专利名称：具有升压特征的压力调节器阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压调节器阀，更具体地涉及在可换挡的车用变速器控制系统中的主压力调节器阀。
背景技术：
在运输车辆如轿车、公共汽车和卡车中使用的可以自动换挡的变速器要求用正排量泵供给加压的液压流体，用于离合器和制动器的啮合、扭矩转换器的操作和用于冷却。
这些泵要求发动机或原动机提供动力以便供给所要求的控制压力。被泵吸收的动力并且因此由发动机提供的该动力是泵的压力和排量的函数。泵的输出压力或变速器的主压力越高，要求发动机提供的马力功率就越大。
目前的变速器采用具有电子系统的控制机构。这些电子系统中提供有来自发动机、车辆和变速器的信号。这些信号用于确定控制系统内各种电磁阀的操作，以便调整各种压力，包括变速器的主压力或线路压力。通过调整主压力可以改善车辆燃油经济性。
发明内容
本发明提供一种适合于与压力流体的主压力源流体连通和有选择地与压力流体的主调整控制源流体连通的压力调节器阀。压力调节器阀包括可滑动地布置在由阀体限定的级形孔内的滑阀。第一压力响应表面面积由滑阀限定并且承受主压力源的压力流体的作用。第二压力响应表面面积由滑阀限定的并且承受控制源的压力流体的作用。第三压力响应表面面积由滑阀限定的并且有选择地承受主压力源和控制源之一的压力流体的作用。在级形孔内可滑动地布置有套筒。该套筒可操作成有选择地将来自主压力源和控制源中之一的压力流体分配到第三压力响应表面面积，以产生压力调节器阀的压力增益的改变。套筒具有压力调节位置和弹簧调节位置。压力调节位置对应于升压操作模式或高增益操作模式(boosted or high gainmode of operation)，而弹簧调节位置对应于未升压操作模式或低增益操作模式。
本发明的另一个方面是包括压力流体主源和压力流体控制源的变速器控制系统。设有用于建立在主压力水平下压力流体主源的压力输出的主压力调节器。主压力调节器具有承受主源内的压力流体的第一压力响应表面面积。主压力调节器还包括第二压力响应表面面积，其在承受控制源内的压力流体时将限制主压力水平。主压力调节器进一步包括第三压力响应表面面积，其在被供给了控制源内的压力流体时将增大主压力水平的限制。在主压力调节器内可滑动地布置有套筒，该套筒具有第一位置和第二位置。套筒可以在第一位置处操作成排空(exhaust)第三压力响应表面面积处的流体压力并且可以在第二位置处操作成将控制源内的压力流体引向第三压力响应表面面积以使得主压力水平提高。
本发明的一个附加的方面是包括压力流体主源和压力流体控制源的变速器控制系统。设有用于建立在主压力水平下压力流体主源的压力输出的主压力调节器。主压力调节器具有承受主源内的压力流体的第一压力响应表面面积。主压力调节器还包括第二压力响应表面面积，其在承受控制源内的压力流体时将限制主压力水平。还包括第三压力响应表面面积，其在被供给了主源内的压力流体可减小主压力水平的限制。在主压力调节器内可滑动地布置有套筒。套筒具有第一位置和第二位置。套筒可以在第二位置处操作成排尽第三压力响应表面面积处的流体压力并且可以在第一位置处操作成将主源内的压力流体引向第三压力响应表面面积，以使主压力水平降低。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施方式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得很明显。
图1a是动力变速器的控制系统的示意表示，其中示出了与本发明一致的主调节器阀处于未升压位置或低增益位置；图1b是在图1a中所示的动力变速器的控制系统的示意表示，其中主调节器阀处于升压位置或高增益位置；图2a是动力变速器的控制系统的示意表示，其中包括处于未升压位置或低增益位置的主调节器阀的另一种实施例；和图2b是在图2a中所示的动力变速器的控制系统的示意表示，其中主调节器阀处于升压位置或高增益位置。
具体实施例方式
参见附图，其中相同的字符表示相同或对应的部件，从图1a和1b中看见变速器控制系统10的一部分，其包括泵(P)12和电动液压控制器，或称为EHC14。泵12是常规的正排量机构，它从容器16中抽取液压流体并且将该流体通过通道20输送到主调节器阀18。主调节器阀18可以操作以改变泵12输送的流体的压力。该流体随后通过线路压力通道或主压力通道24从主压力源(MAIN)22连通到EHC14。
EHC14与具有常规预编程数字计算机的电子控制单元(ECU)25连通。EHC14还包括控制阀，它们将液压流体分配到自动变速器中的许多器件上，包括扭矩传递机构。如公知的那样，ECU25将电控制信号发送到各种电子元件如电磁阀，它们则控制液压阀的输出压力。EHC14产生通过调整(trim)通道26分配的可变液压控制信号，以便提供用于调整主调节器阀18的控制信号。液压控制信号可以由EHC14内的电磁阀如可变放泄电磁阀产生。
主调节器阀18具有以同心的纵向的设置方式可滑动地布置在由阀体34限定的级形阀孔32内的滑阀28和套筒30。滑阀28具有相间的相等直径的阀面36，38和40和较小的端部阀面42。端部阀面42位于阀孔32的孔部分44中，阀面36，38，和40位于阀孔32的孔部分46中。阀面36和38相间设置以形成大致为环形的凹槽45。类似地，阀面38和40相间设置以形成大致为环形的凹槽47。套筒30位于阀孔32的孔部分48中。套筒30引导在阀面49上并且与阀面40相间隔以便形成大致为环形的凹槽51。孔部分46的直径大于孔部分44，而孔部分48的直径大于孔部分46。弹簧50布置在弹簧槽52内和可操作成对套筒30偏压。弹簧54布置在弹簧槽56内。弹簧54在滑阀28上施加偏压力，将滑阀28向图1a和1b中的左边挤压。应该注意在本实施例中弹簧槽52和56相互间是不连通的。
阀体34与主压力源22连通，后者与通道20和主压力通道24流体连通。阀体34有选择地与连接于通道26的主调整控制源(MM)58、过量口(OVERAGE)60(overage port)和排出口(EX)62，64，和66流体连通。排出口62，64和66与容器16连通。主压力源22与凹槽47流体连通。主调整控制源58有选择地与凹槽51和弹簧槽56流体连通。过量口60由阀面38有选择地向主压力源22打开。排出口62有选择地由阀面40打开和关闭。排出口64和主调整控制源58由套筒30有选择地和交替地向弹簧槽56打开。
阀面42形成压力响应表面面积A1。阀面40和49形成压力响应差值表面面积A2。阀面49形成压力响应表面面积A3。在运行中，主调节器阀18调节或控制主压力通道24内的流体压力，其随后被引到EHC14。图1a示出了滑阀28处于低增益状态或未升压状态的主调节器阀18。当滑阀28处于弹簧调节位置时，如图1a中所示，主压力通道24内的流体压力基本上是未被调节的并且大致上与通道20内的流体的压力相同。当主压力源22内的流体压力增大时，作用在阀面42的表面面积A1上的力就增大，由此如从图1a和1b中看使滑阀28克服弹簧54的偏压力向右移动。当滑阀28向右移动时，阀面38将主压力源22向凹槽45打开以允许压力流体流到过量口60。过量口60将流体与车辆变速器的其它部分例如润滑回路或冷却器连通。通过将一定数量的压力流体从主压力源22引入到过量口60，可以将主压力通道24内的流体压力调节到要求的水平。主调整控制源58有选择地和可变地提供流体压力至凹槽51。该压力作用在差值表面面积A2上，以抵制滑阀28响应主压力源22内的流体压力的移动。当套筒30处于弹簧调节位置时，如图1中所示，主调整控制源58内的压力流体被阻断而不能够进入弹簧槽56和不能够随后作用于阀面49的表面面积A3上。相反，弹簧槽56通过排出口64排空。
通过在主调节器阀18的设计阶段控制A1与A2的比值，可以控制未升压状态的增益率。这以等式的形成表示为Pmain*A1＝Pmm*A2+F，其中Pmain是主压力源22内的流体压力，Pmm是主调整控制源58内的流体压力，F是弹簧54施加的弹簧力。
当EHC14的流体压力要求增加时，主压力调节器18将在高增益或升压状态下运行，如图1b中所示。主压力源22内的流体压力响应于主调整控制源58内的更高的流体压力而增大。当凹槽51内的压力增大时，该流体压力则偏压套筒30而抵制由弹簧50施加的偏压力。当该偏压力被克服时，套筒30将向孔32内的压力调节位置移动，如图1b中所示。当套筒30处于压力调节位置时，排出口64被阻断，使得弹簧槽56不再排空。相反，套筒30将压力流体从主调整控制源58连通到弹簧槽56。主调整控制源58内的压力流体作用在差值表面面积A2和表面面积A3两者上。
通过在主调节器阀18的设计阶段控制A1与(A2+A3)的比值，可以控制在升压操作模式下的增益率。这以等式的形式表示为Pmain*A1＝Pmm*(A2+A3)+F。
本发明的另一种实施例示于图2a和2b中。参见图2a和2b，其中示出的变速器控制系统10’的一部分具有主压力调节器18’。主压力调节器18’的结构类似于图1a和1b中所示的主压力调节器18。在由阀体34限定的阀孔32内可滑动地布置有套筒30’。套筒30’限定了环形的槽或凹槽68，其可以操作成利用主压力源22的压力流体对通道70有选择地加压。当套筒30’处于弹簧调节位置时，如图2a中所示，压力流体从主压力口22经凹槽68连通到通道70。通道70连通压力流体使之作用在由阀面36和42形成的压力响应差值表面面积A4上。或者，当套筒30’处于压力调节位置时，如图2b中所示，通道70经凹槽68向排出口64排空。在该实施例中，弹簧槽56和52是相互流体连通的。
在运行中，主调节器阀18’调节或控制主通道24内的流体压力，其随后被引到EHC14。图2a示出了其滑阀28处于低压力增益状态或未升压状态的主调节器阀18’。当滑阀28处于弹簧调节位置时，如图2a中所示，主压力通道24内的流体压力基本上是未调节的并且大致与通道20内的流体的压力相同。当主压力源22内的流体压力增大时，作用在阀面42的表面面积A1上的力增大，由此如从图2a和2b中看使滑阀28克服弹簧54的偏压力向右移动。此外，当套筒30’处于弹簧调节位置时，主压力源22内的压力流体经凹槽68连通到通道70。通道70内的压力流体作用在差值表面面积A4上，其进一步对滑阀28施加偏压而抵制弹簧54的偏压。当滑阀28向右移动时，阀面38将主压力源22向凹槽45打开，允许压力流体流到过量口60。过量口60将流体连通到车辆变速器其它部分例如润滑回路或冷却器。通过将一定数量的压力流体从主压力源22引到过量口60，主压力通道24内的流体压力被调节到要求的水平。主调整控制源58有选择地和可变地将流体压力提供到凹槽51。该压力作用在差值表面面积A2上用于抵制所述滑阀28响应主压力源22内的流体压力的移动。
通过在主调节器阀18’的设计阶段控制(A1+A4)与A2的比值，可以控制未升压状态的增益率。这以等式的形式表示为Pmain*(A1+A4)＝Pmm*A2+F。应该认识到(A1+A4)的和等于(A2+A3)的和。
当EHC14的流体压力要求增大时，主压力调节器18’将在高增益状态或升压状态下运行，如图2b中所示。主压力源22内的流体压力将响应主调整控制源58内的更高的流体压力而增大。当凹槽51内的压力增大时，该流体压力对套筒30’施加偏压而抵制由弹簧50施加的偏压力。当偏压力被克服时，套筒30’将朝孔32内的压力调节位置移动，如图2b中所示。当套筒30’处于压力调节位置时，主压力源22被阻断，由此不允许任何压力流体流入通道70。相反，套筒30将允许通道70内的压力流体经凹槽68向排出口64排空。通过排空通道70，作用在差值表面面积A4上的压力流体也被排空，使得抵制弹簧54的偏压力而将滑阀28向右推挤的力和主调整控制源58内的压力流体作用在差值表面面积A2上的力被减小。
通过在主调节器阀18’的设计阶段控制A1与A2的比值可以控制升压操作模式下的增益率。这以等式的形式表示为Pmain*A1＝Pmm*A2+F。
主压力调节器18和18’提供两者操作模式，即未升压操作模式和升压操作模式。通过提供未升压操作模式，对调节的低压力限制被减小同时改善了分辨力和系统稳定性。此外，通过提供升压操作模式，可以增大高压力的极限。在这种变速器中，最小操作压力范围低至每平方英寸25磅或psi，而最大值高达275psi。与其它变速器的5比1的调节范围比值相比，这可以提供高于10比1的有效的调节范围比值。
虽然已经详细描述了本发明的最佳实施方式，但是熟悉本发明涉及的技术的人员会认识到在所附权利要求的范围内可以有实施本发明的各种替代设计方案和实施例。
权利要求
1.一种压力调节器阀，其适合于与压力流体的主压力源流体连通和有选择地与压力流体的主调整控制源流体连通，所述压力调节器阀包括可滑动地布置在由阀体限定的级形孔内的滑阀；由所述滑阀限定的第一压力响应表面面积，所述第一压力响应表面面积承受来自所述主压力源的压力流体；由所述滑阀限定的第二压力响应表面面积，所述第二压力响应表面面积承受来自所述控制源的压力流体；由所述滑阀限定的第三压力响应表面面积，所述第三压力响应表面面积有选择地承受来自所述主压力源和所述控制源中之一的压力流体；和可滑动地布置在所述级形孔内的套筒，所述套筒可操作成有选择地将来自所述主压力源和所述控制源中的所述之一的压力流体分配到所述第三压力响应表面面积，使得所述压力调节器阀的压力增益中产生变化。
2.如权利要求1所述的压力调节器阀，其特征在于，所述套筒具有压力调节位置和弹簧调节位置，所述压力调节位置对应于升压操作模式或高增益操作模式和所述弹簧调节位置对应于未升压操作模式或低增益操作模式。
3.一种变速器控制系统，包括压力流体主源；压力流体控制源；用于建立在主压力水平下所述压力流体主源的压力输出的主压力调节器；所述主压力调节器具有承受所述主源内的压力流体的第一压力响应表面面积，和第二压力响应表面面积，其在承受所述控制源内的压力流体时将限制所述主压力水平，和第三压力响应表面面积，其在被供给了所述控制源内的压力流体时将增大所述主压力水平的限制；可滑动地布置在所述主压力调节器内的套筒，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处操作成排空所述第三压力响应表面面积处的流体压力和可在所述第二位置处操作成将所述控制源内的压力流体引到所述第三压力表面面积，使所述主压力水平增大。
4.如权利要求3所述的变速器控制系统，其特征在于，所述套筒响应所述控制源内的流体压力的增大从所述第一位置向所述第二位置移动。
5.如权利要求3所述的变速器控制系统，其特征在于，所述套筒克服弹簧的偏压从所述第一位置向所述第二位置移动。
6.如权利要求3所述的变速器控制系统，其特征在于，所述第一、第二和第三压力响应表面面积设置在可滑动地布置在所述主压力调节器内的滑阀上。
7.如权利要求6所述的变速器控制系统，其特征在于，所述滑阀被偏压在布置在弹簧槽内的弹簧上。
8.如权利要求7所述的变速器控制系统，其特征在于，所述套筒利用来自所述控制源内的压力流体有选择地对所述弹簧槽加压，以作用到所述第三压力响应表面面积上。
9.一种变速器控制系统，包括压力流体主源；压力流体控制源；用于建立在主压力水平下所述压力流体主源的压力输出的主压力调节器；所述主压力调节器具有承受所述主源内的压力流体的第一压力响应表面面积和第二压力响应表面面积，其当承受所述控制源内的压力流体时将限制所述主压力水平，和第三压力响应表面面积，其当被供给了所述主源内的压力流体时将减小对主压力水平的所述限制；可滑动地布置在所述主压力调节器内的套筒，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处可操作成排空所述第三压力响应表面面积处的流体压力和在所述第一位置处可操作成将所述主源内的压力流体引到所述第三压力响应表面面积，以便使所述主压力水平减小。
10.如权利要求9所述的变速器控制系统，其特征在于，所述套筒响应所述控制源内的流体压力的增大从所述第一位置向所述第二位置移动。
11.如权利要求9所述的变速器控制系统，其特征在于，所述套筒克服弹簧的偏压从所述第一位置向所述第二位置移动。
12.如权利要求9所述的变速器控制系统，其特征在于，所述第一、第二和第三压力响应表面面积设置在可滑动地布置在所述主压力调节器内的滑阀上。
全文摘要
提供一种压力调节器阀，其具有可滑动地布置在由阀体限定的级形孔内的滑阀。在滑阀上限定了第一压力响应表面面积，其承受主压力源的压力流体。在滑阀上限定了第二压力响应表面面积，其承受控制源的压力流体。此外在滑阀上限定了第三压力响应表面面积，其有选择地承受所述主压力源和所述控制源中之一的压力流体。在所述级形孔内可滑动地布置有套筒，所述套筒可操作成将来自所述主压力源和所述控制源中之一的压力流体有选择地分配到所述第三压力响应表面面积，使得压力调节器阀的压力增益中产生变化。
文档编号F16H61/02GK101025172SQ20071000830
公开日2007年8月29日 申请日期2007年1月16日 优先权日2006年1月17日
发明者C·F·龙, J·J·科尔, P·F·麦考利 申请人:通用汽车公司