CN103703293B - 具有阀芯的滑阀 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种滑阀（10），具有能通过执行器（50）沿着第一方向并且通过加载装置（48）沿着与第一方向相反的第二方向加载的阀芯（20），所述阀芯借助于控制段（26、28、49）能够将第一工作接口（A）与入口接口（P）或出口接口（T1）液压连接，并且能够将第二工作接口（B）与一个或所述入口接口（P）或者一个或所述出口接口（T1、T2）液压连接，其中，配属于第一工作接口（A）的控制段（26）具有直径分级（32）和/或轴向延伸的凹槽（40）和/或轴向延伸的削平部（42），方式为，当执行器（50）不加载阀芯（20）时，第一工作接口（A）与出口接口（T1）借助于直径分级（32）和/或凹槽（40）和/或削平部（42）液压连接。

Description

具有阀芯的滑阀

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的滑阀，以及一种按照并列权利要求所述的自动变速器。

背景技术

市场上已知了机动车的自动变速器，其中，使用一个或多个变速器联接器或者说用于操作联轴器的从动缸。尤其是使用双作用的液压缸，它们具有两个通过活塞分开的液压腔，并且可通过一相应的压力加载主动地沿着两个运动方向进行调节。

为了切换为操作所述液压缸所需的液压体积流，例如使用4/3实施方式的滑阀。这种滑阀常常具有一装入的压缩弹簧（“阀弹簧”）以及一朝着所述压缩弹簧起作用的执行器。该执行器例如是一电磁铁。在所述执行器和所述阀弹簧之间的相应的力平衡确定了可在所述滑阀中运动的阀芯的相应的轴向位置。

发明内容

本发明所基于的问题通过一种按照权利要求1所述的滑阀以及通过一种按照并列权利要求所述的自动变速器来解决。有利的改进方案记载在从属权利要求中。对于本发明而言重要的特征还记载在下面的说明书和附图中，其中，所述特征不仅可以以单独的形式也可以以不同的组合对于本发明而言很重要，无需对此再次详细指出。

根据本发明的滑阀的优点是，其可以利用两个工作接口以如下方式运行，即当不向所述滑阀的执行器输送能量时，所述两个工作接口与具有一供给压力的液压入口分开并且与一液压出口连接。尤其不需要的是，在所述滑阀中可轴向运动的阀芯具有轴向的和/或径向的钻孔和/或必需额外的控制段。由此可以例如在操作一双作用的液压缸时节省能量并且降低成本。

为了借助于所述滑阀来控制所述双作用的液压缸的活塞，分别利用流体（液压油）的供给压力来加载两个液压腔之一。在此情况下，同时各另一个腔以相比而言较小的压力来加载（“排气”），方式为，将其例如与一液压出口连接。相反，如果所述活塞不（再）运动，则可以借助于所述滑阀将所述供给压力从所述液压缸上切断并且将两个腔与所述液压出口连接。

根据本发明的滑阀具有一阀芯，其可通过一沿着第一方向的执行器以及通过一沿着与第一方向相反的第二方向的加载装置进行加载。该加载装置优选是一轴向作用的阀弹簧，其例如实施成螺旋弹簧。为了控制所述双作用的液压缸，所述滑阀具有一第一工作接口和一第二工作接口，以及优选一入口接口和一第一出口接口以及一第二出口接口。所述入口接口或所述出口接口可以根据所述阀芯的轴向位置与对应的工作接口液压连接。为此，所述阀芯在其圆周上具有相应的控制段。根据本发明规定，配设给所述第一工作接口的控制段具有一直径分级和/或一轴向延伸的凹槽和/或一轴向延伸的削平部。这以如下方式实施，即当所述执行器不加载所述阀芯时，所述第一工作接口与所述第一出口接口借助于所述直径分级和/或所述凹槽和/或所述削平部液压连接。同时，所述第二工作接口与所述第二出口接口液压连接。在此，所述加载装置沿着第二方向作用到所述阀芯上，从而所述阀芯可以占据优选在其轴向的运动间隙的端部处的一定义的位置。所述凹槽或所述削平部的轴向长度，与所述直径分级相比，优选仅在配设给所述第一工作接口的控制段的轴向长度的一部分上朝向所述第一出口接口延伸。根据本发明的直径分级尤其具有如下优点，即液压油的粘度的可能存在的温度相关性不会影响或仅不重要地影响所述滑阀的功能。

通过根据本发明的在所述第一工作接口和所述第一出口接口之间的增大的“排气横截面”，在所述执行器的无电流的状态下，基本上防止了经由从所述入口接口P至所述第一工作接口A的泄漏所产生的不希望的压力构建。在此，所描述的排气横截面一方面不应该过小，以便能够实现可靠的排气。另一方面，所述排气横截面不应该过大，以便能够可靠和快速地实现在所述工作接口处为操作所述双作用的液压缸所需的压力构建。

当所述滑阀实施成4/4路径阀时，其特别好地适合于控制所述双作用的液压缸。这种4/4路径阀具有四个接口和四个切换位态。

在此，在所述执行器的无电流状态下进行一种所谓的“零切断”，在此情况下，所述入口接口被封锁。

此外规定，在所述阀芯和在一所述直径分级的区域中引导所述阀芯的轴向钻孔之间的直径间隙根据下面的公式来定尺寸：，其中，S2是所述直径分级，x是代表所述第一工作接口的液压压力的特征的参量，S1是在所述阀芯和在一密封区域中引导所述阀芯的轴向钻孔之间的直径间隙，I1是一控制段在所述入口接口的区域中的轴向覆盖部，以及I2是所述直径分级在所述第一工作接口的区域中的轴向覆盖部。在此，“x”是针对在所述第一工作接口处的通过一泄漏所调节出的液压压力的系数。由此描述了一直径间隙S2，其一方面关于在所述第一工作接口和所述第一出口接口之间可实现的穿流横截面方面，以及另一方面关于可能的泄漏方面是特别优化的。

当所述参量x具有从x=4至x=12的范围中，优选x=7的值时，所述滑阀根据所描述的针对S2的公式被进一步改进。

当配设给所述第一工作接口的控制段代替所述直径分级而具有轴向延伸的凹槽或轴向延伸的削平部时，在所述滑阀的运行中得出了特别有利的比例关系，前提是所述凹槽或所述削平部的横截面面积根据下面的公式来定尺寸：QF=x·S1·D2，其中，QF是所述横截面面积，x是代表所述第一工作接口的液压压力的特征的参量，S1是在所述阀芯和在一密封区域中引导所述阀芯的轴向钻孔之间的直径间隙，以及D2是所述阀芯在一控制段处的直径。

当所述参量x具有从x=2至x=8的范围中，优选x=4的值时，所述滑阀根据所描述的针对QF的公式被进一步改进。

根据本发明的滑阀的一种特别适合的应用是在一机动车的自动变速器中的双作用的液压缸的控制。尤其是用于操控所述执行器的能量可以在如下阶段中得以节省，在这些阶段中，所述液压缸不实施做功运动。

附图说明

下面参照附图阐述本发明的示例性的实施方式。在附图中示出：

图1示出了一滑阀的轴向分段的第一截面图；

图2示出了图1的圆形局部II的放大视图；

图3示出了所述滑阀的轴向分段的第二截面图；

图4示出了沿着图3的直线IV-IV的第一截面视图；

图5示出了沿着图3的直线IV-IV的第二截面视图；

图6示出了在第一位置中的所述滑阀的截面视图；

图7示出了在第二位置中的所述滑阀的截面视图；

图8示出了在第三位置中的所述滑阀的截面视图；以及

图9示出了在第四位置中的所述滑阀的截面视图。

针对在所有附图中即使在不同的实施方式的情况下功能等同的元件和参量使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1在一截面图中示出了一滑阀10的轴向分段。该滑阀10包括一壳体12，该壳体在图1的视图中具有一入口接口P、一第一工作接口A和一第一出口接口T1，它们在此借助于所述壳体12中的径向钻孔来实施。三个箭头14示出了设置在各接口处的流体16的流动方向。所述入口接口P、所述第一工作接口A和所述第一出口接口T1通向所述壳体12的一轴向钻孔18中，在该钻孔中滑动地且引导地布置一柱体形的阀芯20。此外，所述壳体12具有在图1的附图中未示出的径向环围的密封元件22（参见图3）。在该附图中可见的所述滑阀10的空腔基本上以流体16（液压油）填充。所述滑阀10和所述阀芯20至少部分地旋转对称地围绕一纵轴线24实施。

所述阀芯20在图1的视图中具有各一个第一和第二控制段26和28以及三个轴向延伸的径向环围的并且布置在所述控制段26和28旁的凹部30。所述第一控制段26布置在所述工作接口A的轴向周围中并且具有一最大的直径D2。在其在该视图中左边的并且指向所述接口T1的区域中，所述第一控制段26具有一直径分级32，在此，所述直径D2过渡到一较小的直径D3上。所述轴向的纵向钻孔18具有一相比于所述直径D2略微更大的直径D1。

所述第二控制段28布置在所述入口接口P的轴向周围中并且具有一直径D2。在此，在布置在所述入口接口P的区域中的第二控制段28的边缘和与其液压对应的、所述壳体12的分段之间存在一轴向覆盖部I1。在所述轴向覆盖部I1的区域中存在一直径间隙S1，根据公式：

S1=D1-D2。

在所述第一控制段26的具有直径D3的轴向分段和与其液压对应的所述壳体12的分段之间存在一轴向覆盖部I2。在所述轴向覆盖部I2处构造一环形空隙34。在所述环形空隙34的区域中存在一直径间隙S2，根据公式：

S2=D1-D3。

利用所述参量可以形成一针对所述直径间隙S2的公式：

。

其中，x是用于代表在所述工作接口A处由于泄漏而得出的液压压力的特征的参量。例如所述参量x具有大致4至大致12的值。在一种特别优选的实施方式中，所述参量x具有7的值。

图1的滑阀10在加载所述阀芯20的执行器50（参见图6）的无电流状态下示出（“零切断”）。所述滑阀10的功能在下面的附图6至10中更详细地解释。

图2在一放大视图中示出了图1的圆形局部。在图2中示出了所述第一控制段26的一个分段。可见，在所述直径分级32的区域中形成了一通过箭头36表示的环围的空隙。在此，所述直径分级32大致坡道形地构造，但同样可以是其它形状，例如以尖锐的边缘或倒圆的形状。附加地，所述第一控制段26在所述直径D2的区域中具有一径向环围的凹槽38。

图3示出了所述滑阀10或者说所述阀芯20的替选于图1的实施方式。在此，所述阀芯20的轴向位置与图1可比。为了概览起见在图1中未示出的径向环围的密封元件22在图3中与配属的所述壳体12的分段一起示出。在图3中，所述第一控制段26具有一在该附图中在所述阀芯20的上方区域中轴向延伸的凹槽40或一轴向延伸的削平部42。

图4示出了在图3的截面视图中相应于直线IV-IV的所述阀芯20的第一替选方案。在此示出了轴向延伸的凹槽40。

图5示出了在图3的截面视图中相应于直线IV-IV的所述阀芯20的第二替选方案。在此示出了轴向延伸的削平部42。

在根据图4和5的所述阀芯20的实施方式中，所述轴向延伸的凹槽40或所述轴向延伸的削平部42的横截面面积QF（即不再存在的材料的面积）按照下面的公式来定尺寸：

QF=x·S1·D2，

其中，QF是所述横截面面积，x是代表所述第一工作接口A的液压压力的特征的参量，S1是在所述阀芯20和在一密封区域中引导所述阀芯20的轴向的纵向钻孔18之间的直径间隙，以及D2是在一控制段26处的所述阀芯20的最大直径。例如所述参量x具有大致2至大致8的值。在一种特别优选的实施方式中，所述参量x具有4的值。

图6示出了相比于图1和3扩展的所述滑阀10的截面视图。附加地，在图6中在该附图的中间偏右的区域中示出了一第二工作接口B，以及在更右边的区域中示出了一第二出口接口T2。此外，在该附图中所述轴向的纵向钻孔18的右边的端部段中布置一锅形的壳体元件44。该壳体元件44具有留空处46，通过该留空处，流体16可流向所述第二出口接口T2。此外，在所述壳体元件44的内端面和在该附图中所述阀芯20的右边的端部段之间布置一以阀弹簧48为形式的轴向作用的加载装置。在所述第二工作接口B的轴向周围中，所述阀芯20具有一第三控制段49。

在图6的附图中所述阀芯20的左边的端部段处，所述阀芯20可以由一轴向作用的执行器50通过一压力进行加载。所述执行器50的作用方向通过箭头52表示。所述执行器50例如是一电磁铁并且仅通过一虚线框象征性示出。在图6的附图中的左边的端部段处，所述阀芯20具有一止挡环54，借助于该止挡环，所述阀芯20止挡在一相对于壳体固定的环形的止挡56上。

在图6中所述执行器50是无电流地联接的且因此不施加力到所述阀芯20上。这样，所述阀弹簧48可以将所述阀芯20朝着所述环形的止挡56挤压。所述阀芯20因此如同图1中那样位于该附图中左边的端部位置中。因此得到所述滑阀10的下面的行为：

-所述第一工作接口A根据图2经由一通过箭头36表示的空隙以及经由所述第一控制段26的具有直径D3的部分，与所述凹部30且因此与所述第一出口接口T1液压连接。通过以这种方式在所述第一工作接口A和所述第一出口接口T1之间的增大的“排气横截面”，基本上防止了经由从所述入口接口P至所述第一工作接口A的泄漏所产生的在所述第一工作接口A处的不希望的压力构建。

-所述入口接口P借助于所述第二控制段28与所述第一工作接口A液压分开。

-所述第二工作接口B借助于所述第三控制段49与所述第一入口接口P液压分开。同时，所述第二工作接口B与所述第二出口接口T2液压连接。

当所述第一工作接口A与一双作用的液压缸（未示出的）的第一腔连接并且所述第二工作接口B与第二腔连接时，根据所述阀芯20的当前的位置，所述两个腔分别与所述第一出口接口T1或所述第二出口接口T2液压连接，且因此基本上是无压力的或者具有至少一相同的压力。因此，所述双作用的液压缸的活塞可以保留在其当前的位置中。例如所述双作用的液压缸是一机动车自动变速器的变速器控制装置的元件，其中，当前置入一档位并且针对某一时间维持住。

图7示出了在一状态下的图6的滑阀10，在该状态下，所述执行器50利用一第一能量或者说一第一电流来操控。因此，相比于图6，图7的阀芯20以第一尺度（不具有附图标记）在该附图中向右移动。

因此得到所述滑阀10的下面的行为：

-所述第一出口接口T1与所述环围的凹部30之一液压连接且因此不输出流体16。

-所述第一工作接口A经由所述第一控制段26的具有直径D3的部分与所述凹部30且因此与所述第一出口接口T1液压连接。这在该附图中通过虚线的箭头表示。由于所述直径间隙S2=D2-D3相比较小，因此流体16从所述第一工作接口A向所述第一出口接口T1的出流同样比较小。但所述轴向的覆盖部I2相比于图6更小。

-所述入口接口P与所述第一工作接口A液压连接。这在该附图中通过箭头表示。

-所述第二工作接口B借助于所述第三控制段49与所述入口接口P液压分开。同时，所述第二工作接口B与所述第二出口接口T2液压连接。

因此总的来说，进行上述的双作用的液压缸的第一工作运动，其中，与所述第一工作接口A连接的腔以在所述入口接口P处存在的工作压力来填充，并且与所述第二工作接口B连接的腔被排空。

图8示出了在一状态下的图6的滑阀10，在该状态下，所述执行器50利用一第二能量或者说一第二电流来操控。因此，相比于图6，图8的阀芯20以第二尺度（不具有附图标记）在该附图中向右移动，该第二尺度相比于图7更大。

因此得到所述滑阀10的下面的行为：

-所述第一出口接口T1与所述环围的凹部30之一液压连接且因此不输出流体16。

-所述第一工作接口A经由所述第一控制段26的具有直径D3的部分与所述凹部30且因此与所述第一出口接口T1液压连接。但所述轴向的覆盖部I2相比于图7更小且近似等于零或者为很小的负值。

-所述入口接口P与所述第一工作接口A并且与所述第二工作接口B液压分开。

-所述第二工作接口B与所述入口接口P借助于所述第三控制段49液压分开。同时，所述第二工作接口B与所述第二出口接口T2液压连接。

因此总的来说，得出了所述滑阀10的“中间位态”以及与图6类似的液压作用。

图9示出了在一状态下的图6的滑阀10，在该状态下，所述执行器50利用一第三能量或者说一第三电流来操控。因此，相比于图6，图9的阀芯20以第三尺度（不具有附图标记）在该附图中向右移动，该第三尺度相比于图8更大。

因此得到所述滑阀10的下面的行为：

-所述第一出口接口T1与所述环围的凹部30之一液压连接且因此不输出流体16。

-所述第一工作接口A与所述第一出口接口T1液压连接。

-所述入口接口P与所述第一工作接口A液压分开。

-所述第二工作接口B与所述入口接口P液压连接并且与所述第二出口接口T2液压分开。

因此总的来说，进行上述的双作用的液压缸的第二工作运动，其中，与所述第一工作接口A连接的腔被排空，并且与所述第二工作接口B连接的腔以在所述入口接口P处存在的工作压力来填充。

不言而喻，所述工作接口A和B、所述一个入口接口P或多个入口接口P、以及一个出口接口T或多个出口接口T1和T2的布置方式和/或顺序和/或数量在某些情况下也可以与图1至9的实施方式不同。例如可以考虑，设置在附图中的“中间的”出口接口T和“左边的”以及“右边的”入口接口P1和P2。但这在图1至9中未示出。

Claims (9)

1.滑阀（10），具有一能通过一执行器（50）沿着第一方向并且通过一加载装置（48）沿着与所述第一方向相反的第二方向加载的阀芯（20），所述阀芯借助于控制段（26、28、49）能够将一第一工作接口（A）与一入口接口（P）或者一出口接口（T1）液压连接，并且能够将一第二工作接口（B）与所述入口接口（P）或者一个出口接口（T2）液压连接，其特征在于，配属于所述第一工作接口（A）的控制段（26）具有一直径分级（32）和/或一轴向延伸的凹槽（40）和/或一轴向延伸的削平部（42），方式为，当所述执行器（50）不加载所述阀芯（20）时，所述第一工作接口（A）与所述出口接口（T1）借助于所述直径分级（32）和/或所述凹槽（40）和/或所述削平部（42）液压连接。

2.按照权利要求1所述的滑阀（10），其特征在于，所述滑阀实施成4/4路径阀。

3.按照权利要求1或2所述的滑阀（10），其特征在于，在所述阀芯（20）和在所述直径分级（32）的区域中引导所述阀芯（20）的轴向钻孔（18）之间的直径间隙（S2）根据下面的公式定尺寸：，其中，S2是所述直径间隙，x是代表所述第一工作接口（A）的液压压力的特征的参量，S1是在所述阀芯（20）和一在一密封区域中引导所述阀芯（20）的轴向钻孔（18）之间的直径间隙，I1是一控制段（28）在所述入口接口（P）的区域中的轴向覆盖部，以及I2是所述直径分级（32）在所述第一工作接口（A）的区域中的轴向覆盖部。

4.按照权利要求3所述的滑阀（10），其特征在于，所述参量x具有从x=4至x=12的范围中的值。

5.按照权利要求4所述的滑阀（10），其特征在于，所述参量x具有x=7的值。

6.按照权利要求1或2所述的滑阀（10），其特征在于，所述凹槽（40）或所述削平部（42）的横截面面积（QF）根据下面的公式定尺寸：QF=x·Sl·D2，其中，QF是所述横截面面积，x是代表所述第一工作接口（A）的液压压力的特征的参量，S1是在所述阀芯（20）和一在一密封区域中引导所述阀芯（20）的轴向钻孔（18）之间的直径间隙，以及D2是所述阀芯（20）在一控制段（26、28、49）处的直径。

7.按照权利要求6所述的滑阀（10），其特征在于，所述参量x具有从x=2至x=8的范围中的值。

8.按照权利要求7所述的滑阀（10），其特征在于，所述参量x具有x=4的值。

9.用于机动车的自动变速器，所述自动变速器能由至少一个双作用的液压缸操作，其特征在于，所述液压缸具有一按照前述权利要求中任一项所述的滑阀（10）。