CN102537415B - 特别是在汽车自动变速器中使用的滑阀 - Google Patents

Abstract

本发明描述的是一种特别是在汽车自动变速器中使用的滑阀（5），具有通过致动器（8）在第一方向（16）和与第一方向相反的第二方向（18）在控制室（36）中可提供压力的阀芯（14），所述阀芯借助沿着它的轴向方向延伸的空隙（20）可将工作接头（A）代替地和流入接头（P）或者流出接头（T）液压连接，其中，在滑阀（5）的流动通道（34）的取出点（38）上分接出液压压力，并且输送到控制室（36），并且其中，空隙（20）区域中的取出点（38）从阀芯（14）的轴向方向看设置在流入接头（P）和工作接头（A）之间。

Description

特别是在汽车自动变速器中使用的滑阀

现有技术

本发明涉及一种滑阀。

背景技术

在市场上已公开在汽车的自动变速器中的电操作的磁阀，特别是所谓的压力调节阀（滑阀）。因此可直接控制自动变速器的离合。据说这样一些阀门一方面能相对动态地工作，并且在短时间内能产生大的液压压力流。另一方面相对于干扰参数是稳定的和不敏感的。

当今实施形式的压力调节阀包括用于操作阀芯的致动器。所述阀芯可以操作液压单元。所述液压单元具有例如输入接头、一个或者多个流出接头、以及至少一个工作接头。所述工作接头通过外部的液压导管与回流接头液压连接，液压回流管道例如在一个所谓的控制板上延伸，并且用于将工作压力返回到与阀芯相邻的控制室中。

压力调节阀例如如下方式地工作：在致动器无电流状态时（所属的电磁铁无电流时）弹簧将阀芯和电枢一起移动到第一终端位置。在这个位置中工作接头和流出接头液压连接。因此，压力高节阀无电流地关闭，或者无压力（英文：“normallyclosed”或“NC”）。当电磁铁有电流流过时电枢和阀芯通过磁力克服弹簧力地沿第二终端位置运动。在阀芯运动期间首先工作接头和流出接头液压分离，并且紧接着工作接头与流入接头连接。这时在流入接头上存在的压力传递到工作接头。因为在工作接头上的压力增加通过液压管道传递到返回接头，所以在滑阀的和返回接头相连接的控制室（返回室、FB室）中形成同样的压力。这个压力对阀芯施加一种针对促动器起作用的压力。当这个压力和弹簧力一起超过磁铁的磁力时，则这个阀芯轴向地又如此地移动，即流入接头越来越和工作接头脱耦，或者甚至分离。其结果是在弹簧力和液压压力为一方，与磁力为另一方之间出现力的平衡。这么一来在很大程度上可根据流过电磁铁的电流来调节在工作接头上存在的压力。

本专业领域的专利公开文件例如是DE102008042624A1。

发明内容

为此本发明提出一种在汽车自动变速器中使用的滑阀，具有通过致动器在第一方向和在与第一方向相反的第二方向由在控制室中压力加载的阀芯，所述阀芯布置在壳体中并借助空隙可将工作接头和流入接头或者流出接头液压连接，其中，液压压力在滑阀的流动通道中的取出点分接出，并且输送到控制室，其中在空隙区域中取出点从阀芯的轴向方向看设置在流入接头和工作接头之间，其特征在于，为了使流体从流入接头到工作接头的流动中在取出点处的压力最小化的目的，形成空隙和/或与它对置的壳体的壁段，使得所述取出点密封地在壳体的一个径向内侧的壁段上设置在流动速度高的区域中。此外也可在下面的说明书和附图中找到对于本发明来说重要的特征，其中，这些特征，无论是单独使用还是不同组合地使用对于本发明来说都是重要的，关于这一点无须再次明确指出。

根据本发明的方法具有如下优点，即滑阀，特别是压力调节阀可用于汽车自动变速器中，当工作接头和流入接头液压连接时，所述自动变速器具有特别短的阶跃响应时间。这样就可快速和可靠地操作例如自动变速器的离合器。

本发明考虑，这种类型的滑阀具有—通常电磁操作的—致动器。这种致动器可在第一方向给阀芯加载。此外，在控制室中存在的压力可在与第一方向相反的第二方向给阀芯加载。在这种情况中，滑阀作为压力调节阀如此地设计，即可在致动器这一方和通过在控制室中的压力所产生的轴向力的另一方之间出现力的平衡。后面提到的那一种力通常得到阀门弹簧的力的支持。从中根据致动器的轴向力在工作接头上产生所希望的压力调节。

以此为依据，本发明以下述考虑为出发点，即，当在控制室中的压力越高时对致动器的作用进行限制，并且相反地，当在控制室中的压力越低时对致动器的作用予以支持。因此在滑阀的流动通道的取出点上分接出一液压压力，并且将它输送到控制室。因此，为了快速地打开希望在控制室中至少在短时间内有尽可能低的压力。为此，将取出点设置在流入接头和工作接头之间的阀芯的沿轴向方向延伸的空隙的区域中，其中，这个空隙基本上形成了所述的流动通道。

当阀芯处于相应的位置中或者运动中流入接头和工作接头彼此液压连接时，在取出点的液压压力比较低，其中，在流动通道中至少暂时地产生一股其流体静力压力比较低的强烈的液压流动。这种效应例如源自喷水泵，也以“吸入喷射效应”著称。将这种低压输入到控制室。这就是说，通过在这期间在控制室中出现的较低的压力支持了阀芯运动的打开阶段，这样，滑阀就可快速地在工作接头中产生高的液压压力。所谓的“阶跃式响应时间”相应地小，并且滑阀的动态性相应地大。

当紧接着流入接头和工作接头具有相同的液压压力时，流动通道中的流动消失，或者至少更小，并且控制室大体可接收工作接头的压力，并且因此对所希望的压力的调节作出贡献。然而只要又要求提高压力，则这可有高的动态性。

当然，只要在“流入接头”上的液压压力至少有时高于“工作接头”上的压力，所述的接头就可以是具有任意功能的滑阀的任意的液压接头。

滑阀的一个方案规定，将取出点到控制室的通道设置在滑阀的壳体中。也就是说这个通道道形成流动通道或者取出点和控制室之间的返回管道。通过将这个通道设置在滑阀的壳体中可使可能的泄漏保持得特别的小。通过这一措施改进了滑阀的功能。取出点相对于滑阀的壳体来说位置是固定的。

滑阀的另一方案规定，将从取出点到控制室的通道设置在阀芯中。这样，这个通道就可特别简单，并且流动技术有利地设计。也可将泄漏最小化。此外，也可以少的费用将过去的阀门设计改造成根据本发明的滑阀。取出点相对于阀芯是位置固定的。

滑阀的另一方案规定，将从取出点到控制室的通道设置在滑阀的壳体的外部。例如这个通道形成在自动变速器的一个液压控制板上，通过这一措施可降低滑阀的制造成本。

补充地规定，至少一个孔的不用于通道的端部段借助一个球体堵住。这样，这个通道就可以简单的方式借助轴向和径向对准的孔形成，其中，这些不使用的端部段通过至少一个球体液压地密封。这样，滑阀就变得便宜了。

当在流体从流入接头流入到工作接头时为了使取出点上的压力最小化的目的形成空隙和/或一个与该空隙对置的壳体的壁段，则可改进滑阀的动态特性。为此，液压专业领域公开了一些方法。例如通过模拟计算在滑阀或者在空隙中出现的液压压力和流动速度，并且通过此措施使滑阀的几何形状最佳化。这些模拟的目的可以是，使在取出点上产生的流体静力压力最小化（“低压”），和特别是在流入接头和工作接头之间产生液压连接期间相应地使滑阀的动态性最大化。

滑阀的一个方案规定，当电磁铁没有电流流过时在流入接头和工作接头之间产生液压连接。代替地规定，当电磁铁没有电流流过时在流出接头和工作接头之间产生液压连接。当电磁铁没有电流流过，或者致动器没有活化时阀芯借助阀门弹簧的力分别运动到相应的轴向位置中，并且保持在那里。这样，本发明可应用到自动变速器的滑阀，或者液压控制器的不同的基本的实施形式中。此外，本发明也可应用到具有至少成段地“上升”或者至少成段地“下降”的特性曲线的滑阀中。

附图说明

下面参考附图对本发明的一些示范性的实施形式进行说明。这些附图是：

图1：在滑阀的壳体中具有通道的滑阀的第一实施形式的部分截面图。

图2：与图1相类似的滑阀的第二实施形式。

图3：在滑阀的阀芯中具有通道的滑阀的第三实施形式的部分截面图。

图4：在滑阀的壳体的外部具有通道的滑阀的第四实施形式的部分截面图。

图5：在图1至图4的滑阀的工作接头上的压力的阶跃式应答。

在所有附图中，也包括在不同的实施形式中功能相同的部件和参数使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出用于液压操作汽车自动变速器的离合器装置的滑阀5。滑阀5包括壳体6。在这个壳体上，在图的右部区域中设置有致动器8，所述致动器在此设计为电磁铁8。此外，滑阀5还包括另外一些在此没有详细说明的壳体段7。滑阀5和属于滑阀5的那些部件基本为绕纵向轴15旋转对称设计。

电磁铁8包括线圈9和电枢10。当有电流流过线圈9时所述电枢可被画面中的磁极铁心11向左边吸引。电枢10借助耦合部件12和耦合销13与一个设置在壳体6中，且轴向可移动的阀芯14耦合。所述阀芯14在画面的中间和左边区域中示出在轴向中间位置中。箭头16表示第一轴向方向，箭头18表示第二轴向方向。

阀芯14具有一个沿轴向方向延伸的径向环绕的，且其形状为分梯度的收缩的空隙20。借助这个空隙工作接头A替换地可和流入接头P或者流出接头T液压连接。流入接头P、工作接头A和流出接头T分别与在壳体6中形成的环形室22、24和26液压连接。然而这些接头在图1的所示的截面图中不能清楚地看出。箭头30、31和32表示一些可能流过这些接头的液压流的方向。借助这个空隙20在壳体6的径向内部段中形成一个流动通道34。此外，滑阀5还包括两个用于排出泄漏的流出接头T1和T2。

滑阀5的在画面左部区域中的环形室形成一个控制室36。此外，这个控制室36还受到在画面中设置在阀芯14中的环形槽37的左边和右边的阀芯14的压力表面（无附图标记）的限制。右边的压力表面比左边的压力表面要大。

这个控制室36通过壳体6的一个径向孔、一个轴向孔，还有一个径向孔（分别没有附图标记）和流动通道34的取出点38液压连接。所述取出点38在空隙20的区域中沿阀芯14的轴向方向看设置在流入接头P和工作接头A之间。这些径向孔和轴向孔一起形成一个通道40，并且在它们的不使用的端部段分别借助一个球体液压密封堵住。所述轴向孔是通过壳体6的空隙44形成的。

阀芯14的画面左边的端部段被一个阀门弹簧46在画面中向右加载。所述阀门弹簧46支撑在壳体6的一个压入的端部段48上。总之，由于通道40集成到壳体6中，所以图1的滑阀5的泄漏比较小。为了在流体从流入接头P流入到工作接头A的流动中使在取出点38上的流体静力压力最小化的目的而将在图1中所示的空隙20以及壳体6的与它对置的壁段最佳化。

当电磁铁8没有电流流过时阀芯14通过阀门弹簧46的力在画面中向右移动（箭头18），其中，工作接头A与环形室26，或者流出接头T液压连接。流出接头T没有或者只有比较低的液压压力。因此在工作接头A上的压力也低。也就是说，在无电流状态时滑阀5是关闭的。

当电磁铁8有电流流过时，电枢10通过磁力在画面中由磁极铁心11向左边（箭头16）吸。耦合销13将这个力传递到阀芯14，然后这个阀芯朝箭头16的方向运动。只要流动通道34和环形空间22液压连接，则产生从流入接头P朝工作接头Ａ的液压流动。流入接头P具有比较高的液压压力。相应地在取出处38上的流动速度是高的，并且流体静力压力是低的，因此通道40中的流体静力压力也相应地是低的。

在通道40中存在的低压传递到控制室36。因为设置在画面中环形槽37右边的压力面大于左边的压力面，所以在那里产生在画面上向左的合成的力，通过这一措施支持了电磁铁8的作用。如是阀芯14加速朝方向16运动的速度，并且工作接头A可特别快地以大截面和流入接头P连接，也就是快速地打开滑阀5。在这种状态中滑阀5作为压力调节阀运行，其中，在阀门弹簧46的力和通过在控制室36的压力产生的轴向力为一方与电磁铁8的磁力为另一方之间会出现力的平衡。

图5示出在滑阀5的工作接头A上的压力60的阶跃式应答的情形。在所示的坐标系的纵标上示出压力60和流过线圈9的电流1。横坐标表示时间t。第一虚线62表示电流1的额定值，第二虚线64表示压力60的额定值。图5所示是描述在自动变速器的一个离合器中的一个执行机构中的液压压力的时间曲线。

从时刻t1起用电流1通过线圈9。在死时间结束之后在时刻t2压力60跳跃式地上升到第一数值66，并且然后直到时刻t3压力不断地增加到第二数值68。在时刻t3压力60跳跃式地上升到额定值64。时刻t1和时刻t3之间的时间间隔叫做滑阀5的“阶跃式应答时间”。

从时刻t3起达到压力60的额定数值64，其中，在流动通道34中的液压流基本消失。然后通道40中的压力，并且相应地控制室36中的压力大体为工作接头A上的液压压力。这样，滑阀5就可按照已公开的方式，按照压力调节阀的类型根据流过线圈的电流1调节工作接头A上的压力。

图2示出滑阀5的与图1相类似的第二实施形式。与图1不同之处是容纳阀门弹簧46的环形室52径向扩大了，这样，通道40的轴向孔（没有附图标记）就可通过环形室52成孔。因此空隙44就不是必需的。壳体6和端部件48相应地相适配。图2的滑阀5的功能部件和图1的相同。

图3示出了滑阀5的一种实施形式。在这个实施形式中，从取出点38到控制室36的通道40设置在阀芯14中。在此示出阀芯14的截面图。控制室36通过阀芯14的两个径向孔和一个轴向孔（分别没有附图标记）和流动通道34的取出点38液压连接。也就是说径向的孔和轴向的孔一起形成通道40。与图1和图2不同之处是取出点38是阀芯14的一个部件，并且因此可随它移动。在此，这个取出点38设计为径向设置在阀芯14上的管形件54。通过这一措施取出点38或者管形件54的汇入口可比较密封地设置在壳体6的一个径向内的壁段上。

在图3中是如此地选择壳体6的截面图的，即可看见形成流入接头P、工作接头A和流出接头T的通道（无附图标记）。滑阀5的其它部件和图1、图2的相应的部件是类似的或者相同的。

图4示出滑阀5的一种实施形式，在这个实施形式中从取出点38到控制室36的通道40设置在滑阀5的壳体6的外部。这个通道40通过径向接头56和58和控制室36或者流动通道34连接。这个通道40例如可以是自动变速器的一个控制板中的通道，或者是一个分立的液压管道。滑阀5的其它部件和图1或图2中的相应的部件相类似或者相同。

在图1到图4中所描述的实施形式是这样一些滑阀5，即这些滑阀为“无电流是关闭的”，也就是说，当电磁铁8有电流流过时工作接头A和流入接头P是液压分开的。然而，例如通过流入接头P和流出接头T的调换，以及通过空隙20的改造和取出点38的布局的变化也能将滑阀5设计成“无电流打开的”。其中，当电磁铁8没有电流流过时工作接头A和流入接头P液压连接。然而这点在图1到图4中没有示出。

Claims (6)

1.在汽车自动变速器中使用的滑阀（5），具有通过致动器（8）在第一方向（16）加载的和由在控制室（36）中的压力在与第一方向相反的第二方向（18）加载的阀芯（14），所述阀芯布置在壳体（6）中并借助空隙（20）可将工作接头（A）和流入接头（P）或者流出接头（T）液压连接，其中，液压压力在滑阀（5）的流动通道（34）中的取出点（38）分接出，并且输送到控制室（36），其中在空隙（20）区域中取出点（38）从阀芯（14）的轴向方向看设置在流入接头（P）和工作接头（A）之间，其特征在于，为了使流体从流入接头（P）到工作接头（A）的流动中在取出点（38）处的压力最小化的目的，形成空隙（20）和/或与它对置的壳体（6）的壁段，使得所述取出点（38）密封地在壳体（6）的一个径向内侧的壁段上设置在流动速度高的区域中。

2.按照权利要求1所述的滑阀（5），其特征在于，从取出点（38）到控制室（36）的通道（40）设置在滑阀（5）的壳体（6）中。

3.按照权利要求1所述的滑阀（5），其特征在于，从取出点（38）到控制室（36）的通道（40）设置在滑阀（5）的壳体（6）的外部。

4.按照权利要求2或3所述的滑阀（5），其特征在于，至少一个孔的不用于通道（40）的端部段借助球体（42）堵住。

5.按权利要求1所述的滑阀（5），其特征在于，当电磁铁（8）没有电流流过时在流入接头（P）和工作接头（A）之间产生液压连接。

6.按权利要求1所述的滑阀（5），其特征在于，当电磁铁（8）没有电流流过时在流出接头（T）和工作接头（A）之间产生液压连接。