CN103867695A - 变速器油槽液位控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制变速器的主油槽中流体液位的方法，其包括当主油槽中的流体温度等于或者低于预定温度时通过第一阀打开辅油箱。第一阀被打开，以使得主油槽中流体的液位增加到至少预定高度，由此使得变速器旋转部件接触流体并且产生飞溅润滑。当变速器正在传输扭矩并且流体高于预定温度时，主油槽中的流体液位通过关闭第一阀而被保持为低于预定高度，由此使得旋转部件不接触主油槽内部的流体。流体在高于预定温度下，泵单独地就足以润滑旋转部件，并且在等于或者低于预定温度时，仅通过飞溅润滑就足以润滑旋转部件。

Description

变速器油槽液位控制系统

技术领域

本发明涉及阀组件，其可被操作用于调节由用于车辆的变速器限定的油槽容积中的流体的液位。

背景技术

车辆变速器中的油流或者流体流以下列方式被控制：在需要时用于润滑容纳在其中的运动部件并且用于致动各种子系统，例如离合器。变速器组件典型地包括油槽容积，其构成用于存储这些流体，并且为变速器中的各部件和子系统提供所需量的流体。

所述油槽容积必须容纳足够量的流体，以维持液压泵的入口被浸没，并且使得流体在变速器的操作部件和主油槽容积之间输送。即，例如，被引导到润滑线路中的流体变成了输送中（即在变速器的内部流动）的流体，一旦变速器操作，由此就减少了主油槽容积中容纳的流体的液位或者量。因此，最初的油槽填充量必须处于足够的液位，以使得流体输送，同时维持液压泵的入口总是被覆盖或者被浸没。

与升高的温度相比，在冷的温度下，在变速器内部输送的流体的容积由于流体的粘度而非常大。随着温度的增加，输送的流体的容积随着粘度的减少而减少，由此增加了主油槽容积中的流体液位。

发明内容

本发明的一个方面涉及控制变速器的主油槽中流体液位的方法，所述变速器具有泵，其用于控制变速器内部的流体的流动。该方法包括，在主油槽内部的流体的温度等于或者低于预定温度时，通过打开启用的第一阀，经由控制器打开辅油箱和主油槽之间的流体连通。作为响应，主油槽中的流体的液位增加到至少预定高度，并且变速器的旋转部件接触主油槽内部的流体，以产生对旋转部件的飞溅润滑。

该方法还包括：当变速器正在传递扭矩并且流体高于预定温度时，通过关闭第一阀，经由控制器关闭辅油箱。因此，主油槽中流体的液位被保持为低于预定高度，并且变速器的旋转部件不接触主油槽内部的流体。

辅油箱构成为用于容纳至少一部分流体，并且第一阀构成为用于选择地打开和关闭主油槽和辅油箱之间的流体连通。此外，泵单独地足够润滑高于预定温度的旋转部件，并且仅通过飞溅润滑就足以润滑等于或者低于预定温度的旋转部件。

变速器可构成为用于传递车辆的动力装置的扭矩。该方法还另外地包括响应感应到的动力装置的启动，经由控制器打开第一阀，以产生飞溅润滑。

控制器可以是电子控制单元（ECU），其构成为用于调节变速器和动力装置的操作。

该方法还包括响应于变速器未传递扭矩的时间的增加量，结合流体温度的减少，经由控制器打开第一阀，以产生飞溅润滑。

所述控制器被编程为具有所述动力装置不启动的流逝时间相对于外界温度的查找表。在这种情况下，该方法可以另外地包括，响应于由所述查找表产生的值通过控制器打开第一阀，该值对应于已经减少到至少预定高度的所述主油槽中流体的液位。

该方法还包括感应所述泵的受妨碍操作，并且响应于泵的感应到的受妨碍操作通过控制器打开第一阀，产生飞溅润滑。

该方法还包括感应影响流体的g力，并且响应于感应到的g力通过控制器打开第一阀，以产生飞溅润滑。

变速器可另外包括热力的第二阀（thermal second valve），其构成为根据流体的温度被动地控制主油槽内部流体的液位。在这种情况下，该方法可进一步包括通过编程进控制器中的算法，通过控制器，与第二阀协调地调节第一阀的操作。

车辆可以是混合动力电动类型，而动力装置可以包括容纳在变速器内部的电动机-发电机，并且，辅油箱限定了构成用于排放过流流体的过流口。在这种情况下，该方法还另外地包括仅通过第一阀控制流体从辅油箱到主油槽的释放，由此，当第一阀关闭时，所述过流口从所述辅油箱排放并引导流体，以冷却所述电动机-发电机。

辅油箱可以容纳在变速器内部。

本发明的另一方面指的是车辆，其具有动力装置和具有主油槽、辅油箱的变速器，并且也公开了通过控制器调节的启用的第一阀。

当结合所附的附图和所附的权利要求书，从本发明的许多方面的下面的具体说明中，将容易地显而易见本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势。

附图说明

图1是用于车辆的变速器的示意性截面图，示出了处于完全打开位置的符合本发明的阀组件。

图2是图1的变速器的示意性截面图，示出了处于完全关闭位置的阀组件。

图3是流程图，示出了控制图1和2示出的变速器的主油槽中的流体的液位的方法。

具体实施方式

参照附图，其中，在几个附图中相同的附图标记对应相同或者相似的部件，在图1中被示意性地示出的是车辆6。车辆6包括动力装置8，例如为内燃机，其构成为用于产生推进车辆的扭矩。如图所示，动力装置8可操作地连接到变速器10，其中，变速器构成为用于传输动力装置的扭矩。变速器10可以构成为用于电动或者混合动力电动车辆的电可变变速器(EVT)或者可自动换挡的变速器。

图1示出了变速器10的一部分，其具有多种速度范围，并且构成为在车辆6的运行期间在这些速度范围之间自动换挡。变速器10包括变速器箱体12，其至少部分地限定具有预定主油槽容积的主油槽14。侧盖16可拆卸地安装到变速器箱体12上。侧盖16和变速器箱体2互相配合以限定具有预定辅容积的辅油箱18，由此使得辅油箱被容纳在变速器10的内部。主油槽14和辅油箱18每个都构成为容纳特定配方的油或者流体20，并且互相之间通过启用的（active）第一阀22选择性地流体连通。如本文中使用的术语“启用的”表示这样一种阀，其根据某些预定的参数通过外部装置（例如电控制器）而被控制。

阀22可以是电操纵的阀，例如通过螺线管（未示出）被操纵，或者是具有浮动构件的阀，如图1和2所示。如图所示，第一阀22包括阀构件22-1和可操作地连接到其上的浮动构件22-2。在阀22是浮动类型的阀的情况下，浮动构件22-2可被机械连接（例如通过机械联接装置）或者电连接（例如通过螺线管控制的阀致动器）到阀构件22-1。阀构件22-1在图1中示出为漏斗型阀；但是在阀设计的技术领域中的技术人员会理解，只要保持在所要求保护的范围内可以使用其他类型的阀。阀构件22-1在图1所示的完全打开位置和图2所示的完全关闭位置之间可运动。

具有安装到其上的入口26的正排量液压泵24可操作地从主油槽14中抽取流体20，并且在压力作用下，让流体20流过整个变速器10。液压泵24可操作地将一部分流体20提供给各种变速器子系统，例如旋转部件28，其通常是变速器齿轮系的一部分，并提供给热交换器（未示出），以使得主要部分的流体20是输送部29中的主要流体。此外，液压泵24可操作地提供流体20给固定空间30，其例如为维持变速器10中的各离合器（未示出）的接合所需的一部分流体20。

可选择地，如图1和2所示，在变速器10为自动可换挡单元的情况下，变速器可以使用构成为控制变速器档位变化的阀体32。此外，在这种情况下，液压泵24可在压力作用下操作地将流体20流通到阀体32。本领域的技术人员应理解，阀体32可操作地选择性地将流体20引导到变速器10中的各部件，例如用于控制上面提到的离合器（未示出）的选择性地接合和分离。在变速器10的操作过程中，阀体32如箭头所示排出一定量的流体20到辅油箱18中。如图所示，流体液位指示器或者传感器34可以设置为一个装置，用来确定容纳在变速器10中的流体20的量是否处于可接受的水平。优选地，在变速器10的填充过程中，在设定流体20的合适液位之前，变速器10不需要用流体20填充辅油箱18。

在操作过程中，采用冷的流体20，在变速器10内部的输送部29中的流体体积大。因此，低液位的流体20保持在主油槽20中，如图1所示。为了避免液压泵24的不足和可能引起的变速器10的损害，入口26必须保持浸没在流体20内。因此，期望的是，通过打开阀22将容纳在辅油箱18中的一定量的流体20排放主油槽中，弥补主油槽14中的低流体液位。因此，从阀体32进入到辅油箱18中的流体20被允许通过第一阀22达到主油槽14中。在该操作状态下，进入到辅油箱18中的流体20的量小于被允许通到主油槽14中的流体的量；因此，在辅油箱18中不会发生流体20的聚积。

现在参照图2，示出了采用温的流体20来操作的图1的变速器10。这对于变速器设计领域的技术人员而言是已知的，流体20随着温度的增加会膨胀。此外，在输送部中29的流体体积会随着流体20的粘度的减小而减少。因此，在主油槽14中的流体20的体积会增加到第一阀22会关闭的水平。在第一阀22是浮动阀的情况下，浮动构件22-2会被流体20浮起。因此，浮动构件22-2趋于使得阀构件22-1从图1所示的打开位置朝向图2的关闭位置运动。如此，阀构件22-1会逐渐并且可变地限制流体20在辅油箱18和主油槽14之间的流动，直到阀构件22-1处于完全关闭位置，由此堵住或者防止辅油箱18和主油槽14之间的流体20的连通。通过允许流体20聚积在辅油箱18中，主油槽14中流体20的体积可被保持在优选的液位。因此，当变速器10中的温度处于某预定的操作范围内时，通过将主油槽14中的流体20的液位保持在优选的液位，可以减少旋转损失以及由此导致的效率上的降低。

车辆6也包括控制器36，其构成为用于调节变速器10的操作，并且也可以被构成为用于调节动力装置8的操作。因此，控制器可以是电子控制单元（ECU），其构成为用于同时调节变速器10和动力装置8的操作。控制器36另外被编程为预定温度38，以响应主油槽14中的流体20的温度调节第一阀22的操作。控制器36关闭第一阀22，由此，当变速器10正传传递力装置8的扭矩并且在主油槽14中的流体20的主体高于预定温度38时，主油槽中的流体的液位被保持为低于预定高度40。该预定高度40可以在变速器10的验证和测试的过程中凭经验确定，以保证变速器的旋转部件28在变速器的具体操作策略中不接触主油槽14内部的流体20。

此外，控制器36在流体温度等于或低于预定温度38时打开第一阀22，以使得在主油槽14中的流体20的液位增加到至少预定高度40。主油槽14中的流体20的这种增加液位会使得旋转部件28接触主油槽内部的流体，以产生旋转部件28的飞溅润滑。在流体温度高于预定的温度38值的正常变速器运行状况过程中，泵24单独地就足以润滑旋转部件28。但是，在流体温度等于或者低于预定的温度38值的变速器运行状况过程中，泵24只有采用飞溅润滑才能足以润滑旋转部件28。

控制器36可以另外编程为，例如在引擎的初始冷启动过程中，为了产生飞溅润滑，响应动力装置8的感应到的启动来打开第一阀22。第一阀22的这种受控制操作是有利的，因为在动力装置启动过程中，流体温度很可能等于或者低于预定温度38。控制器36可以另外地编程为，响应变速器10不传递扭矩并且因此不接收完全润滑的增加时间量，打开第一阀22，以产生上述的飞溅润滑。第一阀22也可以被打开，以产生飞溅润滑，其中，至少部分地由于旋转部件没有产生额外的热，变速器10未传递扭矩的增加时间量与流体20的温度降低结合发生。

控制器36可以被编程为具有动力装置8在特定外界温度下不启动的流逝时间相对于主油槽14内部的流体20的最终液位的查找表42。查找表40可以基于在变速器10的验证和测试的过程中凭经验收集的数据来编制，其描述了动力装置8在特定外界温度下不启动的时间和主油槽14中流体20的最终液位之间的关系。通常，越大的流逝时间会导致主油槽14中流体20的更低估计液位。控制器36可以另外地被编程为响应于由查找表42产生的值来打开第一阀22，该值对应于主油槽14中的已经增加到至少预定高度40的流体的液位。因此，查找表40可以被用于确保变速器10的旋转部件28在变速器的具体操作策略中不接触主油槽14内部的流体20，同时允许在其他的操作策略中产生飞溅润滑。

车辆6可以另外的包括传感器46，其构成用于感应泵24的受妨碍或者不足的操作。此外，控制器36可构成为用于响应泵24的感应到的受妨碍操作通过打开第一阀22来产生飞溅润滑。车辆6还可以包括传感器48，其构成用于感应影响流体的g-力（g-force），例如当车辆持续转弯而足够将流体20转移到主油槽14的一侧时。控制器36可以另外地被编程为响应于感应到的持续的g-力通过打开第一阀22来产生上述飞溅润滑。

变速器可以另外地包括热第二阀50，其相对于在主油槽14和辅油箱18之间的流体连通路径平行于第一阀22设置。第二阀50可以构成为根据流体的温度被动地控制主油槽14内部的流体20的液位。因此，当主油槽14内部的流体20的温度已经下降到预定温度38以下时，第二阀50可以打开，以允许额外的流体从辅油箱18进入到主油槽中。控制器36可以另外地被编程为通过编程到控制器中的专用算法51使得第一阀22的操作调节为与第二阀50协调来产生飞溅润滑。如上所述，车辆6可以是混合动力电动类型，其中，动力装置8可以另外包括容纳在变速器10内部的电动发电机52。来自辅油箱18的流体20可以仅仅通过第一阀22被释放到主油槽14中，因此，当第一阀关闭时，由辅油箱限定的过流口54就排放出并且引导过流的流体20来冷却电动发电机52。并非用于冷却电动发电机52，如果辅油箱18中的流体20的液位达到预定高度56，过流口54通常构成用于将从辅油箱18而来的流体20连通到主油槽14。

图3示出了控制变速器10的主油槽14中的流体20的液位的方法60。该方法开始于动力装置8的启动的框62。框62之后，该方法继续到框64，其中，它包括通过控制器36打开第一阀22，以开始辅油箱18和主油槽14之间的流体连通。如上所述，当流体20等于或者低于预定温度38时，第一阀22的这种打开会允许主油槽14中的流体液位至少上升到预定高度40。主油槽14中被保持为等于或者高于预定高度40的流体液位允许变速器10的旋转部件28接触主油槽14内部的流体20，并且产生旋转部件28的飞溅润滑。

如上所述，当流体20高于预定温度38时，泵24单独地就足以润滑旋转部件28。另一方面，当等于或者低于预定温度38时，泵24仅结合飞溅润滑就足以润滑旋转部件28。因此，控制器36可以被编程为响应动力装置8的感应到的启动来打开第一阀22，以产生飞溅润滑。

在框64之后，该方法继续到框66，此处，方法包括当变速器10正在从动力装置8传递扭矩并且流体高于预定温度38时，经由控制器36通过关闭第一阀22关闭辅油箱18。如上所述，第一阀22的这种关闭目的是维持主油槽14中的流体20的液位低于预定高度，以使得变速器10的旋转部件28不接触主油槽中的流体20。

接着框66之后，该方法可继续到框68，此处方法包括，响应于变速器10不传递动力装置扭矩的时间的增加量、结合流体温度的降低，通过控制器36打开第一阀22，以产生飞溅润滑。在框68之后，该方法可以另外地继续到框70，其中，方法包括感应泵24的受妨碍操作，并且响应于泵的感应到的受妨碍操作经由控制器36通过打开第一阀22而产生飞溅润滑。

在框70之后，该方法可以另外地继续到框72，此处，方法包括感应影响流体20的g-力，并且响应于感应到的持续g-力通过控制器36打开第一阀22，以产生飞溅润滑。在框72之后，该方法可另外继续到框74，此处，方法包括通过控制器36经由编程到控制器36中的算法与第二阀50协调地调节第一阀22的操作。在框72之后，该方法可前进到框74，此处方法包括仅通过第一阀22控制从辅油箱18到主油槽14的流体流动。当第一阀关闭时，在主油槽14和辅油箱18之间的流体连通的这种控制允许过流口54从辅油箱排放流体20，并且引导流体以用于冷却电动发电机52。该方法可以在框74之后或者当动力装置8关闭时直接在框66之后在框76处结束。

详细的说明和附图或者图片支持并且解释说明了本发明的许多方面。虽然已经具体地说明了某些方面，但是为了实现本发明，如所附的权利要求书所限定，还存在各种可替代的方面。

关联申请的交叉引用

本申请要求2012年12月14日提交的No.61/737,348美国临时专利申请的权益，该申请的全部内容通过引用被并入本文中。

Claims (10)

1.一种车辆，其包括：

动力装置，其构成为用于产生扭矩；

变速器，其构成为用于传递所述动力装置的扭矩，以推进所述车辆；

主油槽，其设置在所述变速器内部，并且构成为用于容纳流体；

辅油箱，其构成用于容纳至少一部分流体；

启用的第一阀，其构成为用于可选地打开和关闭所述主油槽和所述辅油箱之间的流体连通；

泵，其构成为用于控制所述变速器内部的流体的流动；和

控制器，其被编程为用于：

关闭所述第一阀，由此，当所述变速器正在传递扭矩并且所述主油槽内部的流体高于预定温度时，所述主油槽中的流体的液位保持低于预定高度，并且变速器的旋转部件不接触所述主油槽内部的流体；并且

当流体温度等于或者低于预定温度时，打开所述第一阀，从而使得所述主油槽中的流体的液位增加到至少预定高度，并且所述变速器的旋转部件接触所述主油槽内部的流体，以产生旋转部件的飞溅润滑，并且，所述泵单独地足以润滑高于预定温度的旋转部件，并且仅通过飞溅润滑就足以润滑等于或者低于预定温度的旋转部件。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器另外地被编程为用于响应于所述动力装置的感应到的启动而打开所述第一阀，以产生飞溅润滑。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器是电子控制单元（ECU），其被编程为用于调节所述变速器和所述动力装置的操作。

4.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器被另外地编程为，响应于所述变速器不传递扭矩的时间的增加量，结合流体温度的降低，打开所述第一阀，以产生飞溅润滑。

5.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器被编程为具有所述动力装置不启动的流逝时间相对于外界温度的查找表，所述控制器另外地被编程为，响应于由所述查找表产生的值而打开所述第一阀，该值对应于已经减少到至少预定高度的所述主油槽中流体的液位。

6.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括构成为用于感应所述泵的受妨碍操作的传感器，其中，所述控制器另外被编程为通过响应所述泵的感应到的受妨碍操作而打开所述第一阀，以产生飞溅润滑。

7.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括构成为用于感应影响流体的g-力的传感器，其中，所述控制器另外被编程为通过响应于感应到的g-力打开所述第一阀，以产生飞溅润滑。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述变速器另外包括热力的第二阀，其构成为用于根据流体的温度而被动地控制所述主油槽内部流体的液位，并且，所述控制器另外被编程为通过与第二阀协调地调节第一阀的操作而产生飞溅润滑。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中：

所述车辆是混合动力电动类型；

所述动力装置包括容纳在所述变速器内部的电动发电机；

所述辅油箱限定了构成为用于排放过流流体的过流口；和

所述控制器另外被编程为仅通过所述第一阀控制流体从所述辅油箱到所述主油槽的释放，由此，当所述第一阀关闭时，所述过流口从所述辅油箱排放并引导流体，以冷却所述电动机-发电机。

10.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述辅油箱容纳在所述变速器内部。

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