乙縮醛共聚物可通過(guò)許多傳統(tǒng)方法制造，包括注塑成形法、吹塑法、擠壓和旋轉(zhuǎn)鑄造法。一種說(shuō)明性的、但非限定性的用螺桿12的材料的例子包括與聚四氟乙烯(PTFE)結(jié)合的尼龍6，以減少摩擦。
這種閥門2的特色是步進(jìn)電機(jī)16和偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4之間的力平衡。這種閥門2被設(shè)計(jì)成當(dāng)提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)給步進(jìn)電機(jī)16時(shí)，有足夠的力轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿12，所述螺桿12移動(dòng)閥針6以壓縮偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4，并且關(guān)閉閥門2。相反，偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4必須具有足夠的力轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿12以移動(dòng)閥針6，所述閥針6在步進(jìn)電機(jī)16上的動(dòng)力被去除后，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)16，以打開(kāi)閥門2。偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)可極大地被改變，以與所使用的所述多種步進(jìn)電機(jī)相適合，平衡所述力。因此，本發(fā)明的特色在于閥門2能在步進(jìn)電機(jī)16上的動(dòng)力被去除后，達(dá)到完全打開(kāi)的位置，作為自動(dòng)防故障裝置。
如圖1和2所示，最好如圖5所示，步進(jìn)電機(jī)16包括防護(hù)外殼端蓋26，所述防護(hù)外殼端蓋26覆蓋步進(jìn)電機(jī)16的外部頂端部分。如圖5所示，墊圈27具有電氣終端連接件28，以提供電氣連接至步進(jìn)電機(jī)16上的終端(未顯示)。此電氣終端連接件28提供簡(jiǎn)單的電氣接口，所述電氣接口可容易地連接至電氣控制系統(tǒng)中的其它部件。
位于步進(jìn)電機(jī)16下方的是閥門主體32。其中設(shè)有包括凸出構(gòu)件36的端蓋構(gòu)件30，所述凸出構(gòu)件36優(yōu)選是端蓋構(gòu)件的組成部分，但也可以是連在其上的分離部分，如圖1、2、4和5所示。端蓋構(gòu)件30優(yōu)選但不必須地由彈性材料制成，并設(shè)有一系列突出螺紋34以將所述端蓋構(gòu)件30密封至閥門主體32，如圖5所示。第一O形圈38位于端蓋構(gòu)件30和閥門主體32之間，第二O形圈40位于套筒18和端蓋構(gòu)件30之間，以防止流體流出閥門主體32。用于制造O形圈38和40的說(shuō)明性而非限定性的材料可包括Nitrile/Buna-N型材料和EPDM，用來(lái)在高溫下使用。
提升頭42連接在閥針6上。所述提升頭42包括沿其向下延伸的外凸緣部分44。提升頭42隨閥針6向上向下移動(dòng)。閥門主體32包括接受流體的入口46和排出流體的出口48。中間開(kāi)口50位于入口46和出口48之間，所述中間開(kāi)口50將閥門2分成第一腔室54和第二腔室56，以提供兩階段閥門結(jié)構(gòu)。如圖1所示，當(dāng)閥門2打開(kāi)時(shí)，閥針6位于步進(jìn)電機(jī)16的附近，提升頭42被提升，以允許流體經(jīng)過(guò)中間開(kāi)口50在入口46和出口48之間流動(dòng)。提升頭42優(yōu)選由彈性材料，如優(yōu)質(zhì)合成橡膠(QSR)制成。優(yōu)選墊圈52位于提升頭42下方，在外凸緣部分之內(nèi)，以提供密封性，并防止在閥門2被關(guān)閉時(shí)流體流出。墊圈52優(yōu)選由金屬，如黃銅制成，以給提升頭42提供強(qiáng)度和剛度。止動(dòng)器77向提升頭42提供支撐，使得偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧的壓力不會(huì)施加非常大的壓力在提升頭42的中心，使得提升頭42的相對(duì)水平位置與垂直軸線或中心線3的關(guān)系可被保持。多種材料可滿足要求，但優(yōu)選較堅(jiān)硬的材料，如閥針6或螺桿12中使用的材料。
如圖2所示，當(dāng)閥門2被關(guān)閉時(shí)，閥針6盡可能遠(yuǎn)離步進(jìn)電機(jī)16，提升頭42與中間開(kāi)口50平齊，以阻止從入口46至出口48的流體通道。第一腔室54中的壓力通常高于第二腔室56中的壓力。由于經(jīng)過(guò)閥門2的這種壓降而產(chǎn)生壓力差，從而加入對(duì)抗閥針6和提升頭42的向下的力。因?yàn)殚y針6僅占提升頭42的橫截面區(qū)域的小部分，因此如果閥門2僅具有單一階段或腔室，所以偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4需要非常低的作用力以移動(dòng)閥針6。如圖3所示，一旦閥針6開(kāi)始移動(dòng)，設(shè)在閥針6上的測(cè)流口58使得在第一腔室54和第二腔室56的壓力平衡。這使得偏置機(jī)構(gòu)，如復(fù)位彈簧4具有足夠的力從閥門座43升高提升頭42的外凸緣部分44至完全打開(kāi)閥門2，如圖1所示。
在正常操作情形下，步進(jìn)電機(jī)16將被供以動(dòng)力，在順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)螺桿12，以向上或向下移動(dòng)閥針6。有兩種操作情形。第一種情形是完全打開(kāi)區(qū)域。完全打開(kāi)區(qū)域是從當(dāng)閥針6與步進(jìn)電機(jī)16盡可能靠近時(shí)，擴(kuò)展至提升頭42仍與閥門座43足夠遠(yuǎn)的點(diǎn)，以允許完全的流體流。從步進(jìn)電機(jī)16開(kāi)始，閥針6的移動(dòng)范圍是大約百分之零(0％)至大約百分之百(100％)，優(yōu)選從大約百分之二十(20％)至大約百分之六十(60％)，最好大約百分之四十(40％)。在第一腔室54和第二腔室56之間存在低的壓差或壓降，這是本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)方面。
第二種操作情形是當(dāng)提升頭42的外凸緣部分44與閥門座43完全接觸時(shí)。在該點(diǎn)，提升頭42和閥針6之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所有流體流穿過(guò)測(cè)流口58，如圖3所示。測(cè)流口優(yōu)選但不必須是逐漸變細(xì)的或三角形的，以精確控制流體流動(dòng)，并在閥針6的頂部60處允許非常小的流體流量，而在閥針6的底部62允許最大流量。這在低的流體流量情形下提供精確的計(jì)量，這是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)所需流體速度的變化，測(cè)流口可精確地具有任何幾何形狀。
步進(jìn)電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)度數(shù)可從每步大約零(0)度至每步大約一百八十(180)度，優(yōu)選從每步大約二十(20)度至每步大約五十(50)度，最好每步1.8度。螺桿12的節(jié)距可從每英寸大約二(2)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10，至每英寸大約五十(50)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10，優(yōu)選從每英寸大約三(3)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10，至每英寸大約八(8)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10，最好是每英寸大約五(5)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10。因此，閥針6每步可移動(dòng)大約10英寸至大約0.000001英寸，優(yōu)選從每步移動(dòng)大約0.01英寸至每步大約0.001英寸，最好每步移動(dòng)大約0.001英寸。作為典型的例子，每步1.8度，螺桿12的節(jié)距為每英寸五(5)個(gè)凸形突出物或陽(yáng)螺紋10，那么閥針6每步移動(dòng)0.001英寸，使得500步對(duì)應(yīng)閥針6移動(dòng)半個(gè)(0.5)英寸，實(shí)現(xiàn)非常精確的流量控制。
閥門2依靠第一腔室54和第二腔室56之間的不同壓力，相對(duì)閥門座43密封提升頭42。當(dāng)兩個(gè)腔室54和56之間的壓力差為零時(shí)，需要改正閥門2的配置。如圖2所示，當(dāng)閥門2處于完全關(guān)閉的位置，并且第一腔室54和第二腔室56之間的流體壓力為零時(shí)，提升頭42和閥針6之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如所期望一樣不會(huì)發(fā)生，提升頭42的外凸緣部分44升起離開(kāi)閥門座43。從密封的角度看，這是不相關(guān)的，因?yàn)榈谝磺皇?4和第二腔室56之間的壓力差表示流體流量是零(0)。然而，對(duì)于下個(gè)沖程，閥門2處于適當(dāng)位置或重新復(fù)位是重要的。這是通過(guò)讓端蓋構(gòu)件30的凸出構(gòu)件36驅(qū)動(dòng)提升頭42至默認(rèn)位置而被實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，只要當(dāng)閥門2處于完全打開(kāi)位置或默認(rèn)位置時(shí)。作為默認(rèn)，對(duì)閥門2的完全打開(kāi)位置提供自動(dòng)防故障裝置是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
如圖4所示，端蓋構(gòu)件30包括凸出構(gòu)件36。優(yōu)選至少兩個(gè)保持導(dǎo)向構(gòu)件121和123位于閥針6上。凸出構(gòu)件36位于保持導(dǎo)向構(gòu)件121和123之間。這提供了抗旋轉(zhuǎn)特征，使得閥針6僅沿閥門2的中心線3傳遞力。
現(xiàn)參考圖6，作為說(shuō)明性的非限定性的應(yīng)用，閥門2可被用來(lái)控制流體，如冷卻劑，從發(fā)動(dòng)機(jī)127通過(guò)第一流體導(dǎo)管137流動(dòng)穿過(guò)旁路回路133。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)恒溫器125沒(méi)有達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，來(lái)自流體泵129的所有流體流動(dòng)，如冷卻劑流動(dòng)將穿過(guò)第二流體導(dǎo)管143，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)127。從發(fā)動(dòng)機(jī)127，流體將通過(guò)第一流體導(dǎo)管137流入旁路回路133，接著流回流體泵129。通過(guò)控制旁路回路133中的流體流量，發(fā)動(dòng)機(jī)127可在更大燃料效率和減少的排放條件下，更熱地運(yùn)行。閥門2可按來(lái)自處理器(未顯示)的傳感器數(shù)據(jù)操作，以最大化發(fā)動(dòng)機(jī)127的性能。優(yōu)選，查找表與傳感器數(shù)據(jù)結(jié)合使用。這將通過(guò)流體流量的完全范圍控制發(fā)動(dòng)機(jī)127的溫度，直到恒溫器125的設(shè)定溫度被達(dá)到。在此點(diǎn)上，閥門2可與恒溫器125一起操作，以精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)127的溫度，流體通過(guò)第一流體導(dǎo)管137而穿過(guò)恒溫器125，然后通過(guò)第三導(dǎo)管139進(jìn)入散熱器131。從散熱器131，流體通過(guò)第四流體導(dǎo)管141流回流體泵129的入口。
現(xiàn)參考圖7，作為另一個(gè)說(shuō)明性的非限定性的應(yīng)用，閥門2可被用來(lái)控制被加熱的流體流，如冷卻劑流通過(guò)第五流體導(dǎo)管151從發(fā)動(dòng)機(jī)127流入閥門2的入口46，然后通過(guò)出口48流出，并且通過(guò)第六流體導(dǎo)管152進(jìn)入加熱器芯160。接著，流體，如冷卻劑通過(guò)第七流體導(dǎo)管154離開(kāi)加熱器芯160，返回流體泵129。系統(tǒng)的剩余部分如前所述，第一流體導(dǎo)管137連接發(fā)動(dòng)機(jī)127，旁路回路133連接第一流體導(dǎo)管137。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)恒溫器125沒(méi)有達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，來(lái)自流體泵129的所有流體流，如冷卻劑流穿過(guò)第二流體導(dǎo)管143進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)127。從發(fā)動(dòng)機(jī)127，流體通過(guò)第一流體導(dǎo)管137流入旁路回路133，接著返回流體泵129。
閥門2可按來(lái)自處理器(未顯示)的傳感器數(shù)據(jù)操作，以最大化加熱器芯160的性能。優(yōu)選，查找表與傳感器數(shù)據(jù)結(jié)合使用。這將在加熱器芯160的整個(gè)溫度范圍上提供一些控制。當(dāng)恒溫器125的設(shè)定溫度被達(dá)到時(shí)，閥門2可與恒溫器125一起操作，以精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)127的溫度，流體通過(guò)第一流體導(dǎo)管137穿過(guò)恒溫器125，然后通過(guò)第三導(dǎo)管139進(jìn)入散熱器131。從散熱器131，流體通過(guò)第四流體導(dǎo)管141流回流體泵129的入口，接著通過(guò)第二流體導(dǎo)管143被泵回發(fā)動(dòng)機(jī)127。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和使用本發(fā)明的方法在上述說(shuō)明中以相當(dāng)多的細(xì)節(jié)被描述了，但是可以理解，本發(fā)明可以進(jìn)行改進(jìn)，這些改進(jìn)沒(méi)有超出附加權(quán)利要求的范圍，當(dāng)這些改進(jìn)方式落入了本發(fā)明的要求的范圍時(shí)，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員進(jìn)行的屬于本發(fā)明的本發(fā)明改進(jìn)方式將被認(rèn)為是侵犯了本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)流體流的閥門，包括步進(jìn)電機(jī)；第一閥門腔室，所述第一閥門腔室包括用來(lái)接受流體進(jìn)入閥門的入口；第二閥門腔室，所述第二閥門腔室包括從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；第一構(gòu)件，所述第一構(gòu)件是可旋轉(zhuǎn)的，并被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)；第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件與第一構(gòu)件接合，使得當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間作直線運(yùn)動(dòng)；以及密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)可操作地連接至第二構(gòu)件，其中當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)可移動(dòng)靠近所述開(kāi)口，而當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)可移動(dòng)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述步進(jìn)電機(jī)、第一閥門腔室、第二閥門腔室、第一構(gòu)件、第二構(gòu)件和密封機(jī)構(gòu)都封閉在外殼中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門還包括與所述第二構(gòu)件接觸的偏置機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述偏置機(jī)構(gòu)包括復(fù)位彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述第一構(gòu)件包括具有多個(gè)突出物的螺桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述第二構(gòu)件包括具有多個(gè)凹槽的閥針。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述第二構(gòu)件包括測(cè)流口，以在第一閥門腔室和第二閥門腔室之間提供流體流，其中測(cè)流口由密封機(jī)構(gòu)選擇性地堵住。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述測(cè)流口包括三角形的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述密封機(jī)構(gòu)包括提升頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門還包括位于步進(jìn)電機(jī)和密封機(jī)構(gòu)之間的端蓋構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述端蓋構(gòu)件包括至少一個(gè)凸出構(gòu)件，所述至少一個(gè)凸出構(gòu)件被設(shè)置靠在所述密封機(jī)構(gòu)上，以保證所述密封機(jī)構(gòu)靠在所述開(kāi)口上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述端蓋構(gòu)件的至少一個(gè)凸出構(gòu)件能夠設(shè)在第二構(gòu)件上的多個(gè)保持構(gòu)件之間，以限制第二構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門還包括終端連接件機(jī)構(gòu)，所述終端連接件機(jī)構(gòu)提供至少一個(gè)電氣連接至步進(jìn)電機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門的入口被流體連接至旁路回路，所述旁路回路接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的流體流，所述流體流是從水泵被泵入發(fā)動(dòng)機(jī)的，其中閥門的出口被流體連接至水泵的入口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門的入口能流體連接至發(fā)動(dòng)機(jī)，閥門的出口能流體連接至加熱器芯。
16.一種調(diào)節(jié)流體流的閥門，包括步進(jìn)電機(jī)；第一閥門腔室，所述第一閥門腔室包括用來(lái)接受流體流入閥門的入口；第二閥門腔室，所述第二閥門腔室包括從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；第一構(gòu)件，所述第一構(gòu)件是可旋轉(zhuǎn)的，并被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)；第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件與第一構(gòu)件接合，使得當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間作直線運(yùn)動(dòng)；密封機(jī)構(gòu)，所述密封可操作地連接至第二構(gòu)件，其中當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)能夠移動(dòng)靠近所述開(kāi)口，當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)能夠移動(dòng)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口；偏置機(jī)構(gòu)，所述偏置機(jī)構(gòu)與所述第二構(gòu)件接觸；以及外殼，所述外殼封閉所述步進(jìn)電機(jī)、第一閥門腔室、第二閥門腔室、第一構(gòu)件、第二構(gòu)件、偏置機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)。
17.一種調(diào)節(jié)流體流的閥門，包括步進(jìn)電機(jī)；第一閥門腔室，所述第一閥門腔室具有用來(lái)接受流體流入閥門的入口；第二閥門腔室，所述第二閥門腔室具有從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；螺桿，所述螺桿具有多個(gè)突出物，所述螺桿是可旋轉(zhuǎn)的，并被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)；閥針，所述閥針具有測(cè)流口和多個(gè)凹槽，所述閥針與螺桿上的多個(gè)突出物接合，當(dāng)螺桿由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥針在第一位置和第二位置之間作直線運(yùn)動(dòng)；提升頭，所述提升頭被可操作地連接至所述閥針，其中當(dāng)閥針位于第一位置時(shí)，提升頭可移動(dòng)靠近所述開(kāi)口，當(dāng)閥針位于第二位置時(shí)，提升頭可移動(dòng)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口，并且有選擇地阻塞測(cè)流口的開(kāi)口以控制流體流；復(fù)位彈簧，所述復(fù)位彈簧與所述閥針接觸；以及外殼，所述外殼封閉所述步進(jìn)電機(jī)、第一閥門腔室、第二閥門腔室、螺桿、閥針、復(fù)位彈簧和提升頭。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述測(cè)流口包括三角形的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門還包括位于步進(jìn)電機(jī)和提升頭之間的端蓋構(gòu)件，所述端蓋構(gòu)件包括至少一個(gè)凸出構(gòu)件，所述至少一個(gè)凸出構(gòu)件被設(shè)置靠在所述提升頭上，以保證所述提升頭靠在所述開(kāi)口上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述端蓋構(gòu)件的至少一個(gè)凸出構(gòu)件能夠設(shè)在所述閥針上的多個(gè)保持構(gòu)件之間，以限制閥針的旋轉(zhuǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)節(jié)流體流的閥門，其特征在于所述閥門的入口被流體連接至旁路回路，所述旁路回路接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的流體流，所述流體流是從水泵被泵入發(fā)動(dòng)機(jī)的，其中閥門的出口被流體連接至水泵的入口。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)節(jié)液流的閥門，其特征在于所述閥門的入口能流體連接至發(fā)動(dòng)機(jī)，閥門的出口能流體連接至加熱器芯。
23.一種利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，包括旋轉(zhuǎn)閥門中的可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)的第一構(gòu)件，所述閥門具有第一閥門腔室，所述第一閥門腔室具有用來(lái)接受流體流入閥門的入口，以及具有第二腔室，所述第二腔室具有用來(lái)從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；移動(dòng)第二構(gòu)件，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間接合所述第一構(gòu)件；當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，移動(dòng)可操作地連接至所述第二構(gòu)件的密封機(jī)構(gòu)使其靠近所述開(kāi)口；以及當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，移動(dòng)所述密封機(jī)構(gòu)使其遠(yuǎn)離所述開(kāi)口。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括利用偏置機(jī)構(gòu)向第二構(gòu)件施加壓力的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括通過(guò)利用密封機(jī)構(gòu)選擇性地堵住測(cè)流口，控制流體流穿過(guò)第二構(gòu)件中的測(cè)流口的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括通過(guò)使端蓋上的凸出邊緣構(gòu)件靠在所述密封機(jī)構(gòu)上，保證所述密封機(jī)構(gòu)靠在所述開(kāi)口上的步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括將端蓋構(gòu)件的至少一個(gè)凸出構(gòu)件定位在第二構(gòu)件上的多個(gè)保持構(gòu)件之間，以限制所述第二構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，并減少偏置機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于，還包括以流動(dòng)關(guān)系連接閥門的入口至旁路回路，所述旁路回路接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的流體流，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)接受從水泵被泵入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的流體；以及以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的出口至所述水泵的入口。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于，還包括以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的入口至所述發(fā)動(dòng)機(jī)；以及以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的出口至加熱器芯。
30.一種利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，包括旋轉(zhuǎn)具有多個(gè)突出物的螺桿，所述螺桿在閥門中可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)，所述閥門具有第一閥門腔室，所述第一閥門腔室具有用來(lái)接受流入體流入閥門的入口，以及具有第二閥門腔室，所述第二閥門腔室具有用來(lái)從閥門分配流體的出口，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口；移動(dòng)閥針，所述閥針具有測(cè)流口和多個(gè)凹槽，當(dāng)螺桿由所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、克服復(fù)位彈簧施加的作用力而旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述閥針接合所述螺桿上的多個(gè)突出物，以在第一位置和第二位置之間作直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)閥針位于第一位置時(shí)，移動(dòng)可操作地連接至所述閥針的提升頭使其靠近所述開(kāi)口；以及當(dāng)閥針位于第二位置時(shí)，移動(dòng)所述提升頭使其遠(yuǎn)離所述開(kāi)口，同時(shí)基于提升頭的位置選擇性地阻塞流體流穿過(guò)測(cè)流口。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括通過(guò)使端蓋構(gòu)件的凸出邊緣構(gòu)件靠在所述提升頭上，保證所述提升頭靠在所述開(kāi)口上的步驟。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于還包括使端蓋構(gòu)件的至少一個(gè)凸出構(gòu)件定位在閥針上的多個(gè)保持構(gòu)件之間，以限制所述閥針的旋轉(zhuǎn)，并減少所述復(fù)位彈簧所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的利用閥門調(diào)節(jié)液流的方法，其特征在于，還包括以流動(dòng)關(guān)系連接閥門的入口至旁路回路，所述旁路回路接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的流體流，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)接受從水泵被泵入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的流體；以及以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的出口至所述水泵的入口。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的利用閥門調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于，還包括以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的入口至所述發(fā)動(dòng)機(jī)；以及以流動(dòng)關(guān)系連接所述閥門的出口至加熱器芯。
全文摘要
用來(lái)調(diào)節(jié)流體流的閥門及相關(guān)的使用方法。所述閥門包括步進(jìn)電機(jī)(16)，具有入口(46)的第一閥門腔室，具有出口的第二閥門腔室，其中第一閥門腔室包括處于第一閥門腔室和第二閥門腔室之間的開(kāi)口(50)，可旋轉(zhuǎn)的并被可操作地連接至步進(jìn)電機(jī)的第一構(gòu)件(12)，與第一構(gòu)件接合的第二構(gòu)件(6)，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二構(gòu)件在第一位置和第二位置之間作直線運(yùn)動(dòng)；以及可操作地連接至第二構(gòu)件的密封機(jī)構(gòu)，其中當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第一位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)移動(dòng)靠近所述開(kāi)口，當(dāng)?shù)诙?gòu)件位于第二位置時(shí)，密封機(jī)構(gòu)移動(dòng)遠(yuǎn)離所述開(kāi)口。
文檔編號(hào)F16K39/00GK1806141SQ200480016265
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者羅伯特·R·諾里斯 申請(qǐng)人:特拉華蘭科有限公司