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Die Offenbarung betrifft einen Getriebefluidkreislauf.
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Fahrzeuge weisen typischerweise einen Motor und ein Getriebe auf. Damit es richtig arbeitet, benötigt das Getriebe eine Fluidversorgung, wie etwa Getriebeöl. Das Fluid kann für solche Funktionen wie Kühlung und Schmierung verwendet werden. Die Schmier- und Kühlfähigkeiten der Getriebeölsysteme beeinflussen die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Getriebes stark. Zusätzlich erfordern Mehrgang-Lastschaltgetriebe Fluid für eine gesteuerte Einrückung und Ausrückung, gemäß einem gewünschten Plan, der verschiedenen Drehmomentübertragungsmechanismen, die arbeiten, um die Drehzahlverhältnisse in der internen Zahnradanordnung herzustellen.
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DE 10 2012 214 597 A1 offenbart einen Getriebefluidkreislauf, der ein Getriebe, einen Kühler und ein Ventil aufweist. Das Ventil umfasst dabei ein Gehäuse, einen Schieber und einen Aktor aus intelligentem Material, der temperaturabhängig den Schieber zwischen einer ersten und einer zweiten Position betätigt, wobei ein Strömen des Fluids von dem Hohlraum zu dem Kühler, von dem Kühler zu dem Getriebe und von dem Getriebe zu dem Hohlraum nur zugelassen wird, wenn sich der Schieber in der zweiten Position befindet und ein Strömen des Fluids von dem Hohlraum zu dem Getriebe und von dem Getriebe zu dem Hohlraum nur zugelassen wird, wenn sich der Schieber in der ersten Position befindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Getriebefluidkreislauf bereitzustellen, mit dem es auf einfache und zuverlässige Weise möglich ist, eine Kühlung von Getriebefluid nur im Bedarfsfall zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
- 1A ist ein schematisches Diagramm eines Getriebefluidkreislaufes eines Fahrzeugs, das ein Getriebe, einen Kühler und ein Ventil in einer ersten Position aufweist, so dass Fluid von dem Getriebe durch das Ventil und zurück in das Getriebe strömt, wobei der Kühler umgangen wird;
- 1B ist ein schematisches Diagramm des Fluidkreislaufes von 1, wobei sich das Ventil in der zweiten Position befindet, so dass Fluid von dem Getriebe durch das Ventil, durch den Kühler und zurück in das Getriebe strömt;
- 2A ist eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Ventils, das in der ersten Position gezeigt ist;
- 2B ist eine schematische Schnittansicht des Ventils von 2A, das in der zweiten Position gezeigt ist;
- 3A ist eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Ventils, das in der ersten Position gezeigt ist;
- 3B ist eine schematische Schnittansicht des Ventils von 3A, das in der zweiten Position gezeigt ist;
- 4A ist eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des Ventils, das in der ersten Position gezeigt ist; und
- 4B ist eine schematische Schnittansicht des Ventils von 4A, das in der zweiten Position gezeigt ist.
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Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen, ist ein Getriebefluidkreislauf 10 allgemein mit 10 in den 1A und 1B gezeigt. Der Getriebefluidkreislauf 10 weist ein Getriebe 12, einen Kühler 14 und ein Ventil 16 auf. Wie nachfolgend detaillierter erläutert wird, ist das Ventil 16 zum Regulieren der Zirkulation eines Fluids 18 zwischen dem Getriebe 12 und dem Kühler 14 konfiguriert. Das Fluid 18 kann ein Automatikgetriebefluid (ATF von Engl.: „automatic transmission fluid“) sein, wie dem Fachmann zu verstehen sei. Das Getriebe 12 kann ein Automatikgetriebe für ein Fahrzeug 11 sein. Das Getriebe 12 ist zur Aufnahme und zum Ausgeben des Fluids 18 konfiguriert.
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Der Kühler 14 kann ein Automatikgetriebefluidkühler 14 sein, wie es dem Fachmann zu verstehen sei. Der Kühler 14 ist zur Aufnahme des Fluids 18 von dem Ventil 16 und zum Ausgeben des Fluids 18 an das Getriebe 12 konfiguriert.
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Um das Getriebe 12 während des Betriebs zu kühlen, ist das Ventil 16 so konfiguriert, die Strömung des Fluids 18, das von dem Getriebe 12 aufgenommen wird, an den Fluidkühler 14 und von dem Kühler 14 an das Getriebe 12 zu lenken, wenn das Fluid 18, das von dem Getriebe 12 ausgegeben wird, sich zumindest bei einer ersten Temperatur befindet (1B). Gleichermaßen lenkt, wenn sich das Fluid 18, das von dem Getriebe 12 ausgegeben wird, bei einer ausreichenden Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur befindet, das Ventil 16 das Fluid 18, das von dem Getriebe 12 ausgegeben wird, zurück in das Getriebe 12, wobei der Kühler 14 (1A) umgangen wird. Daher arbeitet der Kühler 14 nur, wenn sich das Fluid 18 bei zumindest der ersten Temperatur befindet, was in Fahrzeugenergieeinsparungen resultiert, indem ein unnötiger Betrieb des Kühlers 14 verhindert wird, wenn sich das Fluid 18 bei Temperaturen von kleiner als der ersten Temperatur befindet.
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Allgemein Bezug nehmend auf die 2A und 2B weist das Ventil 16 ein Gehäuse 20, einen Kolben 22, einen Aktor 24 und eine Vorspannvorrichtung 26 auf. Das Gehäuse 20 definiert einen Hohlraum 28, der sich längs zwischen einem ersten Ende 30 und einem zweiten Ende 32 erstreckt. Der Hohlraum 28 ist zur Aufnahme und zum Ausgeben des Fluids 18 konfiguriert. Der Kolben 22 ist in dem Hohlraum 28 angeordnet und längs darin zwischen einer ersten Position 34 (2A) und einer zweiten Position 36 (2B) bewegbar. Eine Strömung des Fluids 18 wird von dem Hohlraum 28 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 28 zugelassen, wenn sich der Kolben 22 in der ersten Position 34 befindet. Eine Strömung des Fluids 18 wird von dem Hohlraum 28 zu dem Kühler 14, von dem Kühler 14 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 28 zugelassen, wenn sich der Kolben 22 in der zweiten Position 36 befindet. Ein Fluiddurchgang 17 ist in Fluidkommunikation zwischen dem Ventil 16 und dem Getriebe 12 angeordnet.
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Der Aktor 24 ist so konfiguriert, dass er funktional in Fluidkommunikation mit dem Fluid 18 angeordnet ist. Der Aktor 24 ist an dem Kolben 22 befestigt. Der Aktor 24 ist so konfiguriert, den Kolben 22 zwischen der ersten Position 34 und der zweiten Position 36 zu bewegen. Der Aktor 24 weist ein intelligentes Material 40 auf, das ein Material einer Formgedächtnislegierung (SMA von Engl.: „shape memory alloy“) sein kann, das derart konfiguriert ist, dass es in Ansprechen darauf aktiviert wird, d.h. in einem ersten Zustand oder einem aktivierten Zustand ist, dass das Fluid 18 in dem Hohlraum 28 zumindest die erste Temperatur aufweist, so dass eine Aktivierung des SMA-Materials 40 den Aktor 24 aktiviert. Das SMA-Material 40 ist derart konfiguriert, dass es in Ansprechen darauf deaktiviert wird, d.h. in einem zweiten Zustand oder einem deaktivierten Zustand ist, dass das Fluid 18 in dem Hohlraum 28 sich bei einer ausreichenden Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur befindet, so dass das SMA-Material 40 den Aktor 24 deaktiviert. Genauer weist das SMA-Material 40 eine Temperaturhysterese bei seinen Phasenumwandlungen auf. Die Größe der Hysterese liegt typischerweise zwischen fünf Grad und vierzig Grad Celsius (C). Die spezifische Größe der Hysterese bei einer bestimmten Anwendung ist eine Funktion verschiedener Parameter, einschließlich der Materialformulierung des SMA-Materials 40 und dem Spannungszustand des SMA-Materials 40.
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Das SMA-Material 40 weist eine kristallographische Phase auf, die zwischen Austenit und Martensit in Reaktion auf die Einwirkung einer Temperatur bei zumindest der ersten Temperatur und einer Temperatur unterhalb der zweiten Temperatur veränderbar ist, die typischerweise niedriger als die erste Temperatur ist. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „SMA“ auf Legierungen, die einen Formgedächtniseffekt zeigen. Das heißt, das SMA-Material 40 kann einen Phasenwechsel aus dem festen Zustand über eine atomare Umordnung erfahren, um zwischen einer Martensitphase, d.h. „Martensit“, und einer Austenitphase, d.h. „Austenit“ zu wechseln. Anders ausgedrückt kann das SMA-Material 40 eine displazive Umwandung statt einer diffusionellen Umwandung erfahren, um zwischen Martensit und Austenit zu wechseln. Eine displazive Umformung ist eine strukturelle Änderung, die durch die koordinierte Bewegung von Atomen (oder Gruppen von Atomen) relativ zu ihren Nachbarn stattfindet. Allgemein betrifft die Martensitphase die Phase mit vergleichsweise geringerer Temperatur und ist oftmals verformbarer als die Austenitphase mit vergleichsweise höherer Temperatur.
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Die Temperatur, bei der sich das Formgedächtnislegierungsmaterial von der Austenitphase zu der Martensitphase zu ändern beginnt, ist als die Martensit-Starttemperatur Ms bekannt. Die Temperatur, bei der das SMA-Material 40 den Wechsel von der Austenitphase in die Martensitphase abschließt, ist als die Martensit-Endtemperatur Mf bekannt. Gleichermaßen ist, wenn das SMA-Material 40 erwärmt wird, die Temperatur, bei der das SMA-Bauteil 40 beginnt, von der Martensitphase in die Austenitphase zu wechseln, als die Austenit-Starttemperatur As bekannt. Die Temperatur, bei der das SMA-Material 40 die Änderung von der Martensitphase zu der Austenitphase beendet, ist als die Austenit-Endtemperatur Af bekannt.
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Daher kann das SMA-Material 40 durch einen kalten Zustand gekennzeichnet sein, d.h. wenn eine Temperatur des SMA-Materials 40 unterhalb der Martensit-Endtemperatur Mf des SMA-Materials 40 liegt. Gleichermaßen kann das SMA-Material 40 auch durch einen heißen Zustand gekennzeichnet sein, d.h. wenn die Temperatur des SMA-Materials 40 oberhalb der Austenit-Endtemperatur Af des SMA-Materials 40 liegt.
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Im Betrieb kann das SMA-Material 40, das vorgedehnt oder einer Zugspannung unterzogen ist, seine Abmessung bei Änderung der kristallografischen Phase ändern, wodurch thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Das heißt, das SMA-Material 40 kann die kristallographische Phase von Martensit nach Austenit ändern und dadurch von der Abmessung her kontrahieren, falls es pseudoplastisch vorgedehnt ist, um thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Umgekehrt kann das SMA-Material 40 die kristallographische Phase von Austenit nach Martensit wechseln, und kann, wenn es unter Spannung steht, dadurch von der Abmessung her ausgedehnt werden.
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„Pseudoplastisch vorgedehnt bezieht sich auf ein Strecken des SMA-Materials 40, während es sich in der Martensitphase befindet, so dass die Dehnung, die das SMA-Material 40 unter dieser Belastungsbedingung aufweist, nicht vollständig rückerlangt wird, wenn es entlastet wird, wobei eine rein elastische Dehnung vollständig rückerlangt werden würde. In dem Fall des SMA-Materials 40 ist es möglich, das Material derart zu belasten, dass die Grenze der elastischen Dehnung überschritten wird und eine Verformung in der martensitischen Kristallstruktur des Materials stattfindet, bevor die wahre Grenze der plastischen Dehnung des SMA-Materials 40 überschritten wird. Eine Dehnung dieses Typs zwischen diesen zwei Grenzen ist eine pseudoplastische Dehnung, die so genannt wird, weil es nach einem Entlasten deutlich wird, dass sie sich plastisch verformt hat, aber wenn sie zu dem Punkt erwärmt wird, bei dem das SMA-Material 40 sich in ihre Austenitphase umwandelt, diese Dehnung wiederhergestellt werden kann, wobei das SMA-Material 40 in die ursprüngliche Länge zurückkehrt, die beobachtet wurde, bevor irgendeine Last aufgebracht wurde.
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Das SMA-Material 40 kann eine beliebige geeignete Zusammensetzung aufweisen. Insbesondere kann das SMA-Material 40 ein Element umfassen, das aus der Gruppe von Kobalt, Nickel, Titan, Indium, Mangan, Eisen, Palladium, Zink, Kupfer, Silber, Gold, Cadmium, Zinn, Silizium, Platin, Gallium und Kombinationen davon ausgewählt ist. Zum Beispiel können geeignete SMA-Materialien 40 Legierungen auf Nickel-Titan-Basis, Legierungen auf Nickel-Aluminium-Basis, Legierungen auf Nickel-Gallium-Basis, Legierungen auf Indium-Titan-Basis, Legierungen auf Indium-Cadmium-Basis, Legierungen auf Nickel-Kobalt-Aluminium-Basis, Legierungen auf Nickel-Mangan-Gallium-Basis, Legierungen auf Kupferbasis (z.B. Kupfer-Zink-Legierungen, Kupfer-Aluminium-Legierungen, Kupfer-Gold-Legierungen und Kupfer-Zinn-Legierungen), Legierungen auf Gold-Cadmium-Basis, Legierungen auf Silber-Cadmium-Basis, Legierungen auf Mangan-Kupfer-Basis, Legierungen auf Eisen-Platin-Basis, Legierungen auf Eisen-Palladium-Basis und Kombinationen davon umfassen. Das SMA-Material 40 kann binär, ternär oder einer anderen höheren Ordnung sein, solange das SMA-Material 40 einen Formgedächtniseffekt aufweist, z.B. eine Änderung der Formorientierung, Dämpfungskapazität und dergleichen.
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Bei den Ausführungsformen, die in den 2A - 4B gezeigt sind, kontrahiert das SMA-Material 40 in Längsrichtung bei Aktivierung oder wenn es sich in dem aktivierten Zustand befindet, und expandiert in Längsrichtung, wenn es deaktiviert ist oder sich in dem deaktivierten Zustand befindet. Das intelligente Material 40 ist als ein gerader Draht 80 konfiguriert. Der gerade Draht 80 kann einen runden Querschnitt besitzen. Es können andere geeignete Querschnitte verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, quadratisch, rechtwinklig und oval. Der Aktor 24 kann auch eine Stange oder irgendein anderer Aktor sein, der so konfiguriert ist, dass er bei Betätigung in Längsrichtung kontrahiert. Es können auch mehrere Drähte oder Kabel, die aus Drähten bestehen, verwendet werden.
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Nun Bezug nehmend auf das Ventil 16, das in den 2A und 2B gezeigt ist, wird der Aktor 24 dadurch aktiviert, dass die Temperatur des Fluids 18 zumindest gleich der ersten Temperatur ist. Wenn der Aktor 24 aktiviert ist, legt der Aktor 24 eine Aktorkraft 39 an den Kolben 22 an, um den Kolben 22 von der ersten Position 34, die in 2A gezeigt ist, zu der zweiten Position 36, die in 2B gezeigt ist, zu bewegen. Eine Strömung des Fluids 18 von dem Hohlraum 28 des Ventils 16 zu dem Kühler 14, von dem Kühler 14 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 28 wird zugelassen, wenn sich der Kolben 22 in der zweiten Position 36 befindet.
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Der Aktor 24 wird dadurch deaktiviert, dass sich die Temperatur des Fluids 18 bei einer ausreichenden Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur befindet. Wenn der Aktor 24 deaktiviert ist, bewegt sich der Kolben 22 von der zweiten Position 36 zu der ersten Position 34. Wenn sich der Kolben 22 in der ersten Position 34 befindet, wird nur eine Strömung des Fluids 18 von dem Hohlraum 28 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 28 zugelassen, wobei der Kühler 14 umgangen wird.
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Der Aktor 24 ist als ein gerader Draht 80 konfiguriert, der das SMA-Material 40 aufweist. Der Aktor 24 kann auch als eine Stange, eine Schraubenfeder (nicht gezeigt) oder als irgendein anderer Aktor konfiguriert sein, der derart konfiguriert ist, dass er bei Betätigung in Längsrichtung kontrahiert. Der Aktor 24 kann funktional in dem Fluiddurchgang 17 angeordnet sein. Genauer kann das intelligente Material 14 in zumindest einem des Fluiddurchganges 17 und dem Hohlraum 28 angeordnet sein und kann koaxial mit der Fluidströmung, die von dem Getriebe (Pfeil 59) aufgenommen wird, sein, das von dem Getriebe 12 aufgenommen wird, wenn sich der Kolben 22 in sowohl der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet, so dass die Temperatur des gesamten intelligenten Materials 40 im Wesentlichen gleich der Temperatur der Strömung des Fluids ist, das von dem Getriebe aufgenommen wird (Pfeil 59), wenn sich der Kolben sowohl in der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet. Der Aktor 34 legt eine Aktorkraft 39 an den Kolben 22 an, wenn der Aktor 24 aktiviert wird, um den Kolben 22 von der ersten Position 34, die in 2A gezeigt ist, zu der zweiten Position 36, die in 2B gezeigt ist, zu bewegen.
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Der Kolben 22 ist in dem Hohlraum 28 angeordnet und ist längs darin zwischen der ersten Position 34, die in 2A gezeigt ist, und der zweiten Position 36, die in 2B gezeigt ist, bewegbar. Der gerade Draht 80 kann funktional in dem Fluiddurchgang 17 angeordnet sein und ist an dem Kolben 22 befestigt. Der gerade Draht 80 ist derart konfiguriert, eine Aktorkraft 39 an den Kolben 22 anzulegen. Der Kolben 22 weist ein erstes Teil 44, ein zweites Teil 46 sowie ein Zwischenteil 48 auf. Das erste Teil 44 ist längs von dem zweiten Teil 46 beabstandet. Das Zwischenteil 48 verbindet das erste Teil 44 mit dem zweiten Teil 46. Das erste Teil 44 und das zweite Teil 46 sind radial so bemessen, dass sie in den Hohlraum 28 passen, so dass das Fluid 18 an einem Durchgang innerhalb des Hohlraums 28 zwischen jedem von dem ersten Teil 44 oder dem zweiten Teil 46 und dem Gehäuse 20 verhindert wird. Das Zwischenteil 48 ist radial so bemessen, dass es kleiner als das erste Teil 44 und das zweite Teil 46 ist, so dass eine Strömung des Fluids 18 radial um das Zwischenteil 48 zwischen dem ersten Teil 44 und dem zweiten Teil 46 zugelassen wird.
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Das Gehäuse 20 definiert den ersten Einlass 58, einen ersten Auslass 60 und einen zweiten Auslass 64, die jeweils in Fluidkommunikation mit dem Hohlraum 28 stehen. Der erste Einlass 58 ist von dem zweiten Ende 32 des Gehäuses 20 definiert und sieht eine Fluidkommunikation von dem Getriebe 12 zu einem ersten Abschnitt 70 des Hohlraumes 28 vor, der zwischen dem zweiten Teil 46 und dem zweiten Ende 32 des Gehäuses 20 gegenüberliegend dem Zwischenteil 48 definiert ist. Ein zweiter Abschnitt 72 des Hohlraumes 28 ist zwischen dem ersten Teil 44 und dem zweiten Teil 46 definiert. Der erste Auslass 60 sieht eine Fluidkommunikation von dem zweiten Abschnitt 72 des Hohlraumes 28 zu dem Getriebe 12 vor, wenn sich der Kolben 22 in der ersten Position 34 befindet, wie in 2A gezeigt ist. Ein dritter Abschnitt 74 des Hohlraumes 28 ist zwischen dem ersten Teil 44 und dem ersten Ende 30 des Gehäuses 20 definiert. Der zweite Auslass 64 stellt eine Fluidkommunikation von dem dritten Abschnitt 74 des Hohlraumes 28 zu dem Kühler 14 bereit, wenn sich der Kolben 22 in der zweiten Position 36 befindet, wie in 2B gezeigt ist. In der zweiten Position 36 strömt, sobald das Fluid 18 durch den Kühler 14 gelangt, das Fluid 18 dann zu dem Getriebe 12. Genauer blockiert, wenn sich der Kolben 22 in der ersten Position 34 befindet, wie in 2A gezeigt ist, das erste Teil 44 des Kolbens 22 eine Strömung des Fluids 18 zu dem zweiten Auslass 64, wodurch der erste Auslass 60 offengelassen wird, um eine Fluidkommunikation von dem zweiten Abschnitt 72 des Hohlraumes 28 zu dem Getriebe 12 zuzulassen. Gleichermaßen blockieren, wenn sich der Kolben 22 in der zweiten Position 36 befindet, die in 2B gezeigt ist, das erste Teil 44 und das zweite Teil 46 des Kolbens 22 eine Fluidströmung zu dem ersten Auslass 60, während der zweite Auslass 64 offengelassen wird, um eine Fluidkommunikation von dem dritten Abschnitt 74 des Hohlraumes 28 zu dem Kühler 14 zu ermöglichen. Der erste Einlass 58 und der erste und zweite Auslass 60, 64, die von dem Gehäuse 20 definiert sind, können als runde Löcher, ovale Löcher oder in irgendeiner geeigneten Konfiguration konfiguriert sein. Die Durchgänge, die in dem Gehäuse 20 definiert sind und die zu dem ersten Einlass 58 und dem ersten und zweiten Auslass 60, 64 führen, können gerade, gestuft sein oder irgendeine andere geeignete Konfiguration besitzen.
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Genauer Bezug nehmend auf 2A befindet sich das Fluid 18 bei einer Temperatur, die durch eine ausreichende Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur liegt und das intelligente Material 40 ist deaktiviert, so dass der gerade Draht 80 von der Vorspannvorrichtung 26 in Längsrichtung ausgedehnt ist. Die Vorspannvorrichtung 26 ist funktional in dem Hohlraum 28 zwischen dem ersten Teil 44 des Kolbens 22 und dem Gehäuse 20 angeordnet. Die Vorspannvorrichtung 26 kann eine Zugfeder 49 oder irgendeine andere geeignete Vorspannvorrichtung sein. Die Vorspannvorrichtung 26 legt kontinuierlich eine Vorspannkraft 38 an das erste Teil 44 des Kolbens 22 in einer ersten Längsrichtung 76 entgegengesetzt einer zweiten Längsrichtung 78 an, um den Kolben 22 zu der ersten Position 34 zu bewegen, wenn der Aktor 24 deaktiviert ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Ventil 16 auch derart konfiguriert sein, dass die Vorspannvorrichtung 26 eine Kompressionsfeder sein kann, die kontinuierlich auf das zweite Teil 46 des Kolbens 22 in der ersten Längsrichtung 76 wirkt.
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Bezug nehmend auf 2B befindet sich das Fluid 18 bei einer Temperatur, die zumindest gleich der ersten Temperatur ist, und das intelligente Material 40 ist aktiviert, so dass es in Längsrichtung kontrahiert. Dies bewirkt, dass der Aktor 24 auf den Kolben 22 in der zweiten Längsrichtung 78 wirkt, um den Kolben 22 zu der zweiten Position 36 zu bewegen. Der Kolben 22 bewegt sich in der zweiten Längsrichtung 78 von der ersten Position 34 zu der zweiten Position 36, wenn die Aktorkraft 39, die aus der Aktivierung des intelligenten Materials 40, das auf den Kolben 22 in der zweiten Längsrichtung 78 wirkt, resultiert, die Vorspannkraft 38 der Vorspannvorrichtung 26 überschreitet, die auf den Kolben 22 in der ersten Längsrichtung 76 wirkt. In der zweiten Position 36 strömt das Fluid 18 aus dem dritten Abschnitt 34 des Hohlraumes 28, durch den zweiten Auslass 64 und in den Kühler 14 in einer Fluidströmung zu dem Kühler (Pfeil 65). Das Fluid 18, das durch den Kühler 14 strömt, wird von dem Kühler 14 gekühlt und strömt dann aus dem Kühler 14 zurück in das Getriebe 12.
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Erneut Bezug nehmend auf 2A bewegt sich der Kolben 22 in der ersten Längsrichtung 76 von der zweiten Position 36 zu der ersten Position 34, wenn die Aktorkraft 39, die aus einer Deaktivierung des intelligenten Materials 40, das auf den Kolben 22 in der zweiten Längsrichtung 78 wirkt, resultiert, kleiner als die Vorspannkraft 38 der Vorspannvorrichtung 26 ist, die auf den Kolben 22 in der ersten Längsrichtung 76 wirkt. In der ersten Position 34 strömt das Fluid 18 aus dem zweiten Abschnitt 72 des Hohlraumes 28, durch den ersten Auslass 60 und in das Getriebe 12 in einer Fluidströmung zu dem Getriebe (Pfeil 61).
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Eine erfindungsgemäße zweite Ausführungsform des Ventils 116 ist in den 3A und 3B gezeigt. Das Gehäuse 120 definiert einen Hohlraum 128, der ein geschlossenes Ende 130 und ein offenes Ende 133 besitzt. Der Hohlraum 128 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen dem geschlossenen Ende 130 und dem offenen Ende 133. Das offene Ende 133 kann denselben Durchmesser wie der Hohlraum 128 aufweisen. Der Hohlraum 128 ist zur Aufnahme und zum Abgeben des Fluids 18 konfiguriert. Ein Hohlschieber 182 weist ein geschlossenes Ende 184 auf und ist derart konfiguriert, ein offenes Ende 186 und ein Loch 188 zu bilden. Der Hohlschieber 182 ist in dem Hohlraum 128 angeordnet und darin in Längsrichtung zwischen der ersten Position 34, die in 3A gezeigt ist, und der zweiten Position 36, die in 3B gezeigt ist, bewegbar. Der Hohlschieber 182 ist erfindungsgemäß auch derart konfiguriert, einen Schlitz 190 zu bilden. Das Loch 188, das von dem Hohlschieber 182 gebildet ist, kann als ein rundes Loch, ein Schlitz oder irgendeine andere geeignete Konfiguration konfiguriert sein.
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Ein Aktor 124 ist so konfiguriert, dass er funktional in dem Fluid 18 und in Kommunikation mit dem Fluid 18 angeordnet ist. Der Aktor 124 ist an dem Hohlschieber 182 befestigt und derart konfiguriert, den Hohlschieber 182 zwischen der ersten Position 34, die in 3A gezeigt ist, und der zweiten Position 36, die in 3B gezeigt ist, zu bewegen. Das intelligente Material 40 kann als ein gerader Draht 180 konfiguriert sein, wie gezeigt ist. Das intelligente Material kann auch als eine Schraubenfeder (nicht gezeigt) konfiguriert sein, die an einem Ende des Hohlschiebers 182 angeordnet sein kann.
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Der Aktor 124 wird dadurch aktiviert, dass die Temperatur des Fluids 18 zumindest gleich der ersten Temperatur ist. Wenn der Aktor 124 aktiviert ist, legt der Aktor 124 eine Aktorkraft 139 an den Hohlschieber 182 an, um den Hohlschieber von der ersten Position 34, die in 3A gezeigt ist, zu der zweiten Position 36, die in 3B gezeigt ist, zu bewegen. Eine Strömung des Fluids 18 wird von dem Hohlraum 128 des Ventils 116 zu dem Kühler 14, von dem Kühler 14 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 128 zugelassen, wenn der Hohlschieber 182 in der zweiten Position 36 ist.
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Der Aktor 124 wird dadurch deaktiviert, dass sich die Temperatur des Fluids 18 bei einer ausreichenden Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur befindet. Wenn der Aktor 124 deaktiviert ist, bewegt sich der Hohlschieber 182 von der zweiten Position 36 zu der ersten Position 34. Wenn der Hohlschieber 182 in der ersten Position 34 ist, wird nur eine Strömung des Fluids 18 von dem Hohlraum 128 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 128 zugelassen, wodurch der Kühler 14 umgangen wird.
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Eine Strömung des Fluids 18 wird von dem Hohlraum 128 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 128 zugelassen, wenn sich der Hohlschieber 182 in der ersten Position befindet, wie in 3A gezeigt ist. Eine Strömung des Fluids 18 wird von dem Hohlraum 128 zu dem Kühler 14, von dem Kühler 14 zu dem Getriebe 12 und von dem Getriebe 12 zu dem Hohlraum 128 zugelassen, wenn sich der Hohlschieber 182 in der zweiten Position 38 befindet, wie in 3B gezeigt ist.
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Das intelligente Material 40 ist in dem Hohlraum 128 angeordnet und im Wesentlichen koaxial mit der Strömung des Fluids 18, das von dem Getriebe 12 aufgenommen wird, wenn sich der Hohlschieber 182 sowohl in der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet, so dass die Temperatur des gesamten intelligenten Materials 40 im Wesentlichen gleich der Temperatur der Strömung des Fluids 18, das von dem Getriebe 12 aufgenommen wird, ist, wenn sich der Hohlschieber 182 sowohl in der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet.
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Der Hohlschieber 182 ist radial so bemessen, dass er in den Hohlraum 128 passt, so dass ein Durchgang von Fluid 18 in den Hohlraum 128 zwischen dem offenen Ende 186 und dem geschlossenen Ende 184 des Hohlschiebers 182 verhindert wird.
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Das Ventil 116 kann eine Vorspannvorrichtung 126 aufweisen, die in dem Hohlraum 128 angeordnet ist. Die Vorspannvorrichtung 126 kann eine Kompressionsfeder 150, wie gezeigt ist, oder irgendeine andere geeignete Vorspannvorrichtung sein. Die Vorspannvorrichtung 126 legt kontinuierlich eine Vorspannkraft 138 an den Hohlschieber 182 in einer ersten Längsrichtung 76 an, um den Hohlschieber 182 in die erste Position 34 zu bewegen, wenn der Aktor 124 deaktiviert ist. Der Aktor 124 wirkt auf den Hohlschieber 182 in einer zweiten Längsrichtung 78, die der ersten Längsrichtung 76 entgegengesetzt ist, um den Hohlschieber 182 in die zweite Position 36 zu bewegen, wenn der Aktor 124 aktiviert ist.
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Der Hohlschieber 182 bewegt sich in der zweiten Längsrichtung 78 von der ersten Position 34, die in 3A gezeigt ist, zu der zweiten Position 36, die in 3B gezeigt ist, wenn die Aktorkraft 139, die aus der Aktivierung des intelligenten Materials 40, das auf den Hohlschieber 182 in der zweiten Längsrichtung 78 wirkt, resultiert, die Vorspannkraft 138 der Vorspannvorrichtung 126 überschreitet, die auf den Hohlschieber 182 in der ersten Längsrichtung 76 wirkt. Der Hohlschieber 182 bewegt sich in der ersten Längsrichtung 76 von der zweiten Position 36, die in 3B gezeigt ist, zu der ersten Position 34, die in 3A gezeigt ist, wenn die Aktorkraft 139, die aus einer Deaktivierung des intelligenten Materials 40 resultiert, das auf den Hohlschieber 182 in der zweiten Längsrichtung 78 wirkt, kleiner als die Vorspannkraft 138 der Vorspannvorrichtung 126 ist, die auf den Hohlschieber 182 in der ersten Längsrichtung 76 wirkt.
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Das Gehäuse 120 definiert erfindungsgemäß einen ersten Einlass 158, einen ersten Auslass 160, einen zweiten Einlass 162 und einen zweiten Auslass 164, die jeweils in Fluidkommunikation mit dem Hohlraum 128 stehen. Der erste Einlass 158 sieht eine Fluidkommunikation zwischen dem Getriebe 12 und einem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 vor, der zwischen dem geschlossenen Ende 184 des Hohlschiebers 182 und dem offenen Ende 133 des Gehäuses 120 definiert ist. Der erste Einlass 158 kann an irgendeiner Position angeordnet sein, die eine Fluidkommunikation von dem Getriebe 12 zu dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 bereitstellt, wenn sich der Hohlschieber 182 sowohl in der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet. Der erste Einlass 158 kann benachbart dem Schlitz 190 in dem Hohlschieber 182 angeordnet sein. Der zweite Auslass 164 sieht eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 und dem Kühler 40 vor. Der zweite Auslass 164 kann an dem offenen Ende 133 des Hohlraumes 128 angeordnet sein. Der zweite Auslass 164 kann auch an irgendeiner anderen Position angeordnet sein, die eine Fluidkommunikation von dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 zu dem Kühler 14 bereitstellt. Der zweite Einlass 162 sieht nur dann eine Fluidkommunikation zwischen dem Kühler 14 und dem zweiten Abschnitt 172 des Hohlraumes 128 vor, der zwischen dem geschlossenen Ende 184 des Schiebers 182 und dem geschlossenen Ende 130 des Gehäuses 120 definiert ist, wenn sich der Hohlschieber 182 in der zweiten Position 36 befindet, wie in 3B gezeigt ist. Der erste Auslass 160 stellt eine Fluidkommunikation von dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 und dem Getriebe 12 nur dann bereit, wenn sich der Hohlschieber 182 in der ersten Position 34 befindet. Der erste Auslass 160 stellt eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Abschnitt 172 des Hohlraumes 128 und dem Getriebe 12 nur dann bereit, wenn sich der Hohlschieber 182 in der zweiten Position 36 befindet. Genauer blockiert, wenn sich der Hohlschieber 182 in der ersten Position 34 befindet, wie in 3A gezeigt ist, der Hohlschieber 182 den zweiten Einlass 162, während der erste Einlass 158, der erste Auslass 160 und der zweite Auslass 164 zu dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 offengelassen bleiben. Wenn der Hohlschieber 182 in der zweiten Position 36 ist, wie in 3B gezeigt ist, lässt der Hohlschieber 182 den ersten Einlass 158 und den zweiten Auslass 164 offen zu dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128, während der erste Auslass 160 und der zweite Einlass 162 offen zu dem zweiten Abschnitt 172 des Hohlraumes 128 bleiben. Der erste und zweite Einlass 158, 162 und der erste und zweite Auslass 160, 164, die von dem Gehäuse 120 definiert sind, können als runde Löcher, wie gezeigt ist, ovale Löcher, oder in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration konfiguriert sein. Die Durchgänge, die in dem Gehäuse 120 definiert sind und zu dem ersten und zweiten Einlass 158, 162 und dem ersten und zweiten Auslas 160, 164 führen, können gerade, gestuft sein oder irgendeine andere Konfiguration besitzen.
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Der gerade Draht 180 ist in dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 angeordnet und steht in Fluidkommunikation mit der Strömung des Fluids 18, das von dem Getriebe 12 in dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 aufgenommen wird, wenn sich der Hohlschieber 182 sowohl in der ersten Position 34 als auch der zweiten Position 36 befindet. Wenn sich das Fluid 18 bei einer Temperatur befindet, die eine ausreichende Anzahl von Graden unterhalb der ersten Temperatur liegt, dann befindet sich das intelligente Material 40 in einem deaktivierten Zustand. Gleichermaßen befindet sich, wenn das Fluid 18 bei einer Temperatur ist, die größer als die erste Temperatur ist, das intelligente Material 40 in einem aktivierten Zustand.
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In der ersten Position 34, wie in 3A gezeigt ist, wird eine Strömung des Fluids 18 von dem Getriebe 12 in den ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 in der Fluidströmung, die von dem Getriebe (Pfeil 59) aufgenommen wird, und von dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 zu dem Getriebe 12 in der Fluidströmung zu dem Getriebe (Pfeil 61) zugelassen. Eine Strömung des Fluids 18 von dem Kühler 14 in den Hohlraum 128 und somit von dem Hohlraum 128 zu dem Kühler 14 wird verhindert. In der zweiten Position 36, wie in 3B gezeigt ist, wird eine Strömung des Fluids 18 von dem Getriebe 12 in den ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 in der Strömung, die von dem Getriebe (Pfeil 59) aufgenommen wird, von dem ersten Abschnitt 170 des Hohlraumes 128 in den Kühler 14 der Fluidströmung zu dem Kühler (Pfeil 65), von dem Kühler 14 zu dem zweiten Abschnitt 172 des Hohlraumes 128 in einer Fluidströmung, die von dem Kühler (Pfeil 63) aufgenommen wird, und von dem zweiten Abschnitt 172 des Hohlraumes 128 zu dem Getriebe 12 in der Fluidströmung zu dem Getriebe (Pfeil 61) zugelassen.
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Eine dritte Ausführungsform des Ventils 216 ist in den 4A und 4B gezeigt. diese Ausführungsform ist ähnlich der zweiten Ausführungsform des Ventils 116, mit der Ausnahme, dass ein Gehäuse 220 einen Hohlraum 228 definiert, der ein erstes offenes Ende 231 und ein zweites offenes Ende 233 besitzt. Der Hohlraum 228 erstreckt sich längs zwischen dem ersten offenen Ende 231 und dem zweiten offenen Ende 233. Ein zweiter Einlass 262 ist an dem ersten offenen Ende 231 angeordnet, und ein zweiter Auslass 264 ist an dem zweiten offenen Ende 233 angeordnet. Entweder das erste offene Ende 231 oder das zweite offene Ende 233 können den gleichen Durchmesser wie der Hohlraum 228 aufweisen. Das Ventil 216 ist in Bezug auf den Betrieb ähnlich dem Ventil 116.
