專利名稱：帶有顆粒吸收磁鐵的液壓流體通道的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種與電磁致動流體控制閥相通的液壓流體通道，更具體地說，涉及一種設置在該流體通道中的顆粒吸收(gettering)磁鐵。
背景技術：
已知的用于機動車輛的內燃機包括用于執行除潤滑之外還有其它工作的液壓系統。該工作可用于激活/去激活內燃機的氣缸以保存燃料。這種液壓閥提升機構激活/去激活系統可包括在閥殼內機械地連接于單獨的電磁鐵的液壓控制閥。該電磁鐵包括電磁線圈繞線管，線圈纏繞在該電磁線圈繞線管上；和銜鐵，該銜鐵響應輸入到線圈的輸入信號(線圈電流信號)，移動控制閥以控制閥提升機構油控制通道(gallery)中的液壓。單獨的止回閥組件安裝在發動機本體或氣缸蓋中的流體排出通道(排放到貯槽)中，起使油控制通道中的油壓維持在預定最小值的作用。這種機油控制電磁鐵包括許多部件，這些部件必須組裝在一起，眾所周知，這些部件受到液壓流體(機油)通過電磁鐵外殼周圍的各種管路泄漏的困擾。
美國專利6,209,563、6,321,767和6,581,634披露了用于控制車輛內燃機的閥提升機構激活/去激活系統的機油電磁致動控制閥。這種機油電磁致動控制閥與閥提升機構機油控制通道相通(即接收供給壓力)，這樣，在機油源中的含鐵(順磁)顆粒可以遷移或穿過電磁致動控制閥的供給口過濾器，到達電磁鐵，在電磁鐵中，顆粒會不利地影響控制閥的性能和壽命。
美國專利6,581,634披露了一種用于控制車輛內燃機的閥提升機構激活/去激活系統的機油電磁致動控制閥，其中顆粒吸收磁鐵設置在電磁致動控制閥上，以磁性地吸引和保持供給給電磁控制閥的供給口的液壓流體中的含鐵顆粒。
已知的用于某些機動車輛的電子傳動包括多個液壓滑閥，每個液壓滑閥分別由美國專利5,611,370；5,996,628；5,984,259和6,179,268中所述類型的比例可變力電磁致動控制閥控制。比例可變力電磁控制閥響應來自電子傳動控制器的電信號，調節作用在滑閥上的液壓，以使傳動在特定的變速點平穩變速。這種傳動電磁控制閥與傳動模塊流體供給回路相通，這樣，在傳動液壓流體中的含鐵(順磁)顆粒可以遷移或穿過電磁致動控制閥的供給口過濾器，到達電磁鐵，在電磁鐵中，顆粒會不利地影響控制閥的性能和壽命。
發明內容
本發明提供了一種具有流體通道的外殼和一個或多個與流體通道相通的電磁致動流體控制閥的組合，其中，永磁鐵設置在所述一個或多個流體控制閥上游的流體通道中，以便在流體進入所述一個或多個流體控制閥之前，磁性地捕獲或吸收流體中的含鐵顆粒。
本發明一個示例性實施例包括內燃機的液壓閥提升機構激活/去激活系統的流體供給通道和一個或多個機油電磁致動流體控制閥，其中，所述永磁鐵設置在所述一個或多個流體控制閥上游的流體供給通道中。
本發明另一個示例性實施例包括車輛傳動流體供給回路的歧管或模塊的流體供給通道和一個或多個電磁致動流體控制閥，其中，所述永磁鐵設置在所述一個或多個流體控制閥上游的流體供給通道中。
永磁鐵可以包括任何合適的永磁鐵形狀和磁性材料，以在顆粒進入所述一個或多個供給口之前，磁性地吸引和保持液壓流體中的含鐵顆粒。
參考附圖，本發明的前述及其它優點將從下面更詳細的說明書中變得顯而易見。
圖1是依照本發明一個實施例的內燃機的液壓閥提升機構激活/去激活系統的液壓流體供給通道和一個或多個與所述流體供給通道相通的機油電磁致動流體控制閥的縱向剖視圖，其中永磁鐵設置在所述閥供給口上游的流體供給通道中。
圖2是依照本發明另一個實施例的具有主流體供給通道和多個側向延伸的輔助流體供給通道的流體歧管的示意性剖視圖，所述輔助流體供給通道用于向與相應的輔助流體供給通道相通的相應電磁致動流體控制閥供給流體，其中永磁鐵設置在位于輔助流體供給通道和與其相通的流體控制閥的上游的主流體供給通道中。
具體實施例方式
本發明可實踐用于控制液壓閥提升機構激活/去激活系統以激活/去激活發動機氣缸，控制機動車輛的電子傳動的一個或多個滑閥，或者控制任何其它的發動機或車輛傳動液壓流體系統。本發明不局限于這些液壓流體應用，也可以實踐用于利用冷卻流體控制發動機或傳動冷卻系統以及控制任何其它的具有電磁致動流體控制閥的流體系統。
僅僅作為示例，而非作為限制，本發明首先將在下面描述美國專利6,321,767中披露的類型的用于液壓閥提升機構激活/去激活系統，以激活/去激活發動機氣缸的機油電磁致動流體控制閥，該專利的教導在此引入作為參考。
參照圖1，所示的依照本發明一個實施例的機油電磁控制閥10包括形成止回閥接收區域13和線圈繞線管區域15的模制而成的單體止回閥噴嘴和繞線管部件12。部件12可由諸如高溫等級、玻璃纖維增強熱塑性材料(例如可從Amoco Polymars公司獲得的Amodel A1133HS材料)的可模制熱塑性材料或其它適當可模制材料注射模制或其它模制而成。
模制而成的單體部件12包括緊鄰止回閥接收區域13的開口端12a，所述止回閥接收區域13接收形成的管狀流體口；和繞線管接收金屬(例如鋁)套筒部件17，在套筒部件17上設置有多個供給口SP和控制口CP。流體密封S設置在套筒部件17與開口端12a的內壁12w之間。套筒部件17的最外端由黃銅(或其它材料)插塞或板21封閉，所述插塞或板21還充當滑閥止擋件。滑閥19被接納在形成口的套筒部件17的軸向圓筒孔中，滑閥19包括連接于電磁銜鐵52的滑閥端19a。電磁銜鐵52響應于供給到電磁線圈50的電流信號而移動，滑閥19響應于電磁銜鐵52的移動而移動。滑閥19包括第一和第二圓柱密封面或臺肩19b、19c，所述第一和第二圓柱密封表面或臺肩19b、19c分別相對于流體供給口SP和控制口CP移動，以控制控制口處的流體流動。滑閥19可包括附加臺肩(未顯示)，用于防止滑閥19粘著在套筒部件17的軸向孔中。用于供給口SP和控制口CP的環形流體過濾器F可設置在套筒部件17的環形凹槽中。控制口CP通過繞套筒部件17的內壁W圓周延伸的環形凹槽控制口腔體或區域R彼此相通，如上所述，閥芯臺肩19c相對于所述控制口CP移動，以打開或關閉控制口腔體或區域R。
供給口SP與液壓流體壓力源相通，例如內燃機缸體或氣缸蓋E中的主發動機油壓供給通道PP。特別是，套筒部件17的端部17a被接納在通道PP中，以便供給口SP經由通道PP接收液壓油。O形環密封42設置在套筒部件17的端部，以在壁W1上密封。
依照本發明的一個實施例，永磁鐵25設置在液壓流體供給通道PP中，所述液壓流體供給通道PP設置在電磁致動機油控制閥10上游的內燃機缸體或氣缸蓋E中。例如，在圖1中，永磁鐵25設置在控制閥10的供給口SP上游的某一部位處的發動機缸體或氣缸蓋E的通道PP的壁W1上，這樣，在顆粒進入流體控制閥之前，永磁鐵可以磁性地吸引和保持或吸收液壓流體中的含鐵顆粒。可選地，磁鐵25也可以設置在壁W1的凹進部分內，以駐留在接觸流體的供給通道PP的方式遠離壁W1懸置，或者磁鐵25可以由接納在供給通道PP中的圓筒形磁鐵形成，或者甚至形成接觸流體的供給通道PP的一部分長度。為此，根據需要，可以在通道PP中設置一個或多個永磁鐵25。
永磁鐵25可以包括任何合適的永磁鐵形狀和磁性材料，以在顆粒進入所述一個或多個供給口SP之前，磁性地吸引和保持液壓流體中的含鐵顆粒。例如，永磁鐵可以具有延長棒形狀、與通道PP同心的環或圓筒形狀、圓筒平面(盤)形狀或其它形狀。暴露于通道PP的液壓流體中的永磁鐵25的表面積可根據給定時間內通過通道的給定流體流量來按經驗選擇，以保護流體控制閥不受液壓流體中的含鐵顆粒FP的不利影響。為此，磁鐵25相對于電磁致動機油流體控制閥的位置同樣可以根據任何給定供給通道PP和控制閥10的位置經驗確定。
如果發動機缸體或氣缸蓋E的壁W1包括諸如鑄鐵或鋼的含鐵材料，永磁鐵25可以通過磁力緊固到發動機缸體或氣缸蓋E的通道壁W1上，永磁鐵25也可以通過環氧粘合劑、熱鉚接(staking)、壓配合、折邊、機械緊固件以及其它合適的緊固技術緊固到通道壁W1上，這取決于制造通道壁W1的材料。例如，當通道壁W1由高性能熱塑塑料制成時，永磁鐵25可以通過電阻焊、紅外鉚接或熱工具成形熱鉚接到壁W1上。
永磁鐵25可以包括任何合適的永磁材料或其它合適的磁性材料，例如，優選帶有稀土元素的永磁材料，比如Nd2Fe14B磁性材料。
永磁鐵25起磁性地吸引和捕集、保持或捕獲存在于液壓流體中的某些含鐵顆粒的作用，在顆粒被攜帶到設置在供給口SP上的端部17a上的環形過濾器F之前，從流體中除去顆粒，該顆粒可以通過該供給口SP遷移到電磁鐵空隙G處，在電磁鐵空隙G處，顆粒會限制滑閥19的行程，不利地影響控制閥的性能和壽命。典型地設置永磁鐵25來吸引和捕獲作為主要顆粒尺寸的約5-75微米尺寸范圍的含鐵顆粒，以從液壓流體中除去顆粒，而供給口SP處的過濾器F為此用來捕集或捕獲作為主要顆粒尺寸的大于75微米尺寸范圍的更大的含鐵顆粒。含鐵顆粒通常來源于含鐵(例如鐵或鐵合金)發動機部件的磨損或磨擦，或者在傳動液壓流體系統的情況下來源于傳動材料。
控制口CP與控制通道32相通，所述控制通道32向設置在發動機缸體或發動機氣缸蓋E的液壓閥提升機構激活/去激活回路的油控制通道(未顯示)供給液壓流體。
在區域13中部分地限定了縱向銜鐵孔或通道26，其與分別駐留在單體部件12上的中間直徑凸臺29中形成的插孔28中的一對直徑上對置的止回閥30相通。各插孔28限定排出口EP。通道26與套筒部件17的軸向孔相通。各止回閥30包括環形帽30a，其通過熱鉚接或超聲波焊保持在插孔28中；和球形止回閥30b，其由鋼(例如440C型鋼)制成，所述球形止回閥30b位于偏壓彈簧30c和球閥座30d之間。球閥座30d可以通過模制來一體地形成在部件12上，或者包括在噴嘴區域中的單獨的插件。各止回閥30與液壓閥提升機構激活/去激活回路的排出通道31相通。止回閥30設置在相應的排出口EP中，當去激活液壓閥提升機構激活/去激活系統時，止回閥30用來防止液壓閥提升機構激活/去激活回路的油控制通道(未顯示)中的油壓低于預選最小油壓值，例如僅僅3psi。
滑閥19包括縱向孔或通道19d，所述縱向孔或通道19d一端與徑向孔19e相通，所述徑向孔19e又與套筒部件17的軸向孔和銜鐵孔26相通。在滑閥的相對的另一端19f，通道19d與從供給口SP流過地帶19b泄漏的所有液壓流體相通，以便平衡滑閥19的流體壓力。
區域13和套筒部件17分別包括第一和第二O形環密封44、42，第一和第二O形環密封44、42設置在一體地模制在部件12中的圓周凹槽和形成在套筒部件17上的圓周凹槽中。密封44、42與設置在發動機缸體或發動機氣缸蓋E中的液壓閥提升機構激活/去激活回路的流體控制通道32的壁W2、W1緊密配合，控制通道32供給液壓流體至油控制通道。第三O形環密封46設置在一體地模制在部件12的較大直徑區域13的圓周凹槽內，所述O形環密封46與O形環44一起與設置在發動機缸體或發動機氣缸蓋中的液壓閥提升機構激活/去激活回路的流體排出通道31的壁W3、W2緊密配合，流體排出通道31設置用于將液壓流體回流至低壓貯槽。如上所述，止回閥30設置在排出口EP中，當去激活該閥提升機構激活/去激活系統時，止回閥30用來防止液壓閥提升機構激活/去激活回路的油控制通道(未顯示)中的油壓低于預選最低油壓值，例如僅僅3psi。
特別是，在圖1的滑閥關閉位置，控制臺肩19c沒有完全地封閉控制口CP的區域R，這樣，由銜鐵彈簧72的偏壓控制的控制口CP的區域R處的臺肩19c存在預選欠重疊(間隙)L(例如0.003英寸的間隙)，當去激活閥提升機構激活/去激活系統時，在處于滑閥關閉位置的控制口CP和銜鐵孔26中的止回閥30處提供3psi的液壓是有效的。欠重疊L使控制口CP和銜鐵孔26與供給口SP相通，以足夠在控制口CP和止回閥30處提供3psi的流體(油)壓力。欠重疊L由銜鐵彈簧72的偏壓控制。舉個3psi欠重疊的例子，如果在供給口SP存在20psi液壓，可以由欠重疊L在控制口CP和止回閥30處提供3psi液壓，根據需要，止回閥30打開，允許流體流過排出口EP，以維持與控制口CP相通的油控制通道中的3psi壓力。因而，當去激活該閥提升機構激活/去激活系統時，根據需要，止回閥30克服相應的彈簧30c打開，以維持控制口和油控制通道中的3psi(或其它)油壓。
線圈繞線管區域15包括沿環形繞線管端壁15b之間的長度纏繞在繞線管套筒15a上的電磁線圈50(部分地顯示)。線圈50與輸入信號源相連，比如發動機電子控制(EEC)模塊(未顯示)，輸入信號源向線圈50提供電流信號，以控制銜鐵52的運動，反過來，銜鐵52的運動在閥關閉/打開位置(開/關)之間控制滑閥19的位置，以控制閥提升機構油控制通道中的液壓。電磁線圈50經由電接插件54a、54b接收電流信號，電接插件54a、54b駐留在設置在部件12上的模制連接器外殼57中，并與線圈相連。接插件54a、54b與信號源(EEC模塊)相連。
滑閥19響應于從EEC模塊(未顯示)供給到電磁線圈50的電流信號，在圖1的閥關閉位置和閥打開位置之間移動。滑閥19移動到打開位置來激活液壓閥提升機構激活/去激活系統(未顯示)，移動到關閉位置來去激活液壓閥提升機構激活/去激活系統，如共同受讓人的美國專利6,321,767所述，該專利的教導在此引入作為參考。
在本發明的實施例中，可以使用簡單的大體上圓柱形銜鐵桿53作為銜鐵52，其還包括在孔26中一體地模制而成的弓形凹進部分(未顯示)。該弓形凹進部分在銜鐵孔26的直徑上對置的兩側上徑向延伸至銜鐵孔26中，并沿孔26的軸線延伸，為銜鐵52相對側向兩端上的液壓流體提供軸向路徑，以消除作用在銜鐵52上面的任何不平衡液壓(銜鐵維持在打開或關閉位置的液壓鎖定情況)，如共同受讓人的美國專利6,209,563和6,321,767中所顯示和所描述的，這兩篇專利的教導在此引入作為參考。銜鐵桿53通常由諸如鋼的含鐵材料制成。在沒有必要使用復雜幾何形狀的銜鐵的情況下，可以使用簡單、低成本的銜鐵桿53。
銜鐵52包括軸向端孔52b，滑閥19的端部19a以過盈配合壓入該軸向端孔52b內一定的預選軸向尺寸，該預選軸向尺寸由孔52b的深度限定。在銜鐵孔52b中的滑閥端的這個控制尺寸允許緊密地控制設置在鐵磁銜鐵52和鐵磁(例如鋼)極片62之間的軸向間隙G，而不需要校準該軸向間隙。極片62靠設置在該極片上的O形環74的軸向壓縮力設置在繞線管區域15的端孔內。
快速響應、高流量控制閥通過在銜鐵52端部與繞線管區域15之間的預選間隙G以及環形圓周凹進控制口腔體或區域R來設置。預選間隙G反過來限定滑閥相對于控制口腔體或區域R的打開位置，在閥打開位置，流到控制口CP的流動面積設置成等于環形凹進控制口腔或區域R的周長乘以間隙軸向距離，閥芯臺肩19c在控制口腔體或區域R打開所述間隙軸向距離，所以，當適當的電流信號供給到電磁鐵線圈50時，銜鐵端關閉間隙G，如US 6,321,767所述，該專利的教導在此引入作為參考。
電磁鐵罐或外殼64通常由鋼或其它導磁材料制成，其包括軸向地保持極片62的軸向端凸緣64b。電磁線圈外殼64通過圓周翼片或徑向翼片64a和鋼磁通墊圈80連接到部件12上，翼片64a卷曲覆蓋在單體部件12的部分環形凸緣12f上。
鋼磁通墊圈80設置在部件12上的能夠聚集駐留在銜鐵孔26內的銜鐵52的磁通量的位置處。墊圈80繞銜鐵52外周的約85％延伸。
極片62設置有受控制的軸向尺寸盲孔62a，所述盲孔62a接收彈簧72的端部，以免需要利用調節螺釘校準彈簧預加載。
依照本發明，在套筒部件17上具有含鐵顆粒捕集永磁鐵25的機油電磁控制閥可用來控制作為液壓閥提升機構激活/去激活系統的一部分的內燃機的油控制通道內的油壓。為此，設置安裝架90來將電磁控制閥安裝在發動機缸體上。本發明不局限于上面詳細所述的機油電磁控制閥的實踐，其也可以實踐于美國專利6 209 563中所述的具有球閥、而不是滑閥的機油電磁控制閥以及其它類型的機油電磁控制閥，該專利已經在此引入作為參考。
圖2示意性顯示了本發明的另一個實施例，其中，所示的流體歧管M′具有主液壓流體供給通道PP′和多個側向延伸的輔助液壓流體供給通道PP″，所述輔助液壓流體供給通道PP″用于向與相應的輔助液壓流體供給通道PP″相通的相應電磁致動流體控制閥10供給液壓流體。僅僅作為示例，而非作為限制，流體歧管M′可包括車輛傳動液壓流體系統或回路的液壓流體傳動歧管或模塊。永磁鐵25′設置在輔助流體供給通道PP″和與其相通的流體控制閥10′上游的主流體供給通道PP′中，以磁性地吸引和捕集、保持或捕獲存在于液壓流體中的一定的含鐵顆粒FP′，從而在顆粒被攜帶到電磁致動流體控制閥10′之前，從流體中除去顆粒。所示的磁鐵25′由磁鐵25′與通道壁之間的環氧粘合劑層27′附著，但是，如果主流體供給通道PP′包括諸如鑄鐵或鋼的含鐵材料，磁鐵25’也可以選擇通過磁力保持在主流體供給通道PP′中，磁鐵25’也可以選擇通過熱鉚接、壓配合、折邊、機械緊固件以及其它合適的緊固技術保持在主流體供給通道PP′中，這取決于制造通道壁W1的材料。
輔助流體供給通道PP″也可以具有設置在其中的永磁鐵25″(為方便起見，僅顯示在一個通道PP″中)，以磁性地吸引和捕集、保持或捕獲仍然存在于通道PP″的液壓流體中的一定尺寸的含鐵顆粒FP′，從而在顆粒被攜帶到電磁致動流體控制閥10′之前，從流體中除去顆粒。
僅僅作為進一步示例，而非作為限制，本發明可以實踐于美國專利5,984,259中所披露的一般類型的用于控制機動車輛的電子傳動的滑閥的比例可變力電磁致動閥，該專利的教導在此引入作為參考。例如，這種比例可變力電磁致動閥可以替換為圖2的其中一個閥10′。
盡管已經顯示和詳細描述了本發明的某些優選實施例，但是應當明白，在沒有脫離本發明的精神或范圍的情況下，可以進行許多變化或修改。
權利要求
1.具有流體通道的外殼和一個或多個與該流體通道相通的電磁致動控制閥的組合，其中，在所述一個或多個電磁致動流體控制閥上游的流體通道中設置磁鐵，以便在流體進入所述一個或多個電磁致動流體控制閥之前，磁性地捕獲或吸收流體中的含鐵顆粒。
2.如權利要求1所述的組合，其中，所述流體通道傳送加壓液壓流體。
3.如權利要求1所述的組合，其中，所述磁鐵設置在所述一個或多個電磁致動流體控制閥的相應供給口的上游。
4.如權利要求1所述的組合，其中，所述磁鐵包括含有稀土的永磁鐵。
5.如權利要求1所述的組合，其中，所述磁鐵附著在所述外殼的壁上。
6.如權利要求5所述的組合，其中，所述磁鐵靠磁力附著到所述壁上。
7.內燃機的液壓閥提升機構激活/去激活系統的流體供給通道和一個或多個機油電磁致動流體控制閥的組合，其中，在所述一個或多個機油電磁致動流體控制閥上游的流體供給通道中設置磁鐵。
8.如權利要求7所述的組合，其中，所述流體通道傳送加壓的液壓流體。
9.如權利要求7所述的組合，其中，所述磁鐵設置在所述一個或多個機油電磁致動流體控制閥的相應供給口的上游。
10.如權利要求7所述的組合，其中，所述磁鐵包括含有稀土的永磁鐵。
11.如權利要求7所述的組合，其中，所述磁鐵附著在發動機缸體或氣缸蓋的壁上。
12.如權利要求11所述的組合，其中，所述磁鐵靠磁力附著到所述壁上。
13.流體供給歧管或模塊和一個或多個電磁致動流體控制閥的組合，其中，在所述一個或多個電磁致動流體控制閥上游的所述歧管的流體供給通道中設置磁鐵。
14.如權利要求13所述的組合，其中，所述流體通道傳送加壓的液壓流體。
15.如權利要求13所述的組合，其中，所述磁鐵設置在一個或多個輔助流體供給通道上游的所述歧管的主流體供給通道中，所述輔助流體供給通道與所述主流體供給通道相通。
16.如權利要求15所述的組合，還包括另一個磁鐵，該磁鐵設置在與相應輔助流體供給通道相通的相應電磁致動流體控制閥上游的每個輔助流體供給通道中。
17.如權利要求13所述的組合，其中，所述磁鐵包括含有稀土的永磁鐵。
18.如權利要求13所述的組合，其中，所述磁鐵附著在所述歧管或模塊的壁上。
19.如權利要求18所述的組合，其中，所述磁鐵靠磁力附著到所述壁上。
20.在穿過與一個或多個電磁致動流體控制閥相通的外殼的流體通道傳送流體的過程中，改進包括在所述一個或多個電磁致動流體控制閥上游的流體通道中設置磁鐵，以便在流體進入所述一個或多個電磁致動流體控制閥之前，磁性地捕獲或吸收流體中的含鐵顆粒。
21.如權利要求20所述的方法，包括使所述流體從內燃機通道流動到所述一個或多個電磁致動流體控制閥的相應供給口中。
22.如權利要求20所述的方法，包括使所述流體從所述一個或多個電磁致動流體控制閥的相應控制口流動到內燃機的液壓閥提升機構激活/去激活系統中。
23.如權利要求20所述的方法，包括使所述流體從流體歧管或模塊的供給通道流動到所述一個或多個電磁致動流體控制閥的相應供給口中。
24.如權利要求23所述的方法，其中，所述流體歧管或模塊與傳動液壓系統相通。
25.如權利要求20所述的方法，包括將磁鐵附著在所述外殼的壁上。
26.如權利要求25所述的方法，包括靠磁力將磁鐵附著在所述壁上。
全文摘要
一種具有流體通道的外殼和一個或多個與該流體通道相通的電磁致動流體控制閥的組合，其中，永磁鐵設置在所述流體控制閥上游的流體通道中，以便在流體進入所述流體控制閥之前，磁性地捕獲或吸收流體中的含鐵顆粒。
文檔編號F15B21/04GK101074688SQ200610153170
公開日2007年11月21日 申請日期2006年12月8日 優先權日2005年12月9日
發明者哈米德·奈莫霍達, 大衛·塞德 申請人:圣通電子工程公司