CN104477236A - 电液比例电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电液比例电磁阀，包括阀芯、出油阀套、导套、隔磁环、极靴、线圈；所述隔磁环为非导磁材料，隔磁环的两端分别与导套和极靴焊接连接构成套筒；所述线圈设置在套筒的外部；所述出油阀套上至少设有一个出油孔，出油阀套一端与导套采用过盈配合；所述阀芯一端端部外圆周面上至少开设一个进油楔形槽、端面上开设有连通所述进油楔形槽的直槽；阀芯位于套筒的内部，所述进油楔形槽的位置与出油孔的位置相对应、且不重合；所述极靴内部装有预紧螺钉，预紧螺钉与阀芯之间设置有复位弹簧。本发明能够随车速连续改变汽车转向系统助力特性，使得助力效果更好，且结构紧凑，易于控制，成本低。

Description

电液比例电磁阀

技术领域

本发明设计一种汽车配件，尤其是一种电液比例电磁阀。

背景技术

随着科技的进步和生活水平的提高，车辆行驶时的操控安全、节能、环保等问题日益受到重视。目前车辆尤其是商用车辆普遍采用的液压动力转向系统的助力特性是固定不变的，设计时主要从满足原地和低速时的转向轻便性出发，所以车辆在中高速行驶时，由于转向阻力减小但转向器输出的助力并未减小，所以驾驶员转动方向盘时有“轻飘”之感，容易丧失“路感”，降低了高速行驶的安全性。在超车、避让、过弯道等情况下，驾驶员急打方向盘时容易产生过度转向，从而引起追尾、碰撞、翻车等事故。

由于传统液压助力转向系统无法有效解决“转向轻便”与保持“路感”的矛盾，人们提出电控液压助力转向系统来控制进入转向器的流量，以满足汽车低速转向时的轻便性和高速时具有良好的手感。典型的解决方案有：中国专利ZL00210849.6，名称为“汽车动力转向器双特性转阀”，该专利采用单个电磁阀控制旁通油路，低速时关闭电磁阀以满足轻便要求，高速时打开电磁阀旁通进入转阀的油量，减少助力，但该方案由于采用单个电磁阀，输出助力特性曲线单一，不能适应转向助力多级变化的要求。中国专利申请201020646637.5，名称为“车用电控液压助力转向系统”，提出了利用多个电磁阀开闭组合，以获得多条助力特性曲线的方案，但该方案将多个电磁阀通过管路进行简单联接，结构复杂，占用空间，安装难度大，实用性差。中国专利申请201110367078.3，名称为“一种双电磁阀装置”，提出了利用双电磁阀装置中的两个电磁阀开启和关闭状态进行组合控制，实现旁通油路的流量调节，但该方案只能实现四种不同的旁通流量模式，输出四条助力特性曲线，不能对旁通油量进行连续调节，变化实现助力效果的随速变化。

上述这些方案普遍存在结构复杂，安装困难，不易控制，产品成本较高等不足，难以获得满足车辆的低速轻便性和驾驶员需要的随速变化的良好路感。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种能够随车速连续改变汽车转向系统助力特性，使得助力效果更好，且结构紧凑，易于控制，成本低的电液比例电磁阀。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

电液比例电磁阀，包括阀芯、出油阀套、导套、隔磁环、极靴、线圈；所述隔磁环为非导磁材料，隔磁环的两端分别与导套和极靴焊接连接构成套筒；所述线圈设置在套筒的外部；所述出油阀套上至少设有一个出油孔，出油阀套一端与导套采用过盈配合；所述阀芯一端端部外圆周面上至少开设一个进油楔形槽、端面上开设有连通所述进油楔形槽的直槽；阀芯位于套筒的内部，所述进油楔形槽的位置与出油孔的位置相对应、且不重合；所述极靴内部装有预紧螺钉，预紧螺钉与阀芯之间设置有复位弹簧。

进一步地，所述阀芯的另一端安装有限位环，所述限位环为非导磁材料制成。

进一步地，所述阀芯轴心位置设有轴向通孔，阀芯中部设有至少一个连通所述轴向通孔的径向的油孔。

进一步地，所述出油阀套的内圆面上开设能够连通所述出油孔的内环槽。

进一步地，所述出油孔的轴线与内环槽的中线位于同一平面内，所述出油孔的直径小于内环槽的宽度。

进一步地，进油楔形槽的数量为多个，多个进油楔形槽在圆周方向均匀分布；所述出油孔的数量为多个，所述多个出油孔在圆周方向均匀分布。

进一步地，所述线圈的外部设有与套筒密封连接的壳体。

进一步地，所述线圈缠绕在线圈骨架上，所述线圈骨架套在套筒的外部。

进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与速度采集装置及线圈电流控制装置相连，所述控制器用于根据速度及助力特性控制线圈的通电电流大小。

本发明所述的电液比例电磁阀，所述阀芯兼起滑阀与衔铁的作用，预紧螺钉用于调节复位弹簧的预紧度，复位弹簧和限位螺钉共同作用，对阀芯产生推力。在使用时，出油阀套的自由端固定在汽车动力转向器上，进油楔形槽通过直槽与汽车动力转向器转阀的进油油路相通，出油孔与汽车动力转向器转阀的回油油路相通。在线圈断电时，复位弹簧使阀芯位于原始位置，油楔形槽与出油孔不重合，即处于进油楔形槽与出油孔之间的油路不通。在线圈通电时，所述隔磁环、导套、极靴构成的套筒使线圈产生电磁力，阀芯在电磁力的作用下，克服复位弹簧的推力、压缩复位弹簧而产生轴向移动，进油楔形槽与出油孔部分重合，进油楔形槽与出油孔形成一个连通两者的阀口，进油楔形槽与出油孔的油路连通，形成能够将压力油部分泄走的旁通油路。

通过改变线圈通电电流的大小，所述套筒能使线圈产生不同的电磁力，从而使阀芯产生不同的轴向位移，调节进油楔形槽与内环槽的重合面积，即调节阀口面积，实现所述旁通油路油流量的调节。通过调节线圈的通电电流连续变化，即可实现阀口面积的连续变化，实现所述旁通油路油流量连续变化。

本发明的有益效果是：本发明所述的电液比例电磁阀，通过调节线圈的通电电流连续变化，即可实现阀口面积的连续变化，实现所述旁通油路油流量连续变化，从而实现连续改变汽车转向系统助力。在汽车行驶中，控制器获取车速信号，控制器判断出相应车速下所需要的最佳助力特性后，调节电液比例电磁阀中线圈的通电电流大小以产生相应的电磁力，从而使阀芯产生相应的轴向位移，改变进油楔形槽与内环槽的重合面积，从而改变旁通油液的流量，实现助力特性的连续调节。

在车速较低时，为保证转向轻便性，此时线圈断电，阀口关闭，手感轻便；随着车速的不断提高，通电电流逐渐增大，阀口逐渐开启，旁通流量也逐渐增大；在车速较高时，线圈通电电流大，阀口开度大直至全开，旁通流量多，助力较小，此时车辆操纵手感沉稳。

所述电液比例电磁阀，解决了汽车低速转向时轻便性和高速行驶时“路感”之间的矛盾，提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性；同时，由于转向系统中增加了旁通油路，从而降低了转向油泵的输出负荷，使得转向系统油耗进一步降低，提高了节能性，并延长了转向系统的使用寿命。另外，在高速转向工况下，通过设置控制器，使控制器能根据车速信号与转向角速度的信号及时迅速降低直至切断线圈通电电流，减小阀口开度，降低旁通油量，提高助力效果，响应迅速，实现紧急转向安全避险，提高安全性。

本发明利用比例电磁铁轴向的位移—力特性，保证控制电流—输出力的线性关系，将电流的线性变化转化为旁通流量的连续变化，结构新颖紧凑，易于控制，响应敏捷，成本低，可显著提高车辆操控性能，并降低能耗，符合车辆节能、环保的要求。

本发明能通过改变阀芯上进油楔形槽的宽度与出油阀套上出油孔大小，以及改变阀芯的控制位移量，与不同型号的动力转向器相匹配，输出与该类型转向器相匹配的助力特性曲线，通用性较强。

附图说明

图1为本发明所述电液比例电磁阀的剖视图。

图2为所述阀芯与限位环的剖视图。

图3为所述阀芯的左视图。

图4为所述出油阀套的结构图。

附图标记说明如下：

1-阀芯，2-出油阀套，3-导套，4-隔磁环，5-极靴，6-壳体，7-线圈 8-线圈骨架，9-预紧螺钉，10-复位弹簧，11-限位环，1a-进油楔形槽，1b-通孔，1c-直槽，1d-油孔，2a-内环槽，2b-出油孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的电液比例电磁阀，包括阀芯1、出油阀套2、导套3、隔磁环4、极靴5、线圈7。所述隔磁环4为非导磁材料，隔磁环4的两端分别与导套3和极靴5焊接连接构成套筒。所述出油阀套2上至少设有一个出油孔2b，出油阀套2一端与导套3采用过盈配合。所述阀芯1一端的端部外圆周面上至少开设一个进油楔形槽1a、端面上开设有连通所述进油楔形槽1a的直槽1c，另一端安装有限位环11，以对阀芯移动量限位，所述限位环11采用非导磁材料制成，例如铜。阀芯1位于套筒的内部，所述进油楔形槽1a的位置与出油孔2b的位置相对应、且不重合；所述极靴5内部装有预紧螺钉9，预紧螺钉9与限位环11之间设置有复位弹簧10。所述线圈7设置在所述套筒的外部。具体的，本实施例中，所述线圈7缠绕在线圈骨架8上，所述线圈骨架8套在套筒的外部。

在使用时，出油阀套2的自由端固定在汽车动力转向器上，进油楔形槽1a通过直槽1c与汽车动力转向器转阀的进油油路相通，出油孔2b与汽车动力转向器转阀的回油油路相通。所述阀芯兼起滑阀与衔铁的作用，预紧螺钉9用于调节复位弹簧10的预紧度，复位弹簧10和限位螺钉共同作用，对阀芯产生推力，使阀芯位于原始位置，油楔形槽与出油孔2b不重合，即处于进油楔形槽1a与出油孔2b之间的油路不通的状态。

在线圈7断电时，复位弹簧10使阀芯位于原始位置，油楔形槽与出油孔2b不重合，即处于进油楔形槽1a与出油孔2b之间的油路不通。在线圈7通电时，所述隔磁环4、导套3、极靴5构成的套筒使线圈7产生电磁力，阀芯在电磁力的作用下，克服复位弹簧10的推力、压缩复位弹簧10而产生轴向移动，进油楔形槽1a与出油孔2b部分重合，进油楔形槽1a与出油孔2b形成一个连通两者的阀口，进油楔形槽1a与出油孔2b的油路连通，形成能够将压力油部分泄走的旁通油路。

通过改变线圈7通电电流的大小，所述套筒能使线圈7产生不同的电磁力，从而使阀芯产生不同的轴向位移，调节进油楔形槽1a与内环槽2a的重合面积，即调节阀口面积，实现所述旁通油路油流量的调节。通过调节线圈7的通电电流连续变化，即可实现阀口面积的连续变化，实现所述旁通油路油流量连续变化。

本实施例中，还包括控制器(图中未示出)，所述控制器分别与速度采集装置及线圈7电流控制装置相连，所述控制器用于根据速度及助力特性控制线圈7的通电电流大小，解决汽车低速转向时轻便性和高速行驶时“路感”之间的矛盾，提高了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。

为了防止避免在使用时，因阀芯1发生径向旋转位移，使进油楔形槽1a与出油阀套2上的出油孔2b的位置不相对应，造成使用故障的问题；如图4所示，本实施例中，在所述出油阀套2的内圆面上开设能够连通所述出油孔2b的内环槽2a。较佳地，使所述出油孔2b的轴线与内环槽2a的中线位于同一平面内，所述出油孔2b的直径小于内环槽2a的宽度。

进一步地，为了使所述电磁阀的进油、出油效果更好、更均匀，如图2、图3所示，在阀芯1上设置多个进油楔形槽1a，较佳地，使多个进油楔形槽1a在圆周方向均匀分布。所述出油阀套2上设置的出油孔2b的数量为多个，所述多个出油孔2b在圆周方向均匀分布。

为了降低阀芯在导套3中轴向移动时的摩擦力，所述阀芯轴心位置设有轴向通孔1b，阀芯中部设有至少一个连通所述轴向通孔1b的径向的油孔1d，使进入轴向通孔1b中的油经所述油孔1d流至阀芯外圆面，以起到润滑的作用。在所述线圈7的外部设置与套筒密封连接的壳体6，以保护线圈7免收破坏。

下面以汽车行驶各工况为例，进一步说明所述电磁阀的工作过程以及各部分的关系：

启动发动机后，动力转向系统工作，转向泵输出压力油一路进入转向控制阀，一路作为旁通油液进入电液比例电磁阀中的直槽1c和进油楔形槽1a中，当阀口开启时，油液经由内环槽2a从出油孔2b中流入回油油路。

汽车以低速行驶时，要求转向轻便，方向盘所需助力较大，控制器根据车速信号使线圈7断电，在复位弹簧10的作用下，使进油楔形槽1a与内环槽2a的重合度为零，此时阀口处于关闭状态，旁通流量为零，动力转向器中油压最大，提供最大助力，此时车辆操纵手感轻便。

随着车速的不断提高，控制器逐渐增大线圈7通电电流，产生的电磁力也逐渐增大，阀芯1在电磁力的作用下产生轴向移动，阀口逐渐开启，旁通流量也逐渐增大；在车速较高时，进一步增大线圈7通电电流，使得阀芯的轴向位移更大，阀口开度接近并直至全开，旁通流量最大，此时助力较小，车辆操纵手感沉稳，驾驶员路感良好。

此外，在高速转向工况下，控制器能根据车速信号与转向角速度的信号及时迅速降低直至切断线圈7通电电流，阀芯移动响应迅速，阀口开度减小直至关闭，减少了旁通油量，提高了助力效果，实现紧急转向安全避险，提高安全性。

本发明所述的电磁阀，还可以作为其它需要改变油路流量的执行装置用。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.电液比例电磁阀，其特征在于，包括阀芯(1)、出油阀套(2)、导套(3)、隔磁环(4)、极靴(5)、线圈(7)；所述隔磁环(4)为非导磁材料，隔磁环的两端分别与导套(3)和极靴(5)焊接连接构成套筒；所述线圈(7)设置在套筒的外部；所述出油阀套(2)上至少设有一个出油孔(2b)，出油阀套(2)一端与导套(3)采用过盈配合；所述阀芯(1)一端端部外圆周面上至少开设一个进油楔形槽(1a)、端面上开设有连通所述进油楔形槽(1a)的直槽(1c)；阀芯(1)位于套筒的内部，所述进油楔形槽(1a)的位置与出油孔(2b)的位置相对应、且不重合；所述极靴(5)内部装有预紧螺钉(9)，预紧螺钉(9)与阀芯(1)之间设置有复位弹簧(10)。

2.根据权利要求1所述的电液比例电磁阀，其特征在于，所述阀芯(1)的另一端安装有限位环(11)，所述限位环(11)为非导磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的电液比例电磁阀，其特征在于，所述阀芯(1)轴心位置设有轴向通孔(1b)，阀芯中部设有至少一个连通所述轴向通孔的径向的油孔(1d)。

4.根据权利要求1所述的电液比例电磁阀，其特征在于，所述出油阀套(2)的内圆面上开设能够连通所述出油孔(2b)的内环槽(2a)。

5.根据权利要求4所述的电液比例电磁阀，其特征在于，所述出油孔(2b)的轴线与内环槽(2a)的中线位于同一平面内，所述出油孔(2b)的直径小于内环槽(2a)的宽度。

6.根据权利要求1所述的电液比例电磁阀，其特征在于，进油楔形槽(1a)的数量为多个，多个进油楔形槽(1a)在圆周方向均匀分布；所述出油孔(2b)的数量为多个，所述多个出油孔(2b)在圆周方向均匀分布。

7.根据权利要求书1所述的比例电磁阀装置，其特征在于，所述线圈(7)的外部设有与套筒密封连接的壳体(6)。

8.根据权利要求1所述的比例电磁阀装置，其特征在于，所述线圈(7)缠绕在线圈骨架(8)上，所述线圈骨架(8)套在套筒的外部。

9.根据权利要求1所述的比例电磁阀装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与速度采集装置及线圈电流控制装置相连，所述控制器用于根据速度及助力特性控制线圈的通电电流大小。