CN107850207B - 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，由驱动马达来驱动配属于液压系统的液压泵，用以供应压力，其中，液力起动元件(20)在机动车起动时将驱动马达与自动变速器(1)驱动作用地连接，并且其中，操纵液压换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，用以切换挡级。在驱动马达启动时，闭合自动变速器(1)的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，其中，在换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)的闭合过程期间检测自动变速器(1)的转速(n_Ab、n_Tu)的时间上的曲线。借助检测到的转速曲线(n_Ab、n_Tu)获知在液压系统中出现的压力达到或超过目标压力水平时的时间点(t₁)。

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，本发明涉及一种被构造成用于执行该方法的控制器、一种相应的计算机程序以及一种相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，这些挡或挡级通常经由液压的换挡元件、例如多片式离合器来切换。

液力变矩器由以油填充的壳体组成，在其中，泵轮作为驱动部与内燃机的曲轴连接并且涡轮作为从动部与变速器输入轴连接。此外，在泵轮与涡轮之间存在能朝着自由运转方向运动的导轮作为用于转矩变换的支撑元件。在运行中，泵轮受车辆的内燃机驱动而使变换器油置于运动中。油的动力学上的流动动能由涡轮接纳并且转化成传递到变速器上的转动运动。导轮使得由涡轮回流的油转向，从而使得涡轮的给出到变速器的转矩高于泵轮的由内燃机接纳的转矩。然而，由于泵轮始终超前涡轮，因此得到了依赖于转速差而增加的滑差，滑差降低了变换器的效率。因此，与分级变速器或无级变速器相结合地，液力变换器往往仅被用作起动元件并且此外具有锁止离合器，锁止离合器在起动过程之后力锁合地跨接泵轮和涡轮。

为了无缺陷的工作，变速器需要有效的油供应来润滑和冷却以及需要特定的填充量和油压来切换液压部件。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，经由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，为了减少有害物质排放、燃料消耗和噪声水平，所谓的启停运行尤其在城市交通中是期望的，在其中，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停。在紧接着的马达启动时，变速器必须尽可能快速地再次准备好传递转矩。然而在具有变换器式自动变速器的车辆中，这是无法毫无困难地实现的。

由于液压泵经由内燃机来驱动，因此仅在内燃机运行时才提供压力油。相反在内燃机关停时，液压系统失去压力，在此通常变速器控制部挂出当前的挡并且将变速器切换至空挡位。在可以再次传递转矩之前，必须首先在液压系统中再次构建特定的压力才可以起动车辆。其结果是直至在马达启动后挂入挡的比较长的激活时间。

在另一方面，如果过早开始转矩传递，也就是在换挡元件的活塞室中构建足够的压力之前开始转矩传递，那么相应的摩擦体会打滑。因为在不充足的油压下无法确保湿式运行的换挡元件(多片式离合器)的冷却和润滑，由此可能产生高离合器负荷和高磨损，这可能在最短时间内造成对相应的换挡元件的损坏。

为了避免上述情况，在被允许挂入所选择的挡之前，必须遵守如下安全时间，在该安全时间内无论如何都构建了足够的压力。然而该安全时间导致激活时间进一步延长，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在(例如在红绿灯切换之后)马达启动后尽可能迅速起动的启停运行，这是因为在实践中产生过于频繁且过长的延迟。

为了绕开或缩短安全时间，可以借助压力传感器在变速器中设置特殊的压力传感机构，其清楚地显示出液压系统的压力回路中或多片式离合器的活塞室中的当前压力并且将其转交给变速器控制部。然而这是比较耗费的，将导致提高的制造成本并且需要附加的结构部件。

在DE 10 2007 003 924A1中公开了一种用于驱控车辆的自动变速器的方法。为了检验自动变速器的转矩传递能力，在内燃机启动时检测起动元件的涡轮的转速的时间上的曲线。借助已知的涡轮转速特性曲线获知激活时间点，在该激活时间点上给出自动变速器的通过足够的冷却油构建和压力油构建而建立的转矩传递能力。该方法不利的是，为了执行该方法自动变速器必须在变速器从动部处于空闲的情况下，也就是在换挡元件仍是断开的情况下的测试态上运行。

发明内容

在上述背景下，本发明的任务在于，给出一种用于运行布置在机动车中的自动变速器的方法，借助该方法确保了具有在驱动马达启动之后的高换挡舒适性的挡挂入。此外，应给出用于执行该方法的相应的控制器和计算机程序以及存储介质。

从方法技术的角度，该任务的解决从已知的用于运行机动车的自动变速器的方法出发并与创造性的特征相结合地来实现。此外，控制器以及存储介质是其他的主题。有利的改进方案是以下描述的主题。

根据本发明提出了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，用以供应压力油，其中，包括驱动侧的泵轮和从动侧的涡轮的液力起动元件将驱动马达与自动变速器驱动作用地连接，用以在车辆起动时在机动车动力总成中传递力矩，并且其中，操纵液压换挡元件，用以切换挡级。

为了解决所提出的任务，本发明设置的是，在驱动马达启动时，闭合自动变速器的换挡元件，在换挡元件的闭合过程期间检测自动变速器的转速的时间上的曲线，并且借助检测到的转速曲线获知在液压系统中出现的压力达到或超过目标压力水平时的时间点。

驱动马达例如可以构造为内燃机或电机，并且液力起动元件例如可以构造为液力变矩器或液力离合器。除了用于供应自动变速器的压力油，液压泵还可以用于供应自动变速器的冷却油，尤其是用于供应自动变速器的换挡元件的冷却油。

在液压系统中的压力达到或超过目标压力水平时的时间点可以根据检测到的转速曲线中的明显的不连续性来识别出。因此，检测到的转速曲线在该时间点例如具有暂时的转速波动或暂时的转速梯度改变。该时间点也可以经由如下的转速改变识别出，在其中，检测到的转速关于一个阈值暂时稍微下降并且随后再次上升。

依赖于在驱动马达启动时被操纵的换挡元件，检测液力起动元件的涡轮转速的曲线或自动变速器的变速器输入轴转速的曲线或自动变速器的变速器输出轴转速的曲线作为转速曲线。

因此，根据检测到的转速的曲线获知的是，液压系统中的压力何时达到目标压力水平并且自动变速器在马达启动之后何时可以传递驱动马达的驱动力矩。如果液压系统中的压力达到目标压力水平，那么可以非常舒适地实现挡挂入，因为要挂入的挡的多片式离合器可以得到充分地压力加载和冷却。有利地，只有当识别出液压系统中的压力已经达到目标压力水平时，才允许在马达启动之后进行动力换挡过程的释放。

为了实现自动变速器中的挡级，通常闭合至少两个换挡元件，像例如多片式离合器或多片式制动器。因此，在有利的实施方式中设置的是，在驱动马达启动时被操纵的换挡元件是为了实现自动变速器的起动挡级所需的换挡元件。因此，为了实现起动挡级已经闭合换挡元件，由此可以更快速地挂入起动挡级。

通过之前所描述的方法，可以可靠地识别出在液压系统中的压力达到目标压力水平时的时间点，而与现有的变速器公差例如泵输送功率或泄露无关，并且与马达停机时间和与之相关联的在驱动马达启动时液压回路中的压力损耗无关。为了执行之前所描述的方法，也无需附加的结构部件。

本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的控制器。控制器包括用于执行根据本发明的方法的机构。这些机构是硬件方面的机构和软件方面的机构。硬件方面的机构是用于与参与执行根据本发明的方法的结构组件交换数据的数据接口。因此，控制器例如从转速传感器接收至少一个信号，该转速传感器检测变速器输入端的转速、变速器输出端的转速或液力起动元件的涡轮轴的转速。此外，控制器的硬件方面的机构是用于数据加工的处理器并且必要时是用于数据存储的存储器。软件方面的机构是用于执行根据本发明的方法的程序模块。控制器例如可以构造为变速器控制器。

本发明还涉及一种具有程序代码机构的计算机程序，当计算机程序在计算机或相应的计算单元，尤其是根据本发明的控制器上实施时，该程序代码机构适合于实施根据本发明的方法。

根据本发明设置的存储介质包括存储在能机读的数据载体上的程序代码机构，当计算机程序在计算机或相应的计算单元，尤其是根据本发明的控制器上实施时，该程序代码机构适合于实施根据本发明的方法。

本发明不限于上述特征的所说明的组合。此外，还可以将各个特征相互组合，只要它们是从随后对本发明的优选实施方式的描述中或者直接从附图中导出的。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。

附图说明

为了阐明本发明，为说明书附上具有实施例的附图。其中：

图1以示意图示出具有行星自动变速器和液力变矩器的常规的动力总成；

图2示出具有用于识别出自动变速器的液压回路中的目标压力水平的转速曲线的第一线图；

图3示出具有用于识别出自动变速器的液压回路中的目标压力水平的转速曲线的第二线图。

具体实施方式

根据图1，常规的动力总成具有行星自动变速器1和接在行星自动变速器之前的液力变矩器20，该行星自动变速器具有输入轴17和输出轴18。自动变速器1具有三个彼此联接的行星轮组2、7、12，它们分别由太阳轮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，这些行星轮在一侧分别与所配属的太阳轮3、8、13以齿部嵌接并且在另一侧分别与所配属的齿圈6、11、16以齿部嵌接。

自动变速器1的输入轴17与第一行星轮组2的太阳轮3刚性连接。第一行星架4的行星架4与第二行星轮组7的齿圈11刚性连接，并且第二行星轮组7的行星架9与第三行星轮组12的齿圈16刚性联接。第三行星轮组12的行星架14与自动变速器1的输出轴18刚性连接，该输出轴与受驱动的车桥的车桥驱动器、像例如车桥差速器或分动器处于传动连接。

自动变速器1具有五个摩擦锁合地(reibschlüssig)作用的换挡元件，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牢固地制动。借助第二多片式制动器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。

由自动变速器1的构造和换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的布置得到的是，为了切换挡级分别仅须闭合两个换挡元件，并且为了在两个相邻的挡级之间的转换，例如在从第一挡级切换到第二挡级时，分别仅须断开一个换挡元件并且闭合另一换挡元件。

在输入侧，配设有锁止离合器21的液力变矩器20接在自动变速器1之前。变矩器20包括泵轮20、导轮23和涡轮24，它们被未完全示出的壳体包围。泵轮22与输入轴25刚性连接，该输入轴与未示出的驱动马达的传动轴连接，并且该输入轴根据需要能经由锁止离合器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经超越离合器(Freilaufkupplung)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(该高转速差尤其在车辆静止时，即涡轮24被牢固地制动时呈现)，在锁止离合器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有所提高并且起到所谓的蠕行力矩的作用。为了降低相关的机动车的车轮制动器的负载，还设置有呈布置在自动变速器1的输入轴17上的主减速器29形式的持续制动器。自动变速器1还具有在这里未示出的与自动变速器1的输入轴17联接且由驱动马达驱动的液压泵。

在驱动马达的马达启动时，经由液力变矩器20的出现的拖曳力矩使得涡轮24加速。变矩器20的涡轮24还经由多片式离合器C1、C2的拖曳力矩使各个行星轮组2、7和12加速。在这种情况下，转速尚未被限定并且由拖曳力矩比和摩擦力矩比给出。

根据本发明，现在在马达启动的起始时就操纵换挡元件C1、C2、B1、B2、B3。换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的操纵例如可以通过驱控比例磁阀来实现，由此产生了换挡元件C1、C2、B1、B2、B3与液压系统的压力回路的连接并且对用于换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的相应的操纵压力进行调设。

在此，换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的活塞例如反向于回位弹簧地始终朝膜片组件的方向移动。如果完全克服了膜片组件的气隙，那么换挡元件C1、C2、B1、B2、B3立刻突然地变为力锁合。在此，在自动变速器1中转动的质量体被接合，并且视在马达启动时要闭合的换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的选定而定地，例如在变速器输出端上或在变速器输入端或变矩器20的涡轮轴上能检测到相应的反作用力矩。自时间点t₁起，在自动变速器1中现在出现限定的转速比和转矩比，并且可以推断出，液压系统中的压力已经达到或超过目标压力水平。在这里未示出的液压泵的输送量现在明显高于经由油室排气和泄漏的流出的量。

现在可以在能够借助转速传感器检测到的转速信号上观察到在惯性接合时在换挡元件C1、C2、B1、B2、B3的闭合过程中呈现的阶跃式力矩升高。

图2示出具有从动部转速n_Ab、涡轮转速n_Tu和马达转速n_An的时间上的曲线的第一线图，其中，在纵轴上标出转速n并且在横轴上标出时间t。在时间点t₀实现驱动马达的启动。由于液压泵由驱动马达来驱动，所以液压回路中的压力自该时间点t₀起开始升高。变矩器20由驱动马达来驱动。相应地，出现了变矩器20的泵轮22的驱动部转速n_An，该驱动部转速上升直至到达驱动马达的空载运行转速。由于泵轮22与涡轮24之间的滑差，涡轮转速n_Tu跟随驱动部转速n_An。由于车辆处于静止，出现了自动变速器1的为零的从动部转速n_AB。

在时间点t₀，现在通过驱控配属于多片式制动器B3的阀来操纵多片式制动器B3，由此产生了多片式制动器B3与液压系统的压力回路的连接，并且对用于多片式制动器B3的相应的操纵压力进行调设。在此，多片式制动器B3的活塞朝膜片组件的方向移动。如果完全克服了膜片组件的气隙，那么多片式制动器B3变为力锁合。借助多片式制动器B3上的力锁合，所有直至此时仍旋转的轴和行星轮组2、7、12接合至变速器壳体19并且由此被减速直至静止。在此，在变速器从动部上产生了力矩阶跃，该力矩阶跃在从动部转速n_Ab的转速曲线中被识别为不连续性。自时间点t₁起，在自动变速器1中现在出现限定的转速比和转矩比并且可以推断出，液压系统中的压力已经达到或超过目标压力水平。

所检测到的从动部转速n_Ab上的转速幅度的高度依赖于动力总成的出现的刚度。因此，可以在对检测到的从动部转速n_Ab进行评估的情况下相应地考虑动力总成的刚度。

在时间点t₁与t₂之间的时间段期满之后，液压系统中的压力达到目标压力水平，并且自动变速器已准备好传递转矩。布置在自动变速器1的输出轴18上的转速传感器优选用于检测从动部转速n_Ab。

图3示出具有从动部转速n_Ab、涡轮转速n_Tu和马达转速n_An的时间上的曲线的第二线图，其中，在纵轴上标出转速n并且在横轴上标出时间t。在这里也在时间点t₀实现驱动马达的启动。由于液压泵由驱动马达来驱动，液压回路中的压力自该时间点t₀起开始升高。变矩器20由驱动马达来驱动。相应地，出现了变矩器20的泵轮22的驱动部转速n_An，该驱动部转速上升直至到达驱动马达的空载运行转速。由于泵轮22与涡轮24之间的滑差，涡轮转速n_Tu跟随驱动部转速n_An。由于车辆处于静止，出现了自动变速器1的为零的从动部转速n_AB。

在时间点t₀，在这里通过驱控配属于多片式离合器C1的阀来操纵多片式离合器C1，由此产生了多片式离合器C1与液压系统的压力回路的连接，并且对用于多片式离合器C1的相应的操纵压力进行调设。在此，多片式离合器C1的活塞朝膜片组件的方向移动。如果完全克服了膜片组件的气隙，那么多片式离合器C1变为力锁合。借助多片式离合器C1上的力锁合，所有直至此时仍旋转的轴和行星轮组2、7、12接合至涡轮24或涡轮轴并且由此被同步到出现的涡轮转速上。在这里，在涡轮24或涡轮轴上产生了力矩阶跃，该力矩阶跃在涡轮转速n_Tu的转速曲线中被识别出。在此，涡轮转速n_Tu暂时地稍微下降，以便紧接着继续持续上升。自时间点t₁起，在自动变速器1中现在出现限定的转速比和转矩比并且可以推断出，液压系统中的压力已经达到目标压力水平。

如果借助多片式离合器C1建立力锁合，那么可以以有利的方式在变速器从动部上避免力矩阶跃。在涡轮转速n_Tu的转速曲线中的不连续性也比在从动部转速n_Ab的转速曲线中的不连续性更好地探测到。

在时间点t₁与t₂之间的时间段期满之后，液压系统中的压力达到目标压力水平，并且自动变速器已准备好传递转矩。布置在涡轮轴或自动变速器1的输入轴17上的转速传感器用于检测涡轮转速n_Tu。

附图标记列表

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 锁止离合器

22 泵轮

23 导轮

24 涡轮

25 输入轴

26 振动阻尼器

27 超越离合器

28 壳体部分

29 主减速器

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

n_Ab 从动部转速

n_An 驱动部转速

n_Tu 涡轮转速

t₀ 马达启动时间点

t₁ 目标压力水平时间点

Claims (5)

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供应压力，其中，液力起动元件(20)在机动车起动时将所述驱动马达与所述自动变速器(1)驱动作用地连接，并且其中，操纵液压换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，用以切换挡级，

其特征在于，在所述驱动马达启动时，闭合所述自动变速器(1)的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)，

在所述换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)的闭合过程期间检测所述自动变速器(1)的转速的时间上的曲线，并且

借助检测到的转速曲线获知在液压系统中出现的压力达到或超过目标压力水平时的时间点(t₁)，

检测所述自动变速器(1)的变速器输出轴转速(n_Ab)的曲线作为所述转速曲线，

根据检测到的转速曲线的不连续性识别出在液压系统中的压力达到或超过目标压力水平时的时间点(t₁)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述驱动马达启动时被操纵的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)是所述自动变速器(1)的起动挡的换挡元件(B1、B2、B3、C1、C2)。

3.一种用于自动变速器(1)的控制器，所述控制器被设立成用于执行根据权利要求1至2中任一项所述的方法的所有步骤。

4.一种用于存储具有程序代码机构的计算机程序的存储介质，当所述计算机程序在计算机或相应的计算单元上实施时，所述计算机程序用于执行根据权利要求1至2中任一项所述的方法的所有步骤。

5.根据权利要求4所述的存储介质，其特征在于，所述计算机或所述相应的计算单元是根据权利要求3所述的控制器。

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