液压增压阀的制作方法

本公开涉及被用于诸如车辆变速器中的液压系统之类的液压系统中的增压阀。

背景技术：

增压阀被用于增大流体穿过液压系统的流速。

技术实现要素：

一种液压增压阀包括壳体、阀座和活塞。所述壳体限定轴向地延伸的内腔；狭槽，所述狭槽在壳体内从内腔径向地向外延伸；以及出口端口，所述出口端口在狭槽与流体输出回路之间建立流体连通。所述阀座固定到壳体的端部。阀座限定第一孔和第二孔。所述第一孔经由狭槽在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通。所述第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通。所述活塞设置在内腔内，使得狭槽定位在活塞与壳体的外壁之间。活塞包括从活塞的顶表面向上延伸的突出部。所述突出部在活塞处于闭合位置时沿着接触线接合阀座以阻塞第一孔与出口端口之间经由狭槽实现的流体连通。突出部在活塞处于打开位置时脱离阀座以经由狭槽在第一孔与出口端口之间建立流体连通。

一种液压增压阀包括壳体、阀座和活塞。所述壳体限定轴向地延伸的内腔；狭槽，所述狭槽在壳体内从内腔径向地向外延伸；以及出口端口，所述出口端口在狭槽与流体输出回路之间建立流体连通。所述阀座固定到壳体的端部。阀座限定第一孔和第二孔。所述第一孔经由狭槽在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通。所述第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通。所述活塞设置在内腔内，使得狭槽定位在活塞与壳体的外壁之间。活塞被配置为转变到打开位置以经由狭槽在第一孔与出口端口之间建立流体连通。活塞还被配置为转变到闭合位置以阻塞第一孔与出口端口之间经由狭槽实现的流体连通。

一种液压增压阀包括壳体、阀座和活塞。所述壳体限定轴向地延伸的内腔和出口端口。出口端口与流体输出回路流体连通。所述阀座固定到壳体的端部。阀座限定第一孔和第二孔。所述第一孔在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通。所述第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通。活塞设置在内腔内。活塞包括从活塞的顶表面向上延伸的突出部。所述突出部在活塞处于闭合位置时沿着接触线接合阀座以阻塞第一孔与出口端口之间的流体连通。突出部在活塞处于打开位置时脱离阀座以在第一孔与出口端口之间建立流体连通。

附图说明

图1是增压阀的顶视图；

图2是沿着图1中的线2-2取得的增压阀的横截面图；

图3是沿着图2中的线3-3取得的增压阀的壳体和活塞的横截面图；

图4是增压阀的活塞的顶视图；

图5是沿着图4中的线5-5取得的活塞的部分横截面图；

图6是示出在有效活塞表面直径相对于活塞直径的各种比率下的常规的增压阀的流出速率相对于流入压力的曲线图；

图7是示出在有效活塞表面直径相对于活塞直径的各种比率下的新的增压阀设计的流出速率相对于流入压力的曲线图；

图8是示出在增压孔直径相对于非增压孔直径的各种比率下的新的增压阀设计的流出速率相对于流入压力的曲线图；并且

图9是示出将打开与闭合常规的增压阀之间的压力滞后相对于打开与闭合新的增压阀设计之间的压力滞后进行比较的曲线图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采用不同和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为是限制性的，而是仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未被明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实现方式来说可能是期望的。

参考图1至图3，示出了液压增压阀10。增压阀被配置为响应于传递到增压阀的流体压力超过阈值而显著增加从增压阀输出的流体流。增压阀10可以被用于任何液压系统中。例如，增压阀可以被用于车辆的变速器中，并且可以被配置为响应于增压阀的入口压力超过阈值而增加传递到变矩器、离合器、平衡坝或任何其他变速器部件的流体流。流体输入回路12被配置为将液压流体传递到增压阀10。增压阀10之后被配置为将液压流体传递到流体输出回路14。流体输入回路12可以包括流体储存器(例如，变速箱中的油底壳)以及被配置为将液压流体传递到增压阀10的泵(未示出)。流体输出回路14可以包括需要液压流体的任何下游装置(例如，变矩器、离合器、平衡坝等)。流体输出回路14还可以被配置为一旦下游装置已将液压流体用于其预期目的就返回到流体储存器。

增压阀10包括壳体16。壳体16限定轴向地延伸的内腔18；凹槽或狭槽20，所述凹槽或狭槽20在壳体16内从内腔18径向地向外延伸；以及出口端口22，所述出口端口22在狭槽20与流体输出回路14之间建立流体连通。更确切地说，狭槽20和出口端口22可以沿着壳体16的端部限定。活塞24设置在内腔18内。活塞24设置在内腔18内，使得狭槽20定位在活塞24与壳体16的外壁26之间。更确切地说，狭槽20可以围绕活塞24的整个周边或圆周在活塞24的周边或圆周与壳体16的外壁26之间延伸。

阀座28固定到壳体16的端部。更确切地说，阀座28可以固定到壳体16的限定狭槽20和出口端口22的端部，使得狭槽20和出口端口22邻近于(例如，紧挨着)阀座28。阀座28可以设置在狭槽20和出口端口22上，使得狭槽20和出口端口22被“夹在”壳体16与阀座28之间。阀座28限定增压孔30和非增压孔32。增压孔30和非增压孔32可以被称为第一孔和第二孔。当活塞24处于打开位置34时，增压孔30经由狭槽20在流体输入回路12与出口端口22之间建立流体连通。当活塞24处于闭合位置36时，所述活塞24阻止并阻塞增压孔30与出口端口22之间经由狭槽20实现的流体连通。应注意，当活塞24处于闭合位置36时，还会阻止并阻塞增压孔30与狭槽20之间的流体连通。弹簧38可以使活塞24偏置到闭合位置36中。非增压孔32在流体输入回路12与流体输出回路14之间建立流体连通。

参考图2、图4和图5，将更详细地描述活塞24和增压阀10的功能。活塞24包括从活塞24的顶表面42向上延伸的突出部40。突出部40在活塞24处于闭合位置36时沿着接触线44接合阀座28以阻止并阻塞增压孔30与出口端口22之间经由狭槽20实现的流体连通。突出部40在活塞24处于打开位置34时脱离阀座28以经由狭槽20在增压孔30与出口端口22之间建立流体连通。突出部40可以是凹形形状，使得突出部的接合阀座28的端部将沿着单一接触线(即，接触线44)接合阀座28。突出部40围绕增压流作用力区域46形成密闭环路。增压流作用力区域46包括活塞24的由接触线44包围的区域，这包括活塞24的顶表面42的部分和突出部40的相对于接触线44在内部的部分。增压流作用力区域46是与流过增压孔30的流体的液压压力相通的区域。作用在增压流作用力区域46上的液压压力可以被称为作用在活塞24上的有效压力。沿着接触线44的外部，活塞24和突出部40的部分与流过非增压孔32的液压流体的压力相通。作用在活塞24和突出部40的在接触线44的外部的部分上的液压压力可以被称为作用在活塞24上的回输压力。

增压流作用力区域46包括直径da，并且活塞24作为一个整体具有直径dp。随着da/dp比(或增压流作用力区域46的面积相对于作为一个整体的活塞24的顶部的面积之比)的增大，使活塞24从闭合位置36转变到打开位置34所需的作用在活塞24上的液压压力减小。活塞可以被设计为使得增压流作用力区域46的直径相对于作为一个整体的活塞24的直径之比(da/dp)具有等于或小于0.9的值。流作用力区域的直径da应大于增压孔的直径db。

增压阀10被配置为只要流体输入回路12向增压阀10供应液压流体就连续向流体输出回路14供应液压流体。然而，当供应压力小于克服弹簧38的作用力所需的阈值压力时，活塞24将保持在闭合位置36上，并且液压流体将仅经由非增压孔32，而不通过增压孔30从流体输入回路12流动到流体输出回路14中。当供应压力大于克服弹簧38的作用力所需的阈值压力时，活塞24将转变到打开位置36，并且液压流体将通过非增压孔32和增压孔30从流体输入回路12流动到输出回路14中。确切地说，液压流体将从流体输入回路12穿过增压孔30流经狭槽20和出口端口22而流动到输出回路14中。一旦活塞24转变到打开位置34，从流体输入回路12流动到流体输出回路14中的液压流体就会显著增加(即，被增压)。(一旦活塞24开始转变到打开位置34)从流体输入回路12流动到流体输出回路14中的液压流体增加的速率是增压孔30的直径db(或面积)相对于非增压孔30的直径dnb(或面积)之比的函数。随着db/dnb比(或增压孔30的面积相对于非增压孔32的面积之比)的增大，液压流体从流体输入回路12流动到流体输出回路14中的速率也会增大。增压阀10可以被设计为使得增压孔30的直径相对于非增压孔32的直径之比(db/dnb)等于或大于1。较高的db/dnb值可以提供较大的流增压速率。

车辆中以及更确切地说是自动变速器、传动系润滑系统和发动机润滑系统中的液压系统可以使用流增压阀以在管线压力(例如，将液压流体传递到增压阀10的诸如流体输入回路12的回路中的流体的压力)超过阈值时增大液压流体的流速(即，增压)。当前的增压阀系统利用多个弹簧加载或螺线管操作的滑阀或者球型/活塞型止回阀来增大液压流体的流速。然而，当前的增压阀系统产生了大的压力滞后，从而导致增压阀在不同压力下打开和闭合。这种滞后的幅度随着阀座的表面积的增大而增大。由于活塞/球面与阀座之间的密封区域对于防止泄露来说是必要的，因此滞后几乎是不可避免的。另外，流增压速率(即，一旦增压阀打开，穿过增压阀的流就增加的速率)通常是恒定的并且主要取决于阀几何形状。

本文公开的增压阀10减少了压力滞后(滞后趋于零)，在管线压力超过阈值时提供快速的流增压，并且允许通过在设计增压阀期间调整外部孔(即，增压孔30和非增压孔32)的大小而实现不同的流增压速率，并且在不会引起流诱导的噪声、振动和粗糙性(nvh)问题的情况下进行操作。这种增压阀10是不需要外部控制系统的独立式装置。增压阀10的设计包括活塞上的恒定的有效的流作用力区域(即，活塞的有流体压力作用在其上以迫使活塞进入打开位置的区域–增压流作用力区域46)，而不管活塞24是处于打开位置34还是处于闭合位置36，从而允许阀10在存在几乎为零或可忽略的滞后下进行操作。更确切地说，活塞24的顶表面42上的突出部40允许活塞上的恒定的有效的流作用力区域，而不管活塞24是处于打开位置34还是处于闭合位置36。壳体16中限定的平衡凹槽(即，狭槽20)通过平衡活塞的外径或周边周围的液压压力而消除活塞24上的边载效应。

活塞24上的突出部40与阀座28进行线接触(即，沿着接触线44)。线接触使得增压流作用力能够被施加到增压流作用力区域46，并且使得回输压力能够通过出口端口22和非增压孔32经由狭槽20施加在活塞24的与突出部40相关的外部区域上。这允许整个活塞表面区域(即，活塞24的整个顶表面42)用作有效的流作用力区域，而不管活塞24是处于打开位置34还是处于闭合位置36。此外，突出部40在增压流流体(即，经由增压孔30从流体输入回路12流动到流体输出回路14的流体)经过突出部时产生强烈的孔眼效应，从而导致增压阀10部分地打开时可忽略的摩擦阻力。平衡凹槽(即，狭槽20)在活塞的圆周上实现均匀的回输压力，这消除了边载效应并且减少了对活塞24和/或壳体16的摩擦磨损。平衡凹槽(即，狭槽20)通过流出端口22提供完全开放的排出流腔室，从而导致阀处于打开状态时对增压流的最小的或可忽略的摩擦阻力。

增压孔30和非增压孔32由隔板(即，阀座28)限定。流增压速率可以在不更换或改变增压阀10的设计的情况下通过改变增压孔30和非增压孔32的大小来调整。使增压阀10达到退离状态(即，活塞24从闭合位置36转变到打开位置34的情况)所需的压力阈值可以通过选择具有特定刚度的弹簧38和/或调整弹簧38的预载荷来调整。突出部40、增压孔30、非增压孔32、流动路径(例如，流体输入回路12或流体输出回路14)、平衡凹槽(即，狭槽20)、活塞24和壳体16的尺寸可以基于增压阀10的所需的应用而调整，并且可以适应特定系统的压力调节和耐久性需求。

当供应管线压力(即，流体输入回路12的压力)低于指定阈值压力时，增压阀10闭合(即，活塞24处于闭合位置36)并且来自流体输入回路12的流体仅穿过非增压孔32流动到流体输出回路14。在闭合状态下，供应管线压力作用力(由流体输入回路12中的流体的压力产生的作用力)通过增压孔30施加在活塞表面的内部区域(即，增压流作用力区域46)上，并且回输压力(下游压力)通过出口端口22和非增压孔32经由狭槽20施加在活塞24的外部区域上(即，沿着接触线44的外部施加)。当供应管线压力(流体输入回路12中的流体的压力)超过阈值压力时，活塞24转变到打开位置34并且增大通向流体输出回路14的总流速。当增压阀10处于这种打开状态时，突出部40在穿过增压孔30的流体流经过突出部40传递到出口22时产生孔眼效应。由于这种孔眼效应，增压流流体压力在突出部40上小于在有效的流作用力区域46上的流体压力。在流体经过突出部之后，流体压力在狭槽20中再次增大，并且这个压力等于由非增压流体流施加的回输压力。因此，增压流压力被施加在有效的流作用力区域46上并且回输压力被施加在活塞24的外部区域上。这种压力施加的现象类似于阀处于闭合状态时发生的现象。因此，不管阀10是打开还是闭合，压力滞后(使活塞24转变到打开位置34与使活塞24转变到闭合位置36之间的压力差)都是可忽略的(在当前的增压阀10中小于1％，而在常规的增压阀设计中典型的是超过25％)，从而在存在最小的nvh问题的情况下实现阀的平稳操作。压力滞后的百分比取决于突出部40的直径(即，包括增压流作用力区域46的直径da)和作为一个整体的活塞24的直径dp、增压孔30的大小以及非增压孔32的大小。

参考图6，示出了在有效活塞表面直径da相对于活塞直径dp的各种比率下的常规的增压阀的流出速率相对于流入压力的曲线图100。曲线图内的底部线102示出了在常规的增压阀的活塞处于闭合位置，使得流体仅流过增压阀的非增压孔的情况下的常规的增压阀中的流体流速。若干条线104、106、108、110、112、114和116从底部线102向上延伸并且最终返回到底部线102。若干条线104、106、108、110、112、114和116示出了在常规的增压阀的活塞处于打开位置，使得流体流过常规的增压阀的增压孔和非增压孔的情况下的常规的增压阀中的流体流速。若干条线104、106、108、110、112、114和116从底部线102开始向上延伸(如由向上箭头所指示)所在的点与常规的增压阀的活塞从闭合位置转变到打开位置，由此允许流体流过增压孔所处的压力相一致。若干条线104、106、108、110、112、114和116返回到底部线102(如由面向左侧和下侧的箭头所指示)所在的点与常规的增压阀的活塞从打开位置转变到闭合位置以阻止流体流穿过增压孔所处的压力相一致。

曲线图100清楚地示出了与使常规的增压阀的活塞从闭合位置转变到打开位置所需的压力相对比，需要远远更低的压力来使常规的增压阀的活塞从打开位置转变到闭合位置。在一些情况(例如，线104)下，打开常规的增压阀的活塞所需的压力相对于闭合常规的增压阀的活塞所需的压力的差异(即，滞后)超过值100kpa。所述曲线图还示出了随着常规的增压阀的增压流作用力区域的直径相对于作为一个整体的常规的增压阀的活塞的直径之比(da/dp)的增大，打开和闭合常规的增压阀的活塞所需的压力减小并且打开与闭合常规的增压阀的活塞之间的相对滞后也减小。

参考图7，示出了在有效活塞表面直径da相对于活塞直径dp的各种比率下的新的增压阀设计10的流出速率相对于流入压力的曲线图200。图7中的曲线图还包括值为2的恒定的db/dnb比。曲线图内的底部线202示出了在活塞24处于闭合位置36，使得流体仅流过非增压孔32的情况下的增压阀10中的流体流速。若干条线204、206、208、210、212、214和216从底部线202向上延伸并且最终返回到底部线202。若干条线204、206、208、210、212、214和216示出了在活塞24处于打开位置34，使得流体流过增压孔30和非增压孔32的情况下的增压阀10中的流体流速。若干条线204、206、208、210、212、214和216从底部线开始向上延伸(如由向上箭头所指示)所在的点与活塞24从闭合位置36转变到打开位置34所处的压力相一致。若干条线204、206、208、210、212、214和216返回到底部线202(如由面向下侧的箭头所指示)所在的点与活塞24从打开位置34转变到闭合位置36所处的压力相一致。类似于常规的增压阀，图7证明了随着增压流作用力区域46的直径相对于作为一个整体的活塞24的直径之比(da/dp)的增大，打开和闭合活塞24所需的压力减小。然而，图7还证明了在打开与闭合增压阀10的活塞24之间的相对滞后趋于零并且是可忽略的，而不管增压流作用力区域46的直径相对于作为一个整体的活塞24的直径之比(da/dp)如何。

参考图8，示出了在增压孔直径(db)相对于非增压孔直径(dnb)的各种比率下的新的增压阀设计10的流出速率相对于流入压力的曲线图300。图8中的曲线图还包括值为0.6的恒定的da/dp比。曲线图内的底部线302示出了在活塞24处于闭合位置36，使得流体仅流过非增压孔32的情况下的增压阀10中的流体流速。若干条线304、306、308、310、312和314在同一点处从底部线302向上延伸。若干条线304、306、308、310、312和314示出了在活塞24处于打开位置34，使得流体流过增压孔30和非增压孔32的情况下的增压阀10中的流体流速。若干条线304、306、308、310、312和314从底部线向上延伸所在的点与活塞24从打开位置34转变到闭合位置36所处的压力相一致。曲线图300示出了一旦活塞24已转到打开位置34流体流就增加的速率将随着db/dnb比的增大而增大。

参考图9，示出了将打开与闭合常规的增压阀之间的压力滞后相对于打开与闭合新的增压阀设计10之间的压力滞后进行比较的曲线图400。线402示出了在各种da/dp比下的在打开与闭合常规的增压阀之间的压力滞后，而线404示出了在各种da/dp比下的在打开与闭合新的增压阀设计10之间的压力滞后。线402示出了在范围介于0.6与0.9之间的da/dp比下，常规的增压阀的压力滞后具有在约12％与43％之间的值范围。另一方面，线404示出了在范围介于0.6与0.9的da/dp比下，新的增压阀设计10的压力滞后具有可忽略的值(即，小于1％)。

在本说明书中使用的措词是描述而非限制的措词，并且应理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以被组合以形成可能未明确描述或示出的其他实施例。虽然各种实施例可能已被描述成就一个或多个所需特性而言相较于其他实施例或现有技术实现方式来说提供优点或是优选的，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或多个特征或特性可以折衷以实现所需的总体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。因而，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。

根据本发明，提供了一种液压增压阀，所述液压增压阀具有：壳体，所述壳体限定轴向地延伸的内腔；狭槽，所述狭槽在壳体内从内腔径向地向外延伸；以及出口端口，所述出口端口在狭槽与流体输出回路之间建立流体连通；阀座，所述阀座固定到壳体的端部并且限定第一孔和第二孔，其中第一孔经由狭槽在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通，并且第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通；以及活塞，所述活塞设置在内腔内，使得狭槽定位在活塞与壳体的外壁之间，其中活塞包括从活塞的顶表面向上延伸的突出部，所述突出部在活塞处于闭合位置时沿着接触线接合阀座以阻塞第一孔与出口端口之间经由狭槽实现的流体连通，并且在活塞处于打开位置时脱离阀座以经由狭槽在第一孔与出口端口之间建立流体连通。

根据一个实施例，突出部围绕活塞的顶表面上的增压作用力区域形成闭合环路。

根据一个实施例，增压作用力区域的直径与活塞的外径之间的比率具有等于或小于0.9的值。

根据一个实施例，突出部是凹形的。

根据一个实施例，第一孔的直径与第二孔的直径之间的比率具有等于或大于1的值。

根据一个实施例，狭槽在壳体内从内腔沿着壳体的端部并邻近于阀座径向地向外延伸。

根据本发明，提供了一种液压增压阀，所述液压增压阀具有：壳体，所述壳体限定轴向地延伸的内腔；狭槽，所述狭槽在壳体内从内腔径向地向外延伸；以及出口端口，所述出口端口在狭槽与流体输出回路之间建立流体连通；阀座，所述阀座固定到壳体的端部并且限定第一孔和第二孔，其中第一孔经由狭槽在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通，并且第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通；以及活塞，所述活塞设置在内腔内，使得狭槽定位在活塞与壳体的外壁之间，其中活塞被配置为转变到打开位置以经由狭槽在第一孔与出口端口之间建立流体连通，并且转变到闭合位置以阻塞第一孔与出口端口之间经由狭槽实现的流体连通。

根据一个实施例，活塞包括从活塞的顶表面向上延伸的凹形突出部，所述凹形突出部在活塞处于闭合位置时沿着接触线接合阀座以阻塞第一孔与出口端口之间经由狭槽实现的流体连通，并且在活塞处于打开位置时脱离阀座以经由狭槽在第一孔与出口端口之间建立流体连通。

根据一个实施例，凹形突出部围绕活塞的顶表面上的增压作用力区域形成密闭环路。

根据一个实施例，增压作用力区域的直径与活塞的外径之间的比率具有等于或小于0.9的值。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于：弹簧，所述弹簧使活塞偏置到闭合位置。

根据一个实施例，第一孔的直径与第二孔的直径之间的比率具有等于或大于1的值。

根据一个实施例，狭槽在壳体内从内腔沿着壳体的端部并邻近于阀座径向地向外延伸。

根据本发明，提供了一种液压增压阀，所述液压增压阀具有：壳体，所述壳体限定轴向地延伸的内腔和出口端口，其中出口端口与流体输出回路流体连通；阀座，所述阀座固定到壳体的端部并且限定第一孔和第二孔，其中第一孔在流体输入回路与出口端口之间建立流体连通，并且第二孔在流体输入回路与流体输出回路之间建立流体连通；以及活塞，所述活塞设置在内腔内，其中活塞包括从活塞的顶表面向上延伸的突出部，所述突出部在活塞处于闭合位置时沿着接触线接合阀座以阻塞第一孔与出口端口之间的流体连通，并且在活塞处于打开位置时脱离阀座以在第一孔与出口端口之间建立流体连通。

根据一个实施例，突出部围绕活塞的顶表面上的增压作用力区域形成闭合环路。

根据一个实施例，增压作用力区域的直径与活塞的外径之间的比率具有等于或小于0.9的值。

根据一个实施例，突出部是凹形的。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于：弹簧，所述弹簧使活塞偏置到闭合位置。

根据一个实施例，第一孔的直径与第二孔的直径之间的比率具有等于或大于1的值。

根据一个实施例，壳体进一步限定狭槽，所述狭槽在壳体内从内腔径向地向外延伸，并且其中出口端口在狭槽与流体输出回路之间建立流体连通。