增壓閥總成的製作方法

2023-06-23 21:07:36 3

專利名稱：增壓閥總成的製作方法
技術領域：
本發明基本與自動變速箱系統中應用的液力迴路的領域相關，更具體地說，是涉及通用汽車4T65E型號的變速箱中所用來在強載荷情況下增加液壓的增壓閥總成的替換件。
背景技術：
目前的自動變速箱系統具有一個液力迴路子系統，該子系統至少包括了一個液壓泵，一個含有液體傳導通道或迴路的閥體，在液力迴路內形成的進入和排放孔，以及許多因為其形狀類似仿線軸而所謂的仿形閥(滑閥)。這些閥通常由具有控制直徑或槽岸的圓柱形活塞組成，它們交替地打開和關閉液力迴路的出入孔以調節自動變速箱用油(以下表示為ATF)的流量和壓力，從而驅動變速箱中各個不同的部件。在描述液力迴路時應該了解，ATF在流經某個具體的液力迴路中的節流孔或控制閥時，其稱謂通常會有所改變。
在現有設計中，油路增壓閥被扭矩信號(以下表示為TS)壓力所推動，並與倒檔增壓閥和壓力調節器的彈簧力反向作用，以增加在強載荷情況下的油路壓力。節流閥位置的變化，比如在接入高速檔時，將導致油路增壓閥被驅動。
原始設備製造商(以下稱「OEM」)的油路增壓閥和倒檔增壓閥是由一些在鋁製的閥套內作往復運動的鋼閥活塞組成。這些不同的材料的機械摩擦會造成過早的磨損、扭矩信號壓的滲漏，並且導致不正常的提檔，以及在換入倒檔傳動比範圍時發生嚙合滯後。
在自動變速箱的液壓閥領域中已有一些先前的專利，以下將討論這些專利。自動變速箱壓力調節閥的一個例子由美國專利6,543,472(以下稱″472專利」)所示，以及472專利的部分延續—美國專利6,585,002(這兩個專利都轉讓給了當前的受讓人索奈克斯公司，Sonnax lndustries，Inc.)。在這兩個專利中，揭示了一種具有內置單向閥的能自動調節的壓力調節閥，這種單向閥含有一個在壓縮彈簧作用下偏置於關閉狀態的滾珠軸承式樣的單向閥。這個閥總成揭示了一個含有許多控制槽岸的閥活塞，在控制槽岸內有環形凹槽。環形凹槽能恰當地穩定和定位閥於孔的中心，因而能起到避免邊緣承載的作用(即橫向運動)。
待批的美國專利10/226,939(也已轉讓於索奈克斯公司，Sonnaxlndustries，Inc.)揭示了一種倒檔增壓閥總成，其中的一個配合閥活塞和襯套所用的材料被設計成相互間會產生較低的摩擦係數。倒檔增壓閥總成由一系列仿形閥直徑各異的閥活塞和配以不同密封構造的配合襯套組成，以使它們能在通用汽車變速箱的液壓泵內互換使用，從而能在倒車檔上的液力系統內加快油路增壓的速度。
儘管這些裝置滿足了它們各自的特殊目標和要求，上述的專利並未揭示此項發明中的增壓閥總成以及其特性。
為了更好的理解本發明，對現有技術結合附圖進行說明如下。圖1是一幅現有通用汽車4T65E變速箱閥體部件的透視圖，在分解圖中標明了OEM油路增壓閥和OEM倒檔增壓閥的位置；圖2是顯示在閥體的一個截面內OEM油路增壓閥和OEM倒檔增壓閥在它們作用位置上的截面圖；
如附圖1、2所示，油路增壓閥通常以100表示，以及倒檔增壓閥通常以200來表示，都是原先傳統的設計。OEM油路增壓閥100和OEM倒檔增壓閥200在圖中從配合孔105內它們的作用位置中取出，分別顯示在分解圖中。GM4T65E變速箱的閥體，通常以110表示，匹配孔105就在這閥體上經機加工形成。
在現有的設計中，油路增壓閥100包含了一個置於閥套106內的圓柱形閥塞102。倒檔增壓閥200包含了一個置於相同閥套106內的圓柱形閥塞104。閥塞102、104被端對端地同軸安放於孔105內，並被一個由固定夾109所夾住的端塞108保護於閥套106內。由此可見油路增壓閥100和倒檔增壓閥200是與壓力調節閥120協同運動的，連同所包含的壓縮彈簧112和隔離彈簧114一起來調節在GM4T65E變速箱的液壓迴路內的主油路180壓力。
在運行中，主油路增壓閥100對扭矩信號(Ts)油壓作出反應(如圖2所示)，扭矩信號油來源於壓力控制電磁線圈(PCS)(未在圖中示出)。在150處的扭矩信號油壓通常與發動機扭矩成正比，並把主油路增壓閥100擊向壓力調節隔離彈簧114(即圖2中向左)。於是隔離彈簧114將扭矩信號壓的力施加給壓力調節閥120以增加主油路180壓力。當這些傳動比級被選中來增加主油路180壓力時，主油路增壓閥100也對停車檔、倒檔、空檔油壓和低速/笫1檔油壓作出反應。
在現有的設計中主油路增壓閥100和倒檔增壓閥200以及閥塞102、104都是由鋼材料製成，而閥套106是由鋁製成的。如圖2所示，這兩種不同材料在實際運作中相互間的機械摩擦導致了閥套106內的過早磨損。在A區域閥套106和閥塞104間的過度磨損導致150處的扭矩信號壓由主油路增壓閥100處滲漏。由於扭矩信號壓是用來在比如換高速檔等強載荷狀態下增加主油路180壓力的，扭矩信號壓的滲漏導致了所謂的換高速檔「疲軟」，這在GM4T65E變速箱從第1檔換至第2檔時尤其明顯。
閥套106和閥塞102間在區域「B」(見圖2)的過度磨損使在160處的停車檔、倒檔和空檔壓力(以下稱「PRN」壓力)由倒檔增壓閥200處滲漏。PRN壓力是用來增加停車檔、倒檔和空檔狀態下的主油路180壓力。當PRN壓力發生滲漏，其結果是這些傳動比級的嚙合滯後。嚙合滯後在倒檔傳動比級上尤其明顯。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供替換增壓閥總成與一個壓力調節閥總成組合使用的替換件以及一個在自動變速箱閥體內改進的增壓閥總成與壓力調節閥組合使用，它可以增加油路壓力，減低閥套和閥塞間的磨損，提高服務壽命。
為了解決上述技術問題，本實用新型通過如下技術方案實現一個替換增壓閥總成與一個壓力調節閥總成組合使用，其中增壓閥總成的油與自動變速箱閥體內許多液壓迴路相通，所述的增壓閥總成包括，一個置於閥體內的圓柱形閥套，與壓力調節閥總成同軸排列；一個扭矩信號閥塞置於所述的閥套內，與扭矩信號迴路的油相通；所說的扭矩信號閥塞與現有的扭矩信號閥塞相比軸長有所增加，但增壓閥總成的總體軸長並沒有相應的增加；一個與停車檔/倒檔/空檔液壓迴路連通的停車檔/倒檔/空檔閥塞，所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞被置於所述的扭矩信號閥塞和壓力調節閥之間；至少一個壓縮彈簧被置於所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞之間且於它們處於同軸的排列位置，所述的壓縮彈簧將所述的扭矩信號閥塞偏置於閉合位置，所述的扭矩信號閥塞在強載荷的情況下將所述的扭矩信號迴路的油壓所產生的力傳遞到壓力調節閥。
所述的閥套包含了多個在預設的軸向位置上分布的周向渠道，這些位置對應所述閥體內的液壓迴路的位置，包括所述的扭矩信號液壓迴路和所述的停車檔/倒檔/空檔液壓迴路，所述的周向渠道把液壓油圍繞所述閥套的周邊傳送。
至少有一個所述的周向渠道包含了多個進出孔，使液壓油與所述的扭矩信號液壓迴路相互連通，所述的進出孔被置於所述至少一個周向渠道內預先設定的徑向位置上以增加來自於所述的扭矩信號迴路的油壓流量進入所述的增壓閥總成。
所述的扭矩信號閥塞包含多個等距相隔的沿周邊的環形凹槽，所述的凹槽被用來在運行中保留一層潤滑薄膜以幫助所述的閥塞在配合的孔內居中，從而避免所述閥塞的邊緣承載。
所述的閥套是由符合ASTM4032-T651/T86規範的耐磨鋁材料製成。
所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞的表面有一層硬陽極電鍍塗層，塗層符合規範MIL-A-8625，III型，第2類。
另外又提供一個改進的技術方案是在自動變速箱閥體內改進的增壓閥總成與壓力調節閥組合使用，現有的增壓閥總成包含了一個響應扭矩信號迴路液壓的扭矩信號閥塞和一個響應來自於停車檔/倒檔/空檔迴路的停車檔/倒檔/空檔液壓的停車檔/倒檔/空檔閥塞，所述的閥塞在閥套內端對端的與壓力調節閥一起放置，其中改進的部分包括替換的扭矩信號閥塞與現有的扭矩信號閥塞相比軸長有所增加，但增壓閥總成的總體軸長並沒有相應的增加；在所述閥套上有多個在預設的軸向位置上分布的周向渠道，這些位置對應所述扭矩信號液壓迴路的位置和所述停車檔/倒檔/空檔液壓迴路的位置，所述的周向渠道把液壓油環繞所述閥套的周邊傳送；在每個所述的周向渠道內都含有一排油路進出孔與所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞形成液壓油的連通，以增加來自於所述的扭矩信號迴路和所述的停車檔/倒檔/空檔迴路的油壓流量進入所述的增壓閥總成。
與現有技術相比，其明顯的效果是本發明是與自動變速箱閥體內的壓力調節閥一起使用的增壓閥總成的一個直接替換件，它的作用是在與引擎扭矩成正比的扭矩信號油壓導致強載荷的情況下增加油路壓力；當前這款增壓閥總成是由經陽極硬化處理的鋁製閥塞組成，這些活塞被安置在耐磨的鋁製襯套內以達到最大的服務壽命；這款增壓閥總成內的環形潤滑槽提供了一層ATF組成的潤滑薄膜，使閥塞在襯套內能更好地居中以確保準確的運作和減低磨損；當前的閥套也提供了改進了的進入孔，改善了扭矩信號油壓的傳遞，因而能把現有閥體的功能恢復到它原始出廠時的增壓比和規定的要求。


下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述圖1的標題是「原先的設計」，是一幅通用汽車4T65E變速箱OEM閥體部件的透視圖，在分解圖中標明了OEM油路增壓閥和OEM倒檔增壓閥的位置；圖2是顯示在閥體的一個截面內OEM油路增壓閥和OEM倒檔增壓閥在它們作用位置上的截面圖；圖3是本發明增壓閥總成的部分截面圖，顯示了其構造的細節；圖4A是本發明增壓閥總成中閥套的縱向截面圖；圖4B是本發明增壓閥總成中閥套沿圖4A中剖面線4B-4B的截面圖；圖4C是本發明增壓閥總成中閥套沿圖4A中剖面線4C-4C的截面圖；圖5A是本發明增壓閥總成在閥體內處於閉合位置的一個縱向截面5B是本發明增壓閥總成在閥體內處於打開位置的一個縱向截面圖具體實施方式
圖3顯示的是本發明中經改進了的增壓閥總成10。當前這款增壓閥總成10，結合圖1、3，說明如下。它是由一個PRN閥塞12，一個TS閥塞14，一個改進的閥套16和一個端塞18組成，它們經排列被安裝在孔105內，作為對目前設計的主油路增壓閥100和倒檔增壓閥200的一個直接OEM替換件。
在首選的具體裝置中，PRN閥塞和TS閥塞12、14都是由依據美國材料實驗協會(ASTM)規定的ASTM6262-T8/T9鋁和6061-T6鋁或其它適合此應用的材料製成。每個閥塞12、14都覆以一層堅硬的陽極電鍍塗層，能產生每個表面+.0008/-.0004的加強，顯著地減低了磨損和提高了服務壽命。
如圖3所示，PRN閥塞12包含了一個彈簧導向直徑20，其具有足夠的大小以支撐在所顯示位置的OEM隔離彈簧114(見圖2)。彈簧導向直徑20的終端20a有倒角，這能避免在安裝過程中和隔離彈簧114的纏結，也能防止在循環過程中對彈簧114造成擦傷。彈簧導向直徑20的另外一端和作為隔離彈簧114支持面的大直徑22整體地連接在一起。在首選的具體裝置中，大直徑22包含至少一個預置深度的環形凹槽24。環形凹槽24在運作中充滿了自動變速箱油(ATF)，其就能沿大直徑22的圓周傳送油壓，因而當ATF湧入閥室時能避免閥塞12的邊緣承載(即橫向運動)。所以，環形凹槽24有效地使PRN閥塞12在閥套16內居中，顯著地降低了在孔105(見圖1)內區域「B」處的摩擦和磨損(見圖2)。
大直徑22經降壓槽26連接至導向直徑28，它們都處於同軸的位置上。導向直徑28也作用於將閥塞12居中於閥套16內，並在其端面為TS閥塞14提供了一個接觸表面。在首選的具體裝置中，導向直徑28比OEM的設計要縮短一些以補償TS閥塞14已增加了的總體長度。
TS閥塞14基本是一個圓柱形裝置，居於閥套16的中央沉孔32c(見圖4)內。TS閥塞14其內部也包含了許多預置深度的環形凹槽24。它們在運行中充滿了ATF以避免閥套16內的TS閥塞14邊緣承載並使其居中定位，因而能降低摩擦和磨損。
TS閥塞14的總長如圖3所示的L，比起目前主油路增壓閥104有顯著的增長，這是為了使TS閥塞14和配合的閥套16間的接觸面積最大化，從而使滲漏的可能降到最低。增長了的TS閥塞14也允許了最大數量的環形凹槽24，它們能使閥塞14在閥套16內居中並抵抗上述的邊緣承載。
由圖中可見TS閥塞14在其兩端表面各有球狀的突起14a，14b。通常，球狀突起14a，14b具有增加了的表面積，能提供最佳的ATF反應表面，改善了當前閥總成10的反應能力和準確性。此外，球狀突起14a為ATF壓力從TS閥塞14到PRN閥塞12的傳遞提供了一個接觸表面。當球狀突起14b接觸到端塞18時，它也起到了阻止TS閥塞14的作用，並為從150處(見圖2)TS油路進入的ATF提供了一個改善了的反應表面。
圖4A到4C顯示了當前的閥套16更詳細的結構特性。閥套16與壓力調節閥總成(圖中未標識)同軸排列，它由4032-T651/T86鋁製成。這種鋁是經大量的實驗後被選中的，它在閥塞12、14上和硬陽極表面塗層一起使用時顯示了最佳的耐磨特性(符合美國軍隊的陽極電鍍規範MIL-A-8625，III型，第2類)。
圖4A中的閥套16由一個圓柱體30構成，圓柱體30含有一個具有多個沉孔32a，32b，32c和32d的中央孔32。這些沉孔的大小是分別為接受PRN閥塞12的大直徑22和導向直徑28、TS閥塞14和端塞18而匹配的。在首選的具體裝置中，沉孔32b的軸長與OEM閥套16比起來有所增加，這是為了能為PRN閥塞12的導向直徑28提供增強的支撐。閥套16也包括了許多圍著其周邊的ATF輸送渠42，44和46，作為將ATF分別傳遞到PRN迴路、低速1檔迴路170和扭矩信號迴路150的管道。每個42、44和46渠道都包含許多預設在徑向位置的油路進出孔45，它們貫穿套體30，使液體能和沉孔32a和32c交流，以增加閥運行過程中ATF的流量。
在首選的具體裝置中，一排6個進出孔45相互以60度角為間距放射狀的排列於渠道42、44和46內，如圖4B所示。在這種結構中，ATF在主油路180(見圖5A)壓力下由渠道42、44和46傳輸至進出孔45，並進入閥套16的整個圓周以確保當前的閥塞12、14具有均勻的潤滑，因而能降低上述在「A」和「B」區域的過早磨損(見圖2)。
從圖4C中並結合圖1、3能清楚地看見，閥套體30也包含了一個固定夾孔50，這是為了使OEM固定夾109能重新插入端塞18的固定夾槽19。在首選的具體裝置中，孔50的構造是穿過閥套16的側壁而機加工出一對水平相對的槽50a和50b。
參考圖5A和5B，可以描述本發明增壓閥總成10的運行。本發明增壓閥總成10通常在壓力調節隔離彈簧114的作用力下處於其圖5A所示的平衡位置。在強載荷情況下，比如換高速檔時，增壓閥總成10回應150處源於壓力控制電磁線圈(圖中未示)的TS油壓。TS油壓與發動機扭矩成正比，並對著壓力調節隔離彈簧114的力推動增壓閥總成10，如圖5B所示。隔離彈簧114繼續將TS油壓產生的力施加於壓力調節閥120上因而增加了它的輸出。由此，當油門位置和發動機扭矩增加時，壓力調節閥120會增加主油路180壓力。當換高速檔完成後主油路180壓力恢復到其正常的操作水平，增壓閥總成10也回到其平衡狀態，正如圖5A-5B中的方向箭頭所示。還是參考圖5A和5B，PRN閥塞12也由160處來自於手動閥(圖中未示)的PRN油壓和170處的低速檔/1檔油壓所作用，當這些傳動比級被選取時，將移向隔離彈簧114以驅動閥總成。這增加了停車檔、倒檔、空檔和手動第1檔的主油路180壓力。
儘管未在圖中具體示出，但可以看到所需額外的設備和結構組件會被提供，所有上述的組件會以一種合適的方式來排列和支持以形成一個完整的和可操作的、包含此項發明的特性的增壓閥總成。
權利要求
1.一個增壓閥總成，其中增壓閥總成的油與自動變速箱閥體內許多液壓迴路相通，其特徵在於所述的增壓閥總成包括，一個置於閥體內的圓柱形閥套，與壓力調節閥總成同軸排列；一個扭矩信號閥塞置於所述的閥套內，與扭矩信號迴路的油相通；所說的扭矩信號閥塞與現有的扭矩信號閥塞相比軸長有所增加，但增壓閥總成的總體軸長並沒有相應的增加；一個與停車檔/倒檔/空檔液壓迴路連通的停車檔/倒檔/空檔閥塞，所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞被置於所述的扭矩信號閥塞和壓力調節閥之間；至少一個壓縮彈簧被置於所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞之間且於它們處於同軸的排列位置，所述的壓縮彈簧將所述的扭矩信號閥塞偏置於閉合位置，所述的扭矩信號閥塞在強載荷的情況下將所述的扭矩信號迴路的油壓所產生的力傳遞到壓力調節閥。
2.如權利要求1所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的閥套包含了多個在預設的軸向位置上分布的周向渠道，這些位置對應所述閥體內的液壓迴路的位置，包括所述的扭矩信號液壓迴路和所述的停車檔/倒檔/空檔液壓迴路，所述的周向渠道把液壓油圍繞所述閥套的周邊傳送。
3.如權利要求2所述的增壓閥總成，其特徵在於至少有一個所述的周向渠道包含了多個進出孔，使液壓油與所述的扭矩信號液壓迴路相互連通，所述的進出孔被置於所述至少一個周向渠道內預先設定的徑向位置上以增加來自於所述的扭矩信號迴路的油壓流量進入所述的增壓閥總成。
4.如權利要求3所述的增壓閥總成，其特徵在於一排六個的油路進出孔以60度角的間距排列於所述的至少一個周向渠道內。
5.如權利要求2所述的增壓閥總成，其特徵在於至少一個所述的周向渠道包含了多個油路進出孔與所述的停車檔/倒檔/空檔液壓迴路形成液壓油的連通，所述的油路進出口被置於至少一個周向渠道內預先設定的徑向位置上，以增加來自於所述停車檔/倒檔/空檔液壓迴路的油壓流量進入所述的增壓閥總成。
6.如權利要求5所述的增壓閥總成，其特徵在於一排六個的油路進出孔以60度角的間距排列於所述的至少一個周向渠道內。
7.如權利要求1所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞包含多個等距相隔的沿周邊的環形凹槽，所述的凹槽被用來在運行中保留一層潤滑薄膜以幫助所述的閥塞在配合的孔內居中，從而避免所述閥塞的邊緣承載。
8.如權利要求7所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞包含了一個在其第一個端面上形成的球形突起，這提供了一個與所述的扭矩信號油壓有更大接觸面積的反應表面。
9.如權利要求1所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的閥套是由符合ASTM4032-T651/T86規範的耐磨鋁材料製成。
10.如權利要求9所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞的表面有一層硬陽極電鍍塗層，塗層符合規範MIL-A-8625，III型，第2類。
11.一個改進的增壓閥總成，現有的增壓閥總成包含了一個響應扭矩信號迴路液壓的扭矩信號閥塞和一個響應來自於停車檔/倒檔/空檔迴路的停車檔/倒檔/空檔液壓的停車檔/倒檔/空檔閥塞，所述的閥塞在閥套內端對端的與壓力調節閥一起放置，其中改進的部分包括替換的扭矩信號閥塞與現有的扭矩信號閥塞相比軸長有所增加，但增壓閥總成的總體軸長並沒有相應的增加；在所述閥套上有多個在預設的軸向位置上分布的周向渠道，這些位置對應所述扭矩信號液壓迴路的位置和所述停車檔/倒檔/空檔液壓迴路的位置，所述的周向渠道把液壓油環繞所述閥套的周邊傳送；在每個所述的周向渠道內都含有一排油路進出孔與所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞形成液壓油的連通，以增加來自於所述的扭矩信號迴路和所述的停車檔/倒檔/空檔迴路的油壓流量進入所述的增壓閥總成。
12.如權利要求11所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞包含多個等距相隔的圍繞其周邊的環形凹槽，所述的凹槽在運行中被用來保留一層潤滑薄膜以幫助所述的閥塞在配合的孔內居中，從而避免所述閥塞的邊緣承載。
13.如權利要求12所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞包含了一個在其第一個端面上形成的球形突起，這提供了一個與所述的扭矩信號油壓有更大接觸面積的反應表面。
14.如權利要求11所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的閥套是由符合ASTM4032-T651/T86規範的耐磨鋁材料製成。
15.如權利要求14所述的增壓閥總成，其特徵在於所述的扭矩信號閥塞和所述的停車檔/倒檔/空檔閥塞的表面有一層硬陽極電鍍塗層，塗層符合規範MIL-A-8625，III型，第2類。
全文摘要
本發明公開了一種增壓閥總成，它是與自動變速箱閥體內的壓力調節閥一起使用的增壓閥總成直接替換件，它的作用是在與發動機扭矩成正比的扭矩信號油壓導致強載荷的情況下增加油路壓力。本發明是由經陽極硬化處理的鋁製閥塞組成，這些活塞被安置在耐磨的鋁製襯套內以達到最大的服務壽命；該增壓閥總成內的閥塞具有環形潤滑槽，能保留一層自動變速箱用油組成的潤滑薄膜，使閥塞在襯套內能更好地居中以確保準確的運行並降低機械磨損；該增壓閥總成內的閥套提供了一個油路進入孔系統，改善了扭矩信號油壓向增壓閥的傳遞，因而能把它的功能恢復到原始出廠時的增壓比和規範要求。
文檔編號F16H61/00GK1755148SQ200410079088
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者班傑明A·華萊士 申請人:索奈克斯工業有限公司