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CN107810334A - 阀 - Google Patents

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CN107810334A CN201680036802.5A CN201680036802A CN107810334A CN 107810334 A CN107810334 A CN 107810334A CN 201680036802 A CN201680036802 A CN 201680036802A CN 107810334 A CN107810334 A CN 107810334A
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Abstract

本发明涉及一种阀(1)，该阀包括具有至少一个供给联接端(P)、工作联接端(A)和流出开口(T)的阀壳体(2)，以及包括在阀壳体(2)内以能轴向推移的方式布置的阀活塞(3)。设置在阀壳体(2)中的流出开口(T)具有至少两个控制边缘(4、5)。

Description

阀
技术领域
本发明涉及一种按照在权利要求1的前序部分中详细限定的类型的阀。
背景技术
在现有技术中，通常在自动的或自动化的机动车变速器中使用机械驱动的压力介质泵来供给变速器以及来驱控换挡元件。如果使用具有恒定的运送量的压力介质泵来供给变速器以及来驱控换挡元件，那么压力介质泵的运送量就与压力介质泵的驱动转速成固定的比例关系，该驱动转速例如在将压力介质泵布置在变速器输入轴上的情况下相应于变速器输入转速。
由压力介质泵以恒定的运送量来供给的液压或气动系统的设计以最大的单体消耗件的需要为准，或者当共同操作多个单体消耗件时可能以要共同操作的单体消耗件的需要为准。由于压力介质泵的恒定的运送量，经由压力介质泵的驱动转速从而为其他位于液压或气动系统中的消耗件预定了升压。
因此在现有技术中公知有限压阀，它们在主系统中超过特定的压力时打开并且将多余的泵送介质通过旁路引出。还公知的是，已经在消耗件部位的输入侧上或者已经在通往消耗件部位的输送线路中将运行介质的压力限制到能预定的最大值上。尤其是当消耗件部位是对机械敏感的或包含对机械敏感的部件时是这样的，对机械敏感的部件在超过最大压力时要么受损要么更加快速地磨损。这种最大压力限制例如在润滑剂系统中也是必要的，其中，在真正的消耗部位前方还接有油过滤器或者类似部件，油过滤器或者类似部件同样也不能被加载过高的压力，以便不被损坏。
流量阀，像例如节流阀或止挡阀，将系统中现有的压力降低到设定的值上。这些阀被用于为液压或气动系统的一部分供应较小的压力。于是在节流部位上引起节流流体的作用，例如使得次回路中的压力小于液压或气动系统的主回路中的压力。
借助传统的限压阀只能从上限制系统压力，而经由流量阀只能在总体上降低阀后方的线路中的系统压力。借助限压阀限制系统压力在泵转速高时可能导致液压或气动系统的供应不足，而借助流量阀降低系统压力在泵转速低时可能导致液压或气动系统的供应不足。因此，在使用具有恒定的运送量的压力介质泵的液压或气动系统中，针对在系统中以较低优先级进行供应的消耗件来说符合需求地设置该系统是一个难题。
由DE 40 25 578 A1中公知一种用于调节流量或压力的调节阀，其中，压力介质入口和压力介质出口互通。调节活塞具有两个控制边缘，其中，这两个控制边缘的其中一个与控制开口协作，并且这两个控制边缘的另一个与安全钻孔协作。依赖于调节活塞的轴向定位，入口侧的油线路与出口侧的油线路经由控制开口的和安全钻孔的可变的自由横截面互通。
发明内容
本发明的基本任务是，提出一种阀，它使得能够更好地驱控液压或气动系统中的消耗件。
所述任务通过一种具有权利要求1所述特征的阀得以解决。有利的构造方案由从属权利要求、说明书和附图中得出。
根据本发明的阀包括具有至少一个供应联接端、工作联接端和流出开口的阀壳体。在阀壳体中布置有能轴向推移或能纵向推移的阀活塞。根据本发明，设置在阀壳体中的流出开口具有至少两个控制边缘。
在阀壳体中能轴向推移的阀活塞具有至少一个带有至少一个控制边缘的活塞凸缘。在阀活塞的下面被称为静止位的限定的起始位中，设置在阀壳体中的流出开口被阀活塞的活塞凸缘完全地遮盖。阀壳体中的阀活塞的静止位借助对阀活塞或对阀活塞的活塞凸缘的力作用来实现，该力作用在下面被称为反作用力。反作用力在阀活塞的操作方向的反方向上起作用，并且例如可以借助弹簧元件或借助液压或气动的压力加载实现。
为了操作阀，阀可以被加载控制压力，这个控制压力引起作用到阀活塞上的相应的操作力。如果通过控制压力引起的操作力超过作用到阀活塞上或阀活塞的活塞凸缘上的反作用力，那么就使阀活塞在阀壳体中轴向推移。如果超过第一控制压力水平，那么阀活塞就以如下方式定位在阀壳体中，使得阀活塞的活塞凸缘的至少一个控制边缘释放流出开口的第一控制边缘，而在超过第二控制压力水平时，阀活塞以如下方式定位在阀壳体中，使得阀活塞的活塞凸缘的至少一个控制边缘释放流出开口的第二控制边缘。在出现第三控制压力水平时，阀活塞或阀活塞的活塞凸缘最终抵靠到阀壳体的端部止挡上。
流出开口的在超过第一控制边缘之后且超过流出开口的第二控制边缘之前被释放的穿流横截面决定性地确定了阀的工作联接端上的进一步的压力提升。流出开口的两个控制边缘之间的穿流横截面和作用到阀活塞上的反作用力相互协调，使得在阀的工作联接端上出现期望的工作压力。
于是在第一实施方式中，流出开口的在第一控制边缘与第二控制边缘之间的穿流横截面可以相同形式地构造，例如矩形或者长孔形地构造。
而在第二实施方式中，流出开口的在第一控制边缘与第二控制边缘之间的穿流横截面可以不同形式地构造，例如梯形、三角形或者圆形地构造。
根据一种实施方式，设置在阀壳体中的且具有至少两个控制边缘的流出开口一体式地构造，例如L形或者T形地构造。在另一种实施方式中，设置在阀壳体中的流出开口构造成多个部分。例如构造成多个部分的流出开口可以经由多个钻孔来实现，这些钻孔以如下方式布置在阀壳体的周向上，使得出现具有至少两个控制边缘的流出开口。
在另一种实施方式中，在流出开口的第一控制边缘与第二控制边缘之间可以设置至少一个另外的控制边缘，其中，在第一控制边缘与第二控制边缘之间的流出开口的穿流横截面于是例如阶梯形地构造。
在阀的一种优选的实施方式中，阀活塞具有第二活塞凸缘，第二活塞凸缘与第一活塞凸缘形成阀室，供给联接端和工作联接端通入这个阀室的区域中。
根据本发明的阀因此能够依赖于阀活塞的操作位置实现不同的阀功能。于是在阀活塞的第一调整范围内，施加在阀的供给联接端上的系统压力能够几乎完全地传递到阀的工作联接端上。在阀活塞的第二调整范围内，设置在阀壳体中的流出开口的第一横截面区域被释放，由此使得施加在阀的供给联接端上的系统压力的一部分经由第一横截面区域排流到压力介质收集部，并且出现在阀的工作联接端处的降低了的体积流或降低的压力水平。在阀活塞的第三调整范围内，除了第一横截面区域之外还附加地释放了设置在阀壳体内的流出开口的第二横截面区域。由此增大了排流到压力介质收集部中的体积流，并且出现在阀的工作联接端处的体积流或出现在阀的工作联接端处的压力水平被限制到最大值。通过限压可以截取系统中可能会出现的过压尖峰。
此外，本发明还涉及一种尤其是用于液压或气动式供给和驱控自动的或自动化的车辆变速器的液压或气动系统，液压或气动系统具有至少一个压力介质泵、液压或气动的消耗件和至少一个如上所述的阀。根据本发明的阀的所有设计方案相应地也可以转用到包括相应的阀的液压或气动系统上。至少一个液压或气动的消耗件联接至以上描述的阀的工作联接端上，由此能够通过阀调节流向这个液压或气动消耗件的体积流。构造成具有恒定的运送体积的压力介质泵的这种压力介质泵向阀的供给联接端提供依赖于泵转速的体积流。用来操作阀的控制压力依赖于压力介质泵的转速。压力介质泵的转速越高，作用到阀活塞上的控制压力就越大并且阀活塞从其静止位出发的轴向推移就越大。通过在液压或气动系统中使用以上描述的阀，不仅可以省去液压或气动系统中的节流阀或止挡阀，还可以省去限压阀。
此外，本发明还涉及一种用于机动车的变速器，它具有如所述那样的阀或液压或气动系统，以及本发明还涉及一种包括这种变速器的机动车。
附图说明
下面借助附图示例性地详尽阐述本发明，它允许有多种实施方式。图中示出：
图1a)到1d)示意性地示出了处于不同的操作位置上的阀，以及
图2是根据本发明的阀的特征曲线。
具体实施方式
图1a)示出了根据本发明的处于其静止位上的阀1的实施方式的示意图。在这里示出的阀1构造成滑动阀或纵向滑动阀。在例如可以构造成阀套的阀壳体2的柱形钻孔中，以能轴向推移的方式引导有具有第一活塞凸缘6和第二活塞凸缘9的阀活塞3。在第一活塞凸缘6上构造了控制边缘7。阀壳体2具有供给联接端P、工作联接端A和具有第一控制边缘4和第二控制边缘5的流出开口T。流出开口T根据图1构造成L形的。
阀活塞3的两个活塞凸缘6、9在这里直径相同地构造，并且形成阀室10，供给联接端P和工作联接端A通入该阀室的区域内。阀1可以被施加在供给联接端P上的系统压力穿流过，这个系统压力然后在阀1的工作联接端A上被用作工作压力。因为两个活塞凸缘6、9都具有相同的活塞凸缘直径，所以当阀1中有体积流穿流时，在阀室10内作用到活塞凸缘6、9上的压力相互抵消。
反作用力11作用到第一活塞凸缘6的背离阀室10的活塞面上，通过这个反作用力使阀活塞3或第二活塞凸缘9在未操作阀1时贴靠在例如卡圈上，并且在阀壳体2内定位在其静止位上。反作用力11朝着阀活塞3的操作方向的反方向起作用，并且例如可以借助在此未示出的弹簧元件或者借助液压或气动的压力加载来实现。为了操作阀1可以向其加载控制压力12，这个控制压力引起向阀活塞作用的相应的操作力。如果通过控制压力12引起的操作力超过作用到阀活塞3或第一活塞凸缘6上的反作用力11和附加地还有在活塞凸缘6、9与阀壳体2之间存在的摩擦力，那么就使阀活塞3在阀壳体2内轴向推移。
如果阀活塞3的活塞凸缘6的控制边缘7处于在静止位与流出开口T的第一控制边缘4之间的定位中，那么流出开口T被第一活塞凸缘6完全遮盖，并且施加在供给联接端P上的体积流几乎完全地被转移到阀1的工作联接端A上。只有因为阀泄漏造成的很少的损耗在这里可能会减少体积流，其中，出现的泄漏经由流出开口T被引出。联接至阀1的工作联接端A上的消耗件因此可以被加载几乎不受限的体积流。
图1b)示出了阀1处于如下定位中的示意图，在这个定位中时，第一活塞凸缘6的控制边缘7抵靠在流出开口T的第一控制边缘4上。如果现在阀活塞3被加载控制压力12，阀活塞3通过这个控制压力使阀活塞3在其操作方向上被进一步推移，那么第一活塞凸缘6的控制边缘7就释放流出开口T的第一控制边缘4。出现在供给联接端P上的体积流通过流出开口T的变为释放的横截面被引出到在此未示出的压力介质收集部中，并且在阀1的工作联接端A上存在相应减少的体积流量。联接至连接在阀1的工作联接端A上的消耗件因此可以被加载减少的工作压力。根据本发明的阀于是在这里就像现有技术中公知的流量阀一样地工作，借助它能够将系统压力降低到工作压力。
流出开口T的在超过流出开口T的第一控制边缘4之后且在超过流出开口T的第二控制边缘5之前被释放的穿流横截面决定性地确定了阀1的工作联接端A上的进一步的压力提升。因此，在流出开口T的两个控制边缘4、5之间的变为释放的穿流横截面和作用到阀活塞3上的反作用力11相互协调，使得在阀1的工作联接端A上出现期望的降低的工作压力。
图1c)示出了阀1处于如下定位中的示意图，在这个定位中，第一活塞凸缘6的控制边缘7贴靠在流出开口T的第二控制边缘5上。如果阀活塞3现在被加载控制压力12，通过这个控制压力使阀活塞3在其操作方向上进一步推移，那么在控制压力12仅少量地继续提升的情况下，活塞凸缘6的控制边缘7就释放流出开口T的第二控制边缘5。流出开口T的横截面然后就迅速地增大，由此使得通过流出开口T流出的体积流明显增加并且出现在阀1的工作联接端A上的体积流或工作压力被限制到最大值。根据本发明的阀1于是在这里就和现有技术中公知的限压阀一样起作用，借助它可以限制系统压力。
在出现第三控制压力水平时，阀活塞3或第一活塞凸缘6最终抵靠在阀壳体2的端部止挡8上，这在图1d)中示出。
根据图2所示的示意图此外还示出了关于泵转速n(以U/min为单位)的由压力介质泵制造的体积流Q(以l/min为单位)。从用点划线示出的特征曲线走向13中可以看出，由压力介质泵运送的体积流Q相对于增加的泵转速n成比例地增加。
用虚线示出的特征曲线14示例性地示出了在前面所述的阀1的供给联接端P上存在的系统压力。该系统压力依赖于一个或者多个设置在液压或气动系统中的主要消耗件的需求，并且因为压力介质泵的恒定的运送体积，该系统压力依赖于泵转速n产生。系统压力同样也相对于增加的泵转速n成比例地增加，并且从出现在液压或气动系统中的背压和由压力介质泵运送的体积流Q而产生。
用点线表示的特征曲线15示例性地示出了出现在液压或气动系统中的系统压力的压力走向，这个系统压力可以借助由现有技术中公知的限压阀来限制。如果在泵转速为大约3000U/min时达到或超过在此示例性地为2.25巴的系统压力，那么多余的泵送介质就通过旁路被引出并且限制系统压力继续增大。
对于在液压或气动系统中设置的联接至根据本发明的阀1的工作联接端A上的其他的次要消耗件得到按实线方式的特征曲线16的压力走向。
那么直至例如可以为1000U/min的第一泵转速n1，次要消耗件被供给最低压力，该最低压力例如可以是0.75巴，并且直至达到泵转速n1，该最低压力几乎相应于出现在阀1的供给联接端上的系统压力。在这个转速范围内，在阀壳体2内设置的流出开口T被阀活塞3的第一活塞凸缘6完全遮盖。
在第一泵转速n1与例如可以为4000U/min的第二泵转速n2之间时，次要消耗件被供应相比不受限的系统压力14降低了的例如在0.75巴到2.25巴范围内的工作压力。在这个转速范围内，第一活塞凸缘6的控制边缘7释放流出开口T的第一控制边缘4，并且出现在供给联接端P上的体积流的一部分通过流出开口T的变成释放的横截面被引出。
在转速大于第二泵转速n2时，用于次要消耗件的工作压力被限制到例如2.25巴。在这个转速范围内，第一活塞凸缘6的控制边缘7释放流出开口T的第二控制边缘5，由此避免了工作压力的进一步压力提升。
所有针对泵转速、体积流Q、系统压力和工作压力的数值都仅被视为示例性的，并且不应该局限于本发明。而对于本领域技术人员公知的是，视液压或气动系统的设计方案而定地并且依赖于液压或气动系统中现有的主要消耗件和次要消耗件地，相应的数值会变化。这仅取决于根据本发明的阀1的表征性的特点。
除了为联接至工作联接端A上的消耗件供应最低压力，以上描述的阀1还使得能够实现降压功能和限压功能。因此，可以针对在液压或气动系统中设置的、布置在以上描述的阀1的工作联接端A上的次要消耗件合适地适配压力走向。
附图标记列表
1 阀
2 阀壳体
3 阀活塞
4 流出开口的第一控制边缘
5 流出开口的第二控制边缘
6 阀活塞的第一活塞凸缘
7 活塞凸缘处的控制边缘
8 端部止挡
9 阀活塞的第二活塞凸缘
10 阀室
11 反作用力
12 控制压力
13 体积流
14 特征曲线
15 特征曲线
16 特征曲线
A 工作联接端
P 供给联接端
T 流出开口

Claims (14)

1.一种阀(1)，所述阀包括具有至少一个供给联接端(P)、工作联接端(A)和流出开口(T)的阀壳体(2)，以及包括在所述阀壳体(2)内以能轴向推移的方式布置的阀活塞(3)，其特征在于，设置在所述阀壳体(2)中的流出开口(T)具有至少两个控制边缘(4、5)。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第一控制边缘(4)与第二控制边缘(5)之间的流出开口(T)的穿流横截面相同形式地构造。
3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第一控制边缘(4)与第二控制边缘(5)之间的流出开口(T)的穿流横截面不同形式地构造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀，其特征在于，所述流出开口(T)L形地或者T形地构造。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的阀，其特征在于，所述阀活塞(3)具有至少一个带有至少一个控制边缘(7)的活塞凸缘(6)，其中，所述活塞凸缘(6)在所述阀活塞(3)处于限定的起始位上时完全地遮盖所述流出开口(T)。
6.根据权利要求5所述的阀，其特征在于，所述阀活塞(3)借助对所述阀活塞(3)的力作用或借助对所述活塞凸缘(6)的力作用定位在限定的起始位上。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的阀，其特征在于，所述阀活塞(3)能够通过加载控制压力在所述阀壳体(2)中纵向推移/轴向推移。
8.根据权利要求7所述的阀，其特征在于，在超过第一控制压力水平时，所述阀活塞(3)的活塞凸缘(6)的至少一个控制边缘(7)释放所述流出开口(T)的第一控制边缘(4)。
9.根据权利要求7或8所述的阀，其特征在于，在超过第二控制压力水平时，所述阀活塞(3)的活塞凸缘(6)的至少一个控制边缘(7)释放所述流出开口(T)的第二控制边缘(5)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的阀，其特征在于，当出现第三控制压力水平时，所述阀活塞(3)或所述阀活塞(3)的活塞凸缘(6)抵靠在所述阀壳体(2)处的端部止挡(8)上。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的阀，其特征在于，所述阀活塞(3)具有第二活塞凸缘(9)，所述第二活塞凸缘与所述第一活塞凸缘(6)构成阀室(10)，所述供给联接端(P)和所述工作联接端(A)通入到所述阀室的区域内。
12.一种用于驱控至少一个联接至阀(1)的工作联接端(A)上的消耗件的液压或气动系统，所述液压或气动系统具有至少一个压力介质泵、液压或气动的消耗件和至少一个根据权利要求1至11中至少一项所述的阀(1)。
13.一种变速器，所述变速器包括根据权利要求1至11中至少一项所述的阀(1)或者包括根据权利要求12所述的液压或气动系统。
14.一种机动车，所述机动车包括根据权利要求13所述的变速器。
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