CN101529142A - 控制阀组件 - Google Patents

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Abstract

一种控制阀组件(24、26)，包括阀体(40)，其具有阀孔(42)、第一液压通道(44)、第二液压通道(46)和阀体工作面(50)。能在打开位置和关闭位置之间移动地容纳在所述阀孔(42)中的阀件(52)。阀件(52)包括第一阀件工作面(54)和第二阀件工作面(56)。第一阀件工作面(54)和阀体工作面(50)配合限定第一限流流道(60)和第二限流流道(62)。所述第一和第二限流流道(60，62)配置成在液体流经所述阀体(40)期间对所述阀件(52)施加液压力，所述液压力朝着打开位置或关闭位置偏压所述阀件(52)。

Description

控制阀组件
相关申请的交叉引用
本申请是2006年10月17日以Dale A.Stretch的名义针对“控制阀组件”提出的共同未决的美国专利申请的部分延续申请(CIP)。
背景技术
本发明涉及用于控制液压执行机构的控制阀组件，具体而言，涉及具有借助液压力被保持在打开位置的阀件的控制阀组件。
无凸轮式内燃机气门驱动系统一般包括用于每个发动机气门的液压气门挺杆。气门挺杆通常由一对控制阀组件来控制，每个控制阀组件具有借助一对螺线管执行机构选择性移动的双位阀柱塞。液压由转换阀分配给每个控制阀，转换阀也包括由一对螺线管执行机构控制的双位阀柱塞。控制阀组件和转换阀由发动机控制器控制，因此阀柱塞从一个位置移动到另一位置的时刻是发动机曲轴位置的函数。当一个控制阀柱塞有选择地将发动机气门执行机构与控制压力或低压贮油器相连时，每个发动机气门被选择性打开或关闭。通过使螺线管执行机构通电或者断电，用于每个发动机气门执行机构的控制阀柱塞在它们的两个位置之间转换。设计者继续对传统控制阀组件设计进行改进，以提高系统的总效率。
发明内容
本发明提供一种控制阀组件，包括阀体，其具有阀孔、第一液压通道、第二液压通道和阀体工作面。阀件能在打开位置和关闭位置之间移动地容纳在阀孔中。阀件包括第一阀件工作面和第二阀件工作面。第一阀件工作面和阀体工作面配合限定第一和第二液压通道之间的第一限流流道，阀体工作面和第二阀件工作面配合限定第一和第二液压通道之间的第二限流流道。第一和第二限流流道被配置成能在液体流经阀体期间对所述阀件施加液压力，所述液压力朝着打开位置或关闭位置偏压所述阀件。
附图说明
图1为根据本发明的采用转换阀和两个控制阀组件的液压操作型发动机气门系统的示意图；
图2为根据本发明的一个实施例的控制阀组件的截面图；
图3为图2所示控制阀组件的放大截面图，显示出阀件与阀体之间的液体流动；
图4A为图2所示控制阀组件的放大截面图，显示出处于关闭位置的阀件；
图4B为图2所示控制阀组件的放大截面图，显示出处于从关闭位置初始移动期间的阀件；
图4C为图2所示控制阀组件的放大截面图，显示出处于关闭位置和打开位置之间的阀件；
图4D为图2所示控制阀组件的放大截面图，显示出处于打开位置的阀件；
图5为曲线图，显示出在如图4A-图4D所示的各阀件位移时作用在阀件上的力。
具体实施方式
现在参照附图，所述附图不是要限定本发明，图1示意表示包括双位转换阀12的液压操作型发动机气门系统10。当第一螺线管18通电时，压力入口14提供至控制液压通道16的压力分配路径。当第二螺线管20通电且第一螺线管18断电时，控制液压通道16与贮油器低压通道22连通。通道16与按照本发明的一对控制阀组件24、26相连。正如将在下文进一步详细描述的那样，每个控制阀组件24、26都包括由至少一个但更可能是两个螺线管执行机构28、30控制的双位阀件。当螺线管28通电时，所述阀件转换到打开位置，以便提供与发动机气门执行机构32、34相连通的通道16。当螺线管30通电且螺线管28断电时，所述阀件移动到关闭位置，以阻断通道16与发动机气门执行机构32、34之间的连通。当执行机构被加压时，执行机构32、34打开发动机气门36，当执行机构被卸压时，阀弹簧38关闭发动机气门36。
图2为根据本发明的实施例的控制阀组件24、26的截面图。在图示的实施例中，控制阀组件24、26包括具有阀孔或阀膛腔42的阀体40、第一液压通道44、第二液压通道46和阀体工作面50。阀件52容纳在阀孔42中，能在关闭位置(参见例如图4A)和打开位置(参见图4D)之间移动。在一个实施例中，阀件52包括具有已知磁性的阀柱塞，螺线管28、30在通电时产生对阀柱塞施加磁力的磁通量。
如图2所示，阀件52可包括第一阀件工作面54和第二阀件工作面56。如图4B-图4D详细显示，第一阀件工作面54和阀体工作面50配合限定第一和第二液压通道44、46之间的第一限流流道60，阀体工作面50和第二阀件工作面56配合限定第一和第二液压通道44、46之间的第二限流流道62。当这样配置时，阀件52可包括环形腔64，该环形腔与阀体40配合限定第一液压通道44和第二液压通道46之间的流路(FP)(参见例如图3)。所述流路(FP)分别包括入口66和出口68，该入口和该出口都帮助限定第一和第二限流流道60、62(图4B-图4C)。
在如图2所示的实施例中，阀体40还可包括第二阀体工作面70和第三液压通道72，而阀件52还可包括第三阀件工作面74。第二阀件工作面56和第二阀体工作面70配合限定第一和第三液压通道44、72之间的第三限流流道76(图4B-图4C)，第二阀体工作面70和第三阀件工作面74配合限定第一和第三液压通道44、72之间的第四限流流道78。当这样配置时，阀件52可包括第二环形腔80(图4B-图4C)，第二环形腔与阀体40相配合而限定第一液压通道44和第三液压通道72之间的第二流路。
图3表示当阀件52相对阀体40移动时如何在控制阀组件24、26中产生液压力。在图示的实施例中，当液体在阀组件中循环时，液流方向从基本垂直于阀件52的轴线(A-A)的路径改变至基本平行于该轴线的路径，然后返回基本垂直于阀件轴线的路径。液流将在基本平行于阀件轴线的腔64的每个端壁82、84上产生液压力。在图3中，如果尺寸X大于尺寸Y，则在入口66处的液流速度将大于出口68处的液流速度。由于伯诺利效应，作用在毗邻出口68的端壁82上的液压力大于作用在毗邻入口66的另一端壁84上的液压力。结果，作用在阀件52上的净液压力(F)沿着图3中箭头所示的方向。
在图4A-图4D中显示出在不同操作阶段中的阀件52位置，在图5中描绘了由液流施加在阀件上的液压力(F)与阀件位移(Φ)之间的关系。如图4A-图4D所示的处于各位置上的阀件52的位移在图5中由图号表示。
在图4A中，阀件52处于关闭位置，在第一液压通道44和第二液压通道46或第三液压通道72之间没有液体流动。因此，如图5所示，很小的液压力或没有液压力作用在阀件52上。
当螺线管执行机构28通电时，阀件52朝着打开位置移动，图4B示出了该初始移动。在图4B中，尺寸X1大于尺寸Y1，假定所有其它尺寸均相等，由此使第一限流流道60具有大于第二限流流道62的面积。在图4B中，尺寸X2小于尺寸Y2，假定所有其它尺寸均相等，由此使第三限流流道76具有大于第四限流流道78的面积。因而，在每个腔64、80中施加于阀件52的液压力(F)与由螺线管28施加用来移动阀件52的力相反。如图5所示，当液体流道被打开时，净液压力(F)增大，直到其达到对应于图4B中所示位移的最大力。
如图4C所示，当阀件52进一步朝打开位置移动时，抵抗螺线管力的净液压力(F)减小，直到尺寸X1基本上等于Y1，且X2基本上等于Y2，在该点处，没有抵抗螺线管力的液压力(参见图5中点4C)。
如图4D所示，当阀件52进一步朝打开位置移动时，尺寸X1变得小于尺寸Y1，假定所有其它尺寸均相等，由此使第二限流流道62具有大于第一限流流道60的面积。在图4D中，尺寸X2变得大于尺寸Y2，假定所有其它尺寸均相等，由此使第四限流流道78具有大于第三限流流道76的面积。因而，在每个腔64、80中施加于阀件52的液压力(F)补充由螺线管28施加用来移动阀件52的力。在如图4D所示的打开位置，净液压力(F)起到将阀件保持在打开位置的作用，允许不启动螺线管28而基本上不使阀件52离开打开位置。
在前述说明中已经对本发明进行了非常详细的描述，应当相信，通过阅读和理解说明书，各种改变和变化对于本领域技术人员而言均变得明显。所有的这些改变和变化均被本发明涵盖，它们均落在所附的权利要求书的范围之内。

Claims (19)

1.一种控制阀组件(24，26)，所述控制阀组件用于控制对液压执行机构(32，34)的液压分配，所述控制阀组件包括：
阀体(40)，具有阀孔(42)、第一液压通道(44)、第二液压通道(46)和阀体工作面(50)；以及
能在打开位置和关闭位置之间移动地容纳在所述阀孔(42)中的阀件(52)，所述阀件(52)包括第一阀件工作面(54)和第二阀件工作面(56)，第一阀件工作面(54)和所述阀体工作面(50)配合限定第一液压通道(44)和第二液压通道(46)之间的第一限流流道(60)，所述阀体工作面(50)和第二阀件工作面(56)配合限定第一液压通道(44)和第二液压通道(46)之间的第二限流流道(62)，其中当所述阀件(52)处于打开位置时，所述第一限流流道(60)的面积小于或大于所述第二限流流道(62)的面积。
2.根据权利要求1所述的控制阀组件，其特征是，所述阀体(40)包括第二阀体工作面(70)和第三液压通道(72)，所述阀件(52)包括第三阀件工作面(74)，其中所述第二阀件工作面(56)和第二阀体工作面(70)配合限定第一液压通道(44)和第三液压通道(72)之间的第三限流流道(76)，第二阀体工作面(70)和第三阀件工作面(74)配合限定第一液压通道(44)和第三液压通道(72)之间的第四限流流道(78)，当所述阀件(52)处于打开位置时，所述第四限流流道(78)的面积小于或大于第三限流流道(76)的面积。
3.根据权利要求2所述的控制阀组件，其特征是，当所述阀件(52)处于打开位置时，所述第一限流流道(60)的面积小于第二限流流道(62)的面积并且第三限流流道(76)的面积小于第四限流流道(78)的面积。
4.根据权利要求1所述的控制阀组件，其特征是，还包括至少一个执行机构(28，30)，其配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件。
5.根据权利要求4所述的控制阀组件，其特征是，所述执行机构(28，30)包括螺线管。
6.根据权利要求5所述的控制阀组件，其特征是，包括一对螺线管(28，30)，所述螺线管配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件(52)。
7.根据权利要求5所述的控制阀组件，其特征是，所述阀件(52)包括具有已知磁性的阀柱塞，当通电时，螺线管(28，30)产生对所述阀柱塞施加磁力的磁通量。
8.根据权利要求1所述的控制阀组件，其特征是，所述第一阀件工作面(54)和第二阀件工作面(56)由环形阀腔(64)限定。
9.一种控制阀组件(24，26)，用于控制对液压执行机构(32，34)的液压分配以及所述液压执行机构的液压释放，所述控制阀组件包括：
阀体(40)，具有阀孔(42)、第一液压通道(44)、第二液压通道(46)；
能在打开位置和关闭位置之间移动地容纳在所述阀孔(42)中的阀件(52)，所述阀件(52)包括环形腔(64)，所述环形腔和所述阀体(40)配合限定第一液压通道(60)和第二液压通道(62)之间的流路(FP)，所述流路(FP)包括入口(66)和出口(68)，其中当所述阀件(52)朝打开位置移动时，所述出口(68)的面积小于或大于所述入口(66)的面积，
至少一个电磁阀(28，30)，所述电磁阀配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件(52)。
10.根据权利要求9所述的控制阀组件，其特征是，所述阀体(40)包括第三液压通道(72)，所述阀件(52)包括第二环形腔(80)，所述第二环形腔(80)和所述阀体(40)配合限定第一液压通道(44)和第三液压通道(72)之间的第二流路，所述第二流路包括第二入口和第二出口，其中当所述阀件(52)朝着打开位置移动时，所述第二出口的面积小于或大于第二入口的面积。
11.根据权利要求10所述的控制阀组件，其特征是，当所述阀件(52)处于打开位置时，所述出口(68)的面积小于所述入口(66)的面积并且所述第二入口的面积小于第二出口的面积。
12.根据权利要求9所述的控制阀组件，其特征是，还包括一对螺线管(28、30)，所述螺线管配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件(52)。
13.根据权利要求9所述的控制阀组件，其特征是，所述阀件(52)包括具有已知磁性的阀柱塞，当通电时，螺线管(28，30)产生对所述阀柱塞施加磁力的磁通量。
14.一种控制阀组件(24，26)，所述控制阀组件用于控制对液压执行机构(32，34)的液压分配，所述控制阀组件包括：
阀体(40)，具有阀孔(42)，第一液压通道(44)，第二液压通道(46)和阀体工作面(50)；以及
能在打开位置和关闭位置之间移动地容纳在所述阀孔(42)中的阀件(52)，所述阀件(52)包括第一阀件工作面(54)和第二阀件工作面(56)，所述第一阀件工作面(54)和所述阀体工作面(50)配合限定第一液压通道(44)和第二液压通道(46)之间的第一限流流道(60)，所述阀体工作面(50)和第二阀件工作面(56)配合限定第一液压通道(44)和第二液压通道(46)之间的第二限流流道(62)，其中所述第一限流流道(60)和第二限流流道(62)配置成在液体流经所述阀体(40)期间对所述阀件(52)施加液压力，所述液压力朝着打开位置或关闭位置偏压所述阀件(52)。
15.根据权利要求14所述的控制阀组件，其特征是，还包括至少一个执行机构(28，30)，所述执行机构配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件。
16.根据权利要求15所述的控制阀组件，其特征是，所述执行机构(28，30)包括螺线管。
17.根据权利要求15所述的控制阀组件，其特征是，还包括一对螺线管(28，30)，所述螺线管配置成在打开位置和关闭位置之间移动所述阀件(52)。
18.根据权利要求15所述的控制阀组件，其特征是，所述阀件(52)包括具有已知磁性的阀柱塞，当通电时，螺线管(28，30)产生对所述阀柱塞施加磁力的磁通量。
19.根据权利要求14所述的控制阀组件，其特征是，所述第一阀件工作面(54)和第二阀件工作面(56)由环形阀腔(64)限定。
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