CN107631013A - 用于管理变速器流体温度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于管理变速器温度的系统和方法包括：变速器壳体，其封闭用于传输动能和变速器流体的变速器部件；以及变速器壳体内的热量交换器。

Description

用于管理变速器流体温度的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于管理变速器流体温度的系统和方法。
背景技术
本文提供的背景技术的目的在于总体地呈现本发明的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分中所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。
现代的机动车变速器使用几夸脱或几公升的变速器流体或液压油。变速器流体用于多种目的。首先，流体将变速器内的数个移动和旋转零部件润滑。其次，流体用作热量传递机构以维持适当的操作温度，且第三个目的是在用于变速器的液压控制系统中的使用。
将变速器流体温度维持在可接受的操作范围内的尝试依赖于远离变速器的变速器油冷却器或加热器，其用于散发或吸收热量。变速器中的变速器流体流的一部分从变速器内的操作流转向至外部冷却器/加热器。
在低温天气开始期间，低温变速器流体可具有高粘度，这可显著地降低变速器的操作效率，诸如例如寄生摩擦损失或泵送阻力。取决于环境温度，在变速器流体温度升高至操作效率提高到令人满意的水平的范围之前，可能需要花费大量时间。此延迟主要是由于变速器本身的部件中的摩擦加热是提高变速器流体温度的唯一热源的事实。在此时间期间，可显著地降低操作效率，从而导致例如燃料经济性下降。
因此显而易见的是，期望改善对变速器流体温度的控制。
发明内容
一种用于管理变速器流体温度的系统包括：变速器壳体，其封闭用于传输动能和变速器流体的变速器部件；以及该变速器壳体内的热量交换器。一种用于管理变速器流体温度的方法包括：提供变速器壳体，其封闭用于传输动能和变速器流体的变速器部件；以及在该变速器壳体内提供热量交换器。以此方式，热量交换器可以放置在流体的操作流动路径内，而非仅仅放置在流体流的仅一部分可被暴露于热量交换器的转向流动路径中。以此方式，变速器壳体中的变速器流体流的极大部分(如果并非全部流动)可被暴露于热量交换器。这大幅地提高了热量交换器的热量传递的容量，从而提高了热量可被传递至变速器流体中或从变速器流体传递热量的速率。例如，变速器内存在热量交换器使得变速器流体能够在低温启动条件期间极快速地加热，从而可大幅地提高低温启动条件期间该变速器的效率和操作效力。类似地，从变速器传递热量的更大容量提高了将热量传递远离变速器的更有效系统以将流体温度维持在操作温度的优选范围内。
本发明与以下系统形成鲜明对比：可在变速器壳体外部提供变速器流体热量交换器且因此可仅将变速器流体流的一部分发送至外部热量交换器，这限制了热量交换器的热量传递能力和热量可以交换的速率。例如，从外部安装的热量交换器可仅接纳流过变速器的流体的体积的三分之一。另外，将热量交换器定位在变速器壳体外部要求流体的正常的操作流动的一部分从否则并非变速器操作所必需的新的或不同路径中分流出来。将热量交换器安装在变速器壳体内使得该热量交换器能够直接定位在通过变速器的流体的正常流动的路径中，即使不存在热量交换器，也将发生流体通过变速器。这进一步提供了优化热量交换器的配置以最小化和/或避免通过变速器的变速器流体的流动中的任何中断的机会。
另外，将热量交换器定位在变速器外部要求在变速器与从远处安装的热量交换器之间增加流体连通通道。变速器流体的这种路径增加需要附加能量来使得流体流过此附加路径。在某些实例中，这甚至可不仅需要附加阀，而且还需要辅助泵送系统来迫使该流体部分通过此附加路径。所有这些因素均增加了利用从远处安装的热量交换器所需要的能量，并且降低了变速器的效率。根据本发明的示例性实施例，将热量交换器安装在变速器壳体内消除了这些结构的必要性，且因此显著地提高了变速器的整体效率。
从下文提供的详细说明将会清楚本发明的其它应用领域。应当理解的是，详细描述和具体实例仅仅旨在用于说明目的，而不旨在限制本发明的范围。
从包括权利要求书和结合附图取得的示例性实施例的详细描述中，能够明白本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
通过详细说明和附图将更完全地理解本发明，其中：
图1是根据示例性实施例的推进系统100的示意图；
图2是根据示例性实施例的变速器202的贮槽200的截面透视图；
图3A是图2中的热量交换器214的透视图；
图3B是图2和3A中的热量交换器的截面透视图；
图4说明根据示例性实施例的变速器中的贮槽区域400；
图5A是另一个热量交换器500的透视图；以及
图5B是热量交换器500的截面透视图。
具体实施方式
所附描述仅仅具有说明本质，且决不旨在限制本发明、其应用或用途。本发明的广泛教导可通过各种形式来实施。因此，虽然本发明包括特定实例，但是本发明的真实范围不应当局限于此，因为当研究图式、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。
图1是根据示例性实施例的推进系统100的示意图。推进系统100包括发动机102，其经由耦接器104向变速器106提供动能。变速器106可以经由变矩器108连接至耦接器104。变矩器108进而耦接至多个动能传输装置110。动能传输装置110可以是例如设置有行星齿轮组等的摩擦离合器和制动器。变速器106包括壳体112，其封闭变速器106的部件以及变速器流体或变速器油，该变速器流体或变速器油将变速器106内的部件润滑和冷却/加温。在自动变速器中，变速器流体还可以用于操作离合器以选择性地接合液压控制系统(未示出)中的齿轮组。
根据示例性实施例，变速器壳体112还封闭热量交换器114。热量交换器114定位在变速器壳体112内以使得热量传递至封闭在变速器壳体112内的变速器流体和/或从该变速器流体传递热量。热量交换器114可以使用流体热量传递介质与位于变速器106外部的热管理系统116进行流体连通，该流体热量传递介质能够在变速器壳体114内循环并且经由延伸穿过变速器壳体112的壁的通道流至热量交换器114和从该热量交换器流动。例如，热管理系统116可以定位在变速器106外部，并且用于分布和管理汽车内的多个部件之间的热量传递。
图1中的热管理系统116包括热量交换器118，其可以与发动机102和/或诸如(例如)散热器120的另一个热活性装置相关联。热管理系统116可以包括任何数量的热量交换器，其可以与(例如)散热器120、发动机102内的发动机缸体、排气歧管、发动机的排气系统、动力转向系统等交换热量。本发明不限于热管理系统的任何具体结构，除了该系统能够将热量交换介质循环通过变速器106内的热量交换器114之外。
热量交换器118可以与热量交换器114有选择性地流体连通。至热量交换器114的流体流是经由流体开关系统控制，该流体开关系统的实例被示意地说明为阀122。流体开关系统的另一个实例可以包括恒温器。热管理系统116进一步可以包括控制器124，其基于例如接收自定位在变速器壳体112内的温度传感器126的信号来控制至热量交换器114的流体流。以此方式，控制器124可选择性地将流体流切换至热量交换器114，以(例如)向热量交换器114提供热量来提高变速器流体的温度，这是低温启动条件中可能所期望的，或控制器124可以选择性地将流体流切换至热量交换器114，以(例如)消除热量交换器114中的热量来将变速器流体的温度维持在期望温度范围内。
在图1中示意地说明的示例性变速器106中，泵/过滤器128也可以位于变速器壳体112内。泵/过滤器128激发变速器流体在变速器壳体112内循环以提供润滑、热量管理和/或在液压控制系统内使用来选择性地接合自动变速器中的变速器内的离合器和/或齿轮组。在图1的示例性实施例中，热量交换器114定位成靠近和/或邻近于泵/过滤器128的入口，使得循环通过变速器的变速器流体流的大多数部分接触热量交换器114的热量交换表面。以此方式，热量交换器114与变速器流体之间的热量传递的效率最大化，由此增加热量传递容量并且可以显著地减少将变速器流体的温度改变至期望操作温度范围内所花费的时间量。另外，热量交换器114的配置可以适用于在变速器流体进入泵/过滤器128的入口之前优化或最大化变速器流体与热量交换器114的接触，如将根据下文的示例性热量交换器所解释。
图2示出了示例性变速器202的贮槽200的截面透视图。贮槽200通常填充变速器流体(未说明)至液位204使得位于贮槽200内的部件被浸入在变速器流体中。变速器202包括具有壁208的变速器壳体206，该壁限定变速器壳体206的外部长度并且将部件封闭在壳体206内和将变速器流体维持在壳体206内。变速器流体过滤器210定位在变速器202的贮槽200内。变速器流体过滤器210包括入口212，其从贮槽200接纳变速器流体。过滤器210可以形成泵的一部分或可以与泵(未示出)进行流体连通，该泵激发流体流入该入口212中并且通过过滤器210。在另一个示例性实施例中，变速器贮槽200可以不包括过滤器210，但是可以仅包括泵(未示出)。在任何情况下，从贮槽200中汲取变速器流体以在变速器中的其它处使用。
热量交换器214也定位在变速器壳体206的贮槽200内。热量交换器214配置成优化从贮槽200中汲取和汲取至入口212中的变速器流体对热量交换器214的热量交换表面的暴露。例如，如可参考图3A和3B更容易地理解，热量交换器214可以形成u状以基本上包围入口212使得从贮槽200至入口212中的基本上全部变速器流体流(参照流动线220)均接触热量交换器214的热量交换表面，由此最大化热量交换器214向变速器流体和/或从变速器流体传递热量的容量。
如图3A和3B中所说明，热量交换器214是包括一组堆叠的月牙形板222的配置。板222是中空的以在板222内提供热量传递流体介质的流动。板222的表面可以包括诸如凹坑、导向件或脊部的表面特征(未示出)以影响流体跨热量传递表面的流动和/或提高或最大化变速器流体与热量交换器214的热量传递表面之间的相互作用的表面面积或热量传递特性以提高变速器流体与热量交换器214之间的热量传递容量。表面特征还可以设计成最小化跨热量交换表面的流动的压力降和/或改善油与热量交换表面之间的热量传递特性。
热量交换器214包括挡板216，其可以用于引导贮槽200中的变速器流体流与热量交换器214的热量交换表面接触。替代地，挡板216可以配置成防止或阻止变速器流体经由流动路径从贮槽200流动至入口212，该流动路径可能无法与热量交换器214的热量交换表面接触。此挡板216可以在其中空间可能不足以提供热量交换器214的热量交换表面(诸如例如入口212可定位成极为靠近变速器壳体206的壁208)的实例中是有用的。
热量交换器214包括入口通道218和出口通道220，其延伸穿过变速器壳体206的壁208中的对应通道224。以此方式，热量交换器214可以与变速器外部进行流体连通以使得例如由示例性热管理系统116提供和/或控制流体热量传递介质的流动。
图4说明变速器402中的另一个示例性贮槽区域400。变速器贮槽区域400包括泵406、过滤器408和热量交换器214。过滤器408的入口靠近变速器壳体贮槽区域400的壁410。因此，没有足够空间来将热量交换器的热量传递表面定位在入口与壁410之间。在此实例中，挡板216用于阻止贮槽400中的流体流入该入口中，没有热量交换器的热量交换表面定位在该入口中。实情是，挡板216将流体流改向至入口中使得流体在进入该入口之前接触热量交换器214的热量交换表面。
图5A和5B说明热量交换器500的另一个示例性实施例，该热量交换器包括中心开口502，该中心开口被环状板504的热量交换表面包围。此热量交换器500可以定位在变速器壳体内使得中心开口502接纳流体入口。以此方式，环状板504的热量交换表面基本上包围中心开口502，这需要流体流入定位在中心开口中的入口中以接触环状板504的热量交换表面。热量交换器的其它替代性实施例可以适用于壳体内的环境和/或结构以提供热量传递至变速器流体和/或从变速器流体提供热量传递，并且保持在本发明的范围内。例如，热量交换器可以配置为管组件或任何其它结构。
热量交换器可以定位在变速器壳体内的任意处，前提是在热量交换器与变速器壳体内的变速器流体之间提供实现接触的至少一些热量传递。例如，热量交换器可以定位在变速器壳体内有变速器流体可被飞溅至热量交换器上的区域中，或热量交换器可以设置在其自身的贮槽区域(未示出)中以适应诸如包装和/或空间限制的其它考虑。

Claims (10)

1.一种用于管理变速器流体温度的系统，其包括：
变速器壳体，其封闭用于传输动能和变速器流体的变速器部件；以及
所述变速器壳体内的热量交换器。
2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括所述变速器壳体内的泵和所述变速器壳体内的过滤器中的一个的入口，其中所述热量交换器定位成邻近于所述入口。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述泵使所述变速器流体在所述变速器壳体内循环。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述热量交换器的热量交换表面基本上包围所述入口使得基本上全部所述变速器流体流在进入所述入口之前接触所述热量交换表面。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述热量交换器包括一组堆叠板。
6.根据权利要求2所述的系统，其中所述热量交换器配置成接触进入所述入口中的变速器流体流的大多数部分。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述热量交换器定位在所述变速器壳体内的变速器流体贮槽内。
8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括挡板以引导变速器流体流跨过所述热量交换器的热量交换表面。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述挡板是在所述热量交换器的所述热量交换表面上。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述热量交换器包括管组件热量交换器。
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