CN101111810A - 带有集成的压力传感器的电磁压力调节阀装置 - Google Patents

带有集成的压力传感器的电磁压力调节阀装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于调节液压压力的电磁压力调节阀装置，它包含至少一个压力调节阀(1)，该压力调节阀带有磁部(2)，它具有至少一个支撑电子线圈(10)的线圈架(8)，一个线圈铁心(12)和一个可滑动地导向的衔铁(14)，带有阀部(4)，它具有至少一个流入接头(36)，一个回流接头(40)，一个负载接头(42)和一个由衔铁(14)操纵并和阀座(44)共同起作用的调整元件(46)，以及带有电子部(68)，它具有至少一个用于测量在负载接头(42)上的液压压力的压力传感器(70)。本发明规定，在电子部(68)中至少压力传感器(70)布置在磁部(2)的面对阀部(4)的一端上。通过压力传感器靠近阀部的布置会明显降低传输巷道的过滤效应并且要测量的液压压力能够直至明显较高的角频率无错误地传输。这导致较高的测量精度并因此也导致压力调节阀较高的调节精度。

Description

带有集成的压力传感器的电磁压力调节阀装置
背景技术
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的一种用于调节液压压力的电磁压力调节阀装置，它包含具有磁部、阀部和电子部的压力调节阀，其中该磁部具有至少一个带电线圈的线圈架，一个线圈铁心和一个可滑动地导向的衔铁，该阀部具有至少一个流入接头，一个回流接头，一个负载接头和一个由衔铁操纵的并和阀座共同起作用的阀门闭合单元，该电子部具有至少一个用于测量在负载接头上的液压压力的压力传感器。
为了致动有级自动变速器中的离合器，应用了带有后接的用于改变离合器压力的液压增强单元或者说控制单元的预控制阀。在此预控制压力通过前面的作用链控制，调整。该原理有两个决定性的缺点：既不能充分补偿由于环境条件(例如温度)的变化引起的区间的时间变化，也不能充分补偿出现的干扰值(例如流入压力的变化)。由此不仅静态的特性，而且动态的特性都不令人满意。这些缺点通过封闭的调节回路尽可能地消除，其中测量调节值的传感器单元构成该调节回路的主要组成部分，其在现有情况下是压力传感器。
有利的是，该压力传感器集成在调节回路的电液调整元件中，也就是说集成在压力调节阀中，因为由此降低了客户的装配费用。这种解决方案例如在EP 0 971 278 A1中说明。在那里要调节的压力通过布置在磁部中并且更准确地说在压力调节阀的衔铁壳体中的压力传感器测量。存在于阀部中的压力信号为此必须穿过衔铁壳体导引。为此穿过衔铁壳体导引的压力连接在液压意义中对应具有比较高的几何复杂性和长度的长管路并且表现为液压传输区间，沿着该传输区间压力测量值被过滤。由此不仅信号的幅值，而且信号的相位都会变化，它就这点而言是不利的，因为压力信号只能忠于原型地传输直至相对低的极限频率。因此可能出现不希望的测量结果的歪曲。
发明内容
本发明基于此思想，要测量的液压压力尽可能接近阀部测量，因为在那里产生压力变化。因此压力传感器布置在磁部的面对阀部的一端。通过压力传感器靠近阀部的布置会明显降低传输区间的过滤效应并且要测量的液压压力能够直至明显较高的截止频率无误地传输。这导致较高的测量精度并因此也导致压力调节阀较高的调节精度。
压力传感器在阀部上或阀部中直接的布置在实践中是行不通的，因为压力调节阀经常以其阀部插入阀门组的容纳孔中并且只有磁部还从容纳孔中伸出。那么利用电缆连接的压力传感器由于空间原因不能直接安放在阀部上。
通过在从属权利要求中举出的措施，实现独立权利要求中给出的发明的有利的改进方案。
对于根据EP 0 971 278 A1的电磁压力调节阀，压力传感器必须通过五根导线与远远布置的控制器连接，其中一根导线用于传输压力传感器信号，另一根导线作为压力传感器的接地导线，再一根导线用于压力传感器的供电，还有另一根导线用于线圈的接地导线以及最后另一根导线用于线圈的供电。不过在这里存在传感器信号由于电磁干扰出错的危险。
根据本发明特别优选的实施方式，不仅压力传感器，而且用于电磁压力调节阀工作的信号和功率电子模块都集成在它的电子部中。在这种情况下功率较弱的传感器信号的传输在非常短的路程上在电壳体内部进行并且EMV敏感性被降低。例如集成在压力调节阀中的电子部除了包含压力传感器，还包含下面的装置的至少一个：压力传感器的供电装置，到置于上面的电子控制器的通讯端口，微处理器或模拟的控制电子装置(它由压力实际值和压力理论值之间的调节偏差计算出调整值)，用于给线圈供电的功率电子模块，用于信号过滤和保证EMV(电磁兼容性)的电容器以及诊断装置。置于上面的电子控制器可以设计成用于致动多个压力调节阀，不过不同的压力调节阀的调节偏差的计算应该优选在相应的压力调节阀的电子部中自己进行。
由于传感器信号较小的电传输距离，可以取消成本高的屏蔽。在调节和功率电子模块集成在压力调节阀的情况下，其可以只利用三根连接导线实现。通过一根导线承担供电，通过另一根双向导线传输使用值(压力)和诊断/状态信息，以及第三根导线构成到接地的连接。由此中心控制器和压力调节阀之间的连接导线的数量从五根降低到三根导线。特别有利的是，取消小电流导线并由此克服这里已知的，在污染的环境中触点小的自清洁的问题。单根信号导线例如利用双向协议不仅传输使用值，而且传输诊断/状态信息。为了改善电磁健壮性例如应用了脉宽调制信号。传输可以数字地且带有时间控制地进行。
该协议具有下面的优点：
-它相对电磁影响是健壮的，
-它可以没有明显损失地过滤，从而它自身发出少量的干扰电压(小的相移，对于使用值的传输是可以接受的)，
-它可以在电流强度方面调整，使电触点的自清洁足够好并且尽管如此功率损失还不太大。
优选电子部设置在线圈的面对阀部的一端的区域，并且如果压力调节阀以其阀部插入阀门组的容纳孔中，则特别优选设置在阀部和由容纳孔中伸出的磁部之间的分界面的区域，更确切地是在线圈的面对阀部的一端和分界面之间。
根据第一变型方案，电子部可以直接法兰连接在支撑线圈的线圈架上。根据第二变型方案，电子部可以直接法兰连接在过滤器支架上，过滤器支架支撑配属于负载接头的过滤器并至少部分包围阀部。
在两种情况下必须在压力传感器和负载接头之间或者通过构造在阀部中的与负载接头连接的压力室设置短的液压连接，那么在第一变型方案中构造在线圈架中及根据第二变型方案构造在过滤器支架中构造该连接。
根据本发明的装置的结构最好借助下面的实施例说明解释。
附图说明
图中示出
图1是根据本发明的优选实施方式的电磁压力调节阀的横截面图
图2是根据本发明的另一种实施方式的电磁压力调节阀的横截面图。
具体实施方式
在图1中示出的根据本发明的压力调节阀装置的电磁压力调节阀1的优选实施例例如用于机动车的有级自动变速器的液压离合器的液压控制压力的调节。该压力调节阀1还包括磁部2和阀部4。
磁部2被磁筒6包围并包括缠绕在线圈架8上的线圈10、伸入线圈10内部的线圈铁心12和在线圈铁心12中轴向可运动地导向的衔铁14。此外线圈铁心12具有阶梯形铁心孔16，衔铁14在该铁心孔的大直径段18中导向，而在阀部侧紧接着的小直径孔段20中纵向可运动地安放了控制柱塞22，它在一侧接触衔铁14的端面。衔铁14利用在它另一端面上的中心孔24通过复位弹簧26支撑在置于线圈铁心12的远离阀部4的一端上的盖罩28上。在衔铁14的所述端面和铁心孔16的大直径段18的底面之间在轴向存在工作间隙30。从轴向看线圈架8基本上从磁部2的自由端延伸直到阀部4的自由端，其中它在其面对阀部4的一端带有磁通分支(Flussgabel)32。
另一方面阀部4具有例如与压力产生且34的压力侧连接的流入接头36，与液压流体的油箱38连接的回流接头40，与离合器连接的负载接头42和由衔铁14操纵并与阀座44共同起作用的调整元件46。该调整元件例如是由控制柱塞22支撑的阀座盘46，它与构造在线圈架8中的平阀座44共同起作用。该平阀座44构造在线圈架8的中心通孔48的孔边缘上，当阀座盘46从平阀座44上抬起，中心通孔就使回流接头40和压力室50相连。线圈架8在压力室50的另一侧具有另外的是节流孔的通孔52，控制柱塞22穿过它从另一侧伸出并可以接触闭合球54，该闭合球根据控制柱塞22的位置关闭或者打开在节流孔52的远离压力室50的边缘上形成的阀座56，并由此可以在压力室50和阀部4的底板上的流入接头36之间产生或关闭流体连接。通过在流动方向上在流入接头36前面设置的滤网过滤器60将阻止液压油中的污物达到压力调节阀1内。
滤网过滤器60由筒形的过滤器支架62支撑，该支架基本上包围阀部4的整个外周。过滤器支架62特别构成压力室50的周壁，负载接头42构造在该周壁中并在它的径向外周表面上支撑O形圈64，通过该O形圈应该能阻止液压流体相对未示出的阀部4插入其中且磁部2从中穿出的容纳孔的壁流出。在阀门组中可以容纳另外的压力调节阀，它由共同的，置于上面的电子控制器66致动。
此外压力调节阀1具有电子部68，它至少包括一个用于测量在负载接头42上的液压压力的压力传感器70。优选包括压力传感器70的电子部68布置在线圈10的面对阀部4的一端的区域，并且在此情况下，如果压力调节阀1以其阀部4插入阀门组的容纳孔中，特别优选布置在阀部4和由容纳孔中伸出的磁部2之间的分界面72的区域，更确切地是在线圈10的面对阀部4的一端和分界面72之间。
根据本发明一种特别优选的实施方式，不仅压力传感器70，而且用于电磁压力调节阀1工作的信号、调节和功率电子模块74也集成在它的电子部68中。例如集成在压力调节阀1中的电子部68除了包含压力传感器70，还包含下面的装置的至少之一：压力传感器70的供电装置，到置于上面的电子控制器66的通讯端口，微处理器或模拟的控制电子(它由压力实际值和压力理论值之间的调节偏差计算出调整值)，用于线圈供电的功率电子模块，用于信号过滤和保证EMV(电磁兼容性)的电容器以及诊断装置。
根据另外一种实施方式，电子部68可以只包含压力传感器70，并且传感器信号通过单根信号线传输到置于上面的控制器66。
电子部68例如安放在单独的电壳体78中，它法兰连接在线圈架8的侧面连接面80上。在信号、调节和功率电子模块74集成在压力调节阀1的电子部68中的情况下可以只利用三根电连接导线产生到置于上面的控制器66的所有必需的连接。通过导线82供电，通过另一根双向导线84传输使用值(压力)和诊断/状态信息，以及第三根导线84接地。
从电壳体78伸出压力传感器70的液压连接管88，它容纳在构造在线圈架8中的横向孔90中，该横向孔本身通过轴向的平行于压力调节阀1的中轴线92延伸的在线圈架8中的连接通道94与压力室50或者说与负载接头42连接。因为线圈架8优选通过由塑料构成的注塑型件形成，这提供了这种可能性，即无需加工技术的更多费用地生产集成在电子部中的压力传感器70的液压接头。在图1中示出了与导线82，84，86对应的电子部68的连接针脚，它们通过配属的插头优选利用剪切-夹紧-连接或压力触点连接。
在液压系统中的特别的困难是排气。没有排气的传感器接头可能由于空气带来的附加弹性导致错误测量。本解决方案的特别优点是，可以进行压力传感器70的排气，方法是液压连接管88不带密封圈地插入横向管90中。通过这个横向管90的合适的形状，例如通过在横向孔90的径向内侧的圆周表面内有针对性地引进表面粗糙度，纵向槽或不圆度，可以通过较小的泄漏实现压力传感器70的强制排气。为了将压力传感器70弹性地夹紧在线圈架8的连接表面80和插头壳体98之间，在电壳体78的底板和连接表面80之间例如布置了O形圈96。
另一方面压力传感器70的连接管88的端面定义了一个平面，要测量的，在负载接头42上的液压压力作用在它上面。由此产生的压力通过由注塑塑料制成的插头壳体98支撑，它以注塑的环形段100套在磁筒6上并且包围电壳体78。由此作用在压力传感器70上的力在压力调节阀1自身内支撑。
在这种背景下该压力调节装置的功作方式如下：在线圈未通电的状态下闭合球头54由于在流入接头36中出现的，在压力产生机34的压力侧存在的液压压力被压到配属的阀座56上。相对弱的恢复弹簧26(它的压力通过衔铁14和控制柱塞22传递到闭合球头54)然而不能够将它从阀座56抬起。由此流入接头36相对于负载接头42和回流接头44阻塞。不过阀座盘46从配属它的平阀座44抬起，这样液压流体可以从离合器经过负载接头42流到与回流接头40连接的油箱38。此时阀座盘46的控制棱102处于一个不执行节流功能的位置，这样在负载接头42上出现回流接头40的压力。
相反地，闭合球头54在线圈10通电的状态下通过由于磁力引起的衔铁14和控制柱塞22的偏移运动进入打开位置。那么液压流体从压力产生34流到流入接头36中并从那里流入节流孔52并分成到负载接头42和回流接头40的支流。阀座盘46此时以其控制棱102接近平阀座44，这样它节流从流入接头58流到回流接头40的支流。通过线圈10的电流的高度可以电子改变衔铁14和由此控制柱塞22给予的偏移运动的大小，由此可以特别针对应用调节控制棱102的节流特性和负载接头42的压力特性，例如如下，可以不关心到负载接头42的支流，并且在它上面基本上只有一个压力信号，而通过回流接头40的支流几乎对应于通过流入接头58的总流量。
在图2中示出的压力调节阀1的第二实施例只由于更改的结构而不同。第二实施例改变的构件在下面通过a标记，而同样的构件采用图1的位置号码。
一个区别在于，电子部68直接法兰连接在过滤器支架62a上，它至少一侧延伸超过分界面72直到基本上到线圈10的阀部侧的端部的水平。此外平行于压力调节阀1的中轴线92延伸的，由横向孔92出来的连接通道94a直接通到负载接头42a中并且同它一样构造在过滤器支架62a中。

Claims (14)

1.用于调节液压压力的电磁压力调节阀装置，它包含至少一个压力调节阀(1)，该压力调节阀带有
a)磁部(2)，它具有至少一个支撑电线圈(10)的线圈架(8)、线圈铁心(12)和可滑动地导向的衔铁(14)，
b)阀部(4)，它具有至少一个流入接头(36)、回流接头(40)，负载接头(42)和由衔铁(14)操纵的并和阀座(44)共同起作用的调整元件(46)，以及带有
c)电子部(68)，它具有至少一个用于测量在负载接头(42)上的液压压力的压力传感器(70)，
其特征在于，
d)在电子部(68)中，至少压力传感器(70)布置在磁部(2)的面对阀部(4)的一端上。
2.根据权利要求1所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)布置在线圈(10)的面对阀部(4)的一端的区域。
3.根据权利要求1或2所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述压力调节阀(1)以其阀部(4)插入阀门组的容纳孔中，其中电子部(68)布置在阀部(4)和由容纳孔中伸出的磁部(2)之间的分界面(72)的区域中。
4.根据权利要求2和3所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)布置在线圈(10)的面对阀部(4)的端部和分界面(72)之间。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)直接法兰连接在支撑线圈(10)的线圈架(8)上。
6.根据权利要求1至4中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)直接法兰连接在过滤器支架(62a)上过滤器支架支撑配属于负载接头(42)的过滤器(60)并至少部分包围阀部(4)。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，在所述压力传感器(70)和负载接头(42；42a)之间或者通过构造在阀部(4)中的与负载接头(42)连接的压力室(70)设有液压连接(94；94a)。
8.根据权利要求7和权利要求5所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述液压连接(94)构造在线圈架(8)中。
9.根据权利要求7和权利要求6所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述液压连接(94a)构造在过滤器支架(62a)中。
10.根据权利要求8或9所述的压力调节阀装置，其特征在于，在所述调整元件(46)从阀座(44)抬起的情况下压力室(50)与回流接头(40)连接。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述阀部(4)此外在压力室(50)和流入接头(36)之间具有节流位置(52)，它与一方面被流入压力，另一方面被衔铁(14)加载的闭合件(54)共同起作用。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)此外还包含下面的装置中的至少一个：压力传感器(70)的供电装置，到置于上面的电子控制器(66)的通讯端口，由压力实际值和压力理论值之间的调节偏差计算出调整值的微处理器或模拟的控制电子装置，用于线圈供电的功率电子模块(74)，用于信号过滤和保证EMV的电容器，诊断装置。
13.根据权利要求12所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述压力调节阀(1)通过三根电导线与电子控制器(66)连接：导线(82)供电，另一根双向导线(84)用于传输使用值(压力)和诊断和/或状态信息并且再另一根导线(86)用于接地。
14.根据权利要求1至11中至少一项所述的压力调节阀装置，其特征在于，所述电子部(68)只包含压力传感器(70)，并且传感器信号通过信号线传输到置于上面的控制器(66)。
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