CN104728421A - 汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法及装置，本发明是取消现有压力比例阀中电磁铁部分的极靴，同时在电磁铁部分增设磁环，通过磁环改变电磁阀的比例特性；使电磁阀的比例特性可以在正比例和反比例之间任意切换，以实现单电磁铁双向控制的目的。本发明仅需要一个电磁铁就可实现压力比例阀双向控制，具有体积小，重量轻，制作成本低，动态响应速度快的特点，完全可满足汽车自动变速箱的使用要求，为汽车行业提供了高质量的压力比例阀，提高了产品的市场竞争力，具有广泛的应用前景。

Description

汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法及装置

技术领域

本发明涉及一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法及装置，属于汽车自动变速器技术领域。

背景技术

变速箱是汽车的重要部件，通过变速箱来改变传动比，改变发动机曲轴的转矩，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。手动变速箱人工换档过程复杂，需要驾驶者手脚配合，劳动强度大使驾驶者易疲劳，而自动变速箱的操作简单，驾驶难度低，且采用CVT无级变速的自动变速箱，不会有换档时的顿挫感，乘座舒适，更凸显了自动变速器的重要性。本发明涉及的两位三通常闭式压力比例阀是自动变速器的关键部件，是液压控制系统的油路控制先导阀，对自动变速箱的控制精度和可靠性有着重要影响。

电-机器转换器是电液比例阀的关键部件，其功能是将输入的控制信号转换成相应的阀芯位移，其性能直接影响液压阀以至系统的工作特性，传统的采用机械弹簧复位的比例电磁阀，由于具有较大的推力/重量比、易于维护、成本低等特点，得到广泛的应用。但是传统比例电磁阀只能单向作用，限制了其使用范围，要实现压力比例阀双向作用，需要采用两个比例电磁铁，这使得阀的体积增大，成本提高，而且电磁铁质量增加对阀的动态响应也产生了负面影响。

因此，我们设计了新型压力比例阀，实现压力比例阀双向作用，满足控制精度及可靠性高要求的同时，以达到结构简单，体积小，成本低，以提高市场竞争力，为汽气车自动变速箱提供了更好的压力比例阀。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法及装置。以满足汽车行业对高性能压力比例阀的要求。

本发明的技术方案：

一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法，该方法是取消现有压力比例阀中电磁铁部分的极靴，同时在电磁铁部分增设磁环，通过磁环改变电磁阀的比例特性；使电磁阀的比例特性可以在正比例和反比例之间任意切换，以实现单电磁铁双向控制的目的。

前述改进方法中，所述磁环一端的电磁阀衔铁上设有平衡圈组件；通过平衡圈组件改善磁环磁力线的分布以防止衔铁运动时出现卡滞现象，确保电磁阀压力特性曲线的一致性，提高电磁阀压力特性曲线精度和电磁阀的可靠性。

前述改进方法中，所述衔铁底部经弹簧与弹簧座连接，所述弹簧座为波形结构，通过改变弹簧座波形面的形状调整弹簧的预压力。

前述改进方法中，所述弹簧座底部设有鞍形垫；通过压紧后的鞍形垫弹力防止线圈松动，简化装配过程，提高电磁阀的可靠性。

前述改进方法中，所述压力比例阀的进油口和控制口增设环滤网，通过环滤网提高压力比例阀的抗污染能力，从而提高压力比例阀的可靠性和稳定性。

前述改进方法中，所述压力比例阀的溢流孔处采用高磁导性钢球与阀座配合的密封结构，在确保密封性的前提下减小加工难度。

根据前述改进方法构成的装置；包括阀体，阀体设有中心孔，阀体上设有与中心孔相通的进油口，控制口、回油口和溢流口；中心孔内设有阀芯，阀芯与中心孔滑动连接；阀芯的轴线上设有盲孔，盲孔底部设有节流孔，盲孔孔口设有节流嘴；与节流嘴对应的阀体上设有由阀座和钢球构成的溢流阀，钢球与电磁阀组件上的衔铁接触连接；阀芯靠近进油口一端设有锥形弹簧。

前述装置中，所述进油口，控制口外设有环滤网，环滤网经套管固定在阀体上。

前述装置中，所述电磁阀组件包括外壳，外壳内依次设有鞍形垫、弹簧座、直弹簧和衔铁；衔铁外设有线圈组件，线圈组件底部设有磁环；衔铁底部设有平衡圈组件。

前述装置中，所述弹簧座的形状为圆形，截面形状为波浪形。

与现有技术相比，本发明仅需要一个电磁铁就可实现压力比例阀双向控制，具有体积小，重量轻，制作成本低，动态响应速度快的特点，完全可满足汽车自动变速箱的使用要求，为汽车行业提供了高质量的压力比例阀，提高了产品的市场竞争力，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是环滤网的结构示意图；

图3是弹簧座的结构示意图；

图4是平衡圈组件的结构示意图；

图5是鞍形垫的结构示意图；

图6是压力比例阀稳态时的等效原理图；

图7是压力比例阀失稳时的等效原理图；

图8是控制口压力比例特性曲线图；

图9是采用磁环后调压区间的压力特性曲线图。

附图中的标号为：1-环滤网、2-阀体、3-钢球、4-衔铁、5-外壳、6-线圈组件、7-直弹簧、8-磁环、9-平衡圈组件、10-鞍形垫、11-弹簧座、12-中心孔、13-盲孔、14-套管、15-节流孔、16-回油口、17-锥形弹簧、18-溢流口、19-节流嘴、20-阀座、21-阀芯、22-控制口、23-进油口、24-溢流腔、25-反馈腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法，如图1所示：该方法是取消现有压力比例阀中电磁铁部分的极靴，同时在电磁铁部分增设磁环，通过磁环改变电磁阀的比例特性；使电磁阀的比例特性可以在正比例和反比例之间任意切换，以实现单电磁铁双向控制的目的。在磁环一端的电磁阀衔铁上设有平衡圈组件；通过平衡圈组件改善磁环磁力线的分布以防止衔铁运动时出现卡滞现象，确保电磁阀压力特性曲线的一致性，提高电磁阀压力特性曲线精度和电磁阀的可靠性。衔铁底部经弹簧与弹簧座连接，所述弹簧座为波形结构，通过改变弹簧座波形面的形状调整弹簧的预压力。弹簧座底部设有鞍形垫；通过压紧后的鞍形垫弹力防止线圈松动，简化装配过程，提高电磁阀的可靠性。在压力比例阀的进油口和控制口增设环滤网，通过环滤网提高压力比例阀的抗污染能力，从而提高压力比例阀的可靠性和稳定性。在压力比例阀的溢流孔处采用高磁导性钢球与阀座配合的密封结构，在确保密封性的前提下减小加工难度。

根据前述改进方法构成的装置（压力比例阀）。如图1所示：包括阀体2，阀体2设有中心孔12，阀体2上设有与中心孔12相通的进油口23，控制口22、回油口16和溢流口18；中心孔12内设有阀芯21，阀芯21与中心孔12滑动连接；阀芯21的轴线上设有盲孔13，盲孔13底部设有节流孔15，盲孔13孔口设有节流嘴19；与节流嘴19对应的阀体2上设有由阀座20和钢球3构成的溢流阀，钢球3与电磁阀组件上的衔铁4接触连接；阀芯21靠近进油口23一端设有锥形弹簧17。进油口23，控制口22外设有如图2所示的环滤网1，环滤网1经套管14固定在阀体2上。电磁阀组件包括外壳5，外壳内依次设有鞍形垫10、弹簧座11、直弹簧7和衔铁4；衔铁外设有线圈组件6，线圈组件底部设有磁环8；衔铁4底部设有平衡圈组件9。图3是鞍形垫的结构示意图；图4是弹簧座的结构示意图，由图4可见弹簧座11的形状为圆形，截面形状为波浪形。      

实施例

本例以两位三通常闭式压力比例阀为例进行说明。具体结构如图1所示，主要由电磁阀组件和比例阀组件两部分构成。可以分别组装电磁阀组件和比例阀组件，两个组件组装完成后再将电磁阀组件的衔铁4一端与比例阀组件的溢流腔一端连接。

组装比例阀组件步骤如下：将阀体2装上密封圈，然后压入环滤网1和套管14，再装入阀芯21和锥形弹簧17，然后将锥形弹簧17端阀体2封闭。

组装电磁阀组件步骤如下：将鞍形垫10、弹簧座11、直弹簧7磁环8、线圈组件6依次装入电磁阀组件外壳5，再将衔铁4压入平衡圈组件9插入线圈组件6的中心孔。

最后，将钢球3装入阀体2的阀座20内压入电磁阀组件外壳5收口，完成图1所示的两位三通常闭式压力比例阀。

上述两位三通常闭式压力比例阀的工作原理如下：

电磁阀不通电时，直弹簧7弹力大于磁环8产生的磁力，钢球3与阀座20处于压紧状态，此时平衡圈组件9处于自然状态。

稳态时阀芯21受力情况见图6，为清楚表达，图6在不影响分析的情况下作了简化。不通电的状态下，电磁阀进油口23通入一定油压P0，通过节流嘴19后在溢流腔24产生压力P2，压力P2作用于阀芯21左侧，形成向右的液压力F液，此时液压力F液不足以推开钢球3, 液压力F液克服锥形弹簧17的弹簧力F锥弹，推动阀芯21向右移动，使进油口23与控制口22沟通，控制口22中产生油压P，由于控制口22与反馈腔25相连，反馈腔25中油压P3作用在阀芯21右侧，产生向左的反馈力F反，其作用是使阀芯21向左移动，使进油口23与控制口22断开，最终达到力平衡。此时有：

式（1）改写为压强的形式为：

如图6所示，此时，进油口23与控制口22不通，控制口22与反馈腔25连通但无油液流动，P=P3，钢球3与阀座20之间完全密封，进油口23与溢流口18之间无油液流动，P0=P2，上式可以改为更直观的形式：

上式表明比例阀的进油口23的压力P0与控制口22的压力P不等，控制口22的压力P＜F锥弹/S。

当电磁阀通入一定极性的电流I时，如图7所示，电磁阀的吸引钢球3与阀座20之间存在一定开度时,按流量公式有：

上述三个等式中，A0、A1和A2分别为相应阀口的通流面积。按流量连续性原理，有Q0=Q1=Q2，考虑流量系数通常差别不大，近似有C1=C2=C3，因回油口16接油箱，可考虑P4=0，则联解以上3式可得：

式（3）中：

稳态时，控制口22与反馈腔24连通但无油液流动，所以P=P3，结合式（2）、式（3）有：

从式（4）中可以看出，0＜k1≤1，对于固定的节流嘴19和阀芯节流孔15，A0、A1为常量，A2为阀座20与钢球3之间的通流面积，是一个与钢球3行程相关的函数。随着钢球3行程的增加，A2增大，k1减小，P降低，因此当电磁阀通入一定极性的电流时，比例阀是一个反比例减压阀，比例特性如图8所示。

增加比例阀进油口23通入的油压P0，通过节流嘴19后在溢流腔24产生压力P2，压力P2作用于钢球3右侧，形成向左的液压力F液，此时F液足以推开钢球3, F液克服弹簧力F弹，推动钢球3向左移动。当电磁阀通入相反极性的电流-I时，控制口22的压力P增加，此时控制压力P随电流成正比例特性。

本例中主要的改进点如下：

1、如图3所示，电磁阀弹簧座11采用波形结构,可以通过微调波形结构，调节直弹簧7的预压力，避免通过提高零件尺寸精度要求保证直弹簧的预压力，该结构可以有效地保证电磁阀压力特性一致性和控制精度，使压力比例阀具有更好的线性度、较小的滞环、以及较低的功耗，同时提高了产品合格率，降低了直弹簧、衔铁4、磁环8和平衡圈组件9等零件的加工精度要求，极大地降低了加工成本，提高了电磁阀整体可靠性。

 2、图4是本例电磁阀的平衡圈组件9，是本例的第二个创新点，电磁阀通电磁时，吸引衔铁运动时，通过平衡圈组件导向，使衔铁运动不卡滞，保证电磁阀压力特性曲线一致性，提高电磁阀压力特性曲线精度，提高了电磁阀的可靠性。

3、本例在电磁阀组件内增加的磁环8，是本例的第三个创新点，电磁阀的电磁铁部分比一般比例电磁阀的电磁铁部分减少了极靴结构，增加了磁环结构设计，此结构的优点是改变通电电流的正负极，可以改变电磁阀的比例特性，通一定极性的电流时，电磁阀调压特性成反比例，改变电流极性后，电磁阀调压特性成正比例，实现比例电磁阀双作用，调压特性曲线如图9所示。

4、本例在比例阀组件的进油口和控制口增加环滤网1（见图2），是本例的第四个创新点，可提高电磁阀的抗污染能力，提高电磁阀可靠性和稳定性。

5、本例的第五个创新点是在电磁阀中使用如图5所示的鞍形垫10，鞍形垫不同普通的平垫圈，鞍形垫的自然状态是不封闭的喇叭口状，安装时将其压平，压平后鞍形垫具有恢复原来形状的弹力，主要用于防止线圈松动，装配简单，提高电磁阀的可靠性。

6、本例的第六个创新点是高磁导性的钢球3与阀座20的结合，替代了传统的顶杆、控油阀、回油阀密封结构，简化了密封结构，提高了可靠性。

以上仅是本发明的一个实例，并不构成对本发明的任何限制，凡是本技术领域的技术人员在不背离本申请权利要求书的实质和范围之内的任何修改、增加和等效替代均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种汽车自动变速箱用压力比例阀的改进方法，其特征在于：该方法是取消现有压力比例阀中电磁铁部分的极靴，同时在电磁铁部分增设磁环，通过磁环改变电磁阀的比例特性；使电磁阀的比例特性可以在正比例和反比例之间任意切换，以实现单电磁铁双向控制的目的。

2.根据权利要求1所述改进方法，其特征在于：所述磁环一端的电磁阀衔铁上设有平衡圈组件；通过平衡圈组件改善磁环磁力线的分布以防止衔铁运动时出现卡滞现象，确保电磁阀压力特性曲线的一致性，提高电磁阀压力特性曲线精度和电磁阀的可靠性。

3.根据权利要求1所述改进方法，其特征在于：所述衔铁底部经弹簧与弹簧座连接，所述弹簧座为波形结构，通过改变弹簧座波形面的形状调整弹簧的预压力。

4.根据权利要求3所述改进方法，其特征在于：所述弹簧座底部设有鞍形垫；通过压紧后的鞍形垫弹力防止线圈松动，简化装配过程，提高电磁阀的可靠性。

5.根据权利要求1所述改进方法，其特征在于：所述压力比例阀的进油口和控制口增设环滤网，通过环滤网提高压力比例阀的抗污染能力，从而提高压力比例阀的可靠性和稳定性。

6.根据权利要求1所述改进方法，其特征在于：所述压力比例阀的溢流孔处采用高磁导性钢球与阀座配合的密封结构，在确保密封性的前题下减小加工难度。

7.根据权利要求1～6任一权利要求所述改进方法构成的装置，其特征在于：包括阀体（2），阀体（2）设有中心孔（12），阀体（2）上设有与中心孔（12）相通的进油口（23），控制口（22）、回油口（16）和溢流口（18）；中心孔（12）内设有阀芯（21），阀芯（21）与中心孔（12）滑动连接；阀芯（21）的轴线上设有盲孔（13），盲孔（13）底部设有节流孔（15），盲孔（13）孔口设有节流嘴（19）；与节流嘴（19）对应的阀体（2）上设有由阀座（20）和钢球（3）构成的溢流阀，钢球（3）与电磁阀组件上的衔铁（4）接触连接；阀芯（21）靠近进油口（23）一端设有锥形弹簧（17）。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于：所述进油口（23），控制口（22）外设有环滤网（1），环滤网（1）经套管（14）固定在阀体（2）上。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于：所述电磁阀组件包括外壳（5），外壳内依次设有鞍形垫（10）、弹簧座（11）、直弹簧（7）和衔铁（4）；衔铁外设有线圈组件（6），线圈组件底部设有磁环（8）；衔铁（4）底部设有平衡圈组件（9）。

10.根据权利要求9所述装置，其特征在于：所述弹簧座（11）的形状为圆形，截面形状为波浪形。