用于車輛動(dòng)力總成的熱管理單元的制作方法
【專利摘要】用于車輛動(dòng)力總成的熱管理單元包含集成的油加熱器、控制閥和壓力釋放閥。遠(yuǎn)處的油冷卻器連接到熱管理單元的流體端口。傳動(dòng)油接收到熱管理單元中并且導(dǎo)向到傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的一者或者兩者。油流中的一部分可通過壓力釋放閥內(nèi)部分流，從而將油的壓力維持在閾值以下。油流在已經(jīng)被加熱和/或冷卻之后被導(dǎo)向穿過控制閥，并且正被導(dǎo)向穿過油加熱器和油冷卻器的油的比例由控制閥中油的溫度確定。
【專利說明】
用于車輛動(dòng)力總成的熱管理單元
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及集成的熱交換器和閥組件，且具體地涉及用于調(diào)節(jié)用于車輛動(dòng)力總成的流體的溫度的熱交換器和閥組件。
【背景技術(shù)】
[0002]將流體溫度調(diào)節(jié)到最小閾值以上、最大閾值以下、或者由最小和最大閾值界定的期望的范圍內(nèi)的熱交換系統(tǒng)是已知的。這種熱交換系統(tǒng)通常包含一個(gè)或多個(gè)熱交換器以及一個(gè)或多個(gè)流控制設(shè)備以控制流體流動(dòng)到所述的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。車輛動(dòng)力總成尤其需要這種熱交換系統(tǒng)，以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)工作流體(例如冷卻劑、發(fā)動(dòng)機(jī)油、傳動(dòng)油等)的溫度。
[0003]隨著對改進(jìn)總?cè)剂辖?jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)效率的激勵(lì)遞增，在車輛動(dòng)力總成內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)流體的溫度已變得更加重要。這種溫度調(diào)節(jié)既需要在車輛動(dòng)力總成的冷的啟動(dòng)期間快速地加熱流體的熱交換器，又需要在車輛動(dòng)力總成的運(yùn)行期間排出流體中積聚的廢熱的熱交換器?？刂圃O(shè)備(包括閥等)可用于選擇性地將流體輸送到熱交換器，從而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。
[0004]將這些熱交換系統(tǒng)的部分集成到熱管理單元中是有益的，可由此減小互相連接的數(shù)量并且簡化熱交換系統(tǒng)到車輛動(dòng)力總成中的安裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于車輛動(dòng)力總成的熱管理單元包含閥，所述閥能操作以在閥出口與第一和第二閥入口之間選擇性地輸送流體;從車輛動(dòng)力總成接收油流的第一流體端口；將油流運(yùn)送到車輛動(dòng)力總成的第二流體端口；通過延伸穿過熱管理單元的第一流動(dòng)路徑流體連接到第一流體端口的第三流體端口；以及通過延伸穿過熱管理單元的第二流動(dòng)路徑流體連接到第一和第二閥入口中的一個(gè)的第四流體端口。熱管理單元還包含集成的傳動(dòng)油加熱器，所述集成的傳動(dòng)油加熱器具有流體入口歧管、流體出口歧管和在流體入口歧管與流體出口歧管之間延伸的多個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)。流體入口歧管通過延伸穿過熱管理單元的第三流動(dòng)路徑流體連接到第一流體端口，并且流體出口歧管通過延伸穿過熱管理單元的第四流動(dòng)路徑流體連接到第一和第二閥入口中的另一個(gè)。第五流動(dòng)路徑在第二流體端口與閥出口之間延伸，并且將第二流體端口與閥出口流體連接。分流的流動(dòng)路徑從第一流體端口延伸，并且在分流的流動(dòng)路徑的一端流體連接到第二流動(dòng)路徑、第四流動(dòng)路徑和第五流動(dòng)路徑中的一個(gè)。壓力釋放閥沿著分流的流動(dòng)路徑布置，從而在第一流體端口與分流的流動(dòng)路徑的一端之間的壓力差小于閾值時(shí)阻礙油沿著分流的流動(dòng)路徑流動(dòng)，并且在壓力差超過閾值時(shí)允許油沿著分流的流動(dòng)路徑流動(dòng)。
[0006]在一些實(shí)施例中，閥包括傳感元件，所述傳感元件被配置為響應(yīng)于經(jīng)過傳感元件的油的溫度來操作閥，并且在一些特別的實(shí)施例中，傳動(dòng)元件是蠟馬達(dá)。在一些實(shí)施例中，穿過第一流體端口進(jìn)入的全部油流被導(dǎo)向經(jīng)過傳感元件。
[0007]在一些實(shí)施例中，熱管理單元包含鑄造結(jié)構(gòu)，所述鑄造結(jié)構(gòu)具有穿過所述鑄造結(jié)構(gòu)直線地延伸的中心孔眼。閥和壓力釋放閥這二者都布置于中心孔眼內(nèi)。
[0008]在一些實(shí)施例中，閥包含可移動(dòng)的梭子，所述可移動(dòng)的梭子具有一個(gè)或多個(gè)布置于其中的窗口孔。在一些這樣的實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)窗口孔中的至少一些限定閥出口。在一些實(shí)施例中，窗口孔中的至少一些限定第一和第二閥入口中的一個(gè)，并且可移動(dòng)的梭子進(jìn)行移動(dòng)(或者可移動(dòng)的梭子的移動(dòng)產(chǎn)生作用)以打開和關(guān)閉第一和第二閥入口中的一個(gè)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種控制用于車輛動(dòng)力總成的油的溫度的方法包含在第一壓力下將油流從車輛動(dòng)力總成接收到熱管理單元中，以及將油流中的至少一些導(dǎo)向穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的至少一個(gè)。那些油流在穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的至少一個(gè)之后被接收到布置于熱管理單元中的閥中，以及任何剩余的油流導(dǎo)向穿過布置于熱管理單元內(nèi)的旁路，從而避免剩余的油流穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的任一個(gè)。接收到閥中的油的溫度被測量，并且油流從熱管理單元返回到車輛動(dòng)力總成。
[0010]在一些實(shí)施例中，油在低于第一壓力的第二壓力下接收到閥中。在一些這樣的實(shí)施例中，穿過旁路的油的量響應(yīng)于第一壓力與第二壓力之間的壓力差被確定。在一些實(shí)施例中，測量油的溫度的步驟包含將接收到熱管理單元中的全部油流導(dǎo)向經(jīng)過布置于閥內(nèi)的溫度響應(yīng)元件。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種管理用于車輛動(dòng)力總成的油的方法包含在低于閾值溫度的第一溫度下將油流從車輛動(dòng)力總成接收到熱管理單元中，以及將油流分為第一部分和第二部分。第一部分被導(dǎo)向到集成到熱管理單元中的傳動(dòng)油加熱器中，并且被加熱。第一部分而后與第二部分重新結(jié)合，第二部分已繞過傳動(dòng)油加熱器，以使重新結(jié)合的流處于高于第一溫度的第二溫度下。重新結(jié)合的油流被接收到位于熱管理單元內(nèi)的閥中并且經(jīng)過布置于閥內(nèi)的溫度響應(yīng)元件，此后重新結(jié)合的油流在第二溫度下從熱管理單元返回到車輛動(dòng)力總成。
[0012]在一些實(shí)施例中，油流是第一油流，并且在已經(jīng)使第一油流返回到車輛動(dòng)力總成的一段時(shí)間之后，第二油流從車輛動(dòng)力總成接收到熱管理單元中。第二油流的大致全部被導(dǎo)向到傳動(dòng)油加熱器中并被加熱。第二油流在與閾值溫度大致相等的溫度下接收到閥中，并且響應(yīng)于使第二油流經(jīng)過溫度響應(yīng)元件，閥的驅(qū)動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)，以使進(jìn)入熱管理單元的隨后的油流至少部分地導(dǎo)向穿過與車輛動(dòng)力總成相關(guān)聯(lián)的油冷卻器。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱管理單元的立體圖。
[0014]圖2是圖1的熱管理單元的部分分解的立體圖。
[0015]圖3是熱交換器的立體圖，所述熱交換器是圖1的熱管理單元的一部分。
[0016]圖4是圖3的熱交換器的分解的立體圖。
[0017]圖5是圖1的熱管理單元的俯視圖。
[0018]圖6是沿著圖5的線V1-VI看到的圖1的熱管理單元的截面的端視圖。
[0019]圖7是沿著圖5的線VI1-VII看到的圖1的熱管理單元的截面的側(cè)視圖。
[0020]圖8是沿著圖5的線VII1-VIII看到的圖1的熱管理單元的截面的側(cè)視圖。
[0021]圖9是沿著圖8的線IX-1X看到的圖1的熱管理單元的截面的仰視圖。
[0022]圖1OA和圖1OB是圖1的熱管理單元的控制閥的立體圖，其中以兩個(gè)不同的操作狀態(tài)示出。
[0023]圖1IA和圖1IB是圖1OA和圖1OB的處于兩個(gè)不同的操作狀態(tài)的被安裝的控制閥的截面的側(cè)視圖。
[0024]圖12是圖1的熱管理單元的壓力釋放閥的剖開的立體圖。
[0025]圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聯(lián)結(jié)到車輛動(dòng)力總成的熱管理單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用中不受限于下文陳述的或附圖中示出的部件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明可具有其它實(shí)施例，并且能夠以多種方式實(shí)行或執(zhí)行。并且，應(yīng)理解，此處使用的用語和術(shù)語是為了描述的目的且不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。對“包含”、“包括”或者“具有”以及它們的變體的使用在此處是指囊括隨后列出的項(xiàng)目及其等同物，以及額外的項(xiàng)目。除非指定或以其他方式限定，術(shù)語“安裝”、“連接”、“支撐”和“聯(lián)結(jié)”以及它們的變體被廣泛地使用，并且囊括直接的以及間接的安裝、連接、支撐、以及聯(lián)結(jié)。進(jìn)一步地，“連接”和“聯(lián)結(jié)”不受限于物理或機(jī)械連接或聯(lián)結(jié)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱管理單元I在圖1中示出，并且其尤其非常適合于與車輛的動(dòng)力總成一起使用，所述車輛例如是汽車、卡車、巴士、農(nóng)業(yè)或建筑裝備等。在此背景下提及的車輛動(dòng)力總成包含負(fù)責(zé)使車輛運(yùn)動(dòng)的那些車輛子系統(tǒng)，并且包含(但不限于)引擎、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。熱管理單元I可被用于將車輛動(dòng)力總成的工作流體的工作溫度維持在可接受的范圍內(nèi)。熱管理單元I尤其非常適合于的特定的工作流體是通常被稱為自動(dòng)傳動(dòng)流體的油，其在車輛動(dòng)力總成內(nèi)被用作潤滑劑和液壓流體。為了既承受車輛動(dòng)力總成的惡劣的運(yùn)行環(huán)境，并且又優(yōu)化動(dòng)力總成的性能，這種油已被開發(fā)具有特定的屬性(例如，粘度、潤滑性、承溫能力)。這些屬性中的一些隨著溫度變化相當(dāng)大，因此將油的工作溫度維持在用于最佳性能和壽命的相當(dāng)窄的范圍內(nèi)是尤其重要的。
[0028]圖13的示意圖示出一種示例性的方式，熱管理單元I通過所述方式可流體聯(lián)結(jié)到車輛動(dòng)力總成2。來自車輛動(dòng)力總成的油通過流體線73輸送到熱管理單元I以及從熱管理單元I輸送，其第一線連接到熱管理單元I的入口端口 11，并且其第二線連接到熱管理單元I的出口端口 12。通過入口端口 11接收到熱管理單元I中的油能夠選擇地輸送到與熱管理單元I集成的傳動(dòng)油加熱器3，以及/或者到遠(yuǎn)離熱管理單元I放置的傳動(dòng)油冷卻器4。可替換地，或者此外，通過入口端口 11接收的油中的至少一些可通過穿過布置于熱管理單元I內(nèi)的壓力釋放閥6而繞過(bypass)傳動(dòng)油加熱器3和傳動(dòng)油冷卻器4?？刂崎y5附加地布置于熱管理單元I內(nèi)并且從三個(gè)可能的流路徑中的每個(gè)接收油，以將所述油運(yùn)送到輸出端口 12?？刂崎y5操作以選擇地確定流過傳動(dòng)油冷卻器4和傳動(dòng)油加熱器3的油的比例，這將關(guān)于圖1的具體實(shí)施例被進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0029]傳動(dòng)油冷卻器4是被配置為從油排出熱量從而將油的工作溫度維持在閾值溫度上限以下的熱交換器。這一熱交換器通常被配置為形成車輛冷卻模塊的一部分的氣冷式熱交換器，然而根據(jù)車輛應(yīng)用的特性可替換地使用其它熱交換器裝置。流體線72在傳動(dòng)油冷卻器4與熱管理單元I的端口 13和14之間為聯(lián)結(jié)提供所需，以使油能夠流到傳動(dòng)油冷卻器4并從傳動(dòng)油冷卻器4流出。
[0030]傳動(dòng)油加熱器3是被配置為向油提供熱量從而將油的工作溫度維持在閾值溫度下限以上的熱交換器。這一熱交換器在車輛動(dòng)力總成的啟動(dòng)期間、當(dāng)油有可能很冷的時(shí)候是尤其有利的。油的粘度通常在車輛動(dòng)力總成的升高的工作溫度下得以優(yōu)化性能，并且在較低的溫度下，油通常具有實(shí)質(zhì)上較高的粘度。當(dāng)車輛已經(jīng)在低溫的周圍環(huán)境中處于非運(yùn)行情形下幾小時(shí)時(shí)，油有可能已經(jīng)冷卻到一個(gè)溫度，在該溫度下粘度比優(yōu)化的粘度大許多倍。為了維持車輛動(dòng)力總成的適當(dāng)運(yùn)行，重要地是，即使當(dāng)油還未到達(dá)其適當(dāng)工作溫度時(shí)，油也能循環(huán)穿過車輛動(dòng)力總成。油的循環(huán)通常通過油栗來實(shí)現(xiàn)，油栗形成車輛動(dòng)力總成2的一部分。
[0031]高粘度的冷油的循環(huán)比在適當(dāng)工作溫度下的油的循環(huán)需要實(shí)質(zhì)上更大的工作輸入，這引起實(shí)質(zhì)的燃料經(jīng)濟(jì)性在油還未處于其期望的溫度范圍內(nèi)的那個(gè)時(shí)間段降低。至少部分地由于車輛動(dòng)力總成2的高的熱質(zhì)量，并不罕見地是，到車輛已經(jīng)到達(dá)其目的地并且停止時(shí)，油還未達(dá)到期望的工作溫度，在該點(diǎn)處，車輛可能在足夠的時(shí)間保持非運(yùn)行情形，從而使車輛動(dòng)力總成2和油返回到最初的低溫，整個(gè)周期如此重復(fù)。因此，車輛的總的燃料經(jīng)濟(jì)性被嚴(yán)重?fù)p害。
[0032]這種情況可以通過下述方式補(bǔ)救，即通過使用傳動(dòng)油加熱器3來促進(jìn)油的快速升溫。在車輛動(dòng)力總成2內(nèi)快速加熱(例如，通過在車輛動(dòng)力總成2的引擎的氣缸頭的上方直接循環(huán))的冷卻劑通過在車輛動(dòng)力總成2與熱管理單元I之間延伸的冷卻劑線71被輸送到傳動(dòng)油加熱器3以及從傳動(dòng)油加熱器3輸送。冷卻劑和油均通過傳動(dòng)油加熱器3循環(huán)，以使熱量快速且有效地傳輸?shù)接?，由此便于油更快速地升溫到期望的工作溫度范圍?br>[0033]現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)地描述圖1的實(shí)施例，額外地參考圖2至圖12。熱管理單元I包含鑄造殼體7，所述鑄造殼體7聯(lián)接到用作傳動(dòng)油加熱器功能的層狀的核心熱交換器3。流體端口 11和12設(shè)置于鑄造殼體7內(nèi)，從而為流體連結(jié)提供所需，以分別從車輛動(dòng)力總成接收油，以及使油返回到車輛動(dòng)力總成。此外，端口 13和14設(shè)置于鑄造殼體7內(nèi)，以允許到遠(yuǎn)處放置的傳動(dòng)油冷卻器的流體連接。
[0034]示例性實(shí)施例的傳動(dòng)油加熱器3具有一種構(gòu)造類型，其中嵌套的殼布置于堆疊21中，所述堆疊21聯(lián)接到基板22。入口端口 23和出口端口 24分別從基板22延伸并且(通過使用O型環(huán)類型的密封物32)與孔47和48密封地接合?？?7和48設(shè)置于鑄造殼體7的安裝表面46內(nèi)，并且基板22通過螺紋緊固件8固定到安裝表面46，所述螺紋緊固件8延伸穿過設(shè)置于基板22內(nèi)的安裝孔洞33并且接合鑄造殼體7的相應(yīng)的螺紋孔洞41?？商鎿Q地，傳動(dòng)油加熱器3到殼體7的這種固定可通過其它方式(例如彈簧夾、焊接等)來實(shí)現(xiàn)。
[0035]正如在圖4的分解圖中最佳看到的，堆疊21包含交替的帶窩的殼27和不帶窩的殼28，所述帶窩的殼27和不帶窩的殼28具有相應(yīng)的朝上的外圍凸緣，從而使殼嵌套在一起，同時(shí)在相鄰殼的平整的表面之間提供用于流體流動(dòng)的空間。歧管30在殼的相對的短端處的、堆疊21的角落中的兩個(gè)角落處延伸穿過殼，歧管30中的一個(gè)用作用于冷卻劑的入口歧管，并且另一個(gè)用作出口歧管。堆疊21的一端通過蓋板31封閉，所述蓋板31包含兩個(gè)冷卻劑端口 36，所述冷卻劑端口中的每個(gè)與冷卻劑歧管30中的一個(gè)相連通。帶窩的殼27的窩朝向相鄰的不帶窩的殼28的平整表面延伸，并且窩之間的空間在冷卻劑歧管30之間提供冷卻劑流動(dòng)路徑。
[0036]油入口歧管25設(shè)置于殼的角落中的另一個(gè)處，并且油出口歧管26設(shè)置于剩下的角落處。流板29收納于不帶窩的殼28內(nèi)并且在歧管25與26之間提供油的流動(dòng)路徑。流板29可以(例如)是割開的(lanced)且具有分支的(offset)翅板，從而最大化傳熱速率，所述翅板穿過堆疊21提供彎曲的流動(dòng)路徑。
[0037]基板22由三個(gè)單獨(dú)的板22a、22b、22c形成。通道35形成于板22b和22c內(nèi)以將出口端口 24與油出口歧管26流體地連接。類似地，通道34形成于板22b和22c內(nèi)以將入口端口 23與油入口歧管25流體地連接。然而，應(yīng)理解，在可替換的實(shí)施例中，基板22可構(gòu)造為具有不同數(shù)量的板，以及在一些實(shí)施例中，基板22可由單個(gè)板組成。
[0038]在一些尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，傳動(dòng)油加熱器3的部件是鋁合金部件，所述部件中的至少一些包覆有銅焊合金，從而傳動(dòng)油加熱器3可以完全或?qū)嵸|(zhì)上通過將部件銅焊在一起而形成。
[0039]運(yùn)行期間，已被車輛動(dòng)力總成2加熱的冷卻劑流穿過冷卻劑線71循環(huán)到設(shè)置于傳動(dòng)油加熱器3上的端口 36中的一個(gè)，并且隨后接收到與端口 36中的一個(gè)直接流體連通的冷卻劑歧管30中。在帶窩的殼27的帶窩的表面與不帶窩的殼28的面對表面之間形成的冷卻劑流動(dòng)路徑與冷卻劑歧管30流體連通，從而使接收到傳動(dòng)油加熱器3的冷卻劑流可穿過加熱器沿著那些多條流動(dòng)路徑環(huán)行。同時(shí)，傳動(dòng)油的流可通過端口 23接收到傳動(dòng)油加熱器3中，并且可穿過通道34朝向入口歧管25輸送。通過流板29形成的用于油的流動(dòng)路徑與入口歧管25和出口歧管26流體連通，并且接收于入口歧管25中的油沿著那些流動(dòng)路徑穿過傳動(dòng)油加熱器3循環(huán)。當(dāng)這兩流體移動(dòng)穿過傳動(dòng)油加熱器3時(shí)，熱量通過殼27、28從冷卻劑流傳輸?shù)接土?，從而加熱所述油流。加熱的油收集于出口歧?6中，并且被導(dǎo)向穿過通道35，從而通過端口24從傳動(dòng)油冷卻器4移除。冷卻的冷卻劑接收到另一冷卻劑歧管30中，并且通過另一冷卻劑端口 36移除以沿著另一冷卻劑線71返回到車輛動(dòng)力總成2。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，附圖中示出的以及此處描述的傳動(dòng)油加熱器3只是一個(gè)尤其非常適合于描述目的的示例性熱交換器。熱交換器構(gòu)造的細(xì)節(jié)可與描述的那些不同，并且熱交換器構(gòu)造的細(xì)節(jié)不欲作為對本發(fā)明的限制。
[0041 ]當(dāng)油流通過端口 11接收到熱管理單元I中時(shí)，殼體7內(nèi)的內(nèi)部流動(dòng)通道允許流導(dǎo)向到多個(gè)位置。正如在圖7中最佳看到的，流動(dòng)路徑17將端口 11與傳動(dòng)油加熱器3的入口端口23流體連接，以使油流中的至少一些能夠?qū)虻絺鲃?dòng)油加熱器3中。另一流動(dòng)路徑15流體連接到端口 13，所述端口 13可用作用于流體線72的連接端口，所述流體線72將熱管理單元I連接到遠(yuǎn)處的傳動(dòng)油冷卻器4。以此方式，接收到熱管理單元I中的油流可朝著傳動(dòng)油冷卻器
4、傳動(dòng)油加熱器3中的任何一個(gè)、或者它們兩者輸送。
[0042]入口端口 11布置于延伸穿過殼體7的中心孔眼42的一端處。布置于中心孔眼42內(nèi)的是壓力釋放閥6和控制閥5。中心孔眼42的階梯式的直徑改變允許壓力釋放閥6和控制閥5適當(dāng)?shù)匚挥诓⒈３衷跉んw7內(nèi)。壓力釋放閥6與入口端口 11的位置相符合地從中心孔眼42的一端插入，同時(shí)控制閥5從相對的端插入?？ōh(huán)53插入到卡環(huán)槽43中以將控制閥5固定到中心孔眼42內(nèi)。
[0043]控制閥5包含沿著控制閥5的縱向軸線在圖1OA和圖1IA繪出的第一操作狀態(tài)位置和圖1OB和圖1lB繪出的第二操作狀態(tài)位置之間行進(jìn)的可移動(dòng)的梭子54。傳感元件57中心地放置于可移動(dòng)的梭子54內(nèi)，并且含有對傳感元件57測量的溫度作出響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器58。在示例性的實(shí)施例中，傳感元件57是蠟馬達(dá)，并且含有一定量的蠟，所述蠟被特別地規(guī)劃為在預(yù)定的閾值溫度下經(jīng)歷相變。相變引起蠟的體積增加，這引起驅(qū)動(dòng)器58延伸并且移置可移動(dòng)的梭子54。圈狀彈簧59位于可移動(dòng)的梭子54與中心孔眼42的肩部44之間，從而由驅(qū)動(dòng)器58的延伸引起的梭子54的移動(dòng)對彈簧59進(jìn)行壓縮。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器58響應(yīng)于溫度的降低足以反轉(zhuǎn)蠟馬達(dá)的相變而縮回時(shí)，彈簧59提供回復(fù)力以使可移動(dòng)的梭子54返回到其第一操作狀態(tài)位置。
[0044]可移動(dòng)的梭子54設(shè)置有圓周地布置的窗口孔55。示例性的實(shí)施例示出布置為沿著可移動(dòng)的梭子54的整個(gè)圓周外圍延伸的多個(gè)這樣的窗口孔55，而在一些實(shí)施例中，可采用沿著實(shí)質(zhì)上大部分圓周延伸的單個(gè)窗口孔。窗口孔55中的至少一些沿著可移動(dòng)的梭子54的整個(gè)行進(jìn)沖程與設(shè)置于殼體7中的流動(dòng)通道19對齊。正如在圖6和圖9中最佳看到的，流動(dòng)通道19流體連接到出口端口 12。窗口孔55因此用作閥出口以允許接收到控制閥5中的油離開控制閥5，并且隨后沿著連接到出口端口 12的流體線73返回到車輛動(dòng)力總成2。
[0045]正如在圖6和圖8至圖9中最佳看到的，額外的流動(dòng)通道16設(shè)置于殼體7內(nèi)，并且連接到端口 14以從傳動(dòng)油冷卻器4沿著流體線72接收油流。當(dāng)可移動(dòng)的梭子處于圖1lB的第二操作狀態(tài)位置時(shí)，接收到流動(dòng)通道16中的油可通過窗口孔55中的至少一些導(dǎo)向到可移動(dòng)的梭子54的內(nèi)部。但該油流在可移動(dòng)的梭子54處于圖1lA的第一操作狀態(tài)位置時(shí)被阻止。窗口孔55因此還用作用于控制閥5的閥入口的功能，其可響應(yīng)于經(jīng)過傳感元件7的油的溫度而被打開和關(guān)閉。
[0046]到控制閥5的額外的入口由可移動(dòng)的梭子54的開口端66提供。當(dāng)可移動(dòng)的梭子54處于圖1lA的第一操作狀態(tài)位置時(shí)，流可從設(shè)置于殼體7內(nèi)的流動(dòng)通道18接收到開口端66中。正如在圖8中最佳看到的，流動(dòng)通道18連接到傳動(dòng)油加熱器3的端口24，并且接收已穿過加熱器3的油。當(dāng)可移動(dòng)的梭子54轉(zhuǎn)變到圖1lB的第二操作狀態(tài)位置時(shí)，其阻礙通道18中的流到達(dá)入口 66。
[0047]分流的流動(dòng)路徑20設(shè)置于殼體7的中心孔眼42內(nèi)，并且提供一種方式，通過該方式通過入口端口 11接收到熱管理單元I中的油可到達(dá)控制閥5，而不穿過傳動(dòng)油加熱器3或傳動(dòng)油冷卻器4。壓力釋放閥6沿著分流的流動(dòng)路徑20放置，并且運(yùn)行以在多數(shù)情形下阻礙油流穿過分流的流動(dòng)路徑20。然而，當(dāng)油被允許流動(dòng)穿過分流的流動(dòng)路徑20時(shí)，那么油能夠通過入口 66穿過控制閥5，而無論可移動(dòng)的梭子54的位置如何。
[0048]圖1lA和圖1lB繪出在閥的兩種不同的運(yùn)行狀態(tài)下的穿過控制閥5的油流。在圖1lA中，可移動(dòng)的梭子54在其第一操作狀態(tài)位置處，對應(yīng)于經(jīng)過傳感元件57的油的溫度在最小閾值以下。由實(shí)線箭頭繪出的油流從流動(dòng)通道18穿過入口66通到控制閥5中，并且通過窗口孔55離開控制閥5到達(dá)流動(dòng)通道19。如果壓力釋放閥6允許任何油流穿過分流的流動(dòng)路徑20，那么油沿著虛線行進(jìn)并且還通過入口 66進(jìn)入控制閥5，在控制閥5的梭子54內(nèi)與從傳動(dòng)油加熱器3接收的油混合。
[0049]如圖1lB中所示，當(dāng)控制閥5處于第二操作狀態(tài)位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)器58充分延伸并且可移動(dòng)的梭子54完全平移到其第二操作狀態(tài)位置處，這引起可移動(dòng)的梭子54的一端抵靠肩部45對接。在該位置處，梭子54阻礙來自流動(dòng)通道18的油流，但油現(xiàn)在能從流動(dòng)通道16流動(dòng)到控制閥54中，這是因?yàn)榇翱诳?5的區(qū)域中的至少一些現(xiàn)在與流動(dòng)通道16對齊。再者，穿過分流的流動(dòng)路徑20的任何油流通過可移動(dòng)的梭子54的開口端66接收到控制閥5中。
[0050]特別值得注意地是，在運(yùn)行狀態(tài)的任一種狀態(tài)下，所有的油(S卩，通過加熱器3和/或冷卻器4輸送的油和通過分流的流動(dòng)路徑20分流的油)經(jīng)過傳感元件57。這允許對運(yùn)送到車輛動(dòng)力總成2的油的溫度進(jìn)行精確控制。當(dāng)控制閥處于對應(yīng)于圖1lA的第一操作狀態(tài)并且油在油加熱器3內(nèi)正被加熱時(shí)，經(jīng)過傳感元件57的油的溫度可最終達(dá)到驅(qū)動(dòng)器58開始延伸的閾值溫度。這會(huì)引起可移動(dòng)的梭子54平移，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)足夠的移動(dòng)時(shí)，控制閥5將通過流動(dòng)通道16從傳動(dòng)油冷卻器3接收一定比例的流?？蓪?shí)現(xiàn)中間穩(wěn)定狀態(tài)的情形，其中可移動(dòng)的梭子54處于圖1lA與圖1lB的極端之間的中間位置處，從而接收到閥5中的油的一部分通過油加熱器3輸送，并且接收到閥5中的油的另一部分通過油冷卻器4輸送。
[0051]當(dāng)經(jīng)過傳感元件的油的溫度達(dá)到閾值上限時(shí)，驅(qū)動(dòng)器58將足夠地延伸，從而移置可移動(dòng)的梭子54以接合肩部45。只要經(jīng)過傳感元件57的油流足夠地暖以維持驅(qū)動(dòng)器58的延伸，那么閥的這種位置會(huì)確保油被導(dǎo)向穿過油冷卻器4而不是穿過油加熱器3。由驅(qū)動(dòng)器58的過度延伸(這可能是由油的溫度足夠地超過了閾值上限而引起的)引起的對控制閥5的損壞可通過包含超沖程防止彈簧60來避免。相比彈簧59，超沖程防止彈簧60具有更高的彈簧常量，以使超沖程防止彈簧60的壓縮直至可移動(dòng)的梭子54接合肩部45時(shí)才會(huì)發(fā)生。
[0052]示例性實(shí)施例的壓力釋放閥6在圖12中更詳細(xì)地示出。壓力釋放閥6包含聯(lián)接到圓柱形套筒61的蓋62，套筒61在分流的流動(dòng)路徑20的區(qū)域中具有比中心孔眼42的直徑略微更小的外直徑。偏置彈簧64和活塞63布置于圓柱形的套筒61內(nèi)。偏置彈簧64維持在部分壓縮的狀態(tài)，從而迫使活塞63與蓋62的座表面相接觸。蓋62可壓配到中心孔眼42中，從而在活塞63抵靠蓋62的座表面放置時(shí)防止流穿過分流的流動(dòng)路徑20。套筒61的與蓋62相對的一端至少部分地打開，以使活塞63在分流的流動(dòng)路徑20的上游端和下游端處暴露于流體壓力(即，入口端口 11處的壓力和控制閥5處的壓力)。當(dāng)經(jīng)過活塞63的壓力差足以克服彈簧64的偏置力時(shí)，活塞將從蓋62離座，并且油將被允許通過設(shè)置于圓柱形的套筒61中的窗口 65流動(dòng)到分流的流動(dòng)路徑20中。
[0053]在某些情形下，允許油流過分流的流動(dòng)路徑20是有利的?？赡艿厥牵瑹峤粨Q器3、4中的任何一個(gè)或者它們兩者沿著油流動(dòng)路徑形成阻塞，這可以實(shí)質(zhì)上增加迫使油穿過熱交換器所需要的壓力。壓頭的這種增加會(huì)對油栗、或者對熱交換器本身、或者對沿著油路的其它裝備產(chǎn)生損壞?？赏ㄟ^下述方式防止部件損壞或故障，即將彈簧63的偏置力選擇為足夠地小，以能夠在達(dá)到該非期望的壓力之前向油流打開分流的流動(dòng)路徑20。此外，通過將壓力釋放閥6集成到熱管理單元I自身內(nèi)，可保護(hù)系統(tǒng)免受傳動(dòng)油加熱器3和傳動(dòng)油冷卻器4的阻塞。壓力釋放閥6與熱交換器兩者液壓地平行，以使油中的一些量可通過分流的流動(dòng)路徑20轉(zhuǎn)移，從而將壓頭維持在閾值限制以下，同時(shí)根據(jù)控制閥5的運(yùn)行狀態(tài)允許剩下的油流動(dòng)穿過熱交換器3和4中的任何一個(gè)(或者兩者)。
[0054]在處于冷的周圍溫度情形下的車輛動(dòng)力總成2的啟動(dòng)期間，從壓力釋放閥6可得到額外的益處。典型的傳動(dòng)油被特別地規(guī)劃為在期望的工作溫度下具有適當(dāng)?shù)恼扯?，以?yōu)化車輛動(dòng)力總成的性能。這些工作溫度通常是在80至120攝氏度的范圍內(nèi)。當(dāng)油的溫度降低時(shí)，粘度趨向于增大，并且在非常冷的溫度下(正如在更冷的氣候下經(jīng)歷的)，粘度趨向于顯著地增大。當(dāng)傳動(dòng)油處于這樣的低溫時(shí)，運(yùn)行車輛動(dòng)力總成是有問題的，因?yàn)楦叩挠驼扯仍谟屠跎显斐上喈?dāng)大的張力，并且可促使燃料的經(jīng)濟(jì)性實(shí)質(zhì)上降低(這是因?yàn)樾枰~外的栗功來使傳動(dòng)油移動(dòng)穿過系統(tǒng))。仍然期望車輛動(dòng)力總成接收高流動(dòng)速率的傳動(dòng)油。
[0055]高粘度冷油的這種高的流動(dòng)速率可引起通過系統(tǒng)(特別地在傳動(dòng)油加熱器3中)的實(shí)質(zhì)上高的壓力，這是因?yàn)槔踹M(jìn)行工作以克服對流的粘滯阻力。該升高的壓力可再次在油系統(tǒng)中引起損壞，或者引起油流不期望的減小。包含壓力釋放閥6通過下述方式緩解了該問題，即，允許一些油流動(dòng)穿過分流的流動(dòng)路徑20，所述油由此繞過油加熱器3并且減小壓力峰值，同時(shí)仍然允許全部油流動(dòng)穿過傳動(dòng)裝置。所述繞過的流在控制閥5中與正從油加熱器3接收的被加熱的流混合，從而傳感元件本質(zhì)上暴露于油的混合的溫度。由于外部分流的原因，這可防止控制閥5的過早的打開，其中只有加熱的油的溫度會(huì)被控制閥測量。該過早的打開會(huì)增加用于將油加熱到期望的工作溫度所需要的時(shí)間，由此降低燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0056]參照本發(fā)明的具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的某些特征和元件的多種替換物。值得注意地是，除了互相不包括或者與上文描述的每個(gè)實(shí)施例不一致的特征、元件和運(yùn)行方式之夕卜，參照一個(gè)特定實(shí)施例描述的可替換的特征、元件和運(yùn)行方式可應(yīng)用于其它實(shí)施例。
[0057]上文描述的以及附圖中示出的實(shí)施例僅以示例的方式呈現(xiàn)，并且不欲作為對本發(fā)明的概念和原理的限制。如此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，元件以及它們的構(gòu)造和布置上的多種改變是可能的，這不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于車輛動(dòng)力總成的熱管理單元，包括: 控制閥，所述控制閥能操作以在閥出口與第一和第二閥入口之間選擇性地輸送流體； 第一流體端口，所述第一流體端口從所述車輛動(dòng)力總成接收油流； 第二流體端口，所述第二流體端口將油流運(yùn)送到所述車輛動(dòng)力總成； 第三流體端口，所述第三流體端口通過延伸穿過所述熱管理單元的第一流動(dòng)路徑流體連接到所述第一流體端口 ； 第四流體端口，所述第四流體端口通過延伸穿過所述熱管理單元的第二流動(dòng)路徑流體連接到所述第一和第二閥入口中的一個(gè)； 集成的傳動(dòng)油加熱器，所述集成的傳動(dòng)油加熱器具有流體入口歧管、流體出口歧管和在所述流體入口歧管與所述流體出口歧管之間延伸的多個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中所述流體入口歧管通過延伸穿過所述熱管理單元的第三流動(dòng)路徑流體連接到所述第一流體端口，并且所述流體出口歧管通過延伸穿過所述熱管理單元的第四流動(dòng)路徑流體連接到所述第一和第二閥入口中的另一個(gè)； 第五流動(dòng)路徑，所述第五流動(dòng)路徑在所述第二流體端口與所述閥出口之間延伸，并且將所述第二流體端口與所述閥出口流體連接； 分流的流動(dòng)路徑，所述分流的流動(dòng)路徑從所述第一流體端口延伸，并且流體連接到所述控制閥；以及 壓力釋放閥，所述壓力釋放閥沿著所述分流的流動(dòng)路徑布置，從而在所述第一流體端口與所述分流的流動(dòng)路徑的一端之間的壓力差小于閾值時(shí)阻礙油沿著所述分流的流動(dòng)路徑流動(dòng)，并且在所述壓力差超過所述閾值時(shí)允許油沿著所述分流的流動(dòng)路徑流動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理單元，其中所述控制閥包括傳感元件，所述傳感元件被配置為響應(yīng)于經(jīng)過所述傳感元件的油的溫度來操作所述閥。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管理單元，其中所述傳感元件是蠟馬達(dá)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管理單元，其中穿過所述第一流體端口進(jìn)入的全部油流被導(dǎo)向經(jīng)過所述傳感元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理單元，進(jìn)一步包括鑄造結(jié)構(gòu)，所述鑄造結(jié)構(gòu)具有穿過所述鑄造結(jié)構(gòu)直線地延伸的中心孔眼，其中所述控制閥和所述壓力釋放閥這二者都布置于所述中心孔眼內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理單元，其中所述控制閥包括可移動(dòng)的梭子，所述可移動(dòng)的梭子具有一個(gè)或多個(gè)布置于其中的窗口孔。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱管理單元，其中一個(gè)或多個(gè)窗口孔中的至少一些限定所述閥出口。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱管理單元，其中一個(gè)或多個(gè)窗口孔中的至少一些限定所述第一和第二閥入口中的一個(gè)，所述可移動(dòng)的梭子進(jìn)行移動(dòng)以打開和關(guān)閉所述第一和第二閥入口中的所述的一個(gè)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管理單元，其中所述可移動(dòng)的梭子包含對所述第一和第二閥入口中的另一個(gè)限定的開口端。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱管理單元，其中所述分流的流動(dòng)路徑通過所述可移動(dòng)的梭子的所述開口端流體連接到所述控制閥。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱管理單元，其中所述可移動(dòng)的梭子具有第一工作位置，以允許流從所述傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的一個(gè)穿過由所述可移動(dòng)的梭子的開口端限定的所述第一和第二閥入口中的所述的一個(gè)，并且所述可移動(dòng)的梭子具有第二工作位置，以阻礙流從所述傳動(dòng)油加熱器和所述傳動(dòng)油冷卻器中的所述的一個(gè)穿過由所述可移動(dòng)的梭子的開口端限定的所述第一和第二閥入口中的所述的一個(gè)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管理單元，其中穿過所述分流的流動(dòng)路徑的任何流在第一和第二工作位置這二者處被導(dǎo)向穿過由所述可移動(dòng)的梭子的開口端限定的所述第一和第二閥入口中的所述的一個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理單元，其中所述控制閥包括具有開口端的可移動(dòng)的梭子，所述開口端限定所述第一和第二閥入口中的一個(gè)。14.一種控制用于車輛動(dòng)力總成的油的溫度的方法，包括: 在第一壓力下將油流從所述車輛動(dòng)力總成接收到熱管理單元中； 將所述油流中的至少一些導(dǎo)向穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的至少一個(gè)；在穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的所述的至少一個(gè)之后，將所述油流中的所述的至少一些接收到布置于所述熱管理單元中的控制閥中，其中所述油在低于所述第一壓力的第二壓力下接收到所述控制閥中； 將任何剩余的油流導(dǎo)向穿過布置于所述熱管理單元內(nèi)的旁路，從而避免所述剩余的油流穿過所述傳動(dòng)油加熱器和所述傳動(dòng)油冷卻器中的任一個(gè)； 測量接收到所述控制閥中的油的溫度；以及 使所述油流從所述熱管理單元返回到所述車輛動(dòng)力總成。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將任何剩余的油流導(dǎo)向穿過旁路的步驟包括使所述油流動(dòng)穿過所述控制閥。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中穿過所述旁路的油的量響應(yīng)于所述第一壓力與所述第二壓力之間的壓力差被確定。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中測量油的溫度的步驟包括將接收到所述熱管理單元中的全部油流導(dǎo)向經(jīng)過布置于所述控制閥內(nèi)的溫度響應(yīng)元件。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中流動(dòng)穿過傳動(dòng)油加熱器和傳動(dòng)油冷卻器中的至少一個(gè)的所述油在離開所述控制閥之前與導(dǎo)向穿過所述旁路的所述油重新結(jié)合。19.一種管理用于車輛動(dòng)力總成的油的方法，包括: 在低于閾值溫度的第一溫度下將油流從所述車輛動(dòng)力總成接收到熱管理單元中； 將所述油流分為第一部分和第二部分； 將所述第一部分導(dǎo)向到集成到所述熱管理單元中的傳動(dòng)油加熱器中； 在所述傳動(dòng)油加熱器中加熱所述第一部分； 將所述第一部分與所述第二部分重新結(jié)合，所述第二部分已繞過所述傳動(dòng)油加熱器，其中重新結(jié)合的流處于高于所述第一溫度的第二溫度下； 將重新結(jié)合的油流接收到位于所述熱管理單元內(nèi)的控制閥中； 使重新結(jié)合的油流經(jīng)過布置于所述控制閥內(nèi)的溫度響應(yīng)元件；以及 在所述第二溫度下使重新結(jié)合的油流從所述熱管理單元返回到所述車輛動(dòng)力總成。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述油流是第一油流，進(jìn)一步包括: 在已經(jīng)使所述第一油流返回到所述車輛動(dòng)力總成的一段時(shí)間之后，將第二油流從所述車輛動(dòng)力總成接收到所述熱管理單元中； 將所述第二油流的大致全部導(dǎo)向到所述傳動(dòng)油加熱器中； 在所述傳動(dòng)油加熱器中對所述第二油流加熱； 在與所述閾值溫度大致相等的溫度下將所述第二油流接收到所述閥中； 響應(yīng)于使所述第二油流經(jīng)過所述溫度響應(yīng)元件，驅(qū)動(dòng)所述閥的驅(qū)動(dòng)器，以使進(jìn)入所述熱管理單元的隨后的油流至少部分地導(dǎo)向穿過與所述車輛動(dòng)力總成相關(guān)聯(lián)的油冷卻器。
【文檔編號】F02N19/04GK105822481SQ201610040864
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】A·博耶, A·帕蒂爾, D·拉迪恩, D·伯格, C·德賴斯
【申請人】摩丁制造公司