CN101512197A - 自动变速器的液压或气动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动变速器的液压或气动控制装置，该控制装置包括带有调节缸(15，16)的调节装置，所述调节缸具有压力腔(19a，19b；20a，20b)，其中所述调节缸(15，16)的压力腔(19a，19b；20a，20b)能分别经由控制阀(22a，22b；32a，32b)与压力管路(26)连接，所述压力管路(26)能经由一主切断阀(45a)选择性地与主压力管路(8)连接或者能相对于该主压力管路截止。为了改善控制性能和提高工作安全性，在所述主压力管路(8)和所述压力管路(26)之间与所述第一主切断阀(45a)并联地设有至少一个另外主切断阀(45b)。

Description

自动变速器的液压或气动控制装置
技术领域
本发明涉及一种自动变速器的液压或气动控制装置，该控制装置具有至少两个调节装置，所述调节装置分别设计成具有两个由活塞分开的压力腔的双作用调节缸，其中所述调节缸的压力腔分别经由控制阀能选择性地与压力管路或者与无压管路连接，压力管路能经由主切断阀选择性地与主压力管路连接或者相对于该主压力管路截止。本发明还涉及一种用于驱控这种液压或气动控制装置的控制元件的方法。
背景技术
开头所述类型的、以压力介质如液压油或压缩空气工作的控制装置以不同的实施形式已知，并应用在用于执行换挡的机动车辆自动变速器中。在轿车中，这种控制装置通常设计成液压作用的，而在较大的商务车辆、如载重车辆和公共汽车中由于其中设有压缩空气设备而主要设计成气动作用的。
例如在DE 199 31 973 A1和DE 101 31 853 A1以基本相同的实施形式公开了这种控制装置。其中分别设有泵，通过该泵可将压力介质从储存容器或者油槽输送到主压力管路中。通过设计成两位两通电磁换向阀的主切断阀，压力管路能选择性地与主压力管路连接或者相对于该主压力管路截止。在该压力管路上连接有多个设计成两位三通电磁换向阀的控制阀，所述控制阀分别成对地配设于一个调节装置。所述调节装置分别设计成具有由活塞分开的两个压力腔的双作用调节缸，其中压力腔通过连接管路分别与所配设的控制阀之一连接并通过所述控制阀能选择性地与压力管路或者与无压管路连接。
根据变速器内部的换挡操纵装置的设计形式，调节装置可以具有用于从多个换挡叉轴拨块凹槽中选择一个的选择调节器的功能或者用于置入和置出相关换挡叉轴拨块凹槽的挡位的挡位调节器的功能或者说仅具有挡位调节器的功能。如果换挡操纵经由一轴向可动的和可旋转的换挡轴来实现，则用作选择设置器的调节装置是必要的，用于选择换挡叉轴拨块凹槽的换挡轴通过该调节装置经由变速杆拨指可与相关换挡叉轴拨块凹槽的换挡滑杆形锁合地接合。通过另一用作换挡调节器的调节装置经由换挡轴通过相关换挡滑杆的轴向移动便能实现对所配设的挡位的嵌入和置出，该换挡滑杆经由换挡拨叉与换挡套管接合。
但也可以分别通过一个所配设的调节装置直接操纵换挡滑杆或者换挡振动。在此情况下，所有调节装置用作挡位调节器，换挡叉轴拨块凹槽的选择仅通过驱控挡位调节器来实现。在此情况下，调节装置的所必需的数量与换挡叉轴拨块凹槽的数量一致，因此在具有六个前进挡和一个倒车挡的简单的自动变速器中，至少四个调节装置是必需的。
由具有可直接由调节装置操纵的换挡滑杆或换挡振动的简单的自动变速器的上述例子出发，出现具有高的压力介质需求的换挡和具有低的压力介质需求的换挡。当在配设于同一换挡叉轴拨块凹槽、亦即通过同一换挡滑杆或换挡振动嵌入或置出的两个挡位之间换挡时，仅使用唯一一个调节装置，这使压力介质需求较低。
而如果在配设于不同的换挡叉轴拨块凹槽、亦即通过不同的换挡滑杆或换挡振动嵌入或置出的两个挡位之间换挡时，则使用两个调节装置，这要求较高的压力介质需求。在所谓的多重换挡时存在更高的压力介质需求，其中多次换挡以短的时间顺序相继进行。
现在，主切断阀具有以下任务，即在换挡阶段中以关闭的状态将带有连接的控制阀和调节装置的压力管路与主压力管路分开。由此便能使控制阀和调节装置不被主压力管路中的较高的主压力损坏，由此避免了调节装置的否则可能的泄漏损失和有时可能的不想要的运动。
而在换挡阶段，主切断阀打开并且压力管路由此与主压力管路连接，以便给控制阀和经由所述控制阀待驱控的调节装置供给足够高的压力以及足够高的体积流。因此，根据体积流设计主切断阀，该体积流在考虑到由磨损决定的泄漏的情况下与在换挡过程中可能出现的最大的体积流相当。因此，主切断阀通常尺寸较大，由此较贵并易发生故障，由于显著的滞后而具有差的控制性能，并在通常的设计成电磁换向阀的情况下需要较高的控制电流。另外，在主切断阀发生故障时，整个控制装置失效并且因此所配设的变速器不再能换挡。
为至少部分地避免所述缺点，还已知代替大的电磁换向阀以所谓的助力器布置结构在主压力管路和压力管路之间设置相应大的压力控制的主切断阀，该主切断阀能经由一较小的、连接在主压力管路上并设计成电磁换向阀的前置阀被加载控制压力。由于前置阀的快速的响应特性和小的必需的控制电流，至少部分地改善了这种阀布置结构的可控性。但由于必需两个阀，这种结构的成本增加并且至少未改善其工作安全性，因为所述两个阀(压力控制的主切断阀和电控预控制阀)之一上的故障可能导致控制装置失效。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种开头所述类型的控制装置，该控制装置在结构简单而成本低廉的情况下具有较好的控制性能和较高的工作安全性。此外，给出一种用于驱控所述类型的控制装置的控制元件的方法。
所述目的通过自动变速器的液压或气动控制装置来实现，所述控制装置包括具有调节缸的调节装置，所述调节缸带有压力腔，其中所述调节缸的压力腔分别经由控制阀能与压力管路连接，其中压力管路经由主切断阀能选择性地与主压力管路连接或者相对于该主压力管路截止。根据本发明，在所述控制装置中还规定，至少另一主切断阀与第一主切断阀并联地连接在主压力管路和压力管路之间。
这种结构能使所述至少两个主切断阀的尺寸小，这由于所述主切断阀的较快的响应特性而导致控制装置的改善的可控性。此外，显著提高了控制装置的工作安全性，因为当主切断阀之一发生故障时仍通过未发生故障的主切断阀确保控制装置的工作能力，即使动力性受限。
所有的主切断阀优选设计成可直接驱控的两位两通电磁换向阀，因而可直接驱控并能成本低廉地获得。
同样，所有主切断阀有利地构造成结构相同的，由此能实现有利的购置成本和物流成本。此外，由此简化了对主切断阀的控制，因为所有主切断阀能根据相同的特征曲线控制。
有利的还有，主切断阀能彼此独立地由一个配设的控制器驱控，因为例如根据当前的压力介质需求便可以单个地驱控主切断阀。
另外有利的还有，主切断阀的参数这样确定，使得通过打开所有的主切断阀能满足最大可能的压力介质需求，而通过仅打开其中一个主切断阀能满足较小的压力介质需求。
为根据需求控制主切断阀，也可使用连接在压力管路上的压力传感器，通过该压力传感器能测定压力管路中的压力p_dls和/或压力梯度((dp/dt)_dls)。
所述的第二个目的通过一种用于驱控自动变速器的液压或气动控制装置的控制元件的方法来实现，所述控制装置包括具有调节缸的调节装置，所述调节缸带有压力腔，其中调节缸的压力腔分别经由一控制阀能与压力管路连接，压力管路经由主切断阀能选择性地与主压力管路连接或者相对于该主压力管路截止。按照所述方法规定，当存在多个在主压力管路和压力管路之间并联设置的主切断阀时，测定调节装置和所配设的控制阀的压力介质需求，以及根据测定的压力介质需求驱控主切断阀。
为此可规定，换挡过程之前估计压力介质需求，并且在换挡过程中在压力介质需求较高时打开多个主切断阀，而在压力介质需求较低时仅打开其中一个主切断阀或者一部分主切断阀。
其中，在换挡过程中当仅打开一个主切断阀或者一部分主切断阀时为避免主切断阀之一提前磨损而有利地通过多个这样的换挡过程交替地以事先确定的顺序使用所有主切断阀。
其中须考虑，主切断阀之一不仅在过度使用的情况下由于密封件和密封面的摩擦磨损而且在低于一般的使用情况下亦即在静止时间长的情况下由于密封件牢固粘结在密封面上和由于在运行时由于其断开而会提前磨损。在统计学上大致同样经常地使用所有主切断阀能使两种形式的磨损最小并大致均匀地分布，因此这样也提高了整个控制装置的使用寿命。
代替所述的工作方式，也可以在一个换挡过程开始时首先仅打开一个主切断阀，在该换挡过程中通过连接在压力管路上的压力传感器测定压力管路中的压力p_dls和/或压力梯度(dp/dt)_dls，并且当所检测的压力p_dls低于事先确定的最低压力p_min时和/或所检测的压力梯度(dp/dt)_dls低于事先确定的最小压力梯度(dp/dt)_min时分别逐渐地打开另一主切断阀，直至达到或超过压力管路中的最低压力p min和/或最小压力梯度(dp/dt)_min。
即使在这样顺序地打开主切断阀的换挡过程中，通过多个这种换挡过程以事先确定的顺序交替使用所有主切断阀，亦即总是首先打开另一主切断阀，也能避免主切断阀之一的提前磨损。
另外有利的是，诊断主切断阀上的故障，并且在识别出主切断阀之一上的故障时接着仅还驱控和操纵未发生故障的主切断阀。由此通过发生故障的主切断阀的未限定的状态能避免功能故障。
附图说明
为说明本发明，附上附图说明。在这些附图中：
图1示出按照本发明的控制装置的示意线路图，
图2示出按照现有技术的第一控制装置的示意线路图，以及
图3示出已知的第二控制装置的示意线路图。
具体实施方式
在图1、2和3中分别示出机动车辆自动变速器的液压或气动控制装置1、1’、1”，这些控制装置具有以下共同之处：
通过由马达2驱动的泵3可将压力介质如液压油或压缩空气经由抽吸管路4和止回阀5从储存容器6或油槽7输送到主压力管路8中。为补偿压力波动，一蓄能器9连接在主压力管路8上。
控制装置1、1’、1”具有多个调节装置，其中在图1、2和3中分别仅示出两个调节装置13和14。根据变速器内部的换挡操纵装置的结构形式，调节装置13和14可以是指选择调节器和切换调节器或者仅指切换调节器，并分别设计成双作用调节缸15、16，该调节缸分别具有两个分别由活塞17、18分开的压力腔19a、19b和20a、20b。
第一调节装置13的压力腔19a、19b分别通过连接管路21a、21b与设计成两位三通电磁阀的控制阀22a、22b的出口连接。通过所配设的第一控制阀22a，第一调节装置13的第一压力腔19a能选择性地经由回流管路23a和止回阀24a与无压管路12或者经由流入管路25a与压力管路26连接。
同样，第一调节装置13的第二压力腔19b通过所配设的第二控制阀22b能选择性地经由回流管路23b和止回阀24b与无压管路12或者经由流入管路25b与压力管路26连接。
第二调节装置14的压力腔20a和20b以相同的方式和方法分别经由连接管路31a、31b与设计成两位三通电磁阀的控制阀32a、32b的出口连接。通过所配设的第一控制阀32a，第二调节装置14的第一压力腔20a能选择性地经由回流管路33a和止回阀34a与无压管路12或者经由流入管路35a与压力管路26连接。同样，第二调节装置14的第二压力腔20b通过所配设的第二控制阀32b能选择性地经由回流管路33b和止回阀34b与无压管路12或者经由流入管路35b与压力管路26连接。
为补偿压力波动，一蓄能器27连接在压力管路26上。同样，在压力管路26上连接有一压力传感器28，如在DE199 31 973A1中规定的那样，该压力传感器能用于测量调节装置13和14的压力腔19a、19b或者20a、20b中的操纵压力；或者如在DE 101 31 853 A1中规定的那样，该压力传感器用于计算确定所述操纵压力。
此外设有一设计成优选电子式的控制仪器29，该控制器经由电控制线30a、30b、40a、40b与调节装置的控制阀22a、22b、32a、32b连接，经由另一电控制线36与马达2连接并经由电传感器线37与压力传感器28连接。
在一种原理上由DE 199 31 973 A1和DE 101 31 853 A1已知的、根据图2的控制装置1’的实施形式中，在主压力管路8和压力管路26之间仅布置一个主切断阀38。主切断阀38设计成两位两通电磁换向阀并经由电控制线39与控制器29连接。
主切断阀38具有以下任务：将连接在压力管路26上的控制阀22a、22b、32a、32b在换挡过程之外为了避免泄漏损失与主压力管路8分开以及在换挡过程期间为操纵调节装置13、14与主压力管路8连接以供给足够的压力和足够的体积流。因为目前仅设有一个主切断阀38，所以该主切断阀根据调节装置13、14的最大可能的压力介质需求设计并且因而尺寸较大，这导致较差的控制性能，如延迟的响应特性、高的必需的控制流、较高的部件成本以及在大多数换挡过程中对控制阀22a、22b、32a、32b的不必要高的机械载荷。此外，主切断阀38上的故障会使整个控制装置失效。
为限制主压力，主压力管路8经由限压阀10和回流管路11与通入储存容器6或者油槽7中的无压管路12连接。
在根据图3的控制装置1“的又一已知的实施形式中，同样在主压力管路8和压力管路26之间仅设置唯一一个主切断阀41，但与根据图2的前述实施形式不同，该主切断阀设计成压力控制的两位两通换向阀。为驱控主切断阀41设有一前置阀42，该前置阀设计成两位两通电磁换向阀，其进口连接在主压力管路8上，其出口经由压力控制管路43连接在主切断阀41的控制进口上，并且该前置阀经由电控制线44与控制器29连接。
用作前置阀42的电磁换向阀的尺寸明显比根据图2的前述实施形式的主切断阀38小，由此改善了电磁换向阀42的控制性能和可靠性。而通过使用这两个换向阀41、42则未实现成本优势和改善工作安全性。
与根据图2和图3的前述已知的实施形式不同，在根据图1的按照本发明的控制装置1中，在主压力管路8和压力管路26之间并联布置多个、例如两个主切断阀45a、45b。主切断阀45a和45b分别设计成两位两通电磁换向阀并分别经由电控制线46a、46b与控制器29连接，因此它们可以彼此不相关地被驱控。
主切断阀45a和45b有利地设计成尺寸较小，这致使较好的响应特性。此外，主切断阀45a和45b优选构造成结构相同的并且这样设计，使得通过仅打开一个主切断阀(45a或45b)能满足调节装置13、14的较小的压力介质需求并通过打开两个主切断阀45a、45b能满足调节装置13、14的较大的压力介质需求。由此可以根据需求驱控主切断阀45a、45b，由此在换挡过程期间明显减小控制阀22a、22b、32a、32b的机械载荷以及泄漏损失。
为根据需求驱控，也可使用压力传感器28，使得在换挡阶段可以根据压力管路26中的压力p_dls和/或压力梯度(dp/dt)_dls顺序地打开主切断阀45a、45b。
在其中一个主切断阀45a或45b失效时，通过未发生故障的主切断阀45b或45a保持控制装置1的功能效率，即使具有减小的动力学、亦即变速器的延长的切换时间。因此，通过并联多个主切断阀45a、45b也明显提高了按照本发明的控制装置1相对于已知实施形式的工作安全性。
附图标记表
1        控制装置
1’      控制装置
1”      控制装置
2        马达
3        泵
4        抽吸管路
5        止回阀
6        储存容器
7        油槽
8        主压力管路
9       蓄能器
10      限压阀
11      回流管路
12      无压管路
13      调节装置
14      调节装置
15      双作用调节缸
16      双作用调节缸
17      活塞
18      活塞
19a     压力腔
19b     压力腔
20a     压力腔
20b     压力腔
21a     连接管路
21b     连接管路
22a     控制阀
22b     控制阀
23a     回流管路
23b     回流管路
24a     止回阀
24b     止回阀
25a     入流管路
25b     入流管路
26      压力管路
27      蓄能器
28      压力传感器
29      控制器
30a     控制线
30b      控制线
31a      连接管路
31b      连接管路
32a      控制阀
32b      控制阀
33a      回流管路
33b      回流管路
34a      止回阀
34b      止回阀
35a      入流管路
35b      入流管路
36       控制线
37       传感器线
38       主切断阀
39       控制线
40a      控制线
40b      控制线
41       主切断阀
42       前置阀
43       压力控制线
44       控制管路
45a      主切断阀
45b      主切断阀
46a      控制线
46b      控制线

Claims (12)

1.一种自动变速器的液压或气动控制装置，该控制装置包括带有调节缸(15，16)的调节装置，该调节缸具有压力腔(19a，19b；20a，20b)，其中所述调节缸(15，16)的压力腔(19a，19b；20a，20b)能分别经由控制阀(22a，22b；32a，32b)与压力管路(26)连接，所述压力管路(26)能经由一主切断阀(45a)选择性地与主压力管路(8)连接或者能相对于该主压力管路截止，其特征在于，在所述主压力管路(8)和所述压力管路(26)之间与所述第一主切断阀(45a)并联地设有至少一个另外主切断阀(45b)。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所有主切断阀(45a，45b)设计成两位两通电磁换向阀。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所有主切断阀(45a，45b)设计成结构相同的。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的控制装置，其特征在于，各主切断阀(45a，45b)能彼此独立地由一个配设的控制器(29)驱控。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，各主切断阀(45a，45b)的参数这样确定，使得通过打开所有主切断阀(45a，45b)能满足最大可能的压力介质需求，而通过仅打开所述主切断阀(45a，45b)之一能满足较小的压力介质需求。
6.根据权利要求4或5所述的控制装置，其特征在于，为根据需求控制各主切断阀(45a，45b)设有一连接在压力管路(26)上的压力传感器(28)，通过所述压力传感器能测定压力管路(26)中的压力p_dls和/或压力梯度(dp/dt)_dls。
7.一种用于驱控自动变速器的液压或气动控制装置(1)的控制元件的方法，所述控制装置包括带有调节缸(15，16)的调节装置，该调节缸具有压力腔(19a，19b；20a，20b)，其中所述调节缸(15，16)的压力腔(19a，19b；20a，20b)能分别经由控制阀(22a，22b；32a，32b)与压力管路(26)连接，所述压力管路(26)能经由一主切断阀(45a)选择性地与主压力管路(8)连接或者能相对于该主压力管路截止，其特征在于，当存在多个在主压力管路(8)和压力管路(26)之间并联设置的主切断阀(45a，45b)时，测定调节装置(13，14)和所配设的控制阀(22a，22b；32a，32b)的压力介质需求，以及根据所测定的压力介质需求驱控各主切断阀(45a，45b)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在换挡过程之前估计压力介质需求，并且在换挡过程期间在压力介质需求较高时打开多个主切断阀(45a，45b)，而在压力介质需求较低时仅打开一个主切断阀(45a，45b)或者一部分主切断阀(45a，45b)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在仅打开一个主切断阀(45a，45b)或者一部分主切断阀(45a、45b)的换挡过程中，经由多个这种换挡过程以事先确定的顺序交替地使用所有主切断阀(45a、45b)。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在换挡过程开始时首先仅打开一个主切断阀(45a，45b)，在换挡过程期间通过连接在压力管路(26)上的压力传感器(28)测定压力管路(26)中的压力p_dls和/或压力梯度(dp/dt)_dls，并且在所检测的压力p_dls低于事先确定的最低压力p_min和/或所检测的压力梯度(dp/dt)_dls低于事先确定的最低压力梯度(dp/dt)_min时分别逐渐地打开另一主切断阀(45b或45a)，直至达到或者超过压力管路(26)的最低压力p_min和/或最低压力梯度(dp/dt)_min。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在顺序地打开主切断阀(45a，45b)的换挡过程中，通过多个这种换挡过程以事先确定的顺序交替地使用所有的主切断阀(45a，45b)。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，诊断所述主切断阀(45a，45b)上的故障，并且在识别出所述主切断阀(45a，45b)之一发生故障时便仅还使用未发生故障的主切断阀(45a，45b)。
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