Устройство переключения каналов потока (варианты)
Изобретение относится к охлаждению двигателей внутреннего сгорания. Предложено устройство (30) переключения каналов потока, устанавливаемое в гидравлическом контуре для переключения каналов потока, по которым течет масло, в зависимости от температуры масла. Устройство (30) переключения каналов потока содержит: кожух (31) термоклапана, который включает в себя множество каналов, сообщающихся с внешней средой; и цилиндр (36), перемещающийся в кожухе термоклапана и переключающий каналы потока, по которым течет масло, в зависимости от температуры масла. Цилиндр (36) перемещают в заданное положение и закрепляют посредством внешнего элемента (139) при подаче в контур текучей среды при низкой температуре. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик устройства при подаче с низкой температурой текучей среды в контур, подключаемый при высокой температуре текучей среды. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники
Изобретение относится к устройству переключения каналов потока, переключающему каналы, по которым течет текучая среда, в зависимости от температуры текучей среды.
Уровень техники
В контуре с текучей средой может быть расположен клапан для переключения каналов потока. В числе прочих может быть использован так называемый термоклапан, переключающий каналы потока в зависимости от температуры текучей среды, обычно используемый в том месте, где пересекаются два и более каналов. Термоклапан переключает каналы потока в зависимости от температуры текучей среды, проходящей через термоклапан. Термоклапан устанавливают, например, в теплообменнике для автоматической трансмиссии автомобиля.
В опубликованной японской заявке на полезную модель №1-98365 (далее - JP 1-98365) описан аппарат для охлаждения трансмиссионного масла, предотвращающий подъем температуры трансмиссионного масла посредством прокачки его через масляный насос, циркуляционный канал и маслоохладитель, расположенный в циркуляционном канале. Аппарат для охлаждения трансмиссионного масла снабжен обводным каналом, обходящим маслоохладитель. Автоматический переключающий клапан обеспечен в месте соединения обводного канала и циркуляционного канала. При низкой температуре масла автоматический переключающий клапан вводит масло, выпускаемое из масляного насоса, в обводной канал, препятствуя попаданию масла в маслоохладитель. При высокой температуре масла автоматический переключающий клапан вводит масло, выпускаемое из масляного насоса, в маслоохладитель, препятствуя попаданию масла в обводной канал. Согласно JP 1-98365 аппарат для охлаждения трансмиссионного масла может поддерживать температуру масла в нужном диапазоне и может быстро повысить температуру масла, если она слишком низкая.
Между тем в опубликованной японской заявке на изобретение №2006-64155 (далее - JP 2006-64155) описана теплообменная система для автоматической трансмиссии. Конструкция теплообменной системы позволяет охлаждать автоматическую трансмиссию и выпускаемое из нее масло. Теплообменная система включает в себя первый теплообменник, обеспеченный выше по потоку, и второй теплообменник, обеспеченный ниже по потоку, термоклапан, который может подавать в автоматическую трансмиссию, по меньшей мере, одну из частей масла, то есть ту, которая прошла через первый теплообменник, и ту, которая прошла через второй теплообменник. В соответствии с принципом работы теплообменной системы при относительно низкой температуре масла термоклапан включает проток, через который масло, пропущенное через первый теплообменник, возвращается в автоматическую трансмиссию, тогда как масло, пропущенное через второй теплообменник, не может вернуться в автоматическую трансмиссию. И наоборот, при относительно высокой температуре масла термоклапан включает проток, в который масло проходит как из первого, так и из второго теплообменников, а затем возвращается в автоматическую трансмиссию. Согласно JP 2006-64155 аппарат для охлаждения трансмиссионного масла может стабилизировать температуру масла.
Между тем конструкция термоклапана позволяет переключать каналы потока между контуром, подключаемым при низкой температуре текучей среды, и контуром, подключаемым при высокой температуре текучей среды. При изготовлении замкнутого контура с текучей средой в процессе производства сначала соединяют трубы и клапаны, образуя каналы потока контура, а затем заполняют контур. Однако когда контур замкнутого потока текучей среды, например, заполняют снаружи текучей средой низкой температуры, термоклапан может не пустить жидкость в контур, подключаемый при высокой температуре.
Например, при комнатной температуре каналы, пропускающие текучую среду низкой температуры, открыты, в то время как каналы, пропускающие текучую среду высокой температуры, закрыты. Следовательно, когда контур замкнутого потока текучей среды заполняют снаружи текучей средой комнатной температуры, жидкость не проходит в каналы, открываемые при высокой температуре. То есть трудно полностью заполнить каналы, открываемые только при высокой температуре, если текучая среда имеет низкую температуру.
Следовательно, например, как контур, открываемый при низкой температуре, так и контур, открываемый при высокой температуре, могут быть заполнены таким образом, что после заполнения части контура текучей средой низкой температуры другую часть контура заполняют снаружи нагретой текучей средой. Однако на полное заполнение контура тратится больше времени, так как текучую среду необходимо нагреть.
Кроме того, конструкция термоклапана может обеспечивать возможность электронного управления таким образом, что корпус термоклапана перемещают из положения, соответствующего низкой температуре, в положение, соответствующее высокой температуре, даже если текучая среда имеет низкую температуру. Однако в этом случае конструкция термоклапана является сложной, что влечет за собой повышение его стоимости.
Краткое описание изобретения
Согласно изобретению создано устройство переключения каналов потока, при использовании которого даже при низкой температуре текучей среды ее можно подавать в контур, подключаемый при высокой температуре текучей среды.
Один из объектов изобретения относится к устройству переключения каналов потока, обеспеченному в контуре замкнутого потока текучей среды и переключающему каналы, по которым течет текучая среда, в зависимости от температуры текучей среды. Устройство переключения каналов потока содержит: кожух, который включает в себя множество каналов, сообщающихся с внешней средой; и корпус клапана, перемещающийся в кожухе и переключающий каналы потока, по которым течет текучая среда, в зависимости от температуры текучей среды. В частности, корпус клапана перемещается в заданное положение и закрепляется посредством внешнего элемента, когда в контур подается текучая среда при низкой температуре.
В данном случае внешний элемент может быть съемным. Каналы могут включать в себя: первый впускной канал, открытый при низкой температуре текучей среды, и второй впускной канал, открытый при высокой температуре текучей среды. Заданное положение может представлять собой положение, в котором находится корпус клапана, когда блокируется первый впускной канал.
Кроме того, контур замкнутого потока текучей среды может представлять собой гидравлический контур для автоматической трансмиссии или, например, охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания. Корпус клапана может также включать в себя первое запирающее средство для блокировки первого впускного канала и второе запирающее средство для блокировки второго впускного канала. Второе запирающее средство может принудительно перемещаться при подаче текучей среды в контур, а второй впускной канал при этом открывается.
Устройство переключения каналов потока, описанное выше, может дополнительно включать в себя: вал, обеспечивающий опору для корпуса клапана таким образом, что корпус клапана может перемещаться в заданное положение; а также воск, расположенный в пространстве, ограниченном корпусом клапана и валом, причем воск расширяется и сжимается в зависимости от температуры текучей среды. Корпус клапана может перемещаться в заданном направлении под действием расширения воска. Участок вала может быть вставлен в корпус клапана, тогда как другой участок вала выступает из кожуха наружу. Вал может опираться на кожух и перемещаться в заданном направлении. Когда в контур подают текучую среду, корпус клапана может перемещаться в заданном направлении благодаря толканию клапана внутрь, при этом первый впускной канал заблокирован, а второй впускной канал открыт.
Вал может быть закреплен внешним элементом в таком положении, что его можно толкать в заданном направлении.
Кроме того, устройство переключения каналов потока, описанное выше, может дополнительно включать в себя смещающий элемент, который смещает корпус клапана в направлении, противоположном толканию вала внутрь. Внешний элемент может быть штырем продолговатой формы. Кожух может содержать отверстие, в которое вставляют штырь. Штырь может быть вставлен в данное отверстие таким образом, что вал можно толкать внутрь, при этом торцевая поверхность вала входит в контакт со вставленным штифтом, и вал оказывается закрепленным. Кожух также может включать в себя выступающий участок, содержащий множество отверстий для вставки штыря, продолжающихся в разных направлениях от соседних отверстий.
Кожух может иметь вогнутый участок, выполненный таким образом, чтобы другой участок вала выступал из кожуха наружу. Внешний элемент также может быть винтовым элементом. Винтовой элемент может быть ввинчен в вогнутый участок. Вал можно толкать в заданном направлении, ввинчивая винтовой элемент в вогнутый участок при подаче текучей среды в гидравлический контур.
Согласно изобретению даже при низкой температуре текучей среды она может подаваться в контур, подключаемый только при высокой температуре текучей среды.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и дополнительные объекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными из последующего описания примеров вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы. На чертежах:
Фиг.1 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно первому иллюстративному варианту осуществления при низкой температуре масла в гидравлическом контуре;
Фиг.2 - вид сбоку устройства переключения каналов потока согласно первому иллюстративному варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки Х с Фиг.1;
Фиг.3 - схема, на которой показана приводная система согласно первому иллюстративному варианту осуществления при низкой температуре масла в гидравлическом контуре;
Фиг.4 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно первому иллюстративному варианту осуществления при высокой температуре масла в гидравлическом контуре;
Фиг.5 - схема, на которой показана приводная система согласно первому иллюстративному варианту осуществления при высокой температуре масла в гидравлическом контуре;
Фиг.6 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно первому иллюстративному варианту осуществления, когда гидравлический контур заполнен маслом;
Фиг.7 - вид сбоку устройства переключения каналов потока согласно первому иллюстративному варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки 106 с Фиг.6;
Фиг.8 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно второму иллюстративному варианту осуществления при низкой температуре масла в гидравлическом контуре;
Фиг.9 - вид сбоку устройства переключения каналов потока согласно второму иллюстративному варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки 108 с Фиг.8;
Фиг.10 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно второму иллюстративному варианту осуществления при высокой температуре масла в гидравлическом контуре; и
Фиг.11 - вид в разрезе, на котором представлено устройство переключения каналов потока согласно второму иллюстративному варианту осуществления, когда гидравлический контур заполнен маслом.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Здесь и далее устройство переключения каналов потока (которое будет называться просто "термоклапан") согласно первому иллюстративному варианту осуществления изобретения будет описано со ссылками на Фиг.1-7. Термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления расположен в гидравлическом контуре автоматической трансмиссии автомобиля. Гидравлический контур согласно первому варианту осуществления подразумевает наличие теплообменников.
На Фиг.1 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 30 при низкой температуре масла в гидравлическом контуре (здесь и далее называется "гидравлическое масло"). Термоклапан 30 содержит клапанный кожух 31 и крышку 33. Внутреннее пространство 32 кожуха 31 термоклапана является узким и служит каналом для масла. Крышка 33 расположена таким образом, чтобы герметично закрывать одну сторону внутреннего пространства 32, так что внутреннее пространство 32 оказывается отделенным от внешней среды.
Клапанный кожух 31 термоклапана содержит в качестве ведущих наружу каналов второй впускной канал 142, первый впускной канал 144 и первый выпускной канал 143. Второй впускной канал 142, первый впускной канал 144 и первый выпускной канал 143 сообщаются с внутренним пространством 32, и масло подается к другим элементам гидравлического контура и отводится от них через второй впускной канал 142, первый впускной канал 144 и первый выпускной канал 143.
Кроме того, клапанный кожух 31 термоклапана содержит второй выпускной канал 146, сообщающийся со вторым теплообменником 50. Как будет описано далее, второй выпускной канал 146 выполнен таким образом, что гидравлическое масло, поступающее во второй выпускной канал 146 из первого теплообменника 40, течет ко второму теплообменнику 50 без попадания во внутреннее пространство 32 термоклапана 30.
Согласно первому варианту осуществления термоклапан 30 содержит цилиндр 36, который служит корпусом клапана. Цилиндр 36 имеет внутри пустоту. Цилиндр 36 расположен во внутреннем пространстве 32 клапанного кожуха 31 термоклапана.
Цилиндр 36 содержит скользящий участок 36а для установки на вал. Скользящий участок 36а для установки на вал имеет цилиндрическую форму. Скользящий участок 36а с возможностью скольжения установлен на валу 121, расположенном в термоклапане 30.
Вал 121 включает в себя вал-термоэлемент 34. Скользящий участок 36а для установки на вал с возможностью скольжения установлен на валу-термоэлементе 34. Цилиндр 36 перемещается в направлении стрелки 111. По меньшей мере, участок вала-термоэлемента 34 можно вставить в цилиндр 36. Внутреннее пространство цилиндра 36 заполнено воском 131. Воск 131 герметично запечатан в пространстве, ограниченном валом 121 и цилиндром 36.
Прокладка 35 прикреплена посредством опорной шайбы 43 к торцевому участку вала-термоэлемента 34, ближайшему к внутренней части цилиндра 36. Прокладка 35 препятствует вытеканию воска 131 из цилиндра 36.
Воск 131 может представлять собой, например, парафин. Воск 131 сжимается при понижении температуры и расширяется при повышении температуры. В частности, воск 131 согласно первому варианту осуществления находится в твердом состоянии при низкой температуре гидравлического масла и разжижается при повышении температуры гидравлического масла. Таким образом, воск 131 можно рассматривать как субстанцию, меняющую объем в зависимости от температуры.
Термоклапан 30 содержит запирающий канал элемент 135, соответствующий "первому запирающему средству". Запирающий канал элемент 135 перекрывает первый впускной канал 144, сжимая открытый участок первого впускного канала 144. Цилиндр 36 содержит скользящий участок 36с запирающего элемента, обращенный к первому впускному каналу 144. Скользящий участок 36с запирающего элемента выступает из входного конца цилиндра 36. Упор 91 обеспечен на переднем конце скользящего участка 36с запирающего элемента. Упор 91 препятствует спаданию запирающего канал элемента 135 со скользящего участка 36с запирающего элемента.
Запирающий канал элемент 135 расположен вокруг скользящего участка 36с запирающего элемента. Запирающий канал элемент 135 контактирует со скользящим участком 36с и скользит по нему. Кроме того, запирающий канал элемент 135 смещается посредством клапанной пружины 133, соответствующей "смещающему элементу", к первому впускному каналу 144. Один торцевой участок клапанной пружины 133 контактирует с торцевой поверхностью цилиндра 36, а другой торцевой участок клапанной пружины 133 контактирует с запирающим канал элементом 135.
Согласно первому варианту осуществления термоклапан 30 также содержит запирающий канал элемент 136, соответствующий "второму запирающему средству". Термоклапан 30 имеет контактный участок 31а, обращенный к запирающему канал элементу 136. Контактный участок 31а выступает из боковой стенки внутреннего пространства 32 клапанного кожуха 31 термоклапана внутрь внутреннего пространства 32.
Цилиндр 36 смещается посредством возвратной пружины 132, представляющей собой еще один смещающий элемент, в направлении, противоположном направлению стрелки Х с Фиг.1, в котором вал 121 толкают внутрь. Запирающий канал элемент 136 смещается посредством возвратной пружины 132 к контактному участку 31а. Кроме того, держатель пружины 137 расположен во внутреннем пространстве 32 клапанного кожуха 31 термоклапана. Держатель 137 пружины удерживает возвратную пружину 132 в нужном положении с одной стороны. Дополнительно, держатель 137 пружины неподвижен и, следовательно, остается на месте при перемещении цилиндра 36. Цилиндр 36 включает в себя скользящий участок 36b для установки держателя. Держатель 137 пружины скользит по поверхности скользящего участка 36b для установки держателя.
Вал 121 дополнительно включает в себя вал-толкатель 37, толкающий вал-термоэлемент 34. Согласно первому варианту осуществления вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 37 соединены и поэтому перемещаются совместно.
Крышка 33 имеет выступающий участок 38, который выступает наружу в направлении, противоположном направлению стрелки Х с Фиг.1. Кроме того, в крышке 33 имеется сквозное отверстие 33а. Вал-толкатель 37 вставлен в сквозное отверстие 33а. Вал 121 проходит через сквозное отверстие 33а крышки 33, и участок вала 121 выступает наружу. Вал 121 опирается на крышку 33 таким образом, что он может совершать возвратно-поступательное движение в направлении стрелки 111. Кроме того, термоклапан 30 содержит еще одну прокладку 138 (например, уплотнительное кольцо). Прокладка 138 препятствует просачиванию гидравлического масла между валом-толкателем 37 и сквозным отверстием 33а.
Вал-толкатель 37 имеет плоскую торцевую поверхность 37а. Отверстие 38а выполнено в выступающем участке 38 крышки 33. Согласно первому варианту осуществления обеспечено множество отверстий 38а. В отверстия 38а можно вставлять штырь 139 продолговатой формы, который будет описан ниже.
На Фиг.2 показан вид сбоку, на котором представлен термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки Х с Фиг.1. Боковая поверхность крышки 33 (см. Фиг.2) является круглой, а боковая поверхность выступающего участка 38 крышки 33 - шестиугольной. В данном случае форма выступающего участка 38 может и отличаться от шестиугольной. Каждое из отверстий 38а продолжается в другом направлении относительно соседнего отверстия 38а и доходит до сквозного отверстия 33а, в которое вставлен вал 121.
Вал-толкатель 37 (см. Фиг.1 и 2) выполнен таким образом, что описанный далее штифт 139, при его введении в отверстие 38а, контактирует с торцевой поверхностью 37а вала-толкателя 37, когда запирающий канал элемент 135 контактирует с отверстием первого впускного канала 144 при толкании вала-толкателя 37 внутрь.
На Фиг.1 представлено состояние, когда температура гидравлического масла, поступающего из первого впускного канала 144, является низкой. Запирающий канал элемент 136 контактирует с контактным участком 31а с помощью упругого усилия возвратной пружины 132. Торцевой участок вала-толкателя 37 с торцевой поверхностью 37а выступает из выступающего участка 38 и, следовательно, выступает наружу из кожуха. Запирающий канал элемент 136 контактирует с контактным участком 31а, и, следовательно, второй впускной канал 142 перекрыт. То есть поток гидравлического масла 12, поступающего из второго впускного канала 142, прерывается. С другой стороны, открыты первый впускной канал 144 и первый выпускной канал 143.
Гидравлическое масло 11, поступающее в первый впускной канал 144, течет во внутреннее пространство 32 в направлении стрелки 101. Затем гидравлическое масло, поступающее во внутреннее пространство 32, вытекает наружу из первого выпускного канала 143 в направлении стрелки 102. Благодаря низкой температуре гидравлического масла 11 температура воска 131 в цилиндре 36 также остается низкой, поэтому он не расширяется.
На Фиг.3 показана схема, на которой представлена приводная система 1 согласно первому варианту осуществления при низкой температуре. Приводная система 1 согласно первому варианту осуществления содержит двигатель 20, генерирующий энергию питания привода, и автоматическую трансмиссию 10, забирающую энергию от двигателя 20 и преобразующую обороты и крутящие моменты двигателя 20. Двигатель 20 представляет собой источник энергии привода и может быть бензиновым или дизельным. Кроме того, двигатель может представлять собой двигатель внешнего сгорания, скорее чем двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, двигатель 20 может представлять собой мотор-генератор.
Крутящий момент двигателя 20 преобразуется в автоматической трансмиссии 10. Автоматическая трансмиссия 10 может состоять из гидротрансформатора и планетарных зубчатых передач. В качества альтернативы автоматическая трансмиссия 10 может представлять собой вариатор. Кроме того, автоматическая трансмиссия 10 может состоять из множества зубчатых колес постоянного зацепления или избирательно зацепляющихся скользящих зубчатых колес, зацепление между которыми меняется автоматически.
Двигатель 20 охлаждают с помощью охлаждающей жидкости (например, долговечной охлаждающей жидкости). Двигатель 20, радиатор 80, термостат 70, водяной насос 60, подогреватель 90 и первый теплообменник 40 соединены через каналы 161-167 охлаждения, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.
Водяной насос прикреплен к двигателю 20. Выше по потоку водяного насоса 60 обеспечены термостат 70 и радиатор 80. Термостат 70 регулирует количество охлаждающей жидкости, подаваемой в радиатор 80, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Радиатор 80 излучает тепло охлаждающей жидкости в окружающий воздух.
Охлаждающая жидкость из водяного насоса 60 подается в нижнюю часть двигателя 20. Затем охлаждающая жидкость делится между двумя протоками, ведущими из верхней части двигателя 20, и выбрасывается из двигателя 20. В одном из каналов потока охлаждающая жидкость течет в радиатор 80 по каналу 161 для охлаждающей жидкости. Затем охлаждающая жидкость течет из радиатора 80 в термостат 70 по каналу 163 для охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость из термостата 70 возвращается в водяной насос 60 по каналу 164 для охлаждающей жидкости. Между тем часть охлаждающей жидкости проходит по каналу 162 для охлаждающей жидкости, который ответвляется от канала 161, и течет прямо в термостат 70, обходя радиатор 80.
В другом протоке охлаждающая жидкость, выпускаемая из двигателя 20, течет в подогреватель 90 по каналу 166 для охлаждающей жидкости. В подогревателе 90 тепло охлаждающей жидкости излучается в салон автомобиля, отапливая его. Затем охлаждающая жидкость течет из подогревателя 90 в теплообменник 40 по каналу 167 для охлаждающей жидкости. В первом теплообменнике 40 теплообмен осуществляется между охлаждающей жидкостью и гидравлическим маслом. Затем охлаждающая жидкость возвращается в водяной насос 60 по каналу 165 для охлаждающей жидкости.
Трансмиссионная жидкость (ATF) для смазки соответствующих частей и компонентов автоматической трансмиссии 10 и для передачи энергии привода течет внутри автоматической трансмиссии 10. Гидравлическое масло, которое течет через термоклапан 30, в первом варианте осуществления представляет собой трансмиссионную жидкость для автоматической трансмиссии 10. Автоматическая трансмиссия 10 соединена с первым теплообменником 40 посредством маслопровода 141.
Термоклапан 30 присоединен к автоматической трансмиссии 10. Термоклапан 30 переключает между собой каналы потока, по которым течет гидравлическое масло. Клапанный кожух 31 термоклапана присоединен снаружи к автоматической трансмиссии 10.
Термоклапан 30 также присоединен к первому теплообменнику 40. Кроме того, первый теплообменник 40 соединен с подогревателем 90 посредством канала 167 для охлаждающей жидкости. В первом теплообменнике 40 теплообмен осуществляется между охлаждающей жидкостью, вытекающей из подогревателя 90, и гидравлическим маслом для автоматической трансмиссии 10. Термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления установлен между автоматической трансмиссией 10 и первым теплообменником 40.
Выпускное отверстие для гидравлического масла первого теплообменника 40 подсоединено к маслопроводу 151 через второй выпускной канал 146 в клапанном кожухе 31 термоклапана. Маслопровод 151 присоединен ко второму теплообменнику 50. Второй теплообменник 50 охлаждает гидравлическое масло посредством воздушного охлаждения. Выпускное отверстие второго теплообменника 50 для гидравлического масла подсоединено к маслопроводу 152. Маслопровод 151 присоединен ко второму впускному каналу 142 термоклапана 30.
То есть первый впускной канал 144 термоклапана 30 (см. Фиг.1 и 3) присоединен к первому теплообменнику 40. Второй впускной канал 142 термоклапана 30 подсоединен к маслопроводу 152. Первый выпускной канал 143 термоклапана 30 подсоединен к автоматической трансмиссии 10.
Гидравлическое масло, попадающее внутрь автоматической трансмиссии 10, выходит из автоматической трансмиссии 10 и течет в первый теплообменник 40 по каналу 141 в направлении стрелки 103. Затем, после осуществления теплообмена между гидравлическим маслом и охлаждающей жидкостью в первом теплообменнике 40, охлажденное гидравлическое масло попадает в термоклапан 30 по первому впускному каналу 144 в направлении стрелки 101.
Таким образом, охлажденное гидравлическое масло, пройдя через первый теплообменник 40, попадает в термоклапан 30 и возвращается в автоматическую трансмиссию 10 через термоклапан 30, без прохождения через второй теплообменник 50. А именно - при низкой температуре гидравлического масла второй впускной канал 142 термоклапана 30 остается закрытым, следовательно, гидравлическое масло не циркулирует по маслопроводам 151 и 152 и второму теплообменнику 50. То есть при низкой температуре гидравлического масла оно не вытекает из второго выпускного канала в кожухе 31 термоклапана.
На Фиг.4 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления при высокой температуре гидравлического масла, попадающего в термоклапан 30. При повышении температуры гидравлического масла 11, попадающего непосредственно в термоклапан 30 из первого теплообменника 40, температура воска 131 повышается благодаря теплопередаче через цилиндр 36, поэтому воск 131, соответственно, расширяется.
С расширением воска 131 цилиндр 36 перемещается относительно вала 34 термоэлемента в направлении стрелки 109. Одновременно с этим запирающий канал элемент 135 перемещается к первому впускному каналу 144 и прижимается к стенке внутреннего пространства 32 под действием смещающего усилия клапанной пружины 133. Таким образом, запирающий канал элемент 135 вступает в принудительный контакт с открытым участком первого впускного канала 144, перекрывая отверстие первого впускного канала 144. Следовательно, гидравлическое масло, поступающее из первого впускного канала 144, не может попасть в термоклапан 30. Как показывает стрелка 104, гидравлическое масло, поступающее из первого впускного канала 144, течет ко второму теплообменнику 50 по второму выпускному каналу 146.
Клапанная пружина 133 поглощает избыточную нагрузку, действующую на запирающий канал элемент 135 или цилиндр 36 вследствие перегрузки клапана после блокировки первого впускного канала 144 в ответ на повышение температуры гидравлического масла.
Между тем при перемещении цилиндра 36 в направлении стрелки 109 запирающий канал элемент 136 отодвигается от контактного участка 31а кожуха 31 термоклапана, и второй впускной канал 142 открывается. Как показывает стрелка 105, гидравлическое масло 12 поступает в термоклапан 30 по второму впускному каналу 142. Как показывает стрелка 102, гидравлическое масло выходит из термоклапана 30 по первому выпускному каналу 143, а затем поступает в автоматическую трансмиссию 10.
Ход каждого из запирающих каналы элементов 135 и 136 меняется в зависимости от температуры гидравлического масла. То есть расход гидравлического масла 12, поступающего из соответствующих впускных каналов, можно при необходимости регулировать.
На Фиг.5 показана схема, на которой представлена приводная система 1 при высокой температуре гидравлического масла. При высокой температуре гидравлического масла (см. Фиг.4 и 5) второй впускной канал 142 открывается, а первый впускной канал 144 заблокирован.
Из-за блокировки первого впускного канала 144 гидравлическое масло из первого теплообменника 40 не попадает непосредственно в термоклапан 30. То есть гидравлическое масло, выходящее из первого теплообменника 40, течет во второй теплообменник 50 по маслопроводу 151 в направлении стрелки 104. Во втором теплообменнике 50 гидравлическое масло охлаждается окружающим воздухом, а затем охлажденное гидравлическое масло течет в термоклапан 30 через маслопровод 152 в направлении стрелки 105. Затем гидравлическое масло попадает в автоматическую трансмиссию 10 через термоклапан 30.
Следовательно, в системе охлаждения согласно первому варианту осуществления при относительно низкой температуре гидравлического масла оно течет только через первый теплообменник 40, возвращаясь затем в автоматическую трансмиссию. И наоборот - при относительно высокой температуре гидравлического масла оно течет и через первый теплообменник 40, и через второй теплообменник 50, возвращаясь затем в автоматическую трансмиссию 10.
При низкой температуре гидравлического масла, так как гидравлическое масло быстро нагревается до нормальной рабочей температуры теплом охлаждающей жидкости двигателя, время, необходимое для доведения температуры гидравлического масла до уровня, вызывающего срабатывание средства управления, например средства управления перекрыванием каналов, уменьшается. Кроме того, достигается экономия топлива, так как с повышением температуры гидравлического масла увеличивается время работы в условиях низкой вязкости гидравлического масла. Кроме того, при высокой температуре гидравлического масла гидравлическое масло можно охладить сильнее верхнего предела колебаний температуры, пропуская его и через первый теплообменник 40, и через второй теплообменник 50.
При среднем значении температуры гидравлического масла термоклапан 30 может срабатывать многократно с маленькой величиной хода. При этом гидравлическое масло, охлаждаемое только первым теплообменником 40, и гидравлическое масло, охлаждаемое и первым теплообменником 40, и вторым теплообменником 50, смешиваются в термоклапане 30, а затем выходят из выпускного канала 143. Следовательно, температуру гидравлического масла, поступающего в автоматическую трансмиссию 10, можно поддерживать, по существу, постоянной, в результате чего автоматическая трансмиссия 10 может стабильно работать, переключая передачи.
Термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления представляет собой механический термоклапан, регулирующий расходы текучей среды в двух впускных и одном выпускном каналах. Термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления переключает впускные каналы потока с помощью клапанов в виде крышек. Следовательно, можно значительно уменьшить разрушение клапанов сдвигом вследствие эксцентричной нагрузки на гидравлический клапан или из-за содержащихся в гидравлическом масле инородных примесей, а также утечки масла из зазоров задвижного клапана, часто встречающиеся в клапанах задвижного типа.
При заливке гидравлического масла снаружи в автоматическую трансмиссию 10 и в гидравлический контур автоматической трансмиссии 10 согласно первому варианту осуществления (см. Фиг.3) гидравлическое масло должно заполнить автоматическую трансмиссию 10, маслопровод 141, первый теплообменник 40, маслопровод 151, второй теплообменник 50, маслопровод 152 и внутреннее пространство термоклапана 30.
Согласно первому варианту осуществления, так как при комнатной температуре гидравлическое масло имеет низкую температуру, второй впускной канал 142 термоклапана 30 остается закрытым, как описано выше. Таким образом, например, при заливке гидравлического масла снаружи в автоматическую трансмиссию 10 автоматическая трансмиссия 10, первый теплообменник 40 и термоклапан могут быть заполнены гидравлическим маслом, тогда как маслопровод 151, второй теплообменник 50 и маслопровод 152 могут не быть заполнены.
В этом случае (см. Фиг.5) маслопровод 151, второй теплообменник 50 и маслопровод 152 могут быть заполнены гидравлическим маслом таким образом, что гидравлическое масло подается снаружи в автоматическую трансмиссию 10 при более высокой температуре, при этом второй впускной канал 142 термоклапана 30 открывается по мере повышения температуры гидравлического масла. Однако на полное заполнение гидравлического контура тратится много времени.
На Фиг.6 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 30 во время подачи гидравлического масла в гидравлический контур согласно первому варианту осуществления.
Согласно первому варианту осуществления в гидравлический контур подается гидравлическое масло при более низкой температуре. При подаче гидравлического масла в гидравлический контур торцевую поверхность вала-толкателя 37 вала 121 толкают внутрь кожуха 31 термоклапана в направлении стрелки 106 (см. Фиг.6). В это время вал 34 термоэлемента сжимает воск 131, которым заполнен цилиндр 36, посредством опорной шайбы 43 и прокладки 35.
При сжатии воска 131 цилиндр 36 перемещается к первому впускному каналу 144 в направлении стрелки 110 и останавливается в заданном положении, которого цилиндр 36 достигает при высокой температуре гидравлического масла, попадающего в термоклапан 30. Кроме того, запирающий канал элемент 135 вступает в контакт с отверстием первого впускного канала 144, перекрывая отверстие первого впускного канала 144. С другой стороны, запирающий канал элемент 136, перекрывший второй впускной канал 142, отодвигается от контактного участка 31а кожуха 31 термоклапана, и второй впускной канал 142 открывается. Так как первый теплообменник 40 сообщается со вторым теплообменником 50, гидравлический контур может состоять из последовательно расположенных первого теплообменника 40, второго теплообменника 50 и термоклапана 30. В данном случае направление стрелок 106, 110 можно рассматривать как пример "заданного направления" согласно изобретению.
Когда вал-толкатель 37 толкают, как описано выше, торцевая поверхность 37а вала-толкателя 37 оказывается за отверстиями 38а выступающего участка 38. Затем можно, например, вставить в одно из отверстий 38а в качестве внешнего элемента штырь 139 продолговатой формы. Одновременно с этим цилиндр 36 и вал 121 смещаются к наружной стороне крышки 33 (т.е. в направлении, противоположном направлению стрелки 106) под действием упругого усилия возвратной пружины 132. Поэтому торцевая поверхность 37а вала-толкателя 37 контактирует с вставленным штырем 139. Следовательно, положения цилиндра 36 и вала 121 можно зафиксировать, вставив штырь 139. То есть цилиндр 36 можно закрепить, вставив штырь 139.
На Фиг.7 показан вид сбоку, на котором представлен термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки 106 с Фиг.6. Штырь 139 (см. Фиг.7) вставляют в одно из отверстий 38а в направлении стрелки 107, протолкнув вал 37 внутрь термоклапана 30 таким образом, что торцевая поверхность 37а остается за отверстиями 38а. Штырь 139 проникает сквозь выступающий участок 38. Таким образом, проникающий через выступающий участок 38 штырь 139 позволяет предотвратить выпадение вала-толкателя из крышки 33.
Согласно первому варианту осуществления множество отверстий 38а выполнено в выступающем участке 38 крышки 33. Каждое из отверстий 38а продолжается в другом направлении относительно соседнего отверстия 38а. Таким образом, штырь 139 можно вставлять под разным углом, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики.
При подаче гидравлического масла в гидравлический контур после закрепления вала 121 штырем 139 весь гидравлический контур, в дополнение ко второму теплообменнику 50, может быть заполнен гидравлическим маслом. Например, автоматическая трансмиссия 10 и система охлаждения автоматической трансмиссии 10 могут быть заполнены гидравлическим маслом путем подачи в автоматическую трансмиссию 10 гидравлического масла при низкой температуре.
Согласно первому варианту осуществления весь гидравлический контур может быть заполнен гидравлическим маслом даже при низкой температуре гидравлического масла. Таким образом, подачу гидравлического масла можно выполнить проще и за более короткое время.
Кроме того, термоклапан 30 согласно первому варианту осуществления также обеспечивает вышеупомянутые преимущества при замене гидравлического масла в автоматической трансмиссии 10. Например, при сливе гидравлической жидкости из автоматической трансмиссии 10 во время замены масла или при подаче гидравлической жидкости в автоматическую трансмиссию 10 во время замены масла, гидравлическую жидкость также можно слить или подать более простым способом и за более короткое время.
Согласно первому варианту осуществления обеспечена возвратная пружина 132 для смещения цилиндра 36 и вала 121 к наружной части крышки 33, и вал 121 закреплен штырем 139, вставляемым в одно из отверстий 38а, выполненных в выступающем участке 38, и контактирующим с торцевой поверхностью вала 121. Таким образом, можно легко зафиксировать вал 121 в нужном положении. Также, благодаря фиксации цилиндра 36, служащего корпусом клапана, с использованием съемного штыря 139, можно без труда зафиксировать корпус клапана в заданном положении или освободить его.
Между тем штырь 139 извлекают после заполнения всего гидравлического контура гидравлическим маслом (см. Фиг.6). Цилиндр 36 возвращается в положение, где он бывает при низкой температуре гидравлического масла (см. Фиг.1), благодаря упругому усилию возвратной пружины 132, служащей в качестве смещающего элемента, и после этого возобновляется нормальная работа клапана.
Согласно первому варианту осуществления гидравлическое масло подают в гидравлический контур после толкания цилиндра 36 в заданное положение, которого цилиндр 36 достигает при высокой температуре гидравлического масла, попадающего в термоклапан 30. В качестве альтернативы гидравлическое масло можно подавать в гидравлический контур согласно следующей процедуре: 1) сначала часть гидравлического масла подают в гидравлический контур, когда цилиндр 36 находится в положении, в котором он бывает при низкой температуре гидравлического масла, а затем 2) оставшуюся часть гидравлического масла подают в гидравлический контур после толкания цилиндра 36 в заданное положение.
Кроме того, согласно первому варианту осуществления гидравлическое масло подают в гидравлический контур, когда первый впускной канал 144, подсоединенный к первому теплообменнику 40, заблокирован. В качестве альтернативы гидравлическое масло можно подавать в гидравлический контур, удерживая цилиндр 36 в промежуточном положении. То есть гидравлическое масло можно подавать в гидравлический контур, когда первый впускной канал 144 и второй впускной канал 142 полуоткрыты.
Кроме того, согласно первому варианту осуществления вал 121 закрепляют посредством штыря 139. В качестве альтернативы можно использовать другие формы и конструкции, при условии, что цилиндр 36, выполняющий функцию корпуса клапана, остановится в заданном положении.
Согласно первому варианту осуществления вал 121 включает в себя вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 37. Кроме того, вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 37 представляют собой отдельные элементы, соединенные между собой. В качестве альтернативы вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 37 могут представлять собой единый элемент.
Согласно первому варианту осуществления изобретение применяется в гидравлическом контуре автоматической трансмиссии. Однако оно также применимо в термоклапане для контура с другой текучей средой. Например, изобретение может быть применено в теплообменнике для охлаждения автомобильного двигателя посредством охлаждающей жидкости.
Здесь и далее термоклапан согласно второму варианту осуществления изобретения будет описан со ссылками на Фиг.8-11. Как и в первом варианте осуществления, термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления установлен в гидравлическом контуре автоматической трансмиссии автомобиля. Термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления отличается от термоклапана 30 согласно первому варианту осуществления конструкцией, фиксирующей вал.
На Фиг.8 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления при низкой температуре гидравлического масла. Термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления содержит кожух 42 термоклапана и крышку 41.
Термоклапан 29 снабжен валом 122. Вал 122 включает в себя вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 39. Согласно второму варианту осуществления вал-термоэлемент 34 и вал-толкатель 39 соединены между собой.
Крышка 41 имеет вогнутый участок 41а. Вогнутый участок 41а выполнен таким образом, что участок вала-толкателя 39 выступает наружу. Боковая стенка вогнутого участка 41а снабжена резьбой. В качестве съемного элемента используется винтовой элемент 140, который может быть ввинчен в контактный участок 31а.
При низкой температуре гидравлического масла второй впускной канал 142 заблокирован, так как запирающий канал элемент 136 контактирует с контактным участком 42а. С другой стороны, первый впускной канал 144 открыт, так как запирающий канал элемент 135 находится на расстоянии от отверстия первого впускного канала 144.
На Фиг.9 показан вид сбоку, на котором представлен термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления, если смотреть на него в направлении стрелки 108 с Фиг.8. Боковая поверхность крышки 41 является по существу круглой, и боковая поверхность вогнутого участка 41а крышки 41 также является по существу круглой. Вал-толкатель 39 расположен по существу в центре вогнутого участка 41а.
На Фиг.10 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 29 при высокой температуре гидравлического масла. С повышением температуры гидравлического масла воск 131 в цилиндре 36 соответствующим образом расширяется. По мере расширения воска 131 цилиндр 36 перемещается к первому впускному каналу 144, при этом запирающий канал элемент 135 блокирует отверстие первого впускного канала 144. С другой стороны, запирающий канал элемент 136 отодвигается от контактного участка 42а кожуха 42 термоклапана, и отверстие второго впускного канала 142 открывается. В это время вал 122 остается неподвижным, но цилиндр 36 перемещается относительно вала 122.
На Фиг.11 показан вид в разрезе, на котором представлен термоклапан 29 согласно второму варианту осуществления во время подачи гидравлического масла в гидравлическую схему, включающую в себя термоклапан 29.
При подаче гидравлической жидкости в гидравлическую схему винтовой элемент 140 ввинчивают в вогнутый участок 41а крышки 41. В процессе ввинчивания винтового элемента 140 в вогнутый участок 41а вал 122 перемещается в направлении стрелки 108. Таким образом, вал 122 толкают внутрь кожуха 42 термоклапана. Благодаря перемещению вала 122 воск 131 в цилиндре 36 сжимается с помощью прокладки 35, при этом цилиндр 36 перемещается к первому впускному отверстию 144 в направлении стрелки 110.
Затем запирающий канал элемент 135 блокирует отверстие первого впускного канала 144. Одновременно с этим, с другой стороны, запирающий канал элемент 136 отодвигается от контактного участка 42а кожуха 42 термоклапана, и отверстие второго впускного канала 142 открывается. Поэтому при подаче гидравлического масла в гидравлический контур цилиндр 36 принудительно перемещается в заданное положение, которого цилиндр 36 обычно достигает при достаточно высокой температуре гидравлического масла, попадающего в термоклапан 30, даже если температура гидравлического масла остается низкой. Согласно первому и второму вариантам осуществления первый впускной канал 144 можно рассматривать как один из примеров "первого впускного канала" согласно изобретению, а второй впускной канал 142 можно рассматривать как один из примеров "второго впускного канала" согласно изобретению.
Согласно второму варианту осуществления при подаче гидравлического масла в гидравлическую схему корпус клапана можно принудительно переместить в заданное положение, даже если температура гидравлического масла остается низкой, и поэтому маслопроводы, которые обычно открываются при более высокой температуре, также можно заполнить гидравлическим маслом.
Согласно второму варианту осуществления обеспечен вогнутый участок 41а, и вал 122 толкают внутрь посредством винтового элемента 140, ввинчиваемого в вогнутый участок 41а. Таким образом, цилиндр 36 можно без труда переместить в заданное положение. Кроме того, можно точно отрегулировать положение вала 122 посредством винтового элемента 140 при подаче гидравлического масла в гидравлическую схему.
Другие конструкции, результаты и преимущества второго варианта осуществления аналогичны таковым для первого варианта осуществления и, следовательно, повторно описываться здесь не будут.
На соответствующих чертежах аналогичные элементы и компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты его осуществления, подразумевается, что оно не ограничено описанными вариантами осуществления или конструкциями. Напротив, объем изобретения охватывает различные модификации и эквивалентные конструкции. Кроме того, хотя различные элементы иллюстративных вариантов осуществления представлены в различных сочетаниях и компоновках, другие сочетания и компоновки, включающие в себя меньше, больше элементов или один единственный элемент, также находятся в рамках сущности и объема изобретения.
1. Устройство переключения каналов потока, устанавливаемое в контуре с текучей средой и переключающее каналы потока для текучей среды в зависимости от ее температуры, содержащее кожух, который включает в себя множество каналов потока, сообщающихся с внешней средой, и корпус клапана, перемещающийся в кожухе и переключающий канал потока, по которому течет текучая среда, в зависимости от температуры текучей среды, при этом корпус клапана перемещается в заданное положение и фиксируется с помощью внешнего элемента при подаче в гидравлический контур текучей среды низкой температуры, причем множество каналов потока включает в себя первый впускной канал, открытый при низкой температуре текучей среды, и второй впускной канал, открытый при высокой температуре текучей среды, а заданное положение представляет собой положение, в котором находится корпус клапана, когда первый впускной канал заблокирован, отличающееся тем, что оно содержит
вал, обеспечивающий опору для корпуса клапана таким образом, что корпус клапана перемещается в заданном направлении, и воск, расположенный в пространстве, ограниченном корпусом клапана и валом, причем воск расширяется и сжимается в зависимости от температуры текучей среды, при этом корпус клапана перемещается в заданном направлении под действием расширения воска, участок вала вставлен в корпус клапана, тогда как другой участок вала выступает из кожуха наружу, вал опирается на кожух и перемещается в заданном направлении, при этом при подаче текучей среды в контур с текучей средой корпус клапана перемещается в заданном направлении благодаря толканию вала внутрь, при этом первый впускной канал заблокирован, а второй впускной канал открыт, и вал закреплен внешним элементом в таком положении, что он толкается в заданном направлении,
причем устройство переключения каналов потока дополнительно содержит смещающий элемент, который смещает корпус клапана в направлении, противоположном толканию вала внутрь, причем внешний элемент представляет собой штырь продолговатой формы, в кожухе имеется отверстие для введения штыря, штырь вводится в данное отверстие таким образом, что вал толкается внутрь, при этом торцевая поверхность вала входит в контакт с введенным штырем и вал оказывается закрепленным.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешний элемент является съемным.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что контур с текучей средой представляет собой гидравлическую схему автоматической трансмиссии.
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что контур с текучей средой представляет собой контур охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус клапана включает в себя первое запирающее средство для блокировки первого впускного канала и второе запирающее средство для блокировки второго впускного канала, при этом второе запирающее средство принудительно перемещается при подаче текучей среды в контур с текучей средой, а второй впускной канал открывается.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кожух дополнительно включает в себя выступающий участок, содержащий множество отверстий для ввода, проходящих в разных направлениях относительно аналогичных соседних отверстий.
7. Устройство переключения каналов потока, устанавливаемое в контуре с текучей средой для переключения каналов потока текучей среды в зависимости от ее температуры, содержащее кожух, который включает в себя множество каналов потока, сообщающихся с внешней средой, и корпус клапана, перемещающийся в кожухе и переключающий каналы потока текучей среды в зависимости от температуры текучей среды, причем корпус клапана перемещается в заданное положение и фиксируется с помощью внешнего элемента при подаче в контур с текучей средой низкой температуры,
причем множество каналов потока включает в себя первый впускной канал, открытый при низкой температуре текучей среды, и второй впускной канал, открытый при высокой температуре текучей среды, а заданное положение представляет собой положение, в котором находится корпус клапана, когда первый впускной канал заблокирован, отличающееся тем, что оно содержит
вал, обеспечивающий опору для корпуса клапана таким образом, что корпус клапана перемещается в заданном направлении, и воск, расположенный в пространстве, ограниченном корпусом клапана и валом, причем воск расширяется и сжимается в зависимости от температуры текучей среды, при этом корпус клапана перемещается в заданном направлении благодаря расширению воска, участок вала введен в корпус клапана, тогда как другой участок вала выступает наружу из кожуха, вал опирается на кожух с возможностью перемещения в заданном направлении, когда в контур текучей среды подается текучая среда; корпус клапана перемещается в заданном направлении толканием вала внутрь, при этом первый впускной канал заблокирован, а второй впускной канал открыт при этом кожух имеет вогнутый участок, выполненный для того, чтобы обеспечить доступ к другому участку вала снаружи кожуха, внешний элемент представляет собой винтовой элемент, ввинчиваемый в вогнутый участок, причем вал толкается в заданном направлении посредством ввинчивания винтового элемента в вогнутый участок при подаче текучей среды в контур с текучей средой.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что внешний элемент является съемным.
9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что контур с текучей средой представляет собой гидравлический контур автоматической трансмиссии.
10. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что контур с текучей средой представляет собой контур охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что корпус клапана включает в себя первое запирающее средство для блокировки первого впускного канала и второе запирающее средство для блокировки второго впускного канала, при этом второе запирающее средство принудительно перемещается при подаче текучей среды в контур с текучей средой, а второй впускной канал открывается.
12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что вал закреплен внешним элементом в таком положении, что вал толкается в заданном направлении.
