CN107606118A - 恒温旁通阀 - Google Patents

Abstract

一种恒温旁通阀当流体处于正常操作温度时具有通过旁通通道的特定流动阻力。通过限定旁通通道内的径向间隙小于1.0mm来实现在每分钟10公升的流速下在10磅/平方英寸和20磅/平方英寸之间的上述流动阻力。通过旁通通道的流速是冷却器的流动阻力的至少一半。此旁路流动阻力是有益的，因为其在旁通期间限制润滑流体的流速，从而减小变速箱的附加损失。

Description

恒温旁通阀

技术领域

本公开涉及变速器液压控制装置领域。更具体地，本公开关于恒温旁通阀。

背景技术

图1示出车辆传动系统。粗实线表示机械动力流动而细实线表示传动液流动。发动机10驱动液力变矩器12，液力变矩器12继而驱动变速箱14。变速箱14可在向输出轴传输机械动力之前调节转速和扭矩。通过向液压致动的离合器提供加压流体来选择变速箱14的传动比。由发动机10机械驱动的泵16从油底壳18吸取流体。阀主体20将加压流体按路径输送到液力变矩器和建立所需传动比的变速箱14内的离合器。流体还向变速箱14提供润滑并且吸收热量。然后流体返回油底壳18。

当流体在最佳温度下时变速器运行最有效。当流体过冷，其粘度增高增加摩擦阻力。如果流体过热，则粘度过小导致泵周围和别处的增加的泄露。这种增加的泄漏减小了来自泵16的可用压力，从而减小了变速箱14内的离合器的扭矩容量。如果流体温度在一段足够长的时间内保持较高，离合器的摩擦特性发生变化且换挡质量下降。通过使润滑液通过冷却器22和旁通通道24来控制流体温度。冷却器是具有流体回路的热交换器，其旨在促进直接向环境空气或向诸如流体冷却剂的中间介质进行热传递。当流体温度高时，润滑流体在进入变速箱14之前通过冷却器22。另一方面，当流体温度低时，旁通阀24使流体绕过冷却器直接输送到变速箱14并且因此允许流体快速变热。应当注意，尽管如图1所示阀主体20和旁通阀24为不同部件，但是一些实施例可将旁通阀24集成到阀主体中。

旁通阀24从阀主体20中的压力回路26接收流体。压力回路中的压力维持在足够大的压力以推动流体以足够大的流动速率通过旁通阀、冷却器和润滑回路28，从而提供充分的润滑和散热。例如，压力回路26可流体连接至液力变矩器返回回路。当流体温度低时，旁通阀24将压力回路26流体连接至润滑回路28。当回路之间存在无任何特定或大流速限制的路径，使得两个回路基本上处于相同的压力时，液压回路流体连接。液压回路可通过泵或通过旨在在回路之间产生压力差的固定或变化尺寸的孔口分离。当流体温度低时旁通阀24还可阻塞流体通过冷却器。即使流动未被阻塞，由于冷却器的流动阻力，绝大部分的流体绕过冷却器。当流体高于最佳温度时，旁通阀将压力回路26与润滑回路28隔离，将压力回路26流体连接至冷却器供应回路30，且将冷却器返回回路32流体连接至润滑回路28。这推动流体流动通过冷却器。

发明内容

一种变速器系统包括热交换器、阀主体和旁通阀。热交换器具有入口和出口之间的第一流动阻力。阀主体具有压力回路(诸如液力变矩器返回回路)和润滑回路。当流体温度等于对应于正常操作温度的第一阀值时，旁通阀阻塞从出口到润滑回路的流动且允许经由旁通通道从压力回路到润滑回路的流动。在这种条件下，旁通通道具有大于第一流动阻力的一半的第二流动阻力。此流动阻力可例如通过小于1.0mm的径向间隙产生。当流体温度超过大于第一阀值的第二阀值时，旁通阀阻塞经由旁通通道的流动，将压力回路流体连接至热交换器的入口，并且将热交换器的出口流体连接至润滑回路。

一种变速器系统包括压力回路、润滑回路、冷却器和旁通阀。压力回路可以是液力变矩器返回回路。当流体温度超过温度阀值时，旁通阀将流体经由冷却器从压力回路输送到润滑回路，且当流体温度低于阀值时经由旁通通道输送流体。当流体温度等于阀值时，旁通通道限定小于1.0mm的径向间隙。当流体温度等于阀值时，旁通通道的流动阻力可大于冷却器的流动阻力的一半。例如，在正常操作温度下的每分钟10公升的流速的传动液的上述流动阻力可在10磅/平方英寸到20磅/平方英寸之间。

一种冷却变速器的方法包括响应于流体温度超过第一阀值将流体经由冷却器输送至润滑回路，以及响应于流体温度低于第一阈值将流体经由旁通通路输送至润滑回路。当温度等于第一阀值时，旁通通道限定小于1.0mm的径向间隙。径向间隙可导致通过旁通通道的流动阻力大于冷却器的流动阻力的一半。该方法还可当温度低于小于第一阈值的第二阀值时阻塞所有流体流动通过冷却器。该方法还可当温度高于大于第一阈值的第三阀值时阻塞所有流体流动通过旁通通道。

附图说明

图1是车辆动力系统的示意图。

图2是示出当流体较冷时的恒温旁通阀的图解。

图3是示出当流体处于正常操作温度时的恒温旁通阀的图解。

图4是示出当流体较热时的恒温旁通阀的图解。

图5是示出当冷却器流体环路被堵塞时的恒温旁通阀的图解。

图6是示出恒温旁通阀的替代实施例的图解。

具体实施方式

在此描述本文公开的实施例。应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，且可采取各种可替代形式的实施例。附图未必按比例绘制，并且可放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。因此，所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限定，而是仅仅教导本领域的技术人员多方面实施本发明的代表性基础。因此，本领域中普通技术人员将理解，参考任一附图所示出和描述的各种特征可以结合一个或多个其他附图中示出的特征，以产生未明确示出和描述的实施例。所示出特征的结合提供了主要应用的代表性实施例。然而，对于特定应用和实施方式，与本文公开教导一致的各种特征的结合和改进是可期望的。

流体流动通过给定通道的速率是通道的几何结构、通道的端部之间压力差和流体粘度的函数。传动液的粘度受温度强烈影响。通道的几何结构以流动阻力为特征，流动阻力是推动参考粘度的流体以参考流速通过通道所需的压力。通常，旁通阀设计成使通过旁通通道的流动阻力最小化。在正常操作温度下对于每分钟10公升的传动液小于1磅/平方英寸的流动阻力是标准的。

在润滑回路中需要足够大的流速以保证移动零件被包覆且驱散热量。压力回路26中的压力保持足够高以确保润滑流速在所有操作条件下足够大。当润滑回路中的流速增大时，变速箱14的摩擦阻力增大，降低了燃料经济性。因此，需要避免过大的润滑流速。当流体较冷时，诸如车辆浸没在寒冷环境温度中之后，由于流体的高粘度，润滑流速趋向于降低。使用标准旁通阀几何形状，当流体变热时流速增大，因为流动阻力接近恒定且粘度减小。当旁通阀改变状态且使流体通过冷却器22时，由于冷却器的流动阻力，流速减小。为确保流体较冷或较热时流量充足，当流体接近其正常操作温度时流量趋向于过量。

图2至图5示出设计成调节润滑流体温度和流速的旁通阀。图2示出流体较冷时的旁通阀24。该旁通阀包括具有三个通道的外壳34。源通道36将加压流体从端口38引导到端口40。端口38从压力回路26(图1)接收流体。端口40将流体经由回路30(图1)输送到冷却器。相似地，返回通道42将冷却流体从端口44引导到端口46。端口44经由回路32(图1)接收从冷却器返回的流体。端口46将流体输送到润滑回路28(图1)。旁通通道48将流体绕过冷却器流体环路从源通道36引导到返回通道42。旁通通道48限定在阀座50和提升阀52之间。当提升阀52远离阀座50移位时，如图2所示，流体可流动通过阀座50和提升阀52之间的旁通通道48。提升阀52刚性附接至被支撑以在旁通通道48内移动的汽缸54。汽缸54还包括当汽缸54处于图2所示的位置时阻塞返回通道42的面56。

活塞58在汽缸54内滑动。在正常操作条件下，减压弹簧60抵靠外壳34中的凸缘62推动活塞58。蜡包含在由汽缸54和活塞58形成的腔64内。汽缸54设计成使腔64热浸入源通道36中。换言之，基于腔的位置和材料的热传导性，蜡的温度主要由源通道内的流体的温度决定。返回通道中的流体的温度对蜡的温度有很小(如果有的话)的影响。蜡配制成具有与传动液的所需操作温度相对应的融点。弹簧66朝向返回通道推动提升阀52达到腔64中蜡的体积允许其运动的程度。选择弹簧60和66的弹簧比率以使由弹簧60施加的力超过由弹簧66施加的力。当蜡是固体时，其体积相对低，允许提升阀52远离阀座50运动以打开旁通通道48并且促使表面56阻塞返回通道42。在这种条件下，所有流体从压力回路流动通过旁通通道48至润滑回路，而不流动通过冷却器。图2所示的冷条件下的旁通通道48的流动阻力相对低。因此，流率对于润滑需要是充足的，即使粘度可能相对较高。

图3示出当流体已达到正常操作温度时的旁通阀24。由于腔64中的蜡热浸入源通道36中，一些蜡熔化。当熔化时蜡的体积大致增加。因此，腔64的体积增大，促使汽缸54克服复位弹簧66相对于汽缸58滑动。活塞58由处于压缩状态的减压弹簧60限制移动。汽缸54朝向源通道36移动促使提升阀52朝向阀座50移动。这减小了旁通通道48的截面面积，增大了流动阻力。特别地，提升阀52和外壳34之间存在限制流量的径向间隙。发明人已经确定：对于在正常操作温度下的传动液的粘度下的每分钟10公升的流量，在0.5mm和1.0mm之间的径向间隙产生在10磅/平方英寸和20磅/平方英寸之间的所需流动限制。在如图3所示的正常操作温度下，旁通通道48的流动阻力至少是冷却器22(图1)的流动阻力的一半。增大的流动阻力用于在温度升高时减小流速，而减小的流体粘度用于在温度升高时增大流速。总的来说，当温度升高时流速略有增大，但是与流动阻力保持恒定相比处于更低的梯度。因此，流速保持非常接近润滑和热损耗所需的水平。将导致增大的传动阻力和降低的燃料经济性的较高流速得到避免。

图4示出温度已经进一步升高之后的旁通阀24。一旦温度超过正常操作温度，表面56不再完全阻塞返回通道42。随着温度升高，间隔增大以使返回通道的流动阻力变小。在图4所示的温度下，提升阀52被迫与阀座50接触以阻塞所有通过旁通通道48的流动。所有流体流动通过源通道36、通过冷却器22(图1)，并且然后通过返回通道42返回润滑回路。因为在正常操作温度下，通过冷却器的流动阻力小于旁通通道48的流动阻力，当温度增加到正常操作温度以上时流速增大。增大的流速补偿更热的流体的减小的润滑能力和热吸收能力，维持充足的润滑和热排除。

图5示出当流体较热且冷却器流体环路被阻塞时的旁通阀24。尽管减压弹簧60继续朝向阀座50推动提升阀52，但此力被源通道36和返回通道42之间的压力差克服。压力差使提升阀52从阀座50移位以允许流体流动通过旁通通道48。压力差由减压弹簧60产生的力和提升阀52的面积决定。选择这些参数以使此特征仅当通过冷却器流体回路的阻力过多时激活。如果冷却器流体环路的阻塞仅为局部阻塞，则一部分的流体将继续流动通过冷却器。如果部分阻塞由低温引起，则此热流体的流动将缓解阻塞。同时，在可接受的压力下，变速器提供有充足的润滑油流。

图6示出了当流体在正常操作温度时的替代实施例。在此实施例中，垫圈70响应于由蜡腔感测的温度变化在孔72内移动。将压力回路连接至返回回路的旁通通道48’包括位于垫圈70和孔72的壁之间的径向间隙。此径向间隙在0.5mm到1mm之间，其对于在正常操作温度下的传动液的粘度下的每分钟10公升的流量产生在10磅/平方英寸到20磅/平方英寸之间的所需流动限制。

尽管以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述由权利要求涵盖的所有可能形式。说明书中的言辞是描述性言辞而非限制性言辞，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下能够进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可加组合以形成本发明的未明确描述和说明的进一步实施例。尽管各种实施例已经描述为提供优势或关于一个或多个期望特征优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域中的技术人员应认识到，可折中一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。照此，描述为相比其他实施例或现有技术实施方式关于一个或多个特性不那么合意的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用而言可能是理想的。

Claims (20)

1.一种变速器系统，包括：

具有流体环路的热交换器，所述热交换器具有入口和出口，所述热交换器具有第一流动阻力；

阀主体，所述阀主体具有压力回路和润滑回路；以及

旁通阀，所述旁通阀将所述热交换器连接至所述阀主体并且构造成：

响应于流体温度等于第一阀值，阻塞从所述出口到所述润滑回路的流动并且允许经由具有第二流动阻力的旁通通道从所述压力回路到所述润滑回路的流动，其中所述第二流动阻力大于所述第一流动阻力的一半，以及

响应于所述流体温度超过第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，经由所述旁通通道阻塞流动，将所述压力回路流体连接至所述入口，并且将所述出口流体连接至所述润滑回路。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述旁通通道限定小于1.0mm的径向间隙。

3.根据权利要求1所述的变速器系统，其中，所述旁通阀进一步构造成：响应于所述流体温度小于第三阀值，其中所述第三阈值小于所述第一阈值，将所述旁通通道的所述流动阻力减小到低于所述第一流动阻力。

4.根据权利要求1所述的变速器系统，其中，所述旁通阀进一步构造成：响应于所述压力回路和所述润滑回路之间的压力差超过压力阀值同时所述流体温度超过所述第二阀值，允许通过所述旁通通道的流动。

5.根据权利要求1所述的变速器系统，其中，所述压力回路是液力变矩器返回回路。

6.根据权利要求1所述的变速器系统，其中，所述旁通阀包括含有蜡的腔，所述蜡配制成具有等于所述第一阈值的熔点。

7.根据权利要求6所述的变速器系统，其中，所述腔热浸入所述压力回路中。

8.一种变速器系统，包括：

压力回路；

润滑回路；

冷却器；以及

旁通阀，所述旁通阀构造成当流体温度超过温度阀值时经由所述冷却器将流体从所述压力回路输送至所述润滑回路，并且当所述流体温度小于所述阈值时经由旁通通道将流体从所述压力回路输送到所述润滑回路，其中，当所述流体温度等于所述阀值时，所述旁通通道限定小于1.0mm的径向间隙。

9.根据权利要求7所述的变速器系统，其中，当所述流体温度等于所述阀值时，所述旁通通道具有大于所述冷却器的流动阻力的一半的流动阻力。

10.根据权利要求7所述的变速器系统，其中，当所述流体温度等于所述阀值时，所述旁通通道具有在每分钟10公升的流速下的10磅/平方英寸到20磅/平方英寸之间的流动阻力。

11.根据权利要求8所述的变速器系统，其中，所述旁通阀进一步构造成响应于所述流体温度进一步降低到所述阀值以下，减小所述旁通通道的流动阻力。

12.根据权利要求8所述的变速器系统，其中，所述旁通阀进一步构造成：响应于所述压力回路和所述润滑回路之间的压力差超过压力阀值同时所述流体温度超过所述温度阀值，允许通过所述旁通通道的流动。

13.根据权利要求8所述的变速器系统，其中，所述压力回路是液力变矩器返回回路。

14.根据权利要求8所述的变速器系统，其中，所述旁通阀包括含有蜡的腔，所述蜡配制成具有等于所述温度阀值的熔点。

15.根据权利要求14所述的变速器系统，其中，所述腔热浸入所述压力回路中。

16.一种控制变速器的方法，包括：

响应于流体温度超过第一阈值将流体经由冷却器输送至润滑回路；以及

响应于所述流体温度小于所述第一阈值将流体经由旁通通道输送至所述润滑回路，当所述流体温度等于所述第一阈值时，所述旁通通道限定小于1.0mm的径向间隙。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述流体温度等于所述阀值时，所述旁通通道具有大于所述冷却器的流动阻力的一半的流动阻力。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括响应于所述流体温度小于第二阈值，其中所述第二阈值小于所述第一阈值，阻塞流体经由所述冷却器流动。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括响应于所述流体温度超过第三阈值，其中所述第三阈值大于所述第一阈值，阻塞流体经由所述旁通通道流动。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括响应于压力回路和所述润滑回路之间的压力差超过压力阈值同时所述流体温度超过所述第三阈值，经由所述旁通通道输送流体。