CN113738852B

CN113738852B - 通气塞和变速箱

Info

Publication number: CN113738852B
Application number: CN202010467008.4A
Authority: CN
Inventors: 陈功; 凤均军; 王新博; 黄欢; 刘平
Original assignee: SAIC Motor Corp Ltd
Current assignee: SAIC Motor Corp Ltd
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2040-05-28
Also published as: CN113738852A

Abstract

本发明提供一种变速箱和通气塞，通气塞包括形成阀腔的阀体以及阀芯，阀腔包括大腔和小腔，阀芯包括大端、小端；所述大端、所述小端分别与大腔、小腔滑动配合，且端壁均与阀腔的腔端壁之间设有预压缩的弹簧；小端、大端分隔所述阀腔为第一腔、中间腔、第二腔；小腔、大腔对应的阀体部分，还分别设有贯通内外的第一通气口、第二通气口，中间腔压力与外部相等时，第一、第二通气口与中间腔不连通，中间腔与外部存在压差时，能够推动阀芯轴向移动，使中间腔连通第一或第二通气口。本方案中通气塞可实现双向通气，变速箱内气压较低或较高均可以实现通气，从而保护油封等密封件，保证变速箱的可靠性。

Description

通气塞和变速箱

技术领域

本发明涉及阀体技术领域，具体涉及一种调温阀。

背景技术

汽车变速箱在工作时，箱内温度较高，气体热胀；高温也会使变速箱油产生蒸气，充满箱体空间，导致箱内压力进一步升高。在冬天或夜晚，温度降低后，变速箱内气压又会降低。当变速箱内压力与外界压力相差较大时，压力会冲击变速箱的密封件，如此反复，会导致密封件过早磨损失效，出现漏油等故障现象。

为解决上述问题，目前是在汽车变速箱上安装通气塞，可将汽车变速箱内部与外界大气相通，使变速箱内部与外界气压平衡。

现有的通气塞主要有常开式、常闭式两大类。

常开式通气塞，不能有效阻止外部的水、尘土等杂质进入变速箱内部，比如常见的迷宫式通气塞。还有一些常开式通气塞，采用高分子材料的透气膜，油和水不能透过，气体可以正常透过。但是透气膜上溅上了油和水以后，就会将透气膜上的微孔堵住，导致透气量降低，甚至失效。

常闭式通气塞为单向开启，变速箱内压力升高时，通气塞打开，内外气压互通。但是当变速箱温度降低后，变速箱内气压降低，外界气体不能补充到变速箱内，也会导致油封磨损，降低变速箱的可靠性。

发明内容

本发明提供一种通气塞，包括形成有阀腔的阀体以及设于所述阀腔内的阀芯，所述阀腔包括大腔和小腔，所述阀芯包括大端、小端；所述大端的周壁、所述小端的周壁分别与所述大腔的腔周壁、所述小腔的腔周壁滑动配合，且端壁均与所述阀腔的腔端壁之间设有预压缩的弹簧；所述小端、所述大端分隔所述阀腔为第一腔、中间腔、第二腔，所述中间腔用于连通变速箱；

所述小腔、所述大腔对应的阀体部分，还分别设有贯通内外的第一通气口、第二通气口，所述中间腔压力与外部相等时，所述第一通气口、所述第二通气口与所述中间腔不连通，所述中间腔与外部存在压差时，能够推动所述阀芯轴向移动，以使所述中间腔连通所述第一通气口或所述第二通气口。

可选地，所述第一腔、所述第二腔对应的所述阀体部分分别设有连通内外的第一常通口、第二常通口。

可选地，所述第一常通口、所述第二常通口、所述第一通气口、所述第二通气口均设于所述阀体的底部。

可选地，所述小端、所述大端分别设有朝向对应的所述阀腔的腔端壁的突出部，所述突出部插入对应的所述弹簧。

可选地，所述阀芯的所述大端和所述小端的周壁均设有环形的均压槽。

可选地，所述阀腔为圆柱形阀腔，和/或，所述阀体为方形阀体。

可选地，所述阀体包括大段和小段，分别形成所述大腔和所述小腔。

可选地，所述中间腔对应的阀体部分设有插孔，所述通气塞还包括接头，所述接头的一端密封插接于所述插孔，另一端用于连通变速箱。

可选地，所述接头和所述阀体相接的位置设有密封件，实现密封插接。

本发明还提供一种变速箱，包括箱体，所述箱体设有通气孔，所述通气孔安装有上述任一项所述的通气塞。

本方案提供的变速箱和通气塞，通气塞通过大腔、小腔的阶梯腔结构设置，以及阀芯的大端、小端设置，形成截面积差，这样中间腔的压力变化，小于或大于外部压力时，阀芯会受到压差力作用，从而推动阀芯左移或右移，以使位于左右两侧的第一通气口或第二通气口与中间腔连通，从而打开通气塞实现变速箱的通气。可见，本方案中的通气塞可实现双向通气，变速箱内气压较低或较高均可以实现通气，从而保护油封等密封件，保证变速箱的可靠性。而且，相较于单向的常闭式通气塞，本方案提供的通气塞可以双向通气，相较于常开式通气塞，本方案提供的通气塞显然能够更好地阻挡水、杂质等进入变速箱，而相较于现有技术中的高分子透气膜材料，本方案的通气塞对油液的敏感性低，变速箱在运转过程中，若通气塞沾染油液，不会阻塞通气塞，仍可通过阀芯移动，将油液从通气口排出。

附图说明

图1为本发明所提供通气塞一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1中阀芯右移至第二通气口处于临界打开状态时的示意图；

图3为图1中阀芯左移至第一通气口处于临界打开状态时的示意图；

图4为图1中通气塞的立体结构示意图；

图5为图1中阀芯的结构示意图。

图1-5中附图标记说明如下：

10-阀体；101-第一腔；102-第二腔；103-中间腔；

10a-第二通气口；10b-第二常通口；10c-第一通气口；10d-第一常通口；

201-小端；201a-第一突柱；201b-均压槽；202-大端；202a-第二突柱；202b-均压槽；203-中部段；

31-第一弹簧；32-第二弹簧；

40-密封件；50-接头。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供通气塞一种具体实施例的结构示意图，示出变速箱气压和外界大气压相等时的状态。

本实施例提供的通气塞，包括阀体10和阀芯，阀体10内部形成有阀腔，阀芯置于阀腔内，沿阀腔的轴向可以往复移动。具体如图1所示，阀腔包括依次相接的小腔和大腔，这里的“大”、“小”，是指截面积存在大小区别。从尺寸上来区分，则小腔的径向尺寸小于大腔的径向尺寸，当阀腔为圆柱形时，径向为圆形径向，阀腔为非圆形时，径向即是指沿中心轴线向四周辐射的方向。本实施例的阀腔设置为圆柱形，阀芯相应为圆柱形，这样有利于阀芯和阀腔的腔周壁的滑动配合。

继续查看图1，与阀腔相适应，阀芯自左向右包括依次相接的小端201、中部段203、大端202，大、小同样表示的是截面积的大小，三者的截面积大小关系为：中部段203<小端201<大端202。大端202的周壁、小端201的周壁分别与大腔的腔周壁、小腔的腔周壁滑动配合，中部段203与阀腔的腔周壁存在距离，此时，小端201、大端202将阀腔沿轴向分隔为第一腔101、中间腔103、第二腔102，中间腔103由部分小腔和部分大腔组成，三个腔室在阀腔内互不连通。该通气塞安装至变速箱时，阀腔的中间腔103是用于连通变速箱，这样中间腔103的压力会和变速箱内的压力保持一致。

大端202、小端201的端壁均与阀腔的腔端壁之间设有预压缩的弹簧，如图1所示，小端201的端壁为阀芯的左端壁，与阀腔的左端腔壁之间设有第一弹簧31，大端202的端壁为阀芯的右端壁，与阀腔的右端腔壁之间设有第二弹簧32，两个弹簧始终保持压缩状态，为了更稳固地安装弹簧，大端202和小端201朝向对应的腔端壁分别设置有突柱，以插入对应的弹簧。图1中，小端201的左端壁设有第一突柱201a，第一弹簧31套装于第一突柱201a，大端202的右端壁设有第二突柱202a，第二弹簧32套装于第二突柱202a，当然，弹簧直接抵接或通过粘接等方式连接到对应大端202或小端201也可以。

另外，大腔、小腔对应的阀体10部分，还分别设有贯通内外的第一通气口10c、第二通气口10a。并且设置为：中间腔103压力与外部压力相等时，第一通气口10c、第二通气口10a与中间腔103不连通，而当中间腔103与外部存在压差时，则能够推动阀芯轴向移动，以使中间腔103连通第一通气口10c或第二通气口10a。即，当变速箱内气压较低时，外部气压可以补充进来，气压较高时，又可以通过通气口向外排出，可见该通气塞可实现双向通气。文中所述的外部压力指外界环境的大气压。

具体如图1所示，第一腔101、第二腔102对应的阀体10还分别设有连通内外的第一常通口10d、第二常通口10b，即第一腔101和第二腔102通过第一常通口10d、第二常通口10b始终与外部保持连通，第一腔101和第二腔102的压力也就是外部大气压力。假设第一腔101、第二腔102的压力为P2，中间腔103压力为P1(变速箱压力为P1)，阀芯大端202和阀腔的大腔102直径为R2，阀芯小端201和阀腔的小腔101直径为R1，阀芯中间段直径为r，第一弹簧31、第二弹簧32的刚度分别为K1、K2，则阀芯左右两侧受到的合力为：

当变速箱内气压和外部大气压力相等时，即P1＝P2时，要求变速箱内外气压不通，通气塞需要关闭。图1中，两个连通口与中间腔103均不连通，阀芯此时处于平衡状态，即F＝0。

则

而此时P1＝P2，则可得出：

K₁X₁＝K₂X₂

即，在设计时，可以满足关系式K₁X₁＝K₂X₂，以在变速箱和外部大气压力一致时获得图1所示的平衡状态，为初始位置，在该位置，通气塞保持关闭，变速箱内外不通。

请参考图2，图2为图1中阀芯右移至第二通气口10a处于临界打开状态时的示意图。

外部大气压小于变速箱内部气压时，满足P1>P2，由于阀芯大端202截面积较大，受力面积较大，阀芯在压差作用下会右移，移动一定距离后，阀芯会重新达到平衡，假设达到平衡时右移量为X，则力平衡关系如下：

上式可得出:

则通过设置位移X，阀芯两端的直径R2、R1，以及弹簧刚度K1、K2，可控制通气塞开启的压力，根据开启压力的大小，上述参数可以合理选择。

当阀芯移动X时，阀芯由C点移动到A点，CA＝X,阀芯处于第二通气口10a即将打开的临界点,如图3所示，阀芯继续向右移动，第二通气口10a打开，内外气压相通；当P1＝P2时，阀芯又会在弹簧力的作用下，向左移动，回到初始位置。

请继续参考图3，图3为图1中阀芯左移至第一通气口10c处于临界打开状态时的示意图。

外部大气压大于变速箱内部气压时，满足P1<P2，由于阀芯大端202截面积较大，受力面积较大，阀芯在压差作用下会左移，移动一定距离后，阀芯会重新达到平衡，假设达到平衡时左移量为X，则力平衡关系如下：

上式可得出:

同样，通过位移X、直径R2、R1，以及弹簧刚度K1、K2的选取，可控制通气塞在中间腔103压力偏低时开启的压力，根据偏低和偏高的开启压力的大小需求，对上述参数进行合理选择。

在图3所示的临界点时，第一通气口10c即将开启，阀芯继续左移，第一通气口10c打开，外部气压进入中间腔103并继而进入变速箱内，内外气压相通，当P1＝P2时，阀芯又会在弹簧力的作用下，向右移动，回到初始位置。

需要说明的是，上述实施例中，两侧的小腔101、大腔102通过在阀体10上设置第一常通口10d、第二常通口10b，将外部气压引入第一腔101、第二腔102，作用于阀芯大端202、小端201的端壁，和中间腔103的作用力，产生压差力，以进行通气的调节。当然，不设置常通口也可以，小腔101和大腔102可以没有气压，例如可以是真空，此时，阀芯在初始位置受到的合力F满足下述关系式：

可以设定，当P1＝P2时，上述关系式等于0，当P1增加，阀芯同样会右移，当P1减小，阀芯会左移，在右移或左移一定距离后，第二通气口10a或第一通气口10c打开，则P1最终等于P2，又会回到初始位置。另外，通过调整第一通气口10c、第二通气口10a、大端202、小端201的宽度，以保证在左移或右移过程中，保持小腔101和大腔102的真空。

当然这种设置方式，初始位置的设定依赖于P2值，相较于此，上述方案中在第一腔101、第二腔102中引入外部压力P2，则设定通气塞开启压力时，无需考虑P2值，只对位移X、直径R2、R1，以及弹簧刚度K1、K2进行选取即可，可以适用于任何气压环境中，设定方式更简单、通用性更强、压力控制更可靠，另外对中间段203的形状、尺寸也没有限制，只要形成中间腔103，并能保证移动时能够保证通气口可和中间腔103连通即可，而且，第一常通口10d、第二常通口10b还可以起到排水排气的作用。

可以理解，本方案实施例中，通过大腔、小腔的阶梯腔结构设置，以及阀芯的大端202、小端201设置，形成截面积差，这样中间腔103的压力变化时，作用于阀芯两端的压力变化不同，阀芯会受到压差力作用，从而推动阀芯左移或右移，以使位于左右两侧的第一通气口10c或第二通气口10a与中间腔103连通，从而打开通气塞实现变速箱的通气。可见，本方案中的通气塞可实现双向通气，变速箱内气压较低或较高均可以实现通气，从而保护油封等密封件，保证变速箱的可靠性。而且，相较于单向的常闭式通气塞，本方案提供的通气塞可以双向通气，相较于常开式通气塞，本方案提供的通气塞显然能够更好地阻挡水、杂质等进入变速箱，而相较于现有技术中的高分子透气膜材料，本方案的通气塞对油液的敏感性低，变速箱在运转过程中，若通气塞沾染油液，不会阻塞通气塞，仍可通过阀芯移动，将油液从通气口排出。

请结合图1-3，并参考图4理解，图4为图1中通气塞的立体结构示意图。

进一步地，上述提及的第一常通口10d、第二常通口10b、第一通气口10c、第二通气口10a均可以设于阀体10的底部，如此，当通气塞安装到变速箱时，通气口和常通口均位于底部，朝下设置，可减少或避免外界杂质经由通气口、常通口进入变速箱内。这里的底部是以安装后的通气塞位置定义，以保证通气口、常通口朝下设置，以图4为视角，安装后的阀体10水平布置，则通气口和常通口易于设置在底部，当然，阀体10不限于水平布置，通气口、常通口也不限于设置在底部，例如常通口可以设置在端部，通气口可以设置在周部。

此外，阀腔的腔周壁的两端分别与大端202的第二突柱202a、小端201的第一突柱201a配合限位，可通过调整两个突柱的长度，限制阀芯的最大轴向位移，避免阀芯过度右移或过度左移，从而保护第一弹簧31和第二弹簧32，使系统更为稳定。

请参考图5，图5为图1中阀芯的结构示意图。

上述实施例中，阀芯的大端202和小端201的周壁还可分别设有环形的均压槽201b、202b，保证阀芯的移动可靠性，避免阀芯与阀腔的腔周壁卡滞。

如图4所示，通气塞的阀体10具体为方形的阀体10，加工简单，且便于安装。方形的阀体10具体包括沿轴向相接的大段和小段，且二者分别形成上述的大腔和小腔，设计简单，易于加工，当然，阀体10可以是其他形状，只要阀腔为大腔、小腔即可。

如图1-4所示，中间腔103对应的阀体10部分可设有插孔，通气塞还包括接头50，接头50具有轴向贯通孔，接头50的一端插接于插孔，另一端用于连通变速箱，则可连通中间腔103和变速箱，接头50插入插孔的一端可以穿出插孔，以进一步保证插接的密封性，降低杂质进入的可能。接头50可以螺纹连接于插孔，另一端也可以螺纹连接于变速箱，便于安装，且易于拆卸，便于对内部进行清洗维护。接头50与通气塞也可以是一体结构，或者通气塞也可以不设置接头50，其中间腔103设置通孔，直接与变速箱上的通气孔对接，对接四周密封，也是可行的方案。

如图1-3所示，接头50和阀体10相接的位置可设有密封件40，密封件40例如可以是密封圈，以进一步保证通气塞和外部的密封，防止杂质或气体进入变速箱内。

本方案还提供一种变速箱，包括箱体，箱体设有通气孔，通气孔安装有上述任一实施例所述的通气塞，具有与上述实施例相同的技术效果，不赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.通气塞，其特征在于，包括形成有阀腔的阀体(10)以及设于所述阀腔内的阀芯，所述阀腔包括大腔和小腔，所述阀芯包括大端(202)、小端(201)；所述大端(202)的周壁、所述小端(201)的周壁分别与所述大腔的腔周壁、所述小腔的腔周壁滑动配合，且端壁均与所述阀腔的腔端壁之间设有预压缩的弹簧；所述小端(201)、所述大端(202)分隔所述阀腔为第一腔(101)、中间腔(103)、第二腔(102)，所述中间腔(103)用于连通变速箱；

所述小腔、所述大腔对应的阀体部分，还分别设有贯通内外的第一通气口(10c)、第二通气口(10a)，所述中间腔(103)压力与外部相等时，所述第一通气口(10c)、所述第二通气口(10a)与所述中间腔(103)不连通，所述中间腔(103)与外部存在压差时，能够推动所述阀芯轴向移动，以使所述中间腔(103)连通所述第一通气口(10c)或所述第二通气口(10a)。

2.如权利要求1所述的通气塞，其特征在于，所述第一腔(101)、所述第二腔(102)对应的阀体部分分别设有连通内外的第一常通口(10d)、第二常通口(10b)。

3.如权利要求2所述的通气塞，其特征在于，所述第一常通口(10d)、所述第二常通口(10b)、所述第一通气口(10c)、所述第二通气口(10a)均设于所述阀体(10)的底部。

4.如权利要求1-3任一项所述的通气塞，其特征在于，所述小端(201)、所述大端(202)分别设有朝向对应的所述阀腔的腔端壁的突柱，所述突柱插入对应的所述弹簧。

5.如权利要求1-3任一项所述的通气塞，其特征在于，所述阀芯的所述大端(202)和所述小端(201)的周壁均设有环形的均压槽。

6.如权利要求1-3任一项所述的通气塞，其特征在于，所述阀腔为圆柱形阀腔，和/或，所述阀体(10)为方形阀体。

7.如权利要求6所述的通气塞，其特征在于，所述阀体(10)包括大段和小段，分别形成所述大腔和所述小腔。

8.如权利要求1-3任一项所述的通气塞，其特征在于，所述中间腔(103)对应的阀体部分设有插孔，所述通气塞还包括接头(50)，所述接头(50)的一端密封插接于所述插孔，另一端用于连通变速箱。

9.如权利要求8所述的通气塞，其特征在于，所述接头(50)和所述阀体(10)相接的位置设有密封件(40)，实现密封插接。

10.变速箱，包括箱体，所述箱体设有通气孔，其特征在于，所述通气孔安装有权利要求1-9任一项所述的通气塞。