CN102378869B - 液压式变速器控制装置 - Google Patents

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Abstract

液压式变速器控制装置包括：至少一个调压阀(1)和与该调压阀(1)通过预控制管路(35)相连接的预控制阀(2)以及预加注阀(3、303)。预加注阀(3、303)在这种情况下用于调整预加注压力(p 3)，用以避免在离合器(20)未被操作的运行状态下，离合器(20)以及与该离合器(20)处于连接中的管路(231、331)排空，其中，在这种运行状态下，预控制管路(35)同样为避免排空而与至少一个处于第二预加注压力(p_3’)下的管路(236’、238、336、338)相连接。

Description

液压式变速器控制装置
技术领域
本发明涉及一种液压式变速器控制装置。
背景技术
在液压式操作的自动变速器中，公知的是，对变速器换档元件（例如像液压式操作的离合器）借助调压阀进行液压控制。
压力调节的可行原理是所谓的预控制原理。在这种情况下，作为电动压力控制阀起作用的预控制阀将电子变速器控制装置的电信号转换成不同于系统压力的（更低的）压力。预控制阀的压力信号—所谓的预控制压力通过预控制通道到达调压阀，预控制压力然后借助该调压阀被放大成更高的压力信号，从而给换档元件提供用以对换档元件进行加注的相应工作压力和体积流。
例如构造为减压阀的预控制阀的压力调节（调制）通过液压滑阀进行，该液压滑阀以如下方式来调整其工作压力，使滑阀在高注入压力与低油箱压力之间得到调制。变速器的这样的控制装置在WO2006/097209A1中公开。
如果变速器换档元件处在未经操作的状态下，也就是未被加载工作压力并与处于环境压力下的油箱或变速器壳体连接的话，变速器换档元件和引导至该变速器换档元件的通道可以排空，或者空气可以从工作介质中析出。结果是离合器的加注时间很长，并且进而换档时间很长。此外，工作压力的调节性能很差，其具有很高的压力波动。析出空气（Luftausscheidungen）经受明显的扩散和相互作用，其借助变速器软件只能不足地以模型的形式描绘或在控制换档元件时考虑到。
DE102007020346A1示出如下的液压式变速器控制装置，其中，避免了在变速器换档元件的未经操作的活塞室中发生空气的积聚，方式为：将活塞室与液体储器连接。
为防止变速器换档元件析出空气和排空，在未经操作状态下，将变速器换档元件内的压力调整到低压力位。仅略高于变速器环境压力的该压力位之下被称为预加注压力。通过对离合器通道的预加注，在可控制性方面明显减少析出空气并且进而减少扩散，从而按照目前的现有技术，液压式操作的离合器系统具备离合器预加注。这样的变速器控制装置由DE10239915A1有所公知。
下面称为预控制通道的被加载预控制压力的通道的优点总体上在于：该通道在液压控制装置内部的布置方案。通过液压控制装置在油底壳内的装入位置，预控制通道的空运转由于重力而因此得以排除。仅得到如下的析出空气，这些析出空气在装配液压控制装置时在新状态下被带入并且在变速器调试运行后不再出现。然而在不处于变速器油底壳内的液压控制装置中出现的问题是，特别是在变速器停止和变速器泵不提供压力时，预控制通道进行至少部分的排空。
在预控制阀较长时间未经操作的情况下，附加表现出不利的是，当油泵处于运行中时，其中，大多情况下，仅通道从中获得很大的油量，则空气也在预控制通道内析出。
结果控制调压阀时预控制压力的调节很差，同时结果还有在调整离合器压力时类似的或更严重不利的影响。
发明内容
本发明所基于的任务在于，对液压式变速器控制装置以如下方式进行改进，即，公知系统的所提及的缺点得到避免。特别是避免预控制通道排空和避免在预控制通道内形成析出空气。
该任务通过如下所述的液压式变速器控制装置得以实现。
据此，液压式变速器控制装置包括至少一个调压阀和与该调压阀通过预控制管路连接的预控制阀。此外，预加注阀用于调整预加注压力，该预加注压力在作为变速器换档元件起作用的离合器未被操作的运行状态下，加载该离合器和与该离合器处于连接中的管路。未经操作的离合器被认为是指该离合器未被加载工作压力，从而不能进行力矩传递。基于预加注压力，防止离合器和与其连接的管路排空。离合器和所述的管路内出现的空气夹带同样得以避免。依据本发明，预控制管路同样为避免在这种运行状态下排空或出现空气夹带而能与处于第二预加注压力下的至少另一管路连接。
本发明的具有优点的构造方案如下。
在一具有优点的构造方案中，第一预加注压力高于第二预加注压力。
作为对此可另选地，可以采用第一预加注压力和第二预加注压力相等的构造方案。
优选为调整第二预加注压力而设置有第二预加注阀。
在另一方案中，为调整第一预加注压力和第二预加注压力而设置有共用的预加注阀。
在本文中，依据另一实施方式，第一预加注压力和第二预加注压力低于离合器压力，并且高于环境压力。
此外，设置为：预加注阀作为限压阀起作用，并实施为中心阀（Sitzventil）。
另一实施方式设置为，实施为中心阀的预加注阀构造为球阀或者板式阀。
作为对此可另选地可行的是，预加注阀作为减压阀作用，并且构造为滑阀。
最后，被视为具有优点的是，由液压供给系统供给运行介质的并由第一预加注压力加载的第一管路和第二管路与由第二预加注压力加载的第三管路和第四管路通过作为液压阻力起作用的狭窄部位相互连接。在此情况下，狭窄部位可以构成为节流器或限流板。
在本发明的另一构成方案中，用于预加注调压阀及变速器换档元件的第二管路和用于预加注预控制阀及预控制管路的第四管路彼此独立地与液压供给系统连接。
此外，液压式变速器控制装置内设置有多个与一共用的预加注通道连接的预控制阀，其中，预加注通道内的第二预加注压力可以借助一共用的预加注阀进行调整。
作为对此可另选地可行的是，在液压式变速器控制装置内设置有多个预控制阀，其中，为每个预控制阀分配一个预加注阀。因为这些预控制阀也借助预加注通道相连接，所以通过设置多个预加注阀来避免预加注通道内由体积流引起的阻滞压力。
此外，依据本发明可以设置为，温度传感器布置在排气侧的室上。该部位例如可以处于预加注阀的弹簧室内或弹簧室上，或处于阀座朝向排气室的面上。
在另一构造方案中，预控制阀的预加注压力界定为0.1巴。
优选的是，依据本发明的液压式变速器控制装置设置在汽车的变速器内。
附图说明
在附图示出本发明的实施例，并且在下面对本发明的实施例进行详细说明。其中：
图1示出依照现有技术的液压式变速器控制装置；
图2示出具有调压阀和预控制阀的各自一个预加注阀的液压式变速器控制装置；以及
图3示出具有调压阀和预控制阀的共用预控制阀的液压式变速器控制装置。
具体实施方式
图1示出按照现有技术变速器控制装置100，该变速器控制装置100设置在变速器壳体上。液压式变速器控制装置100包括构造为减压阀的调压阀1和构造为电磁比例阀的预控制阀2。调压阀1和预控制阀2设置在一个共用的控制装置壳体4内。调压阀1此外包括阀闩10，该阀闩10在其纵轴线11的方向上可移动地在阀孔12内引导。
最大外直径为d_1的圆柱形阀闩10在第一末端上具有圆形的轴向端面A_1。通过实施为车入阀闩10圆柱形外部轮廓中的车削部的截面收缩部14形成两个控制边15和16。阀闩10的直径朝向第二末端减小到外直径d_2，由此，在朝向外直径d_1的阶梯形过渡部处形成环形的轴向反馈面A_2。所述阀闩10朝向阀闩10图中的右端部在此在直径上减小至一圆柱形的外部轮廓上，由此，形成圆柱形的弹簧引导销18和轴向环形面A_3。
绕弹簧引导销18同中心地设置有弹簧19，弹簧19在一侧支承在轴向环形面A_3处的阀闩10上，并且以另一侧朝向压力室21的壁得到支撑。由此，当系统处于断开状态下或压力室22无压力的情况下，阀闩10以轴向端面A_1朝向压力室22的壁预紧。压力室21排气。“排气装置”或“排气”这些术语被认为是指相关的压力室或相应的管路与由环境压力p_0加载的排气室7连接，从而相关的压力室内也存在环境压力p_0。除了压力室21和22外，阀孔12由另外四个压力室23、24、25和26贯穿。压力室24通过管路32被加载系统压力p_1。系统压力p_1是液压系统内的最高压力并由工作介质的中心供给系统来调整。
管路是指可以对液态或气态工作介质加以导引的各内部轮廓，例如构造于壳体内的通道、单独的管连接件或软管连接件或还有液压或气动部件之间仅一个起连接作用的开口。
压力室23通过管路31被加载预加注压力p_3，该压力p_3明显低于系统压力p_1，优选略高于环境压力p_0。
压力室23与压力室24之间构成有压力室25，该压力室25借助管路33与消耗器相连接，在这种情况下是与作为变速器换档元件起作用的离合器20连接。离合器20由离合器压力p_2加载，该离合器压力p_2可以借助调压阀1进行调整，并最大达到系统压力p_1的水平。从管路33分支的管路34与压力室26连接，从而反馈面A_2由所要调节的离合器压力p_2加载，并且因此产生所要调节的压力对于压力调节所需的反馈。
该变速器控制装置的任务是调整或改变离合器压力p_2，例如在依赖于所要传递的离合器力矩的情况下或为了在时间上改变离合器压力p_2来进行，诸如这一点例如在换档过程中所希望的那样。离合器压力p_2的这种改变在所介绍的系统中借助改变压力室22内的预控制压力p_4达到。预控制压力p_4的调整是预控制阀2的任务。
预控制阀2由阀壳体40、与阀壳体40连接的电磁体41和预控制活塞42构成，其中，阀壳体40布置在容纳孔43内。预控制活塞42可纵向移动地布置在引导孔44内并具有两种不同的直径，由此形成反馈面A_4和控制边46。容纳孔43由压力室27、压力室28和压力室29贯穿。压力室28通过管路37供给工作介质并被加载折算压力（Reduzierdruck）p_5。折算压力p_5低于系统压力p_1和高于或等于预控制压力p_4。
在液压系统运行中，在预控制阀2内，电磁力作用于预控制活塞42。电磁力的量值是通流电磁体41的电流的函数。由此，在预控制活塞42上调整出力平衡，预控制活塞42占据如下的位置，在该位置上，预控制活塞42与阀壳体40的内部轮廓形成压力室28与压力室27之间的节流间隙48。在压力室28内处于折算压力p_5下的工作介质通过节流间隙48流入压力室27内，由此，由于节流间隙48内的流动损耗，压力室27内的压力降到预控制压力p_4上。预控制压力p_4作用于反馈面A_4，由此形成反馈力。预控制活塞42上因此产生液压力与电磁力的力平衡，这种力平衡确定了节流间隙48的量值，并且进而确定预控制压力p_4的水平。通过这种调节过程，预控制压力p_4为调整得恒定的电流值保持恒定。如果预控制压力p_4应当下降，那么预控制活塞42借助电磁力的降低通过较小的电流输送而向右移动，由此，节流间隙51扩大，一部分工作介质通过该节流间隙51可以流出到排气室29内。
压力室27通过预控制管路35与压力室22连接，从而预控制压力p_4也作用于轴向端面A_1。由此，产生与弹簧19的弹簧力和反馈面A_2上的反馈力相反地作用的液压力。自预控制压力p_4的一定水平起，液压力超过弹簧19的预紧力并将阀闩10向右移动。由此，阀闩10在控制边15处将压力室23与压力室25分开。在中断之前，离合器压力p_2相应于预加注压力p_3。如果阀闩10向右移动，那么由于阀闩的位置，控制边16与壳体边56形成节流间隙，压力室24和25通过该节流间隙相互连接。管路32和压力室24内处于系统压力p_1下的工作介质在这时流动通过节流间隙，并通过压力室25进入管路33，并且因此进入离合器20，在离合器20那里，离合器压力p_2在这时通过弹簧力、反馈力和阀闩10处预控制力的平衡而调整出来。如果离合器压力p_2应当例如通过离合器20处的干扰而提高，那么该离合器压力作用于反馈面A_2并将阀闩10向左移动，由此，控制边16与壳体边56之间的节流间隙缩小，并且控制边15与壳体边55之间的第二节流间隙变大，从而系统压力p_1受到节流（abdrosseln）。由此，离合器压力p_2再次下降，并且调整到所要求的额定值。在离合器压力p_2通过离合器处的过程而下降时，反馈力降低和阀闩10以反过来的方式移动。如果在这时借助预控制阀2提高预控制压力p_4，那么阀闩10处的平衡通过在这时加大的预控制力而移至更高的离合器压力p_2。
在液压式变速器控制装置100或离合器20的断开状态下，如上所述地，阀闩10以轴向端面A_1靠放在压力室22的壁上。在该位置上，由系统压力p_1加载的压力室24与压力室25分开，并且压力室23与压力室25相连接，并且进而与离合器20相连接。如果压力室23排气，那么压力室25以及管路33并且进而还有离合器20在断开并且进而无压力的状态下空运转。同样地，可能从工作介质中形成析出空气。由此例如在离合器20接通时，用于加注离合器并且进而在离合器20内构建压力的时间及换档时间以不利的方式延长。压力斜坡（关于时间的离合器压力）的调节性能同样变差。
这种析出空气经受明显的扩散和借助变速器软件只能不足地以模型的形式描绘或在控制换档元件时可能考虑到的相互作用。
为避免所称的不利效应，压力室23通过管路31被加载预加注压力p_3。由此，防止从工作介质中的析出空气以及防止离合器20或压力室24和25以及管路33和34的空运转。
在自动变速器内布置有多个离合器，并且离合器压力分别由调压阀利用所属的预控制阀加以调整，从而存在多个调压阀和预控制阀。所有调压阀的压力室23通过管路31相互连接。
预加注压力p_3向上借助预加注阀3来界定，其中，该预加注阀3通过连接部61与管路31连接。预加注阀3作为限压阀起作用，并且实施为中心阀。该中心阀由被弹簧63的预紧力压向阀座64的活塞62构成。因为活塞62的平面如同板一样盖住阀座64，所以中心阀的这种结构也称为板式阀。弹簧63的预紧力在与由预加注压力p_3加载的阀座面A_5相联系下，确定预加注压力p_3的最高水平。活塞62背向连接部61的侧上的弹簧室65排气。也可以考虑的是，预加注阀实施为减压阀。
由预控制压力p_4加载的管路通常处于控制装置壳体4内。通过控制装置壳体4在变速器壳体内工作介质液面之下的装入位置，由此管路由于重力的空运转得以排除，并仅得到如下的析出空气，这些析出空气在装配液压控制装置时在新状态下被带入。
但设置在预先储备在变速器壳体内的工作介质液面之上的控制装置内，出现的问题是：可以由预控制压力p_4加载的管路的空运转，例如像在预控制管路35中那样。这一点特别是在变速器停止工作的情况下，当变速器泵不向液压控制装置内输送工作介质并因此不产生压力时出现。在较长时间未经操作预控制阀2时附加地表明的是，在变速器泵处于运行中的情况下，但其中仅涉及大体积或大液压直径的管路的话，管路内的空气也会析出。
图2示出依据本发明的液压式变速器控制装置200，该控制装置200解决了预控制管路35借助图1所介绍的空运转问题。在这种情况下，压力室29的预控制阀2上不是像图1的现有技术中那样排气，而是通过管路236、236’和238与由预加注压力p_3加载的管路231连接。预加注压力p_3如图1所示地，借助预加注阀3向上受到界定。预加注阀3通过连接部61与管路231连接并如借助图1所介绍的那样构造。
管路236与236’之间构成有实施为限流板或节流器的狭窄部位281。由于狭窄部位281内的液压损耗，在管路236’和238以及压力室29内调整出预加注压力p_3’，该预加注压力p_3’小于预加注压力p_3。预加注阀205通过连接部271与管路238连接，该预加注阀205构造在控制装置壳体204内，并且包括板状活塞272、弹簧273和阀座274。弹簧室275排气。与预加注阀3相同地，预加注阀205实施为中心阀并作为限压阀起作用。作为对此可另选地，阀座也可以由球体来封闭。封闭阀座的型体的预紧除了可以通过弹簧的弹簧力外，在适当的空间布置情况下也可以通过重力来进行。因为在预加注阀205处所要调整出的预加注压力p_3’小于预加注阀3处的预加注压力p_3，所以弹簧273的弹簧刚度及预紧程度和/或阀座面A_6被相应地选择。也可以考虑的是，预加注阀205被实施为减压阀。
由于与预加注压力p_3相比，预加注压力p_3’更低，具有优点地可行的是，进一步降低预控制压力p_4，并且进而使预控制压力p_4在更大的压力范围内改变。
在液压式变速器控制装置200的断开状态下，电磁体41无电流，由此，预控制活塞42向右运动并且节流间隙51变大。由此，压力室27和29相互连接，从而预控制管路35被加载预加注压力p_3’，这防止了预控制管路35的空运转及防止了该预控制管路35内形成析出空气。
因此，预加注压力p_3’由预加注阀205加以界定，并且预加注压力p_3如图1中那样由预加注阀3加以界定。
由系统压力p_1加载的管路232通过其中布置有实施为限流板或节流器的狭窄部位282的管路239而与管路231相连接。由于在狭窄部位282处的压力损耗，系统压力p_1下降至管路231内的预加注压力p_3。
这样的结构作为另选方案也可以处于管路37与238之间，这采用虚线示出。以虚线示出管路249以及延长的管路238，其中，管路249将管路37与管路238连接。在管路249内布置有实施为节流器或限流板的狭窄部位283。管路236和236’以及狭窄部位281在该另选方案中可以取消。
图3示出液压式变速器控制装置300的另一构造方案。在这种情况下，管路331通过管路336与压力室29连接。管路336内，与图2的管路236相对照地，未设置有狭窄部位，从而管路331内的预加注压力p_3等于管路338内和压力室29内的预加注压力p_3’。作为限压阀起作用的预加注阀303布置在控制装置壳体304内，并通过连接部371与处于预加注压力p_3=p_3’下的管路336连接。该预加注阀实施为中心阀并作为限压阀起作用。预加注阀303类似于图1和图2中的预加注阀3和205地，由活塞372、弹簧373、阀座374和弹簧室375构成。预加注压力p_3=p_3’通过阀座面A_7来加载活塞372。也可以考虑的是作为滑阀的构成方案。此外，预加注阀也可以构造为减压阀。因此具有优点的是，预加注压力p_3=p_3’对于调节阀1还有预控制阀2，均利用仅一个预加注阀向上加以界定。与图2类似地，由系统压力p_1加载的管路332通过其中设置有实施为限流板或节流器的狭窄部位的管路339而与管路331相连接。
附图符号
1  调压阀
2  预控制阀
3  预加注阀
4  控制装置壳体
7  排气室（p_0）
10 阀闩
11 纵轴线
12 阀孔
14 截面收缩部
15 控制边
16 控制边
18 弹簧引导销
19 弹簧
20 离合器
21 压力室
22 压力室
23 压力室
24 压力室
25 压力室
26 压力室
27 压力室
28 压力室
29 压力室
31 管路
32 管路
33 管路
34 管路
35 预控制管路
37 管路
40 阀壳体
41 电磁体
42 预控制活塞
43    容纳孔
44    引导孔
46    控制边
48    节流间隙
51    节流间隙
55    壳体边
56    壳体边
61    连接部
62    活塞
63    弹簧
64    阀座
65    弹簧室
100   液压式变速器控制装置
200   液压式变速器控制装置
204   控制装置壳体
205   预加注阀
231   管路
232   管路
236   管路
236’ 管路
238   管路
239   管路
249   管路
271   连接部
272   活塞
273   弹簧
274   阀座
275   弹簧室
281   狭窄部位
282   狭窄部位
283   狭窄部位
300   液压式变速器控制装置
303   预加注阀
304   控制装置壳体
331   管路
332   管路
336   管路
338   管路
339   管路
371   连接部
372   活塞
373   弹簧
374   阀座
375   弹簧室
382   狭窄部位
A_1   端面
A_2   反馈面
A_3   环形面
A_4   反馈面
A_5   阀座面
A_6   阀座面
A_7   阀座面
d_1   外直径
d_2   外直径
p_0   环境压力
p_1   系统压力
p_2   离合器压力
p_3   预加注压力
p_3’ 预加注压力
p_4  预控制压力
p_5  折算压力

Claims (13)

1.液压式变速器控制装置，包括：至少一个调压阀(1)和与所述调压阀(1)通过预控制管路(35)连接的预控制阀(2)，以及预加注阀(3、303)，所述预加注阀(3、303)用于调整第一预加注压力(p_3)，用以避免在未被操作的运行状态下离合器(20)和与所述离合器(20)处于连接中的管路(231、331)排空，其特征在于，所述预控制管路(35)为避免所述离合器(20)在所述离合器(20)未被操作的运行状态下排空，而与至少一个处于第二预加注压力(p_3’)下的管路(236’、238、336、338)连接，并且
所述第一预加注压力(p_3)和所述第二预加注压力(p_3’)低于用以操作所述离合器(20)的离合器压力(p_2)，并高于环境压力(p_0)。
2.按权利要求1所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，所述第一预加注压力(p_3)高于所述第二预加注压力(p_3’)。
3.按权利要求1所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，所述第一预加注压力(p_3)与所述第二预加注压力(p_3’)相等。
4.按权利要求1所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，为调整出所述第二预加注压力(p_3’)而设置有另外的预加注阀(205)。
5.按权利要求3所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，为调整出所述第一预加注压力(p_3)和所述第二预加注压力(p_3’)而设置有共用的预加注阀(303)。
6.按权利要求1、4或5之一所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，预加注阀(3、205、303)作为限压阀起作用，并实施为中心阀。
7.按权利要求6所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，实施为中心阀的预加注阀(3、205、303)构造为板式阀。
8.按权利要求1、4或5之一所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，预加注阀(3、205、303)作为减压阀起作用，并且构造为滑阀。
9.按权利要求2所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，由液压供给系统以工作介质供给的并且由所述第一预加注压力(p_3)加载的第一管路(231)和第二管路(236)与由所述第二预加注压力(p_3’)加载的第三管路(238)和第四管路(236’)通过作为液压阻力起作用的狭窄部位(281)相互连接。
10.按权利要求4所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，用于预加注所述调压阀(1)及所述离合器(20)的第一管路(231、331)和用于预加注所述预控制阀(2)及所述预控制管路(35)的第三管路(238、338)彼此独立地与液压供给系统连接。
11.按权利要求1所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，在所述液压式变速器控制装置内，设置有多个与一个共用的预加注通道连接的预控制阀(2)，其中，在所述预加注通道内的预加注压力(p_3’)能够借助一个对于所有预控制阀(2)共用的预加注阀(205、303)来调整。
12.按权利要求1所述的液压式变速器控制装置，其特征在于，在所述液压式变速器控制装置内布置有多个预控制阀(2)，其中，为每个预控制阀(2)分配有一个预加注阀(205、303)。
13.汽车的变速器，具有按权利要求1所述的液压式变速器控制装置。
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