CN102086947A - 带有集成的安全功能的电磁操纵式滑阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有集成的安全功能的电磁操纵式滑阀，尤其是用于液压地控制机动车的尤其自动变速器的滑阀（10），包括在阀壳（2）内可移动地导引的阀芯（1），该阀芯具有一排能够用工作压力或控制压力加载的液压作用面，所述滑阀还包括复位弹簧（3）和在操纵时在朝阀芯（1）的第一移动方向上产生磁力F_M的电磁操纵装置（4），其中，除至少一个可用工作压力加载的系统接口（5）外，还在阀壳（2）上设置了附加的液压接口（6），该液压接口具有在阀芯（1）上的附加的液压作用面（7），用该液压接口能够在阀芯（1）上产生与电磁操纵装置（4）的磁力F_M的移动方向相反地作用的附加移动力F_Z，以便实现液压控制机构的故障应急功能。

Description

带有集成的安全功能的电磁操纵式滑阀

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的、在机动车自动变速器中进行液压控制的电磁操纵式滑阀。

背景技术

在现有技术中，能电磁操纵的滑阀用于实现对机动车的特别是自动变速器的液压控制。在此已知一些直控式设计方案，这些设计方案不需要加强滑阀。它们工作非常精确且不会发生泄漏。通过相应的面积选择，即使电磁操纵装置发生故障，也可以将阀调到最终位置。此外还公开的是，在直控式液压变速器控制机构中，在液压负荷的阀之间布置换挡阀，以便能够中断某些换挡状态。例如必须确保闭锁变速器或挂入正确的档位，或同时操纵两个离合器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题通过一种有权利要求1特征的电磁操纵式滑阀解决。本发明有利的设计方案和扩展设计是从属权利要求的主题。

按照本发明的滑阀具有集成的安全功能，该安全功能在自动变速器的各组成部分发生故障时能够让自动变速器本身继续运行。当电磁操纵装置的磁力作用时，按照本发明，提供液压控制机构的运行工况和该运行工况所需的运行压力。为此，按照本发明，在滑阀的阀壳上设置附加的液压接口，该液压接口和阀芯上附加的液压作用面这样配合作用，使得在紧急情况下迎着磁力在阀芯上产生附加的移动力。以此方式在按本发明的滑阀中，即使在电磁操纵装置的磁力为最大时，也能防止阀芯沿磁体的作用方向移动。按照本发明，滑阀由此具有集成的安全功能，该安全功能在例如机动车的液压控制的自动变速器中，允许用相对简单的器件实现故障应急功能（Fail-Safe-Function）以及中断不期望的工况和运行条件。

按照本发明一项有利的设计方案，附加的液压作用面具有这样的大小，即，其在阀芯上迎着电磁操纵装置的移动力产生一个附加移动力，该附加移动力大于电磁操纵装置的最大磁力。在故障情况下例如确保也迎着电磁操纵装置的磁力将滑阀的阀芯移动到一个预定位置，该预定位置允许自动变速器的继续运行或所谓的应急运行。此时阀芯上的附加的作用面起到开/关感知面的作用，它允许故障应急运行。以此方式例如不需要任何附加的阀在液压换挡以控制自动变速器时来实现所谓的故障应急方案。

按照按本发明滑阀的另一种有利的设计方案，阀芯上的附加的液压作用面的几何尺寸设定为，在最小可能的控制压力下，附加移动力F_Z的要大于产生的、沿电磁操纵装置的磁力F_M方向作用的力。附加的液压作用面的几何尺寸在此可以尤其经由滑阀的阀芯上的不同的直径范围确定。通过不同的直径自动产生不同大小的作用面，可以为了有针对性地调整所期望的和所需要的液压力而对它们进行测量。

按照本发明的另一种有利的设计方案，滑阀涉及一种机动车自动变速器的直控式液压变速器控制机构的控制阀。在用于控制自动变速器的直控式液压变速器控制机构中，取消了在预控阀中所需的加强滑阀。因此控制可以实施得更为精确且很少泄漏。因此按本发明的滑阀提供了一个集成的安全功能，其即使在故障时也能实现继续运行并且实施各种安全功能，如防止同时连接多个离合器。

按照本发明一种有利的设计方案，系统接口的用工作压力加载的液压作用面和附加接口的附加的液压作用面形成面积差，其中，面积差的大小设定为，使附加移动力F_Z大于产生的、沿磁力F_M方向作用的力。通过灵活地选择面积比以及确定在系统接口上的作用面与应急故障作用面之间的面积差，可以分别在应用时实现所需的附加移动力。按照本发明，阀芯上所需要的用于例如故障应急功能的力，可以基于不同的表面和面积比计算得出。

按照本发明另一种有利的设计方案，在阀芯的附加的作用面上的附加移动力F_Z通过阀芯上的一排不同的直径范围D1-D5实现。

按照本发明另一种有利的设计方案，这样规定阀芯的预定的最终位置，使阀芯在该最终位置被移动，从而在液压控制机构的组成部分故障时确保应急运行。

附图说明

接下来参考多个实施例更为详细地说明本发明。所述实施例在附图中示出。

在唯一的图1中以示意性视图表示按本发明的、带集成的安全功能的滑阀的实施例。

具体实施方式

在图1中以示意性视图表示按本发明的滑阀的一个实施例，在该实施例中实现了集成的安全功能，如其在下文中被更为详细地说明的那样。按本发明的滑阀10和迄今公知的滑阀一样具有能移动地支承在阀壳2内部的阀芯1。阀芯1一方面能够经由电磁操纵装置4移动，该电磁操纵装置使阀芯1迎着与之对置的复位弹簧3移动（在图1中是向右）。另一方面，在滑阀10的外壳2上设一排液压接口，工作压力或液压控制压力经由这些接口施加到阀芯1和阀芯1的各液压作用面上。

阀芯1在图1的实施例中经由磁销8与电磁操纵装置4连接。在电磁操纵装置4激活时，磁力F_M被施加到阀芯1上，从而使阀芯朝在图1中用箭头标出的方向移动。在电磁操纵装置4切断时，阀芯通过复位弹簧3和其复位力F_Z复位。为实现滑阀10的不同位置以及因而实现在机动车的直控式自动变速器的液压控制机构内的不同功能，在阀芯1上设不同的液压作用面，它们与液压接口及未详细示出的液压控制机构配合作用。与按现有技术的传统滑阀不同的是，按照本发明，设附加的液压作用面7和附加的液压接口6，它们实现了故障应急功能或其它的安全功能。

另一个液压作用面7在按图1的实施例中通过阀芯1上复位弹簧3侧的附加的直径减小（图1中的直径D5）实现。按照本发明，附加的液压作用面7用于集成的故障应急功能，从而在液压控制机构的一部分或液压控制机构的电子控制模块发生故障时继续保证有待控制的机动车自动变速器的运行。附加的液压作用面7（也被称为开/关感触面）可以经由附加的液压接口6这样地用液压油加载，即，在阀芯上产生一个附加移动力F_Z，该附加移动力与电磁操纵装置的正常作用方向（参看图中磁力F_M的箭头）相反地作用。为此，附加的液压作用面7的大小设定为，使可产生的液压压力在系统发生故障的情况下足以产生一个附加移动力F_Z，该附加移动力要大于在电磁操纵装置4的作用方向上给出的力的总和。

以此方式可以伴随着按本发明的集成的安全功能在滑阀10中用极为简单的器件实现所谓的故障安全功能，这种故障安全功能确保了例如在故障时，滑阀也可以迎着电磁操纵装置的磁力移动到一个预定位置，该位置允许直控式自动变速器以及因而配设有该自动变速器的机动车的继续运行。为了实现这一点，阀芯1配设有不同的直径范围D1至D5。这样来选择不同的直径范围D1至D5，使得作用面与用液压加载的区域形成一定的比例。通过恰当地选择直径D4和D5这样来产生附加的液压作用面7，使得系统内的最小控制压力足以迎着磁力F_M获得一个足够高的移动力F_Z。

在也被称为工作接口的系统接口5和9上，在正常运行时伴随着一个工作压力，用该工作压力可以通过控制各接口5或9来移动阀芯1。其它的液压接口11和12分别是带第一压力水平（11）和第二压力水平（12）的接口。阀芯1的直径范围D1和D3在该实施例中对应阀壳2的最大内部尺寸。反之，直径D2和D5则减小约50%，从而产生相对较大的液压作用面。直径范围D4略小于直径范围D1和D3。

通过磁力F_M和沿与之相反方向作用的弹簧力F₃以及基于液压工作压力F_A的力之间的力平衡建立滑阀的基本功能，基于液压工作压力F_A的力通过在工作接口或系统接口5或9上加载压力生成。因此用如下的方程式得出力平衡：

在图1所示的实施例中，通过不同的直径D4和D5以及用控制压力加载接口6得到按照本发明的、带集成安全功能的附加功能。基于不同的直径D4和D5得到一个面积差。该面积差按照本发明设计成，使产生的与磁力F_M相反作用的力基于在附加的液压接口6上的控制压力而大于磁力。这可以用下面的公式计算得出：

其中F_M是磁力，P_S是附加的液压接口6上的控制压力。在设计这两个表面以及因而作用面以及因而直径范围D4和D5时，例如选择D4 = 9 mm。此外，当例如磁力F_M = 18 Nm且控制压力E_S = 20 bar时，阀芯1的直径范围D5的直径必须小于8.39 mm。这一点从用上述公式进行的计算中通过下列公式得出：

在阀芯1和其不同的直径范围的这种示例性的以及有利的设计中，得出用于所述滑阀10的实施例得出下列力平衡

其中F_S是通过在附加接口6上的控制压力产生的力以及F_A是工作接口5、9上的液压系统的工作压力。伴随着按照本发明这样实现的直接集成在阀内的开/关功能，可以用比迄今在现有技术中所公开的更为简单的器件实现安全设计，所述安全设计在故障时或应急运行时实现了对直控式液压自动变速器的进一步控制，从而可以进一步运行机动车。此外，通过将安全功能集成在滑阀内还会减轻重量、减小所需空间以及减少泄漏。

Claims (7)

1.一种用于液压地控制机动车的特别是自动变速器的滑阀（10），包括在阀壳（2）内能够移动地导引的阀芯（1），该阀芯具有一排能够用工作压力或控制压力加载的液压作用面，所述滑阀还包括复位弹簧（3）和电磁操纵装置（4），所述电磁操纵装置（4）在操纵时在朝阀芯（1）的第一移动方向上产生磁力F_M，其特征在于，除至少一个能够用工作压力加载的系统接口（5）外，还在阀壳（2）上设置了附加的液压接口（6），该液压接口具有在阀芯（1）上的附加的液压作用面（7），利用该液压接口能够在阀芯（1）上产生与所述电磁操纵装置（4）的磁力F_M的移动方向相反地作用的附加移动力F_Z，以便实现液压控制机构的故障应急功能。

2.按权利要求1所述的滑阀（10），其特征在于，所述附加的液压作用面（7）具有的大小为，其迎着所述电磁操纵装置（4）的磁力F_M在所述阀芯（1）上产生了附加移动力F_Z，该附加移动力F_Z大于所述操纵装置（4）的最大磁力F_M。

3.按权利要求1或2所述的滑阀（10），其特征在于，所述附加的液压作用面的几何尺寸设定为，在液压控制系统的最小可能的控制压力下，所述附加移动力F_Z大于在所述阀芯（1）上的、沿所述电磁操纵装置（4）的磁力F_M方向作用的力。

4.按前述权利要求之一所述的滑阀（10），其特征在于，所述滑阀是机动车自动变速器的直控式液压变速器控制机构的控制阀。

5.按前述权利要求之一所述的滑阀（10），其特征在于，所述用工作压力加载的系统接口（5）的液压作用面和所述液压接口（6）的附加的液压作用面（7）形成面积差，其尺寸设计为，使所述附加移动力F_Z大于所产生的、沿磁力F_M方向作用到阀芯（1）上的力。

6.按前述权利要求之一所述的滑阀（10），其特征在于，通过在阀芯（1）上的不同的直径范围（D1-D5）实现了附加移动力F_Z的生成，以便实现在液压控制系统内的安全功能。

7.按前述权利要求之一所述的滑阀（10），其特征在于，如此设计所述附加的液压作用面（7）的尺寸，以致于在变速器控制设备或电子控制机构故障时，在应急运行中调整阀芯（1）的预定的最终位置。