Solenoide de fuerza variable

Un solenoide de fuerza variable (VFS) es un dispositivo electrohidráulico que controla la presión de forma proporcional o inversamente proporcional a una señal (voltaje o corriente) obtenida del controlador integrado de un sistema de transmisión . Un VFS de bajo caudal se utiliza como dispositivo de nivel de señal para el control de la presión de la línea de transmisión o la aplicación de embragues. Un VFS de alto caudal controla la presión de la línea directamente o se utiliza para el control directo del embrague de cambio. Un VFS es un tipo de solenoide de transmisión . Se puede utilizar uno o más VFS en una transmisión automática o instalarlos en el cuerpo de válvulas de una transmisión automática . ^{[ 1 ]}

Un solenoide de fuerza variable incluye:

• Eje del actuador alineado con el eje central de la válvula y el solenoide.
• Un núcleo de alambre conductor eléctrico
• Un núcleo cilíndrico a través del cual se enrolla el alambre, lo que provoca un flujo magnético inducido.
• Un actuador que acciona un eje separado de la carcasa por un espacio de aire no funcional (fijo) y que se mueve axialmente desde el borde del núcleo.
• Cojinetes fijos en los extremos opuestos del eje del actuador y resorte comprimido
• Un carrete de válvula que controla el flujo de salida y la presión.

En condiciones de estado estacionario, el objetivo típico del diseño de un VFS es controlar la presión equilibrando tres fuerzas axiales:

• Una fuerza elástica debida a la compresión del resorte por la posición de la válvula.
• Una fuerza magnética debida principalmente a la corriente regulada que atraviesa la bobina del solenoide.
• Una fuerza de presión debida a áreas de flujo controladas y presión de suministro, a menudo llamada presión de línea.

El VFS puede diseñarse de manera que cualquiera de estas fuerzas actúe en cualquier dirección axial. Si la fuerza magnética se opone a la fuerza de presión, un aumento de la corriente a través de la bobina del solenoide provocará, en estado estacionario, un aumento de la presión de salida del VFS. Esto se conoce comúnmente como un VFS "proporcional", ya que la presión de salida controlada aumenta con la corriente controlada. En ausencia de corriente, este diseño produce una presión baja, por lo que también se le puede denominar solenoide "normalmente bajo". Si la fuerza magnética actúa en la misma dirección que la fuerza de presión, un aumento de la corriente provocará una disminución de la presión controlada. Esto se conoce como un solenoide "inversamente proporcional" o "normalmente alto".

Otras fuerzas pueden modificar la presión controlada resultante del VFS. Estas incluyen:

• Fricción debida a cargas laterales hidráulicas o magnéticas
• Fricción debida a los escombros
• Fuerzas de flujo estacionarias y dinámicas

Un error de diseño común en dispositivos electrohidráulicos con control de presión variable es un entrehierro mínimo de trabajo mal controlado. Cuando esto ocurre, la reluctancia del circuito magnético disminuye rápidamente con corrientes altas y entrehierros pequeños, y la fuerza magnética aumenta rápidamente. Esto se manifiesta como una válvula "atascada", donde la presión sigue el valor previsto hasta un punto de operación específico (normalmente la presión máxima para un solenoide de presión alta o la mínima para uno de presión baja), momento en el que una pequeña inversión de corriente no produce el cambio de presión esperado.

Un circuito magnético típico se alimenta mediante una bobina con corriente controlada para generar un flujo magnético a través de un entrehierro. Por necesidad, existe un entrehierro circular que solo puede proporcionar fuerza radial (también conocida como carga lateral). Estos dos entrehierros determinan la reluctancia del circuito magnético. La tasa de cambio de la energía almacenada en el entrehierro genera la fuerza magnética axial.