CN107725756A - 用于变速器的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于变速器的双压力泵系统包括：双压力泵，其具有第一泵出口和第二泵出口；以及压力调节器阀，其限定与第一泵出口流体连通的第一腔室和与第二泵出口流体连通的第二腔室。该压力调节器阀配置成选择性地将第一腔室与以第一高于零压力操作的第一压力管线连接，并且选择性地将第二腔室连接至以第二高于零压力操作的第二压力管线。

Description

用于变速器的液压控制系统

技术领域

本公开涉及一种用于变速器的泵系统以及操作方法。

背景技术

此背景技术总体地呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景技术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公开的现有技术。

现代的机动车自动变速器使用液压流体(变速器流体)来操作。流体在每个变速器内的各种部件中使用，且通过阀体或多个阀体实现对这些部件的流体控制，该阀体通过各种通道将流体引导至这些部件。例如，流体可以被供应至无级变速器、离合器、制动致动器等中的滑轮活塞。此流体也可用于润滑变速器和/或管理变速器内的热量。

这些变速器依赖于泵系统以将流体提供给阀系统，该阀系统接着可选择性地将流体提供给各种部件。进行广泛的研究和开发以降低成本并且优化这些泵系统的性能。例如，简化泵以减轻重量和成本、减小尺寸以改进包装、提高低速性能、改进低温性能和减少能量损耗已成为开发和改进的领域。

通常，固定排量泵是以该泵中的流量与发动机的速度成比例的方式驱动。最小泵尺寸通常基于发动机低速或空转状况期间操作可能需要的变速器的部件的压力和流速要求而限制。例如，可以停止或停放车辆，且可以将变速器从停放模式切换至驾驶模式。因为泵内部的摩擦力通常随着泵的尺寸的增加而增加，所以与较小排量的泵相比，较高排量的泵通常具有较高的寄生能量损耗。虽然较高排量的泵可以在低发动机速度下提供足够的流量，但是在更高的发动机速度下，较高排量的泵可以提供高于必需的流量，同时具有更高的能量消耗(寄生损耗)。这导致总体传动效率的降低且伴随着燃料经济性的降低。

第8,042,331号美国专利(其全部内容引入本文)公开了一种用于变速器的液压泵系统。由该专利公开的示例性系统包括平衡叶片式二元泵。液压系统与泵的第一排放孔和第二排放孔连接，并且可操作以选择性地允许流体流通过两个排放孔(泵的全排量或全体积输出)或仅允许流过第一排放孔(即，泵的部分排量或部分体积输出)。以部分输出操作泵需要更少的转矩和更少的马力来操作泵，这在稳态操作期间导致更好的燃料经济性。二元固定排量泵可提供所需要的更快响应，以使得能够控制变速器的稳态操作期间的部分输出与瞬变事件(诸如，变速器换挡)期间所需的全部输出之间的转变。

发明内容

一种用于变速器的双压力泵系统包括：双压力泵，其具有第一泵出口和第二泵出口；压力调节器阀，其限定与第一泵出口流体连通的第一腔室和与第二泵出口流体连通的第二腔室。该压力调节器阀配置成选择性地将第一腔室与以第一高于零压力操作的第一压力管线连接，并且选择性地将第二腔室连接至以第二高于零压力操作的第二压力管线。以此方式，避免将变速器流体过度加压，可以减小泵尺寸，可以减小泵内的压力差，从而可以提高泵系统的效率和总体燃料经济性。

另一方面，该压力调节器阀包括细长壳体和可轴向滑动阀芯，其可在细长壳体内轴向滑动以选择性地将第一腔室与以第一高于零压力操作的第一压力管线连接，并且选择性地将第二腔室连接至以第二高于零压力操作的第二压力管线。

另一方面，第一腔室被限定在细长壳体内并且介于该可轴向滑动阀芯的第一台肩与第二台肩之间，且第二腔室被限定在细长壳体内并且介于该可轴向滑动阀芯的第三台肩与第四台肩之间。

另一方面，该细长壳体进一步限定与第一高于零压力管线连通的第一排气口，且该可轴向滑动阀芯的位置选择性地将第一腔室与第一排气口连接。

另一方面，该细长壳体进一步限定与第二高于零压力管线连通的第二排气口，且该可轴向滑动阀芯的位置选择性地将第二腔室与第二排气口连接。

另一方面，该系统进一步包括球形止回阀，其选择性地连接与第一腔室流体连通的第二泵出口。

另一方面，该压力调节器阀配置成选择性地将第一腔室与以第二高于零压力操作的第二压力管线连接。

另一方面，该压力调节器阀配置成选择性地将第一腔室与变速器油槽连接。

根据下文提供的详细描述，本公开的进一步应用领域将变得显而易见。应当理解的是，详细描述和具体实例仅旨在用于说明目的，并且不旨在限制本公开的范围。

上述特征和优点以及本发明的其它特征和优点从包括权利要求书的详细描述和结合附图取得的示例性实施例中将容易地显而易见。

附图说明

通过详细说明和附图将更完全地理解本公开，其中：

图1是用于变速器的液压泵系统的示意图；

图2包括说明通过图1的压力调节器阀的流量的两个曲线图；

图3是用于根据本发明的示例性实施例的变速器的示例性液压泵系统的示意图；以及

图4包括说明通过图3的压力调节器阀的流量的两个曲线图。

具体实施方式

此描述的本质仅仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应当局限于此，因为当研究附图、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。

图1示意地说明通过用于向变速器提供液压压力以用于冷却、润滑和离合器致动的液压泵系统100的油流量。系统100包括由原动机(未示出)驱动的二元泵102，该原动机例如内燃机、电动马达等且没有限制。该泵包括第一泵入口104和第二泵入口106，第一泵入口和第二泵入口通过过滤器(未示出)从变速器油槽108抽取流体。二元泵102具有两个独立的出口，其包括第一排放孔110和第二排放孔112。第一排放孔110经由主压力管线122与压力调节器阀114连通。第二排放孔112与球形止回阀118和压力调节器阀114连通。第二排放孔106经由副压力管线120与压力调节器阀114连通。

两个入口104和106以及两个出口110和112被示为从泵延伸。两个入口可以定位成彼此相对180度，且两个出口110和112定位成彼此相对180度，使得泵可以平衡。因为泵是发动机驱动的，所以当发动机速度增加时，由泵供给的流体的体积也增加。当二元泵102中的输出达到校准阈值时，球形止回阀118将允许主压力管线122的反馈压力关闭球形止回阀118，停止流体从副压力管线120流入主压力管线122中并且在接近零压力下将该流体返回至泵入口104和106。在这种状况下，泵102仅以部分输出或排量操作。在校准阈值之前，球形止回阀118保持打开，且两个出口通过第一压力管线116和第二压力管线124向变速器提供流体。

压力调节器阀114具有细长壳体，其接纳轴向滑动阀芯126，该阀芯包括多个轴向间隔开的的台肩：第一台肩128、第二台肩130、第三台肩132和第四台肩134。压力调节器阀114进一步包括压缩弹簧136，其压在图中向下偏压阀芯126。细长壳体限定或包括信号入口孔138、第一入口孔140、第二入口孔142、第一压力管线反馈孔144、第一排气口146、第二排气口148、第三排气口150和第四排气口152。二元泵102中的主排放出口110经由主压力管线122与第一入口孔140流体连通，且副排放出口112通过副压力管线120(经由球形止回阀118和主管线122)与第二入口孔142和第一入口孔140连通。

现在将参考图1和2解释液压泵系统100的操作。图2包括两个独立的曲线图200和202，其表示轴向滑动阀芯126沿着水平轴线204的位置以及来自第一腔室206和第二腔室208中的压力调节器阀114的相对的所形成的流量(由在水平轴线上垂直地延伸的区域表示)。第一腔室206是由压力调节器阀114的细长壳体内的空间限定在第一台肩128与第二台肩130之间，且第二腔室208是由细长壳体内的空间限定在第三台肩132与第四台肩134之间。

图1中所示的轴向滑动阀芯126的位置对应于沿着轴线204的最左侧位置。在此位置中，第一腔室206中的流体的一部分流至第一压力管线116，且该流体的另一部分流至第二压力管线124。同时，第二腔室208中的所有流体流至第一压力管线116。因此，在轴向滑动阀芯126的此位置中，第一腔室206和第二腔室208均与第一压力管线116连通，并且因此在第一压力管线116所需压力下提供流体。当原动机以低速、空转速度等操作时存在这种状况，这意味着二元泵102也以低速操作。然而，如上文所解释，尽管原动机以低速操作，但是变速器可以继续需要最小的液位来保持可操作性。泵的此最小所需流速和最小操作速度对泵的容量或尺寸设定下限，使得泵能够以低速提供所需流量。

通常，并且在所说明的实例中，第一压力管线116和第二压力管线124可能需要或要求不同的压力和/或体积的流量。例如，第一压力管线116可以将流体提供给以高于由第二压力管线124供应的这些部件的压力操作并因此需要更高压力的变速器部件。在一个典型的实例中，第二压力管线124可以提供流体用于冷却和/或润滑目的，这可能不需要如由通过第一压力管线116供应的操作变速器部件所要求或需要的那样高的压力和/或流量。因为第一腔室206供应第一压力管线116，所以第一腔室206必须以至少与由第一压力管线116所需的压力一样高的压力进行操作。然而，因为副压力管线124可能需要较低的压力，所以压力调节器阀114必须将该压力调低，或第二压力管线124可能需要后续的调节以将压力降低至可用的水平。因此，二元泵将流体升高至此更高压力所耗费的工作量和能量被浪费，导致变速器效率损耗和燃料效率降低。

当原动机速度增加并且二元泵的速度相应地增加时，由泵的两侧提供的体积流体增加。在某些时候，由泵提供的流体体积超过变速器中的部件所需的体积。作为响应，流体的压力增加，这导致轴向滑动阀芯126克服弹簧136的偏压力在图1中向上移动。阀芯126的此向上移动对应于沿着图2的轴线204的向右移动。在某个时候，当轴向滑动阀芯126向上充分移动使得第二腔室208与第二排气口148连通时，从二元泵102流至第二腔室208的流体的供应返回流动至泵入口104和106，该泵入口通常以低于第一压力管线116或第二压力管线124中的任一个压力管线的压力操作。这导致第二腔室208中的压力下降，由此导致球形止回阀118关闭。因此，在这种状况下，二元泵的仅一侧在低压下提供仅返回至泵入口104和106的流量。虽然这可能会减少由该侧执行的工作量，但是这种状况导致完全不需要任何流量的系统中消耗能量。另外，泵的一侧的这种“空转”导致二元泵102的全部容量的利用率明显减少。如上文所解释，因为泵102的仅一侧提供或不提供有用的工作量，所以此泵被称为“二元”泵，其中泵的一侧是开启或关闭。

另外，在这种状况下，当泵102的仅一侧提供流体时，泵102的主侧(对应于入口104和出口110)与泵102的副侧(对应于入口106和出口112)之间存在压力差。此压力差导致对支撑泵的旋转部件的轴施加力。旋转部件和支撑结构必须能够抵抗由此压力差产生的力而不会发生故障。压力差越高，泵组件为了抵抗这些力就必须越牢固(更重、更大等)，这进一步降低了总体系统的效率并且增加了泵的所需尺寸。

图3是用于根据本发明的示例性实施例的变速器的示例性液压泵系统300的示意图。系统300包括由原动机(未示出)驱动的双压力泵302。双压力泵302与“二元”泵的不同之处在于：泵的两侧总是以非零的压力提供流体。因此，双压力泵的任一侧均不会“关闭”也不是“二元的”。与结合图1和2描述的泵相反，如下文将更详细描述，双压力泵302的两侧根据由压力调节器阀314确定的压力在可变的非零压力下操作。

泵302包括从变速器油槽308抽取流体的第一泵入口304和第二泵入口306。二元泵302进一步包括第一排放孔310和第二排放孔312。第一排放孔310经由主压力管线322与新的压力调节器阀314连通。第二排放孔312分别经由副压力管线323与压力调节器阀314流体连通并且经由球形止回阀318与主压力管线322流体连通。两个入口304和306以及两个出口310和312可以定位成彼此相对180度，且两个出口310和312定位成彼此相对180度，使得泵内的力可以径向平衡。

压力调节器阀314具有细长壳体，其接纳轴向滑动阀芯326，该阀芯包括多个轴向间隔开的的台肩：第一台肩328、第二台肩330、第三台肩332和第四台肩334。压力调节器阀314进一步包括压缩弹簧336，其压在图中向下偏压阀芯326。细长壳体限定或包括信号入口孔338、第一入口孔340、第二入口孔342、第一压力管线反馈孔344、第一排气口346、第二排气口348、第三排气口350、第四排气口352和第五排气口354。双压力泵302中的主排放出口310经由主压力管线322与第一入口孔340流体连通，且双压力泵302中的副排放出口312(经由球形止回阀318和主管线322)与第二入口孔342和第一入口孔340流体连通。

现在将参考图3和4解释液压泵系统300的操作。图4包括两个独立的曲线图400和402，其表示轴向滑动阀芯326沿着水平轴线404的位置以及来自第一腔室406和第二腔室408中的压力调节器阀314的相对的所形成的流量(由在水平轴线404上垂直地延伸的区域表示)。第一腔室406是由细长壳体内的空间限定在第一台肩328与第二台肩330之间，且第二腔室408是由细长壳体内的空间限定在第三台肩332与第四台肩334之间。

图3所示的轴向滑动阀芯326的位置对应于沿着轴线404的最左侧位置。在此位置中，第一腔室406中的所有流体流至第一压力管线316。同时，第二腔室408中的所有流体还流至第一压力管线316。因此，在轴向滑动阀芯326的此位置中，第一腔室406和第二腔室408均与第一压力管线316流体连通，并且因此在第一压力管线316所需压力下提供流体。当原动机以低速、空转速度等操作时存在这种状况，这意味着双压力泵302也以低速操作。然而，如上文所解释，尽管原动机以低速操作，但是变速器可以继续需要最小的液位来保持可操作性。在这种状况下，由于第一腔室406和第二腔室408均提供流体流，满足变速器所需的流量。

当原动机的速度和双压二元泵302的对应速度增加时，双压力泵302中的输出增加，且作为响应，轴向滑动阀芯326开始在图3中向上移动(未示出)，其对应于沿着图4中的水平轴线404移动至右侧。在第一腔室406中的流体的任何部分开始从第一排气口346流入第二压力管线324之前，第二腔室408中的流体的一部分开始从第四排气口352流入第二压力管线324。由此，确保适当的冷却、润滑流体流。当轴向滑动阀芯326在图3中继续向上移动(沿着水平轴线404移动至右侧)时，第二腔室408中的更多流体流入第二压力管线324，直至最终第二腔室408中的所有流体流入第二压力管线324。这与上文参考图1和2所说明和描述的二元泵系统的流量形成鲜明对比，其中第二腔室208中的流体均未被提供至第二压力管线124。以此方式，液压泵系统300能够利用双压力泵302的显著更大百分比的容量和效用，并且使得泵302的两侧均能够总是执行有用的工作量。在这种状况下，因为双压力泵302的两侧均向副压力管线324提供流量，所以可以减小泵302的主侧和/或副侧的尺寸或总容量。由于两侧均向副压力管线提供流量，泵302的主侧不需要如图1的泵系统100所要求的那样供应副压力管线所需的全部流量。双压力泵302的尺寸的减小将通过例如减小摩擦等来减少操作该泵的能量需求。这可能导致显著的能源消耗减少和效率的提高。

另外，与图1的二元泵系统相反，新的液压系统300导致泵302的两侧之间的压力差减小。在较高速度操作期间，泵的副侧(对应于入口306和出口312)以高于油槽系统压力操作。因此，减小压差，且减小由于压力差而必须适应泵内的所形成的力。这导致进一步减小支持泵内的操作的结构的尺寸的能力，作为响应，这导致甚至更低的操作能量需求。

虽然已经详细描述了用于实行本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员将会认识到在所附权利要求书的范围内用于实践本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (8)

1.一种用于变速器的双压力泵系统，其包括：

双压力泵，其具有第一泵出口和第二泵出口；

压力调节器阀，其限定与所述第一泵出口流体连通的第一腔室和与所述第二泵出口流体连通的第二腔室，其中所述压力调节器阀配置成选择性地将所述第一腔室与以第一高于零压力操作的第一压力管线连接并且将所述第二腔室连接至以第二高于零压力操作的第二压力管线。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力调节器阀进一步包括：

细长壳体；以及

可轴向滑动阀芯，其可在所述细长壳体内轴向滑动以选择性地将所述第一腔室与以所述第一高于零压力操作的所述第一压力管线连接，并且选择性地将所述第二腔室连接至以所述第二高于零压力操作的所述第二压力管线。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一腔室被限定在所述细长壳体内并且介于所述可轴向滑动阀芯的第一台肩与第二台肩之间，且其中所述第二腔室被限定在所述细长壳体内并且介于所述可轴向滑动阀芯的第三台肩与第四台肩之间。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述细长壳体进一步限定与所述第一高于零压力管线连通的第一排气口，且其中所述可轴向滑动阀芯的位置选择性地将所述第一腔室与所述第一排气口连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述细长壳体进一步限定与所述第二高于零压力管线连通的第二排气口，且其中所述可轴向滑动阀芯的所述位置选择性地将所述第二腔室与所述第二排气口连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括球形止回阀，所述球形止回阀选择性地连接与所述第一腔室流体连通的所述第二泵出口。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力调节器阀配置成选择性地将所述第一腔室与以第二高于零压力操作的所述第二压力管线连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力调节器阀配置成选择性地将所述第一腔室与变速器油槽连接。