本申請要求2014年10月13日提交的美國臨時申請編號62/063,282的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及兩級控制閥。特別地，本發(fā)明涉及一種用于在液壓流體系統(tǒng)中使用的兩級控制微型閥的改進的線性模塊化封裝，所述液壓流體系統(tǒng)諸如自動變速器。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機燃燒氣缸中的空氣/燃料混合物以驅(qū)動活塞，所述活塞可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的曲軸。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩可以通過變速器傳遞到車輛的傳動系統(tǒng)，例如，車輪。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也可被轉(zhuǎn)變或乘以變速器的多個齒輪比中的一個。變速器可以經(jīng)由變矩器耦合到曲軸。變速器包括多個組件，諸如螺線管閥、離合器和一個或多個行星齒輪組。

螺線管閥可各自包括螺線管線圈和閥。更具體地，螺線管線圈可將電能(例如，來自控制器的電流)轉(zhuǎn)化為機械地打開或關(guān)閉所述閥的機械能。變速器還可以包括致動一個或多個離合器的伺服。離合器可以接合行星齒輪組中的一個或多個齒輪。

該變速器還包括控制一個或多個部件的液壓流體。液壓流體通常從主泵供給至變速器。所述變速器可以包括壓力控制螺線管閥、換檔螺線管閥和/或流量控制螺線管閥。壓力控制螺線管閥和流量控制螺線管閥分別地控制液壓流體在變速器中的壓力和流量。在另一方面，換檔螺線管閥基于所述液壓流體的壓力控制變速器的部件，諸如伺服、離合器和齒輪。這樣的閥可以是相對較大并且制造昂貴的。

因此，所期望的是提供一種用于液壓機械閥系統(tǒng)的改進的閥和致動器結(jié)構(gòu)，所述液壓機械閥系統(tǒng)諸如是在車輛變速器中的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于在諸如自動變速器的液壓流體系統(tǒng)中使用的兩級控制微型閥的改進的線性模塊化封裝。在一個實施例中，兩級控制微型閥包括被構(gòu)造用于插入到液壓機械閥系統(tǒng)主體中的孔內(nèi)的大致圓柱形的殼體、安裝在殼體內(nèi)的先導(dǎo)微型閥(pilot microvalve)，以及安裝在殼體內(nèi)并且與所述先導(dǎo)微型閥流體連通的被先導(dǎo)微型閥(piloted microvalve)。

在考慮到附圖閱讀時，本發(fā)明的各種優(yōu)點從下面的詳細描述中對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的兩級控制微型閥的改進殼體的側(cè)正視圖。

圖2是示出常規(guī)螺線管操作閥的橫截面視圖的已知自動變速器的控制回路的示意圖。

圖3是安裝到歧管的已知兩級微型閥的部分分解透視圖。

圖4是圖3所示的歧管的基體和基板的分解透視圖。

圖5是圖3所示的組裝好的歧管的基體外表面的平面圖。

圖6是用于圖1所示的兩級控制微型閥的改進殼體的透視圖，其示出了從二級主體分離的先導(dǎo)級主體。

圖7是用于圖1所示的兩級控制微型閥的改進殼體的分解透視圖。

圖8是沿著圖1的線8-8獲取的剖視圖。

圖9是用于圖1所示的兩級控制微型閥的改進殼體的端視圖。

圖10是沿著圖9的線10-10獲取的剖視圖。

圖11是一周示范性變速器的示意圖，其包括在圖1和圖6至圖10中示出的改進的兩級控制微型閥。

圖12是具有蓋板、中間板和基板的已知先導(dǎo)微型閥設(shè)備的分解透視圖。

圖13是圖12所示的已知微型閥設(shè)備的透視圖，其示出為組裝好的。

圖14是在圖12和圖13中所示的蓋板的內(nèi)表面的俯視平面圖。

圖15是在圖12和圖13中所示的中間板的俯視平面圖。

圖16是在圖12和圖13中所示的基板的內(nèi)表面的俯視平面圖。

圖17是一種已知先導(dǎo)操作三端口板式微型閥的分解透視圖。

圖18是圖17中所示的基板的內(nèi)表面的平面圖。

圖19是在圖17所示的中間板的第一表面的平面圖，其示出了處于第一位置的中間板。

圖20是在圖17和圖19中所示的中間板的第一表面的可選平面圖，其示出了處于第二位置的中間板。

圖21是圖17所示的蓋板的內(nèi)表面的平面圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考圖1，一種改進的兩級控制微型閥總體被示出為100。改進的兩級控制微型閥100包括具有第一端部110a和第二端部110b的改進的殼體110。

殼體110包括附接至第二級主體114的第一或先導(dǎo)級主體112。先導(dǎo)級主體112具有在圖6中最佳地示出的第一端部112a、第二端部112b，并且具有大致圓柱形的形狀。第二級主體114具有第一端部114a和第二端部114b，并具有大致圓柱形的形狀。如在圖8和圖10中最佳地示出的，先導(dǎo)級主體112的第一端部112a安裝在第二級主體114的第二端部114b內(nèi)。

電連接器116從先導(dǎo)級主體112的第二端部112b向外延伸。如在圖8中最佳地示出的，第一周向延伸的流體通道118形成在先導(dǎo)級主體112的中心部分，并且周向延伸的第一過濾器120a安裝在第一周向延伸的流體通道118之上。第一過濾器120a包括多個流體流動開口121a，其各自可以具有附連在其中的濾網(wǎng)(未示出)。示出的第一過濾器120a優(yōu)選地由玻璃填充的尼龍形成。可選地，第一過濾器120a可以由任何所需的聚合物或其它材料形成。

第一O形環(huán)122a安裝在形成于先導(dǎo)級主體112的外表面上的第一周向凹槽112c中。如在圖6中最佳地示出的，第二O形環(huán)122b安裝在形成于先導(dǎo)級主體112的外表面的一部分上的第二周向凹槽112d中，所述部分插在第二級主體114的第二端部114b內(nèi)。

第三O形環(huán)122c安裝在形成于第二級主體114的外表面上的第三周向凹槽114c中。第四O形環(huán)122d安裝在形成于第二級主體114的中心部分上的第四周向凹槽114d中。第二周向延伸的流體通道124在第三與第四O形環(huán)122c與122d之間形成于第二級主體114的中心部分中。如在圖8中最佳地示出的，第三周向延伸的流體通道126形成在第二級主體114的中心部分中，并且周向延伸的第二過濾器120b安裝在第三周向延伸的流體通道126之上。第二過濾器120b包括多個流體流動開口121b，其各自可以具有附連在其中的濾網(wǎng)(未示出)。示出的第二過濾器120b優(yōu)選地由玻璃填充的尼龍形成?？蛇x地，第二過濾器120b可以由任何所需的聚合物或其它材料形成。

在液壓機械閥系統(tǒng)中(諸如在車輛變速器中的)流體壓力通常使用由螺線管致動的滑閥調(diào)節(jié)。這樣的滑閥螺線管致動器布置在美國專利編號7,192,005中描述，并且在本文的圖2中示出。

圖2所示的螺線管操作閥在自動變速器控制回路中示出，并且是在使用電子控制的閥致動螺線管的液壓機械閥系統(tǒng)中的常規(guī)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個例子。在示出的螺線管操作閥中，由變速器閥系統(tǒng)產(chǎn)生的控制壓力致動齒輪系統(tǒng)中的流體壓力操作離合器和帶式伺服。

在圖2中示出的常規(guī)螺線管操作閥包括定位在閥體12中的滑閥10。閥體12中的流體壓力入口14與自動變速器控制系統(tǒng)的主壓力調(diào)節(jié)閥16連通。主調(diào)節(jié)閥16通過由在車輛傳動系統(tǒng)中的發(fā)動機驅(qū)動的變速器泵18從變速器儲罐或貯槽19供給流體壓力。調(diào)節(jié)閥16與變速器控制閥回路20并且與閥體12中的閥壓力端口22和流體壓力入口14連通。

自動變速器72包括以常規(guī)方式響應(yīng)調(diào)節(jié)管路(regulated line)壓力的傳動比換檔閥。

排放端口24與在滑閥10上第一閥面26相配合。第二閥面28與入口14相配合。環(huán)形空間30被圍繞閥芯10限定，并且與控制壓力端口22流體連通。第一和第二閥面26和28分別地控制在控制壓力端口22與端口14和24中每一個之間的流體流動的量。如在圖2中所觀察到的，彈簧32在向上的方向上促動閥芯10。

螺線管致動器34附接到閥體12的第一端部(觀看圖2時的上端部)。螺線管致動器34包括螺線管殼體36，其被固定到閥體12的上端部。螺線管線圈38被容納在螺線管殼體36中，并圍繞磁極片40和可動電樞42。電樞42與磁極片40對準并通過校準的空氣間隙44與其分離。電樞導(dǎo)向件46環(huán)繞電樞42，并且在電樞42被線圈38產(chǎn)生的電磁場移動時引導(dǎo)電樞42的運動。

電連接器48包括用于線圈38的電導(dǎo)線50。如圖所示，連接器殼體在殼體36內(nèi)被固定在磁通墊圈52與線圈38之間。磁通流動路徑穿過線圈38、上磁通墊圈47、殼體36、下磁通墊圈52、電樞42、空氣間隙44，然后到磁極片40。

如在圖2中所觀察到的，電樞彈簧54在向下方向上促動電樞。彈簧54坐落在調(diào)節(jié)螺釘56上，所述調(diào)節(jié)螺釘56接收在磁極片40內(nèi)并且螺紋地安裝在其上。調(diào)節(jié)螺釘56的移動因此可以調(diào)整彈簧54的力。

該閥芯10還具有受限的流路58，其與滑閥10中的中心壓力流路60連通。流路60將來自入口14的流體傳導(dǎo)到閥體12中的先導(dǎo)閥孔62。在電樞42下端的先導(dǎo)閥元件64與孔62對準，并在中心壓力流路60與一個或多個排放端口66之間建立受限和受控的流體連通。限定在排放端口66與電樞42之間的空間或腔體由柔性密封膜片68密封。

當螺線管線圈38通電時，電樞42與孔62對準，從而控制積聚在壓力腔70中的流體壓力。壓力腔70中的流體壓力在滑閥10上產(chǎn)生液壓力，其對抗彈簧32的力和作用在滑閥10下端(看圖2時)的控制壓力。由此，當激勵電流被施加到線圈38時，在控制壓力端口22處的流體壓力是電樞42的電磁力的函數(shù)。

如在圖2中進一步示出的，控制閥回路20從螺線管操作閥壓力端口22接收已調(diào)節(jié)的控制壓力，并且控制用于以72示意性示出的自動變速器的離合器和帶式致動器的主調(diào)節(jié)管路壓力。

抖動頻率振蕩器(dither frequency oscillator)74以已知的方式在電壓供給76上施加抖動頻率。抖動頻率控制器78與動力總成控制模塊21和抖動頻率振蕩器74電氣連通。動力總成控制模塊21可以在計算機存儲器中包括預(yù)校準壓力和頻率數(shù)據(jù)，并能有效地根據(jù)需要修改供給到螺線管致動器34的振蕩電流。

在液壓機械閥系統(tǒng)中(諸如在車輛變速器中的)流體壓力也可以使用安裝到歧管(manifold)的兩級微型閥調(diào)節(jié)。這樣的已知歧管在圖3至圖5中示出為80。在圖3至圖5中示出的歧管80可安裝在貯槽內(nèi)，諸如圖2中所示的貯槽19。

歧管80包括基體82、基體板84和由諸如鋼的合適材料形成的蓋86。如在圖4中最佳地示出的，基體82包括形成于其中的多個流體流動腔83。包括常閉端口85a、常開端口85b和控制端口85c的流體流動端口從基體82的外表面82d延伸進入流體流動腔82a。此外，多個第一或基體緊固件孔82a形成在基體82中，其用于接收將歧管80附接在貯槽19內(nèi)的緊固件(未示出)。多個第二緊固件孔82b形成在基體82中，其用于接收將基板84和蓋86附接到基體82的緊固件(未示出)。多個第三緊固件孔82c也形成在基體82中，其用于接收將電路板94和基板84附接到基體82的緊固件(未示出)。

基板84基本上是平的，并包括分別與基體緊固件孔82a、第二緊固件孔82b和第三緊固件孔82c對準的第一、第二和第三緊固件孔84a、84b和84c。基板84還包括第一流體流動孔88和第二流體流動孔90。先導(dǎo)微型閥，諸如在下面詳細描述的先導(dǎo)微型閥102，以及被先導(dǎo)微型閥，諸如也在下面詳細描述的被先導(dǎo)微型閥104，被安裝到基板84，并限定兩級微型閥92。如圖3所示，先導(dǎo)微型閥102被安裝到基板84，使得其與第一流體流動孔88流體連通。同樣地，被先導(dǎo)微型閥104被安裝到基板84，使得其與第二流體流動孔90流體連通。其一部分示于圖3中的被先導(dǎo)微型閥蓋93覆蓋被先導(dǎo)微型閥104，并附接到基板84，諸如通過焊接。

所述蓋86包括貫穿其中形成的多個第一蓋緊固件孔86a，其用于接收緊固件(未示出)并與基體緊固件孔82a對準。蓋86還包括貫穿其中形成的多個第二蓋緊固件孔86b，其用于接收緊固件(未示出)，所述緊固件用于經(jīng)由第二緊固件孔82b將蓋86附接到基體82。

電路板94通過緊固件95安裝到基板84，并且電連接到先導(dǎo)微型閥102。諸如電線的電連接器96在電路板94上的引線焊盤與先導(dǎo)微型閥102之間延伸。附加的電線98在電路板94與電力源(未示出)之間延伸。

應(yīng)理解的是，在圖3至圖5中示出的實施例表示安裝到在貯槽19中的歧管80中的兩級微型閥92的傳統(tǒng)封裝布置的一個實施例。所示的歧管80是非常復(fù)雜的，并需要大量的相對困難且耗時的生產(chǎn)步驟；例如，基體82需要復(fù)雜的加工操作以形成流體流動腔82a。一旦加工好后，基板84必須附接(諸如通過釬焊)到基體82，并且基體82、基板84和蓋86必須鍍有諸如鎳或金。

歧管80也是難以組裝的，并且需要多個緊固件(未示出)以將基體安裝到貯槽19內(nèi)，需要多個緊固件95以將電路板94安裝到基體82，并且需要多個緊固件(未示出)以將蓋86安裝到基體。被先導(dǎo)微型閥蓋93也必須附接到基板84，諸如通過焊接。

再次參考圖1和圖6至圖10，改進的兩級控制微型閥100被詳細地示出。兩級控制微型閥100包括在改進的殼體110中的先導(dǎo)微型閥102和被先導(dǎo)微型閥104。在所示實施例中，改進的殼體110是可以很容易地適應(yīng)現(xiàn)有的制造實踐和方法的相對簡單的結(jié)構(gòu)。

如在圖8和圖10中最佳地示出的，先導(dǎo)級主體112的第一端部112a限定了歧管128，并且第二端部112b具有在其中形成的大致圓柱形的腔130。先導(dǎo)微型閥102通過任何合適的方法安裝到歧管128，諸如用焊料。

第一流體通路132從形成于先導(dǎo)級主體112中的第一周向延伸的流體通道118徑向地延伸，并且沿縱向繼續(xù)延伸到先導(dǎo)微型閥102的第一流體端口。第二流體通路134從先導(dǎo)級主體112的外表面徑向地延伸，并且沿縱向繼續(xù)延伸到先導(dǎo)微型閥102的第二流體端口。所示的先導(dǎo)級主體112優(yōu)選地由鋼形成?？蛇x地，先導(dǎo)級主體112可以由任何期望的金屬、復(fù)合材料或其它材料形成。

用于電連接器116的安裝環(huán)136，諸如常規(guī)的辮型連接器，安裝在先導(dǎo)級主體112的第二端部112b中的腔130內(nèi)。電連接器116包括應(yīng)力消除構(gòu)件116a和從其延伸的電線138。電線138在先導(dǎo)級主體112與電力源(未示出)之間延伸。示出的安裝環(huán)136優(yōu)選地由玻璃填充的尼龍形成?？蛇x地，安裝環(huán)136可以由任何期望的材料形成。示出的應(yīng)力消除構(gòu)件116a優(yōu)選地由諸如的柔性熱塑性彈性體(TPE)形成?？蛇x地，消除構(gòu)件116a可以由任何期望的柔性TPE或其它材料形成。

一個或多個縱向延伸的電通路140通過在腔130與歧管128之間的先導(dǎo)級主體112形成。電通路140被構(gòu)造為接收電線142。電線143在先導(dǎo)微型閥102上的引線焊盤與電線142之間延伸。電線138被進一步連接到電線142。

第一大致杯形的帽144在其第一端部112a處附接到先導(dǎo)級主體112的外表面。該帽144具有大致圓柱形的外表面，并且包括開口144a，其經(jīng)由第二級主體114為在先導(dǎo)微型閥102與帽144之間的流體限定流路。帽144的內(nèi)部限定先導(dǎo)微型閥102安裝在其內(nèi)的腔145。濾網(wǎng)(未示出)可以附接到所述開口144a內(nèi)。所示帽144優(yōu)選地由玻璃填充的尼龍形成。可選地，帽144可以由任何所需的聚合物或其它材料形成。

再次參見圖6至圖8和圖10，先導(dǎo)級主體112的第一端部112a附接在大致圓柱形的腔115內(nèi)，所述腔115形成在第二級主體114的第二端部114b中。

被先導(dǎo)微型閥104安裝到形成在第二級主體114的第一端部114a處的歧管146。第三流體通路148縱向地貫穿第二級主體114形成，并提供了在先導(dǎo)微型閥102與被先導(dǎo)微型閥104的控制端口之間的流體連通。

第四流體通路150從形成于第二級主體114中的第二周向延伸的流體通道124徑向地延伸，并且沿縱向繼續(xù)延伸到被先導(dǎo)微型閥104的第一流體端口。第五流體通路134從形成于第二級主體114中的第三周向延伸的流體通道126徑向地延伸，并且沿縱向繼續(xù)延伸到被先導(dǎo)微型閥104的第二流體端口。

第二大致杯形的帽154在第二級主體114的第一端部114a處附接到其外表面。該帽154具有大致圓柱形的外表面，并且包括開口154a，其為在被先導(dǎo)微型閥104與負載之間的流體限定流路。帽154的內(nèi)部限定被先導(dǎo)微型閥104安裝在其內(nèi)的腔155。濾網(wǎng)(未示出)可以附接到所述開口154a內(nèi)。所示帽154優(yōu)選地由玻璃填充的尼龍形成?？蛇x地，帽154可以由任何所需的聚合物或其它材料形成。

如上所述，先導(dǎo)級主體112的第一端部112a被附接在形成于第二級主體114的第二端部114b中的腔115內(nèi)。先導(dǎo)級主體112可通過任何所需方式附接到第二級主體114，例如通過在圖8和圖10中示出為C的卷邊。

現(xiàn)在參考圖11，示范性的液壓流體系統(tǒng)的示意圖示出為156。示范性液壓流體系統(tǒng)156可以是任何所需的液壓流體系統(tǒng)，諸如自動變速器。液壓流體系統(tǒng)156包括在圖1和圖6至圖10中詳細地示出的改進的兩級控制微型閥100。如圖所示，加壓流體從流體源(諸如貯槽19)通過泵18移動。在示出的液壓流體系統(tǒng)156中，流體過濾器158設(shè)置在貯槽19與泵18之間。加壓流體通過第一流體通路132進入先導(dǎo)微型閥102，并通過第五流體通路152進入被先導(dǎo)微型閥104。第三流體通路148提供了先導(dǎo)微型閥102與被先導(dǎo)微型閥104的控制端口之間的流體連通。流體可以通過先導(dǎo)微型閥102的第二流體通路134和被先導(dǎo)微型閥104的第四流體通路150返回到貯槽19。如以上所描述的，改進的兩級控制微型閥100提供經(jīng)由開口154a到負載的加壓流體，所述負載諸如在自動變速器或制動器中的離合器。

改進的兩級控制微型閥100的組裝好的殼體110可具有任何所需的最大外徑，諸如在從約14mm至約16mm的范圍內(nèi)，并可以具有任何所需的長度，諸如在從約38mm至約40mm的范圍內(nèi)。

改進的殼體110可被插入到在變速器的主閥體(未示出)或其它液壓機械閥系統(tǒng)中的一個孔內(nèi)，并且可以用彈簧夾(未示出)或類似保持設(shè)備保持在其中。

先導(dǎo)級主體112和第二級主體114在被附接在一起以限定殼體110之前可以被單獨地制造和組裝。由此，因為在先導(dǎo)級主體112與第二級主體114被組裝在一起之前，先導(dǎo)微型閥102安裝到先導(dǎo)級主體112的歧管128，并且被先導(dǎo)微型閥104安裝到第二級主體114的歧管146，先導(dǎo)級主體112和其附接的先導(dǎo)微型閥102，以及第二級主體114和其附接的先導(dǎo)微型閥104可以各自容易地并且單獨地在改進的兩級控制微型閥100的最終組裝之前進行測試。

因為改進的兩級控制微型閥100被安裝在變速器的主閥體或其它液壓機械閥系統(tǒng)中的一個孔中，微型閥102和104定位在變速器的工作流體內(nèi)，從而降低了在微型閥102和104與微型閥102和104在其中操作的流體系統(tǒng)之間的壓力差。

在上面示出和描述的先導(dǎo)微型閥102是本文在圖12至圖16中詳細示出并且在下面詳細描述的基于MEMS的微型閥。先導(dǎo)微型閥102是電熱驅(qū)動設(shè)備，其通過改變施加到在微型閥102中的致動器上的功率而比例地控制。圖示的先導(dǎo)微型閥102被構(gòu)造為3端口比例壓力控制閥，但也可以被構(gòu)造為2端口比例流控制閥。

所示的先導(dǎo)微型閥104是具有流通式設(shè)計的基于MEMS的微型閥，其在本文的圖17至圖25中詳細地示出并在下面詳細地描述。

微機電系統(tǒng)(MEMS)是一類在物理上小的系統(tǒng)，其具有尺寸在微米范圍的特征；即，大約10μm或更小。這些系統(tǒng)具有電氣和機械部件兩者。術(shù)語“微機械加工”通常理解為是指三維結(jié)構(gòu)和MEMS設(shè)備的可移動部分的生產(chǎn)。MEMS最初使用改良的集成電路(計算機芯片)制造技術(shù)(例如化學(xué)蝕刻)和材料(諸如硅半導(dǎo)體材料)以微加工這些非常小的機械設(shè)備。現(xiàn)在有更多的微加工技術(shù)和材料。如在本申請中使用的，術(shù)語“微加工器件”是指具有尺寸為約10μm或更小的一些特征的設(shè)備，因而由此通過定義是至少部分地通過微加工形成的。更具體地，如在本申請中所使用的，“微型閥”是指具有尺寸為約10μm或更小的一些特征的閥，因而由此通過定義是至少部分地通過微加工形成的。如在本申請中所使用的，術(shù)語“微型閥設(shè)備”是指一種微加工的設(shè)備，其包括微型閥并且可以包括其它部件。應(yīng)當指出的是，如果微型閥之外的部件被包括在微型閥設(shè)備中，這些其它部件可以是微加工部件或標準尺寸的(更大的)部件。類似地，微加工的設(shè)備可以包括微加工的部件和標準尺寸的(更大的)部件。

多種微型閥結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中已知用于控制流體通過流體回路的流動。一種公知的微型閥結(jié)構(gòu)包括可移動構(gòu)件或閥部件，其支撐在主體中用于在關(guān)閉位置與完全打開位置之間的運動。當置于關(guān)閉位置時，所述閥部件基本上堵塞或關(guān)閉了否則與第二流體端口流體連通的第一流體端口，從而防止流體在流體端口之間的流動。當閥部件從關(guān)閉位置移動到完全打開位置時，流體被逐漸允許在流體端口之間流動。

美國專利編號6,523,560、6,540,203和6,845,962，其公開內(nèi)容通過引用并入本文，描述了由多個材料層制成的微型閥。所述多個層是微加工的，并且結(jié)合在一起形成微型閥體和包含在其中的各種微型閥部件，包括含有微型閥的可動部分的中間機械層?？蓜硬糠滞ㄟ^從中間機械層移除材料(通過已知的微加工設(shè)備制造技術(shù)，諸如但不限于，深反應(yīng)離子蝕刻)而形成，從而創(chuàng)建通過彈簧狀構(gòu)件而仍然附接到部件的其余部分的可移動閥元件。典型地，該材料是通過創(chuàng)建貫穿所述材料的槽的圖案以獲得所需形狀而除去的。然后，可移動閥元件將能夠在一個或多個方向上移動大致等于槽寬度的量。

適合于用作先導(dǎo)微型閥102的微型閥設(shè)備在Fuller等的美國公開專利申請編號2014/0373937中描述，其公開內(nèi)容以其整體并入本文。為簡潔起見，只有美國公開專利申請編號2014/0373937中與本發(fā)明特別相關(guān)的那些部分將在本文中進行討論。

圖12是先導(dǎo)微型閥102的分解透視圖。先導(dǎo)微型閥102具有蓋板202、中間板203以及基板204。蓋板202具有外表面205和內(nèi)表面206。中間板203具有第一表面207和第二表面208?；?04具有內(nèi)表面209和外表面210。如下所述，蓋板202、中間板203和基板204結(jié)合以限定構(gòu)造為支撐閥元件的主體。

圖13是圖12所示的先導(dǎo)微型閥102的透視圖，其示出為組裝好的。在先導(dǎo)微型閥102的組裝時，蓋板202的內(nèi)表面206接合中間板203的第一表面207，而基板204的內(nèi)表面209接合中間板203的第二表面208。

先導(dǎo)微型閥102的蓋板202、中間板203和/或基板204可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何合適方法化學(xué)地和/或物理地結(jié)合在一起，其中的非限制性示例包括一種或多種類型的機械緊固件和/或粘合劑。

蓋板202的內(nèi)表面206被示于圖14中。在所示實施例中，蓋板202包括電氣端口211，其目的在下面描述。

如圖14所示，蓋板202的內(nèi)表面206包括具有一個或多個壓力均衡凹處或凹陷213的致動器腔212，所述壓力均衡凹處或凹陷213減少或防止在先導(dǎo)微型閥102的操作期間的壓力不平衡。

在蓋板202的內(nèi)表面206中的致動器腔212定位鄰近中間板203上的致動器214，并且具有與其對應(yīng)的形狀。

所示的致動器腔212包括上傳動臂腔區(qū)域212a、中致動臂腔區(qū)域212b、下動臂腔區(qū)域212c、一端封閉(dead end)肋腔區(qū)域212d、中肋腔區(qū)域212e，以及開放式肋腔區(qū)域212f。

蓋板202的內(nèi)表面206中的電氣端口211、致動器腔212和一個或多個壓力均衡凹處213可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何合適工藝形成，其非限制性的例子包括蝕刻工藝。

如圖15所示，致動器214包括多個致動器肋215，其具有封閉式肋區(qū)域216、開放式肋區(qū)域217，以及以人字形圖案接合到可移動中心脊柱219的中心肋區(qū)域218，和可操作地連接到脊219的可移動致動器臂220。中間板203還可以包括一個或多個空氣流動通道221，其用于從多個致動器肋215的開放式肋區(qū)域217清除空氣，并將空氣清除出先導(dǎo)微型閥102。

可操作地耦合到脊柱219的致動器臂220包括樞轉(zhuǎn)錨或鉸鏈222，當致動器臂220通過致動器214的脊柱219的移動而在致動與非致動位置之間弧形地移動時，所述鉸鏈222彎曲或折曲以容納致動器臂220的運動。致動器臂220的弧形運動發(fā)生在一個平面中，并且其限定在第一表面207接觸蓋板202的區(qū)域中與第一表面207平行的所述平面，和/或限定在第二表面208接觸基板204的區(qū)域中與第二表面208平行的所述平面。鉸鏈222形成在脊柱219與空氣流動通道之間。致動器臂220還包括具有槽224、223和225以及多個壓力均衡開口226的閥元件，所述槽用于控制流體通過先導(dǎo)微型閥102的流動，所述壓力均衡開口用于減少或防止壓力不平衡，以便在其啟動和未啟動期間最小化或防止致動器臂220的閥元件223“脫離平面”的移動。

中間板203的第一表面207也可包括布置在焊盤區(qū)域的焊盤207a，所述焊盤區(qū)域在組裝先導(dǎo)微型閥102時定位鄰近蓋板202的電氣端口211。在先導(dǎo)微型閥102的組裝時，焊盤207a提供在結(jié)合到焊盤207a并且連接到電源(未示出)的電線(未示出)與中間板203的多個致動器肋215之間的電接觸，以用于電流在致動或通電期間通過多個致動器肋215的目的。

基板204的內(nèi)表面209示出于圖16中。在所示實施例中，基板204的內(nèi)表面209包括致動器腔230，其具有一個或多個壓力均衡凹處或凹陷231(例如，槽、插口)，所述壓力均衡凹處或凹陷231在常規(guī)微型閥設(shè)備的操作期間減少或防止壓力不平衡。

在基板204的內(nèi)表面209中的致動器腔230可包括上致動器臂腔區(qū)域230a、中致動器臂腔區(qū)域230b、下致動器臂腔區(qū)域230c、封閉式肋腔區(qū)域230d、中心肋腔區(qū)域230e和開放式肋腔區(qū)域230f?；?04還包括用于允許流體通過先導(dǎo)微型閥102的多個流體端口，包括常開流體端口227、常閉流體端口228，和共用流體端口229。然而，應(yīng)當理解的是，相應(yīng)流體端口中的每一個可以被構(gòu)造為在流經(jīng)多個致動器肋215的電流存在或不存在的情況下是常開或常閉的。

當中間板203組裝到基板204，并且致動器214的致動器臂220和閥元件223未被致動時，常開流體端口227處于打開位置，而常閉流體端口228處于封閉位置。在打開位置中，所述槽224被定位成使得它與常開流體端口227的一部分重疊，從而允許常開流體端口227與共用流體端口229之間的流體流動。當常閉流體端口228處于關(guān)閉位置時，槽225定位遠離流體端口228，從而基本上防止在流體端口228與共用流體端口229之間的流體流動。

在先導(dǎo)微型閥102的致動期間，肋215通過使電流從中穿過而加熱。肋215然后經(jīng)受熱膨脹和伸長，這促使脊柱219和附接的致動器臂220遠離肋215(在觀看圖15時向右)。致動器臂220然后在鉸鏈222處彎曲或折曲，以容納脊柱219的運動，從而使得閥元件223以及它的槽224和225沿弧形路徑(在觀看圖15時向右)在正常運動的平面中移動到受壓位置，以關(guān)閉常開流體端口227并打開常閉流體端口228。

當電流從肋215移除時，肋215冷卻并收縮(在觀看圖15時向左)，促使中央脊柱219朝向肋215回來。致動器臂220和閥元件223因而返回到未致動的位置，其中，所述常開流體端口227再次打開，而常閉流體端口228再次關(guān)閉。

圖17至圖21示出被先導(dǎo)微型閥104的一部分。圖示的微型閥104是先導(dǎo)操作的壓力控制三端口板式微型閥。適合用作被先導(dǎo)微型閥104的微型閥設(shè)備的一個實施例在美國專利申請編號14/743,078中描述，其公開內(nèi)容以其整體并入本文。

如圖17所示，被先導(dǎo)微型閥104具有蓋板302、中間板303以及端口或基板304。蓋板302具有外表面305和內(nèi)表面306。蓋板302還具有貫穿其中形成的共用端口312。中間板303具有第一表面307和第二表面308?；?04具有內(nèi)表面309和外表面310?；?04也具有常閉閥口314、常開閥口316和貫穿其中形成的控制端口318。

當該被導(dǎo)向微型閥104被組裝時，蓋板302的內(nèi)表面306接合中間板303的非可動部分371的第一表面307，并且基板304的內(nèi)表面309接合中間板303的非可動部分371的第二表面308。蓋板302、中間板303、和基板304可以以任何期望的方式被保持在該取向中。例如，蓋板302和/或基板304的各部分可以通過用于粘結(jié)先導(dǎo)微型閥104的組成板的任何上述方法粘結(jié)到中間板303的非可動部分。蓋板302、中間板303和基板304可以由諸如硅、單晶硅和/或類似材料的任何期望材料或材料組合組成。

蓋板302的內(nèi)表面306的結(jié)構(gòu)詳細地示于圖21中。如其中所示，蓋板302包括設(shè)置在其內(nèi)表面上的第一凹陷區(qū)域322、第二凹陷或控制區(qū)域324和第三凹陷區(qū)域326。共用端口312貫穿第一凹陷區(qū)域322形成。第一和第二壓力均衡槽328和329也形成在內(nèi)表面306的第一凹陷區(qū)域322內(nèi)。

該蓋板302還包括第一密封結(jié)構(gòu)330和第二密封結(jié)構(gòu)332，所述第一密封結(jié)構(gòu)330從第一凹陷區(qū)域322的底表面延伸，并且完全圍繞第一壓力均衡槽328的周邊，所述第二密封結(jié)構(gòu)332從第一凹陷區(qū)域322延伸，并且完全圍繞第二壓力均衡槽329的周邊。第三密封結(jié)構(gòu)334從第一凹陷區(qū)域322的底表面延伸并完全圍繞第一凹陷區(qū)域322的周邊。通道335形成在蓋板302的內(nèi)表面306中，并貫穿第三密封結(jié)構(gòu)334的一部分。通道335提供在第一凹陷區(qū)域322與第三凹陷區(qū)域326之間的流體連通，并且限定反饋端口。在所示出的實施例中，兩個通道335被示出?？蛇x地，可提供任何期望數(shù)量的通道335，包括一個通道335和三個或更多的通道335。

中間板303的結(jié)構(gòu)詳細地示于圖17、圖19和圖20中。如圖所示，寬的并且優(yōu)選地是矩形的板開口370形成在中間板303上。

板開口370具有第一端部374和與第一端部374相對的第二端部376。在第一端部374與第二端部376之間延伸的板開口370的壁370a和370b中的每一個具有多個向外延伸的凹處378形成于其中，其目的將在下面描述。一對向內(nèi)延伸的突片372也形成于板開口370在第一端部374與第二端部376中間的壁370a和370b中。

中間板303還包括構(gòu)造為可移動構(gòu)件或板336的可移動部分，其在板開口370的第一與第二端部374與376之間布置于板開口370中?？梢苿影?36是大致矩形的，其第一端部336a最靠近板開口370的第一端部374布置，并限定軸線A。可移動板336具有最靠近板開口370的第二端部376布置的第二端部336b。

可移動板336在保持位置(未示出)、第一位置與第二位置之間是可動的，在所述保持位置中，常閉閥口314和常開閥口316被關(guān)閉，在所述第一位置中，如圖19所示，第二端部336b與板開口370的第二端部376間隔開，而在所述第二位置中，如在圖20中最佳地示出的，第二端部336b鄰近板開口370的第二端部376。

可移動板336具有貫穿其中形成的相對大的并且中心地形成的流體流動開口340。壓力平衡端口344也鄰近流體流動開口340貫穿可移動板336形成。

可移動板336還具有限定在其側(cè)壁上的多個突起380。如圖19所示，當可移動板336在第一位置上時，各個突起380與形成在板開口370的壁上的凹處378中的相應(yīng)一個對準。當突起380與凹處378對準時，突起380與凹處378之間的泄漏路徑被最小化。突起380是足夠淺的；即，具有最小的厚度，以便不干擾可移動板336在板開口370內(nèi)的行進。然而，當可移動板336離開第一位置時，在可移動板336上的向外延伸突起380不再與相應(yīng)的向外延伸凹處378對準，因而突起380更接近板開口370的壁的非凹陷部分，并相對于所述非凹陷部分具有減少的間隙。

一對凹口342也分別在第一與第二端部336a與336b的中間形成于可移動板336的側(cè)壁中。每個凹口342與形成在板開口370的壁370a和370b中的突片372中的相應(yīng)一個對準。所述突片372限定止動表面，從而限制了可移動板336在第一位置與第二位置之間的行進。

中間板303還包括布置在板開口370中的旋繞彈簧338。旋繞彈簧338將中間板303的非可動部分371可移動地連接到可移動板336，并且優(yōu)選地將可移動板336偏壓到第一位置。旋繞彈簧338還將可移動板336保持在板開口370中，這簡化了中間板303在制造過程中的處理。當可移動板336處于第一位置時，可變?nèi)莘e區(qū)域345限定在可移動板336與板開口370的第二端部376之間。

基板304的內(nèi)表面309的結(jié)構(gòu)詳細地示于圖18中。如其中所示，基板304包括設(shè)置在其內(nèi)表面上的第一凹陷區(qū)域346、第二凹陷或控制區(qū)域348以及第三凹陷區(qū)域350。常閉閥口314和常開閥口316貫穿第一凹陷區(qū)域346形成，并且控制端口318和第二反饋端口316貫穿第二凹陷區(qū)域348形成。

基板304還包括從第一凹陷區(qū)域346的底表面延伸并完全圍繞常開閥口316的周邊的第一密封結(jié)構(gòu)352。第二密封結(jié)構(gòu)354也從第一凹陷區(qū)域346的底表面延伸并完全圍繞常閉閥口314的周邊。第三密封結(jié)構(gòu)356從第一凹陷區(qū)域346的底表面延伸并完全圍繞第一凹陷區(qū)域346的周邊。通道349形成在基板304的內(nèi)表面309中，并貫穿第三密封結(jié)構(gòu)356的一部分。通道349提供在第一凹陷區(qū)域346與第三區(qū)域350之間的流體連通，并且限定反饋端口。在所示出的實施例中，兩個通道349被示出?？蛇x地，可提供任何期望數(shù)量的通道349，包括一個通道349和三個或更多的通道349。

本文所描述的先導(dǎo)操作板式被先導(dǎo)微型閥104的操作類似于在Hunnicutt的美國專利編號8,113,482中公開的先導(dǎo)操作板式微型閥。Hunnicutt的美國專利編號8,113,482，其公開內(nèi)容通過引用以其整體并入本文，描述了已知的先導(dǎo)操作壓力控制板式微型閥的多個實施例的結(jié)構(gòu)和操作。

在使用期間，被先導(dǎo)微型閥104可以以常規(guī)方式操作(或以其它方式)，從而將可移動板336選擇性地從保持位置移動到第一位置(圖19所示)，和第二位置(圖20所示)，在所述第一位置中，常閉閥口314是關(guān)閉的，而常開閥口316是至少部分地打開的，在所述第二位置中，常閉閥口314是至少部分地打開的，而常開閥口316是關(guān)閉的。當可移動板336位于第一位置時，理想的是盡可能少的流體流過常閉閥口314。同樣地，當可移動板336位于第二位置時，理想的是盡可能少的流體流過常開閥口316。同樣地，當可移動板336位于保持位置時，理想的是盡可能少的流體流過常閉閥口314和常開閥口316。這是通過提供從第一凹陷區(qū)域346的底表面延伸并且完全圍繞常開閥口316的周邊的第一密封結(jié)構(gòu)352、從第一凹陷區(qū)域346的底表面延伸并且完全圍繞常閉閥口314的周邊的第二密封結(jié)構(gòu)354、從第一凹陷區(qū)域322的底表面延伸并且完全圍繞第一壓力均衡槽328的周邊的第一密封結(jié)構(gòu)330，以及也從第一凹陷區(qū)域322的底表面延伸并且完全圍繞第二壓力均衡槽329的周邊的第二密封結(jié)構(gòu)332實現(xiàn)的。

在一個典型的應(yīng)用中，常閉閥口314被連接到加壓流體源362，諸如泵、蓄能器或可提供加壓流體的任何其它設(shè)備。共用端口312是構(gòu)造為供給流體至負載366的負載端口，所述負載諸如變速離合器或制動器和其它液壓致動器。常開閥口316可連接到目的設(shè)備364，諸如流體容器、泵吸入口、或流體蓄能器。

本發(fā)明操作的原理和模式已經(jīng)在其優(yōu)選實施例中描述。然而，應(yīng)當指出的是，在不脫離其范圍的情況下，本文所描述的發(fā)明可以以不同于所具體說明和描述的方式實施。