CN102422057A - 流体供应系统和操作流体供应系统的方法 - Google Patents

Abstract

提供有一种流体供应系统(10)以冷却和润滑机动车的变速器，其包括冷却通道(14)以及润滑通道(22)。润滑通道(22)和冷却通道(14)经由移位阀(20)联通，其中移位阀(20)适于提供至少第一阀门状态和第二阀门状态，通过所述第一阀门状态冷却通道(14)被经由仅一个第一阀门路径(28)连接至润滑通道(22)，而通过所述第二阀门状态冷却通道(14)被经由至少第一阀门路径(28)连接至润滑通道，且冷却通道被经由第二阀门路径(30)连接至旁路通道(32)，以绕开润滑通道(22)。

Description

流体供应系统和操作流体供应系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷却和润滑机动车变速器，特别是自动变速器的流体供应系统以及用于操作所述流体供应系统的方法。

背景技术

由文件US 2007/0000728A1可知，用于冷却和润滑自动变速器的流体供应系统是已知的，其中用于冷却自动变速器的冷却通道被分支成用于润滑自动变速器的润滑通道以及朝向油槽绕开润滑通道的旁路通道。通过这样的流体供应系统，可降低变速器的旋转损失。但所述流体系统仍包括高的流动产生损失，从而需要相对较高数量的能量以提供特定的冷却质量流。永远存在进一步降低流体供应系统的流动产生损失的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体供应系统，通过其可降低运行中的流动产生损失(flow generation loss)，而仍然确保足够的冷却和润滑。

通过权利要求1中的特征以及权利要求13中的特征来实现该目标。由从属权利要求给出优选实施例。

根据本发明的用于冷却和润滑机动车变速器的流体供应系统包括用于冷却变速器的冷却通道以及用于润滑变速器的润滑通道。根据此发明，润滑通道经由移位阀和冷却通道连通，其中移位阀适于提供至少第一阀门状态和第二阀门状态，通过第一阀门状态冷却通道被经由仅一个第一阀门路径连接至润滑通道，而通过第二阀门状态冷却通道被至少经由第一阀门路径连接至润滑通道，而冷却通道被经由第二阀门路径附加地连接至绕过润滑通道的旁路通道。

在低功率时，仅低扭矩和速度被变速器传输，特别地为自动变速器的变速器仅需要低的冷却和低的润滑。在这些情形中，冷却通道的质量流被限制于润滑变速器所需的最低润滑质量流是足够的。这通过将移位阀切换至第一阀门状态来实现，通过所述第一阀门状态冷却通道没有另外分支而被连接至润滑通道。在移位阀内仅设置了一个第一阀门路径来将冷却通道连接至润滑通道。这确保了在第一阀门状态中，冷却通道的质量流

对应着润滑通道的润滑质量流

超出必要的冷却通道的质量流

被阻止，以阻止冷却通道内的不必要的粘性摩擦力以及不必要的湍流区，从而减少冷却通道内的压力降以及导致降低的流动产生损失。由于降低的流动产生损失，提供特定冷却质量流需要较少的能量。

同时，当高的扭矩以及速度被变速器传输时，以更高的功率提供优化的质量流是可能的。所利用的事实是在较高的功率上所需要的冷却质量流

较所需的润滑质量流

增加得更强。为了阻止不必须的高润滑质量流

所述高润滑质量流将导致变速器的不必须的旋转损失以及增加流动阻力，移位阀可被切换至第二阀门状态，通过所述第二阀门状态，一部分冷却质量流

被经由移位阀内的第二阀门路径旁路至旁路通道，在所述旁路通道中绕开的质量流体可被直接引导至油槽或其类似物。移位阀可例如被合适的控制单元所致动，其可监测由变速器传输的扭矩和/或速度、施加的功率、变速器内的温度等。由于提供了针对低功率和高功率优化的至少两种不同的阀门状态，在施加的功率的整个范围上降低不必须的旋转损失是可能的。此外，不需要进行不想要的妥协，因此可在施加的功率的整个范围上降低流动产生损失，而在同时仍然保持足够的冷却和润滑。

在一个优选的实施例中，在第二阀门状态中，冷却通道在第一阀门路径之外经由至少一个附加的阀门路径被连接至润滑通道。由于附加的阀门路径，润滑质量流体

的有效流动截面可增加，从而降低粘性摩擦以及湍流区，以降低压力降和流动阻力。特别地，当冷却通道内的流速和压力降相对于较低功率时的流体状况增加时，可增加用于润滑通道的最小流动截面，从而特别是在高功率上降低流动产生损失。当移位阀被切换至第一阀门状态时，和第一阀门路径连通的最小流动截面可被关于流动状况优化。当移位阀被切换至第二阀门状态时，可通过对和附加的阀门路径连通的流动路径的优化设计来提供优化后的有效流动截面。

特别地，附加的阀门路径和限流器孔连通，其中限流器孔的流体横截面被选定，以使得在最大传输功率P_max上，润滑流动

(其包括第一阀门路径的质量流

和附加阀门路径的质量流

的和)至少为在变速器的最大传输功率P_max上的最小润滑流

由于限流器孔的设计，可确保在各个施加的功率上，当第二阀门状态被激活时，取决于传输功率P的最小润滑流都被满足。特别地，提供安全区间

以使得实际质量流体

总是在所需的最小润滑流

之上。该安全区间被特别地选定，以使得 $1.00\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.50,$ 优选地 $1.05\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.20,$ 且更优选地 $1.08\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.10.$ 优选地，第一阀门路径和主润滑孔连通，其中主润滑孔的流动横截面被选定，以使得最小传输功率P_min上的润滑流至少为变速器的最小润滑流可针对低功率应用优化主润滑孔，以使得在每一个施加的功率上，当第一阀门状态被激活时，取决于传输功率P的最小润滑流

被满足。特别地，提供安全区间

以使得实际质量流

总是在必须的最小润滑油流

之上。该安全区间被特别地选定，以使得 $1.00\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.50,$ 优选地 $1.05\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.20,$ 且更优选地 $1.08\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.10.$

特别地，第二阀门路径和旁路孔连通，其中旁路孔的流动横截面被选定，以使得最大传输功率P_max上的润滑油流至少为变速器的最大传输功率P_max上的最小润滑流

可针对高功率应用优化旁路孔，以使得在每一个施加的功率上，当第二阀门状态被激活时，取决于传输功率P的最小润滑流

被满足。特别地，提供有安全区间

以使得实际质量流体

总是在必须的最小润滑油流

之上。该安全区间被特别地选定，以使得 $1.00\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P_{\max }\right)\≤1.50,$ 优选地 $1.05\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P_{\max }\right)\≤1.20,$ 且更优选地 $1.08\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P_{\max }\right)\≤1.10.$ 由于旁路孔的设计，可阻止较最大传输功率上所必须的要高的润滑质量流其中安全区间被考虑在内。变速器的旋转损失以及润滑油的流体阻力可特别地在较高功率上被最小化。

在优选实施例中，当冷却通道的质量流

超过预设的质量流阈值时，移位阀适于从第一阀门状态切换至第二阀门状态，其中所述的预设质量流阈值被特别地选定，以使得当第一阀门状态提供超过所需的最小润滑油流

一预设的容限值

的润滑油流

时，第二阀门状态被使用。该预设的质量流阈值可被选定，以使得第一阀门状态尽可能长地保持激活，而不导致过高的流动产生损失和/或润滑油通道内过高的压力降。容限值 $\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{m}}_{\mathrm{switch}}={\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}-{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)$ 被特别地选定，以使得 $1.05\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.70,$ 优选地 $1.08\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.50,$ 且更优选地 $1.10\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.20.$

特别地，润滑油通道和旁路通道可被连接至油槽，其中冷却通道被从油槽处供给。这形成了基本闭合的流体线路。特别地，油槽可被布置成和变速器间隔开，以使得使用的润滑油，特别是变速器油，可在油槽中被冷却。

优选地，移位阀适于被螺线管致动。特别地，螺线管适于和提供的弹簧力顺向和/或逆向作用。螺线管可特别地被和机动车的CAM总线(CAM-bus)连通的控制单元装置电致动。移位阀可取决于由电动机操纵单元或类似物所提供的信息而在至少两个或更多个阀门状态中被切换。由于诸如卷弹所提供的弹簧力，当没有提供电力来致动螺线管时，移位阀可被移动至确定的阀门状态，其优选的为第二阀门状态。

在优选实施例中，移位阀包括的出口较入口要多。可将从冷却质量流

至多于一个的质量流体的分支完全地或仅部分地在移位阀内提供。

特别地，冷却通道被布置在润滑油通道以及旁路通道的上游。由于在高的功率上必须的冷却质量流

较必须的润滑质量流

要高，较容易将变速器的润滑所不需要的旁路质量流从冷却质量流分流出。仅一个布置在冷却通道内的泵就足以供给全部连接的通道。

本发明还涉及一种用于机动车的自动变速器，其包括设置在齿轮箱内的自动齿轮组件，其中可被如上所述地设计的流体供应系统被提供，以冷却和润滑该齿轮组件。由于至少提供有两种不同的针对低功率和高功率优化的阀门状态，在施加的功率的整个范围上降低不必要的旋转损失是可能的。此外，不需要进行不需要的妥协，从而在施加的功率的整个范围上提供降低的流动产生损失，而在同时确保足够的冷却和润滑。这继而导致包括所述类型的机动车变速器的机动车的CO₂排放的降低。

特别地，冷却通道被连接至散热器，其中该散热器被布置在齿轮箱之外。由于该散热器被布置为和变速器隔开，基本上变速器的热量不会影响散热器的冷却效果。

本发明还涉及一种操作流体供应系统的方法，其可被如上所述地设计，其中在初始时移动阀处在第一阀门状态，而当冷却通道的质量流

超过预设的质量流阈值时，移位阀被切换至第二阀门状态，其中预设的质量流阈值被特别地选定，以使得当第一阀门状态提供超过必须的最小润滑油流一

预设的容限值的润滑油流

时，第二阀门状态被使用。预设的质量流阈值可被选定，以使得第一阀门状态可尽可能长的保持激活，而不在润滑油通道内产生过高的流动阻力和/或过高的压力降。流动产生损失被降低，而仍然确保足够的冷却和润滑。容限值

被特别地选定，以使得 $1.05\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.70,$ 优选地 $1.08\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.50,$ 且更优选地 $1.10\≤{\stackrel{\·}{m}}_{L,\mathrm{actual}}/{\stackrel{\·}{m}}_{L,\min }\left(P\right)\≤1.20,$ 操作流体系统的方法可被如前关于流体供应系统时所述地进一步设计。

本发明的这些以及其他方面将从此后关于优选实施例的描述中变得明显且被阐明。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的流体供应系统的示意性主视图，且

图2是取决于传输功率的质量流的示意图。

具体实施方式

图1中示出的流体供应系统10包括油槽12，通过该油槽油泵装置16将变速器油质量流

给送至冷却通道14。冷却通道14包括散热器18，其特别地在变速器油冷却了未示出的自动变速器之后冷却变速器油。冷却通道15被经由移位阀20连接至质量流

的润滑油通道22，所述润滑油通道在油槽12处终止。

移位阀(shift valve)包括被布置在图1中移位阀20右侧的第一腔室24，以及被布置在图1中移位阀20左侧的第二腔室。通过第一腔室24，可设定第一阀门状态，通过该阀门状态，冷却通道14被经由一个不具有任何支路的第一阀门路径28连接至润滑油通道22。在第一阀门状态中，冷却质量流对应着润滑质量流

当移位阀20被设定至如图1所示的第二阀门状态时，冷却质量流

的一部分被经由第二阀门路径30分流至旁路通道32，绕过润滑通道22至油槽12，而不使用分流出的变速器油来润滑变速器。冷却质量流

被引导至润滑通道22的部分被至少一个附加的阀门路径34进一步分流，其中全部分流都被引导至润滑通道22。在第一阀门状态中，润滑质量流

必须流经主润滑孔36，其通常包括不变的有效流动横截面，且可在更高的质量流上增加流动产生损失。由于附加的阀门路径34，润滑质量流体可不止流经主润滑油空36，也流经限流器孔38(其和附加的阀门路径34连通)，导致降低的流体阻力。可通过旁路孔40的有效流体横截面来调节旁路通道32的质量流。

移位阀20可通过沿由线圈弹簧46所提供的弹簧力方向44致动螺线管42而在至少两种阀门状态之间切换。螺线管42可被未示出的控制单元所致动，其监测变速器油和/或需要的质量流的流动状况。

在图2中，当移位阀20被设定至第二阀门状态时，质量流54被示出为和由变速器传输的功率56相关。在高功率时，变速器需要增加了的冷却，以使得冷却质量流58增加直至达到最大必须冷却质量流60。由于最高必须润滑质量流62比最高必须冷却质量流60小的多，通过从冷却质量流58将旁路质量流50分流至油槽12而不使用旁路质量流50来润滑变速器，以降低润滑质量流体48。在低功率时，移位阀20可被切换至第一阀门状态，从而冷却质量流58和润滑质量流48可被调整接近最小润滑质量流52。

附图标记

10流体供应系统

12油槽

14冷却通道

16油泵

18散热器

20移位阀

22润滑通道

24第一腔室

26第二腔室

28第一阀门路径

30第二阀门路径

32旁路通道

34附加阀门路径

36主润滑孔

38限流孔

40旁路孔

42螺线管

44弹簧力方向

46卷簧

48润滑质量流

50旁路质量流

52最低润滑质量流

54质量流

56功率

58冷却质量流

60最高所需冷却质量流

62最低所需润滑质量流

Claims (13)

1.一种用于冷却和润滑机动车的变速器的流体供应系统，其包括

冷却通道(14)，用于冷却变速器，和

润滑通道(22)，用于润滑变速器，

其特征在于

润滑通道(22)经由移位阀(20)而与冷却通道(14)连通，

其中移位阀(20)适于提供至少第一阀门状态和第二阀门状态，通过所述第一阀门状态该冷却通道(14)经由仅一个第一阀门路径(28)连接至润滑通道(22)，通过所述第二阀门状态该冷却通道(14)经由至少第一阀门路径(28)连接至润滑通道(22)，且冷却通道(14)经由第二阀门路径(30)另外连接至绕开润滑通道(22)的旁路通道(32)。

2.如权利要求1所述的流体供应系统，其中在所述第二阀门状态中，冷却通道(14)经由至少一个附加的阀门路径(34)而在第一阀门路径(28)之外被连接至润滑通道(22)。

3.如权利要求2所述的流体供应系统，其中所述附加的阀门路径(34)和限流器孔(40)连通，其中限流器孔(40)的流动截面被选定，以使得在最大传输功率P_max上包括第一阀门路径(28)的质量流

以及附加的阀门路径(34)的质量流

的和的润滑流至少为在变速器的最大传输功率P_max上的最低润滑流

4.如权利要求1至3中任意一项所述的流体供应系统，其中第一阀门路径(28)和主润滑孔(36)连通，其中主润滑孔(36)的流动截面被选定，以使得在最低传输功率P_min上的润滑流

至少为变速器的最低润滑流

5.如权利要求1至4中任意一项所述的流体供应系统，其中第二阀门路径(30)和旁路孔(40)连通，其中旁路孔(40)的流动截面被选定，以使得最大传输功率P_max上的润滑流

至少为变速器的最高传输功率P_max上的最低润滑流

6.如权利要求1至5中任意一项所述的流体供应系统，其中当冷却通道(14)的质量流超过预设的质量流阈值时，移位阀(20)适于从第一阀门状态切换至第二阀门状态，其中预设的质量流阈值被特别地选定，以使得当第一阀门状态提供了超过必须的最低润滑流

一预设的容限值

的润滑流

时，第二阀门状态被使用。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的流体供应系统，其中润滑通道(22)和旁路通道(32)被连接至油槽(12)，其中冷却通道(14)由油槽(12)供给。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的流体供应系统，其中移位阀(20)适于被螺线管(42)沿与提供的弹簧力(44)的方向和/或与其逆向地致动。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的流体供应系统，其中移位阀(20)包括比入口要多的出口。

10.如权利要求1至8中任意一项所述的流体供应系统，其中冷却通道(14)被布置在润滑通道(22)以及旁路通道(32)的上游。

11.一种用于机动车的自动变速器，其包括布置在齿轮箱内的自动齿轮组件，其中根据权利要求1至10中任意一项的流体供应系统(10)被提供用于冷却和润滑齿轮组件。

12.如权利要求11所述的自动变速器，其中冷却通道(14)被连接至散热器(18)，其中散热器(18)被布置在齿轮箱外。

13.一种操作如权利要求1至10中任意一项所述的流体供应系统的方法，其中在初始时移位阀(20)处在第一阀门状态，而当冷却通道(14)的质量流

超过预设的质量流阈值时，该移位阀(20)被切换至第二阀门状态，其中所述预设的质量流阈值被特别地选定，以使得当第一阀门状态提供超过所需的最低润滑流动

一预设的容限值

的润滑流动时，第二阀门状态被使用。

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