专利名称：换热器的旁通阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及换热器，更特别地，涉及在不需要或只是间歇需要换热器的传热功能的情况下，使换热回路中的换热器旁通的旁通阀。
背景技术：
在某些应用，例如汽车工业中，换热器用于冷却或加热特定流体，例如发动机油或传动流体或油。例如在传动流体的情况下，换热器用于冷却传动流体。换热器通常远离变速器定位，并且通过供给管路接收来自变速器的热的变速器油，将其冷却，并通过回油管路使其再次返回到变速器。然而，当变速器很冷，例如在启动情况下，变速器油非常粘稠，并且即使有的话也不会容易地流过换热器。在这种情况下，变速器会缺少润滑油，从而导致损坏或至少反常性能。如果回油量不足，并且由于环境温度低而发生过冷却的话，就会对变速器产生累积损坏。在这种情况下，例如，油中的湿汽冷凝(否则其将在更高温度下汽化)可能聚集并导致腐蚀损坏或油老化。
为了克服冷流不足问题，过去已经提出了多种解决方案。一种解决方案是在换热器供给源和回流管之间使用旁路通道，其中热致动旁通阀位于所述旁路通道中。许多现有解决方案中存在缺陷，包括例如，阀的过度泄漏、阀粘结、传热效率低、和/或高成本。
美国专利No.6,253,837中显示了一种解决现有致动器阀的许多缺陷的旁通阀构造。
但是对于一些应用来说，人们希望获得具有额外成本节约、节省空间、减小重量和/或操作效率的旁通阀。
发明内容
根据本发明的至少一个实例是换热器旁通，包括一壳体，其中限定了连通的第一和第二孔以及与所述第一孔连通的第一和第二主端口，所述第二孔具有中心轴线和外周阀座，该阀座围绕面向所述第一孔的阀开口。温敏致动器位于所述壳体内并且具有沿所述中心轴线设置的往复移动中心轴，所述中心轴具有封闭端部。滑动安装在所述中心轴上的环形密封构件从该中心轴向外伸出，从而接合所述阀座并且与所述封闭端部一起使所述阀开口闭合。旁通阀包括偏压装置，其用于将所述环形密封构件推向阀座。盘绕复位弹簧安装在所述壳体中，用于推动中心轴封闭端部缩回并使阀开口打开，所述复位弹簧具有连接到所述封闭端部的第一端和与壳体内面向所述第一孔的弹簧支撑件相接合的第二端。所述复位弹簧在其第二端具有比其第一端更大的直径。
根据本发明的至少一个实例是阀，包括一限定了第一孔和第二孔的壳体，所述第一和第二孔具有公共中心轴线并且通过具有外周阀座的阀开口而彼此连通，所述第一孔、第二孔和阀开口形成所述壳体的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分。位于所述壳体内的致动器具有设置为沿所述中心轴线移动的往复移动密封件，用于接合阀座并关闭阀开口。盘绕复位弹簧安装在所述壳体中，用于将所述往复移动密封件推向所述第一孔以打开阀开口，所述复位弹簧具有连接到所述往复移动密封件的第一端和与壳体内面向所述第一孔的弹簧支撑件相接合的第二端，所述复位弹簧在其第二端具有比其第一端更大的直径。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种用于换热器回路的旁通阀，包括一壳体，其限定了沿中心轴线基本对齐且串联连通的第一孔、第二孔和第三孔，其中位于所述第一孔和第二孔之间接合处的阀座面向所述第一孔，位于所述第二孔和第三孔之间接合处的弹簧座面向所述第二孔，所述第一孔、第二孔和第三孔形成位于壳体内第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分。所述旁通阀还包括一致动器，其位于所述壳体内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿所述中心轴线移动从而接合阀座并封闭所述第一孔和第二孔之间的阀开口，和一盘绕复位弹簧，该复位弹簧安装在所述壳体内以将所述往复移动密封件推向所述第一孔从而打开所述阀开口，所述复位弹簧具有第一端和第二端，所述第一端作用在所述往复移动密封件上，所述第二端与所述弹簧座相接合。所述第二孔和第三孔分别具有横向于所述中心轴线的不同横截面形状。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括一壳体，该壳体由塑性材料制成并且限定了第一孔，所述第一孔与阀开口连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体限定了与所述阀座对置且与所述第一孔连通的装配开口；一致动器，其位于所述第一孔内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿轴线移动从而接合阀座并封闭所述阀开口；和一封闭帽，其由塑性材料制成并且封闭所述装配开口，所述封闭帽通过永久接头可密封地连接到所述壳体上。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种制造用于换热器回路的旁通阀的方法，包括提供一壳体，该壳体限定了第一孔，所述第一孔与阀开口连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体包括与所述阀座对置的装配开口；提供一封闭帽；提供一具有往复移动密封件的致动器并且将该致动器通过装配开口插入所述第一孔中，使得该致动器位于所述第一孔中以沿中心轴线移动，从而与阀座接合并封闭阀开口；以及将所述封闭帽永久地连接到所述壳体上以密封所述装配开口。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括一壳体，该壳体限定了连通的第一孔和第二孔，其中外周阀座位于所述第一孔和第二孔接合处且围绕阀开口，所述第一孔、第二孔和阀开口形成位于所述壳体内第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分。该旁通阀包括一致动器，其位于所述第一孔内并且具有设置为移动从而接合阀座并封闭所述阀开口的往复移动密封件，一盘绕复位弹簧，该复位弹簧安装在所述壳体内以将所述往复移动密封件推向所述第一孔从而打开所述阀开口，所述复位弹簧具有第一端和第二端，所述第一端作用在所述往复移动密封件上，一独立的弹簧支撑件横跨所述第二孔延伸并且具有支撑所述复位弹簧第二端的表面，所述弹簧支撑件包括至少一个从其中穿过的流体流动开口以使流体流过所述阀开口。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括一壳体，该壳体限定了沿中心轴线对齐并通过阀开口连通的第一孔和第二孔，所述阀开口由外周阀座围绕，所述第一孔、第二孔和阀开口形成位于壳体内第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分。该旁通阀还包括温敏致动器、环形密封构件、偏压装置和盘绕复位弹簧，该致动器位于所述第一孔中并且具有沿所述中心轴线设置的往复移动中心轴，所述中心轴具有封闭端部，所述环形密封构件可滑动地安装在所述中心轴上并且从所述中心轴向外延伸，从而接合所述阀座并且与所述封闭端部一起封闭所述阀开口，所述偏压装置用于将所述环形密封构件推向所述阀座，所述复位弹簧安装在所述壳体中以推动所述中心轴封闭端部缩回并打开阀开口，所述复位弹簧具有连接到所述封闭端部的第一端和与壳体内面向所述第一孔的弹簧支撑件相接合的第二端。所述阀座和环形密封构件具有相应的倾斜表面，所述表面在密封构件与阀座相接合时形成配合。
根据本发明的至少一个实例，本发明提供了一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括一壳体，其由塑性材料制成并且限定了第一孔，所述第一孔与阀开口连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体限定了与所述第一孔连通且与所述阀座对置的装配开口，所述第一孔和阀开口形成壳体内的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；一致动器，其位于所述第一孔内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿轴线移动以接合阀座并封闭所述阀开口；和一封闭帽，其由弹性材料制成并且封闭所述装配开口，所述封闭帽可密封地安装在邻近所述装配开口的上部孔的端部上，所述壳体包括表面，所述封闭帽压缩接合在所述表面之间。
现在将参照附图对本发明的实施例进行描述，在附图中，相同的元件和部征以相同的附图标记表示，其中图1是根据本发明实施例的旁通阀的局部横截面的正视图，显示了处于打开位置的旁通阀；图2是局部横截面的正视图，显示了处于闭合位置的旁通阀；图3是横截面分解正视图，显示了图1和2所示旁通阀的壳体和闭合帽；图4是使用于图1和2所示旁通阀中的阀组件的正视图；图5A-5D显示了在图1和2所示旁通阀中使用的闭合帽，其中图5A是透视图，图5B是正视图，图5C是底部平面图，图5D是沿图5C中直线A-A剖开的剖面图；图6是沿图3中直线B-B剖开的壳体的剖面图；图7是根据本发明另一实施例的旁通阀的局部横截面的正视图，显示了处于打开位置的旁通阀；图8是根据本发明另一实施例的旁通阀的局部横截面的正视图，显示了处于打开位置的旁通阀；图9A和9B是平面图，分别显示了在图8所示旁通阀中使用的复位弹簧支撑构件的实例；图10和11是横截面表示的正视图，分别显示了在图8所示旁通阀中使用的复位弹簧支撑构件的另一实例；图12是具有根据本发明另一实施例的阀密封构造的旁通阀的横截面正视图，显示了处于打开位置的旁通阀；图13是使用于图12所示旁通阀密封构造中的环形阀构件的平面图；图14是沿图13所示直线C-C剖开的环形阀构件的剖面图；
图15是具有复位弹簧的另一实施例的阀组件的正视图；图16是容纳于旁通阀壳体上端中的帽的另一实施例的局部剖面图；图17是图16所示帽的正视图；和图18是根据本发明的另一实施例的旁通阀的剖面图。
具体实施例方式
首先参考图1，其显示了通常以附图标记14表示的旁通阀。旁通阀14可在换热器回路中使用以控制流向换热器12的流体流量，第一和第二管道28和32连接到所述换热器上。管道28、32连接到旁通阀14中的入口和出口上，如下文将要描述的那样。管道34、36也连接到旁通阀14中的端口上，如下文将要描述的那样。因为四个管道28、32、34和36连接到旁通阀14上，所以旁通阀14称作四口旁通阀。
现在参考图1-4，旁通阀14具有壳体46，其中具有串联连通且同轴的第一孔48、第二孔54和第三孔55。在实施例中，壳体46由可模制材料，例如塑性材料制成，所述塑性材料可以是热塑性材料或热固性材料，并且可以包括加强物，例如玻璃纤维或颗粒加强物。壳体46限定了与所述第一孔48连通的两个主端口或开口50、52。第三孔55具有比第二孔54更小的横截面流动面积。第一孔48与第二孔54直接连通，所述第二孔继而通过第三孔55与两个开口或分支端口56、58连通。管道28、36分别连接到分支端口56、58。管道32和34分别连接到主端口50、52。端口50、52、56和58可以具有内螺纹以分别接收管道32、34、28和36的螺纹端部，但是，管道和端口能够可选地利用其他方法连接，包括例如围绕管道模制端口。
第二孔54具有面向第一孔48的外周阀座60。在所示实施例中，阀座60为环形肩部，其在第一孔48和第二孔54之间的过渡处或接合处由壳体46围绕阀开口53形成。可动阀构件62适于接合阀座60以打开和关闭阀开口53。温敏致动器64位于第一孔48内部并且可操作地连接到阀构件62上以移动阀构件62，从而打开和关闭阀开口53。致动器64有时称作热马达，它是活塞气缸式装置，其中气缸充满热敏材料，例如石蜡，其膨胀和压缩以导致致动器在被加热到预定温度时轴向延伸。
从图1-4中可以看出，致动器64沿第一孔48和第二孔54的中心轴线定位。在示例实施例中，同轴的第一孔48和第二孔54通常均为圆筒形，并且第二孔54具有比第一孔48更小的直径。致动器64的气缸形成沿第一孔48和第二孔54的中心轴线设置的中心轴66。中心轴66具有封闭端部68，其具有小于第二孔的直径并且部分地封闭阀开口53。阀构件62从中心轴66横向延伸以接合阀座60从而封闭阀开口53，如图2所示，其中所述阀构件为邻近处于图1所示正常或静止位置的封闭端部68定位的环形圈。环形圈62和封闭端部68形成往复移动塞，其沿中心轴线移动以打开和关闭阀开口53。环形圈或阀构件62可滑动地安装在中心轴66上。
与第一孔48和第二孔54同轴的第三孔55具有和第二孔54不同的横截面流动面积。在前面描述过的示例实施例中，第三孔55的横截面流动面积小于第二孔54的横截面流动面积，使得壳体46在第二和第三孔54、55之间的接合处或过渡处限定了面向第二孔和第一孔48的外周弹簧座69。复位弹簧70具有第一端40，其通过位于形成在封闭端部68中的槽(未显示)内而连接到封闭端部68上。复位弹簧70具有位于弹簧座69内的第二端42。复位弹簧70因此推动中心轴66远离阀座60进入其缩回位置(图1)，并且起到止动件的作用以防止环形圈62从中心轴66上滑落。如图4最佳显示的，复位弹簧70具有弹簧圈直径，其随着与端部68距离的增加而增加，使得复位弹簧70从第一端40向第二端42向外成锥形。特别是，第一端40处的弹簧圈直径大小制成安装在封闭端部68周围，并且第二端42处的弹簧圈直径大小制成与第二孔54的直径大致相同。
如图4所示，热马达64、超负荷弹簧74、环形圈62和复位弹簧70形成旁通阀14的阀芯或子组件38。如图4最佳显示的那样，中心轴66包括内环形肩部72和超负荷弹簧74，所述超负荷弹簧安装在中心轴66上且位于肩部72和环形圈62之间。超负荷弹簧74朝向止动件或复位弹簧70、并因此朝向阀座60推动或偏压环形圈62。
如图3中最佳显示的那样，第一孔48包括与阀开口53相对的开口81，图4中的阀组件38可以在旁通阀14装配期间通过所述开口81插入第一孔48中。封闭帽80插入开口81中以在阀组件38处于适当位置后密封第一孔48。如同壳体46一样，封闭帽80可以由可模制材料，例如塑性材料制成，所述塑性材料可以是热塑性或热固性材料，并且可以包括加强物，例如玻璃纤维或微粒加强物。封闭帽80在至少一个实施例中通过超声波焊接到壳体46上以形成牢固密封。
热马达或致动器64具有活塞76(参见图4)，其连接到形成于封闭帽80中的轴向凹部78(参见图3)内或装入其中。如下文更详细描述的那样，热马达64在达到预定温度时轴向延伸。由于活塞76固定在适当位置上，属于热马达64一部分的中心轴66向下移动穿过第二孔54，压缩复位弹簧70并关闭阀开口53。当第一孔48内的温度降至预定温度以下时，热马达64缩回，并且复位弹簧70向上推动中心轴66，直至复位弹簧70与环形圈62接合并使其抬离阀座60再次打开阀开口53为止。当阀开口53如图1所示打开时，复位弹簧70延伸穿过第二孔54并且部分地伸入第一孔48。
现在将参考图1-4描述旁通阀14的操作。使用阀14的换热回路可以利用管道34或管道36操作，所述管道之一作为入口管道，另一个作为出口管道。当管道34为入口管道，或者换句话说，接收来自变速器的热的变速器油的情况有时通常称作顺流。在这种情况下，管道36为出口管道并且使变速器油在其通过换热器12冷却后返回到变速器。
当管道36为接收来自变速器的热的变速器流体或油的入口管道，并且管道34为将冷却的油传送回变速器的出口或回流管道的情况通常称作逆流。
首先讨论顺流构造，如果变速器油和换热回路10被加热到工作温度的话，旁通阀14如图2所示。热的发动机油流入入口管道34，顺序穿过主端口52、第一孔48和主端口50至换热器入口管道32。热流体穿过换热器12并且通过出口管道28返回，穿过分支端口56、58并且通过出口管道36流出，从而回到变速器。在这种情况下，由于阀开口53关闭，基本上不存在旁通流体。如果通过管道28、36回到变速器的流体降至预定温度以下，以非限定性示例为约80℃致动器64缩回，从而导致阀构件62抬离阀座60，使阀开口53打开，如图1所示。这产生了从管道34通过第一孔48和通过阀开口53的旁通流体，从而并入返回至变速器的管道38内的流体中。如果流体或油的温度非常低，例如在发动机启动的情况下，油可能非常粘稠从而造成基本上没有流体经过换热器12，并且流体全部从入口管道34旁通流至出口管道36。但是，当油开始加热时，通过管道32和换热器12的流体开始增多，并且到油到达希望的工作温度时，通过换热器12发生完全流通，并且阀构件关闭阀开口53，中断旁通流体。应当理解，当旁通阀14，或至少阀构件62打开时，主端口52和50在该顺流构造中变成相应的入口和出口。在该顺流构造中，分支端口之一，即，分支端口56变成入口，另一个分支端口58变成与入口56连通的出口。
在逆流构造中，管道36变成接收来自变速器的热油的入口管道，并且管道34变成使冷却的变速器油返回变速器的出口管道。在该构造中，如果变速器和换热回路10处于工作温度的话，热传动流体流过分支端口58，该端口成为入口。阀构件62关闭，因此不产生旁通流体。热油随后继续流过分支端口56，该端口成为与入口分支端口58连通的出口。热油流过管道28和换热器12，并且通过管道32返回，从而顺序流过第二主端口50、第一孔48和第三主端口52，并且通过管道34流出以返回到变速器。
如果返回到变速器的变速器油降至预定温度以下，则致动器64使阀构件62打开，从而形成从阀开口53到主端口52和管道34的旁通流体。而且，如果油极冷，例如在发动机启动情况下的话，极少的(即使有的话)流体流过换热器12，几乎全部都通过旁通阀14旁通流过。当变速器油开始加热时，一些流体开始流过换热器12并且通过管道32返回至第一孔48，并通过管道34返回至变速器。这导致致动器64与相反的情况相比热得更快。当通过出口管道34返回变速器的变速器油到达预定温度时，致动器64延伸以关闭阀构件62并且停止旁通流体。在该构造中，在关闭阀构件62时可能产生的任何压力峰值变弱或被调制，因为阀构件62可以通过这种压力波动被抬离阀座60，由于阀构件62由超负荷弹簧74推至适当位置并且不会与阀座60形成牢固接合。换句话说，超负荷弹簧74可以吸收入口管道36、28中的压力峰值，使得压力峰值不会反向行进及对变速器产生不利影响。阀的回路使壳体起到混合室的作用，其中旁通流体流和换热器出口流可以与热致动器直接接触地混合，使得热瞬变现象受到抑制，并且致动器能够直接响应于返回到变速器的混合油温度。另外在打开和关闭的过渡期间，热的旁通流和较冷的油冷却器回流混合(由直接接触的致动器64控制)以抑制返回变速器的油中的任何温度瞬变。
在逆流构造中，主端口50、52成为旁通阀14的相应入口和出口。
当致动器64位于第一孔48中，并且油从其中连续流过时，致动器64迅速加热和冷却。同样，如果变速器油变得过热或经受温度峰值的话，致动器不会损坏，因为它将通常暴露于在逆流构造的第一孔48或顺流构造的支路端口56、58中来自换热器12的一些回流中。另外，如果致动器64过热并且趋于膨胀过长时，它不会损坏，因为中心轴66可以根据要求延伸穿过第二孔54。
上文描述了旁通阀14的实施例的总体构造和操作，现在将详细描述旁通阀的特定部件。
转到图3和图5A-5C，在图示实施例中，帽80限定了外柱壁90和较大直径的盘形头部92，所述外柱壁的大小制成可装入第一孔48的上端中。第一孔48具有围绕开口81的圆周形成的帽座94，扩大的帽的头部92位于所述开口中。如图所示，轴向凹部78(其接收热马达活塞76的端部)由内柱壁96限定，所述内柱壁与外柱壁90径向隔开。一系列均匀间隔的径向腹板在内外壁96、90之间延伸。环形槽102(图5)可以形成在外柱壁90的外表面上。如上所述，帽80可以被超声波焊接到壳体46上，以便密封第一孔48的开口81，从而提供了用于可密封地封闭第一孔48的装配开口81的轻重量、廉价且耐用的装置，在至少一些应用中，所述开口不需要附加密封件，例如O形环，和/或不需要附加保持件，例如C形夹。尽管刚描述过的帽提供了某些优点，但是在一些实施例中，塑料帽80可以由具有环形密封环的金属帽替换，和/或可以通过除了超声波焊接之外的其他非永久性装置，例如使用C形夹、或者通过螺纹连接、或者具有扭转锁紧构造来固定在适当的位置上。此外，帽80和壳体46之间的永久防漏接头可以由除了超声波焊接之外的其他方法，例如通过摩擦焊接、或通过化学粘结来形成。化学粘结可以包括使用中间粘合剂或溶剂粘合，其中溶剂用于临时溶解随后将连接在一起的配合表面，从而提供类似于超声波或摩擦焊接的粘结效果。另外，帽80可以与壳体和阀组件组合一起使用，所述组合不同于附图所示和此处所述。
参照图3和6，现在将详细描述第三孔55。如上所述，第二孔54通过第三孔55与分支端口56、58连通，其中外周弹簧座69面向第二孔54。外周弹簧座69与第三孔55结合允许复位弹簧70支撑在穿过壳体46的内部通道上方，所述内部通道由配合且同轴的分支端口56和58提供，从而提供分支端口56和58之间的无阻得流动。作为第二孔54和第三孔55之间的横截面流动面积减少的结果，弹簧座69由壳体48限定。如上所述，第二孔54为圆筒形，从而具有横向于其轴线的圆形横截面流动面积。在示例实施例中，第三孔55具有非圆形的横截面流动面积，特别是如图6所示，第三孔55具有沿其长度的矩形横截面。因此，弹簧座69的尺寸围绕第三孔55的外周变化。使用具有非圆形横截面的第三孔55允许第三孔55的流动面积最大化，同时提供用于复位弹簧70的稳定弹簧座69。这类非圆形构造在复位弹簧70的弹簧圈直径不朝向弹簧座69增大的实施例中尤为有利，在该情况下，需要从限定了第二孔54的壁外周向内进一步延伸的弹簧座。可以使用其他非圆形横截面构造代替矩形，例如可以采用其他多边形构造，例如正方形或多边形，或者曲线构造，例如椭圆形。
在一些实施例中，第三孔55可以为具有圆形横截面的圆筒形。例如，当第三孔55与向外成锥形的复位弹簧70结合使用时，在一些应用中，非圆形第三孔55不能提供大体上优于圆形第三孔55的优点。但是，在其他应用中，由非圆形第三孔55允许的增大流量可能非常有利。
在一些实施例中，弹簧座69可以通过除了第二孔54和配合且同轴的第三孔55之间的过渡部分的手段获得。例如，第二和第三孔可以由沿其整个长度具有大体上相同直径的单孔来替代，并且弹簧座69可以由形成在围绕开口53的孔54或55的壁上的内向延伸环，或者由形成在孔54或55的壁上的其他向内突出部分形成。
再次参考图1-4，现在将详细描述锥形复位弹簧70。从上文描述中应当认识到，阀组件38的活塞或中心轴66具有小于第二孔54的直径，使得封闭端部68可以伸入第二孔54，并且在阀构件62不在阀座60中时还促使流体围绕轴66流动。因此，连接到端部68上的复位弹簧70的第一端40也具有小于第二孔54的直径。如上所述，复位弹簧70的连续弹簧圈的直径从第一端40向接合第二端42的弹簧座增大，使得第二端42的直径大体上等于或接近于第二孔54的内径。这种弹簧构造可以提供许多优点。例如，具有等于或接近第二孔直径的第二端42的直径提供了自定中和自定位特征，并且有助于使弹簧定位在阀开口53中，将第二端42保持在与弹簧座69正确对准，从而允许使用的弹簧座69(因此具有较大的第三孔55)比否则如果采用具有相同弹簧圈尺寸的复位弹簧的情况所要求的弹簧座要小。弹簧70也可以在旁通阀工作期间辅助确定包括阀构件62在内的阀组件38的中心。另外，使用变化弹簧圈直径的弹簧允许当弹簧圈展开时相邻弹簧圈之间具有较大的距离，这是因为相邻弹簧圈不仅是彼此轴向隔开(如相同直径的弹簧中那样)，而且是彼此径向隔开。因此，存在对于流过锥形复位弹簧70的弹簧圈的流体而言增大的面积，使得弹簧70与类似的非锥形复位弹簧相比提供更小的流动阻力。
在一些实施例中，如上文建议和下文将要解释的那样，可以使用具有相同直径的弹簧代替锥形弹簧70。另外，在一些实施例中，锥形复位弹簧70可以与旁通阀结合使用，所述旁通阀具有除了如上所述特征之外的特征。例如，图7显示了开启的旁通阀110的另一实施例，其中可以使用锥形弹簧70。旁通阀110在构造和操作方面与旁通阀14类似，其区别通过附图和本说明书将变得显而易见。旁通阀110为两孔设计，取消了第三孔55。第二孔54与分支端口流动通道112直接连通，所述流动通道由同轴且配合的分支端口56、58形成。阀座69和阀开口53位于第一孔48和第二孔54之间的接合处。在该实施例中，复位弹簧70延伸横跨通道112，并且其第二端42靠在分支端口流体通道112的壁114上，所述壁面向第一孔48和阀开口53。在该构造中，锥形弹簧70与具有相同直径的弹簧相比在通道112内提供了更小的流动阻力。
再次参考图1-4所示的旁通阀构造，在一些实施例中，取消了分支端口58和56，并且第三孔55可以与管道28或36之一直接连通，在该情况下，旁通阀为三孔阀，其中第三孔55为旁通阀的入口或出口。在该构造中，管道28或36中任何一个不连接成与第三孔55连通的管道将在与旁通阀隔开的位置处连接到另一个管道28或36上。
如上所述，在一些实施例中，可以使用相同弹簧圈复位弹簧来代替锥形复位弹簧70，在这一方面可以参考图8，其显示了打开的旁通阀120的另一实施例，其中使用了直的复位弹簧124。旁通阀120在构造和操作方面与旁通阀14类似，其区别通过附图和本说明书将变得显而易见。在该实施例中，相等宽度的复位弹簧124的延伸端小于与第二孔54连通的第三孔55，使得独立的弹簧支撑构件122位于外周弹簧座69中，图9A和9B的平面视图显示了该弹簧支撑构件的实例。独立的支撑构件122由壳体46单独形成且位于弹簧座69上，该支撑构件可以由金属或塑料和/或其他材料制成。在一些示例实施例中，支撑构件122可以在阀组件38插到第一孔48中之前连接到复位弹簧124的延伸端上。当阀装配好时，复位弹簧124的延伸端靠在弹簧支承构件122上，并且复位弹簧的另一端与热马达轴66的端部68接合。弹簧支撑构件122可以是平面圆盘形构件，其中贯穿形成有一系列流动开口126。支撑构件122可以采用多种不同构造以实现其支撑弹簧124同时允许流体流过支撑构件的双重功能，如只显示了两种可能性的图9A和9B所示。在图8所示的旁通阀构造中，如果相同宽度的复位弹簧124在没有支撑构件的情况下直接靠在座69上的话，支撑构件122允许第三孔55较大。在一些实施例中，支撑构件122可以与锥形复位弹簧70结合使用。
在至少一个实施例中，平面支撑构件122由杯形支撑构件122A替代，如图10所示。支撑构件122A包括环形壁130，其在一端具有外周法兰128，并且在相对端具有径向向内延伸的法兰132。外法兰128靠在座69上，环形壁130延伸至第三孔55中，并且复位弹簧124座于内法兰132上。轴向流动开口126由法兰132限定。环形壁130可以是圆筒形，或者可以随着与座69距离的增大而向内成锥形。在一些实施例中，尤其是在锥形实施例中，流动开口134延伸穿过环形壁130。
在一些实施例中，另一杯形支撑构件122B与座69结合使用以支撑复位弹簧124，其中所述杯形支撑构件具有与支撑构件122A大体上相反的构造。支撑构件122B包括环形壁136，其在一端具有外周法兰138，并且在相对端具有限定了弹簧座140的肩部。在使用中，外周法兰138靠在座69上，环形壁136延伸至第二孔54中，并且复位弹簧124的第二端42靠在座140上。杯形构造122A和122B有助于定位和保持复位弹簧124。
现在转到图12-13，在旁通阀120的范围内解释可以应用于上述各种旁通阀的另一阀座与阀构件的组合。在图12中，对环形阀构件62及其配合的阀座68进行改型，改型的元件分别由62′和68′表示。阀座68′具有向内成锥形的外形，该阀座68′围绕面向第一孔48的第二孔54的端部外周形成。类似地，环形阀构件62′具有面向阀座68′的锥形外表面，该阀构件在一个示例实施例中由塑性材料制成。因此，阀座68′和阀构件62′具有相应的对置截锥或截头锥体表面，其在封闭位置处相配合以使阀第一孔48和阀开口53密封隔离。相比于接合表面仅与第一孔和阀开口轴线成直角的情况，倾斜或锥形接合表面的使用提供了阀构件62′和阀座68′之间的较大接合面。阀构件62′限定了轴向圆筒形开口146，热马达轴66穿过该开口。在一示例实施例中，唇部或法兰148围绕远离第二孔54的开口146侧的外周形成，从而提供构件62′和轴66之间的较长接触面，使流体更难于在轴66和阀构件62′之间泄漏。阀构件62′和68′可以在一些应用中提供改进的密封件。限定了开口146的较大内表面提供了沿轴66的大接触面积，减少了当密封阀构件62沿轴移动时发生粘结的机会。
再次转向图1-4和7所示旁通阀的实施例，尽管所示复位弹簧70具有从弹簧70的第一端40向第二端42直径连续增大的弹簧圈，但是在一些实施例中，弹簧圈直径不是从第一端向第二端稳定增加。例如，图15显示了可选的复位弹簧70′，其在一些示例实施例中与阀组件38一起使用。如虚线150所示，复位弹簧70′具有沙漏形状，即，随着与第一端40的轴向距离增大，弹簧圈直径首先变小，随后尺寸增大至复位弹簧70′的第二端42。因此，沿着复位弹簧70′的第一轴向长度，随着弹簧圈与第一端40的距离增加，复位弹簧70′的弹簧圈直径减小，并且沿着与第一轴向长度相比更为远离第一端40的复位弹簧70′的第二轴向长度，随着弹簧圈与第一端40的距离增加，复位弹簧70′的弹簧圈直径增大。这种构造可以在一些应用中有利于使油，尤其是低温下的高粘性油流过具有较小流动阻力的弹簧圈，并且在热敏元件致动导致弹簧70′压缩时，还有利于高温下使油流过弹簧圈。
图16和17显示了用于关闭壳体46中的装配开口81的另一帽构造。可以在上述任何构造中使用的帽160由弹性材料(可以是塑料)制成，使得帽160可以在对其进行一些径向压缩的情况下被插入壳体46上的装配开口81中。因此，开口81具有比帽160更小的直径。图16显示了帽160刚开始插入开口81中的第一位置″A″，以及帽160插入第一孔48的上端中的第二位置″B″。
第一孔48的上端包括环形凹部162，当所述帽插入适当的位置后，帽160的至少一部分扩大。一旦插入，帽160就有效且永久地锁定在适当的位置上。凹部162终止于上环形肩部或座164处。在下端处，凹部162具有向内成锥形的环形壁166，其与座164以斜角相对。帽160具有与座164接合的上表面168。帽160具有接收在凹部162中的上圆筒形部分170，并且具有与凹部162的壁166接合的下锥状环形壁部分172。一旦帽160插到适当的位置，其上表面168与座164接合，并且其下锥形壁部分172与相应的锥形凹部壁166接合，从而将帽160放置于轴向负载下以防止该帽相对于壳体46的移动。在实施例中，帽160在插入之后充分预加载(即，压缩在表面164和166之间)，使得其在产生于阀使用和使用寿命期间的各种温度变化和其他应力下牢固定位。在一些实施例中，帽160可以包括一或多个形成在锥形部分172上的环形凸起或凸缘174，用于帽160和壳体46之间的进一步密封。可选地，除了在部分172上之外或代替在部分172上，一个或多个环形凸缘174可以定位于壁166上。在一个示例实施例中，一个环形凸缘174位于部分172上。
上文已经对本发明的实施例进行了描述，但是应当理解，除了对上述结构做出的那些变形之外，还可以进行多种改变。例如，在一些实施例中，壳体和帽中的两个或任意一个可以由除了塑料之外的材料，例如金属制成。上文已经描述了许多部件，在不同的实施例中可以使用不同的部件及其组合。
上文已经描述了旁通阀可以与作为换热器的汽车变速器油冷却器一起使用，但是旁通阀也可以与任何其他类型的换热器，例如燃料冷却换热器一起使用，在非汽车应用中也是如此。除了石蜡型致动器64之外，可以使用其他类型的热致动器。例如，可以使用双金属或形状记忆合金热敏致动器移动阀构件。对于本领域的技术人员来说，对上述结构进行进一步改进是显而易见的。
图18显示了根据另一实施例的图1-3所示旁通阀壳体46的变形。图18所示的阀壳46与图1-3所示壳体46大体上相同，只是图18所示壳体包括两个弹簧端部定位凸起180，其从弹簧座69的内缘向后轴向延伸。定位凸起180起到使阀组件38的复位弹簧70的第二端42(参照图4)在弹簧座69内定位的作用。特别是，凸起180与第二孔54的外壁隔开，使得当第二端42座于弹簧座69上时，凸起180位于复位弹簧第二端42的内侧上。在至少一些实施例中，所述凸起有助于确保弹簧第二端42在旁通阀装配期间被正确导入座69，并且在旁通阀操作期间阻止第二端42产生远离弹簧座69的不希望的径向运动。尽管图18中只显示了一对相对凸起180，但是两个以上的定位凸起可以围绕弹簧座69的内缘周向隔开。另外，在一些实施例中，可以仅具有单个定位凸起，并且例如可以是围绕弹簧座69内缘的连续唇部(其与图18所示横截面类似)。凸起180可以与阀组件结合使用，所述阀组件具有通常向外成锥形的复位弹簧，例如图4或15所示，或者与其他弹簧构造结合使用，例如图8所示的直的弹簧。
根据前述公开，对本领域技术人员来说显而易见的是，在本发明的实施中可以进行许多改变和变形。因此，本发明的范围应根据由下列权利要求限定的内容进行解释。
权利要求
1.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，其限定了在所述壳体中的连通的第一和第二孔，与所述第一孔连通的第一和第二主端口，以及与所述第二孔连通的至少另一端口，所述第二孔具有中心轴线和围绕面向所述第一孔的阀开口的外周阀座；温敏致动器，其位于所述壳体内并且具有沿所述中心轴线设置的往复移动中心轴，所述中心轴具有封闭端部；环形密封构件，其可滑动地安装在所述中心轴上并且从所述中心轴向外延伸，以便接合所述阀座并且与所述封闭端部一起封闭所述阀开口；偏压装置，其用于将所述环形密封构件推向所述阀座；和盘绕复位弹簧，其安装在所述壳体中以推动所述中心轴的封闭端部缩回并打开阀开口，所述复位弹簧具有连接到所述封闭端部的第一端以及与面向所述第一孔的所述壳体中的弹簧支撑件相接合的第二端，所述复位弹簧在其第二端具有比其第一端更大的直径。
2.如权利要求1所述的旁通阀，其中所述复位弹簧从其第一端到其第二端向外成锥形。
3.如权利要求1所述的旁通阀，其中沿着所述复位弹簧的第一轴向长度，随着弹簧圈与第一端的距离增加，所述复位弹簧的弹簧圈的直径减小，以及沿着与所述第一轴向长度相比更为远离所述第一端的复位弹簧的第二轴向长度，随着弹簧圈与第一端的距离增加，所述复位弹簧的弹簧圈直径增大。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的旁通阀，其中所述第二孔和所述第一孔为圆筒形，所述第二孔具有比所述第一孔更小的直径。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的旁通阀，其中所述弹簧支撑件包括弹簧座，其至少部分地围绕所述第二孔的外周延伸。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的旁通阀，其中所述壳体包括利用所述另一端口形成的分支端口，和与所述第二孔连通的分支端口通道，所述弹簧支撑件位于所述分支端口通道中。
7.如权利要求1-3中任意一项所述的旁通阀，包括与所述第二孔串联连通的第三孔，所述第二孔与所述第一孔直接连通，所述第二孔具有比所述第三孔更大的横截面流动面积，其中所述弹簧支撑件包括与所述复位弹簧的第二端相接合的外周弹簧座，所述外周弹簧座位于所述第二孔和所述第三孔之间的过渡处，所述第二孔通过所述第三孔与所述另一端口连通。
8.如权利要求7所述的旁通阀，其中所述第三孔具有横向于所述中心轴线的非圆形横截面，并且所述第二孔具有横向于所述中心轴线的圆形横截面。
9.如权利要求5、7或8中任意一项所述的旁通阀，其中所述壳体包括复位弹簧定位凸起，其从与所述复位弹簧的第二端内侧相接合的弹簧座内缘沿所述第一孔的方向延伸。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的旁通阀，包括一封闭帽，所述壳体包括与所述阀座对置的装配开口，该装配开口由所述封闭帽密封关闭，所述封闭帽和壳体由塑性材料制成，其中所述封闭帽可密封地连接到所述壳体上。
11.如权利要求10所述的旁通阀，其中所述封闭帽通过超声波焊接、摩擦焊接、粘结剂粘接或溶剂粘合而连接到所述壳体上。
12.如权利要求1-8中任意一项所述的旁通阀，其中所述弹簧支撑件包括独立的支撑构件，其横跨所述第二孔延伸并且具有贯通的流动开口。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的旁通阀，其中所述环形密封构件和所述阀座具有在封闭位置时相配合的倾斜表面。
14.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，其限定了沿中心轴线基本对齐且串联连通的第一孔、第二孔和第三孔，其中位于所述第一孔和第二孔之间接合处的阀座面向所述第一孔，位于所述第二孔和第三孔之间接合处的弹簧座面向所述第二孔，所述第一孔、第二孔和第三孔形成壳体中的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；致动器，其位于所述壳体内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿所述中心轴线移动以接合阀座并封闭所述第一孔和第二孔之间的阀开口；和盘绕复位弹簧，其安装在所述壳体内以将所述往复移动密封件推向所述第一孔从而打开所述阀开口，所述复位弹簧具有作用于所述往复移动密封件上的第一端和与所述弹簧座相接合的第二端，其中所述第二孔和第三孔分别具有横向于所述中心轴线的不同横截面形状。
15.如权利要求14所述的旁通阀，其中所述第二孔具有圆形横截面形状，所述第三孔具有非圆形横截面形状。
16.如权利要求8或15所述的旁通阀，其中所述第三孔具有四边形横截面形状。
17.如权利要求14或15所述的旁通阀，其中所述第二孔具有比所述第三孔更大的横截面流动面积，所述往复移动密封件包括往复移动中心轴和环形密封构件，所述往复移动中心轴沿所述中心轴线设置并具有封闭端部，所述密封构件可滑动地安装在所述中心轴上并且从所述中心轴向外延伸以接合所述阀座，并且与所述封闭端部一起封闭所述阀开口；所述致动器包括偏压装置，其用于将所述环形密封构件推向所述阀座；所述壳体限定了与所述第一孔连通的至少两个端口和与所述第三孔连通的两个其他端口。
18.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，其限定了第一孔，其中阀开口与所述第一孔连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体限定了与所述第一孔连通且与所述阀座对置的装配开口，所述第一孔和阀开口形成在壳体中的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；致动器，其位于所述第一孔内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿轴线移动以接合阀座并封闭所述阀开口；和封闭帽，其封闭所述装配开口，所述封闭帽通过永久接头可密封地连接到所述壳体上。
19.如权利要求18所述的旁通阀，其中所述封闭帽通过超声波焊接、摩擦焊接、粘合剂粘接或溶剂粘合连接到所述壳体上。
20.如权利要求18或19所述的旁通阀，其中所述往复移动密封件包括往复移动中心轴和环形密封构件，所述往复移动中心轴由活塞驱动并且沿所述第一孔的中心轴线设置，所述往复移动中心轴具有封闭端部，所述环形密封构件可滑动地安装在所述中心轴上并且从所述中心轴向外延伸，以与所述阀座接合并且与所述封闭端部一起封闭所述阀开口；并且所述致动器包括偏压装置，其用于将环形密封构件推向阀座，所述旁通阀包括位于壳体内的复位弹簧以将所述环形密封构件推离阀座。
21.如权利要求20所述的旁通阀，其中所述致动器活塞连接到所述封闭帽上。
22.如权利要求18-21中任意一项所述的旁通阀，其中所述壳体和封闭帽都由塑性材料制成。
23.一种制造用于换热器回路的旁通阀的方法，包括提供壳体，该壳体限定了第一孔，其中阀开口与所述第一孔连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体包括与所述阀座对置的装配开口；提供封闭帽；提供具有往复移动密封件的致动器并且将该致动器通过装配开口插入所述第一孔中，使得该致动器位于所述第一孔中以沿中心轴线移动，从而与阀座接合并封闭阀开口；以及将所述封闭帽永久地连接到所述壳体上以密封所述装配开口。
24.如权利要求23所述的旁通阀，其中所述壳体和封闭帽由塑性材料模制而成，并且所述永久连接步骤包括使所述壳体和封闭帽通过超声波焊接或摩擦焊接而彼此相连或者将所述封闭帽通过粘合剂粘接或通过溶剂粘合而连接到所述壳体上。
25.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，该壳体限定了连通的第一孔和第二孔，其中外周阀座位于所述第一孔和第二孔接合处且围绕阀开口，所述第一孔、第二孔和阀开口形成在所述壳体中的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；致动器，其位于所述第一孔内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为移动以接合所述阀座并封闭所述阀开口；盘绕复位弹簧，该复位弹簧安装在所述壳体中以将所述往复移动密封件推向所述第一孔从而打开所述阀开口，所述复位弹簧具有第一端和第二端，所述第一端作用在所述往复移动密封件上；和独立的弹簧支撑件，其横跨所述第二孔延伸并且具有支撑所述复位弹簧第二端的表面，所述弹簧支撑件包括至少一个贯通的流体流动开口以使流体流过所述阀开口。
26.如权利要求25所述的旁通阀，其中所述壳体在所述第二孔内限定了支撑表面，用于围绕第二孔的外周支撑所述独立的弹簧支撑件。
27.如权利要求26所述的旁通阀，其中所述支撑表面包括围绕所述第二孔的外周的环形座。
28.如权利要求26所述的旁通阀，包括与所述第二孔直接连通的第三孔，所述第二孔与所述第一孔直接连通，所述第二孔具有比所述第三孔更大的横截面流动面积，其中位于所述第二孔和第三孔之间的过渡处的外周座提供了用于支撑所述独立的弹簧支撑件的支撑表面。
29.如权利要求25-28中任意一项所述的旁通阀，其中所述弹簧支撑件包括基本平坦的圆盘，其具有多个贯通形成的流动开口。
30.如权利要求26-28中任意一项所述的旁通阀，其中所述弹簧支撑件具有杯状外形，包括环形壁，该环形壁具有位于其第一端的外周法兰和位于其相对端的径向向内延伸的法兰，所述相对端被定位成与第一端相比更为远离所述第一孔，所述外周法兰与围绕所述第二孔外周的支撑表面相接合，所述复位弹簧的第二端接收在所述环形壁内并与所述向内延伸的法兰相接合，所述至少一个流动开口由向内延伸的法兰所限定。
31.如权利要求30所述的旁通阀，其中所述环形壁从所述弹簧支撑件的第一端到所述弹簧支撑件的相对端向内成锥形，并且流动开口穿过所述环形壁。
32.如权利要求26-28中任意一项所述的旁通阀，其中所述弹簧支撑件具有杯状外形，包括环形壁，该环形壁具有位于其第一端的外周法兰和位于其相对端的环形弹簧座，所述相对端被定位成与第一端相比更为接近所述第一孔，所述外周法兰与围绕所述第二孔外周的支撑表面相接合，所述复位弹簧的第二端被接收在所述弹簧座内。
33.如权利要求25-39所述的旁通阀，其中所述往复移动密封件包括往复移动中心轴和环形密封件，所述往复移动中心轴沿所述第一孔的中心轴线设置并且具有封闭端部，所述环形密封构件可滑动地安装在所述中心轴上且从所述中心轴向外延伸，从而接合所述阀座并与所述封闭端部一起封闭阀开口；并且所述致动器包括偏压装置，该偏压装置用于将所述环形密封构件推向所述阀座，所述复位弹簧使其第一端连接到所述封闭端部上。
34.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，该壳体限定了沿中心轴线对齐并通过阀开口连通的第一孔和第二孔，所述阀开口由外周阀座围绕，所述第一孔、第二孔和阀开口形成在壳体中的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；温敏致动器，其位于所述第一孔内并且具有沿所述中心轴线设置的往复移动中心轴，所述中心轴具有封闭端部；环形密封构件，其可滑动地安装在所述中心轴上并且从所述中心轴向外延伸，以接合所述阀座并且与所述封闭端部一起封闭所述阀开口；偏压装置，其用于将所述环形密封构件推向所述阀座；和盘绕复位弹簧，其安装在所述壳体中以推动所述中心轴封闭端部缩回并打开阀开口，所述复位弹簧具有连接到所述封闭端部的第一端和与所述壳体中面向所述第一孔的弹簧支撑件相接合的第二端，其中所述阀座和环形密封构件具有相应的倾斜表面，所述倾斜表面在密封构件与阀座接合时相配合。
35.如权利要求34所述的旁通阀，其中所述相应的倾斜表面包括配合的锥形部分。
36.一种用于换热器回路的旁通阀，该旁通阀包括壳体，其由塑性材料制成并且限定了第一孔，其中阀开口与所述第一孔连通，所述阀开口具有面向所述第一孔的外周阀座，所述壳体限定了与所述第一孔连通且与所述阀座对置的装配开口，所述第一孔和阀开口形成在壳体中的第一开口和第二开口之间的可封闭流动路径的至少一部分；致动器，其位于所述第一孔内并且具有往复移动密封件，所述往复移动密封件设置为沿轴线移动以接合阀座并封闭所述阀开口；和封闭帽，其由弹性材料制成并且封闭所述装配开口，所述封闭帽可密封地安装在邻近所述装配开口的上部孔的端部中，所述壳体包括所述封闭帽压缩接合在其间的表面。
37.如权利要求36所述的旁通阀，其中所述壳体和封闭帽包括相邻的锥形表面，所述锥形表面中的至少一个具有形成在其上的环形凸起，用于和所述锥形表面中的另外一个相接合。
38.如权利要求37所述的旁通阀，包括多个形成在所述锥形表面上的环形凸起。
全文摘要
一种阀，包括限定有第一孔、第二孔和外周阀座的壳体。位于所述第一孔中的致动器具有与所述阀座相接合的往复移动密封件。一盘绕复位弹簧将所述往复移动密封件推向阀腔以打开所述阀，所述复位弹簧具有第一端和第二端，所述第一端连接到所述往复移动密封件上，所述第二端与壳体内面向所述第一孔的弹簧支撑件相接合。在至少一个实施例中，所述复位弹簧在其第二端具有比其第一端更大的直径。
文档编号F16K31/64GK101065637SQ200580040380
公开日2007年10月31日 申请日期2005年11月24日 优先权日2004年11月24日
发明者M·S·科兹德拉斯, J·谢泼德, R·阿伦戴恩, S·托内拉托, D·贝蒂奥 申请人:达纳加拿大公司