CN103047398A - 用于变速器的温度管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于变速器的温度管理系统，提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的有源/无源系统包括两个热交换器、有源电磁阀和无源蜡马达阀门。第一热交换器提供变速器流体加热并接纳发动机冷却剂的流。第二热交换器提供变速器流体冷却且暴露于环境空气。优选地由来自变速器控制模块(TCM)的信号驱动的电磁阀与蜡马达阀门配合以提供三种操作状态：变速器流体加热，即增加热量；冷却，即移除热量；和通道或旁路(没有加热或冷却)。

Description

用于变速器的温度管理系统
技术领域
本公开涉及一种用于管理自动变速器的温度的系统，并且更具体而言，涉及一种用于管理自动变速器内的流体的温度的双阀门系统。
背景技术
此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能构成或不构成现有技术。
现代机动车辆自动变速器装有若干夸脱或升的变速器流体(液压油)。变速器流体起到多个作用。第一个最明显的作用是变速器内各种旋转和移动部件的润滑。第二个作用是将热量传递到变速器外部以保持合适的操作温度，第三个作用是在加压的变速器液压控制系统中使用。
为了实现向环境的适当的热传递，为远离变速器的变速器油冷却器提供了变速器流体的流动。油冷却器可安装在车辆散热器内，在这种情况下，热量首先传递到散热器内的发动机冷却剂并从冷却剂传递到环境，或者油冷却器可例如通过发动机舱直接暴露于空气流。
然而，这样的装置仅解决了变速器流体温度控制的一个方面：确保变速器流体温度和因此变速器的内部部件不超过设计操作极限。虽然这样的目的很重要，但存在与变速器流体温度有关的其它操作考量。例如，当车辆及其变速器在寒冷气候下起动时，冷变速器流体的粘性会导致显著的附加摩擦损失。根据温度的不同，在变速器流体温度升高至摩擦损失变得可忽略不计之前，可能要几分钟时间。这种延迟主要是由于只有部件旋转产生的摩擦加热来加热变速器流体这一事实。在此期间，燃料经济性会显著降低。
因此显而易见的是，需要改进的自动变速器流体温度控制。
发明内容
本发明提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度有源/无源系统。该系统接收来自变速器的变速器流体流且包括：第一热交换器，其用于将热量从发动机冷却剂传递到变速器流体；第二热交换器，其用于将热量从变速器流体传递到环境；第一二位换向滑阀，其用于将变速器流体导向至包括第一热交换器的第一路径或包括第二旁路阀的第二路径，第二旁路阀将流体流导向至第二热交换器或绕过第二热交换器而将流体返回至变速器。第一二位阀是由来自变速器控制模块(TCM)或发动机控制模块(ECM)的信号操作的电磁阀，第二旁路阀优选地由无源蜡马达控制。
当变速器和变速器流体为冷的或低于阈值设计温度时，第一二位换向阀的螺线管通电，并且流体流被导向至第一热交换器，在第一热交换器处，发动机冷却剂中的热量传递至变速器流体以有助于其变热。当变速器和变速器流体的温度升高并超过相同或有关的阈值设计温度时，螺线管断电，并且第一阀门将流体流导向至第二路径。通常在这个时候，蜡马达将是冷的，并且变速器流体流将返回至变速器。随着变速器和变速器流体的温度继续升高，蜡马达将感测到这一点并移动旁路阀以将流体流导向至第二热交换器，第二热交换器将把热量传递至环境并降低变速器流体的温度。
用于管理自动变速器内的流体的温度的备选实施例系统包括两个电磁阀，该电磁阀可由来自变速器控制模块的两个输出来控制并且提供三种操作状态：无热传递的变速器流体循环；从发动机冷却剂传入热量的循环；以及将热量传出至环境的循环。
因此，本发明的一个方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统。
本发明的另一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的有源/无源系统。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有用于从发动机冷却剂传递热量的第一热交换器。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有用于将热量传递至环境的第二热交换器。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有二位电磁阀。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有由蜡马达操作的旁路阀。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有一对热交换器和一对阀门，这对阀门各自具有入口和一对出口。
本发明的又一方面是提供一种用于管理自动变速器内的流体的温度的系统，该系统具有一对热交换器和一对电磁阀。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1：一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一三通阀，所述第一三通阀具有流体入口、第一流体出口和第二流体出口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一三通阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二三通阀，所述第二三通阀具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一三通阀的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二三通阀的所述第二流体出口与所述第一热交换器的所述第一出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二三通阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二三通阀的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
技术方案2：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀的所述流体入口被供以来自自动变速器的变速器流体。
技术方案3：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀的所述第二流体出口和所述第二三通阀的所述第二流体出口通过返回管线连通至变速器。
技术方案4：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀为具有二活塞阀芯和回位弹簧的电磁阀，并且所述第二三通阀包括蜡马达。
技术方案5：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一和第二热交换器的所述第一流动路径通过返回管线流体连通至自动变速器。
技术方案6：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀包括具有至少两个间隔开的活塞的阀芯以及限定所述第一流体出口和所述第二流体出口的外壳，其中，所述活塞轴向间隔大于所述出口之间的间距的距离。
技术方案7：根据技术方案1所述的用于自动变速器的温度控制系统，还包括变速器控制模块，并且其中所述第一三通阀是由所述变速器控制模块控制的电磁阀。
技术方案8：一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一换向阀，所述第一换向阀具有流体入口、第一流体出口和第二流体出口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一换向阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二换向阀，所述第二换向阀具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一换向阀的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二换向阀的所述第二流体出口与所述第一热交换器的所述第一出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二换向阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二换向阀的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
技术方案9：根据技术方案8所述的用于自动变速器的温度控制系统，还包括变速器控制模块，并且其中所述第一换向阀是由所述变速器控制模块控制的电磁阀。
技术方案10：根据技术方案8所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一换向阀包括具有至少两个间隔开的活塞的阀芯以及限定所述第一流体出口和所述第二流体出口的外壳，其中，所述活塞轴向间隔大于所述出口之间的间距的距离。
技术方案11：根据技术方案8所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一换向阀为具有二活塞阀芯和回位弹簧的电磁阀，并且所述第二换向阀包括蜡马达。
技术方案12：根据技术方案8所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一换向阀的所述流体入口被供以来自自动变速器的变速器流体。
技术方案13：根据技术方案8所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一换向阀的所述第二流体出口和所述第二换向阀的所述第二流体出口通过返回管线连通至变速器。
技术方案14：一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一阀门，所述第一阀门具有第一流体出口、第二流体出口、和用于接纳来自自动变速器的流体的流体入口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一阀门的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二阀门，所述第二阀门具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一阀门的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二阀门的所述第二流体出口与所述第一阀门的所述第二流体出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二阀门的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二阀门的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
技术方案15：根据技术方案14所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一阀门为二位电磁阀，并且所述第二阀门包括蜡马达。
技术方案16：根据技术方案14所述的用于自动变速器的温度控制系统，还包括变速器控制模块，并且其中所述第一阀门是由所述变速器控制模块控制的电磁阀。
技术方案17：根据技术方案14所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一阀门包括具有至少两个间隔开的活塞的阀芯以及限定所述第一流体出口和所述第二流体出口的外壳，其中，所述活塞轴向间隔大于所述出口之间的间距的距离。
技术方案18：根据技术方案14所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一阀门的所述流体入口被供以来自自动变速器的变速器流体。
另外的优点、方面和适用范围将从本文提供的描述变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本公开的范围。
附图说明
本文所述附图仅用于举例说明，而并非意图以任何方式限制本公开的范围。
图1是与自动变速器相关联的根据本发明的温度管理系统的示意图；以及
图2是示出活塞的不重叠位置的逻辑阀或滑阀的放大剖视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，而并非意图限制本公开、应用或用途。
现在参照图1，结合自动变速器示出的温度管理系统大体用附图标记10标示。温度管理系统10结合自动变速器12使用，自动变速器12又结合诸如天然气内燃机、柴油内燃机或弹性燃料内燃机或其它动力装置如混合动力装置的原动机14使用。
温度管理系统10包括液压供应管线18，其在压力下接纳来自自动变速器12的液压流体流(变速器油)并将其提供至第一三通二位换向滑阀20的入口端口20A。三通滑阀20包括阀芯22，阀芯22具有间隔开的台肩或活塞22A和22B，台肩或活塞22A和22B在由圆柱形外壳26限定的圆形内孔24内平移。阀芯22连接到螺线管组件30的柱塞28并由柱塞28平移，柱塞28设置在螺线管线圈32内并在其内平移。当螺线管线圈32通电时，柱塞28和阀芯22向左平移至图1所示位置。当螺线管线圈32断电时，柱塞28、阀芯22以及台肩或活塞22A和22B向右平移至图1中虚线所示位置。
应注意，在阀芯22的通电(左侧)位置，台肩或活塞22B完全封闭端口20C，而在阀芯22的右侧(断电)位置，台肩或活塞22A完全封闭端口20B。压缩弹簧34设置在阀芯22与螺线管组件30相对的端部和圆柱形外壳26的端部之间，并且将阀芯22和柱塞28向图1中的右侧偏置。
圆柱形外壳26也限定第一出口端口20B和第二出口端口20C以及两个排气或通风端口20D和20E。当螺线管线圈32通电时，油或流体从入口端口20A流出并通过第一出口端口20B。第一出口端口20B通过第一油或流体管线36连通至第一热交换器40的油入口38。第一热交换器40包括在油入口38和油出口42之间连通的第一多个管或通道(未示出)。第一热交换器40的油出口42通过流体返回管线44与自动变速器12连通。
第一热交换器40还包括第二多个管或通道(也未示出)，第二多个管或通道与第一管或通道交错且热连通，但提供与第一管或通道的流体隔离。冷却剂入口46通过第二多个管或通道与冷却剂出口48连通。冷却剂入口46和冷却剂出口48分别由冷却剂供应管线52和冷却剂返回管线54连接到原动机14中的合适的冷却剂通道。
当螺线管线圈32断电时，建立从入口端口20A至第二出口端口20C的流动路径，并且建立从第二油或流体管线56至第二三通换向阀或旁路阀组件60的入口端口60A的流动路径。第二换向阀组件60包括外壳62，外壳62限定入口端口60A以及第一出口端口60B和第二出口端口60C。第二旁路阀组件60还包括蜡马达64，蜡马达64优选地例如通过使蜡马达64的外壳暴露于第二流体管线56中的流或通过类似的热传递方法来感测第二流体管线56中的变速器流体或油的温度。蜡马达64驱动线性平移的阀门构件66，阀门构件66将变速器流体或油流导引通过第二出口端口60C至旁路或返回管线44A，当变速器流体相对较冷时，旁路或返回管线44A可以是返回管线44的延伸。随着第二流体管线56中温度的升高，蜡马达64内的蜡加热、平移和再定位阀门构件66以封闭第二出口端口60C和旁路或返回管线44A并且打开第一出口端口60B和标示为56A的第二流体管线56的延伸。第二流体管线的延伸56A与第二热交换器70的油入口68连通。第二热交换器70包括在油入口68和油出口72之间连通的第一多个管或通道(未示出)。第二热交换器70的油出口72通过流体返回管线44与自动变速器12连通。
第二热交换器70还包括第二多个管或通道(也未示出)，第二多个管或通道与第一管或通道交错且热连通，但与第一管或通道流体隔离。空气入口76通过第二多个管或通道与空气出口78连通。因此，当蜡马达64再定位阀门构件66以将变速器流体流导引通过第二流体或油管线56的延伸时，第二热交换器70将热量从变速器流体传递至环境空气，从而冷却变速器流体。
变速器控制模块或TCM 80(通常与自动变速器12相关联且控制自动变速器12)被提供以来自变速器12的数据如内部温度，并且当变速器12的温度低于预定阈值时向螺线管线圈32提供电信号。备选地，这样的控制可由发动机控制单元(ECU)或车身控制单元(BCU)提供或给出命令。
作为另外的备选方案，第二阀门组件60和特别地蜡马达64可替换成第二电动电磁阀，其具有相同的构型，即，在变速器控制模块、发动机控制单元或车身控制单元80控制下的一个入口60A与两个出口60B和60C。
如图2所示，第一二位滑阀20包括阀芯22，阀芯22具有轴向间隔开的台肩或活塞22A和22B，台肩或活塞22A和22B在由圆柱形外壳26限定的圆形内孔24内平移。台肩或活塞22A和22B的相邻(内)表面之间的轴向间距“A”大于在圆柱形外壳26中的第一出口端口20B和第二出口端口20C之间的相邻边缘距离“B”。因此，台肩或活塞22A和22B不能同时封闭出口端口20B和20C两者。换言之，出口端口20B或20C中的至少一个将始终至少部分地打开，从而通过确保始终存在通过阀门20和热交换器40或70之一的变速器流体的流而提供故障安全特征。这种相同的轴向距离关系可以并且优选地将应用于第二换向阀60。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本发明要旨的变型意图在本发明的范围内。这样的变型不被认为偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1. 一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一三通阀，所述第一三通阀具有流体入口、第一流体出口和第二流体出口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一三通阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二三通阀，所述第二三通阀具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一三通阀的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二三通阀的所述第二流体出口与所述第一热交换器的所述第一出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二三通阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二三通阀的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
2. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀的所述流体入口被供以来自自动变速器的变速器流体。
3. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀的所述第二流体出口和所述第二三通阀的所述第二流体出口通过返回管线连通至变速器。
4. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀为具有二活塞阀芯和回位弹簧的电磁阀，并且所述第二三通阀包括蜡马达。
5. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一和第二热交换器的所述第一流动路径通过返回管线流体连通至自动变速器。
6. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，其中，所述第一三通阀包括具有至少两个间隔开的活塞的阀芯以及限定所述第一流体出口和所述第二流体出口的外壳，其中，所述活塞轴向间隔大于所述出口之间的间距的距离。
7. 根据权利要求1所述的用于自动变速器的温度控制系统，还包括变速器控制模块，并且其中所述第一三通阀是由所述变速器控制模块控制的电磁阀。
8. 一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一换向阀，所述第一换向阀具有流体入口、第一流体出口和第二流体出口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一换向阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二换向阀，所述第二换向阀具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一换向阀的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二换向阀的所述第二流体出口与所述第一热交换器的所述第一出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二换向阀的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二换向阀的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
9. 根据权利要求8所述的用于自动变速器的温度控制系统，还包括变速器控制模块，并且其中所述第一换向阀是由所述变速器控制模块控制的电磁阀。
10. 一种用于自动变速器的温度控制系统，组合地包括：
第一阀门，所述第一阀门具有第一流体出口、第二流体出口、和用于接纳来自自动变速器的流体的流体入口，
第一热交换器，所述第一热交换器具有第一流动路径和第二流体流动路径，所述第一流动路径包括第一出口和与所述第一阀门的所述第一流体出口流体连通的第一入口，所述第二流体流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二流动路径包括与发动机冷却剂流体连通的第二入口，
第二阀门，所述第二阀门具有第一流体出口、第二流体出口、和与所述第一阀门的所述第二流体出口流体连通的流体入口，所述第二阀门的所述第二流体出口与所述第一阀门的所述第二流体出口流体连通，以及
第二热交换器，所述第二热交换器具有第一流动路径和第二流动路径，所述第一流动路径包括与所述第二阀门的所述第一流体出口流体连通的第一入口以及与所述第一热交换器的所述第一出口和所述第二阀门的所述第二流体出口流体连通的第一出口，所述第二流动路径与所述第一流动路径隔离且热连通，所述第二热交换器的所述第二流动路径与环境空气连通。
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