用于机动车空调设备的阀-传感器组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种阀-传感器组件(1)，其具有：一能电运行的阀体(2)；一构造用于所述能电运行的阀体的电驱动装置(4)；一局部的控制和调节装置(5)；一通信接口(6)，其中，这些部件(2、4、5、6)以集成方式构造到一阀壳体(12)中，并且，传感器(8)能够安置在传感器插接位置(13)中并能够通过布置在所述阀壳体(12)上的电的接线端(7)连接到所述阀-传感器组件(1)的所述局部的控制和调节装置(5)上，其中，所述传感器插接位置(13)集成到所述阀壳体(12)中。
【专利说明】用于机动车空调设备的阀-传感器组件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种阀-传感器组件，其尤其适合于机动车空调设备中的应用。
【背景技术】
[0002] 在现代的电机动车或混合驱动机动车中，空调设备经常配备有热泵功能，这是因 为驱动系统及部件的废热不再足够地充分加热乘客舱。为了机动车空调系统的该设计方案 而部分地需要将所使用的部件，尤其是阀和膨胀机构同样配备扩展的功能。用于机动车的 复杂的冷却设备/热泵系统的特征是：为了实现随着新的功能所需的冷却介质线路和旁路 而更多地需要阀。
[0003] 通常，这些阀构造为电驱动的阀并且存在这样的危险，S卩，在具有多于五个的电驱 动阀的系统的情况下出现错误连接且切换过程没有被优化地实施，这是因为对于中央控制 而言越来越难去控制整个系统的复杂度。
[0004] 例如，在现有技术中，由于确定阀的切换状态而在连接线路的数目和线路引导方 面产生了高的复杂性。
[0005] 此外，在冷却设备/热泵系统中为了这些系统的调节而需要各种传感器，这些传 感器确定冷却介质在冷却介质回路的不同部位上的温度及压力。
[0006] 在根据现有技术的系统中，这些传感器通过电连接线路与空调设备的中央控制装 置连接。这在电驱动的车辆中最终与由于所需的附加的部件及线路的较高重量相关地产生 减小的作用范围。
[0007] 另一问题是：空调设备需要冷却介质线路系统内的非常多的数目的阀和传感器， 并且，这些部件中的每个与机械接口相关地会产生所述系统的一定量的总泄漏。在一个系 统内设置的部件越多，泄漏就越多。为了现在限制系统的总泄漏，所述部件需要关于泄漏极 限值满足较高的要求。这导致用于各个部件的较高的成本，从而使得由于更多数目的部件 而产生用于阻止每个部件的泄漏的较高的成本。
[0008] 此外造成这样的困难性：具有传感器的阀的对于精确确定阀位置而言的成本是非 常商的。
[0009] 在现有技术中公开了这样的解决方案：所谓的智能阀配备集成的控制和调节模块 并将调节功能分散。
[0010] 由W0 2011/043917 A1例如公开了一种智能阀，其具有用于确定作用到阀体上的 力的力传感器，以便利用该阀来测量正在流动的流体的压力。
[0011] 在W0 2010/039045 A1中公开了一种水管理系统，该水管理系统包含电控制的阀， 这些阀可以测量压力和流量并且借助于一控制和调节单元来调节。
[0012] W0 2006/105523 A2公开了一种具有阀控制装置和集成的故障显示器的智能保险 阀，该智能保险阀配备有一局部的微处理器并且与一控制和调节装置连接。
[0013] EP 1797361 A1中公开了一种用于在一压力调节装置中使用的电操纵的阀组件， 其中，用于检测压力的压力传感器集成式地构造在所述阀体内。
【发明内容】
[0014] 本发明的任务是提供一种阀-传感器组件，该阀-传感器组件能够使用于机动车 中的冷却设备/热泵系统，能够成本低廉地制造并能配备附加功能。
[0015] 该任务通过根据权利要求1的阀-传感器组件的特征来解决。改进方案记载在从 属权利要求中。
[0016] 本发明的任务尤其通过这样的阀-传感器组件来解决，所述阀-传感器组件具有： 一能电运行的阀体；一构造用于所述能电运行的阀体的电驱动装置；一局部的控制和调节 装置；一通信接口，其中，前面提到的这些部件以集成方式构造到一公共的阀壳体内。此外， 传感器能够安置在传感器插接位置中并且能够通过布置在所述阀壳体上的电的接线端来 连接所述阀-传感器组件的所述局部的控制和调节装置。所述传感器插接位置集成到所述 阀壳体中，由此来减少向所述流体系统的连接部位进而减少可能的泄漏可能性。
[0017] 所述阀-传感器组件有利地通过如下方式来改进，即，用于外部传感器的附加的 模拟接口（Analogschnittstellen)布置在所述阀壳体上。
[0018] 同样有利的是：附加的局部的控制和调节装置以能插接到所述阀壳体上的方式构 造为模块，以便减少连接线路和信息传送装置。
[0019] 优选地，所述通信接口构造用于总线系统（BUS-System)的接线端并且所述局部 的控制和调节装置于是通过总线与中央控制和调节装置连接。
[0020] 例如，CAN总线、LIN总线或类似的系统可以使用作为总线系统。
[0021] 特别耐用和适配用于移动式应用的使用条件的是这样的阀-传感器组件，该 阀-传感器组件的阀壳体构造为铝块。替换于此地，所述阀壳体构造为混合壳体，该混合壳 体以模块结构方式由用于致动器的一塑料部分和一铝块构成。
[0022] 传感器与局部的控制和调节装置之间的电连接线路通过所述阀壳体上的接线端 与所述局部的控制和调节装置连接。替换地，所述电连接线路以集成方式布置到所述阀壳 体内，由此可以取消附加的线路并且能够使接触和连接问题最小化。特别优选地，传感器与 局部的控制和调节装置之间的连接线路作为铸入线路（mould-in-Leitungen)，以集成方式 布置到所述阀壳体的塑料部分内。
[0023] 在空调设备/热泵线路中，传感器构造为压力传感器、温度传感器或组合式的压 力-温度传感器。
[0024] 此外，根据本发明的一设计方案而有利的是：一附加的阀位置传感器集成到所述 阀-传感器组件内。一用于轴的位置的旋转场传感器可以有利地使用作为阀位置传感器。
[0025] 为了这些传感器，在阀壳体上设置传感器插接位置，传感器可以通过必要时 标准化的接线端被插入到这些传感器插接位置中。所述传感器插接位置可借助盲盖 (Blindkappen)关闭并且所述阀-传感器组件由此也以能在没有插入的传感器的情况下运 行的方式构造。这可以导致进一步的成本减少，因为不需要的传感器插接位置无需被运行。
[0026] 本发明的一个方案在于提供一种智能阀，该智能阀利用相关的部件的局部智能。 本发明的另一观点是：传感器和阀的配线与传感器一同集成到所述阀本身中。所述电操纵 的阀除了电动马达之外还包含一硬件和软件驱动器、一总线接线端和用于所述传感器的接 □。
[0027] 特别有利的是：所提出的阀-传感器组件允许了在没有用于独立的位置传感器的 附加费用的情况下实现所述阀就其阀位置的控制。尤其地，该解决方案能够在分析相邻系 统的条件之后实现所述阀位置的控制。
[0028] 如果达到预先给定的压力或预先给定的温度，则所述阀能够以经调节或受控制的 方式打开或闭合。
[0029] 所述系统的另一优点由于传感器集成到所述阀中而在于：与常见的系统相比更少 地存在机械接口和由此可能的泄漏部位。由此而减少了部件的数目、部件之间的连接线路 和由此还有重量。
[0030] 此外为了获知也被称为阀位置的阀调整位置可以节省一方面虽然高精确，但另一 方面成本耗费的反馈传感器。通过所提出的解决方案，阀位置的诊断能够通过相对简单的 比较，例如阀前后的压力的比较而以充分的可靠性被确定。
[0031] 通过阀的所述存在的局部智能，所述阀可以在确定的状况下与中央控制装置无关 地工作并进行调节运动。
[0032] 所述阀-传感器组件也可以通过总线接线端向中央控制和调节装置传输集成到 该组件内的传感器的信息和切换状态的信息。在根据现有技术的空调设备系统和热泵系统 中，每个阀和每个传感器都具有向中央控制和调节装置的自己的直接连接部。
[0033] 综上所述，本发明涉及一种电的阀-传感器组件，其具有一局部的控制和调节装 置，其中，设置有硬件和软件驱动器以及通信接线端。此外，所述电的阀-传感器组件具有 集成到所述阀中的用于温度和压力的传感器和组合式的温度和压力传感器，并且，电的连 接器件和机械的连接器件集成到该组件中。
[0034] 本发明的一重要观点是：在所述局部的控制和调节单元中集成的阀逻辑 (Ventillogik)可读取在预期的条件下，例如在确定的压差下的阀位置和所有传感器信息。 因此而不再存在这样的必要性，即，设置成本耗费的内部反馈传感器。
[0035] 所提出的阀-传感器组件可在软件方面借助各种控制系统来运行。根据本发明的 组件是一本身闭合的部件，但是该本身闭合的部件可以确定如温度和压力那样的周围环境 参数并且可以在确定的情况下以自主的方式在不依靠（RUckgriff)中央控制和调节装置 的情况下调节所述阀。此外，通过适当的总线系统，例如LIN总线系统或CAN总线系统，所 述中央控制和调节装置连续地被告知作用在所述阀-传感器组件中的温度和压力。
[0036] 根据现有技术的各种致动器类型都适用于用于所述阀-传感器组件的致动器。传 感器的机械接口和连接线路是标准化的，从而使得可以使用很多的部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 本发明的设计方案的其它细节、特征及优点在参考附图的情况下由实施例的随后 的描述获得。其中：
[0038] 图1示出了具有可视化的信息流的阀-传感器组件的原理线路图；
[0039] 图2示出了具有各个部件的阀-传感器组件的原理线路图；
[0040] 图3示出了阀-传感器组件的立体图。
【具体实施方式】
[0041] 图1中，阀-传感器组件1示出为具有可视化信息流和作用流的原理线路图。 阀-传感器组件1的各个部件集成到阀壳体12中，或者说布置在所述阀壳体内。在阀壳体 12上有接线端7,该接线端构造为用于插接连接的电的或机械的接线端或插头，所述插接 连接用于传感器8和用于对未示出的中央控制和调节装置的通过总线系统的接线端。
[0042] 阀体2与阀销3以及电驱动装置4处于作用连接中。局部的控制和调节装置5通 过电驱动装置4和阀销3控制所述阀体2。局部的控制和调节装置与通信接口 6连接，通信 接口同样集成到阀-传感器组件1内。如已经描述的那样，通信接口 6可通过接线端7及 总线系统与未示出的中央控制和调节装置连接。此外，通信接口 6通过不同的接线端7与 传感器8连接。
[0043] 图2中示出了具有其各个部件的阀-传感器组件1的原理线路图。在此，阀体2 和可通过该阀体截止的流体线路被示意性示出并且集成到阀壳体12内。阀体2通过阀销3 运动，所述阀销本身由电驱动装置4来驱动。电驱动装置4由局部的控制和调节装置5来 控制，其中，图2中的控制和调节装置5也包含通信接口 6。此外示出了传感器8,传感器插 入阀壳体12的传感器插接位置13中并且这些传感器通过连接线路11及接线端7与通信 接口 6电地连接并通过该通信接口与所述局部的控制和调节装置5连接。传感器插接位置 13如下地进行优化，S卩，传感器8可置入阀壳体12内并且产生仅一个这样的机械连接部，该 机械连接部必须相应地被密封。这特别对于用于冷却设备及热泵系统的阀-传感器组件1 的使用是有意义的，这是因为这些系统的泄漏在经济及生态方面是非常大的问题并且由此 必须进行很大的努力，以便使冷却介质从移动式冷却设备应用中出来的损失被最小化。
[0044] 总线系统10可通过接线端7连接到阀-传感器组件1上，所述总线系统将该 阀-传感器组件必要时与中央控制和调节装置9连接。
[0045] 图3中示出了具有作为阀壳体12的铝块的阀-传感器组件1的立体图，在所述阀 壳体的上侧面处构造有两个传感器插接位置13,两个传感器8在这两个传感器插接位置中 插入。传感器8的连接线路11分别通过一接线端7与局部的控制和调节装置5的通信接 口 6连接，所述控制和调节装置构造在阀-传感器组件1的上侧面上。根据一替换的设计 方案，所述局部的控制和调节装置5构造为模块并可以在阀壳体12上通过相应的接线端与 阀-传感器组件1连接。所述局部的控制和调节装置5以及传感器8然后可根据阀-传感 器组件1的使用领域的不同而模块式地更换并且所述阀-传感器组件1由此而灵活地特殊 地适配相应的使用情况。阀-传感器组件1通过总线系统10与未示出的中央控制和调节 装置连接。
[0046] 另一设计方案可以看到：阀-传感器组件直接集成到电的冷却介质压缩装置中。
[0047] 附图标记列表
[0048] 1 阀-传感器组件
[0049] 2 阀体
[0050] 3 阀销、轴
[0051] 4 电驱动装置
[0052] 5 局部的控制和调节装置、微处理器
[0053] 6 通信接口
[0054] 7 接线端
[0055] 8 传感器
[0056] 9 中央控制和调节装置
[0057] 10 总线
[0058] 11 连接线路
[0059] 12 阀壳体
[〇〇6〇] 13 传感器插接位置
【权利要求】
1. 阀-传感器组件（1)，其具有：一能电运行的阀体（2);-构造用于所述能电运行 的阀体的电驱动装置（4);一局部的控制和调节装置（5);-通信接口（6)，其中，这些部件 (2、4、5、6)以集成方式构造到一阀壳体（12)中，并且，传感器（8)能够安置在传感器插接位 置（13)中并能够通过布置在所述阀壳体（12)上的电的接线端（7)连接到所述阀-传感器 组件⑴的所述局部的控制和调节装置（5)上，其中，所述传感器插接位置（13)集成到所 述阀壳体（12)中。
2. 根据权利要求1所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，用于外部传感器的附加的 模拟接口布置在所述阀壳体（12)上。
3. 根据权利要求1或2所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，附加的局部的控制和 调节装置以能插接到所述阀壳体（12)上的方式构造为模块。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述通信接 口（6)构造用于总线系统的接线端并且所述局部的控制和调节装置（5)通过总线（10)与 中央控制和调节装置（9)连接。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述通信接 口（6)构造用于LIN总线或CAN总线的接线端。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述阀壳体 (12)构造为错块。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述阀壳体 (12)构造为混合壳体，所述混合壳体以模块结构方式由一用于致动器的塑料部分和一铝块 构成。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，传感器（8) 与局部的控制和调节装置（5)之间的连接线路（11)以集成方式构造到所述阀壳体（12) 中。
9. 根据权利要求8所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述传感器（8)与局部 的控制和调节装置（5)之间的连接线路（11)作为铸入线路，以集成方式构造到所述阀壳体 (12)的所述塑料部分中。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述传感 器（8)构造为压力传感器、温度传感器或组合式的压力-温度传感器。
11. 根据权利要求8所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，附加的阀位置传感器作 为旋转场传感器集成到所述阀-传感器组件（1)中。
12. 根据权利要求1至9中任一项所述的阀-传感器组件（1)，其特征在于，所述传感 器插接位置（13)能够通过盲盖关闭并且所述阀-传感器组件（1)以能在没有插入的传感 器（8)的情况下运行的方式构造。
【文档编号】F16K37/00GK104105914SQ201280068505
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】A·真蒂莱, F·施米茨 申请人:汉拿伟世通空调有限公司