CN105659007B - 用于自动变速器的液压控制装置 - Google Patents

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Abstract

在自动变速器的挂入一个传动级并且未进行换挡的运行状态中，截止阀(1)处于第一切换位置中，在该位置中至少传输扭矩的切换元件(K)借助配置的截止阀(1)朝向相应压力调节装置密封地封闭，以致被封闭在切换元件(K)中的操作压力(p_K)基本上保持不变或者说不下降。在此规定，截止阀(1)这样构造并且设置在液压系统中，使得该截止阀通过由泵(P)产生的截止压力(p_S)的作用力保持在第一切换位置中并且在泵(P)停止运转时在由泵(P)产生的压力低于特定值时，截止阀(1)至少可通过被封闭的切换元件压力(p_K)的作用自动移动到第二切换位置中，在该位置中相应切换元件(K)与液压系统的剩余部分连接并且切换元件(K)是打开的。

Description

用于自动变速器的液压控制装置
技术领域
本发明涉及一种液压控制装置、一种自动变速器以及一种用于运行液压控制装置的方法。
背景技术
在目前的、例如由DE 19858541 A1公开的自动变速器中，通过构造为片式切换元件或牙嵌式切换元件的切换元件、即离合器和制动器来切换传动级，切换通常液压地进行、即通过活塞/气缸单元形式的切换装置进行，切换装置可被加载压力油。压力油由泵输送并且通过油供应装置从变速器壳体经由所谓的旋转油供应装置进入旋转的变速器轴并且从变速器轴到达切换装置。通过液压回路、即变速器油泵的功率、密封位置、供应管路中的压力降和泄漏产生损失，所述损失降低变速器效率。该发明的任务在于，尽可能降低通过液压回路、尤其是通过切换引起的损失，以便由此实现尽可能高的变速器效率。一个特殊问题在于，在闭合的切换元件中必须持续补充、即必须维持液压缸中的油压、即所谓的闭合压力，以便在切换元件中能够传输需要的扭矩。该压力必须由液压泵施加，液压泵通过机动车发动机来驱动，由此引起损失，以致液压功率的产生增加了油耗和因此CO2排放或者说减少了可用于车辆驱动的能量。
本申请人的DE 10205411A1公开了一种可液压切换的片式切换元件，该切换元件在闭合状态中、即在扭矩传输中时在切换以外通过锁止装置机械地锁止。由此维持摩擦片之间的压紧力，且不需要液压压力，由此减轻了变速器油泵的负荷。在一种未示出的变型方案中，锁止装置构造为截止阀，其设置在液压缸的供应区域中。因此，油缸压力室朝向泵封闭并且维持用于维持摩擦片组中的压紧力所需的压力。因此，待由泵产生的压力可下降并且泵的消耗功率降低。由泵产生的压力下降到必要的最低值并且不完全关断，因为在切换元件闭合且锁止时在变速器中仍存在低压力水平的油需求，例如用于冷却、润滑或为切换过程作准备的预填充。
US 6948524 B1公开了一种变速器的恒压装置，该变速器包括截止阀，所述截止阀封锁/封闭切换元件的操作压力，尤其是在用作压力源的泵停止运转并且剩余系统无压之后。在此这样构造截止阀，使得该截止阀在弹簧力的作用下在泵关断时、即在无压的液压系统中移动到截止位置中。这样阀位置也称为“常闭”(相应于“无压地关闭”)并且具有以下缺点：在无压的变速器中所有之前闭合的切换元件保持闭合，因此也保持挂入最后的传动级。
由此不利地影响自动变速器的功能可靠性，因为在特殊情况下、例如在发动机停止运转时可导致自动变速器卡住。自动变速器例如也因拖曳运动而卡住。
发明内容
本发明所基于的任务在于以简单且节省空间的方式提供一种用于自动变速器的功能可靠的液压控制装置，借助该液压控制装置待由泵产生的必要的压力和因此泵的功率消耗降低并且具有该自动变速器的车辆的油耗也可最小化。
该任务通过根据本发明的用于自动变速器的液压控制装置解决，该自动变速器包括多个摩擦锁合的切换元件，所述液压控制装置包括至少一个配置给切换元件的截止阀和多个分别配置给一个切换元件的压力调节装置以及一个配置给所述截止阀的截止压力调节装置；为了形成传动级，至少两个用于传输扭矩的切换元件应通过被加载由泵产生的并且在压力调节装置中设定的液压操作压力保持闭合，至少在自动变速器的挂入一个传动级并且未进行换挡的运行状态中，截止阀处于第一切换位置中，在该第一切换位置中至少传输扭矩的切换元件借助配置的截止阀朝向相应的压力调节装置密封地封闭，以致被封闭在该切换元件中的操作压力基本上保持不变或者说不下降，其特征在于，所述至少一个截止阀构造成并且在液压系统中设置成，使得该截止阀通过由泵产生的截止压力的作用力保持在第一切换位置中并且在泵停止运转或在由泵产生的截止压力低于特定值时，截止阀能至少通过被封闭的切换元件的操作压力的作用自动移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中相应的切换元件与相应的压力调节装置连接。
用于自动变速器的液压控制装置包括至少一个配置给切换元件的截止阀和多个分别配置给一个切换元件的压力调节装置以及一个配置给所述截止阀的截止压力调节装置。自动变速器包括多个摩擦锁合的切换元件；为了形成传动级，至少两个用于传输扭矩的切换元件应通过被加载由压力源、如泵产生并且在相应压力调节装置中设定的液压操作压力保持闭合。在此至少在自动变速器的挂入一个传动级并且未进行换挡的运行状态中，截止阀处于第一切换位置中，在该第一切换位置中至少传输扭矩的切换元件借助配置的截止阀朝向相应压力调节装置密封地封闭，以致被封闭/封锁在切换元件中的操作压力基本上保持不变或者说不下降，从而可独立于泵产生的压力传输扭矩。
根据本发明，至少一个截止阀这样构造并且设置在液压系统中，使得该截止阀通过由泵产生的截止压力的作用力保持在第一切换位置中并且在由泵产生的压力和因此截止压力低于特定值时，截止阀至少可通过被封闭的切换元件压力的作用自动移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中相应的切换元件与相应压力调节装置连接。
在稳定行驶状态中有利的是，由泵产生的压力、也称为系统压力可减小成低于用于操作切换元件所需的操作压力的值，因为离合器独立于系统压力地通过被封闭的操作压力、在下面又称为切换元件压力或离合器压力继续保持闭合并且能够传输扭矩。通过减小系统压力降低了泵的功率消耗，由此提高了自动变速器的总效率。
根据本发明的液压控制装置的优点在于，在泵停止运转时切换元件打开并且因此变速器不可能卡住，由此确保高功能可靠性。
在液压控制装置的一种有利方案中，截止阀构造为可切换的座阀，该座阀具有座阀活塞，该座阀活塞可轴向移动地在构造于壳体内的阀孔中被导向。在此座阀活塞在一个端部上具有可被截止压力在轴向投影中加载的第一作用面并且在第二端部上具有至少一个另外的可被另一压力沿相反的移动方向在轴向投影中加载的作用面。与滑阀相比，通过构造为座阀能够将操作压力密封地封闭在切换元件中，由此操作压力不能下降。
在一种有利的变型方案中，阀孔构造为阶梯孔，该阶梯孔具有直径不同的多个孔区段。
一种优选方案这样构造：截止阀包括四个接口，其中三个接口与压力调节装置连接以便被加载压力或被卸压并且一个接口与无压区域连接。由于被压力加载的接口数量较少，可实现高的密封性，即实现较少的泄漏损坏以及节省安装空间的设置。
在此情况下，在一种有利方案中规定，截止阀的阀孔沿径向方向被四个压力室贯穿，在第一压力室中截止压力作用于第一作用面上，第二压力室是被卸压的，第三压力室直接与切换元件连接并且第四压力室可被加载离合器阀压力。在此在壳体上在第三压力室和第四压力室之间构造有一个圆形或环形的密封座，座阀活塞在第一切换位置中贴靠于该密封座上，由此第三压力室与第四压力室分开。从而在座阀活塞第二端部上轴向投影面在密封座径向外部的区域可在第三压力室中被加载离合器压力并且构成第二环形作用面，并且在座阀活塞第二端部上轴向投影面在由密封座描述的圆以内的另一区域可在第四压力室中被加载离合器阀压力并且构成第三作用面。在截止阀的第二切换位置中第三压力室与第四压力室彼此连通并且因此离合器压力等于离合器阀压力，离合器阀压力作用于座阀活塞第二端部上的第二作用面和第三作用面。
由此以有利的方式根据座阀活塞的切换位置获得不同的阀传动比、即作用面之间的不同比例，所述作用面被加载不同压力。
有利的是，座阀活塞包括多个圆柱形活塞区段，在座阀活塞的第一端部上在第一活塞区段上构造有圆形横截面形的端面，第一活塞区段具有直径最大的圆柱体，并且在第二端部上构造有至少一个直径较小的圆柱体，直径最小的活塞区段构造在座阀活塞的第二端部上并且第二活塞区段与第三活塞区段之间的过渡部形成环形面，该环形面与第三和第四压力室之间的壳体构成环形密封座。
在一种方案中，座阀活塞可构造成一体的。
在一种替代方案中，座阀活塞构造成多件式的，并且不同部分在阀孔的不同孔区段中被导向，因此不同孔区段的同心度偏差不会使座阀活塞卡住。
一种有利方案示出，环形密封座构造为具有弹性体密封装置的平座，弹性体密封装置设置在壳体和/或座阀活塞上。由此实现高密封性并且基于平座在座阀活塞和壳体材料之间保持小的表面压力。
在一种有利方案中，这样构造液压控制装置，使得座阀活塞具有多个活塞区段，在座阀活塞的第一端部上在第一圆柱形活塞区段上构造有圆形横截面形的端面，第一活塞区段具有直径最大的圆柱体，并且座阀活塞朝向其第二端部具有直径较小的第二圆柱形活塞区段并且与第二活塞区段相邻地具有第三活塞区段，第三活塞区段构造成锥形或截锥形或球形朝向第二端部变细的。
在另一种方案中规定，在被卸压的第二压力室和第三压力室之间在壳体的内轮廓上和/或在座阀活塞的圆柱形外轮廓上设有密封元件，以便防止从切换元件向被卸压的第二压力室的泄漏。由此可有利地使切换元件压力可靠保持在恒定的值上。
在一种有利方案中，这样选择三个作用面之间的比例，使得小于离合器压力的截止压力足够用于使截止阀克服足以传输最大扭矩的离合器压力和离合器阀压力的力之和保持在第一切换位置中。因此作用面的比例决定系统压力在切换以外的下降程度，因为应保持截止阀关闭。
在此情况下规定，截止压力足够的值最大为3巴。
在一种有利方案中，在座阀活塞的第二端部和阀孔的相邻端部之间设有压力弹簧，该压力弹簧附加于离合器阀压力向座阀活塞施加一个朝向第二切换位置方向的力。借助该弹簧可确保在无压的变速器或者说液压系统中使切换元件始终可靠地位于第二切换位置中。
在此情况下可能的是，在泵停止运转或在由泵产生的压力低于特定值时或在无压的自动变速器中，截止阀可通过被封闭的离合器压力的作用和/或压力弹簧的力作用自动移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中相应切换元件与液压系统的剩余部分并且因此与无压的泵连接并且切换元件可靠地打开。
在该替代方案中，这样选择三个作用面之间的比例，使得最大相应于在切换以外减小的系统压力的截止压力足够用于使截止阀克服足以传输最大扭矩的离合器压力、离合器阀压力的力与压力弹簧的力之和保持在第一切换位置中。
一种有利方案示出，截止阀分别配置给仅一个切换元件并且液压控制装置具有一个截止压力调节装置，通过该截止压力调节装置为所有截止阀加载相同的截止压力。
在本发明的一种替代方案中，为操作自动变速器的一部分切换元件的截止阀设置第一截止压力调节装置并且为操作自动变速器的另一部分切换元件的截止阀设置另一截止压力调节装置。从而可为各组切换元件或者说其截止阀相互独立地调节出不同的截止压力。
在本发明的另一种可能方案中，至少一个另外的截止阀这样构造并且设置在液压系统中，使得该截止阀通过由泵产生的截止压力的作用力保持在第二切换位置中并且可在泵停止运转或在截止压力低于特定值时自动、例如借助压力弹簧移动到第一切换位置中，在该第一切换位置中相应切换元件朝向相应压力调节装置密封地封闭。
在此情况下规定，自动变速器包括根据根据本发明所述的液压控制装置。
在此可在自动变速器中这样构造至少两个切换元件，使得当操作压力低于特定值时所述切换元件打开。
在本发明的另一种方案中规定，一部分切换元件在操作压力下闭合以便能够传输扭矩，并且另一部分切换元件在其压力调节装置无压时闭合。这部分切换元件的闭合例如可在压力弹簧的作用下或可机电地进行。
在一种用于控制自动变速器的方法中，从一个运行状态(在该运行状态中切换元件在离合器压力下闭合的)开始，在有意提高离合器阀压力之前这样提高截止压力，使得当离合器阀压力大于或等于被封闭的离合器压力时截止阀才运动到第二切换位置中。此外，从一个运行状态(在该运行状态中截止阀和因此该切换元件打开并且现在应闭合该切换元件)开始，在离合器阀压力升高成使得切换元件闭合之后关闭截止阀。此外，在离合器阀压力下降之后截止压力下降到一个值，该值足够用于使截止阀克服离合器压力保持在第一切换位置中。这允许系统压力下降到截止压力的值。前提是，截止阀构造成“常闭”的，即可在截止压力的作用下切换到第一切换位置中。
附图说明
在附图示出并且在下面详细说明本发明方法的实施例。附图如下：
图1a为处于第一切换位置中的截止阀；
图1b为处于第二切换位置中的截止阀；
图2a为处于第一切换位置中的座阀活塞的一种替代方案；
图2b为处于第二切换位置中的座阀活塞的一种替代方案；
图3a为处于第一切换位置中的座阀活塞的一种多件式方案；
图3b为处于第二切换位置中的座阀活塞的一种多件式方案；
图4为自动变速器的液压控制装置；和
图5为在切换过程和离合器压力变化期间两个切换元件的截止压力、离合器压力和离合器阀压力的时间曲线图表。
具体实施方式
图1a示出处于第一切换位置中的根据本发明的截止阀1的示意图。截止阀1构造为可切换的座阀。
截止阀1包括具有中轴线M的旋转对称座阀活塞20，该座阀活塞在第一端部上具有第一圆柱形活塞区段24和与之相邻的活塞区段25，活塞区段25具有直径d_2，该直径小于活塞区段24的直径d_1。在座阀活塞20的第二端部上座阀活塞在活塞区段26中构造成截锥形朝向第二端部22变细的，并且第三圆柱形活塞区段邻接该截锥体，第三圆柱形活塞区段构造成弹簧导向销27。
座阀活塞20沿轴向、即沿中轴线M在阀孔39中被导向，该阀孔相应于具有不同直径的座阀活塞20构造于壳体30中。因此，阀孔39具有孔区段42和孔区段43。在孔区段42中活塞区段24可沿轴向移动地被导向并且在孔区段43中活塞区段25可沿轴向移动地被导向。壳体30在此无需是单独的阀壳体，而可以是变速器壳体或液压开关装置HSG壳体的一部分。
在壳体30中在阀孔39内并且围绕阀孔构造四个压力室31、32、33和34，所述压力室部分沿径向方向、即垂直于中轴线M贯穿阀孔39。在阀孔39的第一端部上的第一压力室31与由作为压力源的泵P供应的压力调节装置连接，该压力调节装置例如设置在液压开关装置HSG中。在液压开关装置HSG中，借助不同的压力调节装置在不同压力室中调节出不同压力、如截止压力p_S、离合器压力p_K和离合器阀压力p_V。待由泵P产生的系统压力p_SYS是变速器中液压控制系统的最高压力并且同样也在液压开关装置HSG中被调节。液压开关装置HSG并非必须是闭合的单元，而也可包括设置在不同位置的元件。存在于压力室31中的截止压力p_S独立于系统压力p_SYS被调节，即截止压力p_S虽然最高可达到系统压力p_SYS的高度，但可借助液压开关装置HSG的压力调节装置单独来调节。在压力室31中，座阀活塞20的活塞区段24在作用面A_1上被加载截止压力p_S。圆形作用面A_1由直径d_1计算出。作为下一与压力室31相邻的压力室32是被卸压的。“被卸压的压力室”可理解为该压力室直接——即其之间未设置阀或截止装置——与变速器中存在环境压力p_0的区域41连接。这种区域在下面除了“卸压的”外也称为“无压”的。
压力室33直接与切换元件K连接，在该压力室中存在离合器压力p_K。压力室34与液压开关装置HSG的一个区域链家，在该区域内设定离合器阀压力p_V。离合器阀压力与截止压力p_S一样最大也可达到系统压力p_SYS的高度，但可借助液压开关装置HSG单独调节。在压力室33和压力室34之间阀孔39具有直径d_3。
在所示截止阀1或者说座阀活塞20的切换位置中，座阀活塞20以其锥座形的活塞区段26在其圆周上贴靠于构造在壳体30中的阀座38上，该阀座由压力室33的朝向压力室34的壁和贯穿该壁的阀孔39构成。在该切换位置中，座阀活塞20使压力室33和34相互密封，以致切换元件K不能被加载离合器阀压力p_V或者说封闭到切换元件K中和因此压力室33中的离合器压力p_K不能泄出并且因此不能下降。
密封座38相应于阀孔39在该区段中具有直径d_3。在轴向投影中座阀活塞20在其第二端部22上在作用面A_3上可被加载压力室34中的离合器阀压力p_V，并且作用面A_3在所示切换位置中作为由直径为d_3形成的圆形面计算出。在压力室33中在轴向投影中环形作用面A_2可被加载离合器压力p_K，并且作用面A_2作为由直径d_2和d_3形成的圆形面之间的差计算出。作用面A_2因此位于密封座38的径向以外并且作用面A_3位于密封座38的径向以内。活塞区段26的整个轴向投影面A_4作为圆形表面A_2+A_3由直径d_2计算出。
在与切换元件K连接的压力室33和被卸压的压力室32之间在阀孔39的内轮廓上或活塞区段25的外轮廓上设有密封元件35，以便防止压力室33的泄漏，由此被封闭的离合器压力p_K不会降低。
在所示的截止阀1实施方式中，围绕弹簧导向销27设有压力弹簧28，该压力弹簧在任意位置中向座阀活塞20施加一个力，该力力图使座阀活塞进入图1b所示的第二切换位置中。弹簧28并非是强制需要的以满足截止阀1的功能，而是可选地使用。但座阀活塞尤其是在自动变速器停止运转或无压时在弹簧力下始终明确地占据第二切换位置，在第二切换位置中切换元件K是打开的。这也称为“常开”的。
当作用于座阀活塞20上的截止力——其作为截止压力p_S和作用面A_1的乘积计算出——大于反向定向的、离合器压力p_K、离合器阀压力p_V和压力弹簧28的力之和时，占据所显示的第一切换位置。离合器压力p_K的力作为离合器压力p_K和作用面A_2的乘积并且离合器阀压力p_V的力作为离合器阀压力p_V和作用面A_3的乘积计算出。
如开头所述，截止阀1的任务在于相对于泵P密封地封闭切换元件K，使得待由泵产生的系统压力p_SYS可相对于离合器压力p_K下降，且在此切换元件K不打开。这样选择作用面A_1、A_2和A_3之间的尺寸比例，使得较小的、待由泵产生的截止压力p_S足够用于使座阀活塞20克服离合器压力p_K、离合器阀压力p_V的力和弹簧28(如存在)的力之和保持在第一切换位置中并且封闭离合器压力p_K。最终由泵P产生的离合器阀压力p_V下降到预填充压力水平上。
为了能够变换传动比、也称为换挡，需要打开至少一个切换元件并且通过加载离合器阀压力p_V使至少另一切换元件闭合。为此座阀活塞20应移动到第二切换位置中，该位置在图1b中示意性示出。座阀活塞20已经从密封座38上抬起，以致压力室33和34彼此连通并且泵P可为切换元件K填充压力介质。因此在第二切换位置中离合器压力p_K等于离合器阀压力p_V，该离合器阀压力在HSG中被设定并且沿轴向作用于整个投影面A_4，该投影面由直径d_2计算出或者说是作用面A_2和A_3之和。截止压力p_S在HSG中这样减小，以致作用于作用面A_4上的离合器阀压力p_V的力连同可能情况下弹簧28(如存在)的力使座阀活塞20保持在第二切换位置中。
作为替代方案，为了减小基于阀孔内的孔错位引起的径向强制力，座阀活塞也可构造成两件式的。座阀活塞因而包括可被加载截止压力的截止活塞和相对于泵密封地封闭切换元件的密封活塞。两个构件的分离平面是被卸压的压力室。
实践表明，运动不畅的阀更易于卡在打开位置中。当座阀活塞基于制造公差或污染在阀孔中运动不畅时，可将截止压力p_S调节到离合器阀压力p_V上并且基于作用面的面积比例可使座阀活塞20克服离合器阀压力p_V和离合器压力p_K移动到第一切换位置中。
图1b示出处于第二切换位置中的根据本发明的截止阀1的示意图。座阀活塞20在此以其第一端部位于压力室31中的止挡上。压力室33和34彼此连通，以致离合器压力p_K等于离合器阀压力p_V，离合器阀压力不仅作用于座阀活塞20第二端部上的轴向投影面A_4而且也作用于切换元件K。投影面A_4作为圆形表面由直径d_2计算出、即作为作用面A_2和A_3之和。压力弹簧28也在第二切换位置中预张紧，因此压力弹簧沿第二切换位置方向向座阀活塞20施加力。
在机动车驱动马达故障或关断时并且在与之连接的泵P停止运转时，变速器的压力油供应也停止并且所有在HSG中调节出的压力消除，以致在截止阀的第一切换位置中不仅压力室31或者说截止压力p_S而且压力室34或者说离合器阀压力p_V变为无压的。相反，压力室33和因此作用面A_2被加载离合器压力p_K。由此座阀活塞在泵P关断后在其第一切换位置中被封闭的离合器压力p_K或附加地通过可选弹簧的力移动到第二切换位置中。现在切换元件与液压控制装置的无压区域或者说泵P液压连接，从而配置有本发明截止阀的切换元件不再闭合。由此避免了自动变速器卡住。在此可出于功能可靠性原因冗余地设置另一卸压可能性，以防截止阀不能移动到第二切换位置中。
图2a示出处于第一切换位置中的、具有替代设计的座阀活塞320的截止阀301，在第一切换位置中离合器压力室333借助座阀活塞320与离合器阀压力室334分开。座阀活塞320在此不构造为如图1a和1b所示的具有两个不同外径的阶梯活塞，而是具有外径d_32作为最大外径，以致在截止压力室331侧上作为作用面可被加载截止压力p_S的轴向投影面与离合器压力室333和离合器阀压力室334侧上的整个轴向投影面一样大，该投影面可在图2b所示的座阀活塞320的第二切换位置中被加载离合器阀压力p_V。在截止压力室331侧在座阀活塞上构造有止挡销324，以致整个座阀活塞320构造成对称的。座阀活塞320的离合器压力室侧部分以及密封座338的直径和位置与图1a和1b所示的截止阀相同。由此可省却被卸压的补偿压力室、如图1a和1b中的压力室32，从而座阀活塞320的结构长度及其所需的安装空间小于图1a和1b中的截止阀20。
图3a示出截止阀401的、处于第一切换位置中的分开或者说多件式的座阀活塞420，在第一切换位置中离合器压力室433借助座阀活塞420朝向离合器阀压力室434封闭。座阀活塞420包括截止活塞421和操作活塞424，操作活塞424具有外径d_41，该外径大于截止活塞421的外径d_42。原则上座阀活塞420相应于图1a和1b的座阀活塞20，其中活塞区段24与座阀活塞20的其余部分分开。当从图3b所示的座阀活塞420的第二切换位置起，截止压力p_S在操作截止阀401时在截止压力室431中作用于操作活塞424上时，操作活塞在阀孔439的孔区段442中移动并且压向截止活塞421上。由此截止活塞421在孔区段443中压到密封座438上并且由此移动到第一切换位置中。在操作活塞424的另一侧上构造在孔区段442中的补偿压力室432是被卸压的，即在该补偿压力室中存在环境压力p_0。座阀活塞420的两件式设计的优点在于：在由制造公差引起的孔区段442和443的中轴线的轴线错位时，基于操作活塞424与截止活塞421的脱接操作活塞和截止活塞可相应于轴线偏移相对移动并且因此避免座阀活塞420卡在阀孔439中。
图4示出自动变速器的液压控制装置的液压示意图，在该自动变速器中使用根据本发明的截止阀。液压系统包括五个切换元件K_A、K_B、K_C、K_D和K_E。为每个切换元件根据索引配置一个截止阀101A、101B、101C、101D和101E，切换元件可以是摩擦锁合的起动元件，但不可以是形锁合的切换元件。所有截止阀分别通过一个截止压力接口131A、131B、131C、131D和131E被加载截止压力p_S。截止压力接口131A至E在此相应于图1a和1b中的压力室31。截止压力p_S在液压开关装置HSG中通过一个截止压力调节装置设定其大小，液压开关装置与整个液压系统一样由泵P供应压力油。液压开关装置HSG还为每个切换元件K_A、K_B、K_C、K_D和K_E包括作为压力调节装置的离合器阀104A、104B、104C、104D和104E，以设定/调节相应的离合器压力p_K，在此为每个切换元件配置相同的索引。
在液压开关装置HSG的该部分和截止阀101A、101B、101C、101D和101E之间设有一个构造为换向阀的截止压力阀102，该截止压力阀在本示例中可在两个切换位置中电磁地切换。在第一切换位置中，截止压力通道108与液压开关装置HSG的相应压力调节装置连接，所有截止阀101A、101B、101C、101D和101E并行连接到截止压力通道上。在图4所示的第二切换位置中，截止压力通道108是被卸压的或者说与无压区域141连接并且因此截止压力接口131A、131B、131C、131D和131E是无压的。由此截止阀101A、101B、101C、101D和101E是打开的并且切换元件K_A、K_B、K_C、K_D和K_E是无压的。未示出冗余的卸压可能性，其用于在发动机停止或者说在泵P关断时使截止压力接口可靠地卸压，从而确保“常开”功能。
代替将恒压阀102构造为换向阀，也可想到构造为调压阀，该调压阀用作压力调节装置并且调节截止压力p_S的大小。由此有利的是不需要附加的压力调节装置来调节截止压力p_S。
通过关于图4所描述的截止阀101A、101B、101C、101D和101E的设置，所有切换元件K_A、K_B、K_C、K_D和K_E同时与泵P分开，当它们被构造成“常开”的时，这些切换元件不被加载离合器压力或者说不传输扭矩。
可为自动变速器的仅一部分切换元件配置无压打开的截止阀并且为另一部分切换元件配置无压闭合的截止阀，以便在车辆发动机关断后在接下来的起动时已挂入定义的传动级，并且能够无延迟地起动。
图5示出两个用于不同地改变运动状态的切换元件的离合器压力、离合器阀压力和截止压力的时间曲线。
从时刻T0的稳定运行状态开始，在切换元件闭合并且在有意减小离合器压力p_K1的情况下，为了借助换挡命令变换传动级，在时刻T1这样提高截止压力p_S，使得离合器阀压力p_V1在时刻T2可超过被封闭的离合器压力p_K1。如截止压力过小，则离合器阀压力在较小值时就已经将截止阀切换到第二切换位置中并且离合器压力将下降到离合器阀压力的值上，由此切换元件将不希望地打开。在此在时刻T1这样选择截止压力p_S，使得在时刻T2达到的离合器阀压力足够与离合器压力和可能情况下可选的压力弹簧的力一起将截止阀切换到第二切换位置中，由此压力室34与压力室33连通并且离合器压力上升到离合器阀压力的值。离合器压力p_K1的超高对于扭矩传输没有不利影响，因为离合器K1本来就已经闭合并且无打滑地传输扭矩。在该状态能够可靠地呈现后，压力室31卸压并且截止压力在时刻T3下降到环境压力。由此截止阀可靠处于第二切换位置中并且作用于切换元件的压力可通过改变离合器阀压力以希望的方式改变。由于切换元件K1在切换过程中应根据特定的行程时间函数打开并且应闭合新的待接入的切换元件K2，因此离合器压力p_K1或离合器阀压力p_V 1在时刻T4减小并且在接下来的过程中斜坡状地减小到预填充压力水平上。
在传动级变换期间，在离合器压力p_K1减小和因此可由离合器传输的扭矩减小的同时，以压力油填充待接入的切换元件K2并且通过提高离合器阀压力p_V2和由此离合器压力p_K2使该切换元件的传输能力提高。在时刻T5达到离合器压力p_K2的目标值并且切换元件K2因此闭合。现在在切换过程结束后，出现稳定运行状态，在该运行状态中无打滑地传输扭矩，因而切换元件K2的截止阀可移动到第一切换位置中，以便将离合器压力p_K2封闭在切换元件K2中并且与液压系统的剩余部分分离。为此在时刻T6这样提高截止压力p_S，使得截止阀克服离合器压力p_K2、离合器阀压力p_V2和可选的压力弹簧(如存在)的合力切换到截止阀的第一切换位置中。
在达到截止阀的第一切换位置后，切换元件K2与液压系统的剩余部分分离并且离合器压力p_K2被封闭，从而无需要相应高的离合器阀压力p_V2来维持该离合器压力。因此，在时刻T7离合器阀压力可下降到较低的压力水平上、如预填充压力。截止压力p_S在离合器阀压力减小后也可减小，因为仅较小的离合器阀压力反作用于截止压力并且基于作用面的比例下降的截止压力p_S足够用于将截止阀保持在第一切换位置中并且封闭离合器压力p_K2。系统压力p_SYS和因此待由泵P产生的压力现在可下降到截止压力p_S的水平上。用于保持离合器压力的截止压力p_S在切换以外(即传动比不变且不换挡)也处于约0.5至2.0巴的极低压力水平上。
在时刻T8和T9之间，离合器阀压力p_V处于预填充压力水平。截止压力p_S大于或等于作用于座阀活塞的离合器压力p_K、离合器阀压力p_V的力与可能情况下弹簧的力之和。
在切换过程以外，在图5中还示出关于一种方法、即在要求改变、或者说是提高或降低离合器压力p_K2时液压控制装置的运行方法的压力时间曲线。从在时刻T8起存在于离合器K2上的稳定状态开始，通过即将来临的离合器压力变化的触发，截止压力p_S在时刻T9上升到一个值，该值能够将截止阀保持在第一切换位置中，直至离合器阀压力p_V2在时刻T10大于或等于离合器压力p_K2并且因此大到足够将截止阀克服截止压力p_S切换到第二切换位置中。压力室33和34现在彼此连通并且离合器阀压力p_V2作用于整个投影面A_4，如图1a和1b所示。由于截止阀在离合器压力p_K2变化期间必须通过离合器阀压力p_V2打开，因此截止压力p_S在时刻T11这样下降，以致其它被压力加载和截止的切换元件的截止阀保持闭合。
接下来，离合器阀压力p_V2进一步升高直至时刻T12，这例如在切换元件K2应传递更高扭矩时是必要的。随后，离合器阀压力p_V2和因此离合器压力p_K2下降并且在时刻T13达到最小离合器压力p_K2*。这种下降例如需要用于在离合器上产生打滑或转速差。最小可达到的离合器压力p_K2*在此由设定的截止压力水平预规定。当低于最小离合器压力p_K2*时，截止压力p_S的力将在座阀活塞上占优势并且使截止阀移动到第一切换位置中，由此离合器压力p_K2将在最小水平p_K2*上被封闭。
当在时刻T13达到最小离合器压力p_K2*时，在视图中通过提高离合器阀压力p_V2使离合器压力p_K2再次上升到这样的水平，该水平在时刻T14达到并且在该水平时第二离合器K2闭合并且可无打滑地传输扭矩。但理论上打滑运行状态也可稳定地、即在时间上无变化地设定。为了将离合器压力p_K2封闭在希望的水平上，在时刻T15这样升高截止压力p_S，使得截止阀克服离合器压力、离合器阀压力和可选的弹簧力关闭。离合器压力p_K2现在被封闭/封锁在第二离合器K2中并且离合器阀压力p_V2可在时刻T16下降到预填充压力上。接着，在时刻T17截止压力p_S也可下降，以致待由泵产生的压力和因此其功率消耗也降低。
基于截止阀上的面积比例，在关闭的截止阀1的情况下也可同时提高系统压力、截止压力和离合器阀压力(如在时刻T1和T2)，从而可避免各时刻之间的延时。
在故障情况下(电源故障)必须可靠确保被截止压力p_S加载的压力室31被卸压。为此在液压开关装置HSG中冗余地设置卸压装置，该卸压装置仅在液压紧急运行中被激活。
当在被封闭的切换元件中离合器压力p_K基于被封闭的工作介质因变速器中温度上升的热膨胀而增大时，用于打开密封座38的分力在截止阀1上占优势，这导致多余的离合器压力p_K泄出。一旦在离合器压力p_K和截止压力p_S之间再次形成平衡，则截止阀1自动关闭。由此可避免构件通过不允许的高压被损坏。
附图标记列表
1 截止阀
20 座阀活塞
24 活塞区段
25 活塞区段
26 活塞区段
27 弹簧导向销
28 压力弹簧
30 壳体
31 压力室
32 压力室
33 压力室
34 压力室
35 密封元件
38 密封座
39 阀孔
41 卸压、无压区域
42 孔区段
43 孔区段
101A 用于切换元件K_A的截止阀
101B 用于切换元件K_B的截止阀
101C 用于切换元件K_C的截止阀
101D 用于切换元件K_D的截止阀
101E 用于切换元件K_E的截止阀
102 截止压力阀
104A 离合器阀
104B 离合器阀
104C 离合器阀
104D 离合器阀
104E 离合器阀
108 截止压力通道
131A 截止压力接口
131B 截止压力接口
131C 截止压力接口
131D 截止压力接口
131E 截止压力接口
141 无压区域
301 截止阀
320 座阀活塞
324 止挡销
325 活塞区段
326 活塞区段
331 截止压力室
333 离合器压力室
334 离合器阀压力室
338 密封座
401 截止阀
420 座阀活塞
421 截止活塞
424 操作活塞
431 截止压力室
432 补偿压力室
433 离合器压力室
434 离合器阀压力室
438 密封座
439 阀孔
442 孔区段
443 孔区段
A_1 作用面
A_2 作用面
A_3 作用面
A_4 作用面
d_1 直径
d_2 直径
d_3 直径
d_32 直径
d_41 直径
d_42 直径
HSG 液压开关装置
K 切换元件、离合器
K1 切换元件、离合器
K2 切换元件、离合器
K_A 切换元件、离合器A
K_B 切换元件、离合器B
K_C 切换元件、离合器C
K_D切换元件、离合器D
K_E 切换元件、离合器E
P 泵
p_0 环境压力
p_K 离合器压力
p_K1 离合器压力
p_K2 离合器压力
p_K2* 离合器压力
p_S 截止压力
p_SYS 系统压力
p_V 离合器阀压力
p_V1 离合器1的离合器阀压力
p_V2 离合器2的离合器阀压力
T0至T17 时刻

Claims (19)

1.一种用于自动变速器的液压控制装置，该自动变速器包括多个摩擦锁合的切换元件(K)，所述液压控制装置包括至少一个配置给切换元件的截止阀(1)和多个分别配置给一个切换元件的压力调节装置以及一个配置给所述截止阀(1)的截止压力调节装置；为了形成传动级，至少两个用于传输扭矩的切换元件应通过被加载由泵(P)产生的并且在压力调节装置中设定的液压操作压力(p_K)保持闭合，至少在自动变速器的挂入一个传动级并且未进行换挡的运行状态中，截止阀(1)处于第一切换位置中，在该第一切换位置中至少传输扭矩的切换元件(K)借助配置的截止阀(1)朝向相应的压力调节装置密封地封闭，以致被封闭在该切换元件(K)中的操作压力(p_K)基本上保持不变或者说不下降，其特征在于，所述至少一个截止阀(1)构造成并且在液压系统中设置成，使得该截止阀通过由泵(P)产生的截止压力(p_S)的作用力保持在第一切换位置中并且在泵(P)停止运转或在由泵(P)产生的截止压力(p_S)低于特定值时，截止阀(1)能至少通过被封闭的切换元件的操作压力(p_K)的作用自动移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中相应的切换元件(K)与相应的压力调节装置连接。
2.根据权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于，所述截止阀(1)构造为可切换的座阀，该座阀具有座阀活塞(20)，该座阀活塞可轴向移动地在构造于壳体(30)内的阀孔(39)中被导向，座阀活塞(20)在一个端部上具有能被截止压力在轴向投影中加载的第一作用面(A_1)并且在第二端部上具有至少一个另外的能被另一压力沿相反的移动方向在轴向投影中加载的作用面(A_2、A_3)。
3.根据权利要求2所述的液压控制装置，其特征在于，所述截止阀包括四个接口，其中三个接口与压力调节装置连接以便被加载压力或被卸压并且一个接口与无压区域(41)连接。
4.根据权利要求3所述的液压控制装置，其特征在于，相应的切换元件是离合器，所述截止阀(1)的阀孔(39)沿径向方向被四个压力室(31、32、33、34)贯穿，在第一压力室(31)中截止压力(p_S)作用于第一作用面(A_1)上，第二压力室(32)是被卸压的，第三压力室(33)直接与切换元件(K)连接并且第四压力室(34)能被离合器阀压力(p_V)加载，在壳体(30)上在第三压力室(33)和第四压力室(34)之间构造有一个圆形或环形的密封座(38)，座阀活塞(20)在第一切换位置中贴靠于该密封座上，由此第三压力室(33)与第四压力室(34)分开，从而在座阀活塞(20)第二端部上轴向投影面的在密封座(38)径向外部的区域能在第三压力室(33)中被加载切换元件(K)的操作压力、即离合器压力(p_K)并且构成第二环形作用面(A_2)，并且在座阀活塞(20)第二端部上轴向投影面的在由密封座(38)描述的圆以内的另一区域能在第四压力室(34)中被加载离合器阀压力(p_V)并且构成第三作用面(A_3)，并且在截止阀(1)的第二切换位置中第三压力室(33)与第四压力室(34)彼此连通并且因此离合器压力(p_K)等于离合器阀压力(p_V)并且作用于座阀活塞(20)第二端部上的第二作用面(A_2)和第三作用面(A_3)。
5.根据权利要求4所述的液压控制装置，其特征在于，所述座阀活塞包括多个圆柱形的活塞区段，在座阀活塞的第一端部上在第一活塞区段上构造有圆形横截面形的端面，第一活塞区段具有直径最大的圆柱体，并且在第二端部上构造有至少一个直径较小的圆柱体，并且第二活塞区段和第三活塞区段之间的过渡部形成环形面，该环形面与第三和第四压力室之间的壳体构成环形密封座。
6.根据权利要求5所述的液压控制装置，其特征在于，所述环形密封座构造为具有弹性体密封装置的平座，并且弹性体密封装置设置在壳体和/或座阀活塞上。
7.根据权利要求4所述的液压控制装置，其特征在于，所述座阀活塞(20)具有多个活塞区段，在座阀活塞(20)的第一端部上在第一圆柱形活塞区段(24)上构造有圆形横截面形的端面(A_1)，第一活塞区段(24)具有直径最大(d_1)的圆柱体，并且座阀活塞(20)朝向其第二端部具有直径(d_2)较小的第二圆柱形活塞区段(25)并且与第二活塞区段(25)相邻地具有第三活塞区段(26)，第三活塞区段构造成锥形地或截锥形地或球形地朝向第二端部变细的。
8.根据权利要求5或7所述的液压控制装置，其特征在于，在被卸压的第二压力室(32)和第三压力室(33)之间在壳体的内轮廓上和/或在座阀活塞的圆柱形外轮廓上安装密封元件(35)，以便防止从切换元件(K)向被卸压的第二压力室(32)的泄漏。
9.根据权利要求4至7之一所述的液压控制装置，其特征在于，三个作用面(A_1、A_2、A_3)之间的比例选择成，使得小于离合器压力(p_K)的截止压力(p_S)足够用于使截止阀(1)克服足以传输最大扭矩的离合器压力(p_K)和离合器阀压力(p_V)的力之和保持在第一切换位置中。
10.根据权利要求9所述的液压控制装置，其特征在于，所述截止压力(p_S)的足够的特定值最大为3巴。
11.根据上述权利要求4至7之一所述的液压控制装置，其特征在于，在座阀活塞(20)的第二端部和阀孔(39)的相邻端部之间设有压力弹簧(28)，该压力弹簧附加于离合器阀压力(p_V)向座阀活塞(20)施加一个朝向第二切换位置方向的力。
12.根据权利要求11所述的液压控制装置，其特征在于，在泵(P)停止运转或在由泵(P)产生的压力(p_SYS)低于特定值时，截止阀(1)能通过该切换元件(K)的被封闭的操作压力(p_K)的作用和/或压力弹簧(28)的力作用自动移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中相应切换元件(K)与液压系统(HSG，41)的剩余部分并且因此与泵(P)连接并且切换元件(K)是打开的。
13.根据权利要求11所述的液压控制装置，其特征在于，三个作用面(A_1、A_2、A_3)之间的比例选择成，使得小于离合器压力(p_K)、即切换元件(K)的操作压力的截止压力(p_S)足够用于使截止阀(1)克服足以传输最大扭矩的离合器压力(p_K)、离合器阀压力(p_V)的力与压力弹簧(28)的力之和保持在第一切换位置中。
14.根据上述权利要求1至7之一所述的液压控制装置，其特征在于，截止阀(101A、101B、101C、101D、101E)分别仅配置给一个切换元件(K_A、K_B、K_C、K_D和K_E)并且液压控制装置具有一个截止压力调节装置，通过该截止压力调节装置为所有截止阀(101A、101B、101C、101D、101E)加载来自压力调节装置的相同的截止压力(p_S)。
15.根据权利要求1至7之一所述的液压控制装置，其特征在于，为操作自动变速器的一部分切换元件的截止阀设置第一截止压力调节装置，并且为操作自动变速器的另一部分切换元件的截止阀设置另一截止压力调节装置，从而能相互独立地调节出不同的截止压力。
16.根据上述权利要求1至7之一所述的液压控制装置，其特征在于，至少一个另外的截止阀构造成并且在液压系统中设置成，使得该截止阀通过由泵(P)产生的截止压力(p_S)的作用力保持在第二切换位置中并且能在泵(P)停止运转或在截止压力(p_S)低于特定值时自动移动到第一切换位置中，在该第一切换位置中相应的切换元件(K)朝向相应的压力调节装置密封地封闭。
17.一种自动变速器，包括根据上述权利要求之一所述的液压控制装置。
18.根据权利要求17所述的自动变速器，其特征在于，至少一个切换元件构造成，使得当操作压力(p_K)低于特定值时该切换元件是打开的。
19.一种用于控制根据权利要求17或18所述的自动变速器的方法，相应的切换元件是离合器，其中，从一个运行状态——在该运行状态中切换元件是在切换元件的操作压力(p_K)、即离合器压力(p_K、p_K1、p_K2)下闭合的——开始，在有意提高离合器阀压力(p_V、p_V1、p_V2)之前将截止压力(p_S)提高成，使得当离合器阀压力(p_V、p_V1、p_V2)大于或等于被封闭的离合器压力(p_K、p_K1、p_K2)时截止阀(1)才运动到第二切换位置中，并且从一个运行状态——在该运行状态中截止阀(1)和因此该切换元件(K、K1、K2)是打开的并且现在应闭合该切换元件——开始，在离合器阀压力升高成使得切换元件闭合之后关闭截止阀，并且在离合器阀压力下降之后截止压力下降到一个值，该值足够用于使截止阀克服离合器压力保持在第一切换位置中。
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