CN104254719B - 锁止离合器阀 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆变速器的液压阀包含外壳、阀活塞、作动活塞和双稳态弹簧。外壳能与用于变速器的入口通道和出口通道连接。阀活塞密封于外壳，并且选择性地阻断入口通道和出口通道之间的流体流动。作动活塞密封于外壳，并且布置成在入口通道中的液压压力的作用下可移位。双稳态弹簧与阀活塞和作动活塞接合。在一些示例性实施方式中，双稳态弹簧相对于阀活塞轴向固定，并且可由作动活塞移位。

Description

锁止离合器阀

技术领域

本发明总体上涉及一种变速器离合器阀，更具体地讲涉及一种压力作动型锁止离合器阀。

背景技术

各种锁止阀是已知的。在共同转让的美国专利公开文献No.2011/0315503中展示了一个例子。

发明内容

一些示例性方面广义上包括一种用于车辆变速器的液压阀，其包含外壳、阀活塞、作动活塞和双稳态弹簧。外壳能与用于变速器的入口通道和出口通道连接。阀活塞密封于外壳，并且选择性地阻断入口通道和出口通道之间的流体流动。作动活塞密封于外壳，并且布置成在入口通道中的液压压力的作用下可移位。双稳态弹簧与阀活塞和作动活塞接合。在一些示例性实施方式中，双稳态弹簧轴向固定相对于阀活塞并且可由作动活塞移位。在一种示例性实施方式中，双稳态弹簧的内径部固定于阀活塞并且可由阀活塞沿第一方向移位，并且双稳态弹簧的外径部可由作动活塞沿第一方向移位。在一种示例性实施方式中，双稳态弹簧通过安装在阀活塞的中心孔中的限位件固定于阀活塞。

在一种示例性实施方式中，外壳包含阀座，并且阀包含在阀座和作动活塞之间操作的复位弹簧。在一些示例性实施方式中，外壳包含具有锥面的阀座，阀活塞也包含锥面，并且阀构造成在阀座锥面和阀活塞锥面彼此接触时阻断入口通道和出口通道之间的流动。在一种示例性实施方式中，阀包含保持弹簧，其将阀活塞推压到与阀座接触。在一种示例性实施方式中，阀座包含面向内侧的周面，并且阀活塞包含密封于阀座周面的面向外侧的周面。

在一些示例性实施方式中，阀包含腔室。腔室部分地由外壳和作动活塞形成。作动活塞包含孔眼，其延伸穿过作动活塞到达腔室。在一种示例性实施方式中，阀包含第一和第二密封件，用于将作动活塞密封于外壳。

其他示例性方面广义上包括一种车辆变速器，其包含液压阀、包含孔的变速器外壳和与所述孔螺合的盖。液压阀安装在所述孔中，阀外壳密封于所述孔，并且所述盖将阀约束在所述孔中。在一种示例性实施方式中，入口通道延伸穿过所述盖而通入所述孔。在一种示例性实施方式中，出口通道从所述孔延伸穿过外壳。

其他示例性方面广义上包括一种操作用于变速器的液压阀的方法，其包括下述步骤：向作动活塞施加操作压力，以允许经过阀的流动；向作动活塞施加高于操作压力的作动压力，以将双稳态弹簧翻转到流动阻断位置；减小压力以便阻断阀的入口和出口之间的流动；和向阀活塞施加操作压力，以将双稳态弹簧翻转到流通位置。

在一种示例性实施方式中，操作压力低于19巴，且作动压力高于21巴。在一种示例性实施方式中，作动活塞的轴向位移受到复位弹簧的抵抗，并且作动压力作用于作动活塞的力高于复位弹簧作用于作动活塞的力。在一些示例性实施方式中，阀活塞的轴向位移受到保持弹簧的抵抗，并且，在流通位置，保持弹簧作用于阀活塞的力低于双稳态弹簧作用于阀活塞的力。在一种示例性实施方式中，液压阀安装在具有入口和出口通道的变速器外壳中，并且当阀位于流动阻断位置时，保持弹簧的力控制出口通道中的压力。在一种示例性实施方式中，出口通道压力为0.5至1.5巴。

附图说明

通过下面参照附图给出的详细描述，本发明的实质和操作模式被更充分地描述，在附图中：

图1A是表示本申请中使用的空间术语的柱面坐标系的透视图；

图1B是图1中表示本申请中使用的空间术语的柱面坐标系中的物体的透视图；

图2是根据一个示例性方面的锁止离合器阀的第一实施方式的分解图；

图3是显示为处在打开位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图；

图4是显示为处在前翻位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图；

图5是显示为处在流动阻断位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图；

图6是显示为处在后翻位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图；

图7是显示为处在变速器外壳中的图2中的锁止离合器阀的横截面图；

图8是显示为处在前翻位置时的锁止离合器阀的第二实施方式的横截面图；

图9是显示为处在流动阻断位置时的图8中的锁止离合器阀的横截面图。

具体实施方式

一开始，应意识到，在不同的附图视图中，类似的附图标记表示相同或功能上相似的结构元素。此外，可以理解，本发明并不局限于这里描述的特定实施方式、方法、材料和改型，并且这些当然可以改变。应理解，这里使用的术语仅仅用于描述各特定方面的目的，并且不意在约束本发明的范围，本发明的范围仅由权利要求限定。

除非另加定义，否则这里使用的所有技术和科学术语的意义与本发明所属技术领域中的普通技术人员常规理解的相同。现在将描述下述示例性方法、装置或材料，尽管与这里描述的那些类似或等价的任何方法、装置或材料可以用于本发明的实施或测试。

图1A是表示本申请中使用的空间术语的柱面坐标系80的透视图。本发明至少部分地在柱面坐标系的条件下描述。坐标系80具有纵向轴线81，其用作后面提到的方向或空间术语的基准。形容词“轴向”、“径向”和“周向”分别是相对于平行于轴线81、半径82(其正交于轴线81)和圆周83的定向而言的。形容词“轴向”、“径向”和“周向”还分别与平行于相应面的定向相关。为了使得各个面的定位更为清楚，物体84、85和86被使用。物体84的表面87构成轴向面。也就是说，轴线81构成沿着该表面的线。物体85的表面88构成径向面。也就是说，半径82构成沿着该表面的线。物体86的表面89构成周向面。也就是说，圆周83构成沿着该表面的线。作为进一步的例子，轴向运动或定位平行于轴线81，径向运动或定位平行于半径82，而周向运动或定位平行于圆周83。旋转是相对于轴线81而言的。

副词“轴向地”、“径向地”和“周向地”分别是相对于平行于轴线81、半径82或圆周83的定向而言的。副词“轴向地”、“径向地”和“周向地”还分别与平行于相应面的定向相关。

图1B是图1A中表示本申请中使用的空间术语的柱面坐标系80中的物体90的透视图。圆柱形物体90是柱面坐标系中的圆柱形物体的代表，并且不意在以任何方式约束本发明。物体90包含轴向表面91、径向表面92和周向表面93。表面91是轴向面的一部分，表面92是径向面的一部分，而表面93是周向面的一部分。

下面的描述参照图2进行。图2是根据一个示例性方面的锁止离合器阀100的分解图。液压阀100包含外壳102、阀活塞104、作动活塞106和双稳态弹簧108。外壳102能在端口110和112处分别与用于变速器的入口通道和出口通道连接，如后面所述。阀活塞104在密封件114处密封于外壳102。阀活塞104布置成选择性地阻断端口110和112之间的流体流动。换言之，阀活塞选择性地阻断入口通道和出口通道之间的流体流动。作动活塞106在密封件116处密封于外壳102，并且布置成在入口通道中的液压压力的作用下可移位，如后面所述。

双稳态弹簧108与阀活塞104和作动活塞106接合。也就是说，弹簧108相对于阀活塞104轴向固定，并且可由作动活塞106移位。限位件118通过螺纹旋入活塞104中，以将弹簧108的内径部120固定于阀活塞。也就是说，限位件118安装在阀活塞104的中心孔122中(参看图3)。外径部124约束在作动活塞106和环126之间，环126则又被弹簧128朝向活塞106推压。在一种示例性实施方式中，弹簧128为叠置在一起的多个弹簧。弹簧108的内径部120可由限位件118沿方向130移位，以将弹簧移至后翻位置，如后面所述。弹簧108的外径部124可由作动活塞106沿方向130移位，以将弹簧移至前翻位置，如后面所述。

外壳102包含具有端口134的阀座132。端口134与入口端口110流体连通。复位弹簧128在阀座和作动活塞之间操作。阀座132包含锥面136，且阀活塞104包含锥面138。阀100构造成在锥面136和138彼此接触时阻断入口端口110和变速器入口通道与端口112和变速器出口通道之间的流动。保持弹簧140将阀活塞推压到与阀座接触。阀座132包括面向内侧的周面142，且阀活塞104包括面向外侧的周面144。面142和144通过密封件146密封于彼此。密封件114、116和146可以是本领域所知的任何密封件。在一种示例性实施方式中，密封件为O型环密封件。

下面的描述参照图3进行。图3是显示为处在打开位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图。现在描述锁止阀100的操作。端口110液压地连接着用于作动活塞106的腔室。也就是说，阀布置在变速器中，使得进入端口110的压力与作用于活塞106的压力相同。在变速器的常规操作中，操作压力通过端口110被引入到阀100并通过端口112离开，以使变速器离合器(未示出)接合。操作压力被施加到作动活塞。该压力低于阈值，使得压力作用于活塞106的力小于来自弹簧128的力，从而活塞106的任何运动最小化并且不足以将弹簧108掀翻，如显示于图3。阀活塞104从保持弹簧140和双稳态弹簧108接收轴向力，并且，在展示于图3的流通位置，保持弹簧的力低于双稳态弹簧的力。在一种示例性实施方式中，操作压力一般小于19巴。

下面的描述参照图4进行。图4是显示为处在前翻位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图。当操作条件要求锁止阀时，端口110中的压力升高而超出阈值压力，从而将活塞106沿方向148移位。也就是说，高于操作压力的作动压力被施加到作动活塞106。应指出，在压力升高的过程中，阀100保持打开，从而升高的压力经过阀到达输出端口112并且到达离合器或由该压力作动的其他器件。在一种示例性实施方式中，阈值为大约21巴。换言之，作动压力高于21巴。

作用于活塞106的额外压力或作动压力通过压缩弹簧128而将弹簧108的外径部124移位，从而将弹簧翻转到锁止或流动阻断位置。也就是说，作动活塞106的轴向位移受到复位弹簧128的抵抗，并且来自作动压力的作用于活塞106的力高于弹簧128作用于活塞106的力。如前面所讨论，弹簧108为双稳态弹簧。也就是说，弹簧108可以停在两个几何构型，并且可以通过外力在这些构型之间移动(例如来自活塞106的力)。这种现象类似于早期的金属油壶。通过比较图3和4表明，弹簧108在图3中展开并且朝向右侧，在图4中展开并且朝向左侧。如从图4中可以看出，来自活塞106的力还将弹簧108的内径部120推离限位件118。在一种示例性实施方式中，限位件118包含沟槽150，用于放泄通过密封件116和/或146泄漏的流体。

下面的描述参照图5进行。图5是显示为处在流动阻断位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图。端口110中的压力被降低或减小，从而弹簧128将弹簧108和活塞106沿方向152移位。端口112中的液压压力通过将活塞104沿方向148移位而保持阀打开，直至压力产生的力和来自保持弹簧140的弹簧力达到平衡。也就是说，端口112中的压力作用在密封件114和密封面138之间的区域154和156，以抵抗着来自弹簧140的弹簧力推压活塞104，从而保持面136和138密封于彼此。这样，保持弹簧140可被选择为控制端口112中的锁止压力。在一种示例性实施方式中，锁止压力在0.5和1.5巴之间，或大约1巴。由于弹簧108位于锁止位置，因此，一旦达到平衡，活塞104将会被弹簧140沿方向152进一步移位，直至面136和138彼此接合而密封住阀，从而阀100阻断端口110和112之间的流动，以维持端口112中的压力平衡。

下面的描述参照图6进行。图6是显示为处在后翻位置时的图2中的锁止离合器阀的横截面图。一旦锁止事件结束，阀100可以通过在端口110处施加操作压力而重新归位到打开或流通位置。端口110中的压力初始作用在阀活塞104的面158，直至面136和138之间的界面打开，从而压力产生的力作用于密封件114和146之间的活塞104的整个压力面。压力作用于活塞104的力足以将弹簧140移位并且沿方向148拉动限位件150和弹簧108的内径部120。由于操作压力低于移位活塞106所需的阈值，因此弹簧108的外径部126轴向固定在弹簧128和活塞106之间。弹簧108的内径部的移位将弹簧翻转到常规操作或流通位置，以再次打开阀，从而端口110和112被液压地连接，直至下一锁止事件。

下面的描述参照图7进行。图7是图2中的锁止离合器阀显示在车辆变速器中时的横截面图。变速器200包含具有孔203的外壳202，和盖204。外壳102安装在孔203中。外壳102通过O型环密封件206和208密封于所述孔。盖204包含入口端口或通道210，且外壳202包含排出端口或通道212，其液压地连接着用于变速器的离合器组(未示出)。盖204在螺纹连接部214处与孔203螺合，以将阀保持在所述孔中。如箭头216和218所指示，通过端口210进入盖204的流体流通过外壳102和盖204之间的间隙作用于活塞106和入口端口110。弹簧140压缩在外壳102和部位202之间。部位202包含孔眼220，用于放泄从限位件118中的沟槽150接收的油。部位202包含堵塞222，以便于端口212的成角度部分的制造。

下面的描述参照图8-9进行。图8是显示为处在前翻位置时的锁止离合器阀300的横截面图。图9是显示为处在流动阻断位置时的图8中的锁止离合器阀的横截面图。除了后面所述的，前面针对锁止离合器阀100所做描述大体上适用于锁止离合器阀300。

阀300包含位于外壳302和作动活塞306之间的附加密封件301。活塞306包含流动孔眼303。密封件301和孔眼303限制活塞306的轴向行进速度。由于双稳态弹簧308保持紧靠活塞306，因此如果活塞306的移位比限位件318快，则弹簧308可以偏转到非阻断状态。换言之，在将弹簧置于阻断位置的过压事件之后，弹簧可被活塞偏转到非阻断位置。

密封件301增加了附加摩擦以减缓活塞306的移位，并且与密封件316一起产生腔室305(图9)。随着活塞306沿方向152朝向外壳移位，腔室305中的空气(或液压流体，如果通过任何密封件发生略微泄漏的话)被强制通过所述孔眼，以减缓活塞的移位速度。这确保了随着操作压力的降低，弹簧308被阀活塞304的偏转比作动活塞306快，以确保弹簧停留在阻断位置，从而流通阀300被阻断。

在归位事件中活塞306的移位也滞后于活塞304的移位，但归位压力可以维持足够长的时间，以使活塞306充分移位，且弹簧被偏转到阻断位置。然而，当压力降低时，由于所述孔眼可以补偿快速压降，因此压力下降速度变得不重要了。

活塞306包含可选的可移除的堵塞307，其通过螺纹旋拧到活塞306中。堵塞307可被拆除，以便例如调节限位件318的轴向位置。由于限位件通过螺纹旋入活塞中，因此在拆除堵塞307时，工具可传过活塞306中的孔。该工具可被用于调节限位件，以在活塞和限位件之间维持用于双稳态弹簧的足够间隙，防止弹簧意外偏转。通过螺纹旋入活塞304的孔中的螺钉309可被用于防止限位件318旋松。换言之，一旦限位件被设置在适当的位置，螺钉可以旋紧抵靠于限位件，以产生一种边界条件。螺钉309包含沟槽311，其与限位件318的沟槽350对正。沟槽用于以与前面描述的沟槽150类似的方式放泄泄漏的流体。

当然，在不脱离所要求保护的本发明的主旨和范围的前提下，本领域普通技术人员容易认识到对上述示例性发明所做出的各种变化和改型。尽管借助特定的优选和/或示例性实施方式描述了本发明，但很清楚，在不脱离所要求保护的本发明的主旨和范围的前提下可以构造出它们的各种变异。

Claims (19)

1.一种用于车辆变速器的液压阀，包括：

外壳，其能与用于变速器的入口通道和出口通道连接；

阀活塞，其密封于外壳，用于选择性地阻断入口通道和出口通道之间的流体流动；

作动活塞，其密封于外壳，并且布置成在入口通道中的液压压力的作用下可移位；和

双稳态弹簧，其与阀活塞和作动活塞接合，以由所述阀活塞和作动活塞的位移来分别实现所述双稳态弹簧的两个状态。

2.如权利要求1所述的液压阀，其中，所述双稳态弹簧相对于阀活塞轴向固定，并且可被作动活塞移位。

3.如权利要求2所述的液压阀，其中，所述双稳态弹簧的内径部固定于阀活塞并且可由阀活塞沿第一方向移位，而所述双稳态弹簧的外径部可由作动活塞沿第一方向移位。

4.如权利要求2所述的液压阀，其中，所述双稳态弹簧通过安装在阀活塞的中心孔中的限位件而固定于阀活塞。

5.如权利要求1所述的液压阀，其中，所述外壳包括阀座，并且所述液压阀包括在阀座和作动活塞之间操作的复位弹簧。

6.如权利要求1所述的液压阀，其中，所述外壳包括具有锥面的阀座，所述阀活塞也包括锥面，并且所述液压阀构造成在阀座锥面和阀活塞锥面彼此接触时阻断入口通道和出口通道之间的流动。

7.如权利要求6所述的液压阀，还包括保持弹簧，其将阀活塞推压到与阀座接触。

8.如权利要求6所述的液压阀，其中，所述阀座包括面向内侧的周面，并且所述阀活塞包括密封于阀座周面的面向外侧的周面。

9.如权利要求1所述的液压阀，其中：

所述液压阀包括部分地由外壳和作动活塞形成的腔室；并且

所述作动活塞包含孔眼，其延伸穿过作动活塞到达所述腔室。

10.如权利要求9所述的液压阀，其中，所述液压阀包括第一和第二密封件，用于将作动活塞密封于外壳。

11.一种车辆变速器，包括：

如权利要求1所述的液压阀；

变速器外壳，其包含孔；和

盖，其与所述孔螺合，其中所述液压阀安装在所述孔中，阀外壳密封于所述孔，并且所述盖将所述液压阀约束在所述孔中。

12.如权利要求11所述的车辆变速器，其中，所述入口通道延伸穿过所述盖而通入所述孔。

13.如权利要求11所述的车辆变速器，其中，所述出口通道从所述孔延伸穿过所述变速器外壳。

14.一种操作用于变速器的液压阀的方法，包括下述步骤：

向作动活塞施加操作压力，以允许经过阀的流动；

向作动活塞施加高于操作压力的作动压力，以将双稳态弹簧翻转到流动阻断位置；

减小压力以便阻断阀的入口和出口之间的流动；和

向阀活塞施加操作压力，以将双稳态弹簧翻转到流通位置。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述操作压力低于19巴，且所述作动压力高于21巴。

16.如权利要求14所述的方法，其中，所述作动活塞的轴向位移受到复位弹簧的抵抗，并且作动压力作用于作动活塞的力高于复位弹簧作用于作动活塞的力。

17.如权利要求14所述的方法，其中，所述阀活塞的轴向位移受到保持弹簧的抵抗，并且，在流通位置，保持弹簧作用于阀活塞的力低于双稳态弹簧作用于阀活塞的力。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述液压阀安装在具有入口和出口通道的变速器外壳中，并且，当所述液压阀位于流动阻断位置时，保持弹簧的力控制出口通道中的压力。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述出口通道的压力为0.5至1.5巴。