技术领域
[0002] 背景技术
[0003] 诸如
发动机机油或变速箱液等的
汽车车用
流体在使用中会吸收热量。为了防止流体变质，往往需要排出这些热量。通常，使用换热器来完成此目的。另外，公知的是：在适度的环境条件下，换热器能充分地执行此项功能。但是，在寒冷的环境条件下，发动机机油和变速箱液的
粘度会很高。在这样的条件下，车用流体不易从换热器中流过。某些下游的部件—例如变速箱甚至可能会出现缺液现象。另外，也不希望在流体已经很冷的条件下由换热器
对流体进行冷却，原因在于这将使发动机的暖机时间延长。
[0004] 为了避免这些不利影响，公知的是：设置用于旁通绕开换热器的机构。在过去，实现该设计的一种形式就是设置旁通管路。该旁通管路与换热器并联，且相比于换热器，其对高粘度流体的
流动阻力相对较低。这种类型的结构已表明能避免下游部件出现缺液现象，但却存在如下的
缺陷：在正常或温暖的工作条件下，在换热器与旁通管路二者之间，流体流被分开。这就需要将换热器成比例地制得大一些、重一些，以使冷却系统具有同等的总体换
热能力。被增大后的尺寸和重量、以及与此相关的成本增加对于
汽车制造商而言是不利的。 [0005] 为了改善分流问题，
现有技术中公知的是设置
旁通阀。这些旁通阀通常是由压力驱动的，且与换热器制成一体或连接到换热器上。于1996年3月19日颁布的第5499675号美国
专利(Haasch等人)中公开了上述换热器的一种实例。该结构包括一用
弹簧钢制成的挡板阀，其在关闭方向上受到偏置作用，以阻止旁通流，如果流经换热器中正常流道的流动阻力太高—例如在冷起动的状况下，则该挡板阀适于受到推动而开启。于1982年11月23日颁布的第4360055号美国专利(Frost)介绍了一种类似的结构。这种普通类型的换热器可防止下游的被润滑部件出现缺液，且被设计成使得旁通流在正常工作条件下基本上为零，由此能实现换热器结构的紧凑化。但是，在Frost的专利中，通常是在将换热器安装到发动机组的同时，利用回油管的延长段将挡板阀与换热器连接起来。这样就增加了组装作业中的一个步骤。并不是简单地利用回油管延长段将油冷却器安装就位即可，还必须要将挡板阀置于其中。使组装工作更为复杂的事实在于：由相当轻质的材料制成的挡板阀易于被损坏，直到被安装好为止，因而，在进行处理时要小心轻放。这两方面的因素都会增大组装成本。在Haasch等人的专利中，挡板阀也是相当精致的，当利用回油管的延长段将换热器安装到发动机组上时，该挡板阀是外露的。在安装过程中，挡板阀易于被损坏或被移位。
此外，无法容易地改动Frost和Haasch等人专利中公开的此类换热器以使其符合在现代汽车应用场合中的不同安装要求或性能要求。
[0006] 还公知的是：可设计这样的换热器—其带有圆顶形的过滤板和卡扣式的阀夹。于1996年8月13日颁布的第5544699号美国专利(Robers等人)中就公开了一种这样的结构。尽管这种结构避免了Frost专利所涉及的部件松落的问题，但需要特殊的工具来安装阀夹，且该结构在使用中的柔性较差，表现为必须使用圆顶形的过滤板，因而，其限于尺寸较为固定的
滤油器。
发明内容
[0007] 在本发明中，挡板阀组件包括一挡板阀，其带有横向的弹簧凸片，该凸片可卡入到一阀板上的槽缝中，该阀板可被容易地连接到换热器或具有流动室的其它流体装置上，希望能响应于挡板阀两侧的压力差而使间歇流从流动室流出。
[0008] 根据本发明的一个方面，本
申请提供了一种挡板阀组件，其与具有流动室的流体装置配套使用，针对其中的流体装置，希望其实现间歇的流动。挡板阀组件包括一阀板，其具有一流体端口区域，该区域形成了一个贯通的阀孔，以与流动室实现连通。流体端口区域具有相反的第一侧和第二侧，其中的一侧具有一保持区域，其与阀孔分开，并被设计成与流体装置分开。流体端口区域具有至少一个槽缝，在保持区域中，该槽缝贯通地延伸。柔性的挡板具有一固定端部分，所述固定端部分包括至少一个横向的凸片，其适于穿过所述槽缝，以使得挡板与流体端口区域相接合。凸片具有侧向延伸出的弹性突舌(tang)，其被布置成与保持区域相接合，以防止挡板的转动。挡板还具有一自由端部分，所述自由端部分可从一第一
位置移动到一第二位置，在第一位置上，自由端部分至少部分地阻挡了经阀孔的流动，在第二位置上，自由端部分解除对阀孔的阻挡。用于运动的所述柔性的挡板的自由端部分被偏置向所述第一位置。
[0009] 根据本发明的另一方面，本申请提供了一种换热器，其包括一换热元件，其具有一进口
歧管、一出口歧管、以及位于二歧管之间的流道，其中的流道用于使一种热交换流体流经换热元件。一阀板被固定到换热元件上，且该阀板具有一流体端口区域，该区域形成了一个贯通的阀孔，以与进口歧管和出口歧管中之一实现连通。流体端口区域具有相对的第一侧和第二侧，其中的一侧具有一保持区域，其与阀孔分开，并被设计成与流体装置的结构部件分开。流体端口区域具有至少一个槽缝，在保持区域中，该槽缝贯通地延伸。柔性的挡板具有一固定端部分，其包括至少一个横向的凸片，其适于穿过所述槽缝，以使得挡板与流体端口区域相接合。凸片具有侧向延伸出的弹性突舌，其被布置成与保持区域相接合，以防止挡板的转动。挡板还具有一自由端部分，所述自由端部分可从一第一位置移动到一第二位置，在第一位置上，自由端部分至少部分地阻挡了经阀孔的流动，在第二位置上，自由端部分解除对阀孔的阻挡。设置了与挡板相联的偏置装置，以将自由端部分推动到第一位置。 [0010] 在阅读了下文参照
附图对优选实施方式所作的详细描述之后，能更加清楚地领会：本发明的优点、特征和区别点；结构中相关元件的工作方法和功能；以及部件的组合关系及制造的经济性。
[0011] 附图说明
[0012] 图1中的立体图表示了一种组件，其包括一换热器和一离心式滤油器(spin-on oil filter)，换热器包括根据本发明一优选实施方式的挡板阀组件；
[0013] 图2是图1所示结构的分解视图，在图中所示的情形中，该结构将要被安装到发动机组上；
[0014] 图3是对图2所示圈围区域3中的结构所作的分解视图；
[0015] 图4是图3所示圈围区域4中结构的放大视图；
[0016] 图5是对图2所示圈围区域3中的结构所作的俯视图；
[0017] 图6是沿图5中6-6线所作的局部剖视图，图中，挡板的自由端部分处于闭合位置；
[0018] 图7是与图6类似的视图，在图中，挡板的自由端部分处于开启位置； [0019] 图8是沿图5中的8-8线所作的局部剖视图；
[0020] 图9是与图8类似的视图，其表示了挡板与阀板分离开、且突舌处于无弹力状态时的情形；
[0021] 图10是与图9类似的视图，表示了挡板的凸片与阀板的槽缝相接合时的情形； [0022] 图11是与图10类似的视图，表示了凸片被更进一步置入到槽缝中时的情形； [0023] 图12是与图11类似的视图，表示了凸片被更进一步置入到槽缝中、且它们各自的突舌处于弹力状态时的情形；
[0024] 图13是与图8类似的视图；
[0025] 图14是与图3类似的视图，表示了本发明的另一优选实施方式； [0026] 图15是对图14所示圈围区域15中的结构所作的放大立体图；以及 [0027] 图16是与图14类似的立体图，但表示的是根据本发明又一优选实施方式的挡板。 具体实施方式
[0028] 图1表示了一种换热器22，其上安装有一离心式滤油器24或类似的流体装置。换热器22包括：根据本发明一优选实施方式的挡板阀组件20；以及一换热元件28。优选地是，换热器22属于通常所说的环形室型油冷却器，但其也可以是任何其它类型的换热器。 [0029] 环形室型冷却器或换热器22与
冷却剂回路及
润滑剂或其它流体的回路一起使用，且如图2所示，作为举例，该换热器被安装到一带有
螺纹的管体26上，管体26与一发动机组27相连接。螺纹管26延伸穿过换热器22中的一个开孔29，以允许在随后将滤油器24旋拧连接到螺纹管26上(如图1所示)。这也能将换热器22保持就位。
[0030] 从图3可最为清楚地看出，换热元件28具有一端板31。换热器22还包括一平面板30以及一挡板阀组件20，挡板阀组件20位于平面板30与端板31之间。换热元件28属于叠板型，其具有一冷却剂进口32和一冷却剂出口34。换热元件28是由钎焊到一起的多个
铝板构成的。每一铝板上都具有分开的弓形开孔，这些开孔被对齐而形成对应的流道、腔室或歧管36和38。这些歧管中的其中之一可以是进口歧管—其例如是歧管36。另一歧管可以是出口歧管38，但该流动方向也可以是相反的。
[0031] 在歧管36是进口歧管的条件下，机油从发动机组27上制出的一个孔隙37(见图2)流入到歧管36中。该机油流经换热元件28而流向出口歧管38，然后再向上进入到滤油器24中，最后向下经螺纹管26返回到发动机组27中。但是，在该流动反向进行的情况下，机油是向上经螺纹管26而流向
过滤器24。然后流经歧管38而到达歧管36中，而后经孔隙
37返回到发动机中。
[0032] 应当理解的是：换热元件28总体上属于普通的结构，因而，在文中的附图及描述中，只介绍那些对理解本发明来说必要的部件。为了便于本
说明书的描述，不将换热元件28和离心式滤油器24的确切形式看作是本发明的组成部分。
[0033] 在被加热后的机油流被强制送入到进口歧管36中、且冷却剂流被输送到冷却剂进口32中时，在出口歧管38处就会产生出冷却后机油的液流，并在冷却剂出口34处产出被加热的冷却剂流。
[0034] 平面板30具有一密封表面40和一对开孔42、44。密封表面40适于与过滤器24相接合，因此，该表面可被称作平面板30的过滤器侧。两开孔42、44与位于滤油器24底部的环形通道(图中未示出)连通。两开孔中的一个—即开孔42与出口歧管38流体连通，以接收被冷却后的机油流。另一开孔44允许旁通流通向滤油器24，下文将对此作进一步的描述。
[0035] 下面对挡板阀组件20进行介绍，从图中可看出，该组件包括一阀板46和一柔性的挡板48。阀板46是由铝材
冲压而成的，且被布置在端板31与平面板30之间，并利用钎焊法固定到端板31以及平面板30的每一个上。阀板46具有一个孔隙50，其与歧管38以及平面板上的开孔42连通。阀板46还具有流体端口区域52，其形成了一个在歧管36与平面板开孔44之间延伸的开孔、流体端口或阀孔56。流体端口区域52具有一第一侧或顶侧51、以及一相对的第二侧或底侧53(见图6)。两侧51、53中之一具有一保持区域54，其与阀孔56分开。流体端口区域52包括一对分开的槽缝58，在保持区域54中，槽缝58贯通地延伸。为了清楚起见，流体端口区域52应当被理解为阀板46上的部分：其紧邻地围绕着阀孔56和保持区域54。流体端口区域52的尺寸与歧管36的横截面积大致相等，或者其面积小于歧管36的横截面积。
[0036] 当平面板30被连接到阀板46上时，挡板48被布置到平面板开孔44中，以便于由开孔44限定舌板48。优选地是，挡板48是由弹簧材料—即
弹簧钢的条片冲压而成的，且从图4可最为清楚地看出，其具有一固定端部分60，固定端部分包括一对横向分开的凸片62，它们适于被设置到槽缝58中。挡板48还具有一自由端部分64和一弹性的中间部分66，中间部分66位于固定端部分60与自由端部分64之间，下文将对此结构作进一步的描述。 [0037] 每个凸片2都基本上是平面，并与对应的槽缝58相关，从图4可看出，凸片具有一基本上为平面的突舌70。凸片62基本上是从固定端部分60横向或垂直地延伸出的(如图8所示)，并被刚性地连接到固定端部分60上，更具体而言，其连同突舌70是固定端部分60的一个部分，或者与固定端部分制成一体。
[0038] 突舌70被布置在无弹力状态，在该状态下，其向横向延伸，并呈一定的斜
角关系，以与阀板46的流体端口区域52相接合。事实上，突舌70与流体端口区域52的保持区域54(参见图6和图7)相接合。保持区域54位于流体端口区域52的第二侧或底侧53上，但如果希望将挡板48布置在阀板46的下侧，则保持区域54也可以位于第一侧或顶侧51，由此使得舌板48向下或向内在流体歧管36中开启。在机油流动方向相反的情况下，将采用这种向下或向内的定向形式，从而如上文所述那样使机油先流经过滤器24，然后再流经换热元件28。在任何情况下，保持区域54都被设计成与流体装置或换热元件28的结构部件分离开，以便于为凸片62留出空隙。突舌70使得凸片62无法从槽缝58中脱出，因而，可将挡板48的固定端部分60牢固地安装到阀板46上。
[0039] 除了图4和图8所示的非弹力位置之外，突舌70还可具有图12所示的弹力位置，在该状态下，其延伸方向与凸片62共面。如图12所示，这使得凸片62可插入到槽缝58中或从槽缝中撤出，其中，箭头72指代的是插入方向。在该优选实施方式中，突舌70可从无弹力位置弹性地移动到弹力位置，该运动方式实现了如图10所示的效果：仅通过将凸片62的突伸端接合到槽缝58中，并用
手指向挡板48的固定端部分60施加压力，于是，槽缝58将突舌70推动到弹力位置，这样就能将凸片62方便地插入到对应的槽缝58中，图9-12表示了该插入过程。一旦阀板46被越过之后，突舌70将回弹到各自的无弹力位置，凸片将卡装就位，从而将挡板48
锁定在此位置上，图12和图13表示了该过程。
[0040] 在图1-13所示的优选实施方式中，凸片62被布置成相互平行。突舌70向
外延伸或相互分离开，但它们也可以向内侧朝向彼此延伸。在图14和图15所示的另一优选实施方式中，凸片62被布置成具有一 定角度，更具体来讲，凸片相互垂直或
正交。凸片采用其它的布局形式也是可行的，只要能防止挡板固定端部分60的
水平转动和垂直转动即可。事实上，如图16所示，也可采用单个凸片62，该凸片的突舌70向两侧横向延伸出。在此情况下，阀板46上将只有一个槽缝58。另外，可以凸片的每一侧延伸出一个或多个突舌70。 [0041] 利用中间部分66的挠曲，使挡板48的自由端部分64在图6所示的第一位置或闭合位置与图7所示的第二位置或开启位置之间移动，在第一位置上，挡板的自由端部分抵接着流体端口区域52而遮盖住阀孔56，在第二位置上，挡板的自由端部分与流体端口区域52分开。在挡板48上制有缺口61(参见图4)，以利于其发生挠曲。在开启位置上，自由端部分64与流体端口区域52之间的间隔能将平面板上的开孔或出口44与流动室或进口歧管36连通。自由端部分64的尺寸使得：当其处于关闭位置时，对流经阀孔56的液流进行限制，更具体来讲，基本上阻止了流动。但是，如果需要的话，自由端部分64的尺寸也可被设计成只能部分地遮盖阀孔56，以获得一定量的永久性旁通流。
[0042] 挡板48的中间部分66包括一皱折部或顶部74，其被制在弹簧材料的条带上。皱折部74具有一对
侧壁76、76，它们被弹性地相互连接起来，以阻止相互分离。在闭合位置上，该结构产生一弹簧
张力，挡板48的自由端部分64被推向流体端口区域52。 [0043] 如上所述，在使用中，换热器22被安装到发动机组27与普通的滤油器24之间的发动机上。在正常的工作条件下，较为温暖的、基本上可自由流动的机油被输送到进口歧管36中，由中间部分66产生的偏置力将挡板48的自由端部分64保持在与流体端口区域52相贴接的闭合状态上，由此可限制—更具体而言是基本上阻断了经阀孔56的旁通流。因而，到达进口歧管36的大部分液流将按照进行热交换的关系流经换热元件28，进而流向出口歧管38，在此过程中完成热传递，而后流经平面板30上的出口42而到达滤油器24，以进行过滤，随后经回油管26返回到机油回路中。
[0044] 与此相反，在某些条件下—例如当发动机在较冷环境条件下启动时，机油的
温度较低，粘稠的机油被输送到进口歧管36。在此情况下，流经换热元件28的流动阻力较高，其结果是：粘稠的机油迫使挡板48的自由端部分64进入与流体端口区域52分离开的开启位置(参见图6、7所示的过程)，从而，液流将从进口歧管36经开孔或出口44直接进入到过滤器24中。作为周期性的现象，如果机油回路中产生的瞬间高压尖峰遇到换热器22，则瞬间冲击流或尖峰流也会按照这样的方式绕开换热元件28。
[0045] 挡板阀组件20的机械特性被选择为适合于与其一起使用的换热元件以及
润滑油回路的工作参数，并且，尤其是挡板48的弹性常数应使其在预定的压力条件下实现开启。 [0046] 上述结构一个特殊的优点在于：在正常工作状态下，当需要进行冷却时，由于在此条件下基本上所有的机油都从换热元件中流过以将其热量传递给发动机的冷却剂，所以能获得较高的冷却性能。与此同时，该结构还防止了机械部件在高压条件(例如寒冷
气候下启动时)下出现缺液现象，且由于在这些条件下可发生旁通流，所以能防止出现这样的情况：构成换热器的薄壁板中的压力尖峰造成金属疲劳。
[0047] 上文已经描述了本发明的优选实施方式，但不难领会：在不悖离本发明思想和保护范围的前提下，可对上述结构作各种形式的改动。
[0048] 首先，尽管在上述优选实施方式中本发明的挡板阀组件被表示为与换热器一起使用，但应当理解：本发明并不限于此，挡板阀组件可被配置成与任何流体装置相连，该装置具有流动室、且希望间歇性地流体流从该流动室流出。
[0049] 还应当理解的是：尽管本文表示并描述了一种具体构造的换热器，但其中的改型也被认为落入到本发明的范围中。
[0050] 例如可以采用非环形室型的换热器。另外，换热器不必是由叠置的板体制成的，也无需将所有部件或任何部件钎焊到一起。例如，构成换热器的板件可被相互钎焊到一起，而阀板则是利用粘接剂—例如环
氧树脂固定到换热器上。
[0051] 还能领会：挡板阀组件20可相对于流体装置处于任何位置上，且挡板48的定向可以是反向的，从而，其可位于阀板46的底侧，而不是如图示那样位于阀板的顶侧。 [0052] 作为另一种改型，尽管优选实施方式中的挡板是由简单的弹簧钢片构成的，但也可用弹性的双金属片方便地取代弹簧钢片，以根据不同的温度调整偏置量。例如，在寒冷的条件下，即使压力未超限，双金属挡板也将开启以使旁通流通过，而在温暖的条件下其将关闭以按照需要释放压力。当然，双金属挡板仍然可具有一柔性的中间部分，从而即使在温暖流的条件下，也能对压力尖峰实现防护。
[0053] 此外，尽管优选实施方式中的挡板中间部分上设置有皱折部，以增大用于将挡板第二部分推向流体端口区域、使其处于关闭位置的弹簧张力，但情况也可以不是这样。例如，该皱折部可仅将用于运动的挡板的自由端部分偏置向其关闭位置。另外，还可以取消皱折部，制造挡板的材料具有足够的弹性，无需设置皱折部就可关闭阀孔。 [0054] 还应当指出的是：尽管在图示的实施方式中，挡板中间部分—即挡板上在固定端部分与自由端部分之间延伸的部分是细长的，但情况也可以不是这样。例如，中间部分可采用弹性活动
铰链的形式，该活动铰链将第一部分与第二部分连接起来。 [0055] 另外，尽管各个优选实施方式中介绍的挡板自由端部分基本上为平面形状，但很显然：可在自由端部分上设置任何形式的凸起，以在整体上或部分上配合到任何形式的流体端口或阀孔中。
[0056] 此外，挡板自由端部分的结构不必局限于制造挡板其余部分的弹性材料。另外，例如可涂覆一些涂层以有助于密封。
[0057] 另外，尽管在上文中自由端部分是利用中间部分的挠曲在开启位置与关闭位置之间移动，但该挠曲可以仅是运动的一个分量，且自由端部分自身也能发生挠曲。 [0058] 本领域普通技术人员从上文的描述可清楚地看出：本发明的范围只能由特意归纳的后附
权利要求来限定。
