CN101520084A - 用于自动变速器的润滑剂控制系统 - Google Patents

Abstract

用于自动变速器的润滑剂控制系统，包括弹簧偏置的调节滑阀和反馈回路。向滑阀的一端提供管线压力液压流体。阀芯调节来自冷却器的润滑液压流体的流量，阀芯的位置由流向润滑系统的管线压力、调节后的流体输出压力和偏置弹簧的力之间的力平衡来确定。在减少润滑剂的状态下，来自变速器控制模块的信号打开电磁阀以向三通止回阀提供高压流体，三通止回阀关闭反馈回路并将高压流体施加到阀芯的相对端。这个动作使阀芯移动到行程极限，关断来自冷却器的流量。然后，来自扭矩转换器供给的液压流体流到润滑系统。

Description

用于自动变速器的润滑剂控制系统

技术领域

【01】本发明涉及用于自动变速器的润滑剂控制，更具体地，涉及在低速和低功率条件下减少润滑剂流量的用于自动变速器的润滑剂控制系统。

背景技术

【02】本部分的叙述仅仅提供与本发明相关的背景信息，可能构成或者可能不构成现有技术。

【03】在机动车辆的自动变速器中，需要向大量旋转构件恒定地提供一定流量的润滑变速器的流体。确定所需润滑剂流量是很关键的，所需润滑剂流量也可以被定义为对于给定构件或构件组而言的最小或足够流量。提供这样的所需流量是一个挑战，因为它必须在变速器的整个运转速度范围内得以保持。因此，流量控制设备例如孔口和通道的尺寸被设计为在高RPM下提供足够流量，尽管尺寸如此设计时，它们将在低RPM下提供过度流量。尽管这种最糟糕情况的工程解决方案完全满足润滑的要求，但公认的后果是，在低RPM下提供非必需的高流量浪费了能量。具体来说，这样的过度流量导致源自变速器的内部构件例如断开的离合器(open clutch)、轴承、衬套、旋转壳体等的附加损失增加。这些附加损失导致增加的燃油消耗。

【04】不言而喻，通过折衷达成的设计更有问题。试图找到介于高RPM下的所需最小流量和低RPM下的过度流量之间的折衷，将极有可能导致构件在高RPM的至少临界状态下缺乏润滑，这会损害性能和使用寿命。

【05】前面对自动变速器润滑的现有技术的总结表明，亟需对本技术进行改进，而本发明就是针对于此的。

发明内容

【06】本发明提供了自动变速器润滑剂控制系统，其具有弹簧偏置的调节滑阀(spool valve)和反馈回路。向滑阀的一个端面提供管线压力液压流体。在第一运转状态下，阀芯调节从变速器冷却器返回的润滑液压流体的流量，阀芯的位置由流向润滑系统的管线压力、调节后的流体输出压力和阀芯偏置压缩弹簧的力之间的力平衡来确定。在第二、减少润滑剂的状态下，来自变速器控制模块(TCM)的信号打开电磁阀以向三通止回阀提供高压液压流体，三通止回阀关闭反馈回路并将高压流体施加到由偏置压缩弹簧偏置的阀芯的端部。这个动作使阀芯移动到行程极限位置，关断从冷却器到润滑系统的流量并将其返回到机油箱。然后，来自扭矩转换器供给的润滑液压流体流到润滑系统以满足较低变速器速度下的变速器润滑要求。在各流体流动路径上设置了若干孔口以提供流量限制，流量限制提供了改进的流体流量控制。在第一状态下，润滑剂流量开关供应有增压液压流体，而在第二状态下该液压流体被排出，并且润滑剂流量开关向TCM发出润滑剂控制系统正运转于第一、高流量状态或第二、低流量状态的信号。

【07】因此，本发明的目的是提供用于自动变速器的润滑剂控制系统。

【08】本发明进一步目的是提供具有滑阀和三通止回阀的、用于自动变速器的润滑剂控制系统。

【09】本发明更进一步目的是提供具有弹簧偏置的滑阀和三通止回阀的、用于自动变速器的润滑剂控制系统。

【10】本发明再进一步目的是提供具有用于较高速度运转条件的第一较大流量孔口和用于较低速度运转条件的第二较小流量孔口、用于自动变速器的润滑剂控制系统。

【11】本发明再进一步目的是提供具有向变速器控制模块提供关于润滑剂控制系统的运转状态的信号的压力开关、用于自动变速器的润滑剂控制系统。

【12】进一步的目标、优点和应用领域从下面的描述中将变得很明显。应当理解，描述和具体的例子只是出于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

【13】此处描述的附图仅为说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

【14】图1是包含本发明的润滑剂控制系统的自动变速器的简图；

【15】图2是处于正常流量即较高速度的运转状态下的、根据本发明的用于自动变速器的润滑剂控制系统的示意图；

【16】图3是处于降低流量即较低速度的运转状态下的、根据本发明的用于自动变速器的润滑剂控制系统的示意图；以及

【17】图4是表示在传统自动变速器润滑剂回路相对于根据本发明的变速器润滑剂回路中的运转条件的曲线图。

具体实施方式

【18】下面的描述实际上仅为示例性的，并不旨在限制本发明、应用或者使用。

【19】现在参照图1，示出了示例性自动变速器，其整体上由标记号10来标记。自动变速器10包括铸造金属壳体12，其具有各种开口、表面、凸缘和通道，它们接收、定位和支撑自动变速器10的数个构件。在这些构件中有输入轴14和输出轴16。液压流体泵20被供应着来自自动变速器10的构件的旋转功率。通常，液压泵20将作为内齿轮油泵或者齿轮泵耦接于入口或吸入管线22，通过设置在机油箱26中的过滤器24汲取液压流体，机油箱26位于自动变速器10的壳体12的底部。

【20】在出口或者供应管线28中的压力下，液压泵20向自动变速器10内的各种构件，例如设置在自动变速器10的壳体12内的润滑剂控制组件30和压力调节器(未示出)，供应液压流体。润滑剂控制组件30也从冷却器32(示于图2中)接收返回管线34中的增压液压流体。冷却器32通常位于远离自动变速器10的地方，在热吸收介质中。润滑剂控制组件30的液压流体输出被提供给润滑剂歧管36，润滑剂歧管36实质上是多条管线或者通道，它们将液压流体分配给自动变速器10的各个构件。机油箱返回管线38将没有提供给润滑剂歧管36的液压流体返回到机油箱26。

【21】现在参照图1和图2，根据本发明的润滑剂控制组件30包括多口阀芯(multiple port spool)或者控制阀40，多口阀芯或者控制阀40包括可滑动地接收多活塞或台肩阀芯(multiple piston or land valve spool)44的壳体或者阀本体42。如图2所示，阀芯44处于第一、调节或者运转高体积位置，在该位置下，阀芯44向与高运转速度相关联的自动变速器10的润滑剂歧管36提供一定体积流速的增压液压流体。在阀本体42中通过压缩弹簧46将阀芯44向左偏置到第二、低流量或者休息位置。

【22】阀本体42限定第一入口42A，第一入口42A从变速器冷却器32接收返回管线34中的液压流体。在阀芯44的第一或者高体积调节位置，阀芯44的活塞或台肩引导液压流体到与第一高体积供应孔口52相连通的第一出口42B，第一高体积供应孔口52被尺寸设计为提供足以满足自动变速器10在更高速度下的要求的一定体积速率的液压流体流。高体积孔口52的输出流到润滑剂歧管36。来自第一出口42B的液压流体流也通过管线54和第一控制孔口56提供给三通止回阀(three way checkvlave)60的第一口60A。三通止回阀60的第二口60B通过第二控制孔口62连接到阀本体42的第一控制口42C。第一控制口42C与包含压缩弹簧46的第一控制室64相连通。三通止回阀60的第三口60C通过第三控制孔口66与由变速器控制模块(TCM)70致动的控制阀68相连通。如将详细解释的，当检测到低速和降低的润滑要求时，变速器控制模块70提供致动控制阀68的超控信号(override signal)，控制阀68转而向三通止回阀60的第三口60C提供增压液压流体。

【23】第二控制室72位于与第一控制室64相对的阀芯44的端部，与第二控制室72相连通的第二控制口42D通过第四控制孔口74连接到液压泵20的出口或供应管线28。第二控制室72中的压力随着液压泵20的速度以及其他变量而变化，通常可处于300到2100kPa的范围内。

【24】因此，应当理解，阀芯44的轴向位置和流向润滑剂歧管36的液压流体流量，将是第二控制室72中的泵压和管线54、三通止回阀60以及第一控制室64中的反馈压并结合压缩弹簧46的力之间的力平衡的结果，其中，前者趋向于将阀芯44移动到示于图2的右边，而后者共同趋向于将阀芯44移动到左边。

【25】多口阀芯或控制阀40包括在正常的受控运转状态下并不涉及的附加口。它们包括第二入口42E，其与第一入口42A相邻并且通过第五控制孔口76从返回管线34接收液压流体流。扭矩转换器供给管线78通过第二低体积供应孔口82并从那里提供液压流体给第三入口42F。第六控制孔口或第六对孔口84，也通过另一条供给管线86向润滑剂压力开关88和第四入口42G提供来自扭矩转换器供给管线78的液压流体。润滑剂压力开关88向变速器控制模块70提供信号：供给管线86中存在相对高的压力，这表示第四入口42G已关闭，这样向变速器控制模块70确认阀芯44处于正常的受控运转位置。

【26】现在参照图3，示出了润滑剂控制组件30的降低了润滑剂流量的运转状态。很明显，在这种运转状态下，阀芯44已被移动到其行程的最左边极限，如图3所示。这个移动发生是由于变速器控制模块70检测到了比较适合降低润滑剂流量的运转条件的结果。在这种情况下，变速器控制模块70向控制阀68提供信号以打开该阀，从而通过第三控制孔口66向三通止回阀60的第三口60C提供增压液压流体。因此，球形阀运动以关闭口60A，液压流体流经第二控制孔口62并填充第一控制室64。液压流体和压缩弹簧46的合力导致阀芯44向左、其满行程极限移动。

【27】在这个位置，阀芯44的台肩(lands)提供第三入口42F和第一出口42B之间的连通。第二低体积供应孔口82比第一高体积供应孔口52小很多，这样流向润滑剂歧管36的液压流体流量就会大幅降低。同样，在阀芯44的这个位置，第二入口42E与第一排出口42H以及机油箱返回管线38相连通，机油箱返回管线38将来自冷却器32的液压流体返回到机油箱26。这个特征确保了冷却器满流量，从而任何时候都能达到最大程度的冷却，而不管流经润滑剂歧管36的流体的量是多是少。最后，阀芯44的台肩提供了第四入口42G和第二排出口42J之间的连通，第二排出口42J通过机油箱返回管线38与机油箱26相连通。由于第六控制孔口84限制了供给管线86中的液压流体流量，压力降低且润滑剂压力开关88改变状态，向变速器控制模块70指示：润滑剂控制组件30尤其是阀芯44正在它的降低流量状态下运转。

【28】现在参照图4，示出了在传统自动变速器润滑剂回路以及根据本发明的变速器润滑剂回路中的各种运转条件的曲线图。X(水平)轴描绘了增加的管线压力，即来自液压泵20的出口或供应管线28中的液压压力。左边的Y(竖直)轴表示供给润滑剂歧管36的增加的润滑剂供给压力，右边的Y(竖直)轴以升每分钟表示实际液压流体流量。

【29】根据本发明的润滑剂控制系统提供几个优于现有技术系统的优点。首先，据估计，在低功率运转期间降低液压流体流量可以达到1％的燃油经济性改进。其次，全部的液压流体，无论是用于润滑的还是直接绕道返回机油箱的，都流经变速器冷却器。因此，总是能提供最大程度的变速器流体冷却。最后，除非控制阀68被激活，正常的并且不出故障的运转条件是较高体积、受控流量的润滑。对此，润滑剂压力开关88向变速器控制模块70确认指令和实际运转条件之间的对应。

【30】本发明的描述实际上仅为示例性的，不偏离本发明要旨的变化将落入本发明的范围。这样的变化不应被视为对本发明以及所附权利要求的精神和范围的偏离。

Claims (18)

1.一种用于自动变速器的润滑剂控制系统，包括以下各项的组合：

多口滑阀，其具有：设置在阀本体中的阀芯；第一控制口，其位于所述本体中，用于向所述阀芯的一端提供流体；弹簧，其用于将所述阀芯偏置得远离所述第一口；第二控制口，其位于所述本体中，用于向所述阀芯的相对端提供流体；第一入口；第一出口，其与第一、较大流体孔口连通；第二入口，其与第二、较小流体孔口连通；以及第一排出口，其与机油箱连通；

控制阀，其用于选择性地提供增压流体；

三通止回阀，其与所述第一出口、所述第一控制口以及所述控制阀连通；

由此，当所述控制阀关闭时，提供给所述第二控制口的增压流体调节所述第一入口和所述第一出口之间的流体流量；当所述控制阀打开时，在所述第二入口和所述第一出口之间产生流体流量。

2.权利要求1的润滑剂控制系统，还包括设置在所述第一出口、所述第一控制口以及所述控制阀中的每个与所述三通止回阀之间的孔口。

3.权利要求1的润滑剂控制系统，还包括与孔口连通的第三入口，当所述控制阀打开时，所述第三入口与所述第一排出口连通。

4.权利要求1的润滑剂控制系统，还包括通过孔口与第四入口和所述第二入口连通的压力传感器开关。

5.权利要求1的润滑剂控制系统，其中，所述弹簧为压缩弹簧。

6.权利要求1的润滑剂控制系统，还包括自动变速器的润滑剂歧管。

7.权利要求1的润滑剂控制系统，还包括与所述第一供应口流体连通的变速器冷却器。

8.一种用于自动变速器的润滑剂控制系统，包括以下各项的组合：

控制阀，其用于选择性地提供增压流体；

多口滑阀，其具有：阀本体；设置在所述本体中的阀芯，其用于在调节位置和极限位置之间移动；第一控制口，用于向所述阀芯的第一端提供流体；第二控制口，用于向所述阀芯的第二端提供所述流体；用于将所述阀芯偏置到所述极限位置的装置；第一入口；第一出口，其与较大流体孔口连通；第二入口，其与较小流体孔口连通；以及

三通止回阀，其与所述第一出口、所述第一控制口以及所述控制阀连通；

由此，当所述控制阀关闭时，所述阀芯调节从所述第一入口到所述第一出口的流体流量；当所述控制阀打开时，所述阀芯提供从所述第二入口到所述第一出口的流体流量。

9.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括与所述第一出口流体连通的润滑剂歧管。

10.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，其中，所述阀本体还包括与机油箱连通的排出口以及通过第三孔口与所述第一入口流体连通的第三入口。

11.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括通过第四孔口与所述第二入口和第四入口流体连通的流体压力开关。

12.权利要求11的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括变速器控制模块，变速器控制模块具有用于从所述流体压力开关接收信号的输入和用于控制所述控制阀的输出。

13.权利要求11的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括第二排出口，其中，当所述控制阀打开时，所述第四入口与所述第二排出口连通。

14.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，其中，所述用于偏置的装置设置在接近所述第一控制口处。

15.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，其中所述用于偏置的装置是压缩弹簧。

16.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括变速器冷却器，变速器冷却器具有与所述第一入口流体连通的输出。

17.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，还包括设置在所述第一出口、所述第一控制口以及所述阀中的每个与所述三通止回阀之间的孔口。

18.权利要求8的用于自动变速器的润滑剂控制系统，其中，所述阀芯包括四个台肩。

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