三位快速动作电磁阀制造技术

技术编号:19560170 阅读:54 留言:0更新日期:2018-11-24 23:59
一种三位快速动作电磁阀,其可以联接到具有中心零位置的滑阀。通过两个线圈中的任一个的瞬时信号将阀的阀芯移动到三位中的一个位置。阀芯通过磁性确保在每个端部位置中,并且通过机械止挡保持在中心位置中,使得除了当阀从一个位置改变到另一个位置之外时,该阀不需要电输入。

Three-position Quick-acting Solenoid Valve

A three-position fast-acting solenoid valve can be connected to a slide valve with a central zero position. The spool of the valve is moved to one of the three positions by the instantaneous signal of either coil. The spool is magnetically ensured at each end position and is maintained in the central position through a mechanical stop, eliminating the need for electrical input except when the valve changes from one position to another.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三位快速动作电磁阀
本专利技术涉及电磁阀领域。更具体地,本专利技术涉及一种三位锁定电磁阀,其可用于致动具有中心零位置的滑阀。相关技术的说明电磁阀用于许多不同的应用,例如用于致动滑阀或其他类型的阀。三通滑阀具有带有流体计量凸台和凹槽的阀芯,其可在套筒内的第一位置和第二位置之间移动。在第一位置,套筒中的中心端口连接到套筒中的第一端口,而在第二位置,中心端口连接到套筒中的第二端口。一些三通滑阀还在第一位置和第二位置之间具有中心位置,其中中心端口被其他两个端口中的任一个阻挡。该中心位置称为“零”位置。图4示出了三位阀的示意图,该三位阀具有与凸轮扭矩致动的(CTA)可变凸轮正时(VCT)相位器一起使用的零位置。在这种布置中,壳体30具有多个容积39,每个容积通过叶片31分成提前腔室A和延迟腔室R,而叶片31是连接到发动机的凸轮轴的转子的一部分。腔室A和R通过油道(未示出)保持充满液压流体、通常是发动机油。延迟通道33将流体从阀41的第一端口51引导至延迟腔室R或从延迟腔室R引出,并且提前通道32将流体从阀41的第二端口52引导至提前腔室A或从提前腔室A引出。阀41的中心端口50通过止回阀管线35连接到延迟通道,并通过止回阀管线34连接到提前通道32。管线34和35中的止回阀允许流体从中心端口50流到通道32和33,并阻止另一个方向上的流动。壳体通过链条或皮带(未示出)联接到发动机的曲轴,使得在容积39内的移动的叶片31改变曲轴和凸轮轴的相对的旋转位置(相位)。在如图4所示的CTA相位器中,转子通过凸轮轴中的由于阀从动件作用在凸轮轴的凸轮上的动作引起的扭矩的力相对于壳体顺时针或逆时针旋转。当转子沿图中的顺时针方向旋转以延迟凸轮轴相对于曲轴的相位时,叶片31向右移动,使得延迟腔室R变大并且提前腔室A变小。相反,当转子沿图中的逆时针方向旋转以使凸轮轴相对于曲轴的相位提前时,叶片31向左移动,使得延迟腔室R变小并且提前腔室A变大。因为腔室A和R充满流体,从而允许叶片31旋转需要允许流体从A流到R或反之亦然。如果流体流动被阻塞,则叶片31克服凸轮扭矩的力保持就位,并且不能旋转。通过使用三通阀41在图4的布置中实现流体的这种选择性的布线,该三通阀41示意性地表示为三个部分41a、41b和41c。当阀41处于中心(零)位置时,如图4所示,来自延迟腔室R的流体被止回阀阻止流过止回阀管线35,并且被管41的部分41b阻塞在管线37中。类似地,来自提前腔室A的流体被止回阀阻止流过止回阀管线34,并且被管41的部分41b阻塞在管线36中。如果阀41处于第一(提前)位置,则阀41的部分41a允许第一端口51和中心端口50之间的流动,并阻止流过第二端口52。因此,来自延迟腔室R的流体可以通过通道33和管线37流到第一端口51,通过阀41到达中心端口50,然后通过止回阀管线34到达提前通道32进入到提前腔室A中。这排出腔室R并填充腔室A,从而允许凸轮扭矩使叶片31逆时针移动,这使正时提前。如果阀41处于第二(延迟)位置,则阀41的部分41c允许在第二端口52和中心端口50之间流动,并阻止流过第一端口51。因此,来自提前腔室A的流体可以通过通道32和管线36流到第二端口52,通过阀41流到中心端口50,然后通过止回阀管线35到达延迟通道33进入到延迟腔室R中。这排出腔室A并填充腔室R,从而允许凸轮扭矩顺时针移动叶片31,这延迟正时。应当理解,该CTA相位器应用需要发动机控制单元(ECU)快速且准确地操作阀41,使得相位器可以精确地移动到由发动机负载和速度以及其他状况所需的凸轮/曲柄相位,并在那个相位止挡。在使用具有中心零位的三通滑阀的现有技术的CTA相位器中,滑阀已经使用诸如液压缸的可变力致动器移动并保持就位,其中液压压力由脉冲宽度调制(PWM)电磁阀(如美国专利5184578中所述)或可变力电磁阀(VFS)抵抗偏置弹簧(如美国专利5497728中所述)控制。这些现有技术中的致动器需要连续的电信号、例如PWM脉冲信号或可变电压或电流,以将阀芯保持在所需位置。这导致控制器上的电负载和电磁阀线圈中的热负荷,无论阀是否在改变位置。电磁阀线圈的尺寸必须能承受连续的电流和热负荷而不会过热。美国专利6105616示出了一种三位阀,其使用两个线圈,在阀芯的每个端部上安装有一个所述线圈。壳体和阀芯保持足够的磁性,以便即使在通向线圈的电力终止的情况下仍将阀芯的位置保持在行程的一端或另一端的位置,使得阀芯可以通过向其中一个线圈提供数字脉冲而锁定到位。通过相同强度的相对弹簧将阀芯偏置到中心位置,使得当阀芯通过脉冲解锁到相对端的线圈时,弹簧将阀芯推向中心位置。在中心位置没有正向机械止挡,因此中心位置纯粹是弹簧之间力平衡的函数。这对于实现期望的零位置提出了挑战,因为相同设计的弹簧的力和变形之间的关系可能由于公差而变化很大。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有中心位置的三位快速动作电磁阀。电磁阀通过两个线圈中的任一个的瞬时信号移动到三位中的一个位置。这些信号在锁定电磁阀设计的情况下可以是瞬时的,或者在传统的电磁阀设计的情况下是连续的。在这种应用中,电磁阀的电枢通过磁性保持在每个端部位置,并且通过机械止挡保持在中心位置,使得阀不需要电输入来维持其零位置。这种新设计的优点是无论弹簧公差如何,使用机械止挡都可实现精确的零位置。电磁阀致动器可用于移动滑阀中的阀芯,例如双通或三通滑阀,或用作其他应用的致动器。附图说明图1示出了处于中心或零位置的阀的剖视图。图2示出了处于第一位置的阀的剖视图。图3示出了处于第二位置的阀的剖视图。图4示出了使用该阀的凸轮扭矩致动的可变凸轮正时相位器的示意图。具体实施方式图4示出了本专利技术的三位快速动作电磁阀的示意图,因为它可用于在CTA相位器应用中致动滑阀。应用中的滑阀和相位器的液压操作在上面的
技术介绍
部分中描述,并且对于这种系统是常规的。应当理解,虽然在本文中描述了本专利技术的电磁阀,因为它将用于三通滑阀应用中,但是电磁阀也可以用在双通阀中,或者用作其他应用的致动器。阀41可以移动到由第一位置41a、中心位置41b和第二位置41c示意性地指示的三个位置。阀41的阀芯通过第一弹簧40在一个方向上朝向第一位置41a偏置,并且通过第二弹簧49在相反方向上朝向第二位置41c偏置。阀芯具有电枢43,其可被线圈吸引。替代性地,可以采用阀芯上的延伸部53连接到电枢43,电枢43可以被线圈42和44吸引。第一弹簧40直接作用在滑阀41上,而相对侧的第二弹簧49将止挡板48预加载在阀本体上的止挡47上。止挡板48压在阀芯延伸部53的端部上。第二弹簧49的弹簧预载荷必须大于来自第一弹簧40的力,使得止挡板48用作止挡。在图4的示意图中所示的中心默认位置41b中,阀芯延伸部53抵靠止挡板48止挡,止挡板48又通过弹簧49搁置在止挡47上。阀41保持在位置41b,该位置由止挡47设定,并且除非受到外力作用,否则不能进一步移动阀41。出于该描述的目的,假设了一种锁定电磁阀设计;然而,除了传统的电磁阀需要连续的电输入以将阀41保持在端部位置41a或41c之外,本专利技术与传统的电磁阀设计相同地发挥作用。为了将阀41移动到第二位置41c,第一线圈42由电功率脉冲激励。这吸引电枢43本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种三通滑阀,包括:a)具有开放中心、第一端口、中心端口和第二端口的套筒;b)在第一位置、中心位置、以及第二位置之间可滑动地在所述套筒内移动的阀芯,在所述第一位置,在所述第一端口和所述中心端口之间允许流体流动,在所述中心位置,流体流动被阻挡,并且在所述第二位置中在所述第二端口和所述中心端口之间允许流体流动,包括:i)阀芯本体,其具有多个凸台和多个槽、内侧端部和外侧端部;ii)所述阀芯本体的所述外侧端部上的阀芯延伸部,其具有电枢和朝外端部;c)所述套筒内的第一弹簧压在所述阀芯的所述内侧端部,使所述阀芯偏向所述第一位置;d)安装在所述套筒中的第一线圈,其围绕所述阀芯本体的所述外侧端部和所述阀芯延伸部的所述电枢之间的所述阀芯延伸部,具有外表面;e)安装在所述套筒中的第二线圈,其围绕所述阀芯延伸部的所述电枢和所述阀芯延伸部的所述朝外端部之间的所述阀芯延伸部,所述第一线圈和所述第二线圈定位并间隔开,使得当所述阀芯延伸部的所述电枢接触所述第二线圈的内表面时,所述阀芯被磁性地保持在所述第一位置中,并且当所述阀芯延伸部的所述电枢接触所述第一线圈的所述外表面时,所述阀芯被磁性地保持在所述第二位置中;f)所述套筒中的止挡板;以及g)第二弹簧,其弹簧力高于所述第一弹簧的弹簧力,从而当所述阀芯处于所述第一位置时将所述止挡板偏置在所述阀芯延伸部的所述朝外端部上,并当所述阀芯处于所述中心位置或所述第二位置时将所述止挡板保持抵靠在所述第二线圈的外表面上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.11 US 62/320,8621.一种三通滑阀,包括:a)具有开放中心、第一端口、中心端口和第二端口的套筒;b)在第一位置、中心位置、以及第二位置之间可滑动地在所述套筒内移动的阀芯,在所述第一位置,在所述第一端口和所述中心端口之间允许流体流动,在所述中心位置,流体流动被阻挡,并且在所述第二位置中在所述第二端口和所述中心端口之间允许流体流动,包括:i)阀芯本体,其具有多个凸台和多个槽、内侧端部和外侧端部;ii)所述阀芯本体的所述外侧端部上的阀芯延伸部,其具有电枢和朝外端部;c)所述套筒内的第一弹簧压在所述阀芯的所述内侧端部,使所述阀芯偏向所述第一位置;d)安装在所述套筒中的第一线圈,其围绕所述阀芯本体的所述外侧端部和所述阀芯延伸部的所述电枢之间的所述阀芯延伸部,具有外表面;e)安装在所述套筒中的第二线圈,其围绕所述阀芯延伸部的所述电枢和所述阀芯延伸部的所述朝外端部之间的所述阀芯延伸部,所述第一线圈和所述第二线圈定位并间隔开,使得当所述阀芯延伸部的所述电枢接触所述第二线圈的内表面时,所述阀芯被磁性地保持在所述第一位置中,并且当所述阀芯延伸部的所述电枢接触所述第一线圈的所述外表面时,所述阀芯被磁性地保持在所述第二位置中;f)所述套筒中的止挡板;以及g)第二弹簧,其弹簧力高于所述第一弹簧的弹簧力,从而当所述阀芯处于所述第一位置时将所述止挡板偏置在所述阀芯延伸部的所述朝外端部上,并当所述阀芯处于所述中心位置或所述第二位置时将所述止挡板保持抵靠在所述第二线圈的外表面上。2.根据权利要求1所述的阀,其中,所述阀芯延伸部的所述朝外端部包括销,并且所述止挡板具有中心孔,所述中心孔安置所述阀芯延伸部的所述朝外端部的所述销。3.根据权利要求1所述的阀,其中,所述阀芯延伸部的所述电枢通过残留磁性而磁性地保持在所述第一线圈的所述外表面和所述第二线圈的所述内表面上。4.根据权利要求1所述的阀,还包括在所述第一线圈的所述外表面上的永磁体。5.根据权利要求1所述的阀,还包括在所述第二线圈的所述内表面上的永磁体。6.根据权利要求1所述的阀,还包括在所述阀芯延伸部的所述电枢上的永磁体。7.根据权利要求1所述的阀,还包括围绕所述套筒的至少一部分的阀本体。8.一种用于内燃机的凸轮扭矩致动的可变凸轮正时相位器,包括:a)壳体,其包括用于接受驱动力的外圆周;b)同轴地位于所述壳体内的转子,所述壳体和所述转子限定至少一个叶片,所述叶片将所述壳体中的腔室分隔成提前腔室和延迟腔室,所述叶片在所述腔室内的旋转用于移动所述壳体和所述转子腔室的相对角位置;c)安装在所述转子的孔中的三通滑阀,其包括:i)具有开放中心、第一端口、中心端口和第二端口的套筒;ii)在第一位置、中心位置、以及第二位置之间可滑动地在所述套筒内移动的阀芯,在所述第一位置,在所述第一端口和所述中心端口之间允许流体流动,在所述中心位置,流体流动被阻挡,并且在所述第二位置,在所述第二端口和所述中心端口之间允许流体流动,包括:A)阀芯本体,其具有多个凸台和多个槽、内侧端部和外侧端部;B)所述阀芯本体的所述外侧端部上的阀芯延伸部,其具有电枢和朝外端部;iii)所述套筒内的第一弹簧压在所述阀芯的所述内侧端部上,使所述阀芯偏向所述第一位置;iv)安装在所述套筒中的第一线圈,其围绕所述阀芯本体的所述外侧端部和所述阀芯延伸部的所述电枢之间的所述阀芯延伸部,其具有外表面;v)安装在所述套筒中的第二线圈,其围绕所述阀芯延伸部的所述电枢和所述阀芯延伸部的所述朝外端...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·J·莫特M·兰茂
申请(专利权)人:博格华纳公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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