CN107850206B - 用于运行机动车的自动变速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的自动变速器(1)的方法，其中，由驱动马达驱动配属于液压系统的液压泵，用以向液压系统供应压力，而且其中，操纵液压换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，用以切换挡级。规定的是：在驱动马达暂时关闭之前，操纵或用压力油来填充自动变速器(1)的至少一个未被操纵的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)。

Description

用于运行机动车的自动变速器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的自动变速器的方法。此外，本发明还涉及一种被构造成用于执行该方法的自动变速器和控制设备，一种相对应的计算机程序以及一种相对应的计算机程序产品。

背景技术

用于车辆的自动的、在负载下进行切换的变速器(简称为自动变速器)大多具有液力变矩器作为起动元件。多数情况下，该变速器被构造为分级变速器，它们具有多个行星轮组，用以实现若干挡或挡级，这些挡或挡级通常通过液压换挡元件，例如多片式离合器或多片式制动器来切换。

对于无瑕疵的工作，变速器需要有效的供油来进行润滑和冷却，以及需要确定的填充量和油压用来切换液压部件。为此，通常设置与变速器输入轴联接的、在内燃机侧被驱动的液压泵，通过能调节的受阀控制的液压系统向该液压泵提供所需的油压。

此外，为了降低有害气体排放、燃料消耗和噪音水平，尤其是在城市交通中，所谓的启动停止运行(Start-Stop-Betrieb)是期望的，其中，例如在具有交通信号灯的路口处，视情况和可能性而定地应使内燃机关闭。在紧接着的马达起动之后，变速器必须尽可能快速地重新准备好传递转矩。然而，这在具有变换器式自动变速器(Wandlerautomatgetriebe)的车辆中是无法毫无困难地实现的。

因为液压泵通过内燃机来驱动，所以只有在内燃机运行时才提供压力油。而在内燃机关闭时，液压系统失去压力，对此变速器控制部通常挂出当前的挡并且将变速器切换到空挡位。在可以重新传递转矩之前，必须首先在液压系统中重新构建确定的压力才可以起动车辆。其结果是直至在马达起动之后挂入挡的相对长的激活时间，该激活时间在实践中无法实现具有高频率的起动过程且必须实现在(例如在红绿灯切换之后)马达起动后尽可能迅速启动的启动停止运行，这是因为在实践中产生过于频繁且过长的延迟。

为了能够实现启动停止运行，例如可以使用电动马达驱动的附加泵，该附加泵在内燃机关闭时维持油压或者可以将所谓的液压脉冲存储器HIS接驳到变速器的油循环回路上，借助于油循环回路使在马达起动之后变速器中的压力构建明显得到加速。然而，除了附加的成本和附加的重量之外，这两个措施也会意味着附加的能耗并且因此在启动停止运行的能量平衡中反而起到更不利的作用，从而如果有可能的话应避免它们。

DE 10 2007 003 923 A1公开了一种用于驱控机动车的自动变速器的方法，该自动变速器具有用于切换挡的能液压操纵的换挡元件，具有用于压力供应和冷却油供应的能通过内燃机驱动的液压泵。为了减少在马达起动之后变速器的激活时间而规定：自动变速器在内燃机短时间关闭之后与液压供应压力无关地设定在所挂入的挡的电挡位中。

在DE 10 2007 003 924 A1中公开了一种自动变速器的液压系统，该自动变速器具有能由内燃机驱动的液压泵，用以对自动变速器的液压换挡元件进行压力供应和冷却油供应。为了在内燃机关闭时使在主压力回路中的压力降低延迟，按照DE 10 2007 003 924A1提出的是，使主压力回路通过具有止回阀的连接线路与减速器存储器连接。然而，在这种情况下不利的是，在液压系统中，需要附加的连接线路以及布置在连接线路中的止回阀，这与附加的成本相关联。

发明内容

在该背景下，本发明所基于的任务在于，给出一种新式的用于运行布置在机动车中的自动变速器的方法，借助于所述方法能够实现在马达起动之后自动变速器的缩短的激活时间。此外，还应该给出用于执行该方法的相对应的控制设备和计算机程序以及计算机程序。

用于建立自动变速器的转矩传递能力的激活时间尤其依赖于在马达起动之后液压系统中的主压力构建得多快。尤其是在启动停止运行中，该激活时间间隔也可以通过如下方式来缩短，即，在驱动马达关闭之后使主压力的降低延迟，使得直至重新激活时维持主压力系统中的尽可能高的压力水平，以便可以快速地给换挡元件加载必要的压力，或以便减小换挡元件的液压活塞从它们的切换位置的回移。

按照本发明，提出一种用于运行机动车的自动变速器的方法，其中，由驱动马达来驱动配属于液压系统的液压泵，用以对液压系统进行压力供应，而且其中，为了切换挡级而操纵液压换挡元件。

为了解决所提出的任务，本发明规定：在起动马达暂时关闭之前，操纵或用压力油填充自动变速器的至少一个未被操纵的换挡元件。

由此，在驱动马达紧接着暂时关闭时，可以通过来自换挡元件的油量来补偿存在于自动变速器的液压系统中的泄漏。这导致实现了较长时间地维持液压系统中的压力，这又导致在起动驱动马达之后至少缩短了自动变速器的激活时间。在驱动马达暂时关闭之前越多地操纵或用压力油越多地填充自动变速器的换挡元件，就可以越长时间地通过来自换挡元件的油量补偿存在于液压系统中的泄漏。因此，优选地可以规定：在驱动马达暂时关闭之前，操纵或用压力油来填充自动变速器的所有换挡元件。

内燃机暂时关闭被理解为如下时间段，该时间段在启动停止运行中的关闭阶段的量级内。激活时间被理解为从内燃机的起动直至达到变速器有转矩传递能力的时间间隔。在此，当尤其是起动挡的换挡元件被加载压力并且被冷却而足以可以传递转矩时，变速器才得到转矩传递能力。

相对应的液压系统优选地被分成主压力回路或初级压力回路和一个或多个副压力回路或次级压力回路。换挡元件，大多是多片式离合器或多片式制动器，优选地配属于主压力回路，通过主压力回路将所需的油压输送给换挡元件活塞的活塞室。优选通过副压力回路来实现对行星轮组的润滑以及对变矩器和/或减速器的供油。优选地，通过主压力阀来馈给副压力回路，该主压力阀在主压力回路饱和，即具有所需的主压力时才打开，使得在起动驱动马达时优先实现对自动变速器的换挡元件的活塞室进行压力加载。

除了用于对自动变速器的压力供应，液压泵也可以用于对自动变速器的冷却油供应，尤其是用于对自动变速器的换挡元件的冷却油供应。驱动马达例如可以被构造为内燃机或者被构造为电机。

借助于配属于换挡元件的阀，例如借助于直接控制的阀来操纵自动变速器的换挡元件。例如，液压系统的直接控制的阀构造为具有比例磁体的压力调节阀。这种压力调节阀通过弹簧使阀座在无电流状态下保持关闭。通过对阀进行电驱控来将这些阀调节到打开的切换位，由此用来自液压系统的主压力回路的压力油填充相对应的换挡元件的活塞室和流入通道。

在操纵换挡元件时，换挡元件的活塞反向于换挡元件的复位弹簧的弹簧力从其最终位置出来始终朝多片式组件的方向移动。在这种情况下，在第一阶段期间，仍没有通过换挡元件传递转矩。只有当多片式组件的气隙完全被克服时，换挡元件才是力锁合的(kraftschlüssig)，而且可以通过换挡元件来传递转矩。

在本发明的一个有利的实施方式中规定：当机动车停止并且用作起动元件的变矩器的变换器式跨接离合器打开时，在驱动马达暂时关闭之前操纵或用压力油填充自动变速器的至少一个未被操纵的换挡元件。如果机动车处在这种运行状态下，那么只要自动变速器的所有换挡元件以压力油填充到使得这些换挡元件可以传递转矩，就确保了自动变速器的可靠的运行方式。因此，通过操纵换挡元件引起的对自动变速器的阻断并不导致危急的行驶情况。

在本发明的一个实施方式中规定：首选借助于来自不从属于自动变速器的起动挡的油量来实现对在驱动马达关闭时存在的泄漏进行补偿。如果通过来自不从属于起动挡的换挡元件的油可以一直补偿存在于主压力回路中的泄漏，直至实现了马达起动，那么起动挡的换挡元件已经闭合并且可以立即实现机动车的起动过程。

此外还可以规定：如果不从属于自动变速器的起动挡的换挡元件由于对泄漏的补偿而重新处在它们的最终位置，那么由这些换挡元件将阀无电流地切换。通过中断对阀的通电，避免了所涉及到的比例阀的持续加载以及不利的电流消耗。

此外，本发明还涉及一种用于执行之前所描述的方法的自动变速器的控制设备。控制设备包括用于执行按照本发明的方法的机构。这些机构是硬件侧的机构和软件侧的机构。硬件侧的机构例如是用于与参与执行按照本发明的结构组件交换数据的数据接口，以及是一个或多个用于数据加工的处理器而且必要时是用于数据存储的存储器。软件侧的机构是用于执行按照本发明的方法的程序模块。控制设备例如可以被构造为变速器控制设备。

此外，本发明还涉及一种具有程序代码手段的计算机程序，当计算机程序在计算机或者相对应的计算单元，尤其是按照本发明的控制设备上实施时，该程序代码手段适合于实施按照本发明的方法。

按照本发明规定的计算机程序产品包括存储在能机读的数据载体上的程序代码手段，当计算机程序在计算机或者相对应的计算单元，尤其是按照本发明的控制设备上实施时，该程序代码手段适合于实施按照本发明的方法。

此外，本发明还涉及一种机动车的自动变速器，该自动变速器包括按照本发明的控制设备。此外，自动变速器还具有配属于自动变速器的液压系统的液压泵，用以压力供应。液压泵能由驱动马达来驱动。为此，液压泵优选地与自动变速器的输入轴联接。为了切换挡级，能操纵自动变速器的液压换挡元件。换挡元件优选地被构造为“常开”的换挡元件而且具有如下活塞，该活塞布置在活塞室内而且借助于复位弹簧保持在其最终位置。规定各个换挡元件的复位弹簧具有不同的弹簧力。优选地，起动挡的换挡元件的复位弹簧具有比其它换挡元件的复位弹簧更低的弹簧力。复位弹簧例如可以构造为螺旋弹簧或者盘形弹簧。此外，自动变速器可以是液力起动元件，该液力起动元件具有驱动侧的泵轮和从动侧的涡轮，而且用于在起动机动车时在机动车传动系中的转矩传递。液力起动元件例如可以被构造为液力变矩器或者被构造为液力离合器。

在本发明的情况下首次提出将机动车的自动变速器中现有的换挡元件用作液压存储器。由此，在起动驱动马达之后能实现具有自动变速器的缩短的激活时间的启动停止运行，而不需要例如从现有技术中公知的接驳至自动变速器的液压回路上的液压脉冲存储器HIS。

为了进一步减少激活时间，该方法可以有利地与其它控制措施和/或控制手段相结合，其它控制措施和/或控制手段使在换挡元件上的压力降低延迟和/或在马达起动之后使压力构建加速，有利地是它们的组合。

这样，在本发明的一个有利的实施方式中，为了进一步降低在马达起动之后自动变速器的激活时间而规定：在液压泵与用于供应自动变速器的换挡元件的主压力回路的连接线路之间布置有阀，该阀在驱动马达关闭时通过使液压泵停止而至少降低泄漏，然而在液压泵转动时只是不显著地影响朝主压力回路的方向的体积流。特别优选地，该阀整合到液压泵的壳体中。该阀可以被构造为配合阀，因为配合阀在闭合状态下具有高密封性。该阀例如可以被构造为止回阀。因此，通过布置在液压泵与用于供应自动变速器的换挡元件的主压力回路的连接线路之间的阀，可以在没有驱动液压泵时减小液压系统的主压力回路中的压力降低。

在本发明的另一实施方式中规定：在驱动马达停止运行时将在液压系统的主和/或副压力回路中的造成泄漏的机构切换到泄漏少的状态下。由此，可以减小在主压力回路或副压力回路中的压力降低，这有助于进一步降低在马达起动之后自动变速器的激活时间。

本发明不限于并列的独立权利要求或者引用它们的从属权利要求的特征的所说明的组合。此外，还可以将单个特征相互组合，只要它们从权利要求书、随后对本发明的优选的实施方式的描述或者直接从附图中导出的。权利要求通过使用附图标记对附图的参考不应限制权利要求的保护范围。

具体实施方式

为了阐明本发明，为说明书附上具有实施例的附图。唯一的附图示出了传统的传动系，其包括具有输入轴17和输出轴18的行星自动变速器1，以及具有前置于行星自动变速器1的液力变矩器20。自动变速器1具有三个彼此联接的行星轮组2、7、12，这些行星轮组分别由太阳轮3、8、13，行星架4、9、14和齿圈6、11、16组成。多个在周向侧分布地布置的行星齿轮5、10、15以能转动的方式分别支承在行星架4、9、14上，这些行星轮一方面分别与所配属的太阳轮3、8、13以齿部嵌接而且另一方面分别与所配属的齿圈6、11、16以齿部嵌接。

自动变速器1具有五个摩擦锁合地(reibschlüssig)作用的换挡元件C1、C2、B1、B2、B3，即两个多片式离合器C1、C2和三个多片式制动器B1、B2、B3，它们用于切换六个前进挡和一个后退挡。通过闭合第一多片式离合器C1，将输入轴17与第二行星轮组7的太阳轮8和第三行星轮组12的太阳轮13连接。借助于第二多片式离合器C2，能将输入轴17与第二行星轮组7的行星架9和第三行星轮组12的齿圈16连接。

通过闭合第一多片式制动器B1，使第一行星轮组2的齿圈6相对于变速器壳体19制动。借助于第二多片式制动器B2，能使第一行星轮组2的行星架4和第二行星轮组7的齿圈11相对于变速器壳体19锁止。通过闭合第三多片式制动器B3，使第二行星轮组7的行星架9和第三行星轮组12的齿圈16相对于变速器壳体19固定。

从在图中示出的自动变速器1的构造和换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的布置中得到：为了切换挡级，分别需要闭合两个换挡元件，而且为了在两个相邻的挡级之间进行转换，例如在从第一挡级切换到第二挡级时，分别需要断开仅一个换挡元件并且闭合另一个换挡元件。

在输入侧，配备有跨接离合器21的液力变矩器20前置于自动变速器1。变矩器20包括泵轮22、导轮23和涡轮24。泵轮22与输入轴25刚性连接，该输入轴与未被描绘的驱动马达的传动轴连接，而且该输入轴按需要能通过跨接离合器21和振动阻尼器26与自动变速器1的输入轴17连接。导轮23通过自由轮离合器27与壳体部分28连接，由此防止了导轮23反向于驱动马达的转动方向转动。涡轮24与自动变速器1的输入轴17连接。

在泵轮22与涡轮24之间有高转速差的情况下，该高转速差尤其是在车辆停止时，也就是说在涡轮24被制动时出现，在跨接离合器21断开的情况下，施加在涡轮24或自动变速器1的输入轴17上的转矩相对于施加在泵轮22上的、由驱动马达加载的转矩提高而且作为所谓的蠕行力矩起作用。此外，为了减轻有关的机动车的车轮制动器的负荷，设置有呈布置在自动变速器1的输入轴17上的初级减速器29的形式的持续制动器。此外，自动变速器1具有这里未示出的与自动变速器1的输入轴17联接的并且由驱动马达驱动的液压泵。

按照本发明，现在在驱动马达暂时关闭之前已经操纵或用压力油来填充自动变速器1的一个或多个未被操纵的换挡元件C1、C2、B1、B2、B3。在这种情况下，相应的换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的活塞从其最终位置出来反向于复位弹簧的弹簧力地始终朝多片式组件的方向移动。如果完全克服了多片式组件的气隙，那么换挡元件C1、C2、B1、B2、B3是力锁合的并且完全用压力油来填充。于是，在启动停止运行中紧接着驱动马达暂时关闭时，可以通过来自换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的油量来补偿存在于自动变速器1的液压系统中的泄漏。这导致：实现了较长地维持液压系统中的压力，这又导致了在起动驱动马达之后自动变速器1的至少被缩短的激活时间。

优选地，各个换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的复位弹簧具有不同的弹簧力。这样，示例性地，第一多片式制动器B1的复位弹簧具有比第二多片式制动器B2的复位弹簧更高的弹簧力，第二多片式制动器B2的复位弹簧又具有比第二多片式离合器C2的复位弹簧更高的弹簧力，第二多片式离合器C2的复位弹簧又具有比第一多片式离合器C1的复位弹簧更高的弹簧力，而第一多片式离合器C1的复位弹簧又具有比第三多片式制动器B3的复位弹簧更高的弹簧力。

这导致各个换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的换挡压力或加载压力也是不同的。示例性地，第一多片式制动器B1的换挡压力或加载压力可以是1.6bar，第二多片式制动器B2的换挡压力或加载压力可以是1.1bar，第二多片式离合器C2的换挡压力或加载压力可以是0.9bar，第一多片式离合器C1的换挡压力或加载压力可以是0.8bar，而第三多片式制动器B3的换挡压力或加载压力可以是0.7bar。

优选地，通过闭合第一多片式离合器C1和第三多片式制动器B3，即利用具有最低的换挡压力或加载压力的两个换挡元件来实现自动变速器的起动挡。

如果液压系统中的压力在液压泵停止工作时由于泄漏而降低，而且在驱动马达暂时关闭之前已经操纵或用压力油填充所有的换挡元件C1、C2、B1、B2、B3，那么在变速器侧的油泄漏的范围内首先第一多片式制动器B1的活塞开始回到其最终位置。于是，存在于液压系统中的压力对应于第一多片式制动器B1的换挡压力或加载压力，其中，其余的换挡元件C1、C2、B2、B3首先保持闭合。如果多片式制动器B1的活塞已经到达其最终位置而且液压系统中的压力进一步降低，那么第二多片式制动器B2的活塞开始朝最终位置的方向运动，而且紧接于此，在进一步的压力降低的情况下，第二多片式离合器C2的活塞会朝最终位置的方向运动。

于是有利地，如果第一多片式制动器B1、第二多片式制动器B2和第二多片式离合器C2的活塞已经到达它们的最终位置，那么配属于这些换挡元件的阀不再被通电。因此，这些换挡元件C2、B1、B2在起动驱动马达之后在液压系统中紧接着出现的压力构建的情况下保持在它们的断开的切换位。

因此，液压系统中的泄漏首先通过来自具有高弹簧力的复位弹簧的换挡元件C2、B1、B2的油量来补偿。只有在此之后，起动挡的换挡元件C1、B3的活塞才开始朝它们的最终位置的方向运动。直至在起动挡的换挡元件C1、B3仍闭合时的时间点，在起动驱动马达时自动变速器仍是能快速起动的。

如果起动挡的换挡元件C1、B3的活塞由于在驱动马达关闭时存在的泄漏而也朝它们的最终位置的方向运动，那么有利地规定：起动挡的换挡元件C1、B3的阀保持电操纵。由此，避免了在起动驱动马达时用来选择和激活起动挡的时间损失。于是在发动驱动马达时，几乎同时在主压力回路中和起动挡的换挡元件C1、B3中构建系统压力，其中，构建的压力被直接导引到相应的换挡元件C1、B3中。由此，降低了用于用压力油完全重新填充起动挡的换挡元件C1、B3的活塞室的填充时间。

如果由于驱动马达的关闭时间很短或由于在起动驱动马达时在液压系统中的泄漏很低而仍操纵换挡元件C2、B1、B2但不需要实现起动挡，那么这些换挡元件C2、B1、B2在起动驱动马达时就立即断开，其方式是：结束对相对应的阀的通电。

附图标记

1 行星自动变速器

2 第一行星轮组

3 太阳轮

4 行星架

5 行星轮

6 齿圈

7 第二行星轮组

8 太阳轮

9 行星架

10 行星轮

11 齿圈

12 第三行星轮组

13 太阳轮

14 行星架

15 行星轮

16 齿圈

17 输入轴

18 输出轴

19 壳体

20 变矩器

21 跨接离合器

22 泵轮

23 导轮

24 涡轮

25 输入轴

26 振动阻尼器

27 自由轮离合器

28 壳体部分

29 初级减速器

B1 换挡元件，多片式制动器

B2 换挡元件，多片式制动器

B3 换挡元件，多片式制动器

C1 换挡元件，多片式离合器

C2 换挡元件，多片式离合器

Claims (9)

1.一种用于运行机动车的自动变速器(1)的方法，其中，由驱动马达来驱动配属于液压系统的液压泵，用以向所述液压系统供应压力，而且其中，操纵液压换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，用以切换挡级，其特征在于，在所述驱动马达暂时关闭之前，操纵或用压力油来填充所述自动变速器(1)的未被操纵的至少一个换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，其中，首先借助于来自不从属于所述自动变速器(1)的起动挡的换挡元件(B1、B2、C2)的油量来补偿在驱动马达关闭时存在于液压系统中的泄漏。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果机动车停止并且用作起动元件的变矩器的变换器跨接离合器打开时，那么操纵或用压力油来填充所述自动变速器(1)的在驱动马达暂时关闭之前未被操纵的至少一个换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过对直接控制的阀的通电来实现对所述自动变速器(1)的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)的操纵，其中，将所述阀调节到打开的切换位，而且用压力油来填充相对应的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)的活塞室和流入通道。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果不从属于所述自动变速器(1)的起动挡的换挡元件(B1、B2、C2)的活塞由于对泄漏的补偿而处在它们的最终位置，那么将这些换挡元件(B1、B2、C2)的阀无电流地切换。

5.一种用于自动变速器(1)的控制设备，所述控制设备被设立为执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的所有步骤。

6.一种能机读的数据载体，在所述能机读的数据载体上存储有程序代码手段，用于当所述程序代码手段在计算机上或者在相对应的计算单元上实施时，执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的所有步骤。

7.一种能机读的数据载体，在所述能机读的数据载体上存储有程序代码手段，用于当所述程序代码手段在根据权利要求5所述的控制设备上实施时，执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的所有步骤。

8.一种机动车的自动变速器(1)，所述自动变速器包括根据权利要求5所述的控制设备，其中，配属于液压系统的液压泵由驱动马达来驱动，用以供应压力，而且液压换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)能被操纵，用以切换挡级，其中，所述自动变速器(1)的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)具有带不同的弹簧力的复位弹簧。

9.根据权利要求8所述的自动变速器，其特征在于，起动挡的换挡元件(B3、C1)具有复位弹簧，所述复位弹簧具有比所述自动变速器(1)的不从属于起动挡的换挡元件(B1、B2、C2)的复位弹簧更低的弹簧力。