專利名稱：具有升壓特征的壓力調(diào)節(jié)器閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓調(diào)節(jié)器閥，更具體地涉及在可換擋的車用變速器控制系統(tǒng)中的主壓力調(diào)節(jié)器閥。
背景技術(shù)：
在運輸車輛如轎車、公共汽車和卡車中使用的可以自動換擋的變速器要求用正排量泵供給加壓的液壓流體，用于離合器和制動器的嚙合、扭矩轉(zhuǎn)換器的操作和用于冷卻。
這些泵要求發(fā)動機或原動機提供動力以便供給所要求的控制壓力。被泵吸收的動力并且因此由發(fā)動機提供的該動力是泵的壓力和排量的函數(shù)。泵的輸出壓力或變速器的主壓力越高，要求發(fā)動機提供的馬力功率就越大。
目前的變速器采用具有電子系統(tǒng)的控制機構(gòu)。這些電子系統(tǒng)中提供有來自發(fā)動機、車輛和變速器的信號。這些信號用于確定控制系統(tǒng)內(nèi)各種電磁閥的操作，以便調(diào)整各種壓力，包括變速器的主壓力或線路壓力。通過調(diào)整主壓力可以改善車輛燃油經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適合于與壓力流體的主壓力源流體連通和有選擇地與壓力流體的主調(diào)整控制源流體連通的壓力調(diào)節(jié)器閥。壓力調(diào)節(jié)器閥包括可滑動地布置在由閥體限定的級形孔內(nèi)的滑閥。第一壓力響應(yīng)表面面積由滑閥限定并且承受主壓力源的壓力流體的作用。第二壓力響應(yīng)表面面積由滑閥限定的并且承受控制源的壓力流體的作用。第三壓力響應(yīng)表面面積由滑閥限定的并且有選擇地承受主壓力源和控制源之一的壓力流體的作用。在級形孔內(nèi)可滑動地布置有套筒。該套筒可操作成有選擇地將來自主壓力源和控制源中之一的壓力流體分配到第三壓力響應(yīng)表面面積，以產(chǎn)生壓力調(diào)節(jié)器閥的壓力增益的改變。套筒具有壓力調(diào)節(jié)位置和彈簧調(diào)節(jié)位置。壓力調(diào)節(jié)位置對應(yīng)于升壓操作模式或高增益操作模式(boosted or high gainmode of operation)，而彈簧調(diào)節(jié)位置對應(yīng)于未升壓操作模式或低增益操作模式。
本發(fā)明的另一個方面是包括壓力流體主源和壓力流體控制源的變速器控制系統(tǒng)。設(shè)有用于建立在主壓力水平下壓力流體主源的壓力輸出的主壓力調(diào)節(jié)器。主壓力調(diào)節(jié)器具有承受主源內(nèi)的壓力流體的第一壓力響應(yīng)表面面積。主壓力調(diào)節(jié)器還包括第二壓力響應(yīng)表面面積，其在承受控制源內(nèi)的壓力流體時將限制主壓力水平。主壓力調(diào)節(jié)器進一步包括第三壓力響應(yīng)表面面積，其在被供給了控制源內(nèi)的壓力流體時將增大主壓力水平的限制。在主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)可滑動地布置有套筒，該套筒具有第一位置和第二位置。套筒可以在第一位置處操作成排空(exhaust)第三壓力響應(yīng)表面面積處的流體壓力并且可以在第二位置處操作成將控制源內(nèi)的壓力流體引向第三壓力響應(yīng)表面面積以使得主壓力水平提高。
本發(fā)明的一個附加的方面是包括壓力流體主源和壓力流體控制源的變速器控制系統(tǒng)。設(shè)有用于建立在主壓力水平下壓力流體主源的壓力輸出的主壓力調(diào)節(jié)器。主壓力調(diào)節(jié)器具有承受主源內(nèi)的壓力流體的第一壓力響應(yīng)表面面積。主壓力調(diào)節(jié)器還包括第二壓力響應(yīng)表面面積，其在承受控制源內(nèi)的壓力流體時將限制主壓力水平。還包括第三壓力響應(yīng)表面面積，其在被供給了主源內(nèi)的壓力流體可減小主壓力水平的限制。在主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)可滑動地布置有套筒。套筒具有第一位置和第二位置。套筒可以在第二位置處操作成排盡第三壓力響應(yīng)表面面積處的流體壓力并且可以在第一位置處操作成將主源內(nèi)的壓力流體引向第三壓力響應(yīng)表面面積，以使主壓力水平降低。
通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施方式的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將變得很明顯。


圖1a是動力變速器的控制系統(tǒng)的示意表示，其中示出了與本發(fā)明一致的主調(diào)節(jié)器閥處于未升壓位置或低增益位置；圖1b是在圖1a中所示的動力變速器的控制系統(tǒng)的示意表示，其中主調(diào)節(jié)器閥處于升壓位置或高增益位置；圖2a是動力變速器的控制系統(tǒng)的示意表示，其中包括處于未升壓位置或低增益位置的主調(diào)節(jié)器閥的另一種實施例；和圖2b是在圖2a中所示的動力變速器的控制系統(tǒng)的示意表示，其中主調(diào)節(jié)器閥處于升壓位置或高增益位置。
具體實施例方式
參見附圖，其中相同的字符表示相同或?qū)?yīng)的部件，從圖1a和1b中看見變速器控制系統(tǒng)10的一部分，其包括泵(P)12和電動液壓控制器，或稱為EHC14。泵12是常規(guī)的正排量機構(gòu)，它從容器16中抽取液壓流體并且將該流體通過通道20輸送到主調(diào)節(jié)器閥18。主調(diào)節(jié)器閥18可以操作以改變泵12輸送的流體的壓力。該流體隨后通過線路壓力通道或主壓力通道24從主壓力源(MAIN)22連通到EHC14。
EHC14與具有常規(guī)預(yù)編程數(shù)字計算機的電子控制單元(ECU)25連通。EHC14還包括控制閥，它們將液壓流體分配到自動變速器中的許多器件上，包括扭矩傳遞機構(gòu)。如公知的那樣，ECU25將電控制信號發(fā)送到各種電子元件如電磁閥，它們則控制液壓閥的輸出壓力。EHC14產(chǎn)生通過調(diào)整(trim)通道26分配的可變液壓控制信號，以便提供用于調(diào)整主調(diào)節(jié)器閥18的控制信號。液壓控制信號可以由EHC14內(nèi)的電磁閥如可變放泄電磁閥產(chǎn)生。
主調(diào)節(jié)器閥18具有以同心的縱向的設(shè)置方式可滑動地布置在由閥體34限定的級形閥孔32內(nèi)的滑閥28和套筒30?；y28具有相間的相等直徑的閥面36，38和40和較小的端部閥面42。端部閥面42位于閥孔32的孔部分44中，閥面36，38，和40位于閥孔32的孔部分46中。閥面36和38相間設(shè)置以形成大致為環(huán)形的凹槽45。類似地，閥面38和40相間設(shè)置以形成大致為環(huán)形的凹槽47。套筒30位于閥孔32的孔部分48中。套筒30引導(dǎo)在閥面49上并且與閥面40相間隔以便形成大致為環(huán)形的凹槽51。孔部分46的直徑大于孔部分44，而孔部分48的直徑大于孔部分46。彈簧50布置在彈簧槽52內(nèi)和可操作成對套筒30偏壓。彈簧54布置在彈簧槽56內(nèi)。彈簧54在滑閥28上施加偏壓力，將滑閥28向圖1a和1b中的左邊擠壓。應(yīng)該注意在本實施例中彈簧槽52和56相互間是不連通的。
閥體34與主壓力源22連通，后者與通道20和主壓力通道24流體連通。閥體34有選擇地與連接于通道26的主調(diào)整控制源(MM)58、過量口(OVERAGE)60(overage port)和排出口(EX)62，64，和66流體連通。排出口62，64和66與容器16連通。主壓力源22與凹槽47流體連通。主調(diào)整控制源58有選擇地與凹槽51和彈簧槽56流體連通。過量口60由閥面38有選擇地向主壓力源22打開。排出口62有選擇地由閥面40打開和關(guān)閉。排出口64和主調(diào)整控制源58由套筒30有選擇地和交替地向彈簧槽56打開。
閥面42形成壓力響應(yīng)表面面積A1。閥面40和49形成壓力響應(yīng)差值表面面積A2。閥面49形成壓力響應(yīng)表面面積A3。在運行中，主調(diào)節(jié)器閥18調(diào)節(jié)或控制主壓力通道24內(nèi)的流體壓力，其隨后被引到EHC14。圖1a示出了滑閥28處于低增益狀態(tài)或未升壓狀態(tài)的主調(diào)節(jié)器閥18。當(dāng)滑閥28處于彈簧調(diào)節(jié)位置時，如圖1a中所示，主壓力通道24內(nèi)的流體壓力基本上是未被調(diào)節(jié)的并且大致上與通道20內(nèi)的流體的壓力相同。當(dāng)主壓力源22內(nèi)的流體壓力增大時，作用在閥面42的表面面積A1上的力就增大，由此如從圖1a和1b中看使滑閥28克服彈簧54的偏壓力向右移動。當(dāng)滑閥28向右移動時，閥面38將主壓力源22向凹槽45打開以允許壓力流體流到過量口60。過量口60將流體與車輛變速器的其它部分例如潤滑回路或冷卻器連通。通過將一定數(shù)量的壓力流體從主壓力源22引入到過量口60，可以將主壓力通道24內(nèi)的流體壓力調(diào)節(jié)到要求的水平。主調(diào)整控制源58有選擇地和可變地提供流體壓力至凹槽51。該壓力作用在差值表面面積A2上，以抵制滑閥28響應(yīng)主壓力源22內(nèi)的流體壓力的移動。當(dāng)套筒30處于彈簧調(diào)節(jié)位置時，如圖1中所示，主調(diào)整控制源58內(nèi)的壓力流體被阻斷而不能夠進入彈簧槽56和不能夠隨后作用于閥面49的表面面積A3上。相反，彈簧槽56通過排出口64排空。
通過在主調(diào)節(jié)器閥18的設(shè)計階段控制A1與A2的比值，可以控制未升壓狀態(tài)的增益率。這以等式的形成表示為Pmain*A1＝Pmm*A2+F，其中Pmain是主壓力源22內(nèi)的流體壓力，Pmm是主調(diào)整控制源58內(nèi)的流體壓力，F(xiàn)是彈簧54施加的彈簧力。
當(dāng)EHC14的流體壓力要求增加時，主壓力調(diào)節(jié)器18將在高增益或升壓狀態(tài)下運行，如圖1b中所示。主壓力源22內(nèi)的流體壓力響應(yīng)于主調(diào)整控制源58內(nèi)的更高的流體壓力而增大。當(dāng)凹槽51內(nèi)的壓力增大時，該流體壓力則偏壓套筒30而抵制由彈簧50施加的偏壓力。當(dāng)該偏壓力被克服時，套筒30將向孔32內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)位置移動，如圖1b中所示。當(dāng)套筒30處于壓力調(diào)節(jié)位置時，排出口64被阻斷，使得彈簧槽56不再排空。相反，套筒30將壓力流體從主調(diào)整控制源58連通到彈簧槽56。主調(diào)整控制源58內(nèi)的壓力流體作用在差值表面面積A2和表面面積A3兩者上。
通過在主調(diào)節(jié)器閥18的設(shè)計階段控制A1與(A2+A3)的比值，可以控制在升壓操作模式下的增益率。這以等式的形式表示為Pmain*A1＝Pmm*(A2+A3)+F。
本發(fā)明的另一種實施例示于圖2a和2b中。參見圖2a和2b，其中示出的變速器控制系統(tǒng)10’的一部分具有主壓力調(diào)節(jié)器18’。主壓力調(diào)節(jié)器18’的結(jié)構(gòu)類似于圖1a和1b中所示的主壓力調(diào)節(jié)器18。在由閥體34限定的閥孔32內(nèi)可滑動地布置有套筒30’。套筒30’限定了環(huán)形的槽或凹槽68，其可以操作成利用主壓力源22的壓力流體對通道70有選擇地加壓。當(dāng)套筒30’處于彈簧調(diào)節(jié)位置時，如圖2a中所示，壓力流體從主壓力口22經(jīng)凹槽68連通到通道70。通道70連通壓力流體使之作用在由閥面36和42形成的壓力響應(yīng)差值表面面積A4上。或者，當(dāng)套筒30’處于壓力調(diào)節(jié)位置時，如圖2b中所示，通道70經(jīng)凹槽68向排出口64排空。在該實施例中，彈簧槽56和52是相互流體連通的。
在運行中，主調(diào)節(jié)器閥18’調(diào)節(jié)或控制主通道24內(nèi)的流體壓力，其隨后被引到EHC14。圖2a示出了其滑閥28處于低壓力增益狀態(tài)或未升壓狀態(tài)的主調(diào)節(jié)器閥18’。當(dāng)滑閥28處于彈簧調(diào)節(jié)位置時，如圖2a中所示，主壓力通道24內(nèi)的流體壓力基本上是未調(diào)節(jié)的并且大致與通道20內(nèi)的流體的壓力相同。當(dāng)主壓力源22內(nèi)的流體壓力增大時，作用在閥面42的表面面積A1上的力增大，由此如從圖2a和2b中看使滑閥28克服彈簧54的偏壓力向右移動。此外，當(dāng)套筒30’處于彈簧調(diào)節(jié)位置時，主壓力源22內(nèi)的壓力流體經(jīng)凹槽68連通到通道70。通道70內(nèi)的壓力流體作用在差值表面面積A4上，其進一步對滑閥28施加偏壓而抵制彈簧54的偏壓。當(dāng)滑閥28向右移動時，閥面38將主壓力源22向凹槽45打開，允許壓力流體流到過量口60。過量口60將流體連通到車輛變速器其它部分例如潤滑回路或冷卻器。通過將一定數(shù)量的壓力流體從主壓力源22引到過量口60，主壓力通道24內(nèi)的流體壓力被調(diào)節(jié)到要求的水平。主調(diào)整控制源58有選擇地和可變地將流體壓力提供到凹槽51。該壓力作用在差值表面面積A2上用于抵制所述滑閥28響應(yīng)主壓力源22內(nèi)的流體壓力的移動。
通過在主調(diào)節(jié)器閥18’的設(shè)計階段控制(A1+A4)與A2的比值，可以控制未升壓狀態(tài)的增益率。這以等式的形式表示為Pmain*(A1+A4)＝Pmm*A2+F。應(yīng)該認識到(A1+A4)的和等于(A2+A3)的和。
當(dāng)EHC14的流體壓力要求增大時，主壓力調(diào)節(jié)器18’將在高增益狀態(tài)或升壓狀態(tài)下運行，如圖2b中所示。主壓力源22內(nèi)的流體壓力將響應(yīng)主調(diào)整控制源58內(nèi)的更高的流體壓力而增大。當(dāng)凹槽51內(nèi)的壓力增大時，該流體壓力對套筒30’施加偏壓而抵制由彈簧50施加的偏壓力。當(dāng)偏壓力被克服時，套筒30’將朝孔32內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)位置移動，如圖2b中所示。當(dāng)套筒30’處于壓力調(diào)節(jié)位置時，主壓力源22被阻斷，由此不允許任何壓力流體流入通道70。相反，套筒30將允許通道70內(nèi)的壓力流體經(jīng)凹槽68向排出口64排空。通過排空通道70，作用在差值表面面積A4上的壓力流體也被排空，使得抵制彈簧54的偏壓力而將滑閥28向右推擠的力和主調(diào)整控制源58內(nèi)的壓力流體作用在差值表面面積A2上的力被減小。
通過在主調(diào)節(jié)器閥18’的設(shè)計階段控制A1與A2的比值可以控制升壓操作模式下的增益率。這以等式的形式表示為Pmain*A1＝Pmm*A2+F。
主壓力調(diào)節(jié)器18和18’提供兩者操作模式，即未升壓操作模式和升壓操作模式。通過提供未升壓操作模式，對調(diào)節(jié)的低壓力限制被減小同時改善了分辨力和系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，通過提供升壓操作模式，可以增大高壓力的極限。在這種變速器中，最小操作壓力范圍低至每平方英寸25磅或psi，而最大值高達275psi。與其它變速器的5比1的調(diào)節(jié)范圍比值相比，這可以提供高于10比1的有效的調(diào)節(jié)范圍比值。
雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的最佳實施方式，但是熟悉本發(fā)明涉及的技術(shù)的人員會認識到在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以有實施本發(fā)明的各種替代設(shè)計方案和實施例。
權(quán)利要求
1.一種壓力調(diào)節(jié)器閥，其適合于與壓力流體的主壓力源流體連通和有選擇地與壓力流體的主調(diào)整控制源流體連通，所述壓力調(diào)節(jié)器閥包括可滑動地布置在由閥體限定的級形孔內(nèi)的滑閥；由所述滑閥限定的第一壓力響應(yīng)表面面積，所述第一壓力響應(yīng)表面面積承受來自所述主壓力源的壓力流體；由所述滑閥限定的第二壓力響應(yīng)表面面積，所述第二壓力響應(yīng)表面面積承受來自所述控制源的壓力流體；由所述滑閥限定的第三壓力響應(yīng)表面面積，所述第三壓力響應(yīng)表面面積有選擇地承受來自所述主壓力源和所述控制源中之一的壓力流體；和可滑動地布置在所述級形孔內(nèi)的套筒，所述套筒可操作成有選擇地將來自所述主壓力源和所述控制源中的所述之一的壓力流體分配到所述第三壓力響應(yīng)表面面積，使得所述壓力調(diào)節(jié)器閥的壓力增益中產(chǎn)生變化。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力調(diào)節(jié)器閥，其特征在于，所述套筒具有壓力調(diào)節(jié)位置和彈簧調(diào)節(jié)位置，所述壓力調(diào)節(jié)位置對應(yīng)于升壓操作模式或高增益操作模式和所述彈簧調(diào)節(jié)位置對應(yīng)于未升壓操作模式或低增益操作模式。
3.一種變速器控制系統(tǒng)，包括壓力流體主源；壓力流體控制源；用于建立在主壓力水平下所述壓力流體主源的壓力輸出的主壓力調(diào)節(jié)器；所述主壓力調(diào)節(jié)器具有承受所述主源內(nèi)的壓力流體的第一壓力響應(yīng)表面面積，和第二壓力響應(yīng)表面面積，其在承受所述控制源內(nèi)的壓力流體時將限制所述主壓力水平，和第三壓力響應(yīng)表面面積，其在被供給了所述控制源內(nèi)的壓力流體時將增大所述主壓力水平的限制；可滑動地布置在所述主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的套筒，所述套筒具有第一位置和第二位置；和所述套筒可在所述第一位置處操作成排空所述第三壓力響應(yīng)表面面積處的流體壓力和可在所述第二位置處操作成將所述控制源內(nèi)的壓力流體引到所述第三壓力表面面積，使所述主壓力水平增大。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒響應(yīng)所述控制源內(nèi)的流體壓力的增大從所述第一位置向所述第二位置移動。
5.如權(quán)利要求3所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒克服彈簧的偏壓從所述第一位置向所述第二位置移動。
6.如權(quán)利要求3所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三壓力響應(yīng)表面面積設(shè)置在可滑動地布置在所述主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的滑閥上。
7.如權(quán)利要求6所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述滑閥被偏壓在布置在彈簧槽內(nèi)的彈簧上。
8.如權(quán)利要求7所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒利用來自所述控制源內(nèi)的壓力流體有選擇地對所述彈簧槽加壓，以作用到所述第三壓力響應(yīng)表面面積上。
9.一種變速器控制系統(tǒng)，包括壓力流體主源；壓力流體控制源；用于建立在主壓力水平下所述壓力流體主源的壓力輸出的主壓力調(diào)節(jié)器；所述主壓力調(diào)節(jié)器具有承受所述主源內(nèi)的壓力流體的第一壓力響應(yīng)表面面積和第二壓力響應(yīng)表面面積，其當(dāng)承受所述控制源內(nèi)的壓力流體時將限制所述主壓力水平，和第三壓力響應(yīng)表面面積，其當(dāng)被供給了所述主源內(nèi)的壓力流體時將減小對主壓力水平的所述限制；可滑動地布置在所述主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的套筒，所述套筒具有第一位置和第二位置；和所述套筒在所述第二位置處可操作成排空所述第三壓力響應(yīng)表面面積處的流體壓力和在所述第一位置處可操作成將所述主源內(nèi)的壓力流體引到所述第三壓力響應(yīng)表面面積，以便使所述主壓力水平減小。
10.如權(quán)利要求9所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒響應(yīng)所述控制源內(nèi)的流體壓力的增大從所述第一位置向所述第二位置移動。
11.如權(quán)利要求9所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒克服彈簧的偏壓從所述第一位置向所述第二位置移動。
12.如權(quán)利要求9所述的變速器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三壓力響應(yīng)表面面積設(shè)置在可滑動地布置在所述主壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的滑閥上。
全文摘要
提供一種壓力調(diào)節(jié)器閥，其具有可滑動地布置在由閥體限定的級形孔內(nèi)的滑閥。在滑閥上限定了第一壓力響應(yīng)表面面積，其承受主壓力源的壓力流體。在滑閥上限定了第二壓力響應(yīng)表面面積，其承受控制源的壓力流體。此外在滑閥上限定了第三壓力響應(yīng)表面面積，其有選擇地承受所述主壓力源和所述控制源中之一的壓力流體。在所述級形孔內(nèi)可滑動地布置有套筒，所述套筒可操作成將來自所述主壓力源和所述控制源中之一的壓力流體有選擇地分配到所述第三壓力響應(yīng)表面面積，使得壓力調(diào)節(jié)器閥的壓力增益中產(chǎn)生變化。
文檔編號F16H61/02GK101025172SQ20071000830
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者C·F·龍, J·J·科爾, P·F·麥考利 申請人:通用汽車公司