CN111911699A - 用于控制流体介质流的控制阀以及形成包括该控制阀的阀体的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制流体介质流的控制阀包括沿着轴线延伸并且被配置成用于在未致动位置与致动位置之间移动的推杆。该控制阀还包括可操作地联接到该推杆用于控制流体介质流的阀构件。另外，该控制阀包括具有限定流体通道的内表面的阀体。该阀体包括与所述流体通道同心的推杆引导件。该推杆引导件还沿着所述轴线围绕所述推杆设置，用于在所述未致动位置与所述致动位置之间引导所述推杆。该阀体还包括设置在所述流体通道内的推杆引导件支撑件。最后，推杆引导件支撑件与所述阀体的所述内表面和所述推杆引导件成一体并且在所述阀体的所述内表面和所述推杆引导件之间延伸。

Description

用于控制流体介质流的控制阀以及形成包括该控制阀的阀体 的方法

技术领域

本发明总体上涉及一种液压控制螺线管，并且更具体地涉及一种用于 在液压控制螺线管中使用的控制阀。

背景技术

本领域已知的传统车辆动力系统通常包括与变速器旋转连通的发动 机。该发动机产生旋转扭矩，该旋转扭矩被选择性地平移至变速器，该变 速器进而将旋转扭矩平移至一个或多个车轮。通常的变速器以不连续的步 骤在用于启动车辆的高扭矩低速模式和用于以高速运行的车辆的高速低 扭矩模式之间换挡。在手动变速器中，通过齿轮组的手动控制的接合来完 成换挡。在自动变速器中，通过摩擦元件的自动控制接合来实现换挡。

为了便于自动变速器的摩擦元件的换挡和受控接合，车辆动力系统通 常包括提供加压液压流体的泵和用于控制通过液压回路的流体流的多个 控制阀。

用于控制通过液压回路的流体流的传统控制阀包括具有推杆的开关 螺线管，该推杆具有模制特征部以提供用于移动的流动路径和引导。另一 种传统设计包括刚性地附接到衔铁的短推杆，利用衔铁进行引导并提供通 过到达由较短推杆操作的阀所需的间接路径的流动。然而，在低温期间， 流体的粘度增加，这反而又降低了通过控制阀的流体的流速，从而导致由 控制阀提供的延迟的和/或较少的总体控制。为了增加流体通过控制阀的流 速，传统的控制阀减小了模制特征部的厚度以提供额外的流动空间。然而， 具有较少材料模制的推杆可能导致推杆的断裂和控制阀在重复使用之后 的故障。具体地，推杆的较小模制特征部可能在操作期间断裂，导致控制 阀故障。此外，提供这种推杆的模制特征部在制造过程中需要额外的工艺， 需要摒弃这种做法。其他传统设计将阀与推杆结合在一起，需要额外加工 推杆和阀体以及更昂贵的材料。因此，仍然需要一种容易制造的控制阀， 其允许流体的最大流动，从而导致输出流或压力的更快和更精确的控制 (特别是在低温期间)，同时保持推杆的强度以确保可重复性。

发明内容

本文公开了一种用于控制流体介质流的控制阀。该控制阀包括沿着轴 线延伸并且被配置成用于在未致动位置与致动位置之间移动的推杆。该控 制阀还包括可操作地联接到推杆用于控制流体介质流的阀构件。另外，控 制阀包括具有限定流体通道的内表面的阀体。该阀体包括与所述流体通道 同心的推杆引导件。该推杆引导件还围绕所述推杆沿着所述轴线设置，用 于在所述未致动位置与所述致动位置之间引导所述推杆。该阀体还包括设 置在所述流体通道内的推杆引导件支撑件。该推杆引导件支撑件与所述阀 体的所述内表面和所述推杆引导件成一体并且在它们之间延伸。

最后，在本文公开了一种形成控制阀的方法。

具有与阀体的内表面成一体并在阀体的内表面和推杆引导件之间延 伸的推杆引导件支撑件允许流体通道的最大横截面面积以允许通过控制 阀的最大流速，提供更快和更准确的阀控制，同时仍然为推杆提供强度以 减少推杆断裂以确保可重复性。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将容易地理解本发明的其 他优点，其中：

图1A是具有控制阀的阶梯状推杆处于未致动位置的横截面图；

图1B是具有控制阀的阶梯状推杆处于致动位置的横截面图；

图2A是具有直推杆的控制阀处于未致动位置的横截面图；

图2B是具有控制阀的直推杆处于致动位置的横截面图；

图3A是控制阀的阀体的俯视图；

图3B是移除了推杆的控制阀的阀体的俯视图；

图3C是控制阀的阀体的侧面透视图；

图4A是图1A的控制阀的横截面图，其强调流体介质流并使推杆处于 未致动位置；并且

图4B是图1B的控制阀的横截面图，其强调流体介质流并使推杆处于 致动位置。

具体实施方式

现在参考附图，其中相同的数字用于表示相同的结构，除非另有说明， 否则用于控制流体介质流的控制阀10通常在图1A和图1B中示出。应当 理解，控制阀10可以是压力控制阀10或流量控制阀10。此外，控制阀 10可以包括用于调节流体介质的任何类型的阀中的一个或多个，包括止回 阀、提升阀、球阀、滑阀等。此外，控制阀10可以由包括螺线管、动力螺杆、液压致动器、气动致动器等的任何线性力致动。

仍然参见图1A和图1B，控制阀10限定多个端口并且在这些端口中 的一个或多个之间限定流体通道12。在图1A所示的实施例中，控制阀10 限定被配置成允许流体介质流进入控制阀10的流体通道12的供给端口 14，以及被配置成允许流体介质流离开流体通道12的排放端口16，以及 被配置成控制流体介质流，即，以允许流体介质流进入或离开流体通道12 的控制端口18。在一个实施例中，如由阀的致动状态所确定的，控制端口 18连接到流体通道12并且连接到供给端口14或排放端口16。因此，在 图1A所示的实施例中，流体通道12限定在控制端口18和排放端口16之 间。然而，还可以设想，如果需要的话，流体通道12可以限定在供给端 口14与控制端口18之间和/或控制端口18与排放端口16之间。然而，根 据本领域的普通技术人员的需要，供给端口14、排放端口16和控制端口 18可以用作任何类型的端口。此外，控制阀10可以限定任何数量的端口， 包括更多或更少的入口端口、出口端口和/或控制端口18。

现在参见图1A-2B所示的实施例，控制阀10包括沿着轴线延伸的推 杆20。在图1所示的实施例中，轴线是沿着控制阀10中心定位的纵向轴 线A。然而，如果需要，轴线A也可以是位于沿控制阀10的任何位置的 纵向轴线或位于沿控制阀10的任何位置的横向轴线。可以设想，推杆20 可以由钢制成；然而，根据本领域普通技术人员的需要，推杆20也可以 由铝、塑料或复合材料构成。在图2A和图2B所示的实施例中，推杆20 大致为圆柱形，并且沿推杆20的整个长度具有单一直径。然而，在另一 实施例中，如图1A和1B所示，推杆20沿推杆20的长度具有多个直径。 多个直径可以是阶梯部22的形式，或者推杆20可以在整个长度上包括各 种直径，诸如在从供给端口14到排放端口16的方向上增加的直径，或者 在从供给端口14到排放端口16的方向上减小的直径。在包括推杆20的 阶梯部22的实施例中，如图1A和1B中最佳所示，阶梯部22可用于引导 流体介质通过流体通道12并远离控制阀10的其他部分。因此，可以设想， 推杆20可以包括多于一个的阶梯部分22，并且阶梯部22可以具有任何程 度和/或形状。

此外，推杆20被配置成用于在未致动位置24和致动位置26之间移动。在未致动位置24，如图1A和图2A所示，推杆20朝向排放端口16设置。在致动位置26，如图1B及图2B所示，推杆20朝向供给端口14设置。在图1A-2B所示的实施例中，推杆20在纵向上沿着轴线A在未致动位置24和致动位置26之间滑动。然而，还可以设想，推杆20可以使用任何类型的移动在未致动位置24和致动位置26之间移动，包括沿任何方向的旋转或线性移动，或者线性和旋转移动的组合。

控制阀10还包括阀构件30。该阀构件30可操作地联接到推杆20以 用于控制流体介质流。换言之，当推杆20处于未致动位置24时，推杆20 朝向排放端口16设置，并且可以不与阀构件30接合，使得阀构件30至 少部分地防止通过供给端口14的流动，允许从供给端口14通过流体通道 12的流体介质的最小流动或不流动。然而，当推杆20处于致动位置26时，推杆20接合阀构件30并移动阀构件30，使得阀构件30允许流体介质从 供给端口14通过流体通道12的最大流动。推杆20还可以移动到未致动 位置24与致动位置26之间的位置，这将反而允许通过流体通道12的各 种流速。

此外，在图1A和图1B所示的实施例中，阀构件30设置在供给端口 14与控制端口18之间，这增加了至控制端口18的流动，从而允许控制阀 10的最大控制。然而，还可以设想，阀构件30或另外的阀构件可以设置 在控制阀10内的其他位置处，包括但不限于，在供给端口14与排放端口 16之间，或在控制端口18与排放端口16之间。在图1A和图1B所示的 实施例中，阀构件30是球。更具体地，阀构件30是球形的并且其尺寸适 于根据球的位置来控制流体介质流。还可以设想，阀构件30可以是被配 置成控制流体介质流的任何形状或尺寸。

控制阀10还包括阀体32。阀体32具有限定流体通道12的内表面34。 通常，流体通道12从供给端口14延伸到排放端口16和控制端口18，从 而允许精确控制流体介质的流速。可以设想，阀体32的内表面34可限定 整个流体通道12，或仅限定一部分流体通道12。最大化流体通道12的横 截面面积是必要的，以提供流体介质从供给端口14到排放端口16的最佳 流动。此外，阀体32还具有与内表面34相对设置的外表面36，其可以接 合其他系统或部件。因此，外表面36可以是任何形状或尺寸，并且可以 包括一个或多个突起，该一个或多个突起被配置成与在本文未示出的各种 其他部件或系统相接合或放置在其近侧。

阀体32还包括与流体通道12同心的推杆引导件40。如图1A和1B 所示的实施例所示，推杆引导件40可具有沿着轴线A的长度，包括但不 限于推杆20的整个长度、推杆20的较大直径部分的长度，或推杆20的 长度的任何部分的长度。此外，推杆引导件40沿着轴线A围绕推杆20设 置，用于在未致动位置24与致动位置26之间引导推杆20。更具体地，如 图3B所示，推杆引导件40限定孔口42，用于当推杆20设置在孔口42 内时在未致动位置24和致动位置26之间引导推杆20。在图1A和图1B 所示的实施例中，孔口42是圆柱形的并且在孔口42的整个长度上具有单 一直径。然而，还可以设想，孔口42可以在其整个长度上包括多个直径，使用一个或多个突起、阶梯状设计或逐渐的直径变化。此外，可以设想， 孔口42可以是任何形状，包括但不限于椭圆形、正方形、三角形等。推 杆引导件40的孔口42被配置成允许推杆20在未致动位置24与致动位置 26之间滑动。可以设想，孔口42的尺寸可以确定为使得限定孔口42的内 表面在推杆20的一个或多个位置中接触推杆20的至少一部分。然而，还 可以设想，在推杆20和孔口42的内表面之间可以存在空间，以允许少量 流体介质或其他润滑剂设置在推杆引导件40和推杆20之间。

如在图1A中最佳所示，推杆引导件40具有限定流体通道12的外表 面44。更具体地，流体通道12设置在阀体32的内表面34和推杆引导件 40的外表面44之间。这允许流体通道12围绕为流体通道12提供最大横 截面面积的推杆引导件40，这增加了流体介质通过流体通道12的流动。 此外，这种设置允许阀构件30位于供给端口14与控制端口18之间，这 增加了到控制端口18的流动，从而提供了控制阀10的更好控制。

再次参见图3A-C所示的实施例，阀体32还包括设置在流体通道12 内的推杆引导件支撑件50。可以设想，阀体32可以包括任何数量的推杆 引导件支撑件50，包括但不限于，两个、三个、四个、五个等。在图3A-3C 所示的实施例中，推杆引导件支撑件50与阀体32的内表面34和推杆引 导件40成一体并且在它们之间延伸。推杆引导件支撑件50被配置成在控制阀10的操作期间维持推杆引导件40的位置。换言之，当推杆20处于 任何位置时，包括当推杆20处于致动位置26时、当推杆20处于未致动 位置24时，以及当推杆20在致动位置26和未致动位置24之间时，推杆 引导件支撑件50将推杆引导件40锚固就位以维持推杆引导件40的位置。

如在图1A和图1B中最佳所示，可以设想，推杆引导件支撑件50可 以中断流体介质流路径，使得流体通道12部分地由推杆引导件支撑件50 限定。如图3A-3C中最佳所示，推杆引导件支撑件50具有在推杆引导件 40与阀体32的内表面34之间延伸的大致矩形的横截面。然而，还可以设 想，推杆引导件支撑件50可以具有任何其他形状的横截面，包括但不限于正方形、圆形、梯形等。在图3A和3B所示的实施例中，阀体32包括 两个推杆引导件支撑件50。两个推杆引导件支撑件50彼此相对地延伸， 使得两个推杆引导件支撑件50与推杆引导件40一起形成线。然而，还可 以设想，多个推杆引导件支撑件50可以围绕推杆引导件40设置在别处。 推杆引导件支撑件50的尺寸和形状被确定成提供必要的强度以防止推杆 引导件40的侧向移动，同时为流体通道12提供最大的横截面面积。因此， 在本文描述的阀体32允许推杆20在需要时能够以可重复性和准确性在未 致动位置24与致动位置26之间移动，同时使通过流体通路12的流体介 质流最大化以允许控制阀10的最大控制。

如上所述，先前已知的球形控制阀具有横截面面积约为9.8mm²的流 体通道12。该小横截面面积导致从控制口18到排放端口16的流速减小， 这导致控制阀10的控制减小，尤其是在车辆预热期间。然而，在本文描 述的控制阀10包括成一体的推杆引导件40和推杆引导件支撑件50，推杆 引导件支撑件50具有大约12.4mm的长度和大约1.5mm的宽度。在该实施例中，推杆引导件支撑件50允许流体通道12具有大约26.2mm²的横截 面面积。流体通道12的增大的尺寸提供了从控制端口18到排气端口16 的增大的流动，从而导致控制阀10的改进的控制。

在一个实施例中，阀体32由单件材料构成。更具体地，在一个实施 例中，阀体32的内表面34、推杆引导件40和推杆引导件支撑件50由单 件材料构成。如本文所使用的，由“单件材料”构成的阀体32意味着阀 体32的所有元件由相同的材料构成。相同的材料可以是聚合物、铝、钢 或包括多于一种材料类型的复合材料。此外，在一个实施例中，阀体32 是铸造元件，使得阀体32形成为单个一体件。在一个实施例中，阀体32 是单件注射模制塑料件。然而，还可以设想，阀体32可以通过将阀体32 制成单个一体件的不同工艺来形成。

参见图1A-2B，控制阀10可包括致动器60，该致动器可操作地联接 至推杆20，用于使推杆20在未致动位置24与致动位置26之间移动。致 动器60可以是用于移动推杆20的任何合适的致动器，例如螺线管致动器。 在一个实施例中，控制阀10进一步包括围绕轴线A设置并且限定螺线管 内部64的螺线管壳体62。在这样的实施例中，致动器60被进一步限定为螺线管致动器。该螺线管致动器可以包括围绕轴线A设置并且在螺线管内 部64中的线圈。

形成用于控制阀10的阀体32的方法包括以下步骤：由单件材料一体 地形成内表面34、推杆引导件40和推杆引导件支撑部50，使得推杆引导 件支撑部50与内表面34和推杆引导件40成一体并在它们之间延伸。在 一个实施例中，一体地形成内表面34、推杆引导件40和推杆引导件支撑 件50的步骤包括注射模制内表面34、推杆引导件40和推杆引导件支撑件 50。可以设想，根据需要，推杆引导件支撑件50可以使用塑料、铝或其 他材料注射成型。另外，推杆引导件40可以限定沿着轴线A延伸的孔口 42，并且形成控制阀10的方法还包括将推杆20插入推杆引导件40的孔 口42中。

具有与阀体32的内表面34成一体并在阀体32的内表面34和推杆引 导件40之间延伸的推杆引导件支撑件50允许流体通道12的最大横截面 面积以允许通过控制阀10的最大流速，提供控制阀10的更快和更准确的 控制，同时仍然提供推杆的强度以确保可重复性。此外，控制阀10的制 造过程是流线型的，并且包括减少控制阀的总成本的最少步骤。

已经以示例性的方式描述了本发明，并且应当理解，所使用的术语意 图是描述性的而不是限制性的。根据以上教导，本发明的许多修改和变化 是可能的，并且本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (15)

1.一种用于控制流体介质流的控制阀，所述控制阀包含：

推杆，沿着轴线延伸并且被配置成用于在未致动位置与致动位置之间移动；

阀构件，可操作地联接到所述推杆用于控制流体介质流；和

阀体，具有限定流体通道的内表面，所述阀体包含：

推杆引导件，与所述流体通道同心并且沿着所述轴线围绕所述推杆设置，用于在所述未致动位置与所述致动位置之间引导所述推杆；和

推杆引导件支撑件，被设置在所述流体通道内，

其中所述推杆引导件支撑件与所述阀体的所述内表面和所述推杆引导件成一体并且在所述阀体的所述内表面和所述推杆引导件之间延伸。

2.如权利要求1所述的控制阀，其中所述控制阀限定被配置成允许流体介质流进入所述流体通道的供给端口、被配置成允许流体介质流离开所述流体通道的排放端口，以及被配置成控制流体介质的流速的控制端口。

3.如权利要求2所述的控制阀，其中所述阀构件被设置在所述供给端口与所述控制端口之间。

4.如权利要求1-3中任一项所述的控制阀，其中所述推杆沿着所述推杆的整个长度具有单一直径。

5.如权利要求1-3中任一项所述的控制阀，其中所述推杆沿着所述推杆的长度具有以上的直径。

6.如权利要求5所述的控制阀，其中所述推杆是阶梯状的。

7.如权利要求1至3中任一项所述的控制阀，其中所述阀构件是球。

8.如权利要求1-3中任一项所述的控制阀，其中所述推杆引导件包含内表面，所述内表面限定用于在所述未致动位置与所述致动位置之间引导所述推杆的孔口，并且所述推杆被设置在所述孔口内。

9.如权利要求8所述的控制阀，其中所述推杆引导件支撑件包含与所述阀体的所述内表面和所述推杆引导件成一体并且在所述内表面和所述推杆引导件之间延伸的至少两个推杆引导件支撑件。

10.如权利要求1至3中任一项所述的控制阀，其中所述阀体包含单件材料，所述单件材料包含聚合物。

11.如权利要求1至3中任一项所述的控制阀，其中所述阀体包含单件材料，所述单件材料包含铝。

12.如权利要求1至3中任一项所述的控制阀，进一步包含致动器，所述致动器可操作地联接到所述推杆用于使所述推杆在所述未致动位置与所述致动位置之间移动，并且进一步包含围绕所述轴线设置并且限定螺线管内部的螺线管壳体，其中所述致动器进一步被限定为螺线管致动器，所述螺线管致动器包含围绕所述轴线并且在所述螺线管内部中设置的线圈，以及设置在所述螺线管内部中并且可响应于所述线圈的通电而沿着所述轴线滑动以便在所述未致动位置与所述致动位置之间移动所述推杆的电枢。

13.一种形成用于控制阀的阀体的方法，所述控制阀包含推杆，所述推杆沿着轴线延伸并且被配置成用于在未致动位置与致动位置之间移动；以及阀构件，所述阀构件可操作地联接到所述推杆，用于控制流体介质流；所述方法包含以下步骤：

由单件材料一体地形成内表面、推杆引导件和推杆引导件支撑件，使得所述推杆引导件支撑件与所述内表面和所述推杆引导件成一体并且在所述内表面和所述推杆引导件之间延伸。

14.如权利要求13所述的方法，其中形成所述内表面、所述推杆引导件，以及所述推杆引导件支撑件的步骤包含将所述内表面、所述推杆引导件，以及所述推杆引导件支撑件注射成型。

15.如权利要求13或14中任一项所述的方法，其中所述推杆引导件限定沿着所述轴线延伸的孔口，所述方法进一步包含将所述推杆插入所述推杆引导件的所述孔口中的步骤。

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