CN106489046B - 用于螺线管曲线成形的弯曲分流器 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括壳体的螺线管致动器。线圈设置在壳体内。磁通管和轴向地分开的磁极片由线圈围绕。电枢可滑动地安装在磁通管和磁极片的孔内。磁通管和磁极片由磁通扼流圈分开。磁芯分流器将磁极片与磁通扼流圈并排设置。磁芯分流器在较大的横截面管状厚度和较小的横截面管状厚度上具有弯曲分流器的外径，以提供增强的性能稳定性。

Description

用于螺线管曲线成形的弯曲分流器

技术领域

本发明涉及螺线管致动器。更具体地，本发明的领域是螺线管致动器阀领域，特别是可在机动车辆的变速器中利用的潜水电磁阀。

背景技术

许多电磁阀具有铁磁壳体。插入在壳体内的是线圈。线圈围绕与壳体磁性地连接的磁通管。与磁通管轴向地分开的是磁极片，其也与壳体磁性地连接。将磁通管与磁极片轴向地分开的是磁通扼流圈。可滑动地安装在磁通管和磁极片的内孔内的是电枢。电枢通常与阀构件连接的推杆邻接，该阀构件常常是滑柱型阀。滑柱型阀通常用液压外壳围绕。液压外壳常常可以与控制压力入口和出口或端口连接。控制压力端口通常与变速器的液压部件连接。供应压力入口或端口将与将电磁阀与加压的流体源连接的外壳连接。外壳常常与排出端口连接以提供流体压力贮槽。电磁阀通常将用于通过选择性地将控制端口与供应端口或排出端口连接来控制所述控制压力。电子控制器通常向电磁阀提供信令以将螺线管滑阀从中性或优选的位置移动到促进控制压力内的期望压力的位置。

在许多电磁阀的应用中，滑阀将被弹簧偏压到常高型控制压力或常低型控制压力的位置。在常高的位置中，滑阀被弹簧偏压以将供应端口与控制端口连接。在常低型电磁阀中，滑阀被弹簧偏置以将控制端口与排出端口连接，并且电磁阀克服弹簧偏压来致动以将控制端口与供应端口连接。

当致动如上面所描述的电磁阀时，线圈中的电流产生磁通量回路，其进入壳体到磁通管进入电枢(由于磁通扼流圈)，然后回到磁芯分流器进入磁极片中，然后回到壳体中。此磁通回路引起电枢在磁通管和磁极片内的孔中移动。电枢经由推杆的运动传递到滑阀，以选择性地改变控制端口与排出端口和/或供应端口的连接。

电磁阀的特性的某些属性可能会引起不稳定的性能。可导致不稳定性的电磁阀的第一特性是，即使当线圈电流强度保持恒定时，在滑阀上放置的电枢的力输出也根据滑阀的轴向位置而变化。因此，当电枢处于其比在其初始位置更加延伸的位置时，电枢可以在滑阀上施加更大的力，或者反之亦然。与螺线管致动器相关联的另一个问题是，通常将电枢偏压到非接合位置的弹簧根据电枢的轴向位置在电枢上施加不同量的力。当电枢处于其完全延伸的位置时，弹簧通常处于其最大能量存储状态，因此比电枢最初从其静止位置移动时向电枢施加更多的能量。取决于轴向位置的电枢的力输出的特性和取决于轴向位置的弹簧的阻力有时可能会激发电磁阀中的不稳定行为。如果电枢力由于电枢轴向位置变化而输出，则电磁阀的激活可能常常使电枢移动超过其期望的位置，以或将控制端口过度暴露于供应端口或过度暴露于排出端口。这就导致了电磁阀使控制压力或增大或减小超过期望的压力。螺线管控制器通常未察觉到电磁阀的此过度反应，直到存在足够的时间延迟，使得识别出控制压力的压力传感器可以向控制器发信号以降低电枢的激活。控制器识别出控制压力内的压力，但是识别不出电枢的轴向位置。因此，基于公式或数据表的控制器将向电磁阀提供补偿信号，以使电枢从其先前位置反转。由于电枢的轴向位置，由于螺线管致动器力和弹簧力的变量导致此反转常常将是不准确的。再次，控制器将导致电磁阀过度补偿，并且结果将是来自期望的控制压力的控制压力中的不期望的波动。期望的是提供一种电磁阀，其能够补偿随电枢位置变化的电枢力输出和弹簧偏压力输出的变化。

发明内容

为了显明上面指出的和其它多方面的期望，提出了本发明的一种披露。在一个优选的实施方式中，本发明提出了包括壳体的螺线管致动器或电磁阀。线圈设置在壳体内。磁通管与壳体磁性地连接并由线圈围绕。磁极片与磁通管轴向地对齐并与磁通管分开，并且由线圈围绕。磁极片与壳体磁性地连接。电枢可滑动地安装在磁通管和磁极片内。阀构件通过电枢来移动。磁通扼流圈将磁通管与磁极片分开。磁芯分流器将磁极片与磁通扼流圈并排放置。磁芯分流器从较大的管状横截面厚度到较小的横截面管状厚度逐渐缩减。沿着外径的磁芯分流器具有从较大的管状横截面厚度到较小的管状横截面厚度的弯曲形状。

本发明的其它应用领域从下文提供的详细描述中将会变得显而易见。应该理解的是详细描述和具体示例虽然表明了本发明的优选实施方式，但是仅仅是为了说明的目的而不意图限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中将会更加充分地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的常高型电磁阀的一个优选实施方式的截面图；

图2是具有不同倒圆的磁芯分流器的各种固定电流强度的电枢力输出相对于电枢轴向位置的图示；

图3是1.2安培的电枢力输出相对于电枢轴向位置的放大图；

图4是由凹形磁芯分流器的多个线性区段形成的磁芯分流器的放大图；

图5是由凸形磁芯分流器的多个线性区段形成的磁芯分流器的放大图；以及

图6是常低型电磁阀的根据本发明的电磁阀的截面图。

具体实施方式

以下优选实施方式的描述实质上仅仅是示例性的，并且绝非旨在限制本发明、其应用或使用。

参照图1，提供了本发明的电磁阀组件。电磁阀7具有螺线管致动器10。螺线管致动器10包括常常称为壳体或罐12的磁性外壳或框架。罐12通常由铁磁材料(比如钢)制成。安装在罐12内部的是线轴14。线轴14通常由非磁性材料制成，比如塑料或其它聚合材料。缠绕在线轴周围的是线圈16(示意性地示出)。最常见的是，线圈由铜线制成。电端子18(仅示出一个)设置成允许与控制线圈16的电流致动的控制源连接。定位在线轴14内的是磁极片22。磁极片22沿其顶端与罐12磁性地连接。磁极片22由线圈16围绕。如图所示，磁极片22经由磁通扼流圈30一体地连接到磁通管24。磁通管24与磁极片22轴向地对齐。磁通管24具有与罐12磁性地连接的整体式磁通垫圈26。

磁通扼流圈30将磁极片22与磁通管24轴向地分开。可滑动地安装在磁极片22和磁通管24的孔内的是电枢32。可选地，电枢32或磁极片22的内部或者磁通管24的内部可以涂覆有高磷无电镀镍或其它非磁性材料的薄涂层。

与螺线管致动器10连接的是液压外壳40。液压外壳40可以是金属或非金属材料，例如聚合物。插入在液压外壳40内的是内衬42。在大多数应用中，内衬42是金属材料。内衬42具有轴向孔44。可滑动地安装在轴向孔44内的是阀构件46。阀构件在其下端具有轴向孔48。轴向孔48与阀构件46的最末端相交并与一系列相交的横向孔50相交。液压外壳40具有用于与压力贮槽连接的排出端口52和用于与泵或其它压力源连接的压力供应端口54。液压外壳40的轴向末端部设置有控制端口56。围绕阀构件46的是保持器58。保持器58由低弹簧刚度的弹簧60偏压以确保阀构件46与推杆62的接合。推杆62与定心T形件64一体地连接，并且如果需要可以由单件的工件来制成。定心T形件64插入在电枢32的端部上的接收腔内。电枢32的顶部具有弹簧安装延伸部66。装配在延伸部66周围的是非磁性气隙间隔件68。气隙间隔件68防止电枢32与磁极片22的任何无意的磁性闩锁。延伸部66安装偏压弹簧70，偏压弹簧70将电枢32偏压在向下位置，其中当螺线管7未致动时，横向孔50暴露有供应端口54。因此，螺线管7是常开型或常高型螺线管。提供了校准塞72以在偏压弹簧70上提供预负载的压缩调节。磁极片22通过磁芯分流器80与磁通扼流圈30并排设置。

螺线管7通常用于其中发送命令信号以设定与控制端口56连接的液压部件的控制容积中的压力的应用中。排出压力是非常低的或为零且对于所有意图和目的可以被认为是常数。与螺线管7一起利用的供应压力通常在宽范围内变化。控制压力可以变化，并且控制压力通常由发送到螺线管7的信号设定。与控制端口56连接的液压部件中的液压流体的控制体积或量的大小可以发生变化，从而导致将由电磁阀7实行的从供应端口到控制端口(或控制端口到排出端口)的流体输送的变化。

对于期望的控制压力，螺线管7由输送到线圈16的给定的电流来致动。线圈16中的给定的电流将使电枢32由罐12、磁通管24、电枢32、磁芯分流器80以及磁极片22之间的磁回路引起的磁力被向上拉动。线圈的该致动使得电枢32克服偏压弹簧70的力被磁性地向上拉动。控制端口56中的液压压力作用于阀46的横截面上，从而将其向上推入阀构件46中，并接触推杆62以限制其进一步向上移动。

在已经致动螺线管7之后，存在力平衡。线圈16的致动的力使电枢32提供向上的力。电枢32的此向上的力由偏压弹簧70来抵抗。由螺线管7控制的液压部件中的压力通过控制端口56起作用以抵靠阀46的横截面来推动。如果待控制的部件内的压力上升到超过所期望的压力，则通过控制端口56起作用的流体压力将向上推动阀构件46，从而使横向孔50计量出通过台面86的流量，从而使部件内的流体然后通过排出端口52排出。流体的损失使得部件内的压力降低到期望的控制压力。如果由于某种原因(控制体积的膨胀或其它原因)，与控制端口连接的液压部件内的压力降低，则作用于阀构件46上的压力降低，并且偏压弹簧70向下推动电枢从而推动推杆62进入阀构件，使横向端口50计量从供应端口54进入的流入量，此时将加压流体添加到液压部件直到达到期望的压力。

为了改变如前面所述的待控制的液压部件中的期望压力，线圈16由控制器(未示出)致动。实质上，电流的增大将会导致增大的施加在电枢上以向上拉动电枢的力。参照图2，线100示出了在0.4安培电流时由电枢施加的力。当电枢处于远离磁通垫圈68与磁芯接触最远的位置处(大约2.2毫米处)时，本发明的那些电磁阀之前的电磁阀施加3.3牛顿的力。在0.8安培电流时的查看线200的相同轴向电枢位置处，存在大约8.3牛顿的力，在1.2安培的电流时电枢施加大约13.8牛顿的力。施加于所施加的力的电流之间的关系基本上是线性的比例关系。然而，对于基于电枢的轴向位置的给定的电流而言，由电枢施加的力存在变化。在非常低的电流强度(诸如0.4安培)处，对于给定的轴向位置而言由电枢提供的力仅存在微小的变化。然而，随着线圈中的电流增加，由于轴向位置导致的电枢力的变化趋向于增大。在远离接触磁芯的气隙间隔件68的2.2毫米的位置处的0.8安培(线200)处，由电枢所施加的力大约是8.3牛顿。然而，随着电枢进一步向上移动，该力接近10牛顿的力。该影响对于1.2安培的电流更加显著，其中在远离2.2毫米的位置处该力大约是13.8牛顿(线300)，其中在气隙间隔件被略微压缩的上部位置处，所施加的力大约是15.5牛顿。基于电枢相对于磁极片22的轴向位置的电枢的力输出的非一致性或变化可能对电磁阀的正常工作提出了挑战。

磁芯分流器80具有较大的管状横截面厚度82，其逐渐缩减至较小的横截面管状厚度84。在当前惯例之前，沿着磁芯分流器80的外径，在较大的管状横截面厚度82与较小的横截面管状厚度84之间规定的路径是直线。本发明将此分流器形状从直线修改成弯曲的形状。磁芯分流器外径的弯曲可以是曲线形状的弯曲，比如圆锥函数或圆倒圆。在某些应用中，它是凸形的；在其它应用中，它可能是凹形的。在电磁阀7中，已经发现曲率半径在40毫米处优选地是凹形的。

参照图3，针对电流为1.2安培的图1中示出的螺线管提供了相对于电枢轴向位置的力输出的曲线图。图3的曲线图是图2中示出的放大曲线图，为了说明的清楚已经将图2放大。线300示出了在发明之前的电磁阀的力输出之间的关系，其中通量磁芯分流器的外径的锥形仅仅是从其最大直径到其最小直径的直线。当电枢处于其远离磁极片的极端位置处时该力大约是13.8牛顿，当电枢处于朝向磁极片的极端位置处时该力输出大约是15.5牛顿。线320示出了由偏压弹簧70基于电枢的轴向位置施加在电枢上的力。线320基本上是线性的，其中其斜率取决于弹簧的弹簧刚度以及由于校准塞的调节导致的任何预负载。在远离磁极片的电枢最极端位置处，弹簧向电枢施加大约11.5牛顿的力。当电枢最靠近磁极片时，弹簧在电枢上施加大约16.5牛顿的力。线340示出了将10毫米凸倒圆放置在磁通分流器上10毫米倒圆处的效果。在远离磁极片的极端位置处，1.2安培产生大约11.6牛顿的力，而在相反的极端位置处在电枢上施加大约18.5牛顿的力。线330示出了具有20毫米凸倒圆的分流器的相对于电枢轴向位置的力输出。线360示出了具有-20毫米的凹曲率的分流器的相对于电枢轴线的力输出。线350提供了当分流器具有-10毫米的凹曲率半径时，相对于电枢轴向位置的力输出。

在设定螺线管7的力平衡图中，控制压力将在如图1所示的向上方向中作用于阀构件46的直径上。将存在从通过供应端口54进入并到达控制端口56的流体施加在阀构件上的微小流动力。也将存在由弹簧60提供的略微向上的力。当线圈16致动时，存在由电枢提供的向上的力。用于电磁阀7的这些上述力将与由弹簧70提供的力反向。由电枢上的弹簧70提供的力随着电枢行进到其中气隙间隔件68与磁极片22接触的位置而增大。在如图1所示的常高型电磁阀中，磁力在与弹簧70相反的方向中作用于致动器上，以随着电磁阀的电流增大而降低控制压力。电磁阀7的操作中的稳定性的最佳状况是，为了增加电枢沿轴向向上移动时的力输出，磁极片22略微小于由弹簧70施加在电枢上的力的增加。因此，在许多应用中，磁芯分流器80将具有凹形形状，即如与直线磁芯分流器相比，分流器的外径将向内弯曲。

参照图4，示出了根据本发明的多线性区段凹形磁芯分流器的放大图。磁芯分流器280具有较大的外径282和较小的外径284。曲线分流器280由线性区段292、294和296制成。线性区段296终止于磁通扼流圈230处。区段292和294沿着角度293钝角地角连接在一起。

图5是磁芯分流器380的放大图，并且具有从其较大的外径382到其较小的外径384的凸形形状。存在三个线性区段392、394和396。线性区段392和394沿角度393反射性地角连接在一起，以提供此磁芯通量分流器期望的凸形形状。磁芯通量分流器380终止于磁芯通量扼流圈332处。

参照图6，根据本发明的常低型潜水电磁阀407具有铁磁罐410。罐410沿其下端具有一系列槽(未示出)以辅助突片412的弯曲，突片412接触液压本体416的倾斜部分414以将其捕获到壳体410和到磁极垫圈418。罐410通常沿其下端开放并在其顶端420上闭合。罐410形成大致管状的封套。磁通管422通过非磁性对齐管424与通常称为磁极片426的第二铁磁环形磁性构件径向地对齐。磁极片426通过磁极垫圈418与罐磁性地连接。在其它实施方式(未示出)中，虽然其经由磁极垫圈418与罐410磁性地连接，但是磁极片426仍可以与磁极垫圈418分开。将磁通管422与磁极片426轴向地磁性分开的是由间隙428提供的磁通扼流圈。将磁通管422和磁极片426从壳体10径向地并置的是线圈和线轴组件430。

铁磁电枢436可滑动地安装在磁通管422和磁极片426内。罐的顶端420从凹窝442向内向下延伸，以辅助防止电枢436与罐410的磁性闩锁。电枢436或可替选的磁通管422和磁极片426可以具有非磁性材料的薄衬层，以辅助防止侧面闩锁。电枢436还具有一系列轴向通道446，以允许电磁阀407内的流体在电枢436的轴向侧面之间移动。电枢436经由与电枢436连接的球452将运动传递到阀构件450。

液压本体416具有由横向孔456提供的排出入口/出口通道。横向孔458与供应压力连接。轴向孔460与控制压力连接。如图所示，螺线管407是常低控制压力电磁阀。液压本体416是具有金属内衬或套管464的聚合物构件。可滑动地安装在套管内的是具有滑阀部分466的阀构件450。滑阀部分466由弹簧468偏压。弹簧468具有接合保持器或垫圈470的顶端492。滑阀466具有内部通道472，其与控制压力连接，该控制压力与一系列横向孔474相交。横向孔474通常定位成其中它们与横向孔456流体地连通，从而使控制压力与排出连通。为了使控制压力与供应压力连接，使线圈致动从而使电枢436抵靠弹簧468的偏压而移动，从而导致将横向孔474与液压本体横向孔458流体地连通，液压本体横向孔458与流体供应连接以增加系统中的液压。线圈434的致动在罐、磁通垫圈和磁通管中生成磁通回路。由于间隙428，磁通回路将跳到电枢436中，然后通过电枢离开到磁极片426，从而使电枢436到达最小磁阻点，从而使电枢436向下移动。

电磁阀407受到控制端口460中的流体压力的作用，以在其由弹簧468推动的相同方向中向上推动滑阀466。在大多数应用中，施加在电枢446上的弹簧力是非常小的。因此，在大多数应用中，分流器426将是凸形的。在由弹簧468施加的弹簧力相对较大的应用中，磁芯分流器的形状可以是凹形的。

本发明的描述在实质上仅仅是示例性的，因此不脱离本发明的要旨的变型旨在包含在本发明的范围内。这样的变型不会被认为是偏离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种螺线管致动器阀，其包括：

壳体；

线圈，其设置在所述壳体内；

磁通管，其与所述壳体磁性地连接并由所述线圈围绕；

磁极片，其与所述磁通管轴向地对齐并轴向地分开且由所述线圈围绕，所述磁极片与所述壳体磁性地连接；

电枢，其可滑动地安装有所述磁通管和所述磁极片；液压外壳，所述液压外壳与所述壳体连接，所述液压外壳具有控制压力连接件、供应压力连接件和排出连接件；

阀构件，其由所述电枢移动以选择性地将所述控制压力与供应压力或排出压力连接；

弹簧，其将所述阀构件偏压在将所述控制压力与所述供应压力和排出压力之一连接的优选位置，并且其中所述控制压力轴向地反作用于所述阀构件；

磁通扼流圈，其置于所述磁通管和所述磁极片之间，并且将所述磁通管与所述磁极片分开；以及

磁芯分流器，其将所述磁极片和所述磁通扼流圈并排设置，所述磁芯分流器从大的管状横截面厚度逐渐缩减到较小的管状横截面厚度，所述磁芯分流器沿着外径具有从所述大的管状横截面厚度到所述较小的管状横截面厚度的弯曲形状，并且所述磁芯分流器构造成完成所述磁通管、所述磁极片以及所述电枢之间的磁回路，

其中所述螺线管致动器阀是常低型的使得所述阀构件被偏压以将所述控制压力与所述排出压力连接；

其中所述磁芯分流器具有凸形形状。

2.根据权利要求1所述的螺线管致动器阀，其中所述磁通扼流圈与所述磁极片和所述磁通管一体地连接。

3.根据权利要求1所述的螺线管致动器阀，其中所述磁芯分流器弯曲形状是由多个线性的角连接的区段形成的。

4.根据权利要求1所述的螺线管致动器阀，其中所述磁芯分流器弯曲形状是由至少三个或更多个线性的区段形成的。

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