CN101925762B - 设有液压辅助离合器的自动变速器 - Google Patents

Abstract

用于操作自动变速器的方法，所述自动变速器包括具有可以彼此连接和/或断开的输入轴(8)和输出轴(6)的液压辅助的离合器(10)以及液压控制系统，所述液压控制系统至少包括介质贮存器(100)、泵(101)以及用于将液压介质流供给到所述离合器(10)以便于将所述离合器(10)冷却的液压通道(110)。根据本发明，如果离合器(10)完全闭合，也就是说当其输入轴(8)和输出轴(6)彼此稳固地传动连接时，到离合器(10)的冷却剂流被中断。

Description

设有液压辅助离合器的自动变速器

技术领域

本发明涉及一种自动变速器的液压辅助离合器，特别是一种起动离合器，例如使用在特别是用于乘客运输的机动车辆的传动线路中的无级变速器（连续可变传动装置）。例如通过欧洲专利EP-A-0,109,001和通过并不为在先公开文献（不构成现有技术公开文献）的荷兰专利申请NL-1032577，所述类型的自动变速器已经公知。

背景技术

所述已知的自动变速器包括输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴可以利用变速器的离合器选择性地彼此传动连接和/或断开。所述已知的离合器在这种情况下设有至少一对可旋转的离合器元件，所述离合器元件可以由于施加在离合器的压力室中的液压压力而压靠彼此，以使得扭矩可以借助于摩擦力在它们之间传输。最大可传输扭矩在这种情况下通过所述液压压力或离合器压力的水平被确定，并且可以借助于所述水平被调节。通常，离合器还设有弹簧，所述弹簧在离合器压力下降时使离合器元件再次远离彼此运动，也就是说在变速器的输入轴和输出轴之间完全断开传动。

在离合器的闭合期间，离合器元件以彼此不同的速度旋转，也就是说离合器元件相对彼此滑动。由于所述离合器滑动和为了在离合器元件之间传输扭矩而施加的摩擦力，热量在离合器中产生。在带有自动变速器的中型乘用车的全油门加速的情况下，产生的热量可能相当大。在某些情况下，这可能导致一些问题，例如离合器元件或液压压力介质的过热或不期望的退化，结果至少应用离合器的区域被限制到特定的最大发动机功率。

解决所述问题和/或所述限制的一种已知的方案是主动冷却离合器。为此，液压介质不仅被用于产生所述离合器压力，而且通过使其沿着或至少接近离合器元件流动而将其用作冷却剂。为此，离合器与油通道等等的系统连接以用于使液压介质在泵和离合器元件之间循环。在这种情况下循环系统可以包括换热器以用于借助于（环境）空气冷却液压介质。

发明内容

本发明的一个目的是改进已知的循环系统，特别是增大其效率。为此，本发明提供了一种用于操作自动变速器的方法，所述自动变速器设有具有可以彼此传动连接和/或断开的输入轴和输出轴的液压辅助的离合器，并且设有液压控制系统，所述液压控制系统至少包括介质贮存器、泵以及用于将液压介质流供给到所述离合器以便于将所述离合器冷却的液压通道，其中，如果所述离合器完全闭合，其所述输入轴和所述输出轴彼此稳固地传动连接，也就是说在所述输入轴和所述输出轴之间不存在转速的差或者离合器滑动，那么到所述离合器的冷却剂流被中断。根据所述方法，在离合器已经闭合之后，换句话说即在离合器压力已经达到没有离合器滑动或者至少没有显著的离合器滑动的水平之后，泵和离合器元件之间的液压介质流被中断。

根据本发明的方法具有使闭合的离合器不被不必要地（多余地）冷却的好处，这获得循环系统的较高效率并且因此获得整个变速器的较高效率。

根据本发明，还可以在如果离合器打开（断开），也就是说如果由离合器压力施加到离合器元件上的所谓的闭合力小于由所述弹簧施加到其上的弹簧力的情况下，例如当离合器压力等于环境压力时，中断泵和离合器元件之间的液压介质流。利用所述方法，在离合器完全打开时，也就是说在没有摩擦热量或至少微小量的摩擦热量产生时，离合器也不会被不必要地冷却。在根据本发明的方法的另一个变化形式中，泵和离合器元件之间的液压介质的流量、即其每单位时间被供给的体积被设定为离合器压力和离合器滑动量的乘积的函数。优选地，所述介质流量与所述乘积成比例、特别地成正比。

本发明还提供一种自动变速器，设有具有可以彼此传动连接和/或断开的输入轴和输出轴的液压辅助的离合器，并且设有液压控制系统，所述液压控制系统至少包括介质贮存器、泵以及用于将液压介质流供给到所述离合器以便于将所述离合器冷却的液压通道，所述自动变速器还设有分别用于控制管线压力和从其中得出的皮带轮压力的管线压力阀和皮带轮压力控制阀，其中，所述皮带轮压力控制阀还设有用于接通或切断到所述离合器的冷却剂流的开关功能。

附图说明

现在将参考附图以举例的方式更详细地说明本发明，其中：

图1示意性地示出了带有传动带和皮带轮和离合器的已知无级变速器的液压控制系统；

图2以类似于图1中所示的方式示出了根据本发明的变速器的第一实例；

图3示出了根据本发明的变速器的第二实例；

图4示出了根据本发明的变速器的第三实例；以及

图5示出了根据本发明的变速器的第四实例。

具体实施方式

图1按照被用于例如乘用车的传动机构中那样非常概略地示出了已知无级变速器的主要部分。变速器本身通常已知，并且包括第一皮带轮1和第二皮带轮2以及被容纳在其间的传动带（未示出），所述皮带轮每一个都包括两个皮带轮盘4和5。皮带轮盘4和5呈锥形，并且皮带轮1、2的至少一个盘4可以在相应的皮带轮轴6、7上移动，盘4和5装配在所述皮带轮轴6、7上。在变速器运行中，由于施加在相应的可移动盘4上的液压压力P1、P2，传动带被夹紧在两个皮带轮1和2的盘4和5之间。在这种情况下，皮带轮压力P1和P2的水平一方面确定变速器的传动比，并且另一方面确定可以在相应的皮带轮1、2和传动带之间被传输的最大扭矩。

变速器包括离合器10，所述离合器10用于且适于使变速器的输入轴8与皮带轮轴6选择性地连接和/或断开。为此，离合器10设有与输入轴8不可旋转地连接的第一离合器元件11，并且设有与皮带轮轴6不可旋转地连接的第二离合器元件12。至少一个离合器元件、在这种情况下为第一离合器元件11可沿轴向移动，以使其可以借助于离合器10的致动装置13和14可选地与第二离合器元件12发生摩擦接触。在示出的实施方式中，致动装置13和14包括压力室13和弹簧14，液压离合器压力PK可以被施加在所述压力室13中，所述液压离合器压力PK作用在第一离合器元件11上并且将一力施加在其上，所述力沿第二离合器元件12的方向作用，利用所述力离合器10可以被闭合，所述弹簧14用于在如果（过）低的离合器压力PK被施加或完全没有离合器压力PK被施加的情况下打开和/或保持离合器10打开。

为了能够将所述皮带轮压力P1、P2和离合器压力PK调节到期望的程度，变速器设有液压控制系统。在这种情况下，液压控制系统包括介质贮存器100、用于推动液压介质流从介质贮存器100到控制系统的其它部分的泵101、用于独立地调节所述皮带轮压力P1和P2的至少两个控制阀102和103、以及用于调节所述离合器压力PK的控制阀104。

在这方面，根据不是在先公开文献的荷兰专利申请NL-1032577，已知将泵101设置为两部分，即设置为两个并联的泵单元101a和101b，至少在如果由借助于输入轴8机械驱动的第二泵单元101b传送的液压介质流足够提供控制系统的相应功能的情况下，其中的第一泵单元101a可以被断开。在这种情况下，在所示出的实例中的所述断开通过使第一泵单元101a短路而实现，也就是说通过将其出口或传送侧21与入口或抽吸侧22、和/或与介质贮存器100直接连接而实现，为此提供了泵流量控制阀105和止回阀115。

优选地而不是必须地，相应的控制阀102、103和104以借助于电子控制单元的电子方式至少间接地被致动。尽管根据NL-1032577，如图1所示和如NL-1032577中所详细描述的那样，可以有利地在出现在两个皮带轮压力控制阀102、103下游的压力水平PS的作用下液压地致动所述阀105，但泵流量控制阀105也可以被电子地致动。

变速器的液压控制系统还包括管、即通道110，以用于供给液压介质到离合器以将其冷却。取决于冷却管110被供给的压力，可以使所述冷却管110设有所谓的液压限制器111，以便于限制介质、即冷却剂流的流量。在这种情况下以这样的方式设计冷却管110以使其导致冷却剂流沿着或至少靠近所述离合器元件11、12流动。

图1中示出的控制系统的设置的一个缺点是大量能量经由冷却剂流损失，所述损失近似等于冷却剂流中的压力下降乘以冷却剂流的大小，而根据本发明的冷却剂流部分地过剩。根据本发明，通过在离合器10闭合之后、即在离合器压力PK已经达到没有离合器滑动出现的水平之后中断所述冷却剂流，所述已知变速器的效率可得以提高。根据本发明的所述方法具有使闭合的离合器10不被不必要地冷却的优点，这获得液压控制系统的较高效率并且因此获得整个变速器的较高效率。

图2示出了根据本发明的变速器的第一实施方式，上述方法可以借助于所述第一实施方式被实施。图2中示出的根据本发明的液压控制系统大部分对应于所述已知的控制系统，只是添加了冷却管110中的开关阀112，所述冷却管110——以及因此所述冷却剂流——可以借助于所述开关阀112被中断。在示出的实施方式中，开关阀112基于公知的阀控制装置113并且作为合适地选择的输入信号S的函数而被电子地致动。然而，同样可以同等地提供带有液压和/或机械阀控制装置的开关阀112。阀控制装置113在这种情况下基于或至少关于离合器10是否闭合而致动开关阀112。至少在如果离合器10完全闭合的情况下，也就是说至少在如果离合器10的所述离合器元件11、12的相应转速全部相等并且大于零的情况下，控制装置113关闭开关阀112并且因此中断冷却剂流。

根据本发明，同样可以以这样的方式设计阀控制装置113以使得当离合器10被完全地打开时，也就是说在如果由离合器压力PK施加在离合器元件11、12上的力小于由弹簧14施加在其上的力的情况下，开关阀112也被关闭，和/或所述冷却剂流被中断。更特别地，根据本发明可以设计的是、并且有利地设计的是，将开关阀112设计为已知的比例控制阀，并且在这种情况下以这样的方式设计阀控制装置113，以使得它们与离合器10中产生的摩擦热量如可以例如从离合器压力PK和离合器滑动量的乘积推出的那样，成比例地逐渐打开和/或关闭开关阀112，所述离合器滑动量即所述离合器元件11、12的转速的差。

图3示出了变速器的第二实施方式，借助于所述变速器根据本发明的方法可以被实施。在本发明的应用中，已经存在于已知的控制系统中的元件以特别有利方式被使用。更特别地，泵流量控制阀105也用于通过将冷却管110与第一泵单元101a的传送侧21直接连接、即没有（控制）阀、限制器等等被置于其间，从而中断所述冷却剂流，因为在变速器用于其中的车辆的相对高的速度下、即在离合器10在该期间闭合的其初始加速之后，所述第一泵单元101a断开和/或中断。因此，在所述第二实施方式中，在所述离合器10在该期间闭合的所述初始加速之后，到离合器10的冷却剂流也被断开。

与根据本发明的变速器的第一实施方式相比，根据本发明的所述第二实施方式具有优点，即对于冷却剂流的预定的中断，不需要额外的阀和相关联的控制装置，例如图2中的开关阀112和阀控制装置113。然而，在某些非常特殊的工作条件下可能具有一个缺点，即在以上所述的第二实施方式中，第一泵单元101a以及因此所述冷却剂流可能在离合器10尚未完全闭合的同时就已经被断开。这可能导致离合器10仍然过热。这种特殊的工作条件特别地为变速器被使用在其中的交通工具的快速加速的最后阶段，并且在其中液压介质的所需压力确实相对高，但是在其中由于输入轴8的高速因此原则上有足够的液压介质可用以能够断开第一泵单元101a。

根据本发明，借助于泵流量控制阀105上所谓的压力反馈装置106，对于控制系统中主要的最高压力，所述可能的不足可以以简单的方式消除，所述最高压力在本实例中与第二皮带轮2的第二皮带轮压力P2相关。在图3中借助于虚线106示出的所述压力反馈装置106以这样的方式被设计以使得第一泵单元101a以及因此所述冷却剂流在所述皮带轮压力P2的相对高的值下不断开和/或中断，至少仅仅在两个皮带轮压力控制阀102、103下游的所述压力水平PS的较高值下、也就是说仅仅在输入轴8的较高速度下不断开和/或中断。

图4示出了变速器的第三实施方式，所述第三实施方式是以上所述的压力反馈装置106的备选方案。顺便提及，图4的控制系统的设置大部分相同于图3中的设置。然而，在图4中，控制系统还设有所谓的故障保险功能，如果所述电子控制单元发生故障则其接管相应控制阀102、103和104的致动。有利地，所述故障保险功能具有简单的设计并且包括利用电激励的至少一个开关阀107，当通过将两个皮带轮压力控制阀102、103下游的所述压力水平PS经由相应的控制线路108反馈到独立的控制阀102、103和104从而失去所述激励时，所述开关阀107达成控制阀102、103和104的液压传动。在这种情况下，另一个控制特征114被设置在离合器压力控制阀104的控制线路108中，以便于使离合器10能够再次逐渐闭合和打开，在本实例中所述控制特征114为简单的液压限制器114。

根据本发明，故障保险功能还包括控制线路109，借助于所述控制线路109所述压力水平PS被反馈到两个皮带轮压力控制阀102、103下游的泵流量控制阀105。在任何情况下，电子控制单元的所述故障都将导致第一泵单元101a和所述冷却剂流仅仅在输入轴8的相对高的速度下断开。

另外，控制系统的所述设置提供了甚至当电子控制单元正确地工作时开关阀107的激励也能切断的可能性。作为其结果，泵流量控制阀105上的所述压力反馈装置由此经由控制线路109被主动地接通，并且因此所述冷却剂流仅仅在输入轴8的相对高的速度下断开。如以上已经讨论的那样，在某些工作条件下这种断开条件可以是理想的或甚至是必需的。

图5示出了变速器的第四实施方式也是最后一个实施方式，其形成液压控制系统的以上所述设置的有利备选形式。顺便提及，图5的控制系统的设置大部分相同于图4的设置，只是在这种情况下由冷却管110进行的冷却剂流以及所述故障保险功能的控制被互相独立地执行。在所述实施方式中，提供了三个控制阀以用于控制两个皮带轮压力P1和P2：

-用于将最高系统压力、管线压力通道120中所谓的管线压力PL调节到期望值的第一控制阀103，

-用于将第一皮带轮压力P1调节到期望值的第二控制阀102，以及

-用于将第二皮带轮压力P2调节到期望值的第三控制阀116。

两个皮带轮压力控制阀102、116在这种情况下以与管线压力阀103串联的形式被提供液压。第三控制阀116在这种情况下还设有开关功能，以用于接通或切断（打开或关闭）到离合器10的冷却剂流，以使得当至少是所述初始加速期间的情况、所述第三控制阀116完全打开时，其还达成管线压力通道120和冷却管110之间的液压连接。在第三控制阀116的所述位置中，第二皮带轮压力P2由此等于管线压力PL并且所述管线压力PL被调节到期望的第二皮带轮压力P2的水平。一旦期望的第一皮带轮压力P1以及因此还有所需的管线压力PL变得比期望的第二皮带轮压力P2高时，第三控制阀116就取压力减小位置，即控制位置，在所述位置冷却管110同时与管线压力通道120断开并且所述冷却剂流被中断。

顺便提及，图5中示出的第三控制阀116的正确运行比如上所述稍加复杂，特别地已经建立了可能性由此以更迅速地中断所述冷却剂流，也就是说甚至在第一压力P1变得比第二压力P2高之前中断所述冷却剂流。为此，第三控制阀116设有阀控制装置，所述阀控制装置包括用于第二压力P2和管线压力P1两者的弹簧119、控制压力通道118和压力反馈管117。弹簧119和管线压力P1沿所述完全打开位置的方向推动第三阀116，而控制压力通道118中的控制压力和第二压力P2沿相反方向作用在其上并且试图关闭第三阀116和/或关闭管线压力通道120与第二皮带轮2之间的连接。

在变速器运行中，这样设计的第三阀116具有三个位置和/或功能。在第一位置中，阀116完全打开并且因此提供管线压力通道120和冷却管110之间直接的液压连接，在所述第一位置中没有控制压力产生，或者无论如何在所述第一位置中由所述控制压力施加在阀上的力小于由弹簧119施加在其上的力。在所述第一位置中，如以上已经描述的那样，第二皮带轮压力P2也等于管线压力PL并且由此通过管线压力阀103的致动被调节。在第二位置中，产生特殊的控制压力，以使得由此施加的力等于弹簧力并且阀116取控制位置，在所述控制位置中冷却管110关闭。在所述第二位置中，第二皮带轮压力P2比管线压力PL小一固定值，它们之间的预定压力降通过由第二压力P2和管线压力P1借助于压力反馈管117施加在第三阀116上的力之间的比率被确定。在所述第二位置中，期望的第二皮带轮压力P2仍然通过管线压力阀103的致动被调节，但是考虑了其间的所述压力降。在第三阀116的第三位置中，相对大的控制压力被调节以使得第三阀116实现所需的压力降以便于获得当前期望的第二压力P2，和/或以便于将其从在这种情况下由第一压力P1确定的较高的管线压力水平PL得出，所述第三位置在第一压力P1变得大于第二压力P2加上所述预定压力降时被启动。

将清楚的是，液压控制系统的所述最后一个特定实施方式具有优点，即通过可选地施加所述特定的控制压力，用于离合器10的冷却管110中的冷却剂流可以根据需要被接通和切断，有利地并不需要额外的开关阀（例如像图2中的开关阀112）。至少是至少在所述初始加速期间的情况、即只要第二压力P2大于第一压力P1，这即是适用的。

Claims (3)

1.一种自动变速器，设有具有可以彼此传动连接和/或断开的输入轴（8）和输出轴（6）的液压辅助的离合器（10），并且设有液压控制系统，所述液压控制系统至少包括介质贮存器（100）、泵（101）以及用于将液压介质流供给到所述离合器（10）以便于将所述离合器（10）冷却的液压通道（110），所述自动变速器还设有分别用于控制管线压力（PL）和从其中得出的皮带轮压力（P2）的管线压力阀（103）和皮带轮压力控制阀（116），其特征在于，所述皮带轮压力控制阀（116）还设有用于接通或切断到所述离合器（10）的冷却剂流的开关功能。

2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述皮带轮压力控制阀（116）被设计为使得在所述皮带轮压力（P2）等于所述管线压力（PL）时，也就是说在如果所述皮带轮压力控制阀（116）完全打开的情况下，所述冷却剂流被接通，并且在所述皮带轮压力（P2）小于所述管线压力（PL）时，也就是说在所述皮带轮压力控制阀（116）的压力减小位置中，所述冷却剂流被切断。

3.根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，所述皮带轮压力控制阀（116）设有阀控制装置，所述阀控制装置呈至少为弹簧（119）、控制压力通道（118）和两个压力反馈管（117）的形式，所述皮带轮压力（P2）和所述管线压力（PL）分别借助于所述两个压力反馈管（117）作用在所述皮带轮压力控制阀（116）上，所述弹簧（119）和所述管线压力（PL）沿所述皮带轮压力控制阀（116）的完全打开位置的方向驱动所述皮带轮压力控制阀（116），所述控制压力通道（118）中的控制压力和所述皮带轮压力（P2）沿与所述完全打开位置相反的方向驱动所述皮带轮压力控制阀（116）。