CN103758997A - 旋转式自动变速器换档控制阀 - Google Patents

旋转式自动变速器换档控制阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种旋转式自动变速器换档控制阀，包括阀体、阀芯、步进电机，阀芯安装在阀体的阀腔内，阀体上设有进油孔、出油孔、泄油孔，阀芯内设有分配孔、进油环槽、泄油槽，所述阀体的进油孔与阀芯的进油环槽连通，所述进油环槽与分配孔连通，所述泄油槽与泄油孔连通，所述步进电机用于驱动阀芯在阀腔内旋转，所述出油孔以择一方式连通分配孔或泄油槽。本发明是在现有自动变速器液压控制系统的基础上进行改进，用一个或两个旋转式换档控制阀来替换全部换档阀、档位电磁阀等多种阀体的工作，零件数量大大减少，结构更为紧凑，油路长度下降，减小变速器液压控制系统的尺寸及体积，成本下降。

Description

旋转式自动变速器换档控制阀
技术领域
本发明涉及汽车变速器技术领域，具体地说是涉及一种旋转式自动变速器换档控制阀。
背景技术
目前自动变速器的档位控制均采用电液控制方式，用于换挡控制的有换档阀、档位电磁阀、手动控制阀、顺序阀等多种阀体。近年来挡执行元件的数量随着变速器档位的增加而增加，需采用更多的控制阀，如档位电磁阀有的就多达近10个，过多的各种控制阀会使得液压控制系统体积较大，油路数量过多，结构变得复杂，控制难度更大，制造难度及成本更高，同时过多的零件使得自动变速器故障率增加，可靠性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种全新结构的旋转式自动变速器换档控制阀，零件数更少，结构更为紧凑，减小变速器液压控制系统的尺寸，同时工作更可靠，以克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋转式自动变速器换档控制阀，包括阀体、阀芯、步进电机，阀芯安装在阀体的阀腔内，阀体上设有进油孔、出油孔、泄油孔，阀芯内设有分配孔、进油环槽、泄油槽，所述阀体的进油孔与阀芯的进油环槽连通，所述进油环槽与分配孔连通，所述泄油槽与泄油孔连通，所述步进电机用于驱动阀芯在阀腔内旋转，所述出油孔以择一方式连通分配孔或泄油槽。 
自动变速器是平行轴式自动变速器，所述阀芯内设置一个分配孔，若干个出油孔沿阀体周向分布，出油孔的数量与变速器换档执行元件数量相适配。
自动变速器是非平行轴式自动变速器，若干个出油孔沿阀体轴向分布。
包括位置传感器，所述位置传感器用于感应阀芯的位置，并将阀芯的位置信号传输到自动变速器电控单元。
在阀芯外壁上设有定位槽，定位槽内设定位钢球，在阀体上设有定位通孔，定位通孔的一端设置有定位压块，在定位压块与定位钢球之间设置弹簧。
在阀体内设置有用于阀芯轴向限位的卡环。
控制阀的工作是根据档位来决定，需要某个档位传递动力时，步进电机驱动阀芯转动，使分配孔与相应档位的出油孔相通，将压力油引入到相应换档执行元件使其接合，实现该档位动力传递。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明是在现有自动变速器液压控制系统的基础上进行改进，用一个或两个旋转式换档控制阀来替换全部换档阀、档位电磁阀、手动控制阀、顺序阀等多种阀体的工作，零件数量大大减少，结构更为紧凑，油路长度下降，减小变速器液压控制系统的尺寸及体积，零件数量的减少使得自动变速器故障减少，自动变速器可靠性提高，同时制造技术难度降低，成本下降。该换档阀适用于所有类型的自动变速器。
 
附图说明
图1为本发明旋转式自动变速器换档控制阀第一实施例结构图。
图2为图1的A-A剖示图。
图3为图1的B-B剖示图。
图4为本发明第一实施例倒档状态的阀芯结构示意图。
图5为本发明第一实施例空档状态的阀芯结构示意图。
图6为本发明第二实施例结构示意图。
图7为本发明第三实施例结构示意图。
图8为图7的G-G剖示图。
图9为本发明第三实施例倒档状态阀芯各剖面的结构示意图。
图10为本发明第三实施例空档状态阀芯各剖面的结构示意图。
图11为本发明第三实施例一档状态阀芯各剖面的结构示意图。
图12为本发明第三实施例二档状态阀芯各剖面的结构示意图。
图13为本发明第三实施例三档状态阀芯各剖面的结构示意图。
图14为本发明第三实施例有发动机制动的一档状态阀芯各剖面的示意图。
图15为本发明阀芯由电机直接驱动的结构示意图。
具体实施方式
本发明旋转式自动变速器换档控制阀是利用控制阀阀芯上的一个或多个分配孔将压力油分配给相应的出油孔以及将其余的出油孔与泄油孔相通，来控制换档执行元件（离合器或制动器）的接合或分离，从而实现不同档位动力传递，档位的变换是通过阀芯旋转来实现。
下面以具体实施例进行应用分析。特别说明，本发明可以应用于平行轴式自动变速器、双离合自动变速器以及行星齿轮式自动变速器中，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不构成对本发明的限制。
实施例一 ：
如图1-3所示为四档平行轴式自动变速器换档控制阀，包括阀体11、阀芯19、步进电机18，阀芯安装在阀体的阀腔内，阀体上设有进油孔25、出油孔13、泄油孔24，阀芯内设有分配孔12、进油环槽10、泄油槽23，所述阀体的进油孔与阀芯的进油环槽连通，所述进油环槽与分配孔连通，所述泄油槽与泄油孔连通，所述步进电机用于驱动阀芯在阀腔内旋转，所述出油孔以择一方式连通分配孔或泄油槽。步进电机的输出轴连接主动齿轮17，主动齿轮17与从动齿轮20啮合传动，从动齿轮20的中心轴连接阀芯的端轴。位置传感器21用于感应阀芯的位置，并将阀芯的位置信号传输到自动变速器电控单元，从而控制自动变速器档位的变换。
如果自动变速器是平行轴式自动变速器，那么阀芯内设置一个分配孔，若干个出油孔沿阀体周向分布，出油孔的数量与变速器换档执行元件数量相适配。
如果自动变速器是非平行轴式自动变速器，那么阀芯内若干个出油孔沿阀体轴向分布。
在阀芯外壁上设有定位槽，定位槽内设定位钢球16，在阀体上设有定位通孔，定位通孔的一端设置有定位压块14，在定位压块与定位钢球之间设置弹簧15。定位钢球16在弹簧15压力作用下压紧在阀芯19的定位槽中，用于阀芯19与阀体11之间的定位，阀芯19的定位凹槽数量与阀芯19的位置数量多少决定。阀芯19安装在阀体11内，通过卡环22轴向定位，阀芯19上加工有一个分配孔12、泄油槽23，泄油孔与阀芯上的泄油槽相通时，将相应的档位执行元件活塞进行卸压。
阀体11上加工有一个进油孔25、多个出油孔13及泄油孔24，进油孔25与阀芯19的进油环槽10对应，出油孔13与阀芯19上分配孔12对应，出油孔13的数量根据变速器档位离合器数量决定，并沿阀体11周向分布，当泄油孔24与阀芯19上的泄油槽23相通时，将相应的档位离合器活塞进行卸压。
控制阀的工作是根据档位来决定，需要某个档位传递动力时，步进电机18驱动阀芯19转动，使分配孔12与相应档位的出油孔相通，将压力油引入到相应档位的离合器使其接合，实现该档位动力传递。
如图4所示，以倒档作为起始档位，此时分配孔12与倒档LR离合器相通的出油孔相对应，压力油进入倒档离合器使其接合，实现倒档动力传递。
阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转30°，分配孔12没有与任何档位出油孔相通，此时为空档N，如图5所示。阀芯19顺时针旋转60°，分配孔12与一档的档位L1出油孔相通，一档离合器接合，实现一档动力传递，如图2所示。同理，当阀芯19顺时针旋转90°、120°、150°，分配孔12分别与档位L2 、L3、L4出油孔相通，可实现二档离合器、三档离合器、四档离合器的接合。
在每个档位出油孔与分配孔12相通时，其余档位出油孔与泄油槽23相通，并通过泄油孔24将相应档位离合器泄压。
实施例二:
如图6所示为采用旋转式换档控制阀的七档双离合自动变速器档位油路示意图局部，主油路33上安装两个换档控制阀，一号换档控制阀36及二号换档控制阀32。一号换档控制阀36由1号步进电机35驱动，控制奇数档位即一三五七档的同步器或离合器K1、K3、K5及K7，二号换档控制阀32，由2号步进电机34驱动，控制偶数档位即二四六档以及倒档的同步器或离合器K2、K4、K6及KR。各个换档控制阀的工作情况过程与实施例一相同。
实施例三：
当采用有行星齿轮的自动变速器齿轮变速机构时，由于每个档位工作时其执行元件（离合器或制动器）一般需要两个或两个以上同时作用，以三档自动变速器为例，换档执行元件有5个，两个离合器C1及C2，两个制动器B1及B2，一个单向离合器F1，其工作情况见表1：
表1  齿轮变速机构的执行元件工作情况
说明：1. “Ο”表示该元件作用。
      2.当变速器操纵杆在D位或S位时，一档无发动机制动。
如图7-8所示为三档自动变速器换档控制阀结构图，阀体11上有与换档执行元件中离合器与制动器数量相等的四个出油孔13，分别与离合器C2、C1及制动器B1、B2相通，出油孔13在阀体11上轴向呈分布。阀体11下方有两个泄油孔X1及X2。
阀芯19上有与四个出油孔对应的四个分配孔，每个分配孔根据换档执行元件的工作情况来决定其位置及数量也不同，其中C—C、E—E截面分别有一个分配孔12与出油孔13对应，而C—C截面分配孔12通过分配油槽42给出油孔13供油，D—D、F—F截面分别有两个分配孔12与出油孔13对应。
控制阀的工作是根据档位来决定，需要某个档位传递动力时，步进电机18驱动阀芯19转动，使分配孔12与相应档位的出油孔13相通，将压力油引入到相应档位的离合器或制动器使其接合，实现该档位动力传递。
以倒档作为起始档位，如图9所示，此时D—D截面的分配孔12与出油孔13相通， F—F截面的分配孔12与出油孔13相通，压力油进入离合器C1及制动器B2使其接合，实现倒档动力传递。
要实现空档时，如图10所示，阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转45°，所有截面的分配孔全部关闭，全部出油孔与泄油孔相通，所有的换档离合器制动器均不接合，没有动力传递。
实现一档时，如图11所示，阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转90°，此时C—C截面的分配孔12通过分配油槽42与出油孔13相通，压力油进入离合器C2使其接合，同时单向离合器F1起作用，实现一档动力传递。该一档没有发动机制动。
实现二档时，如图12所示，阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转135°，此时C—C截面的分配孔12继续通过分配油槽42与出油孔13相通，E—E截面的分配孔12与出油孔13相通，压力油进入离合器C2及制动器B1，实现二档动力传递。
实现三档时，如图13所示，阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转180°，此时C—C截面的分配孔12任然通过分配油槽42与出油孔13相通，D—D截面的分配孔12与出油孔13相通，压力油进入离合器C2及离合器C1使其接合，实现三档动力传递。
要实现有发动机制动的一档时，如图14所示，阀芯19在步进电机18驱动下顺时针旋转225°，此时C—C截面的分配孔12任然通过分配油槽42与出油孔13相通，F—F截面的分配孔12与出油孔13相通，压力油进入离合器C2及制动器B2使其接合，实现有发动机制动的一档动力传递。
阀芯19在任何位置时，没有与出油孔相通的分配孔均处于关闭状态，而相应的出油孔则与泄油槽23相通，并通过泄油孔X1及X2泄压，使与之连通的离合器或制动器处于分离状态。
步进电机由自动变速器电控单元控制，用来驱动阀芯转动，从而控制自动变速器档位的变换。另外，步进电机18可以不经过齿轮的减速，直接驱动阀芯19转动，如图15所示。
特别说明的是，在其他类型具有行星齿轮变速机构的自动变速器中，当换档执行元件的数量变化时，只要通过改变出油孔的数量与档执行元件的数量相同即可，同时每个出油对应的分配孔的数量及位置，根据换档执行元件的工作情况进行改变。

Claims (6)

1.一种旋转式自动变速器换档控制阀，包括阀体、阀芯、步进电机，其特征在于：阀芯安装在阀体的阀腔内，阀体上设有进油孔、出油孔、泄油孔，阀芯内设有分配孔、进油环槽、泄油槽，所述阀体的进油孔与阀芯的进油环槽连通，所述进油环槽与分配孔连通，所述泄油槽与泄油孔连通，所述步进电机用于驱动阀芯在阀腔内旋转，所述出油孔以择一方式连通分配孔或泄油槽。
2.根据权利要求1所述的旋转式自动变速器换档控制阀，其特征在于：自动变速器是平行轴式自动变速器，所述阀芯内设置一个分配孔，若干个出油孔沿阀体周向分布，出油孔的数量与变速器换档执行元件数量相适配。
3.根据权利要求1所述的旋转式自动变速器换档控制阀，其特征在于：自动变速器是非平行轴式自动变速器，若干个出油孔沿阀体轴向分布。
4.根据权利要求1所述的旋转式自动变速器换档控制阀，其特征在于：包括位置传感器，所述位置传感器用于感应阀芯的位置，并将阀芯的位置信号传输到自动变速器电控单元。
5.根据权利要求1所述的旋转式自动变速器换档控制阀，其特征在于：在阀芯外壁上设有定位槽，定位槽内设定位钢球，在阀体上设有定位通孔，定位通孔的一端设置有定位压块，在定位压块与定位钢球之间设置弹簧。
6.根据权利要求1所述的旋转式自动变速器换档控制阀，其特征在于：在阀
体内设置有用于阀芯轴向限位的卡环。
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