CN103161941A - 用于控制变矩离合装置的方法 - Google Patents

Abstract

用于控制变矩离合装置的方法，变矩离合装置具有液力变矩器、锁止离合器和换档离合器及在机动车的动力总成系统中在动力流中布置在驱动马达传动轴和换档变速器变速器输入轴之间，在变矩离合装置中变矩器能借助锁止离合器在传动轴和换档离合器之间跨接，且变速器输入轴能借助换档离合器与变矩器和传动轴脱离，其中，在变速器换档时变速器输入轴通过换档离合器与变矩器脱离，并且其中，锁止离合器在通过变矩器执行起动过程之后闭合。为改善配设有这种变矩离合装置的车辆的行驶舒适度及行驶能力而设置：获知和评估当前的行驶情况；依赖于该行驶情况的评估在需要时暂时打开在起动过程之后闭合的锁止离合器，以便避免或影响换档变速器的随即而来的换档。

Description

用于控制变矩离合装置的方法

技术领域

本发明涉及按权利要求1的前序部分的用于控制变矩离合装置的方法。

背景技术

变矩离合装置通常和换档变速器一起使用在针对要求高的使用目的的商用车中，例如重载领域、施工工地领域或军事领域，以便也在最艰苦条件下使得车辆的简单且小磨损的起动成为可能。

公知的变矩离合装置在这种车辆的动力总成系统中布置在内燃机和换档变速器之间，并且包括用于转换内燃机的驱动力矩的液力变矩器；优选构造成摩擦离合器的锁止离合器，该锁止离合器平行于在动力总成系统中的变矩器布置并且可以机械上地跨接变矩器；通常还包括可以在滑行运行中跨接变矩器的滑行飞轮；以及换档离合器或分离离合器，换档变速器可以借助该换档离合器或分离离合器在变速器换档期间与马达脱离。

换档变速器大多为自动变速器，其通常在无负荷的状态下、亦即动力总成系统打开的情况下进行换档。这种自动换档变速器可以具有简单的形状锁合的嵌牙换档元件或装备有锁定同步装置，这些锁定同步装置各通过摩擦离合器平衡换档伙伴的转速以及通过锁定元件在同步结束之后才允许档位的形状锁合的挂入。

液力变矩器公知由充油的壳体和导轮构成，在该壳体中，泵轮与驱动马达或者说内燃机的曲轴连接或能够连接，并且在壳体中，涡轮与从动轴连接或能够连接，所述导轮布置在泵轮和涡轮之间，能朝着飞轮运动并作为用于转矩转换的支撑元件。

在运行中，由车辆内燃机驱动的泵轮使变矩器的注油

运动。油的动态流动能由涡轮吸收并转化成转动运动，该转动运动被传递给变速器的输入轴。导轮使从涡轮回流的油转向，从而使得涡轮的能给出到变速器上的转矩高于泵轮的由内燃机吸收的转矩。变矩器因此作为无级变速器工作，该无级变速器可以使驱动马达的转矩典型地提高2至2.5倍。因为泵轮始终先于涡轮，所以产生了依赖于转速差地渐增的滑差，该滑差使变矩器的效率下降。此外，在能量转变时在变矩器中产生了将油加热的热量。因此在现代驱动器中的液力变矩器从头到尾仅短时地在加速阶段中运行，例如用于在牵引运行中或在延迟阶段中的起动，例如作为在滑行运行中换档时的辅助器件。否则将变矩器的泵轮和涡轮借助锁止离合器力锁合地连接，从而使得变矩器跨接并且液力地不起作用。

在变矩离合装置中，涡轮的从动件或者说锁止离合器的输出侧与传统的液力变矩器相比，不是直接而是能切换地与换档变速器的变速器输入轴连接。为此，优选构造成摩擦离合器的以及能由控制器操控的换档离合器在动力流中布置在涡轮和变速器输入轴之间。带变矩器的内燃机因此能在变速器换档的情况下与换档变速器进而与变速器的从动件和受驱动的车轮脱离。

为了起动，在这样构造的动力总成系统中无负荷地挂入起动档以及闭合换档离合器。进行驱动的内燃机然后可以通过变矩器将转矩传递给车轮并且起动车辆。在起动过程结束后，将锁止离合器闭合进而将驱动马达的传动轴抗相对转动地与变速器输入轴连接。在用于在接下来的行驶运行中变换档位的变速器换档期间，将换档离合器相应打开，以便无负荷地换档变速器。锁止离合器在此可以保持闭合。变矩器传统上、亦即在锁止离合器打开且换档离合器闭合的情况下用作起动元件，并且换档离合器在锁止离合器闭合的情况下在档位变换时作为变速器的分离和连接元件用于驱动地起作用。

因为传统的手动和自动换档变速器通常仅能在无负荷的状态下换档，所以为了换档必须总是先降低马达转矩以及通过换档离合器打开动力总成系统。在目标档位的已进行的挂入之后换档离合器才可以再次闭合以及马达转矩才能紧接着再次提升。因此在伴随大的行驶阻力的情况下，尤其在如在开头提到的应用情形中经常存在的那样的高负荷下由牵引力中断可以出现车辆在换档期间较为强烈地失去行驶速度。因为在此情况下换档离合器打开且锁止离合器闭合，所以驱动马达的转矩以及变矩器的转矩转换不能阻止在变速器换档期间的速度损失。

由DE 2011206A公开了带有变矩离合装置的机械上的变速器，该变矩离合装置在动力流中接在变速器之前并且包括液力变矩器；与变矩器并联的锁止离合器；以及布置在变矩器和变速器之间的分离离合器。在该变速器的情况下，由变矩器提供的行驶舒适性使用在所有档位中。切换单元设置用于依赖于转速在变速器的这些档位中打开或闭合锁止离合器。为了确定锁止离合器的切换点，该切换单元的如下的转速值作为输入参数，该转速值依赖于变速器的从动件转速和驱动件转速。可以电子或机械上地实现在该转速值和驱动件转速以及从动件转速之间的依赖性关系。驱动件转速可以是马达转速或由变矩器滑差产生的变速器输入转速。变速器的从动件转速由变速器输入转速以及各已换档的传动比产生并且确定了车辆的行驶速度。从该转速值得出针对每个档位的用于打开和闭合锁止离合器的独特的切换点，以便在充分利用变矩器的情况下优化变速器的运行特性。

由DE 102010028077A1公开了自动换档变速器，带有液力起动和制动元件，该起动和制动元件包括泵轮、涡轮以及锁止离合器，并且在动力流中接在换档变速器之前。泵轮与驱动马达的传动轴连接并且通过锁止离合器能与中间轴连接，该中间轴与变速器输入轴连接。涡轮能通过飞轮离合器与中间轴连接以及能通过制动器相对壳体制动。在升档的情况下为了同步目标档位，将涡轮借助制动器以及将换档变速器输入轴借助变速器的同步设备制动。变速器输入轴的制动在涡轮制动期间就已经伴随着时间错开而开始地进行。通过涡轮和变速器输入轴的尽量平行进行的制动，在换档时达到了变速器牵引力中断的缩短以及整个换档持续时间的缩短进而提高了行驶舒适度。

由DE 102007032946A1公开了带有换档变速器和变矩离合装置的动力总成系统，该变矩离合装置在动力流中接在换档变速器之前并且包括液力变矩器、与变矩器并联的锁止离合器以及布置在变矩器和换档变速器之间的分离离合器。分离离合器构造成摩擦离合器并且能自动操纵。换档变速器设有若干形状锁合的换档离合器、如嵌牙离合器，它们可以同步化或不同步。将分离离合器原则上在低于最小车辆行驶速度以及不操纵加速踏板且操纵制动踏板的情况下脱开，以及随着挂入起动档在超过最小车辆行驶速度或操纵加速踏板或不操纵制动踏板的情况下接合。借助制动踏板的经重复检测的操纵度或者由此推导出的各与预先给定的边界值作比较的参数来识别随即而来的起动过程和随即而来的停车过程。在车辆起动时，将分离离合器然后在超过预先给定的车辆最小速度或松开制动踏板或操纵加速踏板之前就进行接合。在车辆停车时，将分离离合器在不操纵加速踏板和操纵制动踏板的情况就已经在低于车辆最小行驶速度之前脱开。由此来避免摩擦离合器的过负荷以及改善行驶舒适度。

发明内容

在这个背景下，本发明所要解决的技术问题是，提供用于控制变矩离合装置的方法，该方法在用之运行的车辆中改善了行驶舒适度以及减小了离合器磨损。

从独立权利要求的特征得出该技术问题的解决方案，而由从属权利要求能得到本发明有利的设计方案和扩展方案。

本发明基于这样的认识，即，在用于重载应用和道路外应用的商用车中，该商用车带有中断牵引力地进行换档的优选自动的变速器和接在变速器之前的、带有锁止离合器以及用于在变速器换档时中断动力总成系统的换档离合器的液力变矩器，可以在高行驶阻力下通过变矩器的需要时的使用经常地避免换档以及由此可以总体上减少换档的次数。

相应地，本发明由用于控制变矩离合装置的方法出发，该变矩离合装置具有液力变矩器、锁止离合器和换档离合器以及在机动车、例如重型商用车的动力总成系统中，在动力流中布置在驱动马达的传动轴和换档变速器的变速器输入轴之间，在这种变矩离合装置中变矩器能够借助锁止离合器在传动轴和换档离合器之间跨接，并且在这种变矩离合装置中变速器输入轴能够借助换档离合器与变矩器以及传动轴脱离，其中，在变速器换档时，变速器输入轴通过换档离合器与变矩器脱离，并且其中，锁止离合器在通过变矩器来执行的起动过程之后被闭合。为了解决所提出的技术问题，本发明设置：获知和评估当前的行驶情况；并且依赖于该行驶情况的评估在需要时暂时打开在起动过程之后闭合的锁止离合器，以便避免或影响换档变速器的随即而来的换档。

相应地，在驱动马达的当前马达转矩不再足以将车辆加速或至少保持当前行驶速度的行驶情形下将锁止离合器打开。由此可以将转矩传递的通过取代驱动马达的传动轴与变速器输入轴的牢固连接的伴随变矩器滑差的液力变矩器的特性有利地用于在艰苦的行驶情形下的驱动。通过所建议的方法可以在很多情况下使车辆的速度下降以及由此变速器的不可避免的中断牵引力的换档得到避免或至少在时间上被推移。由此可以总体上减少变速器的换档频繁度，改善车辆的爬坡和越野能力，提高在高行驶阻力下的速度以及由此总体上改善行驶舒适度和行驶能力。

按照本发明的实施形式获知和评估行驶阻力以及依赖于行驶阻力的评估在需要时暂时打开在起动过程后闭合的锁止离合器，以便避免或影响换档变速器的随即而来的换档。行驶阻力的获知和评估可以例如在行驶运行中进行。由此在伴随高行驶阻力的行驶情形下将锁止离合器打开，在该高行驶阻力的情况下驱动马达的当前马达转矩不再足以将车辆加速或至少保持当前行驶速度。

尤其可以设置，当识别到基于高行驶阻力而随即而来的降档时，将锁止离合器打开。相应地可以在确定的运行情形下暂时地、也就是在确定的时间段内打开在起动过程之后闭合的锁止离合器，以便避免换档变速器的由行驶阻力引起的降档。

在车辆在斜坡上的高的爬坡阻力或在野外的高的滚动阻力下，取代如迄今为止通常在马达转速下降的情况下那样地通过马达控制和变速器控制触发降档，借助控制装置的指令有针对性地打开变矩离合装置的锁止离合器。由此即刻地提高了马达转速，从而使得驱动马达可以进入其提供了较高转矩的运行范围中。同时基于在变矩器中的转矩提高而使到受驱动的车轮上的有效转矩提高，从而使得结果是在很多情况下没有必要降档。

当当前挂入的档位可以在进一步的行驶运行中至少无车辆速度损失地在不使用变矩器的情况下被保持时，将变矩器通过锁止离合器的闭合再次跨接。在此，优选考虑驱动马达的预先给定的最小转速以及在变矩器上的输入侧和输出侧的转速差的预先给定的最大值。

变矩器因此不仅用作起动元件，还在需要时也用作在牵引运行中的驱动辅助器件。另一方面，不将变矩器没必要地长时间运行，以便节省燃料以及避免变矩器的过热。

作为用于控制锁止离合器的操纵的判据可以设置，当驱动马达的转速低于预先给定的打开转速阈值时，为了继续使用已经挂入的档位而打开锁止离合器。

但当驱动马达的转速虽然低于所述的打开转速阈值，但确认出正的车辆加速度进而锁止离合器的打开看来不是立即必要时，可以有益地抑制锁止离合器的打开。这种情况可能例如在升档过程中出现。正的车辆加速度指的是车辆朝前进行驶方向的加速。

此外可以设置，在变速器换档时和/或锁止离合器切换时，先等待安全期的期满，在该安全期期间，抑制驱动马达的转速关于打开转速阈值的评估。由此可以原则上确保，在短时出现信号波动或传感器故障时，例如在检测相关的转速和/或加速度时，不进行锁止离合器的不期望的或不必要的切换。

安全期的持续时间可以依赖于所获知的当前的行驶阻力来调整及相应地进行适配。基本上由爬坡阻力以及滚动阻力和空气阻力产生的行驶阻力可以例如从车辆加速度与马达转矩的比例和/或借助斜度传感器足够精确地确定。用于获知机动车的行驶阻力的方法例如在本申请人的DE 102006022170A1中说明。

在非常大的行驶阻力的情况下可以例如预先给定非常短的安全期，以便使得尽量提前打开锁止离合器成为可能。备选于此，也可以依赖于所检测的当前的车辆加速度来调整安全期的持续时间，以便需要时尽可能提前打开锁止离合器。

附图说明

为了示出本发明，给说明书附上实施例附图。在该附图中，惟一一幅图1示意性地简化示出了商用车的带有变矩离合装置的动力总成系统。

具体实施方式

用于重载牵引车辆的带有由变矩离合装置和自动换档变速器的组合的这种动力总成系统本身是公知的。相应地，变矩离合装置1包括液力变矩器2、能由控制设备自动操控的锁止离合器7、滑行飞轮8以及能自动操控的换档离合器9。锁止离合器7和换档离合器9构造成摩擦离合器。

变矩器2在未示出的充油的壳体中具有泵轮3、涡轮4和导轮5。泵轮3与构造成内燃机的驱动马达11的驱动轴10或者说传动轴连接。涡轮4与换档离合器9的输入侧9a连接，而换档离合器9的输出侧9b则与自动换档变速器13的变速器输入轴12连接。导轮5布置在泵轮3和涡轮4之间并且能朝着飞轮6的方向运动。锁止离合器7在输入侧与驱动马达11的驱动轴10连接以及在输出侧与换档离合器9的输入侧9a连接。滑行飞轮8并联地布置在驱动马达11和锁止离合器7之间。

换档离合器9在变速器13换档时用作用于打开动力总成系统进而用于使换档变速器13与变矩器2以及与驱动马达11脱离的分离元件。变矩器2能主要地用作起动元件。锁止离合器7用作在驱动马达11和换档离合器9或者说在换档离合器闭合时换档变速器13之间的机械上的力锁合元件。滑行飞轮8用作跨接元件，用于在车辆的滑行运行中跨接变矩器2。

在按本发明进行的用于控制变矩离合装置1的方法中，在首先静止的车辆起动之前，在换档离合器9打开的情况下在变速器13中挂入起动档、例如二档或三档，并且然后闭合换档离合器9。驱动马达11在车辆的接下来具体的起动中，通过变矩器2在锁止离合器7打开和换档离合器9闭合的情况下将驱动力矩传递到受驱动的车轮上，因此车辆起动，其中，驱动力矩在变矩器2中上升以及在换档变速器13中相应所换档的起动档被转换。当起动过程结束且车辆行驶时，锁止离合器7被闭合进而驱动马达11在驱动技术上直接联接换档变速器13。

锁止离合器7的闭合过程依赖于转速地进行，其中，这个闭合过程在马达转速已达到最小转速值且在先于涡轮4的泵轮3的转速和涡轮4的转速之间的转速差已低于最大转速值时才开始。

若在接下来伴随高行驶阻力的行驶情形中，当前的马达转矩不再足以将车辆加速或至少恒定保持速度，那么就打开锁止离合器7。结果是马达转速提高以及在受驱动的车轮上的转矩基于由于变矩器2的力矩提高而提高，从而使得可以在当前的档中克服行驶阻力并且避免了中断牵引力的换档以及车辆的速度损失。

附图标记列表

1  变矩离合装置

2  液力变矩器

3  泵轮

4  涡轮

5  导轮

6  飞轮

7  锁止离合器

8  飞轮

9  换档离合器

9a 换档离合器输入侧

9b 换档离合器输出侧

10 驱动轴、传动轴

11 驱动马达

12 变速器输入轴

13 换档变速器

Claims (8)

1.用于控制变矩离合装置（1）的方法，所述变矩离合装置具有液力变矩器（2）、锁止离合器（7）和换档离合器（9）以及在机动车、例如重型商务车的动力总成系统中在动力流中布置在驱动马达（11）的传动轴（10）和换档变速器（13）的变速器输入轴（12）之间，在所述变矩离合装置中所述变矩器（2）能借助所述锁止离合器（7）在所述传动轴（10）和所述换档离合器（9）之间跨接，并且在所述变矩离合装置中所述变速器输入轴（12）能借助所述换档离合器（9）与所述变矩器（2）和所述传动轴（10）脱离，其中，在变速器换档时所述变速器输入轴（12）通过所述换档离合器（9）与所述变矩器（2）脱离，并且其中，所述锁止离合器（7）在通过所述变矩器（2）执行的起动过程之后被闭合，其特征在于，获知和评估当前的行驶情况，以及依赖于所述行驶情况的评估在需要时暂时打开在起动过程之后闭合的所述锁止离合器（7），以便避免或影响所述换档变速器（13）的随即而来的换档。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，获知和评估行驶阻力，以及依赖于所述行驶阻力的评估在需要时暂时打开在起动过程后闭合的所述锁止离合器（7），以便避免或影响所述换档变速器（13）的随即而来的换档。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当识别到基于高行驶阻力而随即而来的降档时，将所述锁止离合器（7）打开。

4.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，当所述驱动马达（11）的转速低于预先给定的打开转速阈值时，将所述锁止离合器（7）打开。

5.按权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，当所述驱动马达（11）的转速虽然低于打开转速阈值，但确认出正的车辆加速度时，抑制所述锁止离合器（7）的打开。

6.按权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在变速器换档时和/或所述锁止离合器切换时，先等待安全期的期满，在所述安全期期间，抑制所述驱动马达（11）的转速关于打开转速阈值的评估。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，依赖于已获知的当前行驶阻力来调整所述安全期的持续时间。

8.按权利要求6或7所述的方法，其特征在于，依赖于所检测的当前车辆加速度来调整所述安全期的持续时间。

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