本申請基于2015年12月15日提交的、名稱為“Metal Sleeve Within A Plastic Valve Body(塑料閥體中的金屬套)”的美國臨時專利申請第62/267,575號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以參考的方式納入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制閥。更特別地，本發(fā)明涉及液壓控制閥，其具有位于塑料閥體中的金屬套。

背景技術(shù)：

在與控制閥有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中可以知道的是，閥體通常由諸如鋁塊或者鑄造鋁部件之類的金屬棒料、塊或者鑄造金屬加工而成。控制閥通常包括在閥體外表面上加工而成的幾何形狀，這些幾何形狀可以布置為將控制閥聯(lián)接到相關(guān)系統(tǒng)(例如，可變排量油泵或者凸輪相位系統(tǒng))。

期望是要提供一種控制閥體，其以較少的成本和生產(chǎn)時間具有使控制閥與相關(guān)系統(tǒng)匹配所需的復(fù)雜幾何形狀，同時提供高質(zhì)量的閥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個方面，本發(fā)明提供了一種控制閥，包括閥體、閥芯和致動器。閥體包括塑料閥體殼以及容納在閥體殼中的金屬套。閥芯接納在金屬套中并可以在第一位置與第二位置之間運動。致動器聯(lián)接到閥體以及閥芯。

在另一個方面，本發(fā)明提供了控制閥的閥體?？刂崎y包括配置為使閥芯在閥體內(nèi)移動的致動器，以及布置在致動器與閥體之間的聯(lián)接件。閥體包括塑料閥體殼和大體上圓柱狀的金屬套。塑料閥體殼限定內(nèi)孔、第一殼端口和第二殼端口。大體上圓柱狀的金屬套被壓配到內(nèi)孔中并配置為接納閥芯。金屬套限定了與第一殼端口流體連通的第一套端口，以及與第二殼端口流體連通的第二套端口。

在另一個方面，本發(fā)明提供了制造控制閥的方法。控制閥包括閥體，閥體具有限定內(nèi)孔的塑料閥體殼以及限定環(huán)形突出部的金屬套、閥芯、包括了套式突出部的聯(lián)接件以及致動器。該方法包括將套壓配到閥體殼中以使得環(huán)形突出部密封住內(nèi)孔、將閥芯插入套中，將套式突出部插入套中以及將致動器聯(lián)接到聯(lián)接件和閥體。

本發(fā)明的前述和其它方面以及優(yōu)點會從下面的說明書中變得清楚。在說明書中參考了附圖，這些附圖形成為說明書的一部分，且附圖中通過示例的方式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，這種實施例不必然代表了本發(fā)明的全部范圍，因此要參考權(quán)利要求和本文來解釋本發(fā)明的范圍。

附圖說明

在考慮下面的詳細(xì)說明時，本發(fā)明會被更好地理解，且以上提出的那些之外的特征、方面和優(yōu)點會變得清楚。參考以下附圖進(jìn)行這種詳細(xì)說明：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個方面的控制閥的立體圖。

圖2A為圖1中的控制閥沿圖1中的線2A-2A獲得的剖視圖，其中，控制閥位于第一布置。

圖2B為圖1中的控制閥沿圖1中的線2A-2A獲得的剖視圖，其中，控制閥位于第二布置。

圖2C為圖1中的控制閥沿圖1中的線2A-2A獲得的剖視圖，其中，控制閥位于第三布置。

圖3為圖1中的控制閥的詳細(xì)剖視圖。

圖4為圖1中的控制閥的套的立體圖。

圖5為圖1中的控制閥的詳細(xì)剖視圖。

具體實施方式

在詳細(xì)闡述本發(fā)明的任何實施例之前，要理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下說明書中所提出或者以下附圖中所示出的構(gòu)造細(xì)節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠有其他的實施例并能以各種方式實踐或者執(zhí)行。同樣，要理解的是，本文中所使用的詞組和術(shù)語是出于描述的目的并且不應(yīng)被認(rèn)為是限定?！鞍ā?、“包含”或者“具有”及其變形在本文中的使用表示包括了下文所列項目及其等同方式以及額外的項目。除非另外指出或者限定，術(shù)語“安裝”、“連接”、“支承”和“聯(lián)接”及其變形被廣泛使用并且包含了直接和間接的安裝、連接、支撐以及聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”不限于物理或者機械的連接或者聯(lián)接。

提出以下論述是要使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明的實施例。對所示實施例的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，且本文中的一般原理可應(yīng)用于其他實施例和應(yīng)用中，而不會脫離本發(fā)明的實施例。因此，本發(fā)明的實施例并非意在限制于所示實施例中，而是符合與本文中所公開原理和特征相一致的最寬范圍。下面的詳細(xì)說明要參考附圖來閱讀，其中，不同附圖中的相同元件具有相同的附圖標(biāo)記。并非按照尺寸繪制的附圖示出了選擇后的實施例，并且并非旨在限制本發(fā)明實施例的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到本文所提供的示例具有很多有用的替換方式，并且都落入了本發(fā)明實施例的范圍中。

圖1示出了控制閥10，控制閥10可以包括致動器14、聯(lián)接件16、閥體18以及閥芯22(見圖2)。在一個實施例中，控制閥10可以是比例可變排量油泵控制閥。在其他實施例中，控制閥10可以按照所需為凸輪相位控制閥或者另一種類型的控制閥。

轉(zhuǎn)至圖2，致動器14可以是電子致動器，諸如螺線管致動器，并包括限定空腔30的致動器殼體26、電氣連接件34以及凸耳38。繞組42可以布置在空腔30之中并限定內(nèi)孔46，且可以電聯(lián)接到電氣連接件34。內(nèi)襯50可以接納在內(nèi)孔46之中并包括凸緣54和封閉端58。呈活塞62形式的銜鐵的尺寸定為可以接納在內(nèi)襯50中并可以在第一位置(見圖2A)、第二位置(見圖2B)與第三位置(見圖2C)之間運動。封閉端58的幾何形狀可以作為活塞62的止擋件，并抑制常被稱為工作鎖定(joblocking)的流體膜粘連效應(yīng)。桿66可剛性聯(lián)接到活塞62并從活塞62起延伸?；钊?2可以限定呈通道68形式的孔，通道68延伸穿過活塞62，以提供穿過活塞62的流體連通?；钊?2也可以包括呈凹部70形式的支承機構(gòu)，凹部70繞著活塞62徑向布置，且球軸承74布置在凹部70中。在所示的致動器14中，五個支承機構(gòu)可以繞著活塞62周向地間隔，以在第一位置、第二位置與第三位置之間提供平順的運動。在其他實施例中，多于或者少于五個的支承機構(gòu)可以繞著活塞62周向地間隔。

聯(lián)接件16可以包括極片78和安裝架82。極片78可以限定聯(lián)接凸緣86、尺寸定為接納活塞62的活塞接納部90、套式突出部94、在活塞接納部90與套式突出部94之間延伸且尺寸定為接納桿66的桿孔98以及在活塞接納部90與套式突出部94之間提供流體連通的通孔102。套式突出部94可以從聯(lián)接凸緣86起延伸并可以限定大體上圓柱狀的側(cè)壁106和錐形部110。聯(lián)接凸緣86可以限定凹部114，凹部114的尺寸定為接納內(nèi)襯50的凸緣54。安裝架82可以繞著極片78被接納在聯(lián)接凸緣86與致動器殼26之間，以將內(nèi)襯50保持在位。

轉(zhuǎn)至圖3，閥體18可以包括閥體殼118和套122。閥體殼118可例如通過注模由塑料構(gòu)建，并可以限定匹配部126，匹配部126可以包括截頭圓錐表面130和凸緣表面134。閥體殼118還可以包括呈大體上圓柱形外表面138形式的匹配的幾何形狀、尺寸定為接納呈O形環(huán)146形式的密封件的泵密封件凹部142、多個泵端口150、尺寸定為接納呈O形環(huán)158形式的密封件的控制密封件凹部154、多個控制端口162、尺寸定為接納呈O形環(huán)170形式的密封件的閥密封件凹部166以及底壁174。大體上圓柱形的內(nèi)孔178可以從凸緣表面134延伸到底壁174，且容器端口182可以穿過底壁174為內(nèi)孔178提供流體連通。閥體殼118的匹配幾何形狀可以構(gòu)建為與期望的系統(tǒng)匹配并提供期望的密封連接。例如，在另一個實施例中，控制閥10可以布置用于凸輪相位系統(tǒng)中，并可以包括合適的設(shè)置端口位置和密封位置來滿足這種系統(tǒng)(的要求)。在某些實施例中，可以按照需要將泵端口150和控制端口162中的每個設(shè)置為多于一個或少于一個。在其他實施例中，端口150、162、182可以構(gòu)建有螺紋或者其他匹配特征，以允許管路的直接連接。

在替代的實施例中，匹配的幾何形狀包括外表面138，外表面138可以緊密公差構(gòu)建，而密封件凹部142、154、166和密封件146、158、170取消，從而通過系統(tǒng)部件孔與外表面138之間的小空隙來控制泄漏。在另外的替代方式中，外表面138可以緊密公差構(gòu)建并包括密封件凹部142、154、166，從而終端用戶可選擇利用密封件146、158、170或者外表面138的緊密公差來控制泄漏。

轉(zhuǎn)至圖4，套122由有或者沒有進(jìn)行硬質(zhì)陽極化的鋁或者其他金屬(例如，諸如鋼之類的含鐵金屬)構(gòu)建，并可以限定光滑下閥孔186和光滑上閥孔190，光滑下閥孔186限定了第一直徑，光滑上閥孔190限定了可能小于第一直徑的第二直徑。套122可以包括布置為與閥體殼118的泵端口150對齊的套泵端口194，以及布置為與閥體殼118的控制口162對齊的套控制端口198。套122可以限定大體上圓柱形外表面202，外表面202在第一端203與第二端204之間延伸。呈環(huán)形突出部206形式的第一局部輕壓配合區(qū)域可以布置在套控制端口198與套泵端口194之間。呈現(xiàn)環(huán)形突出部210形式的第二局部輕壓配合區(qū)域可以布置在泵端口194與第一端203之間。環(huán)形突出部206、210限定了直徑，該直徑可以稍稍大于閥體殼118的內(nèi)孔178的直徑，從而可以形成壓配合且通過每個環(huán)形突出部206、210和內(nèi)孔178的相互作用來提供密封。

回到圖3，閥芯22可以是滑動類型閥芯并可以包括布置為密封住上閥孔190的第一閥面214、布置為選擇性地控制通過套控制端口198的流量的第二閥面218以及第一閥面214與第二閥面218之間的槽222。第二閥面218的尺寸定為使得密封區(qū)域小于控制端口198的直徑。如以下會更詳細(xì)地論述的，第二閥面218和控制端口198的相對尺寸可以允許第二閥面218布置為同時給泵端口194和容器端口182都提供少量流量。閥芯22還可以限定孔226，孔226在第一端表面230與第二端表面234之間延伸，且可以在第二端表面234中形成彈簧凹部238?？梢栽诘谝婚y面214與第一端表面230之間形成通孔240。

以下將參考圖2A來描述控制閥10的組裝。為了組裝控制閥10，可以將套122壓到閥體殼118的內(nèi)孔178中，使得套122的環(huán)形突出部206、210與內(nèi)孔178密封地接合。隨著套122被壓入到位，套122的套泵端口194可以與閥體殼118的泵端口150對齊，且套控制端口198可以與閥體殼118的控制端口162對齊。環(huán)形突出部206、210可以提供對內(nèi)孔178的密封，并將泵端口150與控制端口162以及容器端口182相隔離(經(jīng)由閥內(nèi)部泄漏路徑)。

可以將呈彈簧蓋242形式的偏置元件保持器插入到閥體殼118的內(nèi)孔178中并與底壁174鄰接。彈簧蓋242的尺寸可大于容器端口182。呈彈簧246形式的偏置元件可以與彈簧蓋242接合，且然后可以將閥芯22插入到套中，使得第二閥面218與光滑下閥孔186接合，且第一閥面214與光滑上閥孔190接合。彈簧246可以被接納在閥芯22的彈簧凹部238中，并可以使閥芯偏置遠(yuǎn)離閥體殼118的底壁174。

接著，通過將內(nèi)襯50的凸緣54定位在凹部114中并在聯(lián)接件凸緣86與安裝架82之間受壓，以使得活塞62和桿66與繞組42流體隔離，可以將致動器14附連至聯(lián)接件16。接著，組裝后的聯(lián)接件16和致動器14可以聯(lián)接到組裝后的閥體18。

套122可與極片78的套式突出部94對齊并與其接合。錐形部110可以讓居中和插入簡單且精確，而圓柱形側(cè)壁106可以在操作期間支承套122。當(dāng)套式突出部94可以完全插入到套122中時，套122的第一端203與聯(lián)接凸緣86接合，套122的第二端204與閥體殼118的底壁174接合，以分別將套122與聯(lián)接件16和閥體殼118密封。

如圖5中所示，套122限定了長度，該長度可以長于閥體殼118的內(nèi)孔178的長度，使得當(dāng)套122的第一端203與聯(lián)接凸緣86接合時，可能在閥體殼118的凸緣表面134與極片78的聯(lián)接凸緣86之間產(chǎn)生間隙250。存在于套122的第一端203與連接凸緣86之間的間隙250可以使套122能夠在極片78與閥體殼118之間保持受壓。由于套122保持受壓，套122的第二端204可以被偏置到閥體殼118的底壁174處，由此將控制端口162、198與容器端口182之間的泄漏路徑封住。

隨著控制閥10被寬松地組裝，致動器殼體26的凸耳38可以被彎曲在閥體殼118的截頭圓錐表面130上，以將閥體殼118固定到聯(lián)接件16并壓縮在聯(lián)接件16與閥體殼118之間的套122。

隨著控制閥10的完全組裝，可以將密封件146、158、170安裝到它們各自的凹部142、154、166中，且可以將控制閥10安裝到油泵系統(tǒng)中。上述組裝順序可以更改而不改變本發(fā)明的范圍。

在操作中，且在泵端口150和194中不存在實質(zhì)壓力的情況下，彈簧246可以將閥芯22偏置至第一位置(見圖2A)。在第一位置，閥芯22提供控制端口162與容器端口182之間的流體連通，并且將泵端口150與控制端口162和容器端口182隔離。如果泵端口150、194中壓力大體上增加，則閥芯22可以運動至第二位置(見圖2B)，最終在由彈簧246的設(shè)計和兩個閥芯閥面214、218的差別面積所預(yù)定的壓力下將泵端口150、194連接到控制端口162、198。

當(dāng)通過控制電路(未示出)來命令的時候，電信號可以提供給電氣連接件34，以激勵繞組42，并使活塞62和桿66運動至第二位置(見圖2B)。作用在活塞62上的磁力與作用在差別閥芯面積上的泵端口150、194中的壓力一起可以導(dǎo)致桿66抵抗彈簧246的偏置和作用于差別閥芯面積上的容器端口182的壓力而作用并使閥芯22運動抵抗彈簧246的偏置和作用于差別閥芯面積上的容器端口182的壓力。在第二位置，閥芯22可被定位使得控制端口162、198對泵端口150、194以及容器端口182都稍稍打開。

當(dāng)通過控制電路來命令的時候，另一電信號可以提供給電氣連接件34，以激勵繞組42，并使活塞62和桿66運動至第三位置(見圖2C)。在第三位置，可以在控制端口162與泵端口150之間經(jīng)由槽222提供流體連通。當(dāng)電信號可以從電氣連接件34中移除時，彈簧246的偏置和作用在閥芯差別面積上的容器端口182的壓力可以使閥芯22運動回到第一位置，或者那些力與來自泵端口150、194中作用在閥芯差別面積上的壓力的力相平衡的位置。

上述控制閥10可以是比例可變排量油泵控制閥。在其他實施例中，控制閥可布置為凸輪相位控制閥。此外，本發(fā)明的各個方面可按照期望應(yīng)用到其他閥應(yīng)用中。套122可以由已被硬質(zhì)陽極化以提供高耐磨性以及污染耐久性的鋁構(gòu)建，。在其他實施例中，可以用另外的金屬代替鋁。例如，可以采用不銹鋼、含鐵合金、青銅或其他金屬。此外，可能使用未被硬質(zhì)陽極化的鋁。

閥體殼118可以由諸如塑料、聚合物或者復(fù)合材料之類的可注模材料形成，從而允許在閥體殼118外部上形成復(fù)雜的幾何形狀(例如，凹部142、154、166，和形成端口150、162、182的幾何形狀，以及設(shè)計為與過濾器和其他外部部件匹配的幾何形狀)，并且以與從固體金屬機加工的閥體殼或者閥體相比較低的成本具有改善的一致性。在一個實施例中，塑料可以是聚醚酰亞胺(PEI)。在另一個實施例中，塑料可能是聚醚砜(PES)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚砜(PSU)或者聚苯硫醚(PPS)。此外，可以按照期望使用其他塑料、聚合物或者復(fù)合物，以滿足所期望應(yīng)用的特別材料需求。

在套122中形成了閥芯定時和閥操作的關(guān)鍵公差，從而提供了高品質(zhì)和高一致性能。套122與閥體殼118之間的壓配區(qū)域、也即環(huán)形突出部206、210布置在與閥芯閥面214、218相隔開的位置上，以防止閥芯22纏繞。換句話說，環(huán)形突出部206、210定位使得閥面214、218不會重疊或者接觸靠近環(huán)形突出部的位置的內(nèi)閥孔190、186。這種布置提供了更為可靠并且操作平順的閥。

在本說明書中，已經(jīng)以使得說明書的書寫清晰簡潔的方式描述了實施例，但是其所旨且會被理解到的是，各實施例可能以各種方式組合或者分離而不偏離本發(fā)明。例如，會理解到，本文中描述的所有優(yōu)選的特征可以應(yīng)用到本文所述本發(fā)明的所有方面。

因此，盡管已關(guān)于具體實施例和示例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不必受到這樣的限制，且多種其他實施例、示例、使用、修改以及從這些實施例、示例、使用的偏離都意在被所附權(quán)利要求所涵蓋。本文中引用的每個專利和出版物的全部內(nèi)容都通過參考納入本文，就如這些專利或者出版物中的每個都通過參考方式獨立地納入本文。

本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點在以下權(quán)利要求中提出。