專利名稱：變速器和控制有至少一個(gè)換檔部件的變速器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照在權(quán)利要求1前序部分內(nèi)詳細(xì)定義的類型的變速器以及一種控制具有至少一個(gè)換檔部件的變速器的方法，此換檔部件有至少兩個(gè)可互相進(jìn)入力封閉地工作連接的半換檔部件。
背景技術(shù)：
由DE10040116A1已知前言所述類型的變速器，其中，在摩擦片式制動(dòng)器的內(nèi)摩擦片支架與行星齒輪組的行星齒輪架之間設(shè)一形封閉離合器。此形封閉離合器在摩擦片式制動(dòng)器脫開時(shí)為了使變速器構(gòu)件與摩擦片式制動(dòng)器脫離而脫開，以減小拖曳扭矩。
若出現(xiàn)摩擦片式制動(dòng)器閉合的要求，則形封閉離合器被一軸向活塞空載接合，所以變速器構(gòu)件或行星齒輪架以及仍與之工作連接的變速器構(gòu)件，與摩擦片式制動(dòng)器的內(nèi)摩擦片支架連接。
接著，摩擦片式制動(dòng)器的摩擦片組通過軸向活塞施加一個(gè)可調(diào)的閉合力，所以通過軸向活塞加壓可控制制動(dòng)扭矩柔和地連續(xù)增加，以及不出現(xiàn)明顯的沖擊或類似現(xiàn)象。
但存在的缺點(diǎn)是，在摩擦片式制動(dòng)器的內(nèi)摩擦片支架與行星齒輪組的行星齒輪架之間的形封閉離合器的接合，只有在內(nèi)摩擦片支架與行星齒輪架的轉(zhuǎn)速相同時(shí)才能舒適地實(shí)施。
若在內(nèi)摩擦片支架與行星齒輪架之間存在轉(zhuǎn)速差，則形封閉離合器不可能接合，或只能在化費(fèi)很大的力和與此同時(shí)產(chǎn)生很大的噪聲的情況下才能實(shí)施接合。
為了使化費(fèi)的力量以及在形封閉離合器接合時(shí)產(chǎn)生的噪聲最小，要求內(nèi)摩擦片支架以及行星齒輪架處于靜止?fàn)顟B(tài)或不旋轉(zhuǎn)，但由此大大限制了所建議的系統(tǒng)的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種有至少一個(gè)換檔部件的變速器和一種控制有至少一個(gè)換檔部件的變速器的方法，借助它們可克服先有技術(shù)的缺點(diǎn)。
按本發(fā)明通過按權(quán)利要求1特征所述的變速器以及按權(quán)利要求12特征所述的方法達(dá)到。
通過在按本發(fā)明的變速器中離合裝置附加地還設(shè)計(jì)有一個(gè)同步化裝置，可使離合裝置在離合裝置形封閉部分接合前同步化，以及離合裝置的形封閉部分可在無噪音發(fā)生和無需化費(fèi)大的力量的情況下接合。
此外，離合裝置設(shè)計(jì)有同步化裝置帶來的優(yōu)點(diǎn)是，離合裝置可在任意工作狀態(tài)下形封閉接合，也就是說可以在形封閉的兩個(gè)半部之間存在任意轉(zhuǎn)速差的條件下實(shí)施接合，因?yàn)樗鼈兛山柚交b置以簡(jiǎn)單的方式方法加以補(bǔ)償。
除此之外還可采取措施減小在換檔部件脫開時(shí)由于液體摩擦出現(xiàn)在半換檔部件之間的拖曳扭矩，為此，在離合裝置脫開時(shí)變速器構(gòu)件與至少一個(gè)半換檔部件脫開，以及在同步化裝置上產(chǎn)生的拖曳扭矩比變速器構(gòu)件接合時(shí)在半換檔部件之間的拖曳扭矩小得多。
此結(jié)果還源于同步化裝置設(shè)計(jì)有一種較小的質(zhì)量慣性矩，因?yàn)橥交b置并不用于在變速器內(nèi)傳輸力流，而僅僅用于補(bǔ)償轉(zhuǎn)速差，因而尺寸設(shè)計(jì)得比較小。因此在換檔部件脫開時(shí)減小或完全消除了半換檔部件之間的轉(zhuǎn)速差，這同樣還導(dǎo)致減小變速器內(nèi)的功率損失。
采用按本發(fā)明的方法以有利的方式存在這種可能性，即，在換檔部件脫開時(shí)變速器構(gòu)件與換檔部件的一個(gè)半換檔部件脫開，以避免在半換檔部件之間尤其在低工作溫度時(shí)的拖曳扭矩。
此外，按本發(fā)明的方法還提供了這種可能性，即，使如此設(shè)計(jì)的換檔部件為體現(xiàn)變速器的一個(gè)規(guī)定的傳動(dòng)比可在變速器的任意工作狀態(tài)下?lián)Q檔，因?yàn)殡x合裝置的形封閉接合可通過離合裝置在時(shí)間上提前的同步化以簡(jiǎn)單的方式實(shí)施。


由權(quán)利要求和由下面借助附圖中原理性表示的實(shí)施例給出本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)和有利的進(jìn)一步發(fā)展。
其中圖1有一個(gè)離合裝置的換檔部件的示意圖，此離合裝置設(shè)計(jì)有一個(gè)同步化裝置；圖2如圖1的視圖，其中設(shè)一形封閉元件用于跨接在換檔部件的半換檔部件之間的摩擦力封閉的連接；圖3在一個(gè)換檔周期中作用在換檔部件的半換檔部件上的壓力隨時(shí)間的變化曲線示意圖；圖4與圖3所示壓力曲線對(duì)應(yīng)的圖線，它表示在一個(gè)換檔周期中換檔部件不同的狀態(tài)；圖5在一個(gè)換檔周期中換檔部件的第一半換檔部件與第二半換檔部件之間轉(zhuǎn)速差隨時(shí)間的變化曲線；圖6用于控制換檔部件的致動(dòng)器接線圖；以及圖7按圖1的具有一操縱換檔部件用的致動(dòng)器的換檔部件示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一個(gè)未詳細(xì)表示的設(shè)計(jì)為有級(jí)式自動(dòng)變速器的變速器換檔部件1。此換檔部件1規(guī)定用于體現(xiàn)有級(jí)式自動(dòng)變速器的一個(gè)或多個(gè)變速器檔位，以及根據(jù)所要求的有級(jí)式變速器在功率流中的傳動(dòng)比接合或脫開。換檔部件1有一個(gè)第一半換檔部件2和一個(gè)第二半換檔部件3，它們可進(jìn)入互相力封閉或摩擦力封閉的工作連接狀態(tài)。
半換檔部件2、3與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4和可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5連接。在第一半換檔部件2和與之連接的變速器構(gòu)件5之間設(shè)一形封閉的離合裝置6，它附加地設(shè)計(jì)有同步化裝置7。
在換檔部件1接合狀態(tài)，兩個(gè)半換檔部件2、3力封閉地互相工作連接，使一個(gè)力流在兩個(gè)半換檔部件2、3之間沒有轉(zhuǎn)速差的情況下，從可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5導(dǎo)引到不可旋轉(zhuǎn)的在這里與有級(jí)式自動(dòng)變速器的變速器殼連接的變速器構(gòu)件4上。
與此同時(shí)，離合裝置6的形封閉部分8及其同步化裝置7接合。在出現(xiàn)脫開換檔部件1或斷開換檔部分1的要求時(shí)，兩個(gè)半換檔部件2、3之間的力流取消，直至幾乎不再通過半換檔部件2、3傳輸扭矩。在換檔部件1的這一狀態(tài)下，兩個(gè)半換檔部件2、3之間存在轉(zhuǎn)速差，這種轉(zhuǎn)速差通過存在于兩個(gè)半換檔部件2、3之間的液壓油導(dǎo)致拖曳扭矩并因而導(dǎo)致功率損失，其結(jié)果是惡化有級(jí)式自動(dòng)變速器的效率。
為了減少換檔部件1兩個(gè)半換檔部件2、3之間的轉(zhuǎn)速差并因而降低拖曳扭矩，脫開離合裝置6，由此使可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件與第一半換檔部件2脫開。在這里首先脫開離合裝置6的形封閉部分8，接著脫開其同步化裝置7，所以，在有級(jí)式自動(dòng)變速器工作時(shí)，以一個(gè)與有級(jí)式自動(dòng)變速器新規(guī)定的傳動(dòng)比相應(yīng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的那個(gè)可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5，其旋轉(zhuǎn)質(zhì)量與第一半換檔部件2脫開，以及此半換檔部件2不再相對(duì)于第二半換檔部件3運(yùn)動(dòng)。
其結(jié)果是導(dǎo)致第二半換檔部件2由于上述在兩個(gè)半換檔部件2、3之間的液體摩擦力而不再旋轉(zhuǎn)，或只還以顯著降低的轉(zhuǎn)速相對(duì)于第二半換檔部件3轉(zhuǎn)動(dòng)，由此完全避免或顯著減小在半換檔部件2、3之間的拖曳扭矩。
轉(zhuǎn)速差現(xiàn)在從半換檔部件2、3轉(zhuǎn)移到到離合裝置的同步化裝置7的區(qū)域內(nèi)。此同步化裝置7在脫開狀態(tài)也引起拖曳扭矩，然而基于同步化裝置7構(gòu)件比較小的摩擦面積以及與半換檔部件2、3相比減小了的摩擦面積，所以此拖曳扭矩比半換檔部件2、3之間的拖曳扭矩要小得多。
若根據(jù)一個(gè)規(guī)定的有級(jí)式自動(dòng)變速器的工作狀態(tài)或汽車駕駛員的駕駛指令，出現(xiàn)了在有級(jí)式自動(dòng)變速器力流內(nèi)接合換檔部件1的要求，則首先使離合裝置6借助同步化裝置7同步化，以及在離合裝置6的兩個(gè)半形封閉部分轉(zhuǎn)速相同時(shí)形封閉部分8接合。因此，可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5重新與第一半換檔部件2接合，以及換檔部件1可通過在兩個(gè)可互相摩擦力封閉地連接的半換檔部件2、3之間建立起力封閉連接的最終接合。
圖2表示按圖1的換檔部件1，其中在可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4之間設(shè)一形封閉元件9。在形封閉元件9接合狀態(tài)，力流可從可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5通過形封閉元件9導(dǎo)引到不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4上。由此還同時(shí)存在這樣的可能性，即可減小兩個(gè)半換檔構(gòu)件2、3之間的力流，以減少能量損失和提高有級(jí)式自動(dòng)變速器的效率，能量損失是在兩個(gè)半換檔部件2、3之間保持力封閉連接時(shí)在此有級(jí)式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)的液壓泵處造成的。
在兩個(gè)半換檔部件2、3之間的力封閉連接以及形封閉元件9，可借助有級(jí)式自動(dòng)變速器的一個(gè)沒有進(jìn)一步表示的控制器，在換檔部件1的一個(gè)換檔周期期間調(diào)整為，使換檔部件1的接合和脫開可在牽引力不間斷的情況下實(shí)施，亦即在負(fù)載下?lián)Q檔。在這里術(shù)語(yǔ)換檔周期指的是換檔部件1的一個(gè)接合階段、一個(gè)與之相接的通過換檔部件1的力流傳輸階段、以及一個(gè)仍與之相接的脫開階段的時(shí)間順序。
在一個(gè)換檔周期期間，作用在換檔部件1上的扭矩在摩擦力封閉地力傳輸與形封閉地力傳輸之間發(fā)生受控制的過渡，其中，換檔部件1參與的換檔作為負(fù)載換檔在牽引力不間斷的情況下實(shí)施，這種做法例如在換牽引低檔(Zugrüickschaltung)或換推力高檔(Schubhochschaltung)時(shí)是優(yōu)選的。
換檔部件1的形封閉元件9在這里設(shè)計(jì)有未進(jìn)一步表示的制動(dòng)件，它類似于在已知的有級(jí)式自動(dòng)變速器同步化裝置中那樣設(shè)計(jì)為，使形封閉元件9在兩個(gè)半換檔部件2、3之間或形封閉元件9的同步狀態(tài)達(dá)到前不能接合。
換檔部件1及其半換檔部件2、3在這里設(shè)計(jì)為有摩擦片組的摩擦片式制動(dòng)器，為了建立力封閉的連接，它通過在圖1和圖2中未詳細(xì)表示的致動(dòng)器互相壓緊。致動(dòng)器為了在摩擦片組的區(qū)域內(nèi)建立力封閉連接，施加有級(jí)式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)的液壓。
當(dāng)然也可以與之不同地規(guī)定，將換檔部件及半換檔部件設(shè)計(jì)為有摩擦片組的多片式離合器，并為了在有級(jí)式自動(dòng)變速器的功率流內(nèi)體現(xiàn)有級(jí)式自動(dòng)變速器的一個(gè)檔位而接合。
形封閉元件9在離合裝置6接合后以及在兩個(gè)半換檔部件2、3之間建立力封閉連接后接合。然后減小在換檔部件1摩擦片組上的固定壓力，或使之完全脫開，由此降低消耗。
此外，在圖2中用虛線的方式表示了換檔部件1形封閉元件的另一種實(shí)施形式，它在這里用符號(hào)9A表示。在形封閉元件9A接合時(shí)，變速器殼或不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4和設(shè)在可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4之間的離合裝置6的中間質(zhì)量10連接。元件9A的此實(shí)施形式提供如在使用形封閉元件9時(shí)同樣的優(yōu)點(diǎn)，以及形封閉元件這兩種設(shè)計(jì)的控制同樣按相同的方式進(jìn)行。
下面借助圖3、圖4和圖5詳細(xì)說明換檔部件1一個(gè)換檔周期的過程。在一個(gè)換檔周期期間，作用在換檔部件1上的扭矩發(fā)生在摩擦力封閉地力傳輸與形封閉地力傳輸之間受控制的過渡。
參見圖3，圖中表示換檔部件1的壓力或控制壓力P_se隨時(shí)間t的變化曲線，這兩個(gè)半換檔部件2、3以此壓力受有級(jí)式自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)液壓泵間接加載。
在圖4和圖5中表示的圖線與圖3中所表示的控制壓力P_se的變化曲線相對(duì)應(yīng)，其中，按圖4的圖線描述了換檔部件1，亦即離合裝置6、形封閉元件9或9A以及半換檔部件2、3的一種狀態(tài)。在這里術(shù)語(yǔ)“狀態(tài)”總是可理解為同步化裝置7、形封閉部分8、半換檔部件2、3之間以及在這里設(shè)計(jì)為卡爪離合器的形封閉元件9或9A的傳輸能力，以及通過換檔部件1如何導(dǎo)引力流的類型和方式。圖5表示在一個(gè)換檔周期過程中兩個(gè)半換檔部件2、3之間轉(zhuǎn)速差Δn_se的變化曲線。
在時(shí)刻t_0，換檔部件1的所有功能部分，亦即同步化裝置7、形封閉部分8、半換檔部件2和3以及形封閉元件9或9A脫開，以及不通過換檔部件1導(dǎo)引任何扭矩。在時(shí)刻t_0與時(shí)刻t_1之間，控制壓力P_se沿著壓力斜坡連續(xù)上升，因此首先同步化裝置7被置于接觸狀態(tài)以及提高了同步化裝置7的傳輸能力。同步化裝置7從時(shí)刻t_1起為了使離合裝置6或形封閉部分8同步化起先在一打滑狀態(tài)工作。
從時(shí)刻t_1起，由于同步化裝置7傳輸能力逐漸增大使轉(zhuǎn)速差Δn_se連續(xù)增加，并在時(shí)刻t_2達(dá)到轉(zhuǎn)速Δn_syn，它相應(yīng)于離合裝置6的同步轉(zhuǎn)速，在離合裝置6的這一狀態(tài)下，離合裝置6的形封閉部分8接合，在此過程控制壓力P_se進(jìn)一步上升。
隨著控制壓力P_se增大，從時(shí)刻t_3起兩個(gè)半換檔部件2、3之間的傳輸能力提高，因此半換檔部件2、3同樣過渡為打滑工作狀態(tài)。
從一個(gè)沒有進(jìn)一步表示的在兩個(gè)時(shí)刻t_3和t_4之間的時(shí)刻起，由于半換檔部件2、3不斷增大的傳輸能力，使轉(zhuǎn)速差Δn_se連續(xù)減小，并在時(shí)刻t_4達(dá)到零值。在換檔部件1的兩個(gè)半換檔部件2、3之間的轉(zhuǎn)速差Δn_se均衡時(shí)，這兩個(gè)半換檔部件2、3以及形封閉元件9或9A已被同步化?？刂茐毫_se在時(shí)刻t_4與時(shí)刻t_5之間至少近似保持常數(shù)。這一時(shí)間段體現(xiàn)換檔部件1的一個(gè)所謂的壓力補(bǔ)償階段，在此階段前連接一個(gè)在第一個(gè)換檔階段期間，亦即在時(shí)刻t_0與t_1之間的時(shí)間段的換檔部件的第一充填階段(Befüllphase)。
在時(shí)刻T_5，此時(shí)半換檔部件2、3之間達(dá)到換檔部件1的同步狀態(tài)，控制壓力P_se階躍式地上升到換檔部件1的一個(gè)固定壓力P_h。因此將半換檔部件2、3互相壓緊，使一個(gè)作用在換檔部件1上的扭矩可以力封閉地以及完全地從旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5傳到不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4上。
在換檔部件1的這一狀態(tài)下，由負(fù)載換檔變速器或有級(jí)式自動(dòng)變速器的控制器發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使形封閉元件9或9A接合。形封閉元件9或9A的接合過程晚些時(shí)候在時(shí)刻t_6結(jié)束，以及換檔部件1的控制壓力P_se減小到時(shí)刻t_0的壓力水平。此時(shí)在兩個(gè)半換檔部件2、3之間的傳輸能力或兩個(gè)半換檔部件2、3之間的力流被取消。
在換檔周期另一個(gè)在時(shí)刻t_6與時(shí)刻t_7之間的與之相連接的換檔階段，從可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5出發(fā)的扭矩，形封閉地通過形封閉元件9或9A以及形封閉部分8，傳給不可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4。
顯然，處于專家判斷范圍內(nèi)的是，在換檔部件1形封閉元件9或9A接合時(shí)可以完全取消半換檔部件2、3之間的傳輸能力，或降到一個(gè)規(guī)定的閾值。在這里，不完全取消半換檔部件2、3之間的傳輸能力與完全脫開相比提供的優(yōu)點(diǎn)是，接著的傳輸能力的提高直至在半換檔部件2、3之間完全的力封閉連接，只需要一個(gè)比較短的控制時(shí)間。
若在時(shí)刻t_7根據(jù)有級(jí)式自動(dòng)變速器一個(gè)規(guī)定的工作狀態(tài)或基于由駕駛員發(fā)出的指令，出現(xiàn)了換檔的要求和與之相聯(lián)的脫開換檔部件1的指令，則在形封閉元件9或9A脫開前，控制壓力P_se再次階躍式地上升到固定壓力P_h，所以兩個(gè)半換檔部件2、3重新力封閉地互相連接。
在換檔部件1的這一狀態(tài)下，形封閉元件9或9A脫開，以及，作用在換檔部件1上的扭矩，通過半換檔部件2和3的力封閉連接，以與通過形封閉元件9或9A時(shí)相同的程度傳給不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4。
在時(shí)刻t_8，此時(shí)在半換檔部件2與3之間通過力封閉連接存在完全的傳輸能力以及與此同時(shí)可靠地脫開了形封閉元件9或9A，控制壓力P_se階躍式地減小到一個(gè)預(yù)定的壓力值。因此減小了半換檔部件2和3之間的傳輸能力，并在兩個(gè)半換檔部件2和3之間出現(xiàn)滑動(dòng)。與此同時(shí)轉(zhuǎn)速差Δn_se增加到一個(gè)值，此值在換檔部件1上或在半換檔部件2與3之間根據(jù)傳輸能力的大小和在有級(jí)式自動(dòng)變速器內(nèi)新設(shè)置的檔或新設(shè)置的變速器檔位調(diào)整。
在圖4中用陰影線表示的區(qū)域分別代表一個(gè)上述換檔部件1或各功能構(gòu)件的狀態(tài)。在時(shí)刻t_0與t_1之間的第一個(gè)交叉影線區(qū)代表?yè)Q檔部件1和尤其離合裝置6的一個(gè)狀態(tài)，在該狀態(tài)下離合裝置6通過同步化裝置7同步化，換檔部件2、3互相尚未工作連接并還不能通過換檔部件1導(dǎo)引扭矩。
在時(shí)刻t_2與t_3之間的第二影線區(qū)描述了離合裝置6的一種狀態(tài)，在此狀態(tài)下離合裝置6的形封閉部分8接合以及半換檔部件2、3緩慢地相靠，此時(shí)存在的扭矩還不能支承在變速器殼上。
在時(shí)刻t_3與t_5之間的第三影線區(qū)代表?yè)Q檔部件1的一個(gè)狀態(tài)，在該狀態(tài)下在可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4之間減小了的力流通過打滑的半換檔部件2和3導(dǎo)引。
處于時(shí)刻t_5與t_6之間的第四影線區(qū)代表?yè)Q檔部件的狀態(tài)，此時(shí)在兩個(gè)換檔部件2、3之間存在力流，以及作用在換檔部件1上的扭矩在半換檔部件2與3之間無打滑的情況下完全傳輸。在換檔周期的這一階段中，形封閉元件9或9A接合，在這里，形封閉元件9或9A最晚在時(shí)刻t_6接合。
此外，形封閉元件9或9A最早在時(shí)刻t_7重新脫開，條件是在時(shí)刻t_7在半換檔部件2與3之間已經(jīng)存在力流的完全傳輸能力。處于時(shí)刻t_6與t_7之間用垂直線劃的影線表示的第五區(qū)代表?yè)Q檔部件1的一個(gè)狀態(tài)，在此狀態(tài)下力流從換檔部件1形封閉地通過形封閉元件9或9A傳輸并與此同時(shí)減小控制壓力P_se。在此階段顯著降低在兩個(gè)半換檔部件2和3之間摩擦力封閉區(qū)內(nèi)的傳輸能力。
在時(shí)刻t_7與t_8之間的換檔周期倒數(shù)第二個(gè)換檔階段中，在半換檔部件2與3之間重新存在完全的力封閉連接，而形封閉元件9或9A脫開。此時(shí)力流全數(shù)借助半換檔部件2與3之間的摩擦力封閉連接通過換檔部件1傳輸。
從時(shí)刻t_8起，由于減小3在換檔部件1的半換檔部件2與3之間摩擦力封閉連接的傳輸能力，所以換檔部件1的傳輸能力降低，此時(shí)僅有一個(gè)減小了的力流在打滑的工作狀態(tài)下從可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5傳到不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件4上。在換檔部件1的這一狀態(tài)下，通過換檔部件1傳輸?shù)牧α鞯拇笮?，借助在半換檔部件2與3之間的區(qū)域內(nèi)摩擦力封閉連接可調(diào)的傳輸能力來控制。
圖6表示用于操縱換檔部件1的致動(dòng)器13接線圖，借助致動(dòng)器13可在一個(gè)負(fù)載換檔周期期間實(shí)施在形封閉元件9的形封閉連接與半換檔部件2與3之間的摩擦力封閉連接之間受控制的過渡。圖中功能塊11象征性地表示一個(gè)裝置，從此裝置出發(fā)將操縱能量施加在換檔部件1或要摩擦力封閉地連接的半換檔部件2和3以及形封閉元件9或9A上。為了控制兩個(gè)半換檔部件2和3，操縱能量直接施加在兩個(gè)半換檔部件2和3上，反之，為了控制形封閉元件9或9A，操縱能量通過第二功能塊12導(dǎo)引給形封閉元件9。
功能塊12設(shè)計(jì)有一邏輯電路，它在每一次操縱半換檔部件2和3時(shí)總是交替地促使形封閉元件9脫開或接合。這意味著上述在時(shí)刻t_3與t_5之間半換檔部件2與3的操縱，在此處將其設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)換觸發(fā)器(Umschalt-Flip-Flop)的第二功能塊12內(nèi)，在時(shí)刻t_6首先促使形封閉元件9或9A接合。在時(shí)刻t_7與t_8之間將半換檔部件2與3之間的力封閉連接重新調(diào)整為具有固定壓力P_h，最晚在時(shí)刻t_8導(dǎo)致形封閉元件9的脫開。
因此，在時(shí)刻t_8換檔部件1處于上述在半換檔部件2與3之間傳輸能力減小以及離合裝置6的形封閉部分8接合的狀態(tài)。換檔部件1的傳輸能力，可以為了實(shí)施一種負(fù)載換檔，通過控制在兩個(gè)半換檔部件2與3之間摩擦力封閉區(qū)內(nèi)的傳輸能力按已知的方式和方法調(diào)整。與此同時(shí)，為了調(diào)整到一個(gè)新的檔位，有級(jí)式自動(dòng)變速器的一個(gè)要繼續(xù)接合的換檔部件的傳輸能力可在牽引力不間斷的情況下調(diào)整。
上述操縱策略導(dǎo)致?lián)Q檔部件1的功能構(gòu)件，亦即兩個(gè)半換檔部件2和3以及形封閉元件9，可用一公共的致動(dòng)器控制，由此有利地節(jié)省結(jié)構(gòu)空間并保證經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)有級(jí)式自動(dòng)變速器。
采用上述方法可在有級(jí)式自動(dòng)變速器內(nèi)在負(fù)載下實(shí)施已知的重疊換檔(berschneidungsschaltungen)。此外，在接合一個(gè)要接合的換檔部件時(shí)，可有利地減小用于有級(jí)式自動(dòng)變速器摩擦力封閉元件或摩擦力封閉的換檔部件的操縱壓力或接合力，由此提高有級(jí)式自動(dòng)變速器的效率。
圖7用局部視圖示意地表示按本發(fā)明的變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中，半換檔部件2和3以及離合裝置6借助一公共的致動(dòng)器28控制。在對(duì)圖7的說明中，為了看得清楚和更好地理解，對(duì)于結(jié)構(gòu)或功能上相同的結(jié)構(gòu)部分，采用如在圖1至圖6的說明中同樣的符號(hào)。
致動(dòng)器28設(shè)計(jì)有一個(gè)液壓的活塞裝置14，它可在背對(duì)換檔部件1的那一側(cè)用壓力腔27的控制壓力P_se控制。換檔部件1在這里設(shè)計(jì)為摩擦片式制動(dòng)器，其中第二半換檔部件3設(shè)計(jì)為在這里由變速器殼構(gòu)成的外摩擦片支架3A和設(shè)計(jì)有相對(duì)于外摩擦片支架3A可軸向移動(dòng)但不能旋轉(zhuǎn)地連接的外摩擦片3B，以及第一半換檔部件2設(shè)計(jì)有內(nèi)摩擦片支架2A和相對(duì)于內(nèi)摩擦片支架2A可軸向移動(dòng)但不能旋轉(zhuǎn)地連接的內(nèi)摩擦片2B。活塞裝置14可沿變速器軸15的軸向移動(dòng)地裝在變速器軸15上，在圖7所示的位置下活塞裝置處于其靜止位置。
從圖7所示的換檔部件1的狀態(tài)出發(fā)，在出現(xiàn)換檔部件1接合的要求時(shí)，按上面已說明的方式升高在壓力腔27內(nèi)的壓力P_se，以及使活塞裝置14朝由外摩擦片3B和內(nèi)摩擦片2B組成的摩擦片組16的方向移動(dòng)。在活塞裝置14與內(nèi)摩擦片支架2A之間設(shè)處于預(yù)緊的安裝位置的第一彈簧裝置17，在這里它設(shè)計(jì)為一種盤形彈簧。隨著活塞裝置14移動(dòng)距離的增加，使內(nèi)摩擦片2A朝同步化裝置7的一個(gè)設(shè)計(jì)為同步環(huán)的摩擦面元件18的方向移動(dòng)，直至內(nèi)摩擦片支架2A的同步區(qū)19貼靠在同步環(huán)18上或與之處于摩擦連接狀態(tài)。
同步環(huán)18通過第二彈簧裝置20被可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5的行星齒輪架21朝內(nèi)摩擦片支架2A的同步區(qū)19方向彈動(dòng)。第二彈簧裝置20在這里同樣設(shè)計(jì)為盤形彈簧，它的彈簧力在離合裝置6完全脫開時(shí)將同步環(huán)18朝活塞裝置14方向移動(dòng)直至止擋29。同步環(huán)18可沿變速器軸15的軸向移動(dòng)但不能旋轉(zhuǎn)地裝在行星齒輪架21上，所以隨著活塞裝置14移動(dòng)距離的增加，內(nèi)摩擦片支架2A和行星齒輪架21通過同步化裝置7同步化。在這里，行星齒輪架21代表可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5以及是圖中未進(jìn)一步表示的行星齒輪組的一部分，行星齒輪組再與有級(jí)式自動(dòng)變速器的另一些變速器構(gòu)件在工作上連接起來。
在內(nèi)摩擦片支架2A以齒型面22嚙合在行星齒輪架齒型面23之前，在內(nèi)摩擦片支架2A與行星齒輪架21之間的轉(zhuǎn)速差通過同步化裝置7消除。這一點(diǎn)是這樣實(shí)現(xiàn)的隨著活塞裝置14移動(dòng)距離增加，第二彈簧裝置20的彈力增大以及由于第二彈簧裝置20的漸進(jìn)使同步環(huán)18與內(nèi)摩擦片支架2A的同步區(qū)19之間的摩擦力增加，從而通過同步環(huán)18平衡了行星齒輪架21與內(nèi)摩擦片支架2A之間的轉(zhuǎn)速差。
通過進(jìn)一步提高控制壓力P_se使活塞裝置14繼續(xù)朝摩擦片組16的方向移動(dòng)，以及使內(nèi)摩擦片支架2A的齒型面22嚙合在以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的行星齒輪架21的齒型面23內(nèi)，所以離合裝置6形封閉地接合以及可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5(在這里只表示了其中的行星齒輪架21)接合在第一半換檔部件2上。
若繼續(xù)增大控制壓力P_se以及活塞裝置14進(jìn)一步朝摩擦片組16的方向移動(dòng)，則外摩擦片3B打滑地與內(nèi)摩擦片2B進(jìn)入工作連接狀態(tài)。若控制壓力P_se相當(dāng)于固定壓力P_h，則摩擦片組16壓緊，使外摩擦片3B與內(nèi)摩擦片2B力封閉地亦即無轉(zhuǎn)速差或無打滑地貼靠。在換檔部件1的此種狀態(tài)下，作用在換檔部件1上的扭矩，從行星齒輪架21通過摩擦片組16導(dǎo)引到變速器殼或外摩擦片支架3A上。
若在有級(jí)式自動(dòng)變速器的控制器內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)脫開換檔部件1的要求，則控制壓力P_se被降低，因此活塞裝置14被一個(gè)同樣設(shè)計(jì)為盤形彈簧的第三彈簧裝置24朝壓力腔27方向壓。從控制壓力P_se的一個(gè)規(guī)定的壓力值起，摩擦片組16的傳輸能力以這樣的方式減小，即，使摩擦片組16或片式制動(dòng)器過渡到打滑工作狀態(tài)。
從活塞裝置14的一個(gè)規(guī)定的移動(dòng)距離起，一個(gè)與活塞裝置14連接的傳動(dòng)件25貼靠在內(nèi)摩擦片支架2A的傳動(dòng)件26上。在這里傳動(dòng)件25和傳動(dòng)件26分別設(shè)計(jì)為扣環(huán)，它們分別裝入活塞裝置14或內(nèi)摩擦片支架2A的槽內(nèi)。
若活塞裝置14在第三彈簧裝置24的彈簧力作用下進(jìn)一步朝壓力腔27方向運(yùn)動(dòng)，則內(nèi)摩擦片支架2A通過傳動(dòng)件25以這樣的方式沿軸向移動(dòng)，即，使齒型面22與齒型面23脫開嚙合以及脫開離合裝置6的形封閉部分8。此時(shí)，同步環(huán)18仍舊被第二彈簧裝置20壓靠在內(nèi)摩擦片支架2A的同步區(qū)19上。
隨著活塞裝置14朝壓力腔27的方向移動(dòng)距離的增加，在同步區(qū)19與同步環(huán)18之間的摩擦力封閉的連接也被取消。因此，在可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件5或行星齒輪架21與內(nèi)摩擦片支架2A之間不再存在連接，由此使內(nèi)摩擦片支架2A的轉(zhuǎn)速通過摩擦片組16降至零。造成此結(jié)果的原因是由于在摩擦片2B與3B之間有液體摩擦力。在換檔部件1的這一狀態(tài)下，外摩擦片3B與內(nèi)摩擦片2B之間的施曳扭矩被消除。
在圖7中表示了換檔部件1的這一狀態(tài)以及以在圖3、圖4和圖5中時(shí)刻t_0所表示的情況為特征。此時(shí)，控制壓力P_se調(diào)整為，使換檔部件1的功能構(gòu)件既不摩擦力封閉也不形封閉地通過換檔部件1傳輸力流。此外，在內(nèi)摩擦片2B與外摩擦片3B之間不存在轉(zhuǎn)速差Δn_se。在此狀態(tài)下，摩擦片式制動(dòng)器的拖曳扭矩減到零，以及在離合裝置6的同步環(huán)18與同步區(qū)19之間只存在一個(gè)很小的拖曳扭矩，從現(xiàn)在起在它們之間存在轉(zhuǎn)速差。
按本發(fā)明的一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì)規(guī)定，在圖6的說明中指出的形封閉元件9以及半換檔部件2和3公共的控制器與圖7中表示的致動(dòng)器28在工作上連接起來，并借助唯一的一個(gè)致動(dòng)器控制換檔部件1所有的功能構(gòu)件，亦即同步化裝置7、離合裝置6的形封閉部分8、半換檔部件2和3以及形封閉元件9。
此外，按本發(fā)明的變速器另一種有利的實(shí)施形式規(guī)定，在半換檔部件的每一個(gè)和與之連接的可旋轉(zhuǎn)和/或不可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件之間，設(shè)一個(gè)分別包括同步化裝置與形封閉部分的離合裝置。由此存在可能性，在換檔部件兩側(cè)脫開變速器構(gòu)件并因而避免拖曳扭矩。這尤其在多片式離合器或另一種摩擦力封閉的換檔部件中有突出的優(yōu)點(diǎn)，它在進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)均與可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件處于工作連接狀態(tài)。
附圖標(biāo)記一覽表1 換檔部件 2 第一個(gè)半換檔部件 2A內(nèi)摩擦片支架2B 內(nèi)摩擦片 3 第二個(gè)半換檔部件 3A外摩擦片支架3B 外摩擦片 4 不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)5 可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件件6 離合裝置 7 同步化裝置8 形封閉部分9 形封閉的元件 10 中間質(zhì)量 11功能塊12 另一個(gè)功能塊 13 致動(dòng)器14活塞裝置15 變速器軸 16 摩擦片組 17第一個(gè)彈簧裝置18 摩擦面元件，同步環(huán) 19 同步區(qū)20第二個(gè)彈簧裝置21 行星齒輪架 22 齒型面23齒型面24 第三個(gè)彈簧裝置 25 傳動(dòng)件26傳動(dòng)件27 壓力腔 28 致動(dòng)器29止擋Δn_se 轉(zhuǎn)速差Δn_syn 同步轉(zhuǎn)速 P_h 固定壓力P_se 控制壓力 t 時(shí)間 t_o-t_8時(shí)刻
權(quán)利要求
1.變速器，尤其汽車的自動(dòng)變速器，有至少一個(gè)換檔部件(1)，它至少由一個(gè)可與第一個(gè)半換檔部件(2)進(jìn)入力封閉工作連接狀態(tài)的第二半換檔部件(3)構(gòu)成以及它的半換檔部件(2、3)可分別與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件(4)和/或可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件(5)連接，其中，至少在第一半換檔部件(2)和可與之連接的變速器構(gòu)件(5)之間設(shè)一形封閉的離合裝置(6)，其特征為離合裝置(6)附加地設(shè)計(jì)有使離合裝置(6)同步化的摩擦力封閉的元件(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的變速器，其特征為離合裝置(6)的摩擦力封閉的元件(7)有一個(gè)可沿軸向移動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)固定地與變速器構(gòu)件(5)連接的摩擦面元件(18)。
3.按照權(quán)利要求2所述的變速器，其特征為摩擦面元件(18)相對(duì)于變速器構(gòu)件(5)按這樣的方式彈動(dòng)，即，在離合裝置(6)的形封閉部分(8)接合前，為了離合裝置(6)同步化使摩擦面元件與配屬的半換檔部件(2)工作連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的變速器，其特征為離合裝置(6)的形封閉部分(8)設(shè)計(jì)為卡爪離合器。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的變速器，其特征為設(shè)用于操縱換檔部件(1)和用于控制離合裝置(6)的致動(dòng)器(28)。
6.按照權(quán)利要求5所述的變速器，其特征為致動(dòng)器(28)通過第一彈簧裝置(17)作用在離合裝置(6)上。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的變速器，其特征為致動(dòng)器(28)設(shè)計(jì)為，當(dāng)出現(xiàn)換檔部件(1)接合的要求時(shí)，在換檔部件(1)的半換檔部件(2、3)之間建立力封閉連接前，可沿?fù)Q檔部件(1)的軸向以這樣的方式操縱離合裝置(6)，即，使離合裝置(6)借助摩擦力封閉的元件同步化并接著調(diào)整離合裝置(6)的形封閉部分(8)。
8.按照權(quán)利要求5至7之一所述的變速器，其特征為致動(dòng)器(28)設(shè)計(jì)有一個(gè)液壓活塞裝置(14)，在加壓時(shí)它將換檔部件(1)和離合裝置(6)分別沿接合方向操縱。
9.按照權(quán)利要求8所述的變速器，其特征為致動(dòng)器(28)設(shè)計(jì)有第二個(gè)彈簧裝置(20)，在要求脫開換檔部件(1)時(shí)，彈簧裝置(20)將活塞裝置(14)朝換檔部件(1)和離合裝置(6)的脫開方向操縱。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的變速器，其特征為致動(dòng)器(28)設(shè)計(jì)為，在朝換檔部件(1)和離合裝置(6)的脫開方向操縱活塞裝置(14)時(shí)，它首先脫開換檔部件(1)，然后脫開離合裝置(6)。
11.按照權(quán)利要求1至10之一所述的變速器，其特征為換檔部件(1)設(shè)計(jì)有用于形封閉地連接半換檔部件(2、3)的形封閉元件(9或9A)。
12.控制具有至少一個(gè)換檔部件(1)的變速器的方法，換檔部件包括至少兩個(gè)可進(jìn)入力封閉工作連接狀態(tài)的半換檔部件(2、3)，它們可分別與不能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件(4)和/或可旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件(5)連接，其中，至少在半換檔部件之一(2)和可與之連接的變速器構(gòu)件(5)之間設(shè)一離合裝置(6)，以及，當(dāng)出現(xiàn)換檔部件(1)接合的要求時(shí)a)脫開的離合裝置(1)同步化，b)離合裝置(6)的形封閉部分(8)接合，以及c)換檔部件(1)的半換檔部件(2、3)力封閉地連接。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征為為了離合裝置(6)的同步化，離合裝置(6)的摩擦力封閉的元件(7)接合。
14.按照權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征為在半換檔部件(2、3)力封閉地連接后，換檔部件(1)的形封閉元件(9或9A)接合。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征為在形封閉元件(9或9A)接合后，通過取消力封閉減小換檔部件(1)半換檔部件(2、3)之間的傳輸能力。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征為當(dāng)出現(xiàn)脫開換檔部件(1)的要求時(shí)，建立半換檔部件(2、3)之間的力封閉連接。
17.按照權(quán)利要求16所述的方法，其特征為在建立起半換檔部件(2、3)之間的力封閉連接后，脫開換檔部件(1)的形封閉元件(9或9A)。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征為在換擋部件(1)的形封閉元件(9或9A)脫開后，取消半換檔部件(2、3)之間的力封閉連接。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征為在半換檔部件(2、3)之間的力封閉連接取消后，脫開離合裝置(6)的形封閉部分(8)。
20.按照權(quán)利要求19所述的方法，其特征為在離合裝置(6)的形封閉部分(8)脫開后，脫開離合裝置(6)的摩擦力封閉的元件(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變速器，尤其汽車的自動(dòng)變速器，它有至少一個(gè)換檔部件，換檔部件至少由一個(gè)可與第一個(gè)半換檔部件進(jìn)入力封閉工作連接的第二半換檔部件構(gòu)成。這些半換檔部件可與不能旋轉(zhuǎn)的和/或能旋轉(zhuǎn)的變速器構(gòu)件連接，其中，至少在第一半換檔部件和可與之連接的變速器構(gòu)件之間設(shè)一形封閉的離合裝置。離合裝置還附加地設(shè)計(jì)有一個(gè)同步化裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種控制變速器的方法，此變速器有至少一個(gè)換檔部件和兩個(gè)可進(jìn)入力封閉工作連接的半換檔部件。當(dāng)出現(xiàn)換檔部件接合的要求時(shí)，離合裝置借助同步化裝置同步化，離合裝置的形封閉部分接合，以及換檔部件的半換檔部件力封閉地連接。
文檔編號(hào)F16D23/02GK1485557SQ03152310
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者米夏埃爾·埃本霍希, 德特勒夫·巴施, 拉爾夫·德雷布霍爾茨, 德雷布霍爾茨, 夫 巴施, 米夏埃爾 埃本霍希 申請(qǐng)人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司