CN102077000A - 变速器装置的具有变速器主泵和辅助泵的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速器装置(2)的具有变速器主泵和辅助泵(7)的液压系统(1)，该变速器主泵借助可通过变速器装置(2)引导的转矩可驱动，该辅助泵通过电机(6)可驱动，借助变速器主泵和辅助泵可与运行状态有关地对初级压力循环(3)和次级压力循环(8)加载液压流体。变速器主泵的压力侧和辅助泵(7)的压力侧在设置用于调节初级压力循环(3)的主压力(pHD)的限压阀(9)上游与初级压力循环(3)连接。限压阀(9)设置在变速器主泵(4)的和辅助泵(7)的压力侧和次级压力循环(8)之间。辅助泵(7)的压力侧通过朝初级压力循环(3)和次级压力循环(8)的方向上可阻断的并且绕过限压阀(9)的液压管路(L1)可与次级压力循环(8)操作连接。

Description

变速器装置的具有变速器主泵和辅助泵的液压系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分中更详细定义的类型的、变速器装置的、具有变速器主泵和辅助泵的液压系统以及一种根据权利要求8前序部分中更详细定义的类型的、用于运行这种液压系统的方法。
背景技术
为了能减少构造有内燃机的并且从实践中已知的车辆的消耗和有害物质的排放，内燃机在各种车辆设计中在适合的车辆运行状态中被关闭。此外，这种功能被称为发动机起停功能，该功能与各种不同车辆组件的运行状态有关地被启动或关闭并且甚至在短时间的停车状态中也触发内燃机的关闭。
为了使一般的车辆运行不受发动机起停功能影响，在司机侧要求车辆继续行驶的情况下，尤其是在驶入交通繁忙和有优先行驶权的道路中时，需要内燃机短时间的起动过程和车辆的变速器中立即形成传力链(Kraftschluss)。在常见的如构造有变矩器的、设有湿运行的片式离合器的自动变速器或手自一体自动变速器中，通过与变速器耦联的变速器主泵基本上仅在内燃机运行时向离合器供给需要的控制压力。在变速器中形成传力链时，首先要克服待接通的离合器的气隙并且紧接着根据预先给定的接通特性曲线通过提高控制压力来完全闭合待接通的离合器。通过将一定的液压流体体积流量导入可液压控制的且待接通的离合器的活塞空间中来补偿离合器气隙以及将其接入到变速器的传力链中，液压流体体积流量由被起动的内燃机驱动的变速器主泵提供。
如果在车辆的重新起动前变速器装置的多个换挡元件由于内燃机关闭是打开的并且为了重新起动车辆而要被闭合时，内燃机起动过程的开始和变速器中完全形成传力链的时刻之间的时间延长，从而可能使设有发动机起停功能的车辆不能以所要达到的程度运行。
此外由实践中还已知一些驱动装置，其中，用电机代替变速器的变矩器，在此通过电机补偿起动时发动机转矩缺少的转矩超高量。这种驱动装置仅可通过电机来运行，在借助电机起动时尤其是在内燃机关闭的情况下电机转速从零升高，由此变速器主泵不能立即形成用于在变速器装置中形成传力链的必要的液压压力。
尽管如此，为了使具有这样构造的、带有实现的发动机起停功能的变速器装置的车辆仍能以期望的方式运行，在已知的车辆中除了变速器主泵之外还设置另一用电动机驱动的辅助泵，其输送量与内燃机或者说与动力装置的转速无关。
变速器主泵的压力侧和辅助泵的压力侧在此与尤其是设置用于在变速器中产生传力链的初级压力循环连接，相对于泵的压力侧在初级压力循环的下游设置用于初级压力循环的压力调节的限压阀，借助该限压阀使次级压力循环可以与运行状态有关地被供给液压流体。
次级压力循环尤其是构造成用于冷却和润滑变速器装置的可转换到力流中的组件，该次级压力循环在此无须在起动过程的开始并且由此在变速器装置的组件中构成传力链的开始就被供给液压流体，因为只有当离合器的摩擦片和液压流体之间产生一定的温差时，在转换到力流中的离合器中产生的以热能形式的摩擦功才排出到液压流体。在起动过程开始时，出现的热能存储在离合器摩擦片的钢材中，使得在该时间间隔中可以放弃冷却。
在离合器摩擦片和液压流体之间达到一定温差之后，为了可以在变速器主泵的输送量过小的情况下既供给初级压力循环又供给次级压力循环，辅助泵必须提供相应的输送量并且设有足够的有效功率。为了达到辅助泵的相应大的输送量，驱动辅助泵的电机必须提供2千瓦范围内的功率。辅助泵可通过例如在350至620伏特的范围内可提供的中间电压来供电，因为在使用较低电压时对于提供电机功率所需的电流强度要被调节得不期望地高。
在具有起动-发电-一体机(ISG)的车辆中，这些车辆分别在电机和内燃机之间具有ISG离合器，ISG离合器在作为发电机运行的电机的蓄电器充电运行期间被闭合。已知基于双层电容器的蓄电器，双层电容器可以在服务情况下通过长的使用时间放电，使得由其提供的电压可以降低到如60伏以下。
在蓄电器的电压这样低时不能达到所期望的、由辅助泵为了供给初级压力循环和在必要时为了供给次级压力循环而提供的输送量，使得ISG离合器不能闭合并且内燃机不能自动起动。于是，内燃机可通过24伏电池起动，从而可以使电机为了对双层电容器充电而作为发电机运行，这个过程直到经过不能被司机接受的时间之后才结束。
发明内容
因此本发明任务是提供一种变速器装置的具有变速器主泵和通过电机可驱动的辅助泵的液压系统以及一种用于运行这种液压系统的方法，借助它们使具有与现有技术中公开的解决方案相比更小且价格更低廉的辅助泵的车辆动力总成能在短的运行时间内转换到期望的运行状态。
根据本发明，上述任务借助具有权利要求1的特征的液压系统和具有权利要求8的特征的方法解决。所述液压系统和所述方法的有利的进一步扩展由从属权利要求给出。
在此提出一种变速器装置的具有变速器主泵和辅助泵的液压系统，变速器主泵借助可通过变速器装置引导的转矩可驱动，辅助泵通过电机可驱动，借助变速器主泵和辅助泵可以与运行状态有关地对初级压力循环和次级压力循环加载液压流体，变速器主泵的压力侧和辅助泵的压力侧在设置用于调节初级压力循环的主压力的限压阀上游与初级压力循环连接，并且限压阀设置在变速器主泵的和辅助泵的压力侧和次级压力循环之间。根据本发明，辅助泵的压力侧通过朝初级压力循环和次级压力循环的方向上可阻断的并且绕过限压阀的液压管路可与次级压力循环操作连接(Wirkverbindung)。
此外，提出一种用于运行这种液压系统的方法，其中，当变速器主泵的输送量在或者说通过变速器主泵的输送量产生的初级循环的液压压力小于一阈值时，压力管路朝次级压力循环的方向上被阻断以及朝初级压力循环的方向上被打开，并且辅助泵对初级压力循环加载液压流体。此外，在变速器主泵的输送量或者说在由变速器主泵的输送量产生的液压压力大于或者等于该阈值时，液压管路朝次级压力循环的方向上被打开以及朝初级压力循环的方向上被关闭，使得辅助泵对次级压力循环加载液压流体并且变速器主泵至少对初级压力循环加载液压流体。
通过应用本发明的液压系统和根据本发明运行这种液压系统，使得辅助泵相对于上述传统的辅助泵可有利地构造得功率较低。由此基于的事实是：在变速器主泵的输送量不够时辅助泵经过限压阀不通过以不期望地高的液压损失为特点的液压连接对次级压力循环进行供给，而是通过以较小的液压阻力为特点的液压管路在辅助泵输送功率较小的情况下可对次级压力循环加载液压流体体积。
因为在本发明的液压系统中的辅助泵与实践中已知的、用于满足在起动时因极限升高30％而达到的最大要求的辅助泵相比可构造得功率较小，所以辅助泵通过连接到24伏电池如24伏起动机电池上可运行。因此，与实践中已知的解决方案相比辅助泵可构造得更小、更成本低廉和具有更小的安装空间需求。
所以在所有运行情况下都能够通过开头所提的双层电容器充分供给辅助泵，因为在通过较长的使用时间或者通过服务情况引起的双层电容器的放电过程之后双层电容器的减小的电压足够用于运行本发明液压系统的与实践中已知的辅助泵相比更小尺寸的辅助泵。
为了选择性地阻断或开放将辅助泵与次级循环连接的压力管路，在本发明液压系统的一种结构简单的构型中液压管路构造有设置在辅助泵和次级压力循环之间的转换阀，转换阀与运行状态有关地在一开放液压管路和一阻断该第二液压管路的状态之间可转换。
通过与初级压力循环的主压力有关地操作转换阀，由此可以在没有电控制的情况下实现转换阀在开放液压管路的状态和阻断液压管路的状态之间的可能的转换。在此可以规定：转换阀在主压力小于或等于预定义的阈值时阻断将辅助泵与次级压力循环连接的液压管路并且在主压力大于该阈值时在辅助泵和次级压力循环之间的区域中开放液压管路。
在本发明液压系统的一种可以使转换阀在阻断液压管路的状态和开放液压管路的状态之间转换时具有更大灵活性的进一步扩展中，通过可电控制的电磁阀预控制转换阀。由此，和与初级压力循环的主压力有关地操作的转换阀相比，该转换阀在电磁阀的相应预控制的情况下在压力值大于阈值时才可从阻断液压管路的转换位置转入开放液压管路的转换位置，或者在相反的方向上转换。电磁阀的相应预控制例如通过液压控制器进行。
在液压系统的另一种结构中，转换阀与初级压力循环的主压力无关地或者在此与主压相当的压力值无关地通过电控制在开放液压管路的状态和阻断液压管路的装置之间可转换，电控制例如通过变速器装置的电控制器进行。
在根据本发明液压系统的一种简单且成本低廉的实施方式中，辅助泵的压力侧和初级压力循环之间的连接的阻断通过截止阀实现。于是当在作用到截止阀的初级循环侧上的液压压力大于作用到截止阀的辅助泵侧的液压压力时该连接在截止阀的区域中被自动阻断。
在液压系统的一种结构简单的实施方式中，初级压力循环中存在的压力通过与限压阀共同作用的压力调节器以小的控制花费和调节花费可调节。
在本发明方法的一种有利的变型方案中，当变速器主泵充分向初级压力循环和次级压力循环供给液压流体时，既朝初级压力循环又朝次级压力循环的方向上阻断液压管路。
在变速器主泵侧向初级压力循环和次级压力循环供给液压流体时，次级压力循环中存在的液压压力有可能超过由辅助泵提供的液压压力并且因此不能再从辅助泵朝次级压力循环的方向上引导液压流体。于是辅助泵可关闭。通过在辅助泵和次级压力循环之间的区域中阻断液压管路以简单的方式避免关闭的辅助泵区域中的液压系统的泄漏。
本发明的其它优点和有利的进一步扩展可以从参考附图的原理性地描述的实施例中得出，为了便于理解在实施例的说明中对结构和功能相同的构件使用相同的附图标记。
附图说明
附图如下：
图1变速器装置的具有变速器主泵和辅助泵的液压系统的大大简化示意图，辅助泵通过借助转换阀可阻断的液压管路直接与次级压力循环连接；
图2液压系统的第二实施例的相应于图1的视图，其中，转换阀通过电磁阀可转换；
图3液压系统的第三实施例的相应于图1的视图，其中，可电操作转换阀。
具体实施方式
图1示出了车辆或者说车辆动力总成的变速器装置的液压系统1的大大简化示意图，车辆以公知的方式设有混合驱动装置。混合驱动装置包括构造为内燃机的动力装置、电机6和变速器装置2。变速器装置2原则上可以是实践中的任何已知的手自一体变速器或自动变速器，其设有可液压控制的换挡元件如摩擦锁紧的换挡离合器或片式制动器并且也可应用于商用车如公共车辆或类似车。
在变速器装置2中借助通过液压系统1可液压控制的多个换挡元件可产生传力链，换挡元件通过初级压力循环3可被加载操作压力。变速器装置2的换挡元件和其它组件的冷却和润滑通过相对于初级压力循环3来说次要地被供给液压流体的次级压力循环8进行。系统压力pHD或者说初级循环的主压力通过由车辆的动力装置可机械驱动的且作为定量泵的变速器主泵4来产生。变速器主泵4在当前情况下构造为内齿轮泵并且通过与变速器输入端或者说变速器装置2的涡轮轴5的机械耦联可被动力装置驱动，并且在配置给电机6的蓄电器的相应的充电状态的前提下也可被电机6驱动，变速器主泵2的电驱动的特点是需要高电能。
为了优化车辆的消耗和减少有害物质排放，设置所谓的发动机起停功能，借此，动力装置在车辆的预定义运行状态中关闭并且在存在一个或多个预定义的起动准则时优选通过电机6重新起动。
动力装置例如在起动刹车灯和在车辆静止状态中和/或在司机侧操作离合器踏板时既使在存在用于前进的选挡杆位置“D”时车辆的极短的静止阶段期间也关闭，并且在存在不同的起动准则时例如在低于制动压力阈值时、在松开刹车时、在关闭刹车灯时、在司机侧的选挡杆进入要求起动动力装置的位置时、在油门被操作到大于或小于一阈值时、在控制系统侧告知动力装置的起动过程时、在从动端转速大于或小于一阈值时、在存在车辆蓄电器的预定义的电量平衡时或者根据舒适准则如要求开启乘客车厢空调时重新起动。
在动力装置接通过程开始时，变速器装置2的涡轮轴5仅被动力装置以小的转速驱动，因此由变速器主泵4产生的输送量较低并且不够用于在初级压力循环3中产生在变速器装置中为产生力流所需的液压压力。为了也可以在车辆动力总成的这种运行状态中可靠地提供尤其是用于供给初级压力循环3需要的液压压力，为变速器装置2附加地配置可被电机6驱动的并且设有与涡轮轴5的转速无关的输送功率的辅助泵7，借助该辅助泵在关闭动力装置的情况下也可在变速器装置2的液压系统1的、尤其是用于控制换挡元件的初级循环3中在期望的程度上产生液压系统压力pHD。
在车辆的起动过程期间，在同时接通动力装置或者说内燃机并且在极限升高30％时要求辅助泵7的最大功率，在此，为了润滑和/或冷却将电机6和动力装置在相应的传递能力的情况下耦联的ISG离合器，需要50升/分的输送体积流和18巴的液压压力用于内燃机的转矩传递。
变速器主泵4在纯电机侧驱动的情况下、例如在变速器输入端转速大于400转/分时提供用于供给初级压力循环所需的液压系统压力pHD并且在大于大约1000转/分时提供用于供给次级压力循环8所需的液压流体体积流量。
变速器主泵4的压力侧和辅助泵7的压力侧在下游与限压阀9连接，可电控制的压力调节器10为了调节初级压力循环3中存在的系统压力pHD与限压阀9共同作用。在此，限压阀9设置在变速器主泵4和辅助泵7的压力侧和次级压力循环8之间，在达到通过压力调节器10可调节的系统压力pHD的阈值时限压阀9至少部分地开放与次级压力循环8的连接，并且次级循环8通过该液压路径被供给液压流体。由此确保在向次级压力循环8供给液压流体之前，首先保证初级压力循环3被充分供给液压流体。
辅助泵7的压力侧附加地通过朝初级压力循环3和次级压力循环8的方向上可阻断的并且绕过限压阀的液压管路L1可直接与次级压力循环8操作连接。设置在液压管路L1中的转换阀11在此可在一将辅助泵7的压力侧与次级压力循环8连接的转换位置和一将辅助泵7的压力侧与次级压力循环8分开的转换位置之间转换。
在辅助泵7和初级压力循环3之间液压管路L1借助截止阀12可阻断，当液压管路L1中的辅助泵侧的、通过辅助泵7的相应的输送量产生的压力大于截止阀12的朝向初级压力循环3的一侧上的液压系统压力pHD时，截止阀12朝初级压力循环3方向上开放液压管路L1。当液压管路L1中的、存在于朝着辅助泵7的部分中的液压压力小于液压系统压力pHD时，截止阀12在辅助泵7和初级压力循环3之间阻断液压管路L1，液压系统压力相对于截止阀12存在于液压管路L1的背离辅助泵7的区域中。
在车辆动力总成处于变速器主泵4还未向初级压力循环3供给足够的液压系统压力pHD的运行状态时，由辅助泵7通过截止阀12朝限压阀9的方向上输送液压流体，转换阀11在此位于其朝次级循环8的方向上阻断液压管路L1的转换位置中。通过由辅助泵7提供的液压流体输送量向初级压力循环3供给液压流体，在变速器主泵4未进行充分输送的情况下，通过辅助泵7和限压阀9在初级循环3中在输送量为每分钟10升的情况下调节出当前18巴的液压系统压力pHD。
在这种运行状态期间次级压力循环8尚未通过限压阀9被供给液压流体或者仅被供给少许液压流体。车辆起动过程中在变速器装置2的换挡元件中产生并且转化成热能的摩擦功首先存储在换挡元件的钢材中，使得换挡元件还未达到需要进行冷却的运行温度并且还无需次级压力循环8的供给。
变速器主泵4的输送量和初级压力循环3中的液压系统压力pHD随着动力装置或者说变速器装置2的涡轮轴5的转速的升高而升高。与通过压力调节器10可调节出的并且加在限压阀9上的先导压力pRHD有关地在限压阀9的区域中调节系统压力pHD。从达到通过压力调节器10调节出的液压系统压力pHD的压力值起，液压流体通过限压阀9朝次级压力循环8的方向上被引导。
随着动力装置的逐渐升高的驱动功率，变速器主泵4充分地向初级压力循环3供给液压流体。接着，初级循环中的液压系统压力通过压力调节器10提高到转换阀11的转换阈值上。这导致加载有液压系统压力pHD的转换阀11转入到将辅助泵7通过液压管路L1与次级压力循环8连接的转换位置中。
通过转换阀11的转换以及通过将辅助泵7与次级压力循环8连接，液压管路L1中存在的压力从约18巴的系统压力pHD的水平降低到优选2巴的压力值上。该压力值基本上等于液压管路L1和次级压力循环8的背压。由于在初级压力循环8中由变速器主泵4产生的系统压力pHD相对于辅助泵7在截止阀12下游大于液压管路L1中存在的、相对于辅助泵7在截止阀的上游的压力，所以液压管路L1在截止阀12的区域中被阻断并且不再从辅助泵7通过截止阀12朝初级压力循环3的方向上引导液压流体。由于现在反作用于辅助泵7的液压阻力减小到九分之一，所以辅助泵7的输送量在理论上可以提高九倍，以便通过次级压力循环8向待冷却和润滑的换挡元件充分供给液压流体。
随着动力装置的逐渐升高的驱动功率和由此产生的变速器主泵4的输送量的升高，初级压力循环3中的压力达到这样的值，即在这些值上限压阀9至少部分地打开与次级压力循环8的连接，并且变速器主泵4既向次级压力循环8又向初级压力循环3在期望的程度上供给液压流体。这就意味着，不再需要附加地从辅助泵侧通过液压管路L1供给次级压力循环8，并且电机6不需要再驱动辅助泵7。
由于辅助泵7在关闭状态中在打开的液压管路L1的转换阀11的区域中构成液压系统的泄漏，所以将初级压力循环3的加在转换阀11上的液压系统压力pHD通过压力调节器10调节到一小于转换阀11的转换压力阈值的压力值上。这使得转换阀11转入其使辅助泵7和次级压力循环8分开的转换位置中并且辅助泵7与次级压力循环8分开以及可靠地防止液压流体在辅助泵7区域中朝变速器装置2的无压区域或者说油池方向上的不期望的流出。
图2示出了液压系统1的第二实施例，其与图1所示的液压系统的第一实施例的区别基本上在于转换阀11的区域中，因此在接下来的关于图2的说明中仅涉及不同之处，关于其它的功能参见图1的说明。
在图2所示的液压系统1中，为转换阀11配置电磁阀13，通过该电磁阀，初级压力循环3的液压系统压力pHD可与运行状态有关地输入转换阀11。电磁阀13设置在转换阀11上游，以便使转换阀11与电磁阀13的电控制和系统压力pHD有关地从其阻断液压管路L1的转换位置转入其打开液压管路L1的转换位置中，或者在相反的方向上转换。
电磁阀13的布置能够以简单的方式在初级压力循环3的液压系统压力pHD的压力值大于转换阀11的转换阈值时使转换阀11从其开放液压管路L1的转换位置转入阻断液压管路L1的转换位置中，因为朝转换阀11的方向上的系统压力pHD的压力输入随时可在电磁阀13的区域中在相应电操作电磁阀13时被阻断。
图3示出了液压系统1的第三实施例。液压系统1的第三实施例与图1和图2所示的液压系统1的实施例的不同之处又仅仅在于转换阀11的区域中，该转换阀在图3所示的液压系统1的实施例中被设计成可在两个前述转换位置之间并且由此与初级压力循环3的液压系统压力pHD无关地而且在没有附加的电磁阀的情况下可电转换，从而可以在需要时将辅助泵7和次级压力循环8彼此操作连接。
附图标记列表
1液压系统
2变速器装置
3初级压力循环
4变速器主泵
5涡轮轴
6电机
7辅助泵
8次级压力循环
9限压阀
10压力调节器
11转换阀
12截止阀
13电磁阀
L1液压管路
pHD  主压力，液压系统压力
pRHD  先导压力

Claims (10)

1.变速器装置(2)的液压系统，所述液压系统具有变速器主泵(4)和辅助泵(7)，该变速器主泵能利用能通过变速器装置(2)引导的转矩被驱动，该辅助泵能通过电机(6)驱动，借助变速器主泵和辅助泵能与运行状态有关地对初级压力循环(3)和次级压力循环(8)加载液压流体，变速器主泵(4)的压力侧和辅助泵(7)的压力侧在设置用于调节初级压力循环(3)的主压力(pHD)的限压阀(9)上游与初级压力循环(3)连接，并且限压阀(9)设置在变速器主泵(4)的和辅助泵(7)的压力侧与次级压力循环(8)之间，其特征在于：所述辅助泵(7)的压力侧通过朝初级压力循环(3)和次级压力循环(8)的方向上能阻断的并且绕过限压阀(9)的液压管路(L1)能与次级压力循环(8)操作连接。
2.根据权利要求1的液压系统，其特征在于：所述液压管路(L1)具有设置在辅助泵(7)和次级压力循环(8)之间的转换阀(11)，该转换阀在开放液压管路(L1)的状态和阻断压力管路(L1)的状态之间能转换。
3.根据权利要求2的液压系统，其特征在于：所述转换阀(11)与初级压力循环(3)的主压力(pHD)有关地在朝次级循环(8)的方向上开放液压管路(L1)的状态和朝次级循环(8)的方向上阻断液压管路(L1)的状态之间能转换。
4.根据权利要求2或3的液压系统，其特征在于：所述转换阀(11)通过电控制在朝次级循环(8)的方向上开放液压管路(L1)的状态和朝次级循环(8)的方向上阻断液压管路(L1)的状态之间能转换。
5.根据权利要求2至4之一的液压系统，其特征在于：所述转换阀(11)通过能电控制的电磁阀(13)预控制。
6.根据权利要求1至5之一的液压系统，其特征在于：所述辅助泵的压力侧与初级压力循环(3)之间的连接在初级压力循环(3)的主压力(pHD)大于相对于辅助泵(7)在截止阀(12)上游作用的压力时在截止阀(12)区域内被阻断。
7.根据权利要求1至6之一的液压系统，其特征在于：为限压阀(9)配置压力调节器(10)，用于调节初级压力循环(3)的主压力(pHD)。
8.用于运行根据权利要求1至7之一的液压系统(1)的方法，其特征在于：在变速器主泵(4)的输送量小于一个阈值时将压力管路(L1)朝次级压力循环(8)的方向上阻断以及朝初级压力循环(3)的方向上打开，并且辅助泵(7)对初级压力循环(3)加载液压流体；并且在变速器主泵(4)的流体量大于或等于该阈值时将液压管路(L1)朝次级压力循环(8)的方向上打开以及朝初级压力循环(3)的方向上关闭，并且辅助泵(7)对次级压力循环(8)加载液压流体并且变速器主泵(4)至少对初级压力循环(8)加载液压流体。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：在变速器主泵(4)向初级压力循环(3)和次级压力循环(8)供给液压流体时，将液压管路(L1)既朝初级压力循环(3)的方向上又朝次级压力循环(8)的方向上阻断。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于：在变速器主泵(4)既向初级压力循环(3)又向次级压力循环(8)充分供给液压压力的运行状态中，切断辅助泵(7)。
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