CN103032619A - At用两位三通反比例减压电磁阀 - Google Patents

At用两位三通反比例减压电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种AT用两位三通反比例减压电磁阀，由主阀和比例电磁铁构成，所述主阀由阀体、位于阀体内部的阀芯、套接在阀体上的阀座和位于阀芯内部靠近阀座一侧的内阀芯构成；所述比例电磁铁由滑动轴承、轴承座、极靴、衔铁、顶杆、行程垫片、挡铁、弹簧座、调节弹簧、挡板、调节螺钉、挡板垫、线圈和轭铁构成，其解决了现有的AT用反比例减压阀存在响应速度偏慢、压力波动较大、使用寿命短、泄漏量大及制造成本高等问题，具有响应速度快、压力波动小、使用寿命长、泄漏量小、制造成本较低等优点。

Description

AT用两位三通反比例减压电磁阀
技术领域
本发明专利涉及一种反比例减压电磁阀阀，尤其是用于AT(液力变矩变速器)液压系统的精确压力控制的两位三通反比例减压电磁阀。
背景技术
反比例减压阀是自动变速器液压系统的核心元件，用于自动变速器油压的精确压力控制。目前世界范围内主要的6速AT为日本爱信公司生产，其使用的反比例减压阀由日本爱信公司制造。
申请号为“CN200410075145.4”的发明专利为一种代表性结构，为推力型比例电磁铁组件和单阀芯的结构。其推力型比例电磁铁设定电磁输出力完全由结构等参数决定，不可调节。主阀设置有入口、出口、泄压口等多个油路，阀体为多段半盲孔结构，压力反馈腔位于阀芯左端，调节弹簧位于阀芯右端，调节弹簧压缩量不可重复调节。该阀工作方式为：不通电时，主阀部分的入口与出口连通，出口与泄压口之间油路关闭，出口油压通过位于阀芯左端的压力反馈强产生液压力作用在阀芯上与阀芯右端受到到的弹簧力平衡，出口压力为最大值；通电时，比例电磁铁产生电磁力推动阀芯向远离电磁铁方向运动并压缩调节弹簧，入口和出口之间通道减小直至关闭，同时出口与泄压口之间油路连通，出口压力降低，当电磁力、液压力的合力和弹簧力平衡时，阀芯稳定工作得到稳定的出口压力。由于是比例电磁铁，工作时出口压力与输入信号成反比例关系，改变电磁力即可得到对应的压力。
在爱信公司的申请号为“US4828517、US4971116、US5848613、US5868167、US5197507”等专利中，同样采用推力型比例电磁铁组件和单阀芯的结构，工作原理与上述专利类似。在这几个美国专利中，电磁铁部分均衔铁体积质量均较大，且支撑点位于衔铁重心一边的单支撑结构。
现有结构主要有以下几点不足：
1)电磁铁电磁输出力的设定值完全由结构等参数确定，不可调节，其压力调节准确与否完全由主阀结构尺寸确定，零件加工精度要求高，加工难度大，装配要求精度高，产品制造成本高。
2)比例电磁铁中衔铁质量较大，在设定的电磁力的作用下产生的加速度较小，导致电磁阀的响应速度较慢，使得变速器的换挡动作迟缓。
3)衔铁较大质量，其运动惯量较大，工作时衔铁出现过冲问题，导致电磁阀的压力波动较大，使得变速器的换挡冲击较大。
4)支撑端位于衔铁重心一侧且衔铁质量较大，支撑衔铁的滑动轴承经常出现不均匀的磨损，导致电磁阀经常在设计寿命时间内损坏导致车辆无法正常行驶。
5)采用单阀芯的主阀结构，阀体和阀芯配合密封时均需保持较大间隙以实现阀芯的灵活运动，导致阀体与阀芯的配合间隙较大，电磁阀工作时泄漏量较大，增加了使用该种类型电磁阀车辆的油耗。
因此，设计一种用于6速AT及更多档位AT液压控制系统的响应速度快、压力波动小、使用寿命长、泄漏量小、制造成本较低的两位三通反比例减压电磁阀是本领域亟需解决的一个技术问题。
发明内容
为了解决现有的AT用反比例减压阀存在响应速度偏慢、压力波动较大、使用寿命较短、泄漏量较大、及制造成本高等问题，本发明专利目的是提供一种用于6速AT及更多档位AT液压控制系统的响应速度快、压力波动小、使用寿命长、泄漏量小、制造成本较低的两位三通反比例减压电磁阀。
为实现本发明的技术目的，本发明采用的技术方案是：
一种AT用两位三通反比例减压电磁阀，由主阀和比例电磁铁构成，所述主阀由阀体、位于阀体内部的阀芯、套接在阀体上的阀座和位于阀芯内部靠近阀座一侧的内阀芯构成；
所述比例电磁铁由滑动轴承、轴承座、极靴、衔铁、顶杆、行程垫片、挡铁、弹簧座、调节弹簧、挡板、调节螺钉、挡板垫、线圈和轭铁构成，所述轭铁为中空的筒状结构，所述轭铁的一端固定在阀体上，所述轭铁的另一端由挡板密封，所述挡铁、衔铁、极靴、线圈和弹簧座位于轭铁内部，所述挡铁与挡板之间设置有挡板垫，所述挡铁和极靴的内部均为通孔结构，所述挡铁内部的顶端固定有一调节螺钉，所述调节螺钉上设置有第一盲孔，所述调节螺钉下方设置有弹簧座，所述调节弹簧卡设在弹簧座与第一盲孔的顶壁之间，所述弹簧座上设有第二盲孔，所述顶杆的一端抵在所述弹簧座上的第二盲孔中，所述顶杆依次穿过第一滑动轴承、行程垫片、衔铁以及第二滑动轴承的内孔，顶杆的另一端抵接在所述阀芯的顶端。
本发明的特征在于：所述衔铁的一端套接在挡铁的内孔中，所述衔铁的另一端套接在极靴的内孔中。
本发明的特征在于：所述阀体内部为通孔结构，阀体设置有两个通过外部油路连通的出口，一个入口和两个连通的泄压口。
本发明的特征在于：所述阀芯为多段同心圆柱结构，所述阀芯的圆柱径向设置有一个两段同心圆柱形引压孔，一个半圆孔形的减振结构，三个截面为圆环形的均压槽和一个位于阀芯远离电磁铁一端的由两个的直径不同的圆孔构成的内阀腔，内阀芯为圆柱形，径向设置有三个均压槽，内阀芯与阀芯上设置的内阀腔构成压力反馈腔。
本发明的特征在于：电磁阀不通电时，内阀芯可在阀芯上的引压孔和阀座之间任意位置停留；电磁阀通电时，内阀芯紧靠阀座，阀芯在液压力的作用下向比例电磁铁方向运动。
本发明的有益技术效果是：
1、本发明专利采用吸力型比例电磁铁，衔铁等运动部件质量较小，在一定电磁力作用下响应速度较快。
2、本发明中衔铁等运动部件运动惯量较小，工作时过冲较小，利于较小压力波动；组合型主阀中阀芯设置有减振结构及引压孔，进一步降低了压力波动，产品输出压力稳定性好。
3、本发明中衔铁的一端套接在挡铁的内孔中，所述衔铁的另一端套接在极靴的内孔中，衔铁采用重心位于两支撑点之间的双支撑结构，不会出现局部现状磨损的情况，使用寿命较长。
4、本发明专利采用组合式阀芯结构的主阀结构，其加工过程中仅需控制尺寸公差及形状公差，对位置公差无要求。因此在加工条件一定的情况下可实现更高的等级公差的加工精度，阀体、阀芯及内阀芯之间的配合间隙较小，泄漏量较小，且制造成本较低。
附图说明
图1为本发明专利AT用两位三通反比例减压电磁阀的结构原理图；
图2为本发明专利AT用两位三通反比例减压电磁阀不通电时油路示意图；
图3为本发明专利AT用两位三通反比例减压电磁阀通电时(额定最大电流时油路示意图；
图4为本发明专利AT用两位三通反比例减压电磁阀工原理示意图；
其中附图标记为：1-阀体，2-阀芯，3-阀座，4-内阀芯，5a-第一滑动轴承，5b-第二滑动轴承，6-轴承座，7-极靴，8-衔铁，9-顶杆，10-行程垫片，11-挡铁，12-弹簧座，13-调节弹簧，14-挡板，15-调节螺钉，16-挡板垫，17-线圈，18-轭铁，1a、1c-出口，1b-进口，1d、1e-泄压口，2a、2d、2d、4a、4b、4c-均压槽，2c-引压孔，2e-减振结构，2f-内阀腔，2g-压力反馈腔，12a、15a-盲孔，P口-外部油压供给口，A口-电磁阀压力输出口，T口-电磁阀压力排泄口，F弹簧-弹簧力，FI-电磁力，Fy-液压力，S圆-液压反馈面积，PA-电磁阀A口压力。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
参阅附图，本发明提供一种AT用两位三通反比例减压电磁阀，由主阀和比例电磁铁构成，所述主阀由阀体1、位于阀体1内部的阀芯2、套接在阀体1上的阀座3和位于阀芯2内部靠近阀座3一侧的内阀芯4构成；
所述比例电磁铁由滑动轴承、轴承座6、极靴7、衔铁8、顶杆9、行程垫片10、挡铁11、弹簧座12、调节弹簧13、挡板14、调节螺钉15、挡板垫16、线圈17和轭铁18构成，所述轭铁18为中空的筒状结构，所述轭铁18的一端固定在阀体上，所述轭铁18的另一端由挡板14密封，所述挡铁11、衔铁8、极靴7、线圈11和弹簧座12位于轭铁18内部，所述挡铁11与挡板14之间设置有挡板垫16，所述挡铁11和极靴7的内部均为通孔结构，所述挡铁11内部的顶端固定有一调节螺钉15，所述调节螺钉15上设置有第一盲孔15a，所述调节螺钉15下方设置有弹簧座12，所述调节弹簧13卡设在弹簧座12与第一盲孔15a的顶壁之间，所述弹簧座12上设有第二盲孔12a，所述顶杆9的一端抵在所述弹簧座12上的第二盲孔12a中，所述顶杆9依次穿过第一滑动轴承5a、行程垫片10、衔铁8以及第二滑动轴承5b的内孔，顶杆9的另一端抵接在所述阀芯2的顶端，其中所述第二滑动轴承5b通过轴承座6固定在所述极靴7的内孔中。
本发明的特征在于：所述衔铁8的一端套接在挡铁11的内孔中，所述衔铁8的另一端套接在极靴7的内孔中。
本发明的特征在于：所述阀体1内部为通孔结构，阀体1设置有两个通过外部油路连通的出口1a、1c，一个入口1b和两个连通的泄压口1d、1e。
本发明的特征在于：所述阀芯2为多段同心圆柱结构，所述阀芯2的圆柱径向设置有一个两段同心圆柱形引压孔2c，一个半圆孔形的减振结构2e，三个截面为圆环形的均压槽2a、2b和2c，一个位于阀芯2远离电磁铁一端的由两个的直径不同的圆孔构成的内阀腔2f，内阀芯4为圆柱形，径向设置有三个均压槽4a、4b、4c，内阀芯4与阀芯2上设置的内阀腔2f构成压力反馈腔2g。
本发明的特征在于：电磁阀不通电时，内阀芯4可在阀芯2上的引压孔2c和阀座3之间任意位置停留；电磁阀通电时，内阀芯4紧靠阀座3，阀芯2在液压力的作用下向比例电磁铁方向运动。
如图1所示，AT用两位三通反比例减压电磁阀，由主阀和比例电磁铁构成，工作时，比例电磁铁产生电磁力向左运动压缩弹簧，阀芯在液压力的作用下向左运动切换油路实现压力调节功能。
比例电磁铁由极靴7、衔铁8、挡铁11和轭铁18等软磁材料零件构成主磁路，线圈17通电时产生磁场。极靴7、衔铁8、行程垫片10、挡铁11的特定结构使得线圈17通电时，衔铁受到的电磁力与电流变化成线性关系，通过与衔铁8固连的顶杆9输出电磁力。由于设置有调节螺钉15和调节弹簧13，可通过改变调节弹簧13的预压缩量改变调节弹簧13的弹簧力，弹簧力与电磁力在弹簧座12上形成合力，通过与弹簧座12接触的顶杆9输出。因此，在结构参数等固定的情况下，可通过调节螺钉15的作用，调节比例电磁铁的设定电磁输出力。
主阀由阀体1、设置在阀体1内部轴线位置的阀芯2、套接在阀体1上的的阀座3和位于阀芯2内部的远离电磁铁方向内阀芯4构成。阀芯2可在阀体1内部的通孔中滑动，阀芯2和内阀芯4之间可相对滑动。内阀芯4和阀座3之间不通过物理连接方式限定内阀芯4的位置。
该阀不通电时油路如图2所示，入口P口(图1中序号1b)连接外部油源。P口与A口(图1中序号1c)连通，油压经引压孔(图1中序号2c)到达内阀腔(图1中序号2f)和压力反馈腔(图1中序号2g)；油压对内阀芯(图1中序号4)产生液压力，推动内阀芯(图1中序号4)使之紧贴阀座(图1中序号3)；油压对阀芯(图1中序号2)产生液压力，推动阀芯(图1中序号2)向左运动紧贴顶杆(图1中序号9)。顶杆(图1中序号9)将向左的液压力传递至弹簧座(图1中序号12)与作用在弹簧座(图1中序号12)上的向右的弹簧力产生作用。若向左的液压力大于向右的弹簧力，阀芯(图1中序号2)将在液压力和弹簧力的合力的作用下向左运动，P口和A口之间油路关闭，A口和T口(图1中序号1d)之间油路打开，A口压力泻出；当A口压力泻出至液压力小于弹簧力时，阀芯将在弹簧力和液压力的合力作用下右移，P口与A口连通同时A口与T口之间油路关闭，A口压力升高；上述过程反复进行，使得A口压力在时间方向上的平均值与设定弹簧力对应，实时A口压力在平均值附近小幅震荡(即压力波动)。由于引压孔(图1中序号2c)的特殊结构特征和减振结构(图1中序号2e)的设置，可以减小压力波动的值。在实施过程中，通过调整调节螺钉的位置(图1中序号15)改变调节弹簧(图1中序号13)的弹簧力，即可改变A口压力的设定值，此时A口压力为设定的工作最大值。
该阀通电时油路如图3所示(额定最大工作电流状态)，电磁铁产生电磁力压缩调节弹簧(图1中序号13)，阀芯(图1中序号2)联动左移，P口与A口之间油路关闭，A口与T口之间油路打开，A口后负载压力由T口泻出。压力反馈腔(图1中序号2g)中压力，经阻尼孔(图1中序号2c)由T口泻出，作用在阀芯(图1中序号2)上液压力为0，A口压力为0。
上述过程中，出口(图1中序号1a)仅作为供给负载油路，泄压口(图1中序号1e)仅作为主阀内部泄漏油品外排油路。
该阀工作方式如图4所示：电磁铁部分输出电磁力，主阀部分通过阀芯(图1中序号2)和内阀芯(图1中序号4)的配合动作实现出口压力调节功能，主要压力调节元件为阀体(图1中序号1)，阀芯(图1中序号2)、内阀芯(图1中序号4)。液压力Fy由阀芯(图1中序号2)传递给顶杆(图1中序号9)，作用在弹簧座(图1中序号12)。电磁输出力FI作用在衔铁上(图1中序号8)由与衔铁(图1中序号8)铆接成一体的顶杆(图1中序号9)作用在弹簧座(图1中序号12)上。调节弹簧(图1中序号13)一端固定，另一端将弹簧力F弹簧作用在弹簧座上(图1中序号13)。各力在弹簧座上共同作用达到平衡。出口压力FA通过图3中标示的压力反馈面积S圆作用在阀芯(图1中序号2)上形成液压力Fy，方程为FI＝PA×S圆。上述电磁输吸力FI与电流成正比例关系，即：FI＝KI·I。当该液压力Fy与电磁铁输出的电磁力FI的合力与弹簧力Fy相等时阀芯达到平衡状态。
实际应用表明，该阀具有很高的控制精度，能量利用率高，结构小巧，安装方便，适用于多种需要精确压力控制的液压系统中，如AT、AMT、DCT和CVT等自动变速箱的液压系统中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围内的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种AT用两位三通反比例减压电磁阀，由主阀和比例电磁铁构成，其特征在于：所述主阀由阀体(1)、位于阀体(1)内部的阀芯(2)、套接在阀体(1)上的阀座(3)和位于阀芯(2)内部靠近阀座(3)一侧的内阀芯(4)构成；
所述比例电磁铁由滑动轴承(5)、轴承座(6)、极靴(7)、衔铁(8)、顶杆(9)、行程垫片(10)、挡铁(11)、弹簧座(12)、调节弹簧(13)、挡板(14)、调节螺钉(15)、挡板垫(16)、线圈(17)和轭铁(18)构成，所述轭铁(18)为中空的筒状结构，所述轭铁(18)的一端固定在阀体上，所述轭铁(18)的另一端由挡板(14)密封，所述挡铁(11)、衔铁(8)、极靴(7)、线圈(11)和弹簧座(12)位于轭铁(18)内部，所述挡铁(11)与挡板(14)之间设置有挡板垫(16)，所述挡铁(11)和极靴(7)的内部均为通孔结构，所述挡铁(11)内部的顶端固定有一调节螺钉(15)，所述调节螺钉(15)上设置有第一盲孔(15a)，所述调节螺钉(15)下方设置有弹簧座(12)，所述调节弹簧(13)卡设在弹簧座(12)与第一盲孔(15a)的顶壁之间，所述弹簧座(12)上设有第二盲孔(12a)，所述顶杆(9)的一端抵在所述弹簧座(12)上的第二盲孔(12a)中，所述顶杆(9)依次穿过第一滑动轴承(5a)、行程垫片(10)、衔铁(8)以及第二滑动轴承(5b)的内孔，顶杆(9)的另一端抵接在所述阀芯(2)的顶端。
2.根据权利要求1所述的AT用两位三通反比例减压电磁阀，其特征在于：所述衔铁(8)的一端套接在挡铁(11)的内孔中，所述衔铁(8)的另一端套接在极靴(7)的内孔中。
3.根据权利要求2所述的AT用两位三通反比例减压电磁阀，其特征在于：所述阀体(1)内部为通孔结构，阀体(1)设置有两个通过外部油路连通的出口(1a)、(1c)，一个入口(1b)和两个连通的泄压口(1d)、(1e)。
4.根据权利要求3所述的AT用两位三通反比例减压电磁阀，其特征在于：所述阀芯(2)为多段同心圆柱结构，所述阀芯(2)的圆柱径向设置有一个两段同心圆柱形引压孔(2c)，一个半圆孔形的减振结构(2e)，三个截面为圆环形的均压槽(2a)、(2b)和(2c)，一个位于阀芯(2)远离电磁铁一端的由两个的直径不同的圆孔构成的内阀腔(2f)，内阀芯(4)为圆柱形，径向设置有三个均压槽(4a)、(4b)、(4c)，内阀芯(4)与阀芯(2)上设置的内阀腔(2f)构成压力反馈腔(2g)。
5.根据权利要求4所述的AT用两位三通反比例减压电磁阀，其特征在于：电磁阀不通电时，内阀芯(4)可在阀芯(2)上的引压孔(2c)和阀座(3)之间任意位置停留；电磁阀通电时，内阀芯(4)紧靠阀座(3)，阀芯(2)在液压力的作用下向比例电磁铁方向运动。
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