CN114151400A - 一种三位电磁阀及双联泵卸荷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压系统技术领域，具体公开了一种三位电磁阀及双联泵卸荷系统。该电磁阀包括阀芯件和阀套件，阀套件设有阀套孔和与阀套孔连通的油槽，阀套件开设有连通油槽的高压油口、低压油口和卸油口；阀芯件的外周面与阀套件密封配合且能沿轴向与阀套件相对滑动，阀芯件能在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，当阀芯件处于第一位置时，高压油口、低压油口和卸油口相互隔断；当阀芯件处于第二位置时，高压油口与低压油口相连通；当阀芯件处于第三位置时，低压油口与卸油口相连通。上述电磁阀能应用到对双联泵卸荷系统的解耦之中，保证电机处于较低的功率消耗状态，解决了双联泵输出低压油路无法主动卸荷，低温启动负载大的问题。

Description

一种三位电磁阀及双联泵卸荷系统

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，尤其涉及一种三位电磁阀及双联泵卸荷系统。

背景技术

在DCT(Dual Clutch Transmission，双离合自动变速器)液压控制系统(尤其是高压控制系统)中，离合器及换挡控制普遍需求高压力小流量的液压油，而离合器冷却以及轴齿润滑往往需要低压力大流量供油。为兼顾系统效率提升以及成本控制，新一代的液压控制系统广泛采用了单一电机同时驱动高低压两个齿轮泵组成的双联泵的油源系统。但由于单一电机的动力源限制，双联泵的高低压两路输出无法解耦。即当系统仅需要高压或低压中的一路输出时，另一路的负载仍然会同时作用在驱动电机轴上，造成电机功率的极大浪费。

为尽可能的降低电机无效的功率消耗，当前的设计中普遍采用了在高压油路出口设置电控泄压阀的方式，可以在系统仅需要低压输出时，将高压部分的输出直接与油箱联通，使高压负载基本降为零，但是这一方式无法解决系统仅需要高压供油的工况。另一方面，在冬季低温情况下进行车辆启动操作时，如果双联泵电机的功率偏小，可能会存在电机无法启动，车辆无法起步的严重故障，经试验研究发现，低压部分的负载在低温情况下可能占电机功率输出的70％以上，这种情况下必须将低压卸荷才可以使电动油泵正常启动。目前除了增大电机功率外，暂时没有其它方案解决这一问题。

如图1所示，当前普遍采用的解耦方案，双联泵负载仅高压管路部分通过开关电磁阀，进而可以根据控制需求进行主动卸荷，但是双联泵负载的低压管路部分在电动泵的整个工作周期内，负载都一直存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三位电磁阀及双联泵卸荷系统，以保证对负载功率解耦的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种三位电磁阀，包括阀套件和阀芯件；所述阀套件设有阀套孔和与所述阀套孔连通的油槽，所述阀套件开设有连通所述油槽的高压油口、低压油口和卸油口；所述阀芯件的外周面与所述阀套件密封配合且能沿轴向与所述阀套件相对滑动，所述阀芯件连接有电磁铁和复位单元，所述电磁铁能驱动所述阀芯件并使所述阀芯件朝向所述阀套孔的孔底移动，所述复位单元驱动所述阀芯件止动于与所述电磁铁相抵靠的位置；所述阀芯件能够在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，当所述阀芯件处于所述第一位置时，所述高压油口、所述低压油口和所述卸油口相互隔断；当所述阀芯件处于所述第二位置时，所述高压油口与所述低压油口相连通；当所述阀芯件处于所述第三位置时，所述低压油口与所述卸油口相连通。

其中，所述阀芯件开设有第一流道和第二流道，当所述阀芯件处于所述第一位置时，所述高压油口被封堵，所述低压油口与所述第一流道相连通，所述卸油口与所述第二流道相连通；当所述阀芯件处于所述第二位置时，所述高压油口和所述低压油口通过所述第一流道相连通，所述卸油口与所述第二流道相连通；当所述阀芯件处于所述第三位置时，所述高压油口与所述第一流道相连通，所述低压油口与所述卸油口通过所述第二流道相连通。

优选地，所述阀芯件外周面的两端均设有均压槽。

优选地，所述复位单元为阀芯弹簧，所述阀芯弹簧连接所述阀套孔的孔底与所述阀芯件靠近所述阀套孔的孔底的一端。

进一步地，所述阀套孔的孔底开设有阀套通孔，所述阀套通孔连通所述阀套孔与外部环境。

优选地，所述阀套件的外周面套设有多个密封圈。

一种双联泵卸荷系统，包括上述的三位电磁阀。

其中，所述双联泵卸荷系统还包括双联泵低压组件和双联泵高压组件，所述双联泵低压组件通过低压供油管路与所述低压油口和油源低压出口连通，所述双联泵高压组件通过高压供油管路与所述高压油口和油源高压出口连通，所述高压供油管路上还设有单向阀。

进一步地，所述双联泵卸荷系统还包括驱动单元，所述驱动单元能够调节所述双联泵低压组件的流量与所述双联泵高压组件的流量。

再进一步地，所述驱动单元连接有输出轴，所述输出轴能带动输入轴转动，所述输入轴用于驱动所述双联泵低压组件和所述双联泵高压组件，当所述驱动单元工作时，所述双联泵低压组件和双联泵高压组件以相同的转速运行。

本发明的有益效果：

该三位电磁阀借助阀芯件的外周面与阀芯件密封配合的结构设计以及电磁铁和复位单元的布置，采用直动式的结构，控制阀芯的稳定停留位置，能够实现电磁阀结构的正常工作，保证了阀芯件能够在第一位置、第二位置和第三位置之间精确地切换，且不受油温以及系统压力因素影响。通过设置三个不同的位置，使得三位电磁阀能够完成将高压油口与低压油口连通、将低压油口与卸油口连通以及将高压油口、低压油口和卸油口三者隔断的动作，进而能够实现对两个不同油路的输出进行解耦，使得应用三位电磁阀的系统驱动结构能够始终处于低功率消耗状态，同时还解决了系统低温启动负载大的问题。

双联泵卸荷系统利用上述的三位电磁阀，能够通过对输出负载压力的解耦的方式，实现对双联泵卸荷系统驱动的负载功率解耦的目的。

附图说明

图1是现有的双联泵卸荷系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的三位电磁阀在阀芯件处于第一位置时的剖面图；

图3是本发明实施例提供的三位电磁阀在阀芯件处于第二位置时的剖面图；

图4是本发明实施例提供的三位电磁阀在阀芯件处于第三位置时的剖面图；

图5是本发明实施例提供的三位电磁阀工作状态流量的示意图；

图6是本发明实施例提供的双联泵卸荷系统的结构示意图。

图中：

100、三位电磁阀；110、电磁铁；120、阀套件；121、高压油口；122、低压油口；123、卸油口；124、阀套通孔；130、阀芯弹簧；141、第一密封圈；142、第二密封圈；143、第三密封圈；150、阀芯件；151、第一均压槽；152、第二均压槽；

210、低压供油管路；220、高压供油管路；230、卸油管路；

310、驱动单元；320、双联泵低压组件；330、双联泵高压组件；

400、高压过滤器；500、单向阀；600、安全泄压阀；700、油源低压出口；800、油源高压出口；900、储油油箱。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2-图4所示，本实施例提供了一种三位电磁阀100，包括阀套件120和阀芯件150；阀套件120设有阀套孔和与阀套孔连通的油槽，阀套件120开设有连通油槽的高压油口121、低压油口122和卸油口123；阀芯件150的外周面与阀套件120密封配合且能沿轴向与阀套件120相对滑动，阀芯件150连接有电磁铁110和复位单元，电磁铁110能驱动阀芯件150并使阀芯件150朝向阀套孔的孔底移动，复位单元驱动阀芯件150止动于与电磁铁110相抵靠的位置；阀芯件150能够在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，当阀芯件150处于第一位置时，高压油口121、低压油口122和卸油口123相互隔断；当阀芯件150处于第二位置时，高压油口121与低压油口122相连通；当阀芯件150处于第三位置时，低压油口122与卸油口123相连通。

该三位电磁阀100借助阀芯件150的外周面与阀芯件150密封配合的结构设计以及电磁铁110和复位单元的布置，采用直动式的结构，控制阀芯的稳定停留位置，能够实现电磁阀结构的正常工作，保证了阀芯件150能够在第一位置、第二位置和第三位置之间精确地切换，且不受油温以及系统压力因素影响。通过设置三个不同的位置，使得三位电磁阀100能够完成将高压油口121与低压油口122连通、将低压油口122与卸油口123连通以及将高压油口121、低压油口122和卸油口123三者隔断的动作，进而能够实现对两个不同油路的输出进行解耦，使得应用三位电磁阀100的系统驱动结构能够始终处于低功率消耗状态，同时还解决了系统低温启动负载大的问题。

具体地，油槽由多个环形槽组成，且多个环形槽均套接于阀套孔。

如图5所示，其中横坐标为电磁铁110的驱动电流I，纵坐标为高压油口121和低压油口122的输出流量。实线为高压油口121流量变化曲线，虚线为低压油口122流量变化曲线。具体地，实线的峰值部分可以为一段抛物线。当电磁铁110的驱动电流I＜I₁时，阀芯件150位于第一位置，当I₁＜I＜I₃时，阀芯件150位于第二位置，当I＞I₄时，阀芯件150位于第三位置。当I₃＜I＜I₄时，三位电磁阀100理论上处于与电磁铁110处于第一位置时相同的工作状态，但是如果I₃≥I₄，会使电磁铁110在阀芯件150位于第一位置与阀芯件150位于第二位置之间的过渡状态发生小幅改变，对电磁阀的正常使用产生影响。具体地，在I₁＜I＜I₃时，电磁铁110的驱动电流I靠近I₂选取，当I＝I₂时，高压油口121的流量达到最高值；在I＞I₄时，电磁铁110的驱动电流I靠近驱动电流的最大值I_max选取，当I＝I_max时，低压油口122的流量达到最高值。

其中，阀芯件150开设有第一流道和第二流道，当阀芯件150处于第一位置时，高压油口121被封堵，低压油口122与第一流道相连通，卸油口123与第二流道相连通；当阀芯件150处于第二位置时，高压油口121和低压油口122通过第一流道相连通，卸油口123与第二流道相连通；当阀芯件150处于第三位置时，高压油口121与第一流道相连通，低压油口122与卸油口123通过第二流道相连通。

在阀芯件150上开设流道，能通过直接封堵或仅与流道连通的方式实现隔断的目的，通过流道的中转实现各相邻油口间的连通，利用流道的结构能够完成对不同油口的连通与隔断操作，从而保证了三位电磁阀100的设计目的能够实现。

作为优选，阀芯件150外周面的两端均设有均压槽。具体地，阀芯件150靠近阀套孔的孔底的一端开设有三个第二均压槽152，阀芯件150背离阀套孔的孔底的一端开设有一个第一均压槽151。通过开设上述的均压槽，能够减小液压卡紧力，从而避免了阀芯件150与阀套孔卡紧现象的产生。

在本实施例中，复位单元为阀芯弹簧130，阀芯弹簧130连接阀套孔的孔底与阀芯件150靠近阀套孔的孔底的一端。具体地，阀芯弹簧130采用锥形弹簧设计，弹簧刚度随压缩量变大而逐渐增加。

进一步地，阀套孔的孔底开设有阀套通孔124，阀套通孔124连通阀套孔与外部环境。阀套通孔124的开设能够在阀芯件150移动过程中，为阀套孔的孔底进行卸压。

在本实施例中，高压油口121、低压油口122和卸油口123沿油槽的延伸方向依次排布。

作为优选，阀套件120的外周面套设有多个密封圈。具体地，多个密封圈分别为第一密封圈141、第二密封圈142和第三密封圈143，上述密封圈的轴向均与油槽的延伸方向相同。第一密封圈141套设于高压油口121远离低压油口122的一侧，第二密封圈142套设于高压油口121与低压油口122之间，第三密封圈143套设于低压油口122与卸油口123之间。

如图6所示，一种双联泵卸荷系统，包括上述的三位电磁阀100。双联泵卸荷系统利用上述的三位电磁阀100，能够通过对输出负载压力解耦的方式，实现对双联泵卸荷系统驱动的负载功率解耦的目的。

其中，双联泵卸荷系统还包括双联泵低压组件320和双联泵高压组件330，双联泵低压组件320通过低压供油管路210与低压油口122和油源低压出口700连通，双联泵高压组件330通过高压供油管路220与高压油口121和油源高压出口800连通，高压供油管路220上还设有单向阀500。具体地，双联泵高压组件330包括高压电动泵，高压电动泵用于将高压油输出双联泵高压组件330；双联泵低压组件320包括低压电动泵，低压电动泵用于将低压油输出双联泵低压组件320。

当位于双联泵卸荷系统外部的高压负载和低压负载均不需要供油时，高压电动泵和低压电动泵可以通过直接停转的方式停止供油，上述操作无需三位电磁阀100的介入，是本领域内的常规技术手段，为本领域内技术人员所熟知，具体内容不再一一赘述。

当高压负载与低压负载同时需要压力油时，三位电磁阀100的低压油口122与高压油口121同时处于截止状态。此时电磁铁110位于第一位置，双联泵低压组件320内的低压油直接经油源低压出口700输出到低压负载，高压油通过单向阀500后经油源高压出口800输出到高压负载，实现高压负载和低压负载同时用油的需求。

当高压负载无需供油、低压负载要求正常供油时，即双联电动泵的负载理论上全部为低压负载油路的需求。此时电磁铁110位于第二位置，高压油口121与低压油口122相连通，相当于高压电动泵与低压电动泵并联在一起，给油源低压出口700的低压负载提供动力油。此时高压负载与低压油路之间被单向阀500隔断，不会影响高压负载的工作。

当低压负载无需供油、高压负载要求正常供油时，即双联电动泵的负载理论上全部为高压负载油路的需求。此时电磁铁110位于第三位置，低压油口122与卸油口123相连通，此时双联泵由于需求压力为零，致使低压电动泵理论上不再消耗电机功率，使得双联泵的输出仅满足油源高压出口800的用油需求。

高压电动泵与低压电动泵并联工作的状态，覆盖了当前普遍采用的高压卸荷阀的功能，并进一步地通过将高压供油管路220连通低压供油管路210的方式，消除了高压吸油的压力损失，同时提升了双联泵卸荷系统驱动在相同转速下的低压供油能力。低压油口122与卸油口123相连通的工作状态，解决了当前普遍采用的单电机双联电动泵中低压供油管路210(尤其在低温情况下)无法卸压解耦的问题。通过对大流量的低压供油管路210进行有效卸荷，可以完全规避电动泵无法启动的可能性，大幅提升整个系统低温启动时变速器的控制压力和建立速度，显著缩短了整个系统的起步等待时间。

本实施例所提供的三位电磁阀100为一个直动式三位三通电磁阀。在本实施例的另一种实施方式中，通过将低压油口122设计为两路，能使三位电磁阀100变更为三位四通电磁阀，其应用场景和工作方式与本实施例相近，具体的应用区别为本领域内技术人员所熟知，应用方式为本领域内的现有技术，在此不多加赘述。上述情形也能够应用于将卸油口123设计为两路的三位四通电磁阀的改进之中。

在本实施例的另一种实施方式中，通过将低压油口122与卸油口123交换位置，能在阀芯件150处于第二位置时，使高压油口121与卸油口123相连通；在阀芯件150处于第三位置时，低压油口122与卸油口123相连通。上述改进能够将低压电动泵与高压电动泵同时向油源低压出口700供油的状态替换为将高压油进行卸荷、由低压电动泵单独向油源低压出口700供油的状态，上述状态的改变同样能够完成对双联泵输出的解耦。

在本实施例中，双联泵卸荷系统还包括驱动单元310，驱动单元310用于驱动高压电动泵和低压电动泵，驱动单元310通过控制高压电动泵与低压电动泵，能够调节双联泵低压组件320的流量与双联泵高压组件330的流量。具体地，驱动单元310为伺服电机。

进一步地，驱动单元310连接有输出轴，输出轴能带动输入轴转动，输入轴用于驱动双联泵低压组件320和双联泵高压组件330，当驱动单元310工作时，双联泵低压组件320和双联泵高压组件330以相同的转速运行。

在本实施例中，输入轴用于驱动高压电动泵和低压电动泵，当驱动单元310工作时，高压电动泵与低压电动泵以相同的转速运行。具体地，驱动单元310驱动输出轴沿输出轴的轴向旋转，输入轴上同轴安装有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，第一驱动齿轮驱动高压电动泵运行，第二驱动齿轮驱动低压电动泵运行。通过使高压电动泵和低压电动泵由同一个输入轴进行驱动，能够使高压电动泵的转速与低压电动泵的转速相同，进而让高压油口121与低压油口122的流量能够始终保持在固定的比例，使得三位电磁阀100对双联泵卸荷系统的解耦操作能够顺利且准确地实现。

本实施例中，双联泵卸荷系统还包括卸油管路230、高压过滤器400、安全泄压阀600和储油油箱900，卸油管路230连通卸油口123，双联泵低压组件320、双联泵高压组件330和卸油管路230均能与储油油箱900连通，储油油箱900用于回收双联泵卸荷系统所排放的压力油，高压供油管路220上设有高压过滤器400以及与高压过滤器400并联的安全泄压阀600，高压供油管路220上还开设有支路，支路上设有安全泄压阀600，并能与储油油箱900连通。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三位电磁阀，其特征在于，包括：

阀套件(120)，所述阀套件(120)设有阀套孔和与所述阀套孔连通的油槽，所述阀套件(120)开设有连通所述油槽的高压油口(121)、低压油口(122)和卸油口(123)；

阀芯件(150)，所述阀芯件(150)的外周面与所述阀套件(120)密封配合且能沿轴向与所述阀套件(120)相对滑动，所述阀芯件(150)连接有电磁铁(110)和复位单元，所述电磁铁(110)能驱动所述阀芯件(150)并使所述阀芯件(150)朝向所述阀套孔的孔底移动，所述复位单元驱动所述阀芯件(150)止动于与所述电磁铁(110)相抵靠的位置；

所述阀芯件(150)能够在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，当所述阀芯件(150)处于所述第一位置时，所述高压油口(121)、所述低压油口(122)和所述卸油口(123)相互隔断；当所述阀芯件(150)处于所述第二位置时，所述高压油口(121)与所述低压油口(122)相连通；当所述阀芯件(150)处于所述第三位置时，所述低压油口(122)与所述卸油口(123)相连通。

2.根据权利要求1所述的三位电磁阀，其特征在于，所述阀芯件(150)开设有第一流道和第二流道，当所述阀芯件(150)处于所述第一位置时，所述高压油口(121)被封堵，所述低压油口(122)与所述第一流道相连通，所述卸油口(123)与所述第二流道相连通；当所述阀芯件(150)处于所述第二位置时，所述高压油口(121)和所述低压油口(122)通过所述第一流道相连通，所述卸油口(123)与所述第二流道相连通；当所述阀芯件(150)处于所述第三位置时，所述高压油口(121)与所述第一流道相连通，所述低压油口(122)与所述卸油口(123)通过所述第二流道相连通。

3.根据权利要求1所述的三位电磁阀，其特征在于，所述阀芯件(150)外周面的两端均设有均压槽。

4.根据权利要求1所述的三位电磁阀，其特征在于，所述复位单元为阀芯弹簧(130)，所述阀芯弹簧(130)连接所述阀套孔的孔底与所述阀芯件(150)靠近所述阀套孔的孔底的一端。

5.根据权利要求4所述的三位电磁阀，其特征在于，所述阀套孔的孔底开设有阀套通孔(124)，所述阀套通孔(124)连通所述阀套孔与外部环境。

6.根据权利要求1所述的三位电磁阀，其特征在于，所述阀套件(120)的外周面套设有多个密封圈。

7.一种双联泵卸荷系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的三位电磁阀。

8.根据权利要求7所述的双联泵卸荷系统，其特征在于，所述双联泵卸荷系统还包括双联泵低压组件(320)和双联泵高压组件(330)，所述双联泵低压组件(320)通过低压供油管路(210)与所述低压油口(122)和油源低压出口(700)连通，所述双联泵高压组件(330)通过高压供油管路(220)与所述高压油口(121)和油源高压出口(800)连通，所述高压供油管路(220)上还设有单向阀(500)。

9.根据权利要求8所述的双联泵卸荷系统，其特征在于，所述双联泵卸荷系统还包括驱动单元(310)，所述驱动单元(310)能够调节所述双联泵低压组件(320)的流量与所述双联泵高压组件(330)的流量。

10.根据权利要求9所述的双联泵卸荷系统，其特征在于，所述驱动单元(310)连接有输出轴，所述输出轴能带动输入轴转动，所述输入轴用于驱动所述双联泵低压组件(320)和所述双联泵高压组件(330)，当所述驱动单元(310)工作时，所述双联泵低压组件(320)和双联泵高压组件(330)以相同的转速运行。

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