CN105090426B - 包括热力阀的变速器液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压控制系统，该液压控制系统经由并联的两个流动路径提供润滑流体至变速箱。流体路径中的一者包括与热交换器串联的被动热力阀。当流体温度升高时，热力阀打开使得流体流动通过热交换器用于冷却。当变速器流体处于正常运转温度范围时热力阀约束至热交换器的流动，减少了流动需求。当流动需求减少时，可变排量泵需要较小的扭矩，改善了燃料经济性。当流体低于正常运转温度时热力阀也可以打开使得热交换器加热流体。并联路径可以包括调节阀。当润滑回路中流体的压力升高时，调节阀减少通过并联路径的流动并且还可以转移流体至油底壳。

Description

包括热力阀的变速器液压控制系统

技术领域

本发明涉及自动变速器液压控制系统的领域。更特别地，本发明涉及设计成被动调整液压流体的温度的液压控制系统。

背景技术

图1说明了车辆的动力传动系统。粗线表示机械功率流而细线表示变速器流体流。虚线表示控制信号。发动机10驱动变矩器12，该变矩器驱动变速箱14。变速箱14可以在机械功率传输至输出轴之前调节转速和扭矩。通过提供加压流体至液压致动的离合器而选择变速箱14的传动比。通过发动机10机械驱动的泵16从油底壳18汲取流体。调节阀20将一部分流体转移回油底壳以控制管路压力回路22中的压力。调节阀22响应于来自电子控制器23指示希望的管路压力值的控制信号。响应于控制信号而行动的部件称为主动控制部件。响应于来自控制器23的指令，阀体24引导加压流体至变矩器回路26和适当的离合器回路28以在变速箱14中建立希望的传动比。流出变矩器的流体进入旁通阀28。当流体温度低于阈值时，旁通阀28直接引导流体至润滑回路30。当流体的温度高于阈值时，旁通阀28在将流体引导至润滑回路30之前引导流体通过热交换器32。不需要任何控制信号的部件(比如旁通阀28)称为被动控制部件。润滑回路中的流体向变速箱14提供润滑并吸收热量。流体随后返回至油底壳18。

当流体被引导首先通过一个回路并且随后通过其它回路时，这两个回路称为是串联。通过第一回路的流动速率等于通过第二回路的流动速率并且回路两边压力下降的总和等于该组合两边的压力下降。另一方面，当流体被引导仅通过回路中的一者时，回路称为是并联。第一回路两边的压力下降等于该并联回路两边的压力下降并且该组合回路的流动速率等于通过并联回路中每者的流动速率的总和。

当流体处于最佳温度时变速器运转效率最高。当流体太冷时，其粘性较高增加了寄生阻力(parasitic drag)。如果流体太热，其粘性太低导致泵周围和其它地方的泄漏增加。增加的泄漏减小了泵16可用的压力，减小了变速箱14内离合器的扭矩容量(torquecapacity)。如果流体温度保持较高达到足够的时间段，离合器的摩擦特性改变并且换挡质量劣化。通过选择性地引导润滑流体通过热交换器32来控制流体的温度。当流体温度较高时，润滑流体被引导通过热交换器32使得热量直接散发至空气或者至中间流体(比如发动机冷却剂)。另一方面，当流体温度较低时，旁通阀28旁通热交换器直接引导流体至变速箱14并且从而允许流体变热。注意，尽管在图1中将调节阀20、阀体24和旁通阀28说明为不同的部件，但是在一些实施例中可以将调节阀20和旁通阀28集成进阀体。

大多数变速器使用正排量泵。单位时间内通过泵加压的机油的容量取决于泵的排量和发动机转速。驱动泵需要的扭矩取决于排量和流体被加压的压力。泵的功率损失与扭矩和转速成比例。一些变速器使用固定排量泵。如果在特定时间泵加压的流体多于所需要的，超过的容量通过调节阀20释放并且泵的转速或泵的扭矩不减小。为了减小泵的功率损失并改善燃料经济性，一些变速器使用可变排量泵。随着流体流要求的变化而调节泵的排量。当需要较少流体时，减小的泵排量产生较低的泵扭矩和减小的泵功率损失。

发明内容

液压控制系统包括从变矩器至润滑回路的热交换器流动路径以及并联流动路径。热交换器流动路径包括串联设置的热交换器和被动阀(passive valve)。被动阀在流体温度小于第一阈值时减小流动速率。当流体温度小于更低的阈值时被动阀还可以增加流动速率。控制系统还可以包括与该阀并联以及与热交换器串联的流动路径。可以通过可变排量泵提供加压流体。当润滑回路压力超过压力阈值时并联流体路径中的调节阀可以减小流动。调节阀还可以从润滑回路排出流体以释放压力。

在另一个实施例中，液压控制系统包括与被动阀串联的热交换器。该阀响应于流体温度的变化而在温度低于较低阈值时允许完全流动、在温度高于上限阈值时允许完全流动而当温度在两个阈值之间时阻断流动。并联流动路径可以在所有温度下提供流动。并联流动路径中的调节阀可以在润滑回路压力超过压力阈值时减小流动。调节阀还可以从润滑回路排出流体以释放压力。

适用于液压控制系统的阀包括阀孔(valve bore)、可移动的滑阀(spool)和蜡盒(wax cartridge)。蜡盒使滑阀响应于流体温度而在孔内移动。阀孔形成有三个端口。滑阀上的环空在第一位置处允许第一和第二端口之间的流动、在第二位置处允许第二和第三端口之间的流动而在第三位置处阻断第二端口的流动，第三位置在第一和第二位置之间。阀孔可以形成有提供流体和蜡盒之间的热连通(thermal communication)的第四端口。第一和第三端口可以直接连接至共用的液压回路。

根据本发明的一方面，提供一种阀门，包含：形成第一、第二和第三端口的阀孔；在阀孔内可移动并且配置用于在第一位置处允许第一和第二端口之间流动、在第二位置处允许第二和第三端口之间流动以及在第三位置处阻断第二端口的流动的滑阀；以及配置用于响应于温度的变化而改变滑阀的位置的蜡盒。

根据本发明的一个实施例，第三位置在第一位置和第二位置之间。

根据本发明的一个实施例，阀孔进一步形成有配置用于在流进第四端口的流体和蜡盒之间提供热连通的第四端口。

根据本发明的一个实施例，第一和第三端口直接连接至共用的液压回路。

附图说明

图1是现有技术的变速器液压网络的示意代表；

图2是根据本发明的第一变速器液压网络的示意代表；

图3是当流体比正常运转温度范围冷时热力阀的截面图；

图4是当流体在正常运转温度范围内时图3中热力阀的截面图；

图5是当流体比正常运转温度范围热时图3中热力阀的截面图；

图6是根据本发明的第二变速器液压网络的示意代表；

图7是当润滑压力在正常范围内时润滑调节阀的截面图；

图8是当润滑压力高于正常范围时图7中润滑调节阀的截面图；

图9是当润滑压力远高于正常范围时图7中润滑调节阀的截面图。

具体实施方式

本说明书描述了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

图2示意说明了变速器液压控制系统的一部分。粗线表示机械功率流而细线表示变速器流体流。虚线代表控制信号。发动机10驱动变矩器12，该变矩器驱动变速箱14。通过提供加压流体至液压致动的离合器而选择变速箱14的传动比。通过发动机10机械驱动的可变排量泵16从油底壳18汲取流体并在管路压力回路22中将其传输至阀体。响应于来自控制器23的信号，调节器34调节泵16的排量以控制管路压力回路22中的压力。从管路压力回路22至调节器34以及从调节器34至泵16的控制信号可以采用可以忽略流动速率的液压连接中的压力的形式。阀体24引导加压流体至变矩器回路26和适当的离合器回路28以在变速箱14中建立希望的传动比。流出变矩器的流体在其至润滑回路30的管路上分成两个并列回路。润滑回路中的流体在返回至油底壳18之前提供变速箱14的润滑并且吸收热量。

流出变矩器的流体的一部分通过孔36流动至润滑回路。剩余部分的流体被引导通过热交换器32。当流体温度在正常运转范围中时，热交换器回路中的流体流动通过孔38以相对较慢的流动速率进入热交换器32。当流体温度高于阈值时，热力阀(thermal valve)40允许以相当高的流动速率通过热交换器32。由于泵16是可变排量泵，当温度在正常运转范围内时减小的流动速率通过热交换器允许泵16以减小的排量运转,从而减小功率消耗。

一些实施例可以配置用于提供加速的变速器流体变热。在这些实施例中，热交换器32提供变速器流体和发动机冷却剂之间的热传递。此外，热力阀40配置用于当变速器流体低于正常运转温度范围时提供增加的流动速率。由于在行驶循环(drive cycle)期间发动机冷却剂倾向于较早变热，在行驶循环的早期阶段期间热量从发动机冷却剂流向变速器流体。随着变速器流体向正常的运转温度变热，其粘性减小并且变速器寄生损失减小。由于变速器花费较少时间经历与变速器冷流体关联的增加的寄生损失，行驶循环的燃料消耗改善。

图3显示热力阀40的截面图。阀40相对于中心线50轴对称。滑阀52在阀孔54内轴向滑动。塞子56相对于阀孔54是静止的。滑阀52和塞子56形成容纳蜡盒58的腔。管路压力回路流动经过阀使得蜡的温度约为管路压力回路中流体的温度。随着蜡变热，它膨胀向左推动滑阀52。随着蜡冷却，滑阀52向右移动。阀孔包括形成三个端口66、68和70的多个实体部(land)60、62和64。中间端口68连接至变矩器输出回路。左端口66和右端口70连接至热交换器入口回路。滑阀52包括在特定的滑阀位置允许流体从端口68流向端口66或端口70的环空72。图3显示滑阀在对应于流体低于正常运转温度的位置。在该位置，流体从变矩器出口自由流动通过端口68至端口70至热交换器。这在流体较冷时提供了较高的流动速率使得通过发动机冷却剂加热变速器流体用于较快的变速器暖机。在不实施该暖机特征的实施例中，端口70可以不存在。

图4显示热力阀处于对应于正常运转温度的位置。蜡的膨胀相对于图3中的位置向左推动滑阀。在该位置，端口68与端口66和70之间的流动被阻断。至热交换器的唯一流动是孔38允许的最小水平。由于流体的流动速率减小，可以减小泵16的排量，从而减小泵的扭矩并改善燃料经济性。

图5显示热力阀处于对应于温度高于正常运转温度的位置。蜡的膨胀相对于图3和4中的位置进一步向左推动滑阀。在该位置处，流体从端口68自由流动至端口66。这在流体较热时提供了较高的流动速率使得热量从变速器流体传输至发动机冷却剂并最终至环境空气。

如图6所示当包括润滑调节阀80时，系统在正常运转温度范围中更加高效。调节阀80响应于回路30中压力的变化。当回路30中的压力小于第一阈值时，调节阀80允许流体从变矩器出口自由流动至回路30。当回路30中的压力超过第一阈值时调节阀开始约束该流动，当压力达到第二阈值时完全阻断该流动。作为响应，调节器34可以减小泵16的排量，减小了驱动泵需要的扭矩。如果压力继续升高到第三阈值以上，调节阀80将流体从回路30转移至油底壳18。除减小泵的流动要求之外，调节阀80确保回路30中的压力不会过度增加。回路30中过度的压力可能导致可能产生过度阻力的过度润滑流动。除提供润滑流之外，回路30可以提供流体至变速器离合器的平衡室(balance chamber)。平衡室中过度的压力可以使离合器部分分离。当离合器活塞运行(stroke)时，流体被推出平衡室，这可能导致回路30中的压力增加,除非有可用的释放路径。

图7显示润滑调节阀80的截面图。阀80相对于中心线90是轴对称的。滑阀92在阀孔94内轴向滑动。阀孔包括形成四个端口102、104、106和108的多个实体96、98和100。润滑压力回路30连接至端口102和106。通过连接至润滑回路30的室110的压力确定滑阀92的位置。当室110中的压力较低时，弹簧112抵靠止挡部迫使滑阀92向左。在该位置处，来自变矩器出口的流体通过环空114自由流动至润滑回路。如果润滑回路30中的压力增加，如图8所示，滑阀92将向右移动阻断至润滑回路30的流体流动。如果润滑回路30中的压力更进一步地增加，滑阀92将进一步向右移动至图9显示的位置。在该位置处，来自润滑回路30的流体通过环空116流至油底壳以释放压力。

虽然上文描述了示例实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，并且应理解不脱离本发明的精神和范围可以作出各种改变。如上所述，可以组合多个实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。尽管已经描述了多个实施例就一个或多个期望特性来说提供了优点或相较于其他实施例或现有技术应用更为优选，本领域技术人员应该认识到，取决于具体应用和实施，为了达到期望的整体系统属性可以对一个或多个特征或特性妥协。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于装配等。因此，描述的实施例在一个或多个特性上相对于其他实施例或现有技术应用不令人满意也未超出本发明的范围，并且这些实施例可以满足特定应用。

Claims (9)

1.一种用于变速器的液压控制系统，包含：

从变矩器至润滑回路的包括与被动阀串联的热交换器的热交换器流动路径，所述被动阀配置为响应于流体温度小于第一阈值而减小热交换器流动速率，所述被动阀进一步配置为响应于所述流体温度小于第二阈值而增加所述热交换器流动速率，所述第二阈值小于所述第一阈值；以及

从所述变矩器至所述润滑回路的绕过所述热交换器的用于在流体温度高于和低于所述第一阈值时提供流动的并联流动路径。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，进一步包含配置用于提供加压流体至所述变速器的可变排量泵。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，进一步包含与所述被动阀并联的以及与所述热交换器串联的流动路径。

4.根据权利要求2所述的液压控制系统，其中，所述并联流动路径包括配置用于当润滑回路压力超过第一阈值时减小通过所述并联流动路径的流动的调节阀。

5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其中，所述调节阀进一步配置用于当所述润滑回路压力超过第二阈值时从所述润滑回路排出流体，所述第二阈值高于所述第一阈值。

6.一种液压控制系统，包含：

热交换器；以及

与所述热交换器串联的被动阀，并且所述被动阀配置用于响应于流体温度的变化而在温度小于第一阈值时允许流动以加热所述流体、在温度高于第二阈值时允许流动以冷却所述流体以及在温度在所述第一阈值和所述第二阈值之间时阻断流动以减少流动需求。

7.根据权利要求6所述的液压控制系统，进一步包含与所述热交换器和所述被动阀并联以在所有温度下提供流动的并联流动路径。

8.根据权利要求7所述的液压控制系统，其中，所述并联流动路径包括配置用于当流体压力超过第一阈值时减小通过所述并联流动路径的流动的调节阀。

9.根据权利要求8所述的液压控制系统，其中，所述调节阀进一步配置用于当所述流体压力超过第二阈值时从润滑回路排出流体，所述第二阈值高于所述第一阈值。