CN100510480C - 液压系统及自动变速器 - Google Patents

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Abstract

液压系统，具有一个多流的液压压力供给单元，所述压力供给单元是泵，通过它向一个用户输送一个体积流量，其中，设置了一个用于将个别泵流接入或用于将各个泵流一起接通的阀装置，各个泵流通过单向阀被汇合或者分开，其特征为，至少一个泵流通过所述单向阀与至少一个其它泵流分开，所述至少一个泵流可通过该阀装置排放，该阀装置具有一个被一个弹簧装置施加预压力的面，该阀装置被逆着所述预压力加载以一个从用户流到液压压力供给单元入口侧的回流的速滞压力。

Description

液压系统及自动变速器
技术领域
本发明涉及一种液压系统，具有一个多流、特别是双流的液压压力供给单元，如一个泵，通过它向用户输送一个体积流量。本发明还涉及一种用于汽车的自动变速器。
背景技术
在现代化的汽车中，为了改善安全性和舒适性，使用了液压系统，在这些液压系统中，至少一个压力供给装置对至少一个用户明确加载压力。虽然这些所已知的液压系统具有高的功率密度、小的功率重量比和高的动态性能，但与可调节的电动驱动装置相比需要更多能量，这导致燃油消耗较高。迄今大多数采用单流泵用于例如自动变速器的压力供给。在这里，单流意味着泵输送一个泵流。相对地，多流泵输送多个相互独立的泵流。也就是说，这些泵流是并列的。
发明内容
本发明的任务是，减小已知液压系统中的损失。在这里，用在液压系统中的液压压力供给单元应当能够超过液压需求的大的变化范围满足汽车工业中的要求。
根据本发明，提出一种液压系统，它具有一个多流的液压压力供给单元，所述压力供给单元是泵，通过它向一个用户输送一个体积流量，其中，设置了一个用于将个别泵流接入或用于将各个泵流一起接通的阀装置，各个泵流通过单向阀被汇合或者分开，其中，至少一个泵流通过所述单向阀与至少一个其它泵流分开，所述至少一个泵流可通过该阀装置排放，该阀装置具有一个被一个弹簧装置施加预压力的面，该阀装置被逆着所述预压力加载以一个从用户流到液压压力供给单元入口侧的回流的速滞压力。
一种液压系统，具有一个多流、特别是双流的液压压力供给单元，如一个泵，通过它给一个用户输送一个体积流量，对于该液压系统，这个任务的解决方案是，设置一个用于在各个泵流之间转换或用于将各个泵流一起接通的阀装置。该阀装置能够有目的地控制各个泵流。根据需求，可以只借助唯一的一个阀装置有目的地控制一个或者多个泵流。
该液压系统的一个优选实施例的特征是，各个泵流通过单向阀被汇合或者分开。该单向阀可以有目的地排放这些泵流中的至少一个，这样，在需要的情况下只向用户输送这些泵流中的至少一个。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，通过单向阀与至少一个其它泵流分开的至少一个泵流可通过所述阀装置排放。根据阀装置的位置只有一个或者有多个泵流被输送给用户。单向阀防止所有的泵流被排放。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置具有一个被弹簧装置施加预压力的面，该阀装置被一个从用户流向液压压力供给单元入口侧的回流加载速滞压力(Staudruck)。用回流速滞压力来控制阀装置保证了：当回流速滞压力低于一个预先给定的最小值时，阀装置将液压压力供给单元从单流输送转换到至少双流的输送。当回流速滞压力高于一个预先给定的最大值时，阀装置将液压压力供给单元从至少双流的输送转换到至少单流的输送。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，在阀装置与液压压力供给单元入口侧之间安置了一个液压阻力器。该液压阻力器用于产生用来控制阀装置的回流速滞压力。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置包括一个2/2换向阀，该换向阀在一个位置中接通设置在泵流出口侧与液压压力供给单元入口侧之间的连接，该连接在2/2换向阀的另一个位置中被中断。该2/2换向阀可以根据需求将两个泵流单个地或者共同地输送给用户。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置具有三个转换位置，其中，在第一转换位置中对冷却循环回路不供油并且只有一个泵流从液压压力供给单元输送给用户，在第二转换位置中对冷却循环回路不供油并且至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户，在第三转换位置中对冷却循环回路供油并且至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户。这三个转换位置能够使可根据需求控制的阀装置也可被用于接通和切断对例如一个离合器的冷却。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置具有一个另外的转换位置，在该转换位置中对冷却循环回路不供油并且操作一个安全阀。该安全阀例如可以用来防止输送介质的过热，或者该安全阀是一个用于离合器的冗余开启机构。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置特别是作为2/2换向阀被这样设计，使得：只要一个第一压力、特别是自动变速器的调节压力小于或者等于一个第二压力、特别是自动变速器的压紧压力与一个弹簧力的总和，就只有一个泵流从液压压力供给单元输送给用户；如果该第一压力、特别是自动变速器的调节压力大于该第二压力、特别是自动变速器的压紧压力与该弹簧力的总和，则至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户。通过此可保证根据需求接通至少一个另外的泵流。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置包含一个推杆，它的一个端面被加载第一压力，它的另一个端面被加载第二压力和弹簧力。推杆根据作用在它上面的压力移动，从而释放用于一个或者多个泵流的流动路径。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置除了所介绍的接通或者切断泵流(＝第一阀功能)之外还执行另外的阀功能，其方式是：阀推杆还在另外的控制边缘上打开或者封闭孔。该阀的这些另外的功能例如可以是对液压离合器加载压力或者是在无级变速器的锥形盘上加载压力。第一阀功能与一个另外的阀功能的结合在费用方面有利，因为只需制造或者加工一个滑阀和孔来代替两个滑阀和孔。如果通过另外的阀功能来控制体积流量需求、通过接通一个泵流在同一个阀内满足该体积流量需求，则第一阀功能与该另一阀功能的结合同样具有功能上的优点。如果第一阀功能与另一阀功能能够在推杆移动到不同位置时进行，也就是说部分独立地进行，这些阀功能的结合同样具有功能上的优点。该另一阀功能例如可以是对离合器的第2档加载压力，此时推杆允许在不操作离合器的情况下通过继续移动推杆来接通另一个泵流。这种控制、特别是推杆的继续移动按已知的方式例如通过在推杆端面上作用一个小的电控压力来进行。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，阀装置包括至少两个阀，它们的转换分别使至少一个泵流被输送给用户。这两个阀还分别执行如上面介绍的另外的功能，例如分别对一个离合器加载压力。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，这两个阀串联连接。两个阀中的一个阀的转换使得泵流中的至少一个被输送给用户。至少一个另外的泵流回流到液压压力供给单元的入口侧。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，在液压压力供给单元的出口侧与用户之间安置了一个体积流量调节阀。这个体积流量调节阀用于调节输送给用户的体积流量。过量的体积流量回流到液压压力供给单元的入口侧。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，根据需求接通或断开各个泵流。例如可以定义固定的转速阈值，在这些转速阈值上进行转换。在这里要注意，在断开一个泵流时始终还要满足必要的需求。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，各个泵流之间的比例是不对称的。由此可以用一个液压压力供给单元输送至少三种不同的体积流量。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，一个第一泵流包含液压压力供给单元整个输送流量的大约三分之一，一个第二泵流包含大约三分之二。借助一个相应的控制逻辑电路可以根据需求提供两个合在一起为液压压力供给单元整个输送流量100％的泵流或者只提供一个为整个输送流量的33％或者66％的泵流。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，液压压力供给单元包含一个叶片泵或者一个内齿轮泵。
该液压系统的另一个优选实施例的特征是，在阀装置与液压压力供给单元的入口侧之间安置了一个液压阻力器，它包含一个集成在叶片泵中的喷射泵。使用该喷射泵是为了保证最好被机械式驱动的泵在转速较高时也能被正常充液。
对于用于汽车的自动变速器，上述任务通过一个前面介绍的液压系统解决。但本发明液压系统也可以用在转向系中或防摆动系统中。
附图说明
从下面的说明中可以得知本发明的其它优点、特征和细节。在下面的说明中借助于图详细说明不同的实施例。图中示出：
图1一个用于控制自动变速器的本发明液压系统的液压线路图；
图2用于借助一个阀装置和一个附加的流量调节阀来控制一个双流泵的方框图；
图3用于借助由两个不同压力决定的转换来控制一个双流泵的方框图；
图4用于借助体积流量转换器来控制一个双流泵的方框图；和
图5用于借助两个串联连接的阀来控制一个双流泵的方框图。
具体实施方式
今天的用于轿车用途的自动变速器液压式控制起动过程、传动比变化和对用于前进行驶/后退行驶的转向组件离合器的操作以及冷却和润滑。为此需要一个液压压力供给单元和一个液压控制装置。
迄今大多采用单流泵用于自动变速器的压力供给。这些泵的特征是，其排量纯粹与转速成比例。在设计这种泵的尺寸时常常以极端状况、例如在低转速情况下快速调节来决定设计，就此而言这种泵是不利的。但在许多其它行驶状况中不需要所提供的这种体积流量。这种泵的效率不是最佳，因为例如在这种机械驱动的泵的最高速度下不必要多产生液压功率。另一方面，所使用的液压构件例如泵例如在最高速度时负荷不必很大。
通过本发明提供了一种泵方案，其中，根据需求产生必要的体积流量。通过此不仅可以降低液压功率损失而且也降低泵负荷。在本发明的液压系统中有利的是可以使系统压力降低，因为一般在系统压力高时泄漏明显增加。对各个泵流的控制最好这样进行：使净体积流量保持相同。要争取的是，在转速相同时，在油冷情况下产生的体积流量要比在油热情况下产生的体积流量更小，因为在油温较低时存在的泄漏较少从而对体积流量的需求降低。
如果由泵提供的体积流量的一部分还用于冷却变速器，被证明是有利的。在外部温度较冷时有利的是，体积流量减少这样多，使得只有正好需要的量流过冷却器从而降低热损失。在变速器很热时有利的是，产生比需要的更多的体积流量，以便提高散热。
如果由泵提供的体积流量的一部分还用于冷却变速器的有过热危险的单个部件例如摩擦离合器，也被证明是有利的。在摩擦功率较低时将体积流量断路是有利的，而在摩擦功率较高时(在山路上行驶)有利的是，将所需要量的冷油浇到摩擦离合器上以防止它过热。
在图1中示出了一个液压控制装置，用于具有一个主动盘组件1和一个从动盘组件2的自动变速器。在图1中示出的液压系统此外还用于控制一个用于倒车行驶的离合器4和一个用于向前行驶的离合器5。通过一个泵8进行对盘组件1、2和离合器4、5的操作，在该泵中相互并列地产生一个第一泵流9和一个第二泵流10。这两个泵流9和10通过一个单向阀12汇合。一个附加的阀14用于在两个泵流9、10之间这样转换：使得或者只有泵流9、或者两个泵流9和10一起被向用户1、2、4、5方向输送。
在图2中示出了用于有目的地控制两个泵流的一个优选实施例。一个泵18例如一个叶片泵被这样构造和设计，使得它并列地输送一个第一泵流19和一个第二泵流20。这两个泵流19和20在泵18的出口侧通过一个管路22相互连接，在该管路内安置了一个单向阀23。单向阀23这样安置在管路22内，使得或者只有第一泵流19、或者第一泵流19以及第二泵流20通过一个管路24被输送给一个用户25。在管路24内，在泵18的出口侧和用户25之间安置了一个测量孔板26。如用一个虚线箭头28所示出的，测量孔板26从属于一个流量调节阀29，该流量调节阀安置在用户25的入口侧和出口侧之间，以便调节输送给用户25的体积流量。流量调节阀29涉及一个2/2比例换向阀。当输送给用户25的体积流量超过一个可调定的最大值时，该流量调节阀从其图2所示位置转换到其第二位置中。在其第二位置(没有示出)中，流量调节阀29释放从泵18的出口侧经过管路24从该用户旁边绕过到回流管路30的连接，该回流管路通向一个油箱31。
用一个箭头32表明，回流管路30内的压力用于控制一个附加的阀装置34。该阀装置34涉及一个2/2比例换向阀，它可以阻断或者释放(没有示出)回流管路30与泵18的第二泵流20的出口侧之间的连接管路35。通过一个液压阻力器36使回流管路30内的压力在阀装置34前面积蓄。
在图2中示出的液压系统中，阀装置34用于有目的地使得或者只有泵流19、或者两个泵流19和20一起被输送给用户25。如用箭头32所示出的那样，管路30内的回流速滞压力用于克服一个弹簧接通阀装置34。通过回流管路30回流到油箱31和/或回流到泵18入口侧的液压油体积流量相聚在液压阻力器36上，该液压阻力器根据体积流量产生回流速滞压力。例如可以将在叶片泵内使用的喷射泵用作液压阻力器36。在叶片泵内需要一个这样的喷射泵，以保证泵在转速较高时被正常充液。在图2中通过一个节流板表示出液压阻力器36。
双流泵18例如被汽车内燃机的曲轴驱动，因此输送根据转速决定的液压油体积流量。两个泵流19和20通过单向阀23汇合并且在换向阀34处于图2所示位置中时通过管路24经测量孔板26输送给用户25。如图1中所示，该用户可以是一个用于调节传动比的盘组件或者是一个位于自动变速器内的离合器。通过回流管路30自用户25回流的液压油经过液压阻力器36又输送给泵18。
如果泵18的转速提高，则会输送更多的液压油并且输送给用户25。通过回流管路30回流到泵18的抽吸部件的液压油相应地增加。由此，液压阻力器36上的速滞压力增大，这导致：阀装置34使泵18的第二泵流20与回流管路30内的回流液压油短路。因此，泵流20的压力下降到回流管路30内的速滞压力上，单向阀23关闭。然后，泵18的第二泵流20转换到循环流动，只需克服总归在回流管路30内存在的回流速滞压力来输送。由此降低了泵18的功率消耗。
如果泵18的转速提高，从而输送给用户25的体积流量增加，则体积流量调节阀29与测量孔板26相结合限制流到用户25的体积流量。在图2中示出的液压系统的优点是，只在需求的情况下接通第二泵流20。如果用户25需要更多的液压油并且因此没有或者少量液压油经流量调节阀29和回流管路30被送回给油箱31或泵18的入口侧，则通过液压阻力器36的体积流量减少，从而使回流管路30内的回流速滞压力下降。这导致阀装置34关闭并且第二泵流20的液压油体积流量又被输送给用户25，如在图2中所示出的那样。通过此可以保证较高的液压油需求量。如果用户25的需求量又减少，则相应地较多的液压油回流，这使第二泵流20重新转换到无压力的循环流动。
在图3中示出了液压线路图的一个局部，其中，用来根据需求产生体积流量的一个阀装置用37标出。该阀装置37包括一个阀壳体38，它通过一个管路39与具有两个泵流41和42的一个泵的出口侧连接。这两个泵流41和42通过一个里面安置了一个单向阀46的管路45相互连接。用箭头47表示出，泵流41和42的出口侧与一个(没有示出的)用户相连接。泵流41和42的入口侧与液压油箱49连接。一个管路50从液压油箱49通到阀壳体38。在阀壳体38中，一个推杆52顶着一根弹簧53被加载预压力。推杆52的朝向弹簧53的端面被施加一个压力P1。推杆52的背离弹簧53的端面被施加一个压力P2。
在阀装置37处于图3所示的状态中时，泵流42经过管路50循环输送，不到达用户。只有泵流41通过管路47到达用户。通过单向阀46可以保证，泵流41不通过管路39到达阀壳体38中。如果推杆52这样移动，使管路39被封闭，则泵流42的出口上的压力升高，直到管路45内的单向阀46释放通向泵流41的连接。这样，两个泵流41和42都被输送给用户。当一个第一常数与调节压力P2的乘积大于一个第二常数与压紧压力P1之乘积和弹簧力的总和时，泵流42与泵流41接通。或者可以选择，压力P1和/或P2是一个在液压控制装置中本来已经存在的、控制一个要求体积流量的功能的压力，或者是一个由电动控制器通过换向阀产生的压力。
在图4中示出了一个液压系统的线路图，其中，从油箱55输送出一个叶片泵的一个第一泵流56以及一个第二泵流57。这两个泵流56和57通过一个单向阀58相互连接。第一泵流56的出口通过一个管路60与一个阀装置63的阀壳体62连接。第二泵流57通过一个管路61与该阀壳体62连接。在阀装置63的阀壳体62内安装了一个可移动的推杆64。该推杆可以在没有示出的左边区域内还执行另外的功能，其方式是：根据推杆位置关闭或者打开油通道。用一个从阀壳体62出发的箭头65示出了与一个(没有示出的)用户的连接。此外，一个回流管路66从阀壳体62出发通到油箱55中。
在推杆64处于图4示出的位置中时，第一泵流56通过管路60和65输送给用户。第二泵流57通过管路61和回流管路66输送回油箱55中。如果推杆64向右移动，则管路61和回流管路66之间的连接中断，这使第二泵流57出口侧上的压力一直升高，直到单向阀58打开，两个泵流56和57一起通过管路60和65被输送给用户。
在图5中示出了一个液压系统的线路图，其中，从油箱68出来的第一泵流71以及第二泵流72都被供应液压油。这两个泵流71和72通过一个单向阀73相互连接。用一个箭头74示出了一个通到用户(没有示出)的管路。用一个箭头75示出了第二泵流72的出口侧到一个第一阀的阀壳体76之间的连接。在该阀壳体76内安装了一个可移动的推杆77。该第一阀的阀壳体76通过一个管路78与一个第二阀的阀壳体79连接。在该第二阀的阀壳体79内安装了一个可移动的推杆80。该第二阀的阀壳体79通过一个回流管路81与油箱68连接。
所示出的每个阀还可以在没有示出的左边区域内借助同一个推杆行使其他功能，其方式是：封闭或者释放油通道。这样，例如可以对离合器加载压力，或者可以接通特别是需要体积流量的用户，如一个冷却装置。
在推杆77和80在所属的阀壳体76和79内处于图5所示位置中时，第二泵流72通过管路75、78和81输送回油箱68中，即循环输送。这两个泵流71和72之间的连接被单向阀73中断。如果推杆77和80中的一个向右朝向所属挡块移动，则向油箱68中的回流被中断。这使得第二泵流72出口侧上的压力升高。第二泵流72出口侧上的压力一直升高，直到单向阀73打开，两个泵流71和72一起通过管路74被输送给用户。就是说，具有阀壳体76和79的两个阀可以串联或者顺序连接。
随本申请提交的权利要求是没有先例的表达建议，为了获得尽可能大的专利保护。申报人保留要求保护其他的、迄今只在本说明书/和或附图中公开的特征组合的权利。
在从属权利要求中使用的引用关系通过对应从属权利要求的特征指出了对独立权利主题的进一步构造。它们不应被理解为放弃获得对被引用从属权利要求的特征组合的独立的、具体的保护。
从属权利要求的主题就优选权日的现有技术而言可以构成自己的独立的发明，因此申报人保留将它们作为独立权利要求主题或者做出分案声明的权利。此外，它们也可以包含具有独立于在前从属权利要求主题的方案的独立发明。
实施例不应被理解为对本发明的限制。相反，在在先公开的范围内可以做出许多变化和修改，特别是这样的变型、元件、组合和/或材料，它们在专业人员解决任务时能够例如通过将单个的组合或者改变与在一般的说明书和实施形式以及权利要求中说明的和在附图内包含的特征及元件或方法步骤相结合而得出，并且，只要涉及到制造方法、检验方法和工作方法，通过特征组合能够产生一个新的主题或者新的方法步骤或方法步骤顺序。

Claims (19)

1、液压系统，具有一个多流的液压压力供给单元，所述压力供给单元是泵，通过它向一个用户输送一个体积流量，其中，设置了一个用于将个别泵流接入或用于将各个泵流一起接通的阀装置，各个泵流通过单向阀被汇合或者分开，其特征为，至少一个泵流通过所述单向阀与至少一个其它泵流分开，所述至少一个泵流可通过该阀装置排放，该阀装置具有一个被一个弹簧装置施加预压力的面，该阀装置被逆着所述预压力加载以一个从用户流到液压压力供给单元入口侧的回流的速滞压力。
2、按照权利要求1所述的液压系统，其特征为，在阀装置与液压压力供给单元入口侧之间安置了一个液压阻力器。
3、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，该阀装置包括一个2/2换向阀，该2/2换向阀在一个位置中接通一个设置在泵流出口侧与液压压力供给单元入口侧之间的连接，在2/2换向阀处于另一个位置中时该连接被中断。
4、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，该阀装置具有三个转换位置，其中，在第一转换位置中对一个冷却循环回路不供油并且只有一个泵流从液压压力供给单元输送给用户，在第二转换位置中对该冷却循环回路不供油并且至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户，在第三转换位置中对该冷却循环回路供油并且至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户。
5、按照权利要求4所述的液压系统，其特征为，该阀装置具有一个另外的转换位置，在该转换位置中操作一个安全阀。
6、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，该阀装置这样设计，使得：只要一个第一压力小于或者等于一个第二压力，就只有一个泵流从液压压力供给单元输送给用户；如果该第一压力大于该第二压力，则至少两个泵流从液压压力供给单元输送给用户。
7、按照权利要求6所述的液压系统，其特征为，该阀装置包括一个推杆，该推杆的一个端面被加载第一压力，它的另一端面被加载第二压力和弹簧力。
8、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，该阀装置包括至少一个阀，其转换使得所述泵流中的至少一个被输送给用户并且该阀还执行一个另外的功能。
9、按照权利要求8所述的液压系统，其特征为，至少两个阀串联连接。
10、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，在液压压力供给单元出口侧与用户之间安置了一个体积流量调节阀。
11、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，根据需求接入或者断开个别泵流。
12、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，各个泵流之间的比例是不对称的。
13、按照权利要求12所述的液压系统，其特征为，第一泵流包含液压压力供给单元的整个输送流量的大约三分之一，第二泵流包含整个输送流量的大约三分之二。
14、按照权利要求1或2所述的液压系统，其特征为，液压压力供给单元包含一个叶片泵或者一个内齿轮泵。
15、按照权利要求14所述的液压系统，其特征为，在阀装置与液压压力供给单元入口侧之间安置了一个液压阻力器，该液压阻力器包括一个集成在所述叶片泵内的喷射泵。
16、按照权利要求1所述的液压系统，其特征为，该液压压力供给单元是双流的液压压力供给单元。
17、按照权利要求6所述的液压系统，其特征为，该阀装置是2/2换向阀。
18、按照权利要求6所述的液压系统，其特征为，所述第一压力是一个自动变速器的调节压力，所述第二压力是一个自动变速器的压紧压力与一个弹簧力的总和。
19、自动变速器，用于汽车，具有一个按照前面权利要求之一所述的液压系统。
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