控制阀的制作方法

1.本发明涉及流体控制领域，具体涉及一种控制阀。


背景技术：

2.通常，控制阀的阀杆通过在驱动件的带动下移动，以实现两个端口之间的导通或关闭，为实现三个以上的端口之间的流路切换，会在控制阀中设置两个阀杆以及对应的两个驱动件，通过控制两个阀杆的移动实现多个端口之间的流路切换，但该种控制阀结构复杂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种控制阀，能够在实现多个流路切换的同时，降低控制阀结构的复杂程度。
4.本发明实施例提供一种控制阀，包括阀杆，所述控制阀具有阀腔，所述阀杆的至少部分位于所述阀腔，其特征在于，所述阀杆具有与所述阀腔连通的孔道，所述孔道贯穿所述阀杆，所述控制阀还具有第一口、第二口和第三口，沿所述阀杆动作方向，所述第一口位于所述阀腔的一侧，所述第二口较所述第三口更靠近所述第一口，所述第一口与所述孔道连通，所述第二口和所述第三口均与所述阀腔连通；
5.其中，所述控制阀具有第一工作模式和第二工作模式，所述阀杆能够向远离或靠近所述第一口方向移动以实现第一工作模式和第二工作模式的切换，在所述第一工作模式，所述阀杆使所述第一口和所述第二口不连通，所述第一口通过所述孔道、所述阀腔与所述第三口连通，在所述第二工作模式，所述第一口通过所述阀腔分别与所述第二口和所述孔道连通。
6.根据本发明实施例提供的控制阀，控制阀具有第一口、第二口和第三口，阀杆具有与阀腔连通的孔道，通过向远离或靠近所述第一口方向移动，使得控制阀能够在第一工作模式和第二工作模式切换，能够实现第一口、第二口以及第三口之间的导通或关闭，相较于设置两个阀杆实现多个端口之间的流路切换，本发明实施例能够降低控制阀结构的复杂程度。
附图说明
7.图1是本发明一种实施例提供的控制阀的立体结构示意图；
8.图2是本发明一种实施例提供的控制阀的分解结构示意图；
9.图3是图1中示出的控制阀的在其中一个位置处的截面结构示意图；
10.图4是图1中示出的控制阀的局部结构示意图；
11.图5是图4中沿a-a方向的截面结构示意图；
12.图6是图1中示出的控制阀在第一种工作模式的结构示意图；
13.图7是图1中示出的控制阀在第二种工作模式的结构示意图；
14.图8是图1中示出的控制阀在第三种工作模式的结构示意图；
15.图9是本发明一种实施例提供的阀体的结构示意图；
16.图10是图9中示出的阀体在其中一个位置处的截面结构示意图；
17.图11是本发明一种实施例提供的阀杆的结构示意图；
18.图12是图11中示出的阀杆的截面结构示意图；
19.图13是图9中示出的阀体在另一个位置处的截面结构示意图；
20.图14是图1中示出的控制阀的在另一个位置处的截面结构示意图；
21.图15是本发明另一种实施例提供的控制阀的截面结构示意图。
具体实施方式
22.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
23.如图1至图5所示，本发明实施例提供一种控制阀1，包括阀体10和阀杆20，控制阀1具有阀腔101，阀体10形成阀腔101的壁部的至少部分，阀杆20的至少部分位于阀腔101，可选地，控制阀1还可以包括驱动组件50，阀杆20能够在驱动组件50的带动下移动，以实现多个工作介质流路之间的切换，本发明实施例提供的控制阀1可以应用于汽车热管理系统或其他需要流路切换的领域。
24.具体地，驱动组件50包括驱动件，该驱动件可以为电机或电机与齿轮的组合结构，如图2和图3中，在一些实施例中，驱动件包括电机51和传动组件52，电机51包括定子511和转子512，定子511通电时产生的磁场能够带动转子512旋转，转子512能够带动传动组件52转动，传动组件52与阀杆20传动连接，使得传动组件52带动阀杆20在阀腔101内移动，在本发明实施例中，传动组件52可以带动阀杆20沿控制阀1的轴向x移动。
25.请进一步参阅图1至图5，在一些实施例中，控制阀1还包括第一流道104、至少一个第二流道102以及至少一个第三流道103，第一流道104的至少部分位于阀腔101沿轴向x的一侧，至少部分的第二流道102的延伸方向和至少部分的第三流道103的延伸方向均与控制阀1的轴向x相交，例如在图5中，第二流道102的延伸方向和第三流道103的延伸方向均与控制阀1的轴向x垂直。第一流道104具有邻近阀腔101的第一口p1，第二流道102具有邻近阀腔101的第二口p2，第三流道103具有邻近阀腔101的第三口p3，沿阀杆20的动作方向，第一口p1位于阀腔101的一侧，第一口p1、第二口p2和第三口p3均与阀腔101连通，第二口p2较第三口p3更靠近第一口p1，阀杆20具有与阀腔101连通的孔道21，孔道21与第一口p1连通，孔道21的至少部分可以沿控制阀1的轴向x延伸且贯穿阀杆20，在图5中，孔道21贯穿阀杆20的两端面，可以理解的是，孔道21的至少部分沿控制阀1的轴向x延伸是指孔道21沿附图5中左右方向与延伸即可，对孔道21的形状不做限定，例如孔道21的内壁可以为柱形或阶梯状结果，或者为锯齿状或波浪状结构，本发明对此不进行限定。
26.结合图5至图8所示，控制阀具有第一工作模式和第二工作模式，阀杆21能够向远离或靠近第一口p1方向移动以实现第一工作模式和第二工作模式的切换，如图6所示，在第
一工作模式，阀杆20可以靠近第一口p1，阀杆20使第一口p1和第二口p2不连通，第一口p1通过孔道21和阀腔101与第三口p3连通，如图7和图8所示，在第二工作模式，阀杆20可以远离第一口p1，第一口p1通过阀腔101分别与第二口p2和孔道21连通，孔道21可以与第三口p3连通或不连通。为实现阀杆20将第一口p1和第二口p2不连通，可选地，阀杆20能够通过第一口p1进入或离开第一流道104，当阀杆20的部分通过第一口p1位于第一流道104内时，阀杆20的周壁可以与第一口p1的壁部过盈配合，便于阻断工作介质在阀杆20的周壁和第一口p1的壁部之间流通。可以理解的是，在第一工作模式，阀杆20可以远离第一口p1，在第二工作模式，阀杆20可以靠近第一口p1，只要能实现相应的连通方式即可，本发明对此不进行限定。
27.在具体实施时，如图6所示，当阀杆20进入第一流道104后，阀杆20的外壁与第一流道104的内壁能够形成密封面，第一口p1通过孔道21和阀腔101与第三口p3连通，当阀杆20离开第一流道104后，如图5和图7所示，第一口p1通过阀腔101与第二口p2连通，第一口p1和第二口p2的至少一者通过阀腔101和孔道21与第三口p3连通，如图8所示，第一口p1通过阀腔101与第二口p2连通，孔道21和第三口p3关闭。本发明实施例通过一个阀杆20并在阀杆20上设置孔道21，能够实现第一口p1、第二口p2以及第三口p3之间的导通或关闭，相较于设置两个阀杆实现多个端口之间的流路切换，本发明实施例能够降低控制阀结构的复杂程度，减少了零件数量，简化装配工艺，降低了制造成本。
28.请进一步参阅图5至图8，在一些实施例中，控制阀还具有第四流道41，第四流道41具有邻近阀腔101的第四口p4，第四口p4和第一口p1分设于阀腔101的腔壁延伸方向的两侧，如图5，沿控制阀的轴向x，第四口p4和第一口p1分设于阀腔101的两侧，第四口p4与孔道21连通，基于此，当控制阀在第一工作模式时，如图6所示，第四口p4通过阀腔101与第三口p3连通，控制阀第二工作模式包括第一子模式和第二子模式，在第一子模式，如图7所示，阀杆20的孔道21、第四口p4均通过阀腔101与第三口p3连通，在第二子模式，如图8所示，孔道21、第四口p4均与第三口p3关闭。可选地，阀杆20能够通过第四口p4进入或离开第四流道41，当阀杆20的部分通过第四口p4位于第四流道41内时，阀杆20的周壁可以与第四口p4的壁部过盈配合，便于阻断工作介质在阀杆20的周壁和第四口p4的壁部之间流通。
29.结合图5至图8，阀腔101包括第一子腔111、第二子腔121和第三子腔131，沿阀腔101的腔壁的延伸方向，第二子腔121位于第一子腔111和第三子腔131之间，阀杆20与第二子腔121的内壁限位配合，第一口p1位于第一子腔111的一侧且能够与第一子腔111连通，第二口p2与第一子腔111连通，第三口p3与第三子腔131连通，第四口p4位于第三子腔131的一侧且能够与第三子腔131连通。在本文中，阀腔101的腔壁的延伸方向与控制阀的轴向x平行。可选地，第一子腔111、第二子腔121和第三子腔131可以均位于阀体10上。
30.基于此，当控制阀在第一工作模式时，如图6所示，阀杆20的部分穿过第一口p1位于第一流道104内，阀杆20的周壁与第一口p1的壁部过盈配合，第一口p1和第一子腔111通过阀杆20关闭，第一口p1通过孔道21和第三子腔131分别与第三口p3、第四口p4连通；在第一子模式，如图7所示，第一口p1和第二口p2均通过第一子腔111与孔道21连通，孔道21通过第三子腔131分别与第三口p3和第四口p4连通；在第二子模式，如图8所示，第一口p1通过第一子腔111与第二口p2连通，孔道21与第三子腔131通过阀杆关闭。
31.结合图5和图13所示，在一些实施例中，阀体10形成阀腔101的周壁，具体地，阀体10具有沿控制阀的轴向x排布且相互连通的第一腔11和第二腔12，沿控制阀的轴向x，第二
腔12的腔壁的正投影位于第一腔11的腔壁的正投影的内部，控制阀还包括阀座，可选地，阀座包括第一阀座30，第一阀座30的侧壁与阀体10的侧壁密封连接，如图5所示，第一阀座30的侧壁与第一腔11的内壁密封设置，第一流道104的第一口p1位于第一阀座30，第一阀座30的端壁形成阀腔101的其中一个端壁，即第一腔11邻近第二腔12的底壁与第一阀座30的端壁之间形成第一子腔111，阀,10的第二腔12形成第二子腔121，第二口p2贯穿第一子腔111的内壁且与第一子腔111连通。阀杆20能够通过第一口p1进入或离开第一阀座30的第一流道104，第一口p1的壁部能够与阀杆20的周壁过盈配合。
32.为使阀杆20能够通过第一口p1进入或离开第一流道104，结合图5至图8、图11和图12所示，阀杆20包括主体段23和第一锥段22，第一锥段22位于主体段23沿轴向x的一端，主体段23与第二子腔121的内侧壁间隙配合，其中，沿靠近主体段23的方向，第一锥段22的尺寸增加，第一锥段22包括第一端部221和第二端部222，第二端部222位于第一端部221和主体段23之间，第一口p1的口径大于第一端部221的尺寸且小于第二端部222的尺寸。可选地，第一口p1可以为圆形口，第一端部221和第二端部222的沿垂直于轴向x的截面均为圆形，此时，第一口p1的直径大于第一端部221的直径且小于第二端部222的直径。通过上述设置，使得阀杆20通过第一口p1进入第一流道104时，能够实现第一锥段22的外壁与第一口p1的内表面的过盈配合，实现阀杆20与第一流道104内壁之间的密封，从而将第一口p1和第二口p2关闭。为更好地实现第一锥段22的外壁与第一口p1的内表面的过盈配合，第一口p1的内表面为弧形表面，从而实现阀杆20与第一流道104内壁之间的线密封。
33.请进一步参阅图5至图11，控制阀的阀座还可以包括第二阀座40，第二阀座40位于阀腔101远离第一阀座30的一侧，此时第二阀座40的端壁形成阀腔101的另一个端壁，第四流道41的第四口p4位于第二阀座40，第四流道41的至少部分沿控制阀的轴向x延伸，阀杆20能够通过第四口p4进入或离开第二阀座40的第四流道41，此时的第一口p1和第二口p2的至少一者能够通过阀腔101和孔道21与第三口p3和第四口p4的至少一者连通，当阀杆20通过第四口p4进入第四流道41时，第四口p4的壁部能够与阀杆20周向侧壁过盈配合，此时，阀杆20的外壁与第四流道41的内壁形成密封面。阀杆20的外壁与第四流道41的内壁的密封形式与阀杆20的外壁与第一流道104的内壁的密封形式相似，不再赘述。
34.为使阀杆20通过第四口p4进入或离开第四流道41，结合图5至图12所示，阀杆20还包括第二锥段24，第二锥段24位于主体段23远离第一锥段22的一侧，沿靠近主体段23的方向，第二锥段24的尺寸递增，第二锥段24包括第三端部241和第四端部242，第四端部242位于第三端部241和主体段23之间，阀杆20的孔道21贯穿第三端部241和第一端部221，第四口411的口径大于第三端部241的尺寸且小于第四端部242的尺寸。通过上述设置，使得阀杆20通过第四口p4进入第四流道41时，能够实现第二锥段24的外壁与第四口411的内表面的过盈配合，从而实现阀杆20与第四流道41内壁之间的密封，从而将孔道21与第三口p3关闭。为更好地实现第二锥段24的外壁与第四口411的内表面的过盈配合，第四口411的内表面为弧形表面，从而实现阀杆20与第四流道41内壁之间的线密封。
35.如图5和图13所示，为实现第二阀座40的安装固定，阀体10还具有第三腔13，第三腔13位于第二腔12远离第一腔11的一侧，沿控制阀的轴向x，第二腔12的腔壁的正投影位于第三腔13的腔壁的正投影的内部，第二阀座40的至少部分位于第三腔13且与第三腔13的内侧壁密封设置，第三腔13邻近第二腔12的底壁与第二阀座40的端面之间形成第二子腔131，
其中，控制阀的第三口p3贯穿第二子腔131的内壁。
36.如图5所示，在具体实施时，为实现第一阀座30与第一腔11的内壁密封设置，控制阀包括第一密封圈63，第一阀座30具有安装凹槽，或者阀体10具有安装凹槽，安装凹槽自第一腔11的内壁向阀体10的内部延伸，第一密封圈63的至少部分位于安装凹槽且夹设于第一阀座30和第一腔11的内壁之间；为第二阀座40与第三腔13的内侧壁密封设置，控制阀还可以包括第二密封圈64，第二密封圈64夹设于第二阀座40与第三腔13的内侧壁之间，第二密封圈64的安装形式与第一密封圈63的安装形式相似，不再赘述。可以理解的是，第一阀座30和第二阀座40的至少一者也可以与阀体10焊接固定。
37.进一步地，如图5所示，控制阀还包括端盖105，端盖105的至少部分位于第四流道41且与第二阀座40的内壁密封设置；或者，端盖105的至少部分位于第一流道104且与第一阀座30的内壁密封设置。在本发明实施例中，端盖105位于第四流道41且封堵第四流道41的外部端口，此时，控制阀具有三个流道，进一步参阅图6至图8所示，此时的控制阀具有三种工作模式，如图6所示，在第一工作模式中，阀杆20的部分进入第一流道104，第一口p1通过孔道21与第三口p3连通，从而实现第一流道104和第三流道103的连通；如图7所示，在第一子模式中，阀杆20离开第一流道104，第一口p1、第二口p2通过孔道21与第三口p3连通，且第一口p1和第二口p2也连通，从而实现第一流道104、第二流道103和第三流道103之间的连通；如图8所示，在第二子模式中，阀杆20进入第四流道41，第一口p1通过阀腔101与第二口p2连通，从而实现第一流道104和第二流道103之间的连通，此时第三口p3处于截止关闭状态。通过设置端盖105，且由于在阀杆20上设置孔道21，当控制阀中的工作介质的压力较大时，孔道21可以作为平衡腔，从第一口p1进入的工作介质经过孔道21后，端盖105以及第二阀座40能够对工作介质反作用力，使得控制阀的压力平衡，减小工作介质对阀杆20正方向运动的影响，便于驱动组件驱动阀杆20的正反向移动，减小驱动组件的驱动力。
38.进一步参考图7，当控制阀中的工作介质的工作压力较高，例如工作介质为二氧化碳时，为调控工作介质的流速、压力等，可选地，第一阀座30和第二阀座40之间沿轴向x之间的间距大于阀杆20沿轴向x的长度与预设距离之和，例如预设距离可以为2毫米，此时，当阀杆20移动至中间位置时，阀杆20的其中一侧的端面与第一阀座30的端壁之间的间距可以为1毫米，阀杆20的另一侧的端面与第二阀座40的端壁之间的间距可以为1毫米，从而使控制阀在第二种工作模式下的工作介质的压力以及流速等在要求范围内。
39.如图5和图12所示，在一些实施例中，当阀杆20包括第一锥段22、主体段23和第二锥段24时，沿控制阀1的轴向x向主体段23投影，第一锥段22的正投影至少部分位于主体段23的正投影的内部，第一锥段22和主体段23之间形成第一台阶面s1，第一台阶面s1能够与第一阀座30的底壁抵接，从而限制阀杆20继续朝向第一阀座30移动，第二锥段24的正投影的至少部分位于主体段23的正投影的内部，第二锥段24和主体段23之间形成第二台阶面s2，第二台阶面s2能够与第二阀座40的底壁抵接，从而限制阀杆20继续朝向第二阀座40移动。通过上述设置，能够对阀杆20的移动极限位置进行限位。
40.如图1、图3、图5和图12所示，为实现阀杆20的移动，在一些实施例中，阀杆20的主体段23包括齿形段231，控制阀1还包括驱动组件50，驱动组件50包括电机51和传动组件52，电机51的至少部分与阀体10间隔设置，电机51能够驱动传动组件52转动，传动组件52的至少部分穿过阀体10与阀杆20的齿形段231啮合传动连接，通过电机51驱动传动组件52的转
动以带动齿形段231沿靠近或远离第一口p1的方向移动，在本发明实施例提供的控制阀中，通过电机51驱动传动组件52的转动可以带动齿形段231沿控制阀1的轴向x移动，沿控制阀1的轴向x，齿形段231的长度大于阀杆20的移动行程。齿形段231可以为齿条或蜗杆结构。
41.进一步参阅图5，在一些实施例中，控制阀1还包括至少一个密封圈，密封圈随阀杆20同步移动，密封圈与齿形段231间隔设置，密封圈夹设于阀杆20和阀体10的内侧壁之间，在具体实施时，密封圈夹设于阀杆20和第二子腔121的内壁之间，沿阀腔101的腔壁的延伸方向，全部数量的密封圈位于第二口p2和第三口p3之间。通过上述设置，能够防止工作介质通过阀杆20的外壁和阀体10的内侧壁之间的间隙在第二口p2和第三口p3之间流动。可选地，控制阀1包括的密封圈的数量为两个，分别为第三密封圈61和第四密封圈62，第三密封圈61和第四密封圈62分设于齿形段231的两端；或者，控制阀1包括的密封圈的数量为一个，密封圈位于齿形段231与第二口p2之间或者位于齿形段231与第三口p3之间，通过设置一个密封圈，能够减小控制阀沿轴向x的长度。
42.为实现驱动组件50与阀体10之间的密封，如图3、图9至图14所示，在一些实施例中，阀体10具有安装腔14，安装腔14自阀体10的外表面向阀体10的内部延伸，安装腔14与阀腔101相交于连接口141，且安装腔14和阀腔101通过连接口141连通，驱动组件50包括底座53和套管54，底座53的至少部分位于安装腔14，套管54位于电机的定子511和转子512之间，且套管54罩设于底座53上且与底座53密封设置，防止工作介质流入定子511安装腔损坏定子511，传动组件52的至少部分位于安装腔14且与阀体10限位配合，控制阀1还包括密封件65，密封件65夹设于底座53的外周壁与安装腔14的内周壁之间，沿驱动组件50的延伸方向，密封件65位于阀体10的表面和连接口141之间。通过上述设置，能够防止流通于阀腔102中的工作介质通过连接口141流出阀体10外部，减少控制阀的外漏。
43.进一步参阅图2和图14，在一些实施例中，传动组件52包括电机轴521和传动轴522，电机轴521与电机51的转子传动连接，传动轴522与电机轴521传动连接，电机轴521的一端与电机51的转子限位连接，电机轴521的另一端与阀体10限位配合，传动轴522的一端与底座53限位配合，传动轴522的另一端与阀体10限位配合。
44.可选地，在图2、图13和图14中，阀体10具有第一限位部15和第二限位部16，底座53具有第三限位部531，电机轴521包括第一配合部5211，传动轴522包括第二配合部5221和第三配合部5222，第一配合部5211与第一限位部15相互嵌套，第二配合部5221与第二限位部16相互嵌套，第三配合部5222与第三限位部531相互嵌套，其中，第一限位部531和第一配合部5211的其中一者为凹槽结构，另一者为凸出结构，第二限位部15和第二配合部5221的其中一者为凹槽结构，另一者为凸出结构，第三限位部16和第三配合部5222的其中一者为凹槽结构，另一者为凸出结构。通过上述设置，能够对电机轴521和传动轴522进行限位，实现二者的稳定旋转。
45.如图15所示，在一些实施例中，控制阀1还具有至少两个第二流道102和至少两个第三流道103，至少两个第二流道102沿阀体10的周向排布，至少两个第三流道103沿阀杆20的周向排布。通过上述设置，能够实现第二流道102、第三流道103以及第一流道104之间流路的流通。
46.综上，根据本发明实施例提供的控制阀1，控制阀具有第一流道104、第二流道102以及第三流道103，第一流道104具有邻近阀腔101的第一口p1，第二流道102具有邻近阀腔
101的第二口p2，第三流道103具有邻近阀腔101的第三口p3，阀杆20具有与阀腔101连通的孔道21，通过阀杆20向靠近或远离第一口p1的方向的移动，使得控制阀能够在第一工作模式和第二工作模式切换，能够实现第一口p1、第二口p2以及第三口p3之间的导通或关闭，相较于设置两个阀杆实现多个端口之间的流路切换，本发明实施例能够降低控制阀1结构的复杂程度。
47.需要说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施方式对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改、结合或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。