气流控制阀和车载控制主机的制作方法

1.本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其涉及车载控制装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，车载中央计算平台(“控制主机”)的集成度越来越高，功耗及发热量越来越大，靠控制主机自身的被动散热已无法满足散热要求。现有技术主要通过汽车的空调系统来降低控制主机的环境温度，从而对车载控制主机进行散热，降低控制主机的电子器件的工作温度，确保电子器件在正常的温度范围内工作，避免因为工作温度过高而发生故障或受损，提高电子器件的工作效率和使用寿命。
3.在现有技术中，车载空调借由主管道送风，再通过分支管道分流到控制主机的各个控制单元。由于控制单元在不同的硬件配置和工作状态下的热功耗不一样，需求的风量也不一样。如果送风量过大，将过渡消耗空调能耗，造成能量浪费；相反地，如果送风量过小，控制单元的散热要求无法得到满足。为此，有必要进一步改进控制主机的散热或冷却系统，以匹配冷却风量与控制主机的散热需求，既不浪费能量，又可以保证控制主机安全可靠地工作。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一为提供了一种方便使用且能精确控制气流流量的气流控制阀，其包括：阀体，其构造有气流通道；阀芯，其可运动地容纳于所述气流通道内以调节允许流过所述气流通道的气流流量；调节件，其位于所述阀体外部并与所述阀芯联动连接，以驱动所述阀芯在所述气流通道内运动而调节允许流过所述气流通道的气流流量；表盘，其包括指示件和刻度，所述指示件与所述阀芯联动连接，所述刻度被标定为当所述阀芯运动时，所述指示件相对所述刻度运动而指示允许流过所述气流通道的气流流量。
5.可选的是，所述阀体具有呈圆筒状的所述气流通道，该气流通道设置有呈扇形的静阀门页，该静阀门页以其圆环边缘固定至所述气流通道的内表面，并且该静阀门页的径向与气流通道的轴向垂直。
6.可选的是，所述阀芯包括呈扇形的动阀门页，该动阀门页的径向与气流通道的轴向垂直，并且该动阀门页在所述调节件的驱动下以与所述静阀门页的径向垂直的转轴作为旋转轴，相对于所述静阀门页进行转动。
7.可选的是，所述气流通道内还设置有：第一齿轮，该第一齿轮通过第一转轴固定连接至所述调节件；第二齿轮，该第二齿轮与所述第一齿轮啮合并借由第二转轴固定连接至所述动阀门页，所述第二转轴的延伸方向垂直所述第一转轴。
8.可选的是，所述第二转轴由法兰支撑定位，该法兰支撑固定连接至所述气流通道内壁并且位于所述第二齿轮和所述动阀门页之间。
9.可选的是，所述阀芯包括呈半圆盘状的动阀门页，该动阀门页的直线边缘与所述静阀门页的直线边缘相互枢转连接。
10.可选的是，所述表盘包括呈指针形式的所述指示件和呈半圆环状的所述刻度，所述指针相对所述刻度转动而指向的刻度位置标示当前允许流过所述气流通道的气流流量。
11.本发明还提供了一种车载控制主机，具有多个控制单元，所述车载控制主机还包括对所述多个控制单元输送冷却气流的进气管道，该进气管道设置有包括以上任一实施方式所述的控制阀。
12.可选的是，所述进气管道包括主管道和与该主管道连通的多个分支管道，所述主管道被配置为连通车载空调的送风管道，所述多个分支管道的每一个分别通向相应的一个控制单元，每个分支管道均设置有以上任一实施方式所述的控制阀。
13.可选的是，还包括：检测单元，其被配置为检测所述多个控制单元的温度；报警单元，其被配置为当任一控制单元的温度被检测为超出预设阈值时，发出关于重新设置相应控制阀以改变冷却气流流量的警报。
14.根据本实用新型气流控制阀和车载控制主机相比现有技术具有众多益处。比如，可调节的气流控制阀安装在进气管道的各个分支管道处，并带有刻度表盘，可以精准的控制各个分支管道的风流量，从而可以根据控制主机的散热需求控制主机内部进风量，确保不同配置主机可以在安全可靠的散热环境下工作，提高产品的可靠性，也可以增加产品电子器件的寿命。
附图说明
15.以下将结合附图进一步介绍本实用新型的其他细节和优点，其中：
16.图1为根据本实用新型的一种气流控制阀的纵向剖视示意图；
17.图2为图1所示气流控制阀在a-a位置的横向剖视示意图；
18.图3为根据本实用新型的一种控制主机的结构示意图；
19.图4为图3所示控制主机的气流示意图。
具体实施方式
20.在以下描述以及本技术的所有文本中，可能使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置。所述术语仅为便于描述，而不是相关装置或元件必须具有特定的方位，或者必须以特定的方位构造和操作。此外，可能使用的术语“第一”、“第二”等仅用于区分不同的部件或结构等，而不指示存在任何顺位。进一步地，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.本实用新型的气流控制阀安装至气流管路上，用于设定或者调节管路的气流流量。本领域技术人员明白，管路的气流流量在一般情况下取决于管材内部通道的横截面积和气流速度。所以，在管路状况不变的情况下，在管路上设置本实用新型的气流控制阀，通过改变气流控制阀的阀门开度(也即阀芯与阀座之间的敞开面积)，将改变通过管路的整体气流流量。
22.现将参照图1和图2具体描述本实用新型的气流控制阀。图1以示意的方式描绘了根据本实用新型的一个实施例的气流控制阀的简化纵向剖视图，图2是图1所示气流控制阀在a-a位置的横向剖视示意图(横截面图)。在图中所示实施例中，气流控制阀的纵向为阀体
的长度方向，而气流控制阀的横向为与所述纵向垂直的平面所在的方向。
23.控制阀在图中示出为具有圆筒状的阀体10，该阀体10可以与控制阀的外壳(图中未示出)形成为一体，也可以为容纳于外壳内部空间的独立构件。阀体10构造有气流通道11，气流通道11的一端为进气端12、另一端为出气端13。气流通道11呈圆筒状，并且其纵向和横向与阀体的纵向和横向一致。气流通道具有圆形横截面，贯穿该圆形横截面的圆心的纵向为气流通道的轴向，贯穿该圆形横截面的圆心的横向为气流通道的径向。
24.阀体10的气流通道11内设置有充作阀座的静阀门页20，该静阀门页20呈半圆盘状，包括半圆环边缘21和直线边缘22，其中所述半圆环边缘21固定至所述气流通道的内表面并与气流通道的轴向垂直，所述直线边缘22的中点与气流通道的横截面的圆心重合。
25.阀体10的气流通道11内进一步安装有充作阀芯的动阀门页30，该动阀门页30呈半盘圆状，包括半圆环边缘31和直线边缘32，该直线边缘32的中点连接图中所示的第二转轴44，该第二转轴44的延伸方向与气流通道的轴向重合。
26.在本技术所使用的术语“设置”、“连接”，除非另有明确的限定，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语在本实用新型中的具体含义和可能的具体形式。
27.所述半圆盘状的动阀门页和静阀门页具有轴向和径向，其中，所述轴向垂直圆盘所在平面的方向，所述径向在圆盘上贯穿圆心的任一直线方向。进一步地，第二转轴44的延伸方向贯穿动阀门页的所述圆心，从而动阀门页在被第二转轴44驱动而转动时，该第二转轴44的轴线中心线与动阀门页的轴线重合。
28.所述动阀门页30与所述静阀门页20具有大致相同的半径，即所述动阀门页30和静阀门页20的直线边缘长度基本一致，并且所述动阀门页30与所述静阀门页20同轴布置。为此，当所述动阀门页30以所述第二转轴44为旋转轴转动时，其与所述静阀门页20之间的重合面积将发生变化。具体而言，当所述动阀门页30转动时，气流通道的未被所述动阀门页30和静阀门页20闭合的截面部分将发生变化，进而改变气流通道的敞开截面或者说阀门的开度，使得流过所述气流通道的气流流量发生变化。当动阀门页30转动至其半圆环边缘31与静阀门页20的半圆环边缘21在气流通道的横向上相对时，气流通道的截面被完全封闭，阀门具有零开度，不允许气流通过所述气流通道；当动阀门页30转动至其半圆环边缘与静阀门页20的半圆环边缘在气流通道的纵向上相对时，气流通道具有最大的敞开截面，阀门具有180度的最大开度，允许最大气流流量通过所述气流通道。
29.为驱使所述动阀门页30相对静阀门页20转动，所述气流通道11内布置有第一齿轮42和第二齿轮43。所述第一齿轮42通过第一转轴41固定连接至位于阀体10外部的调节件，该调节件在图中被设置为旋钮40。所述第二齿轮43与所述第一齿轮42啮合并借由第二转轴44固定连接至所述动阀门页30。所述第二转轴44垂直所述第一转轴41，从而所述旋钮40的转动可以被传递并转变为动阀门页43的转动。
30.此外，气流通道11内设置有可旋转地定位所述第二转轴44的法兰支撑45，该法兰支撑45固定连接至所述气流通道11的内壁并且位于所述第二齿轮43和所述动阀门页30之间。第二齿轮43和法兰支撑45均设置有通孔，以允许气流从进气端12进来，流经第二齿轮43和法兰支撑45的通孔后，从动阀门页30与静阀门页20之间的非重合截面流出，最后排出至出气端13。
31.作为图1和图2所示实施例的变形，可以将动阀门页30设置为其直线边缘32与所述静阀门页20的直线边缘22枢转连接。为此，动阀门页30的直线边缘32可以设置轴套，而静阀门页20的直线边缘22也设置轴套，同时动阀门页30和静阀门页20均借由所述轴套与共同的转轴连接，从而动阀门页30和静阀门页20以类似合页的形式相互转动。相应地，通过设置合适的传动机构，比如齿轮-齿条传动机构，使得在转动旋钮40时，动阀门页30在齿轮-齿条传动机构的驱动下相对静阀门页20枢转。当动阀门页30相对静阀门页20枢转时，两者在气流通道轴向上的重合面积发生改变，进而改变流过所述气流通道的气流流量。可以明白，当动阀门页30转动至其半圆环边缘31与静阀门页20的半圆环边缘21在气流通道的横向上相对时，气流通道的截面被完全封闭，不允许气流通过；当动阀门页30转动至其半圆环边缘30与静阀门页20的半圆环边缘21在气流通道的纵向重合时，气流通道具有最大的敞开截面，允许最大气流通过所述气流通道。
32.本领域技术人员明白，根据本实用新型的原理，所述静阀门页和动阀门页也可以被构造为非半圆形的其他扇形形状，比如其面积可以大于半圆或者小于半圆。此外，所述静阀门页和动阀门页还可以被设置为其他不同于上文所描述的阀座-阀芯结构。
33.继续参见图2，阀体10的外侧设置有表盘50，表盘50设置有刻度51和指针52形式的指示件。所述刻度51用于标示动阀门页30相对静阀门页20的转动位置，以指示阀门的开度和允许流过气流通道的气流流量。指针52与动阀门页30联动连接，以在动阀门页30被驱动转动时，指针52围绕其轴心转动而指向刻度51对应的位置。例如，可以设置与第一齿轮42或第二齿轮43啮合的第三齿轮(图中未示出)，该第三齿轮与旋钮40和动阀门页30联动，进而在通过旋钮40调节动阀门页30相对静阀门页20的转动位置时，指针52相应地相对刻度51转动。
34.在本文中，所述联动是指在不同的部件之间，当其中一个部件发生运动时，其他的所有部件均发生运动，并且各个部件的运动幅度(比如距离、角度等)呈单一的比例关系。比如，在图示的控制阀中，旋钮40、指针51和动阀门页30之间借由齿轮传动实现联动。
35.更具体地，在拧转旋钮40时，第一转轴41带动第一齿轮42转动，第一齿轮42进而带动所啮合的第二齿轮43转动，第二齿轮43进一步带动第二转轴44和动阀门页30转动，从而调节由动阀门页30和静阀门页20的相对转动位置所确定的阀门开度，也即允许流过气流通道的气流流量。与此同时，与第一齿轮42或第二齿轮43啮合的第三齿轮(图中未示出)也相应地转动，并带动指针51围绕其转轴相对刻度52转动，以指示阀门的开度以及允许流过气流通道的气流流量。根据第三齿轮与所啮合的第一齿轮或者第二齿轮之间的传动比以及气流风速等因素对指针51和刻度52作出合适的标定，指针51可以借由刻度52准确地指示阀门的开度，进而准确指示允许流过气流通道的气流流量。
36.所述表盘50和刻度51可以被设置为任何合适的形式。例如，表盘50可以具有圆盘形状并标示出两个半圆，其中的一个半圆代表静阀门页，另一个半圆示出为刻度。所述刻度可以如图标示出多个档位，以对应在实践中常用的几种气流流量。进一步地，各个档位还可以继续设置二级刻度，以满足细分调节的需求。
37.以下将参照图3和图4描述根据本实用新型的一种控制主机的实例，其中图3为控制主机的结构示意图，图4为该控制主机的气流示意图。在车辆领域，控制主机也称车载计算控制系统，其内部安装有多个控制单元，这些控制单元可以相同、也可以不同，以满足不
同的计算和控制需求。为此，在不同的控制场合，需要配置不同数量和类型的控制单元。不同的控制单元具有不同的功耗及发热量，进而需要提供相应的散热，以确保不同配置的控制单元可以在一个安全可靠的散热环境下工作，以提高产品的可靠性，并增加产品电子器件的寿命。
38.图中例示的控制主机包括两个控制单元，即第一控制单元71和第二控制单元72，并通过进气管道输送冷却气流对各个控制单元进行主动冷却。进气管道包括连通外部气源的主管道61和连通控制主机的两个分支管道，其中，主管道61被配置为连通例如车载空调的送风管道，第一分支管道62通向第一控制单元71，第二分支管道64通向第二控制单元72。进一步地，第一分支管道62设置有第一控制阀63，第二分支管道64设置有第二控制阀65，以根据各个控制单元的实际工作需求调节流过各个分支管道的气流流量。此外，第一控制单元71连通第一排气管道82，第二控制单元72连通第二排气管道83，冷却气流与各个控制单元进行热交换后，从所述第一排气管道82和第二排气管道83流向总排气管道81，并最终排出至大气。
39.在实施中，例如可以在控制主机出厂之前，通过测试计算，标定每个控制单元所需要的冷却风量档位。然后，在安装或者维护控制主机时，根据所使用的各个控制单元所标定的冷却风量，调节相应分支管道上的控制阀调节至相应的风量档位，以满足相应的冷却需求。由于控制阀具有多个档位，每个控制阀可以满足不同类型控制单元的冷却需求。尤其是，针对同一个控制主机，可以仅仅更换其中的一个或者多个控制单元并调节控制阀至相应的风量挡位，以完成控制主机的更新或者维护，从而可以有效降低产品的安装和维护周期和成本，提高产品可靠性。此外，通过控制阀控制送风量，使得风量与控制主机的需求相匹配，既不浪费能量，也可以保证控制主机安全可靠地工作。
40.进一步地，针对所述车载控制主机，还可以设置检测单元和报警单元，其中，检测单元被配置为检测各个控制单元的温度，报警单元被设置为当控制单元的温度被检测为超出预设阈值时发出关于重新设置控制阀以改变冷却气流流量的警报，从而所述检测单元和报警单元可以实现对控制主机的精细化冷却控制，以满足特定的使用要求。
41.以上内容仅为举例说明本实用新型的相关内容，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。