用于带有泵入口扩压器的变速器的液压系统的制作方法

专利名称：用于带有泵入口扩压器的变速器的液压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有用于变速器泵的泵入口的扩压器的变速
器液压系统。
背景技术：
假设泵室被完全填充，固定排量泵对于泵的每一转具有理论固定输出。因而，泵具 有与泵的速度成比例的输出。因而，用于变速器的发动机驱动的泵将具有取决于发动机速 度的宽输出范围。泵设定的尺寸必须适合最需要的应用，其是在低速下需要高输出容量的 低速静态换档。在这种低速下泵必须充分填充，以便充分增压变速器，以实现换档。然而， 设计泵的尺寸以满足低速状况将在高速下产生非常大的潜在流动容积。供应泵的液压系统 可达到高速填充极限，即达到泵的最大流体输入且在高速下不足以使得泵室保持充满。这 将导致室的不完全填充，从而导致室中有空气和油组合物，可能引起气穴。气穴可能引起压 力不稳定性，这种压力不稳定性干扰变速器控制阀，可能产生讨厌的噪声，并能导致泵的物 理损害。 已知在供应到泵中的过滤器出口附近引入泵旁通油，以在供应到泵的旁通油和过 滤器出口之间形成压力差，从而将额外的油从贮槽抽吸通过过滤器出口，以便减少气穴。旁 通油是来自于泵的过量增压油，其返回至过滤器出口而不输送给变速器。旁通油流量由调 节阀控制，调节阀在泵出口处检测到过量流体压力时将旁通油引导远离变速器。部分借助 于减少变速器泵尺寸可实现车辆燃料效率的增加。较小的泵在旁通油流量中具有相关的减 小。在高速下增加入口流对于较小的泵是更有挑战性的。 用于增加泵送流体容积的一个机制是用于排空溢流基底的虹吸管。这种虹吸管可 在排出端处使用扩压器。增压流体流经入口，通过环状喷嘴或标准喷嘴，从而形成压力差， 以将流体虹吸通过相邻的抽吸端口 。

发明内容
提供一种尤其用于减少高泵送速度下的气穴的改进的液压系统，甚至在相对小的 固定排量泵中也有用。具体地，提供用于变速器的液压系统，所述液压系统具有壳体(本文 称为扩压器壳体)，所述壳体带有供应一个或多个泵入口端口的流体入口通道和将流体从 压力调节阀返回的流体返回通道，所述流体返回通道与流体入口通道流体连通。所述液压 系统还具有过滤器壳体，所述过滤器壳体带有与流体入口通道在泵入口端口上游流体连通 的过滤器出口部分。所述流体返回通道在过滤器出口部分的下游。因而，通过流体返回通 道的流可形成抽吸，从而引起通过过滤器出口部分(例如，来自于流体贮槽)的流增加。流 体入口通道设计成增加通过过滤器出口部分的流的效率。具体地，扩压器壳体配置成使得 流体入口通道具有在过滤器出口部分下游的会聚部分和在所述会聚部分下游的流动面积 逐渐增加的发散部分。所述发散部分可具有截头锥形状或者类似形状，在该类似形状中，与 通过发散部分的中心轴线垂直截取的任何截面具有与截头锥形状发散部分的对应截面相等的流动面积。 优选地，扩压器壳体的会聚部分向内以IO度锥度渐縮，而发散部分以5度外倾角 向外外倾。然而，会聚部分和发散部分可分别基于包装考虑具有其它锥度和外倾角。当发 散部分的长-宽比在约6-8之间时，发散部分对流体流和气穴减少可具有最有益的效果；然 而，长_宽比为2或更大是可接受的。 在一个实施例中，过滤器出口部分与会聚部分同轴且在终端形成喷嘴。环状入口 围绕喷嘴在喷嘴和会聚部分之间形成，且来自于流体返回通道的流体通过环状入口再次进 入流体入口通道。 在另一个实施例中，流体返回通道与会聚部分同轴。来自于过滤器出口部分的流 体相对于会聚部分以一定角度进入流体入口通道，例如大致垂直于会聚部分。喷嘴插件可 紧固到扩压器壳体与流体返回通道同轴。因而，流体从旁通通道流经喷嘴插件，使得压力差 从贮槽抽吸更多的流体。喷嘴插件可具有会聚部分以增加速度，或者可具有会聚部分和发 散部分。 在每个实施例中，流体入口通道的发散部分增加泵入口处的流体压力，从而减少 气穴并使得通过流体返回通道的流效率最大化，甚至对于具有较少旁通流的较小泵尺寸也 是如此。 本发明的上述特征和益处、以及其它特征和益处从用于实现本发明的最佳模式的 以下详细描述结合附图显而易见。


图1是液压系统和变速器的示意性截面图； 图2是图1的液压系统的一部分的示意性截面图，包括扩压器壳体和过滤器壳 体； 图3是图1的液压系统的替代扩压器壳体和过滤器壳体的示意性截面图，包括喷 嘴插件；和 图4是与图3的扩压器壳体和过滤器壳体一起使用的替代喷嘴插件的示意性截面 图。
具体实施例方式
参考附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，在图1中可以看到液压系统10 的示意图，液压系统10包括容纳液压流体的贮槽或贮存器11。变速器控制泵12将流体从 贮存器11抽吸通过过滤器组件14。泵12将增压液压流体输送给变速器16。泵出口 17处 的最大压力由压力调节阀18确定，压力调节阀18将过量的泵流往回输送给过滤器组件14 的出口。泵送流体首先满足变速器油需求，包括任何离合器压力需求，然后满足变矩器压力 需求(如果变矩器在变速器16中存在)，然后提供润滑和冷却，最后，过量流体通过诸如20 的通道返回至过滤器组件14。 来自于压力调节阀18的过量流通过旁通通道22输送给过滤器组件14的出口。过 量流体以从泵接收的增加的速度且以升高的压力(高于贮存器ll的压力)离开压力调节 阀18。
参考图2，过滤器组件14包括过滤器壳体24，过滤器壳体24与过滤器元件26紧 固。过滤器入口 27延伸到图1的贮槽11中。过滤器出口部分28大致垂直地从过滤器壳 体24延伸，且终止于过滤器喷嘴30的相对端处。从贮存器11 (图1)进入的所有液压流体 均通过过滤器元件26。过滤器出口部分28具有围绕过滤器出口通道34的外壁33形成的 大致环状凹部32。过滤器出口通道34在过滤器出口部分28内部形成。通过过滤器元件 26的所有流体也通过通道34。过滤器出口部分28还包括靠近环状凹部32形成的密封槽 36。密封槽36适合于容纳密封件37。 过滤器壳体24紧固在扩压器壳体40中。密封件37适合于密封过滤器壳体24和 扩压器壳体40之间的接口 。过滤器出口部分28设置在由扩压器壳体40形成的流体入口通 道48中，使得离开过滤器出口通道34的液压流体进入流体入口通道48。形成流体入口通 道48的扩压器壳体40直径减少以形成会聚部分49，其中扩压器壳体40的内表面52相对 于流体入口通道48的中心线C向内以一定角度a渐縮，角度a优选为IO度角，但是由于 包装原因可以具有其它值，例如30度锥度。过滤器出口部分28与会聚部分49同轴。流体 入口通道48也具有颈部54，颈部54相对于中心线C具有恒定截面(即，不会聚或发散)。
会聚部分49和颈部54两者的下游是发散部分56，也称为扩压器。扩压器是配置 成使得流体流从高速减速至较低速度由此增加压力的流动通道。发散部分56相对于中心 线C向外以角度13外倾，角度13优选是5度。发散部分具有长度L，在最宽终端53处具有 宽度W。长度L-宽度W比优选在约6和8之间，以用于通过流体入口通道48的流的最佳效 率。然而，从约2至8的任何范围内的长宽比都可以是有益的，且取决于包装和其它设计考 虑。 流体入口通道48可在垂直于中心线C截取的任何给定截面处都具有圆形截面，圆 形截面的直径取决于切口的位置(即，在渐縮会聚部分49和外扩发散部分56上具有不同 直径)。替代地，截面可以具有相同面积的其它形状，只要保持平滑渐进过渡且具有与通过 圆锥切出的截面相同的流动面积即可。因而，发散部分56从颈部54处的端部51至最宽部 分处的终端53具有大致截头锥形状或类似替代形状，如椭圆形状。壳体40可针对包装原 因进行配置，使得中心线C具有逐渐弯曲部，会聚部分49、颈部54和发散部分56保持关于 中心线C对称且保持上述流动面积。 流体入口通道48与下游泵入口端口 58 (也称为由泵壳体59形成的泵入口容积) 流体连通。虽然泵壳体59示出为与扩压器壳体40独立的部件，它们之间有密封件(在铝 壳体的情况下可能需要)，但是应当理解的是，壳体40、59可整体形成为单个部件，例如通 过使用砂芯成型，尤其是在铸铁壳体的情况下。此外，虽然泵入口端口 58示出为与流体入 口通道48的中心线C对齐，但是入口 58可以相对于流体入口通道48形成角度，如针对包 装考虑需要的。泵入口端口 58的形状可取决于所使用的泵旋转组的具体类型的包装考虑。 泵入口端口 58可以包括或可以不包括弯曲部。虽然在该实施例中示出了一个泵入口端口 58，但是应当理解的是，泵12可以具有附加的入口端口，其几何布局根据泵的类型可以与 流体入口通道48不同。如熟知的那样，泵12是通过入口端口 58抽吸入流体且通过出口端 口 (未示出)输送增压流体的排量装置。 喷嘴30的终端配置成在喷嘴30的外表面65和扩压器壳体40的内表面52之间 形成喷嘴通道64。喷嘴通道64将液压流体从环状凹部32传送给流体入口通道48。流体通过扩压器壳体40中的流体返回通道66进入环状凹部32，流体返回通道66与图1的旁通 通道22流体连通。压力调节阀18(图1)可容纳在扩压器壳体40中或附近。通道66与旁 通通道22(图1)直接连接。在压力调节阀18处旁通的液压流体进入环状凹部32并通过 喷嘴通道64加速至增加的速度。该流体离开喷嘴通道64并在过滤器出口通道34和流体 入口通道48的接合处进入流体入口通道48中的流体流。 由于离开喷嘴通道64的流体的高速度，过滤器出口通道34中的流体速度增加。如 熟知的那样，当流体速度增加时，压力减少。因而，跨过过滤器元件26的压力差增加，使得 与没有通过喷嘴通道64的流引起的压力变化的情况下将得到的流相比，来自于贮存器11 的更多流体将被引导通过过滤器元件26。流体速度也通过入口通道48增加，进一步提高泵 12的入口流。扩压器部分56允许经由流体的逐渐减速来回收压力。这对于提供较少旁通 流的较小排量泵来说尤其有用。当液压流体进入泵入口端口 58时，该增加的压力有助于抑 制泵12中的气穴。在泵入口 58处的增加压力增加了泵的空化速度(cavitationspeed)，从 而减少高泵送速度时的操作噪音水平并减少泵12损坏的可能性。当气穴延迟时，泵12产 生更大的旁通流，这继而使得喷嘴30更有效地在泵入口端口 58处形成更多净正压。该循 环持续，使得泵气穴可以在所有正常发动机操作速度下都被消除。 参考图3，示出了与图1的泵12、变速器16、压力调节阀18和贮槽11 一起使用的 过滤器组件14A和扩压器壳体40A的另一实施例，取代图2的过滤器组件14和扩压器壳体 40。与图l和2相同的部件用相同的附图标记表示。在该实施例中，扩压器壳体40A限定 大致垂直于过滤器组件14A的过滤器出口部分28A的流体入口通道48A。该布置对于在过 滤器组件14A上方可用的空间较少的包装配置来说特别有用。 过滤器出口部分28A在没有喷嘴或喷嘴通道的情况下直接装配到扩压器壳体 40A。取而代之，喷嘴插件70螺纹连接或以其它方式组装到壳体40A中以限定喷嘴通道72。 喷嘴通道72与流体返回通道66A直接同轴对齐，流体返回通道66A与图1的旁通通道22流 体连通。因而，流体入口通道48A的中心线CC也用作流体返回通道66A和喷嘴插件70的 中心线。 壳体40A配置成使得流体入口通道48A具有会聚部分49A、颈部54A和发散部分 56A。会聚部分49A和发散部分56A优选具有与图2的流体入口通道48的相应部分相同的 几何形状。即，会聚部分49A优选相对于中心线CC向内以10度角a渐縮，且发散部分56A 优选相对于中心线CC向外以5度角13外倾。此外，发散部分56A的长度LL与宽度WW比 优选在6和8之间，但可以在2和8之间。会聚部分49A大致垂直于过滤器出口部分28A 且与流体返回通道66A沿中心线CC大致对齐并同轴。在其它实施例中，流体入口通道可以 相对于过滤器出口部分28A形成处于垂直和同轴布置之间的其它角度。
在图3的实施例中，从流体返回通道66A通过喷嘴通道72的返回流体的高速流通 过过滤器入口 27和过滤器出口部分28A在图1的贮存器11中形成流体抽吸，从而增加泵 入口端口 (在图3中未示出，但是在发散部分56A的上游)的流体流，从而减少气穴。喷嘴 插件70具有朝喷嘴出口 73渐縮的会聚部分71，从而增加通过喷嘴插件70的流动速度。而 且，发散部分56A降低速度，增加压力，因而进一步减少气穴并增加图1的泵12的高速填充 限制。 图4示出了图3的过滤器组件14A和扩压器壳体40A，其中，替代性喷嘴插件70A
7取代喷嘴插件70使用。其它布局与图3相同且相应地标记。喷嘴插件70A在流体返回通 道66A处螺纹连接或以其它方式组装到扩压器壳体40A，且具有会聚部分71A、颈部74A和 发散部分76A。类似于喷嘴插件70，喷嘴插件70A增加从流体返回通道66A流动的流体的 流体速度，从而形成流体从图1的贮槽11通过过滤器出口部分28的抽吸。同样，流体入口 通道48A大致垂直于过滤器出口部分28且与流体返回通道66A沿中心线CC大致对齐。该 布置对于在过滤器组件14A上方可用空间较少的包装结构尤其有用。 虽然已经详细描述了用于实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域技术人员 将认识到由所附权利要求书限定的用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。
权利要求
一种用于变速器的液压系统，包括扩压器壳体，所述扩压器壳体具有供应至少一个泵入口端口的流体入口通道和与所述流体入口通道流体连通的流体返回通道；过滤器壳体，所述过滤器壳体带有与所述流体入口通道在所述至少一个泵入口端口上游流体连通的过滤器出口部分；其中，所述流体返回通道在所述过滤器出口部分的下游；其中，所述流体入口通道具有在所述过滤器出口部分和所述流体返回通道下游的会聚部分，且具有在所述会聚部分下游的发散部分，所述发散部分供应所述至少一个泵入口端口；且其中，所述发散部分特征在于流动面积连续逐渐增加。
2. 根据权利要求1所述的液压系统，其中，所述发散部分特征在于截头锥形状或者类 似形状，在该类似形状中，与通过发散部分的中心轴线垂直的任何截面具有与截头锥形状 发散部分的对应截面相等的流动面积。
3. 根据权利要求1所述的液压系统，其中，扩压器壳体的发散部分以约5度外倾角向外 外倾。
4. 根据权利要求l所述的液压系统，其中，扩压器壳体的会聚部分向内以约IO度锥度 渐縮。
5. 根据权利要求1所述的液压系统，其中，扩压器壳体的会聚部分向内以约30度锥度 渐縮。
6. 根据权利要求1所述的液压系统，其中，发散部分由长度和最宽端部处的宽度表征； 且其中，长度与最宽端部处的宽度比不小于2且不大于8。
7. 根据权利要求l所述的液压系统，其中，过滤器出口部分与会聚部分同轴且在终端 形成喷嘴；其中，环状入口围绕喷嘴在喷嘴和会聚部分之间形成；且其中，来自于流体返回 通道的流体通过环状入口再次进入流体入口通道。
8. 根据权利要求1所述的液压系统，其中，流体返回通道与会聚部分同轴；且其中，来 自于过滤器出口部分的流体相对于会聚部分以一角度进入流体入口通道。
9. 根据权利要求7所述的液压系统，还包括 与流体返回通道同轴的喷嘴插件。
10. 根据权利要求9所述的液压系统，其中，喷嘴插件具有另一会聚部分。
11. 根据权利要求io所述的液压系统，其中，喷嘴插件具有在所述另一会聚部分下游的另一发散部分。
12. —种用于变速器的液压系统，包括扩压器壳体，所述扩压器壳体具有供应至少一个泵入口端口的流体入口通道和与所述 流体入口通道流体连通的流体返回通道；过滤器壳体，所述过滤器壳体带有与所述流体入口通道在所述至少一个泵入口端口上 游流体连通的过滤器出口部分；其中，所述流体返回通道在所述过滤器出口部分的下游；且其中，所述流体入口通道具 有扩压器部分，所述扩压器部分基于包装约束以适当的角度向外外倾。
13. 根据权利要求12所述的液压系统，其中，所述扩压器部分以约5度外倾角向外外 倾；且其中，所述流体入口部分具有在所述扩压器部分上游的会聚部分，所述会聚部分向内以约10度锥度渐縮。
14. 根据权利要求12所述的液压系统，其中，所述扩压器部分由长度和最宽端部处的 宽度表征；且其中，长度与最宽端部处的宽度比不小于6且不大于8。
15. 根据权利要求12所述的液压系统，其中，所述扩压器部分由长度和最宽端部处的 宽度表征；且其中，长度与最宽端部处的宽度比不小于2且不大于8。
16. 根据权利要求12所述的液压系统，其中，流体返回通道与会聚部分同轴；且其中， 来自于过滤器出口部分的流体相对于会聚部分以一角度进入流体入口通道。
17. 根据权利要求12所述的液压系统，还包括 与流体返回通道同轴的喷嘴插件。
18. 根据权利要求17所述的液压系统，其中，喷嘴插件具有另一会聚部分。
19. 根据权利要求18所述的液压系统，其中，喷嘴插件具有在所述另一会聚部分下游 的另一发散部分。
20. —种用于变速器的液压系统，包括扩压器壳体，所述扩压器壳体具有供应至少一个泵入口端口的流体入口通道和与所述流体入口通道流体连通的流体返回通道；压力调节阀，控制从泵到流体返回通道的流体返回； 流体贮槽；禾口过滤器壳体，所述过滤器壳体安装到贮槽且具有与所述流体入口通道在所述至少一个 泵入口端口上游流体连通的过滤器出口部分；其中，所述流体返回通道在所述过滤器出口部分的下游；其中，所述流体入口通道具有 在所述过滤器入口部分和所述流体返回通道下游的会聚部分，且具有在所述会聚部分下游 的发散部分，所述发散部分供应所述至少一个泵入口端口 ；且其中，所述发散部分特征在于 从会聚部分到所述至少一个泵入口端口的截头锥形状。
全文摘要
本发明涉及用于带有泵入口扩压器的变速器的液压系统。一种用于变速器的液压系统，包括扩压器壳体，所述扩压器壳体带有供应一个或多个泵入口端口的流体入口通道和例如使流体从压力调节阀返回的流体返回通道，所述流体返回通道与流体入口通道流体连通。所述液压系统也具有过滤器壳体，所述过滤器壳体带有与流体入口通道在泵入口端口上游流体连通的过滤器出口部分。所述流体返回通道在过滤器出口部分的下游。因而，通过流体返回通道的流可形成抽吸，从而引起通过过滤器出口部分(例如，来自于流体贮槽)的流增加。具体地，扩压器壳体配置成使得流体入口通道具有在过滤器出口部分下游的会聚部分和在所述会聚部分下游的发散部分。
文档编号F04F5/44GK101737363SQ20091021152
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者J·C·舒尔茨 申请人:通用汽车环球科技运作公司