一种汽车热管理模块集成多通阀及流体回路的制作方法

1.本发明属于流体设备领域，特别涉及控制多个流体回路的多通阀门及流体回路。


背景技术：

2.随着技术的进步，控制系统的改进，对流体回路的控制要求越来越高，拥有该流体回路的设备功能越来越齐全，涉及到车辆、新能源车等多种设备装置，特别是涉及到新能源汽车的能源交换控制，比如乘员舱、空调系统、动力电池、电子控制系统等的温度控制。
3.目前新能源汽车的控制管路系统越趋复杂，流体回路中会使用到数个控制流体流向的阀门，如公开号cn112389162a的专利公开了新能源汽车整车热管理系统，其中包括第一四通阀、第二四通阀、三通阀、第一两通阀、第二两通阀的数个阀门，以配合热管理系统的控制，由此导致车机系统复杂，体积庞大，控制的执行器数量更多，重量也更重，制造成本也不具有优势，因此需要对流体回路进行改进，由此提出该新型的阀结构。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明的技术目的在于提供一种汽车热管理模块集成多通阀及具有该多通阀的流体回路。
5.本发明通过以下技术方案实现：该发明的阀门的技术方案包括：阀芯及阀体，阀芯可转动地设于阀体内；为了达到设有的技术效果，所述阀芯被构造成纵向三层结构，包括依次的底层、中间层及顶层，每层与设于阀体上的流道配合，达到连通/阻断流体流路的目的；所述底层包括设有径向或趋向于径向或类似于径向流通口的环形柱体；所述中间层设有若干个中间层流体通道，至少将中间层流体通道分为各自互相连通的两组；顶层径向或趋向于径向或类似于径向流通口设有若干相连的顶层流体通道，所述顶层流体通道与中间层流体通道布置间隔相同且开口方位一致，顶层流体通道、中间层流体通道所在平面与阀芯轴线垂直；所述阀体被构造为具有可通向阀芯中间层流体通道的中层壳体流道及可通向阀芯顶层流体通道的顶层壳体流道，中层壳体流道与顶层壳体流道相互间隔或部分相互间隔布置且相邻流道口的夹角与相邻阀芯中间层流体通道口夹角相同或相对应，所述阀芯转动能够调整阀体流体通道与阀芯流体通道之间的连通关系，所述阀体与环形柱体外周配合，将环形柱体与阀体内侧组成的空间分为至少两部分，以便形成不同的流体通道，根据流体流路的需求控制需求进行；阀芯转动至工位，至少一个中层壳体流道与底层流道连通，至少一个中层壳体流道与顶层壳体流道连通。
6.可以通过改变地，形成另一种技术方案，所述顶层及顶层流体通道与中间层及中间层流体通道的布置位置可互换，成为该方案的变换结构。
7.在上述的结构中，更进一步地，在未有外部连接/连通部件的作用时，在所述中间层内形成互不相通的两组或多组的中间层流体通道组。
8.在上述的结构中，更进一步地，所述阀体上设有与环形柱体外侧密封配合且将环
形柱体外周与阀体内侧组成的空间对称分隔的分隔部，分隔部与环形柱体外周配合将环形柱体与阀体内侧组成的空间分为两部分。
9.在上述的结构中，更进一步地，所述顶层流体通道被构造为在阀芯转动至工作位置能够连通至少两个顶层壳体流道，所述中间层流体通道被构造成阀芯转动至工作位置能够连通至少两个中层壳体流道。
10.在上述的结构中，更进一步地，所述阀芯及阀体的密封面之间设有密封结构，如密封橡胶圈/橡胶环。
11.在上述的结构中，更进一步地，所述中间层流体通道的数量设为8个，每四个相邻的中间层流体通道相连，形成两组对称流体通路结构，中间层流体通道被一隔断部分为两组对称的流体通路结构；所述顶层径向或趋向于径向或类似于径向流通口设有四个相连的顶层流体通道，顶层流体通道与中间层流体通道布置间隔相同且开口方位一致，开口方向一致为在径向方向上朝向一致；所述中层壳体流道与顶层壳体流道数量均为4个，相间隔均布在阀芯的外周，所述一个中层壳体流道连通至环形柱体与阀体内侧组成的空间，另一中层壳体流道与顶层壳体流道流体连通，且两中层壳体流道分别连接至分隔开的不同组的中间层流体通道，与顶层壳体流道连通的可为与之相邻的中层壳体流道。
12.在上述的结构中，更进一步地，所述中间层及顶层的顶部与底部构成为圆形的板体，所述四个顶层流体通道组成半圆形或近似半圆形，且通过轴向设于圆周位置的分隔柱形成流通口，分隔柱与板体共同构成阀芯的外圆柱面，所述四个顶层流体通道布置设置为阀芯位于其工位时，顶层流体通道中的两个与相邻的两个顶层壳体流道相连，所述多通阀具有8种工位设定，阀芯每转动45
°
更换一次工位；与阀体底部连通的顶层壳体流道依次分别为t1、t2、t3、t4流体通道，与阀体底部连通的中层壳体流道依次分别为m1、m2、m3、m4流体通道，从阀体底部看，t1设定在m1的顺时针方向且相邻，依次间隔排列，且t3与m4连通，m1与m4之间相隔有t4， 底层形成有三个流体通道，n2、n3流道口分别在n1流道口的两侧；位于第一工位时，此时n1与n2、m1与m2连通，t3与m3、m4连通，t1与t4连通阀芯在第一工位逆时针转动45
°
，位于第二工位时，此时n1与n3连通，n2与m1、m2连通，t4与t3、m3、m4连通；阀芯在第一工位逆时针转动90
°
，位于第三工位时，此时n1与n3连通，n1与n2连通，mi与m4、t3、t4连通，m2与m3连通；阀芯在第一工位逆时针转动135
°
，位于第四工位时，此时n1与n2连通，n3与m1、m4、t3、t2连接，m2与m3连通；阀芯在第一工位逆时针转动180
°
，位于第五工位时，此时n1与n2连通， m1与m2连接，m3与m4、t3、t2连通；阀芯在第一工位逆时针转动225
°
，位于第六工位时，此时n1与n3连通，m1与m2连接，m3与m4、t3连通，t1与t4连通；阀芯在第一工位逆时针转动270
°
，位于第七工位时，此时n1与n2连通，m1与m4、t3连通，m2与m3连通，t1与t2连通；阀芯在第一工位逆时针转动315
°
，位于第八工位时，此时n1与n2连通，m1与m4、t3
连通，m2与m3连通，t1与t4连通，形成不同的液体流通控制方式。
13.在上述的结构中，更进一步地，所述隔断部的两侧面分别设有引导流体从中层壳体流道流通的弧形面。
14.基于上述部分/全部技术方案的一种用于车辆的流体回路为包括上述解耦股的多通阀，从而对流体回路进行控制。
15.由于采用上述技术方案，本发明的有益效果至少包括:本发明的种汽车热管理模块集成多通阀能够将现有技术中使用的多个单一阀门整合到一起，使得流体回路的控制原本需要多个单一阀门组合控制，现通过本发明的阀门，能够代替多个普通的阀门，从而便于控制各个流通回路之间的介质交换或流向，使得若应用于新能源汽车，能够更加方便对乘员舱、空调系统、动力电池、电子控制系统等流体回路的温度控制，控制成本，降低整个系统的复杂程度，较少整体的重量，较少执行器及其驱动机构的数量和体积，降低了成本，具有很大的市场应用价值。
附图说明
16.图1是多通阀的整体结构示意图；图2是多通阀的底部结构示意图；图3是多通阀阀芯的结构示意图；图4是图3中a
‑
a的剖视图；图5是图3是b
‑
b的剖视图；图6是阀芯底层结构示意图；图7是多通阀阀体的底部结构示意图；图8是阀体与阀芯组合时的多通阀底部结构示意图；图9是阀位于工位一时的多通阀底部结构示意图；图10是工位一时中间层的流道连通结构图；图11是工位一时顶层的流道连通结构图；图12是工位二时的多通阀底部结构示意图；图13是工位二时中间层的流道连通结构图；图14是工位二时顶层的流道连通结构图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作详细描述。
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1～图14展示了一种汽车热管理模块集成多通阀。图1、图2显示了该多通阀的整体结构，该多通阀包括阀芯01及阀体02，阀芯01可转动地设于阀体02内，通过控制阀芯01的转动从而控制阀门的开闭状态；该阀门的阀芯01、阀体02制造可以通过注塑的形式，也可通过金属铸造等的方式制成，或者部分金属部分塑料组合制成。在图1中，转轴21为阀芯01的转轴，驱动阀芯01转动的执行器与该轴连接，另外阀体02的底部设有与管路连接的固定部22，该固定部22圆盘形，流道通过与该多通阀的底部进行连接，固定部22以容易固定在各流道组成的安装板上。
22.如图3、图4、图5、图6所示，为了便于了解本发明的结构，图4、图5在图3的基础上沿转轴进行了一定角度的转动，所述阀芯01被构造成纵向三层结构，包括依次的底层03、中间层04及顶层05，所述底层03包括设有径向流通口06的环形柱体07，环形柱体07将底层03分为两部分；所述中间层04设有若干个中间层流体通道09，至少将中间层流体通道09分为各自互相连通的两组，可以为多组，其中分组情况根据设定的流体控制需要及中间层流体通道09的数量决定，从而改变中间层流体通道09的连通关系，各组内的流体通道能够相互连接，从而形成组内流体通道相连，也便于与与之对应的中间层壳体流道11连通或将流体限制在阀体02与中间层流体通道09之间；所述顶层05的流通口设有若干相连的顶层流体通道10，所述顶层流体通道10与中间层流体通道09布置间隔相同且开口方位一致，以便于转动设定角度，从而使得各流体通道位于其工位，便于控制；另外，所述顶层流体通道10、中间层流体通道09所在平面与阀芯01轴线垂直，底层03、中间层04及顶层05之间的介质不沿轴线方向流动，仅在其各自所在的与轴线方向垂直的限定空间内流动，其流动需通过阀体02的流体流道；所述阀体02被构造为具有可通向阀芯中间层流体通道09的中层壳体流道11及可通向阀芯顶层流体通道10的顶层壳体流道12，阀芯01转动从而控制中间层流体通道09与中层壳体流道11、顶层流体通道10与顶层壳体流道12的配合。中层壳体流道11与顶层壳体流道12相互间隔或部分相互间隔布置且相邻流道口的夹角与相邻阀芯中间层09流体通道口夹角相同或相对应，其中“相对应”理解为转动阀芯01，使得阀芯01上的流道口与阀体02上的流道口连通或关闭，起到相应的控制作用，优选为，中层壳体流道11与顶层壳体流道12相互间隔且相邻流道口的夹角与相邻阀芯中间层09流体通道口夹角相同，以便于在转动阀芯01时，调整阀芯01的中间层流体通道09、顶层流体通道10与中层壳体流道11、顶层壳体流道12的流道口的对应或连通关系，所述阀芯01转动能够调整阀体02流体通道与阀芯01流体通道之间的连通关系；所述阀体02与环形柱体07外周配合，将环形柱体07与阀体02内侧组成的空间分为至少两部分，从而阀体02与环形柱体07之间形成流体流道。为了便于理解，更具体地，本实施例中设为，当阀体02的在底层03处的内壁部分将环形柱体07与阀体02内侧组成的空间分为两部分时，形成三个流体通道，如图所示分别为n1、n2、n3，此外环形柱体07与阀体02内侧组成的空间可以设为更多的部分，此实施例并不作为限制，如三个、四个部分，从而可以形成更多的流道，这些流道与阀体02上的流道和/或阀芯01上的流道连接或断开，以控制流体的流动；如图8中，所述阀体02上设有与环形柱体07外侧密封配合且将环形柱体
07外周与阀体02内侧组成的空间对称分隔的分隔部13，分隔部13的数量为两个，为立方体结构且与阀体02成为一体，不随阀芯01的转动而移动，分隔部13与环形柱体07外周配合将环形柱体07与阀体02内侧组成的空间分为两部分，从而阀芯底部形成n1、n2、n3三个流道，n1在阀芯底部中间，当阀芯位于第一工位时，n2、n3分别在n1的右侧、左侧。
23.所述阀体02的流体通道开口设于阀体02的底面部分，所述阀芯01的底层03的三个流道（n1、n2、n3）也分别连接有流体流道,并与外部流体流路连通；阀芯01转动时，至少一个中层壳体流道11与底层03流道连通，至少一个中层壳体流道11与顶层壳体流道12连通，从而使得流体能够在阀门中流动连通。
24.更进一步地实施例中的变换方式替代方案为，所述顶层05及顶层流体通道10与中间层04及中间层流体通道09的布置位置可互换，顶层05、顶层流体通道10，中间层04、中间层流体通道09须对应互换位置，从而达到基本相同的技术效果。
25.本实施例中进一步地实施方式为，在未有外部连接/连通部件的作用时，在所述中间层内形成互不相通的两组或多组的中间层流体通道组，以便形成更多或设定数量的通路，从而使得在阀芯01转动时，各组的中间层流体通道09能够连接至设定的中间层壳体流道11，各组的中间层流体通道09数量至少为两个，以便于从一个流体通道流至另一流体通道便于介质的交换。
26.所述顶层流体通道10被构造为在阀芯转动至工作位置能够连通至少两个顶层壳体流道12，所述中间层流体通道09被构造成阀芯转动至工作位置能够连通至少两个中层壳体流道11，连通顶层壳体流道12、中间层流体通道09的数量可以根据实际设置调整，如三个、四个、五个、六个或更多，以便流体在阀芯01的中间层或顶层流入到其他的流道。
27.本实施例中，所述阀芯01及阀体02的密封面之间设有密封结构，密封结构为密封橡胶圈/橡胶环或其他密封体（未示出），密封的作用使得流体介质不泄露，各流道之间相互独立；另外，所述顶层05设有中间层流体通道半数相连的顶层流体通道10。
28.为了更详细地说明本发明的结构的优异性，以下根据具体设置的流通通道进行具体实施例说明，但不限制本发明的保护范围，具体为：如图1
‑
图14，本多通阀的中间层流体通道09的数量设为8个，每四个相邻的中间层流体通道09相连，形成两组对称流体通路结构，中间层流体通道09被一隔断部08分为两组对称的流体通路结构，从而使得每四个中间层流体通道09相连通，中层壳体流道11与顶层壳体流道12数量均为4个，那么每组中间层流体通道09能够同时与两个中层壳体流道11连通；所述顶层05径向或趋向于径向或类似于径向流通口设有四个相连的顶层流体通道10，顶层流体通道10与中间层流体通道09布置间隔相同且开口方位一致，开口方向一致为在径向方向上朝向一致，顶层流体通道10也能够同时与两个顶层壳体流道12连通；所述中层壳体流道11与顶层壳体流道12数量均为4个，相间隔均布在阀芯01的外周，其相互间以阀芯01为中心的圆心夹角相同，所述一个中层壳体流道11连通至环形柱体07与阀体02内侧组成的空间，另一中层壳体流道11与顶层壳体流道12流体连通，且两中层壳体流道11分别连接至分隔开的不同组的中间层流体通道09，与顶层壳体流道12连通的可为与之相邻的中层壳体流道11。
29.为了实施该实施例，更进一步地进行说明，如图3
‑
图5所示，所述中间层04及顶层05的顶部与底部构成为圆形的板体16,17,18，所述四个顶层流体通道10组成半圆形或近似
半圆形，且通过轴向设于圆周位置的分隔柱18，19,20形成流通口15a，15b，15c，15d，如图5，分隔柱18，19,20与板体16,17,18共同构成阀芯01的外圆柱面；中间层04上下板体18,17之间形成有若干分隔柱23，分隔柱之间形成有流通口24,流通口24之间的介质根据需要控制流进或流出,若形成流道口的分隔柱数量增加则流道也相应增加，此根据控制进行设置；所述四个顶层流体通道10布置设置为阀芯位于其工位时，顶层流体通道10中的两个与相邻的两个顶层壳体流道12相连，所述多通阀具有8种工位设定，阀芯01每转动45
°
更换一次工位，且本发明的阀芯01的位置为在其工位时的介质流动控制。在本实施例中，通过阀体02底部的中层壳体流道11与底层03外部的空间相接的位置设有开口25与之连通，特别是连通至n2，在与该中层壳体流道11逆时针方向相近的另一中层壳体流道11与其相近的顶层壳体流道12连通，该顶层壳体流道12并不与具有开口25的中间层壳体流道相邻，其中间层壳体流道11与顶层壳体流道12连通的流道部位c，如图8；流通口06开口方向与隔断部08在同一平面内。
30.具体可设置为，与阀体02底部连通的顶层壳体流道12依次分别为t1、t2、t3、t4流体通道，与阀体02底部连通的中层壳体流道11依次分别为m1、m2、m3、m4流体通道，m1、m2、m3、m4与t1、t2、t3、t4相间隔呈环形排列，从阀体底部看，t1设定在m1的顺时针方向且相邻，依次间隔排列，且t3与m4连通，即至少一个中层壳体流道11与顶层壳体流道12连通的具体实施，隔断部08与四个顶层流体通道10组成半圆形或近似半圆形的弦沿阀芯01轴线方向互相垂直，即俯视阀芯01时，隔断部08与四个顶层流体通道10组成半圆形或近似半圆形的弦垂直，顶层05的流体通道与底层03流通口06在同一侧；m1与m4之间相隔有t4， 底层03形成有三个流体通道，n2、n3流道口分别在n1流道口的两侧；那么，位于第一工位时，此时n1与n2、m1与m2连通，t3与m3、m4连通，t1与t4连通,如图9
‑
图11；阀芯在第一工位逆时针转动45
°
，位于第二工位时，此时n1与n3连通，n2与m1、m2连通，t4与t3、m3、m4连通，如图12
‑
图14；由于工位较多，且转动规律固定，因此不再示图。
31.阀芯在第一工位逆时针转动90
°
，位于第三工位时，此时n1与n3连通，n1与n2及n3连通，mi与m4、t3、t4连通，m2与m3连通；阀芯在第一工位逆时针转动135
°
，位于第四工位时，此时n1与n2连通，n3与m1、m4、t3、t2连接，m2与m3连通；阀芯在第一工位逆时针转动180
°
，位于第五工位时，此时n1与n2连通， m1与m2连接，m3与m4、t3、t2连通；阀芯在第一工位逆时针转动225
°
，位于第六工位时，此时n1与n3连通，m1与m2连接，m3与m4、t3连通，t1与t4连通；阀芯在第一工位逆时针转动270
°
，位于第七工位时，此时n1与n2n3连通，m1与m4、t3连通，m2与m3连通，t1与t2连通；阀芯在第一工位逆时针转动315
°
，位于第八工位时，此时n1与n2连通，m1与m4、t3连通，m2与m3连通，t1与t4连通，形成不同的液体流通控制方式。
32.以上结构及操作方式从而达到上述八种控制方式，且刚好每转动45
°
为一个工位，控制设定方便。
33.所述隔断部08的两侧面分别设有引导流体从中层壳体流道11流通的弧形面14，该
弧形部能够提高该阀芯01内的流体通过效率,另外图9中未设置的加强筋26，不影响介质的流通。
34.为了更一步说明该实施例的使用，具体为一种用于车辆的流体回路，车辆的流通回路中包括该多通阀，从而利用该多通阀在技术方案上的体积小，结构紧凑，对其他多个阀门的可替代性强，成本低等的优点，从而提高车辆，特别是新能源车的控制特性，降低重量及成本等优点。
35.以上所述仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术方案的范围内。