CN101900214B - 用于分配流体的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分配流体的阀，该阀包括壳体、设置在具有孔的壳体内的绕线筒、缠绕在绕线筒壁上的线圈、以及设置在绕线筒的孔内的衔铁。衔铁包括尖端区和与尖端区一体形成的主体。衔铁在第一位置与第二位置之间移动。电磁阀还包括具有柱形孔的磁极件和设置在磁极件的柱形孔内的阀体。电磁阀还包括设置在阀体孔内的阀芯和弹性件，该弹性件能操作地设置在阀芯孔内。

Description

用于分配流体的阀
技术领域
本发明总体上涉及一种用于分配流体的阀。
背景技术
电磁阀是一种通过柱塞打开的阀，该柱塞的运动由电激励的线圈控制。阀可通过弹簧作用、重力或电激励线圈而关闭。电磁阀的作用是控制流体流，例如切断、释放、计量供给、分配或混合流体。一般的机动车包括多个系统，这些系统使用一个或多个电磁阀来控制系统内部的流体流以及控制系统之间的流体流。这些电磁阀中的多数为三通电磁阀，三通电磁阀需要在供给口、控制口和排出口之间分离或调整液压流体。这些阀通常限定一压力腔，该压力腔具有连接压力源的输入口以及输出口或控制口。为了改变所述腔内的压力程度、进而改变输出口可得的压力程度，以与所述源建立的压力不同的压力引入流体。
为了合适地分离或调整液压流体流，通常根据提升阀芯的行程来定制围绕供给至控制(supply-to-control，S/C)阀座的几何结构和围绕控制至排出(control-to-exhaust，C/E)阀座的几何结构。在多数情况下，尤其是对于线性压力控制的电磁阀，在液压流路中提升阀芯的对齐和/或弹簧的设置，会导致电磁阀功能特性的不希望的明显变化。
通常的三通电磁阀使用杆球结构来控制各个端口之间的流体流。杆可具有一连接第一座部的区域和一端口，该端口伸出从而将一球推离第二座部。另外，球具有一位于其后面的弹簧，该弹簧使球坐在杆上或与杆接触。这种结构形成两个环形节流口，带一沿径向漂浮的球，该球对在阀的生产和使用中的部件对齐可能很敏感，这是不期望的。此外，在液压流路中使用弹簧在某些情况下可能导致电磁阀性能的不期望的变化。
发明内容
根据本文所述的实施形式，一种用于分配流体的阀包括壳体和设置在壳体内的绕线筒。绕线筒具有以第一表面限定绕线筒孔的绕线筒壁。在绕线筒壁的第二表面上能操作地设置有线圈，该第二表面与所述第一表面相对设置。在绕线筒孔内设置有衔铁，衔铁具有一尖端区和一主体，其中主体与尖端区一体形成，衔铁可从第一位置移动到第二位置。一磁极件(polepiece)包括柱形孔，还可包括上磁极件和下磁极件。该上磁极件设置在所述壳体内，所述上磁极件的至少一部分邻接绕线筒。在磁极件的柱形孔内设置有阀体，阀体具有阀体孔。在阀体孔内设置有阀芯，阀芯具有阀芯孔、环形排出腔和环形供给控制腔，阀芯可在阀体孔内在第一位置和第二位置之间移动。所述阀还包括弹性件，该弹性件具有一第一弹性件端部和一相对的第二弹性件端部，该第一弹性件端部能操作地设置在阀芯孔内。第二弹性件端部能操作地容纳衔铁尖端区。
附图说明
通过参照下面的详细描述和附图，本发明实施形式的特征和优点将变得显而易见。其中相似的附图标记表示相似但可能并不完全相同的部件。为了简洁，具有在前描述的功能的附图标记或特征可能会、也可能不再联系它们出现的其他附图进行描述。
图1为一个实施例的剖视图，其示出非激励状态下的阀；
图2为一个实施例的剖视图，其示出不平衡的、激励状态下的阀；
图3为一个实施例的剖视图，其示出平衡的、激励状态下的阀；
图4为本发明电磁阀第二实施例的剖视图；和
图5为示出本发明电磁阀的实施例的制造方法示例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种相对简单、成本有效的滑阀和制造滑阀的方法，该滑阀通过激励一磁路传递两种不连续的发动机油压。在此公开的阀和方法基本上和有利地至少克服了在上述背景技术中指出的潜在缺点。
正如本领域公知的，滚子从动件(roller follower)及其配件包括阀、阀杆、滚子从动件和凸轮凸部。发动机阀通常安装在气缸盖中以在气缸盖中的发动机阀引导部(未示出)内沿轴向运动。利用一以这种方式安装的弹性件、例如压缩弹簧将发动机阀的座面偏压在气缸盖上以关闭发动机阀口通路。发动机阀具有一长形的大体为柱形的体部，该体部有上端和下端，发动机阀以带上端和下端的柱形体部安置在气缸盖内并接近发动机阀杆。发动机阀系统包括一内存储腔，由发动机润滑系统--更具体地经由本文描述的改进装置--将油输入该存储腔中。
现同时参考图1、2和3，三通电磁阀的实施例由附图标记10总体标示。示出的电磁阀10中设有一通常但不是必须由钢制成的衔铁12。衔铁12沿壳体14内的轴线Y(也由附图标记13标示)设置。壳体14可由钢或类似材料制成。应当理解：壳体14可以是如图所示的一体单元，或者也可以是使用一端盖(未示出)的多零件单元，该端盖安装在圆柱形体部的壁的一个端部上。单体的壳体14包括与壳体14一体形成的筒形壁16，其中上筒单元20设置在一绕线筒18内(安装在壳体14内)，筒单元20的一端22邻接衔铁12。
如图所示绕线筒18是单一的模制件，可以由玻璃填充聚合物、尼龙、类似材料或这些材料的组合制成。绕线筒18包括绕线筒壁24、上法兰30和下法兰28。绕线筒壁24限定一绕线筒孔32，以使绕线筒18也沿轴线Y(附图标记13)设置。绕线筒18还包括形成在上法兰30内以容纳一O形圈36的环状台肩34；和一凹槽38(位于下法兰28内)，该凹槽38也适于容纳一O形圈40以将绕线筒18固定在阀10内。下法兰28包括可与绕线筒壁24一体形成的第一肋42和第二肋44，其中第一肋42和第二肋44界定出一凹槽38用以容纳前述的O形圈40。
衔铁12也可由钢制成，如图所示衔铁12沿壳体14内的轴线Y(附图标记13)设置。如图1的实施例所示，衔铁12可包括与衔铁12一体形成的台肩46。衔铁12包括下述与衔铁12一体形成的部件：主体48、截锥部50、头部52和尖端区54。当衔铁12被线圈59激励而沿轴线Y(附图标记13)移动时，截锥部50适于与磁极件56接合/接触。
磁极件56可由钢或类似材料制成。磁极件56包括磁极件肋58，该磁极件肋邻接绕线筒18的下法兰的第一肋42和第二肋44。磁极件肋58也邻接设置在绕线筒18的凹槽38内的O形圈40。磁极件56还包括一磁极件截锥部62，该磁极件截锥部与绕线筒18的孔32共同作用以限定一衔铁腔64。当衔铁12被线圈59激励并在阀10内移动时，磁极件截锥部62适于贴靠衔铁截锥部50。
如图1所示，该实施例还具有线圈59，该线圈设置在壳体14与绕线筒18之间。线圈59由电源(未示出)激励，可由铜或类似材料制成。线圈59相对于其他阀部件的操作将在下面描述。
绕线筒18的下法兰28紧靠壳体14内的磁极件56安装。如图2所示，磁极件56包括上磁极件部分66和下磁极件部分68，其中上磁极件部分66设置在壳体14内，下磁极件部分68延伸到壳体外。下磁极件部分68包括一环形凹槽70，该环形凹槽适合容纳一O形圈72以允许将阀安装在阀组件内。下磁极件部分68还包括一柱形腔76，该柱形腔76适合容纳阀体74，阀体74通过阀体74与磁极件56之间的压配合与磁极件56连接。
如附图1、2和3所示的阀体包括与阀体74一体形成的上环形圈78。如图所示，上环形圈78与磁极件56的柱形腔76压配合。阀体74还包括作为排出口工作的第一开口80、作为供给口工作的第二开口82、和作为控制口工作的第三开口84。
在实施例中如附图2所示，衔铁12的尖端区54可设置在弹簧板88的孔86内。尖端区54还可在弹性件90内延伸，如图1、2和3所示。弹性件90设置在弹簧板88与阀芯92之间。阀芯92包括第一阀芯凹槽94、第二阀芯凹槽96、和阀芯孔100。
本文使用的“弹性件”应该包括任何适合的弹性元件，包括但不限于盘簧、波形弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧、和/或其它弹性元件，和/或类似物。
弹性件90的压缩(因此偏压力)取决于在阀体74和磁极件56之间的压配合。阀10通过阀体74和磁极件56之间的压配合校准。这种校准还可通过其它适合的方法实现，其非限制性的例子包括可调螺纹件、滑块和支柱/托架装置、或类似件、或它们的组合。随着阀体74进一步插入磁极件56中，弹簧腔98的容积减小，弹性件90上的压缩力增加。随着弹性件90上的压缩力增加，在阀10中、在控制口84和供给口82之间需要更大的压力来使阀10平衡(在线圈59被激励后)，因此阀芯92从最初的激励位置沿Y轴线13返回，则从供给口82到控制口84的流动减小。在“平衡位置”，阀芯92内产生的力等于由弹性件90施加在阀芯92上的力，如图3所示。
在工作中，本实施例中的阀10由线圈59激励以使衔铁12沿Y轴线13移动，直到衔铁12与磁极件截锥部62接合并沿Y轴线13(从停靠的第一位置，如图1所示)推动弹性件90和阀芯92，以使从供给口82朝控制口84的流动不被阻断，如图2所示。应理解，图2所示的最初的激励位置(例如一临时位置)是这样的位置：激励线圈59使衔铁12与磁极件56接合，从而在衔铁头52和弹簧板88处压缩弹性件90，这使阀芯92移动，以打开供给口82与控制口84之间的流动。
在一实施例中，阀芯92的介于阀芯92的第一位置与第二位置之间的临时位置是这样的位置：在阀芯92和控制口84之间的开口达到一最大预定高度，在该高度处供给口82和控制口84之间的流体流不被阻断。
应理解，控制口84与阀芯92之间的打开范围(即最大预定高度)取决于下游系统所需的液压流。阀芯92首先被电磁组件移动到一临时位置。然而，阀芯92不停留在这个临时位置，而是快速重置在一不同的位置(即第二位置)，至少部分取决于(控制口84的)下游系统此后很快产生的背压。因为本发明的阀10是一压力调节器，该压力调节器响应于压力来平衡其阀芯92的位置。液压流是压力的副产品，并可依据下游需要为任何适当值。
同样还应理解，用于最大预定高度的适当值对于各种应用/终端用途都不同，至少部分的取决于例如阀芯92的直径、下游的容量、去激励所需的响应时间、螺线管的强度和/或诸如此类的参数。
在一个非限制性的实施例中，最大预定高度的范围可为约0mm至约3mm阀芯92冲程。
当位于供给口82和控制口84之间的腔内的压力达到一预定的阈值(在该阈值处在供给口和控制口之间的压力克服弹性件施加的力)时，阀芯92将“平衡”到第二位置，使阀芯92再沿Y轴线13朝向壳体14移动以克服弹性件90的力，直到位于供给口82和控制口84之间的腔内的压力减小到与弹性件90施加的力相等为止。
在另一实施例中，图4示出三通电磁阀10’。该实施例使用了一回位/缓解/松放弹性件120、一高压弹性件122、一低压弹性件124和一不平衡的阀芯126。当线圈128未被激励、压力低时，流体从供给口124流到控制口130。随着流体流增加，阀10’自身平衡以便当从供给口130到控制口132的流体压力达到一预定的阈值时，使阀芯136沿着Y轴线13’移动以打开排出口134并允许流体流过排出口134。
为了传递增加的流体压力而激励线圈128，这使衔铁138沿Y轴线13’移动以克服回位弹性件120施加的力。这便使排出口134打开，从而使在控制口130处传递的流体压力减小。
在这个实施例中，壳体140还实施为包括用于激励阀10’的线圈128。线圈128围绕一管142(可由铝或其他适合的材料制成)设置，而衔铁138则设置在管142内。类似于上述实施例，阀体146实施为还限定一适合容纳阀芯136的阀体孔148，如图所示。O形圈实施为在其位置中密封电磁阀，同时在阀10’内将管142固定就位。
本发明进一步改进了这种部件的可制造性，其中提高了部件对齐的精度。这种优点的取得至少部分是因为通过使用衔铁尖端区54和弹簧板孔86、88(如图2所示)而方便了衔铁12向弹性件90上的组装。参考图5和图1，制造方法的第一步包括将挡圈11插入阀体74中，如附图标记160所示。第二步是将阀芯92放落/插入阀体74内，如附图标记162所示。应理解，本文使用的术语“放落(dropping)”并不用于隐含任何特定的方向方位(虽然在某些实施例中，认为有利地利用重力作用而在基本向下的方向上“放落”也在本发明的范围内)，而是用于隐含通过任何适合的手段将一个部件插入到另一个元件内/上。第三步是将弹性件90安置在阀芯孔94内，其中阀芯92被设置在阀体孔75内，如附图标记164所示。第四步是将弹簧板88放落/插入到阀体74的第一端部73(如图3所示)内，如附图标记166所示。第五步是将磁极件56推到阀体74上，如附图标记168所示。第六步是将线圈组件安置到磁极件56上，如附图标记170所示。应理解，线圈组件包括绕线筒18和线圈59。第七步是将衔铁12放落/插入绕线筒18的孔32内，如附图标记172所示。第八步是将壳体14或磁通收集器/集磁器(flux collector)安装在线圈组件上，如附图标记174所示。第九步是将壳体13连接到磁极件56，一种非限制性实施方式是将壳体13压接(crimping)到磁极件56上，如附图标记176所示。应理解，可以使用任何适合的连接方法，包括但不限于压接、焊接、螺纹连接、粘接、压配合、机械连锁等。虽然详细描述了多个实施例，但对本领域技术人员显而易见的是可对公开的实施例进行改进。因此，上文的描述只是说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于分配流体的阀，该阀包括：
壳体；
绕线筒，该绕线筒设置在所述壳体内并具有绕线筒壁，该绕线筒壁以第一表面限定一绕线筒孔；
线圈，该线圈能操作地设置在所述绕线筒壁的第二表面上，该第二表面与所述第一表面相对；
衔铁，该衔铁设置在所述绕线筒孔内，该衔铁具有一尖端区和一主体，其中该主体与该尖端区一体形成，该衔铁能从第一位置移动到第二位置；
磁极件，该磁极件包括柱形孔、上磁极件和下磁极件，其中该上磁极件设置在所述壳体内，所述上磁极件的至少一部分邻接该绕线筒；
阀体，该阀体设置在所述磁极件的所述柱形孔内，该阀体具有阀体孔；
阀芯，该阀芯设置在所述阀体孔内，该阀芯具有阀芯孔、环形的排出腔、和环形的供给控制腔，该阀芯能在该阀体孔内在一第一位置与一第二位置之间移动；和
弹性件，该弹性件具有第一弹性件端部和相对的第二弹性件端部，该第一弹性件端部能操作地设置在所述阀芯孔内，第二弹性件端部能操作地容纳所述衔铁尖端区。
2.根据权利要求1所述的阀，还包括弹簧板，该弹簧板与所述第二弹性件端部能操作地接合。
3.根据权利要求1所述的阀，其中，所述阀体包括一上环形圈，该上环形圈以配置成调节所述弹性件和校准所述阀的方式与所述磁极件的所述柱形孔能操作地接合。
4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述上环形圈压配合到所述磁极件的所述柱形孔内。
5.根据权利要求1所述的阀，其中，所述线圈配置成激励所述衔铁，使得所述衔铁在所述绕线筒孔内移动并与所述磁极件接合。
6.根据权利要求5所述的阀，还包括弹簧板，该弹簧板与所述第二弹性件端部能操作地接合，其中所述衔铁、所述衔铁尖端区和所述弹簧板配置成在该弹性件和阀芯上施加力，使所述阀芯在所述阀体内从一第一位置移动到一第二位置。
7.根据权利要求6所述的阀，其中，在所述阀芯的位于所述第一位置与所述第二位置之间的一临时位置处，所述阀芯与控制口之间的开口达到一最大的预定高度，在该最大的预定高度处供给口与控制口之间的流体流不受阻碍。
8.根据权利要求7所述的阀，其中，在所述控制口处的开口大于在所述供给口处的开口。
9.根据权利要求1所述的阀，其中，所述壳体由钢制成。
10.根据权利要求1所述的阀，其中，所述衔铁由钢制成。
11.根据权利要求1所述的阀，其中，所述绕线筒由聚合材料制成。
12.一种用于分配流体的电磁阀，该阀包括：
壳体；
绕线筒，该绕线筒设置在壳体内，该绕线筒具有以第一表面限定一绕线筒孔的绕线筒壁；
线圈，该线圈能操作地设置在所述绕线筒壁的第二表面上，该第二表面与所述第一表面相对；
衔铁，该衔铁设置在所述绕线筒孔内，该衔铁具有一尖端区和一主体，该衔铁能从第一位置移动到第二位置；
磁极件，该磁极件包括柱形孔，其中该磁极件的至少一部分设置在所述壳体内并接近于所述绕线筒的一端部；
阀体，该阀体设置在所述磁极件的所述柱形孔内，该阀体具有阀体孔；
阀芯，该阀芯设置在所述阀体孔内，该阀芯具有阀芯孔、环形的排出腔、和环形的供给控制腔，该阀芯能在该阀体孔内在一第一位置与一第二位置之间移动；和
弹性件，该弹性件具有第一弹性件端部，该第一弹性件端部能操作地设置在所述阀芯孔内。
13.根据权利要求12所述的阀，还包括一适合容纳所述衔铁的一端部的弹簧板，其中该弹性件包括与所述第一弹性件端部相对的第二弹性件端部，其中所述第二弹性件端部能操作地接近所述弹簧板。
14.根据权利要求12所述的阀，其中，所述线圈配置成激励所述衔铁，使得所述衔铁在所述绕线筒孔内移动，所述衔铁与所述磁极件接合。
15.根据权利要求12所述的阀，其中所述磁极件由钢制成。
16.根据权利要求13所述的阀，其中所述弹簧板由钢制成。
17.一种制造用于分配流体的阀的方法，该方法包括：
将挡圈插入设置在磁极件的柱形孔内的阀体中，磁极件的至少一部分与绕线筒邻接，所述绕线筒能操作地设置在阀壳体内并包括一绕线筒孔；
将具有阀芯孔的阀芯插入所述阀体内；
将弹性件放入所述阀芯孔内；
将磁极件推到阀体上；
将包括绕线筒和线圈的线圈组件放置在磁极件上；
将衔铁插入所述绕线筒孔内；
将壳体安装到线圈组件上；和
将壳体能操作地连接到磁极件。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括将弹簧板插入所述阀体一端部内，使该弹簧板与所述弹性件的邻近端部能操作地接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，插入阀芯、插入衔铁和插入弹簧板通过在基本向下的方向上的放落实现。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述将壳体能操作地连接到磁极件通过将壳体压接到磁极件上实现。
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