ES2644445T3 - Válvula de gestión térmica - Google Patents

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ES2644445T3 ES14744980.5T ES14744980T ES2644445T3 ES 2644445 T3 ES2644445 T3 ES 2644445T3 ES 14744980 T ES14744980 T ES 14744980T ES 2644445 T3 ES2644445 T3 ES 2644445T3
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Matthew Peterson
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Flextronics Automotive Inc
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Description

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Valvula de gestion termica
Las realizaciones de la presente invencion generalmente se refieren a valvulas de control de fluido. Mas particularmente, las realizaciones de la presente invencion se refieren a una valvula de control de fluido de tres puertos que tiene dos entradas en una salida en la que la valvula puede dirigir una de las dos entradas a la salida.
ANTECEDENTES
Algunos sistemas mecanicos incluyen un sistema de gestion termica para dirigir un fluido con una capacidad de transferencia de calor a un calentador o un refrigerador dependiendo de una caracterfstica del fluido, por ejemplo, la temperatura del fluido. Por ejemplo, algunos sistemas de transmision de automoviles incluyen una valvula de control de fluido como una valvula de gestion termica para dirigir selectivamente el flujo de aceite de transmision desde un refrigerador de aceite o un calentador de aceite a un deposito de aceite de transmision o carter. Durante el calentamiento inicial de la transmision, el aceite de transmision de la transmision se dirige a un calentador de aceite para acelerar alcanzando las condiciones optimas de temperatura operativa. A temperaturas operativas normales, el aceite se dirige a un refrigerado de aceite para mantener la temperatura operativa optima. Una valvula de control de fluido, a veces denominada valvula de gestion termica, se utiliza para dirigir el flujo desde el calentador o refrigerador de aceite al carter, dependiendo de las condiciones operativas de la transmision, por ejemplo, la temperatura del aceite de la transmision.
Actualmente, las valvulas de gestion termica utilizan un motor de cera para detectar la temperatura del aceite y responden accionando una valvula de gestion termica. Sin embargo, los motores de cera pueden ser inexactos, poco fiables y lentos para reaccionar a las condiciones operativas.
Las valvulas de control de tres vfas utilizadas para hacer esto se han descrito en los documentos DE 93 04 057 U1, DE 20 2011 107875, GB 2 320 311 A, y FR 2 353 777 A1. Cada una de estas patentes describe una valvula de tres vfas que permite la comunicacion selectiva entre diversos pasos de entrada y pasos de salida.
Por consiguiente, existe la necesidad de una valvula de gestion termica que resuelva estas deficiencias.
RESUMEN
En el presente documento se proporcionan de una valvula de control de fluido y un conjunto de valvula que incluye la valvula de control de fluido. De acuerdo con la invencion, la valvula comprende las caracterfsticas de la reivindicacion 1 y el conjunto de valvula comprende las caracterfsticas de la reivindicacion 10.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Las realizaciones de la presente invencion, brevemente resumidas anteriormente y analizadas con mayor detalle a continuacion, se pueden entender haciendo referencia a las realizaciones ilustrativas de la invencion representadas en los dibujos adjuntos. Sin embargo, ha de apreciarse que los dibujos adjuntos ilustran solo las realizaciones tfpicas de esta invencion y, por lo tanto, no deben considerarse limitantes de su alcance, ya que la invencion puede admitir otras realizaciones igualmente eficaces.
La Figura 1A representa una vista en seccion frontal de una valvula de control de fluido en una primera posicion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 1B representa una vista en seccion lateral de la valvula de la Figura 1A.
La Figura 1C representa una vista en seccion frontal de una valvula de control de fluido en una segunda posicion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 1D representa una vista en seccion lateral de la valvula de la Figura 1C.
La Figura 2A representa una vista en seccion frontal de un conjunto de valvula de control de fluido en una primera posicion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 2B representa una vista lateral en seccion lateral de la valvula de la Figura 2A.
La Figura 2C representa una vista en seccion frontal de una valvula de control de fluido en una segunda posicion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 2D representa una vista en seccion lateral de la valvula de la figura 2C.
Para facilitar la comprension, se han utilizado, cuando es posible, numeros de referencia identicos para designar elementos identicos que son comunes en las figuras. Las cifras no estan dibujadas a escala y pueden simplificarse para mayor claridad. Se contempla que los elementos y caracterfsticas de una realizacion se puedan incorporar
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beneficiosamente en otras realizaciones sin mas recitacion.
Aunque se describe en referencia a una valvula de control de fluido de transmision de automocion, la presente invencion puede ser modificada para una diversidad de aplicaciones mientras permanece dentro del alcance de la invencion reivindicada, ya que la gama de aplicaciones potenciales es grande y porque es con la intencion de que la presente invencion sea adaptable a muchas de tales variaciones.
DESCRIPCION DETALLADA
Las Figuras 1A y 1B representan una valvula de control de fluido no limitante, la valvula 100, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion en una primera posicion. Como se muestra en la Figura 1A, la valvula 100 tiene un primer cuerpo de valvula 102 que incluye un primer canal de entrada, la entrada 104, formado a traves de la pared lateral del cuerpo de valvula 102 y una primera cavidad 106 en comunicacion de fluido con la primera entrada 104. La primera la cavidad 106 se forma a traves de una superficie superior 108 del primer cuerpo de valvula 102.
Como se ilustra en la Figura 1B, el primer cuerpo de valvula 102 incluye pasos de salida 110a y 110b, colectivamente la salida 110, formados a traves de una superficie inferior 112 del primer cuerpo de valvula 102 y que se extienden a traves de la superficie superior 108. Se ilustran dos pasos 110a, 110b, aunque se puede usar un paso o una pluralidad de pasos sin apartarse del alcance de la invencion.
Una parte inferior 114 del primer cuerpo de valvula 102 puede configurarse para acoplarse, por ejemplo, con un receptor tal como un carter (no mostrado) o un conducto (no mostrado). El acoplamiento puede ser un acoplamiento estanco, es decir, el acoplamiento impide, o evita sustancialmente, la fuga de un fluido que fluye en la valvula 100 a traves de la interfaz 118 durante las condiciones normales de funcionamiento para la valvula 100. La configuracion de la porcion inferior 114 puede incluir roscas internas o externas, un detalle de ajuste a presion para acoplarse con el receptor, u otra construccion para facilitar el acoplamiento.
En otras realizaciones, la salida 110 puede estar formada a traves de una pared lateral del primer cuerpo de valvula 102. La salida 110 formada a traves de una pared lateral puede estar dispuesta perpendicular a la primera entrada 104, paralela a la primera salida, o en otras orientaciones. La salida 110 puede acoplarse entonces a un receptor o un conducto, como se ha analizado anteriormente.
La porcion superior 116 del primer cuerpo de valvula 102 esta configurada de manera similar para facilitar el acoplamiento a una superficie inferior 126 de un segundo cuerpo de valvula 120. En algunos casos, el acoplamiento entre la superficie inferior 126 del segundo cuerpo de valvula 120 y la superficie superior 108 del primer cuerpo de valvula 102 es un acoplamiento estanco. El segundo cuerpo de valvula 120 tiene un segundo canal de entrada, la entrada 122, formado a traves de una pared lateral del segundo cuerpo de valvula 120 y una segunda cavidad 124 formada a traves de la superficie inferior 126 de manera que la entrada 122 y la segunda cavidad 124 estan en comunicacion de fluido. Un borde 128 esta formado en el extremo de la segunda cavidad 124 opuesta a la superficie inferior 126.
El conjunto de la valvula 100 puede ser ventajosamente mas sencillo y puede facilitar el sellado del primer y segundo cuerpos de valvula 102, 120, estando el segundo cuerpo de valvula 120 dispuesto encima del primer cuerpo de valvula 102 como se ilustra en las Figuras 1A-1D.
En la realizacion ejemplar ilustrada, la segunda cavidad 124 es radialmente mas grande que la primera cavidad 106. Cuando los cuerpos de valvula primero y segundo 102, 120 estan acoplados entre si, la pared exterior 125 que limita la segunda cavidad 124 esta dispuesta hacia fuera desde la pared exterior 107 de la primera cavidad 106, formando un reborde 140.
Como se ilustra en las Figuras 1B y 1D, cuando el primer cuerpo de valvula 102 y el segundo cuerpo de valvula 120 estan acoplados, la salida 110, que comprende los pasos 110a y 110b, estan en comunicacion de fluido con la segunda cavidad 124. Para facilitar la ilustracion solamente, los pasos de salida 110a y 110b estan representados entre la pared exterior 107 de la primera cavidad 106 y la pared lateral exterior 103 del primer cuerpo de valvula. Los pasos 110a, 110b pueden colocarse en otra parte dentro del primer cuerpo de valvula 102. La comunicacion de fluido entre la segunda cavidad 124 y la salida 110 no se ve afectada por la posicion del elemento de sellado 134.
Un elemento de valvula 130 que incluye un vastago de valvula 132 y un elemento de sellado 134 dispuesto en una porcion del vastago de valvula 132 esta dispuesto dentro del primer y segundo cuerpos de valvula 102, 120 y soportado para el desplazamiento entre al menos una primera posicion de valvula (Figuras 1A y 1B) y una segunda posicion de valvula (Figuras 1C y 1D). El elemento de sellado 134 esta dispuesto dentro de la segunda cavidad 124 y dimensionado y conformado para cerrar selectivamente la primera entrada 104 o la segunda entrada 122 desde la
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comunicacion de fluido con la salida 110 como se analiza con mayor detalle a continuacion, proporcionando asf una comunicacion de fluido seleccionable entre la salida 110 y la primera o segunda entrada 104, 122, respectivamente. Para facilitar la ilustracion solamente, el elemento de sellado 134 se representa como un disco que tiene superficies planas superior e inferior para contactar con los cuerpos de valvula en las Figuras 1A-1D. Otras formas adecuadas para las superficies de contacto incluyen, pero sin limitacion, superficies conicas y esfericas.
En la primera posicion de valvula (Figuras 1A y 1B), el elemento de sellado 134 hace tope con el borde 128 que rodea la segunda cavidad 124, formando una camara impelente 138 limitada por el elemento de sellado 134, la segunda cavidad 124, y una porcion de la superficie superior 108. Con elemento de valvula situado como se ilustra en las Figuras 1A-1B, la segunda entrada 122 esta cerrada a la comunicacion de fluido con la salida 110 y la primera entrada 104 y la camara impelente 138 estan abiertas a la comunicacion de fluido con la salida 110. Se proporciona un elemento elastico 136, por ejemplo, un resorte, para empujar el vastago de valvula 130 en la direccion correspondiente a la primera posicion de valvula de las Figuras 1A, 1B.
En la segunda posicion de la valvula (Figuras 1C y 1D), el elemento de valvula 130 se desplaza hacia abajo desde la primera posicion para apoyarse contra la superficie superior 108 del primer cuerpo de valvula alrededor del perfmetro de la primera cavidad 106, formando una camara impelente 138 como anteriormente. La segunda posicion de valvula coloca el elemento de sellado 134 contra el reborde 140. Con el elemento de valvula 130 en la segunda posicion de valvula como se ilustra en las Figuras 1C-1D, la primera entrada 104 esta cerrada a la comunicacion de fluido con la salida 110, y la segunda entrada 122 y la camara impelente 138 estan abiertas a la comunicacion de fluido con la salida 110.
Las Figuras 2A-2D representan un conjunto de valvula de control de fluido no limitante, el conjunto 200, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Como se muestra en la Figura 2A, el conjunto 200 comprende la valvula 100 como se ha descrito anteriormente. En la realizacion ilustrada, la valvula 100 esta acoplada a un actuador. En la realizacion no limitante ilustrada, el actuador es un solenoide 202 que tiene una armadura movil 204 soportada para un desplazamiento lineal entre al menos la primera posicion de las Figuras 2A, 2B y una segunda posicion de las Figuras 2C, 2D. La armadura esta acoplada al vastago de valvula 132 por medio de un pasador 206 directamente unido a la armadura 204 y que se mueve con la armadura desde una primera posicion a una segunda posicion. El pasador 206 se apoya contra una porcion del carter de valvula 130, por ejemplo, el vastago de valvula 132, de tal manera que el elemento de valvula 130 y el elemento de sellado 134 se desplazan en respuesta al desplazamiento de la armadura 204. Por ejemplo, cuando la armadura esta en la primera posicion de las Figuras 2A y 2B, el elemento de valvula 130 esta en la primera posicion de valvula correspondiente. Un carter elastico 136, por ejemplo, un resorte, empuja el vastago de valvula 132 y la armadura 204 a la primera posicion. Cuando la armadura 204 esta en la segunda posicion de las Figuras 2C y 2D, el vastago de valvula 133 se desplaza a la segunda posicion de valvula correspondiente.
Una bobina 212 en el solenoide 202 esta acoplada electricamente a una fuente de energfa 208 controlada por un controlador 210 para proporcionar una serial electrica seleccionable, tal como una corriente, a la bobina 212, como se ilustra en la Figura 2B. La armadura 204 es movil en respuesta a una corriente aplicada a la bobina 212. El controlador 210 puede proporcionar al menos una primera senal electrica y una segunda senal electrica a la bobina 212 que corresponde a una primera condicion de energfa y una segunda condicion de energfa, respectivamente. Por ejemplo, la primera senal electrica puede ser una corriente de 0 amperios que corresponde a una condicion de solenoide desexcitada y la segunda senal electrica puede corresponder a una corriente de amperio mayor o no cero correspondiente a una condicion de solenoide energizada. La primera condicion de energfa mueve la armadura a una primera posicion correspondiente a la primera posicion de valvula y la segunda condicion de energfa mueve la armadura a una segunda posicion correspondiente a la segunda posicion de valvula.
Por lo tanto, se proporcionan en el presente documento una valvula de control de fluido y un conjunto de valvula de control de fluido. La valvula y el conjunto de valvula de control de fluido de la invencion proporcionan ventajosamente una valvula de gestion termica fiable, precisa y sensible que puede mejorar el rendimiento de un sistema mecanico, tal como una transmision de automovil.
Los expertos en la tecnica pueden reconocer que se pueden implementar muchas modificaciones y variaciones de lo anterior sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, aunque se hace referencia a una transmision automotriz, otros sistemas mecanicos sensibles a condiciones termicas para un rendimiento optimo pueden beneficiarse de la valvula de control de fluido y sistema de valvula descritos.

Claims (15)

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    1. Una valvula de control de fluido (100), que comprende:
    un primer cuerpo de valvula (102) que incluye una salida (110), una primera entrada (104) y una primera cavidad (106) formada a traves de una superficie superior (108) en comunicacion de fluido con la primera entrada (104); un segundo cuerpo de valvula (120) que tiene una superficie inferior (126) dispuesta y acoplada de manera estanca a la superficie superior (108), incluyendo el segundo cuerpo de valvula (120) una segunda entrada (122) y una segunda cavidad (124) que tiene un borde (128), estando la segunda cavidad (124) formada a traves de la superficie inferior (126) y en comunicacion seleccionable con la segunda entrada (122); y
    un carter de valvula (130), que incluye un elemento de sellado (134) dispuesto sobre una porcion de un vastago de valvula (132), soportado dentro del primer y segundo cuerpos de valvula (102, 120) para su desplazamiento entre al menos una primera posicion de valvula y una segunda posicion de la valvula,
    donde la salida (110) esta en comunicacion de fluido seleccionable con la primera entrada (104) y la segunda entrada (122) y comprende una pluralidad de pasos (110a, 110b).
  2. 2. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 1, donde la primera posicion de la valvula abre la salida a la comunicacion de fluido con la primera entrada (104) y cierra la salida (110) a la comunicacion de fluido con la segunda entrada (122), y la segunda posicion de la valvula abre la salida (110) a la comunicacion de fluido con la segunda entrada (122) y cierra la salida (110) a la comunicacion de fluido con la primera entrada (104).
  3. 3. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 1, donde un elemento elastico (136) empuja al elemento de valvula (130) en una direccion correspondiente a la primera posicion de valvula.
  4. 4. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 1, donde
    una porcion de la segunda cavidad (124), el elemento de sellado (134), y la superficie superior (108) del primer cuerpo de valvula (102) forman una camara impelente (138) abierta a la primera entrada (104) y la salida 110) en la primera posicion de la valvula; o
    la segunda cavidad (124), el elemento de sellado (134) y una porcion de la superficie superior (108) del primer cuerpo de valvula (102) forman la camara impelente (138) abierta a la segunda entrada (122) y la salida 110) en la segunda posicion de la valvula.
  5. 5. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 1, donde el elemento de sellado (134) esta dispuesto en la segunda cavidad (124) de tal forma que la primera posicion de la valvula situa el elemento de sellado (134) contra el borde (128) y la segunda posicion de la valvula situa el elemento de sellado (134) contra un reborde (140) formado entre una pared exterior (125) de la segunda cavidad (124) y una pared externa (107) de la primera cavidad (106).
  6. 6. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 1, donde la pluralidad de pasos de la salida (110a, 110b) esta formada a traves del primer cuerpo de valvula (102) desde una superficie inferior (112) hasta la superficie superior (108).
  7. 7. La valvula de control de fluido de la reivindicacion 6 (100), donde la pluralidad de pasos de la salida (110a, 110b) estan en comunicacion de fluido con la segunda cavidad (124) cuando la superficie superior (108) del primer cuerpo de valvula 102) y la superficie inferior (126) del segundo cuerpo de valvula (120) estan en la disposicion estanca colindante.
  8. 8. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 6, donde la pluralidad de pasos de la salida (110a, 110b) estan formados adyacentes a la primera cavidad (106) y una pared lateral externa (103).
  9. 9. La valvula de control de fluido (100) de la reivindicacion 6, donde la porcion inferior (114) del primer cuerpo de valvula (102) esta configurada para un acoplamiento estanco a un receptor.
  10. 10. Un conjunto de valvula de control de fluido (200), que comprende:
    un primer cuerpo de valvula (102) que incluye una salida (110), una primera entrada (104) y una primera cavidad (106) formada a traves de una superficie superior (108), estando la primera cavidad (106) en comunicacion de fluido con la primera entrada (104);
    un segundo cuerpo de valvula (120) que tiene una superficie inferior (126) dispuesta y acoplada de manera estanca a la superficie superior (108), incluyendo el segundo cuerpo de valvula (120) una segunda entrada (122) y una segunda cavidad (124) que tiene un borde (128), estando la segunda cavidad (124) formada a traves de la superficie
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    inferior (126) y en comunicacion seleccionable con la segunda entrada (122);
    un accionador (202) que tiene una armadura movil (204) soportada para un desplazamiento lineal entre al menos una primera posicion y una segunda posicion; y
    un carter de valvula (130) que incluye un elemento de sellado (134) dispuesto en una porcion de un vastago de valvula (132), estando el vastago de valvula (132) acoplado a la armadura (204) y soportado dentro del primer y segundo cuerpos de valvula (102, 120) para su desplazamiento entre al menos una primera posicion de la valvula y una segunda posicion de la valvula en respuesta al desplazamiento lineal de la armadura (204), donde la salida (110) esta en comunicacion de fluido seleccionable con la primera entrada (104) y la segunda entrada (122) y comprende una pluralidad de pasos (110a, 110b).
  11. 11. El conjunto de valvula de control de fluido (200) de la reivindicacion 10, donde un elemento elastico (136) impulsa la armadura movil (204) en una direccion correspondiente a la primera posicion.
  12. 12. El conjunto de valvula de control de fluido (200) de la reivindicacion 10, donde la primera posicion de la valvula abre la salida (110) a la comunicacion de fluido con la primera entrada (104) y cierra la salida (110) a la comunicacion de fluido con la segunda entrada (122), y la segunda posicion de la valvula abre la salida (110) a la comunicacion de fluido con la segunda entrada (122) y cierra la salida (110) a la comunicacion de fluido con la primera entrada (104).
  13. 13. El conjunto de valvula de control de fluido (200) de la reivindicacion 10, donde
    una porcion de la segunda cavidad (124), el elemento de sellado (134), y la superficie superior (108) del primer cuerpo de valvula (102) forman una camara impelente (138) abierta a la primera entrada (104) y la salida 110) en la primera posicion de la valvula; o
    la segunda cavidad (124), el elemento de sellado (134), y la superficie superior (108) del primer cuerpo de valvula (102) forman una camara impelente (138) abierta a la segunda entrada (122) y la salida 110) en la segunda posicion de la valvula.
  14. 14. El conjunto de valvula de control de fluido (200) de la reivindicacion 10, donde el accionador (202) es un solenoide (202) que tiene
    una bobina (212) donde la armadura (204) es movil en respuesta a una corriente electrica aplicada a la bobina (212); o
    una bobina (212) donde la armadura (204) es movil en respuesta a una corriente electrica aplicada a la bobina (212), donde la armadura (204) esta acoplada al vastago de valvula (132) a traves de un pasador (206) unido directamente a la armadura (204) y en contacto con una porcion del elemento de valvula (130).
  15. 15. El conjunto de valvula de control de fluido (200) de la reivindicacion 14, donde la primera posicion corresponde a una primera condicion de energfa y la segunda posicion corresponde a una segunda condicion de energfa; o
    una primera posicion corresponde a una primera condicion de energfa, donde la primera condicion de energfa corresponde a una primera corriente aplicada a la bobina (212), y una segunda posicion corresponde a una segunda condicion de energfa, donde la segunda condicion de energfa corresponde a una segunda corriente aplicada a la bobina (212); o
    una primera posicion corresponde a una primera condicion de energfa, donde la primera condicion de energfa corresponde a una primera corriente aplicada a la bobina (212) y la primera corriente es una corriente de 0 amperios, y una segunda posicion corresponde a una segunda condicion de energfa; donde la segunda condicion de energfa corresponde a una segunda corriente aplicada a la bobina (212) y la segunda corriente es mayor que la primera corriente.
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