CN103429473A - 具有液力减速器的传动系及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动系，其具有液力减速器，借助于该液力减速器该传动系可液力制动；其中液力减速器具有被驱动的转子和定子或者被驱动的转子和相对于该定子反向驱动的对向定子，这共同形成可填充工作介质的和可排空该工作介质的工作腔。本发明的特征在于，液力减速器通过行星齿轮装置与传动系的、将驱动功率引导至液力减速器的部件连接，并且行星齿轮装置具有驱动的与该部件连接的内齿轮，至少一个由行星架可旋转地承载的行星齿轮和驱动地与液力减速器的定子连接的太阳齿轮，并且制动器分配给该行星架，借助于该制动器该行星架在第一运行状态中、在液力减速器的非制动运行中是可断开的，使得行星架能相关于行星架轴线转动，并且在第二运行状态中、液力减速器的制动运行中是可制动的和/或可固定的。

Description

具有液力减速器的传动系及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有详细地根据权利要求1的前序部分所述的液力减速器的传动系，以及一种用于控制操纵根据权利要求10的前序部分所述的液力减速器的方法。

背景技术

例如安装在轨道上和在街道上的机动车中，后者的情况尤其是载重机动车中的作为无磨损的持续制动器的液力减速器在非制动运行状态中具有空转损失，即使在转子和定子之间或者是在对向运动减速器中在转子和反向驱动的对向运动转子之间形成的工作腔被进一步地排空或者被排空至工作介质的预先确定的剩余工作介质量上。为了完全消除空转损失，提出了能借助于传动系的分离接合器来分离的液力减速器。例如可参阅下面的文件：

EP2024209B1

DE19927397A1

DE102005052121A1

DE102009001146A1

然而这样的分离接合器对于损害性的过载是脆弱的，例如如果分离接合器通过不合适的边界条件或者通过误操作而接通，尽管液力减速器还产生制动转矩，并且该分离接合器引起了不利的集成耗费以及附加的服务需求，例如当该分离接合器集成在机动车驱动器中或者在外部连接在该机动车传动装置上。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种具有液力减速器的传动系，通过将工作介质从工作腔排空可以减少该驱动系的空转损失，不必追溯到已知的带有缺点的、用于接通和断开该液力减速器的摩擦离合器。

根据本发明的目的通过具有权利要求1的特征的传动系以及具有权利要求10的特征的方法得以实现。在从属权利要求中提出了有利的和特别优选的本发明的设计方案。

根据本发明的传动系具有液力减速器，借助于该液力减速器传动系可液力地制动。传动系例如是机动车传动系，特别是轨道车辆的或者道路运输工具的、例如载重车辆的机动车传动系。为此传动系具有驱动发动机、特别是内燃发动机，该内燃发动机的驱动功率通过传动装置、特别是分级传动装置传输给驱动轮。在传动系中该液力减速器可以在传动装置的初级侧和次级侧上定位。特别的布置是在内燃发动机的PTO（辅助驱动器）上。

根据本发明，液力减速器具有驱动的转子和定子，二者共同形成可填充工作介质的或可排空工作介质的工作腔。如果应该描述对向运动减速器，那么设置有在第一方向上的驱动的转子和在相反的方向上驱动的对向运动转子，二者共同形成工作腔。也可以考虑具有多个工作腔的多通道减速器。

根据本发明，仅仅液力减速器通过行星齿轮装置连接至传动系的将驱动功率引导至液力减速器的部件，该部件实现了与液力减速器的脱离或者至少减少了至液力减速器的能流，使得减速器的转子不再被驱动。将驱动功率引导至液力减速器的部件例如可以是在传动装置中或者传动装置上的轴，如所示的内燃发动机的PTO的轴。例如在驱动能流的方向上在传动装置的后面、例如在万向轴中或者在万向轴上的另外的轴也是可以考虑的。

除了轴作为将驱动功率传输在液力减速器上的部件之外也可以考虑另外的传输转矩的构件。

行星齿轮装置包括太阳齿轮、内齿轮和至少一个在行星架上承载的行星齿轮。也可以考虑多个在该行星架上承载的行星齿轮。

根据本发明，内齿轮连接在将驱动功率引导至液力减速器的部件上。此连接理解为任何合适的驱动连接，使得该内齿轮由将驱动功率引导至液力减速器的部件来驱动。

太阳齿轮连接至液力减速器的转子，其中，连接适用于之前有关连接的内容。可以考虑各种适合的驱动连接，借助于该驱动连接太阳齿轮将驱动功率或者是转矩传输到液力减速器的转子上。由此就驱动功率的功率传输而言内齿轮描述为行星齿轮装置中功率传输的输入端以及太阳轮描述为行星齿轮装置中功率传输的输出端。液力减速器的制动功率或者是制动转矩向后通过行星齿轮装置反向传输，也就是说由太阳轮通过至少一个中间接通的行星齿轮传递到内齿轮上并且继续传递到传动系中的部件上，该部件将行星齿轮装置与传动系相连。

根据本发明，制动器分配有行星架，借助于行星架，制动器在第一运行状态中是可断开的，并且在第二运行状态中是可制动的和/或抵抗旋转可固定的。第一运行状态对应于液力减速器的非制动运行。在这样的非制动运行情况下，只要没有设置离合器，这根据本发明的实施方式是可能的，尽管行星驱动装置的内齿轮继续地利用传动系的驱动功率来驱动，该驱动功率例如在惯性滑行时由车辆的轮子输入到传动系中，然而由此仅仅这个或者这些行星齿轮联动，没有太阳齿轮的并且进而没有液力减速器的转子的转动或者有效的转动。因此在减速器中产生的空转损失很大程度或者完全地得以避免。

相反在第二运行状态、液力减速器的制动运行情况下，行星齿轮装置作为机械功率传递装置而工作，使得总的或近乎总的传递到内齿轮上的驱动功率通过至少一个行星齿轮传递到太阳齿轮上并且进而传递至液力减速器的转子。特别有利的是，由行星齿轮装置能实现在内齿轮和太阳齿轮之间的特别大的传动比，使得液力减速器的转子可以明显地比传递驱动功率至液力减速器的部件、例如在车辆驱动器中的轴更快地旋转。特别是可以实现大于3或者3.5的传动比。

根据本发明使用制动器用于中断或者很大程度地中断在液力减速器的转子上的功率传输，由此，与使用离合器相比可以实现高很多的“切换功”（Schaltarbeit），无需面临制动器的过载危险。由此进而可以将制动器接通至能流中，如果其没有完全被排空。另一个优点在于，制动器的结构设计与离合器相比基本上是更有利的。例如可以使用这种类型的制动器，该制动器通常作为中间轴制动器安装在载重车辆变速器中或者是组合变速器中，或者像盘式制动器用于形成单独的换挡级一样使用这样的盘式制动器。

制动器设计为湿式运行的或无润滑运行的摩擦制动器是很有利的。例如可以考虑的是盘式制动器，特别是包括多个平行的、分别具有一个或多个摩擦面的薄片。可选地，制动器可以设计为具有摩擦椎体的同步部件。也可以考虑的是液力或者电子机械操纵的制动器，特别是这样的具有自增力装置的制动器，也就是说，即该引导至制动器的操纵力由通过自增力装置产生的制动作用来增强。

为了在制动器的接通状态下、也就是说在制动器中不存在打滑的状态下实现特别高的转矩传输能力，该制动器可以设计为具有机械传动的分接离合器，该制动器可借助于该分接离合器特别是形状配合地分接。

制动器和液力减速器分配有共同的液力的或者气动的、产生控制压力的控制***，借助于该控制压力通过填充和排空工作腔来控制液力减速器的接通和断开，并且借助于该控制压力来控制该制动器的断开和接通，特别是控制制动器的分接离合器的断开和接通。

有利的是，如果制动器具有由共同的控制***的控制压力操纵的执行器，以断开和接通该制动器，并且液力减速器具有由控制压力操纵的填充控制装置，其中，执行器和/或填充控制装置抵抗控制压力这样预压和/或借助于阀装置与控制压力分开，即，当填充控制装置以工作介质填充液力减速器的工作腔时，执行器在其它的、特别是较低的控制压力的情况下接通制动器。由此控制压力可以具有第一控制压力区域和第二控制压力区域，在该第一控制压力区域中接通制动器，在该第二控制压力区域中液力减速器的工作腔以工作介质填充，其中，该制动器保持接通。也可能的是，设置第三控制区域，特别是在第一控制压力区域和第二控制压力区域之间，在该第三控制区域中将接通的制动器借助于分接离合器机械地分接，其中，在紧接着或同时以工作介质填充减速器的工作腔时也保持分接离合器接通。

根据本发明的在传动系中、特别是在所描述的类型的机动车传动系中控制液力减速器操纵的方法提出，借助于制动器制动和/或机械地锁定行星架的旋转，以接通液力减速器，并且液力减速器的工作腔以工作介质填充，排空工作介质的工作腔，以断开液力减速器，并且断开制动器，以释放行星架的旋转。

根据实施方式，在接通液力减速器时首先借助于制动器制动和/或机械地锁定行星架的旋转，以接通液力减速器，并且紧接着工作腔以工作介质填充。可替换地，工作腔在非制动运行情况下也具有相对少的部分填充量，如果制动器完全地或者很大程度是接通的，然后该部分填充量被增加。根据可替换的实施方式，由于制动器相对大的制动能力然而也可以提出，接通制动器，也就是说同时实施行星架的制动和液力减速器的工作腔的填充。只不过必须确保，在制动器中不出现不期望的磨损或者超过最大制动能力，并且相应地预设最大填充、特别是工作腔的部分填充量，在打滑状态中制动器还可承受该部分填充量。

根据实施方式提出了液位监控装置，该液位监控装置测定在工作腔中的工作介质的当前液位。在此，该测定可以直接在工作腔中实现或者也可以在该同一工作腔之外实现。例如液位测定可以在液力减速器的相邻腔中实现，该相邻腔取决于在工作腔中的液位或多或少地填充，并且存在的依照相连的容器的原则被称为减速器的相连的邻近腔。

液位测定可以定量地或者定性地实现。在定量的液位测定中仅仅确定，究竟是否工作介质位于减速器的工作腔中或者是否该工作腔被排空。在定性的液位测定中将具体的液位无级地或者在不同的级的情况下测定。此外，该测定可以连续地或者以区间地实现。

可以设置制动闭锁装置，该制动闭锁装置与液位检测装置通讯地或者机械地作用连接，并且取决于测定的液位来闭锁对制动器的操纵。这样的制动闭锁装置可以设计为纯电子的控制装置，该控制装置发送相应的制动信号和/或关闭信号，以允许或者锁定借助于制动器实施的制动。可替换地制动闭锁装置也可以设计为物理地或者机械地工作的机构。混合形式也是可以考虑的。

根据有利的实施方式，液位监控装置具有布置在减速器的工作腔中的浮子或者布置在减速器的、与工作腔在液位方面以工作介质相连的邻近腔中的浮子。

附加地或者可替换地，液位监控装置包括电子的、光学的或者声学的传感器和相应的处理单元，借助于这些设备，工作腔的液位或者在液位方面以工作介质相连的减速器的邻近腔的液位通过电子电阻测量、光学信号测量或者声学信号测量来测定。

例如控制装置可以测量取决于液位的边界转数或者访问取决于液位的边界转数特征曲线或者边界转数特征曲线群，该边界转数特征曲线或者边界转数特征曲线群特别是保存在控制装置中，其中，控制装置借助于制动闭锁装置在这样的液面中关闭制动器的操纵，即当所属的当前转数位于所属的边界转数或者边界转数特征曲线之上时。这具有下面的原因：尽管在减速器的工作腔经过填充的情况下操纵制动器，也就是说，即该减速器产生制动转矩，原则上在制动器的耐用性/磨损方面被看作是有缺点的，在相对小的转数的情况下，在行星齿轮装置的和/或行星架的输入端上可以允许这样的操纵，也就是说在减速器的加速的情况下由制动器的操纵在相比较地小的转数上，因为由减速器产生的制动转矩是速度决定的，与减速器的主齿轮的旋转速度有关。

如果载重车辆传动系原则上这样设计，即减速器或者是减速器的工作腔在非激活的状态下，也就是说，当不存在对于减速器的激活要求时，应该被排空，那么在这种状态下在减速器的工作腔中工作介质的存在表现为不期望的事件。该事件可以导致，由于有利的措施制动器的操纵在对于减速器下一次的激活要求的情况下被避免或者是被关闭，由此限制了减速器的可用性。为了现今在这样的不期望的状态下再次提高减速器的可用性，根据本发明的实施方案可以提出，即在关闭制动器的操纵的情况下引入在下次可能的或者有利的时刻的情况下应该促使排空工作腔的措施。那么例如在所谓的关闭制动器的操纵的状态之后可以期待的是，直到在行星齿轮装置的和/或行星架的输入端的转数的当前的数值下降到在边界转数或者边界转数特征曲线之下，并且然后实现制动器的操纵也无需对于减速器的激活要求或者是激活信号，使得转子本身（至少主齿轮）进入旋转并且产生泵空工作腔的效果。

根据这种按照本发明的实施方式，控制装置可以具有减速器激活信号输入端，在该输入端上施加将减速器的激活要求的信号化的信号，并且尽管由激活要求控制装置引起所谓的关闭制动器的操纵，只要当前的转数位于边界转数或者边界转数特征曲线之下，不取决于另外的激活要求或者确切地说，如果不存在激活要求，控制制动器的操纵。

当确定了所期望的填充状态并且制动器的操纵相应地闭锁时，根据本发明的可替换的设计方案排空该减速器的工作腔也可以借助于另外的组合件，例如通过液力减速器的主齿轮驱动和/或副齿轮驱动利用附加电动机、特别是电动机而实现，或者该工作腔可以借助于泵被泵空。

附图说明

本发明应该紧接着结合实施例示范性地予以说明。

具体实施方式

在图1中示出了具有液力减速器1的传动系的部分，该液力减速器具有转子2、定子3和由转子2和定子3构成的工作腔4。通过行星齿轮装置5借助于将驱动功率引导至液力减速器1的部件11来驱动转子。驱动能流实现由部件11至内齿轮6，通过在行星架7上承载的行星齿轮8，作用到太阳齿轮9上并且继续至转子2。

制动器10分配给行星架7，借助于该制动器行星架7是完全地可制动的，也就是说相对于进一步的旋转被锁定。

制动器10和液力减速器1分配有共同的、产生控制压力的控制***12，该控制压力不仅控制液力减速器1的工作腔的填充而且利用制动器10控制行星架7的制动。示范性地在图1中示出了用于产生控制压力的不同操纵压力区域的可能性，并且为此在图1a中示出第二可能性。根据图1，止回阀14（未示出）定位在通向液力减速器1的填充控制装置的控制压力管线13中，该止回阀在预确定的压力之上才开启。相反地制动器10在预确定的压力之下通过控制压力管线13加载控制压力并且由此接通。

当然代替该止回阀14也可以设置节流装置或者另外的适合的部件，特别是不可调节的部件，该部件产生恒定的压力降或者是具有恒定的截面，或者设置可调节的节流部件。

在根据图1a所示的示范性的实施方式中，控制压力管线13中的控制压力抵抗在液力减速器的制动器10中和在填充控制装置15中的不同的预压力而工作，该填充控制装置在此示范性地作为换向阀示出，换向阀断开和接通用于减速器的工作腔的工作介质的输入管线16。预压力通过适合的弹性装置施加，其中，后者分别作为弹簧示出。

当然也可以考虑另外的措施，以便在不同的控制压力情况下影响制动器10和影响液力制动器1的填充。因此例如制动器10的接通可以影响阀装置或者另外适合的部件的、机械的或者电磁的或者液力的/气动的操纵，该适合的部件开启液力减速器1的工作腔4的填充。

Claims (12)

1.一种传动系，

1.1具有液力减速器（1），借助于所述液力减速器所述传动系能液力制动；其中

1.2液力减速器（1）具有驱动的转子（2）和定子（3）或者驱动的转子（2）和相对于所述定子（2）反向驱动的对向定子，这共同形成能填充工作介质的和能排空所述工作介质的工作腔（4）；其特征在于，

1.3所述液力减速器（1）通过行星齿轮装置（5）与所述传动系的、将驱动功率引导至液力减速器的部件（11）连接，并且

1.4所述行星齿轮装置（5）具有驱动地与所述部件（11）连接的内齿轮（6），至少一个由行星架（7）能旋转地承载的行星齿轮（8）和驱动地与所述液力减速器（1）的所述定子（2）连接的太阳齿轮（9），

1.5并且制动器（10）分配给所述行星架（7），借助于所述制动器所述行星架（7）在第一运行状态中、在所述液力减速器（1）的非制动运行中是能断开的，使得所述行星架（7）能相关于行星架轴线旋转，并且在第二运行状态中、所述液力减速器（1）的制动运行中是能制动的和/或能固定的。

2.根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）设计为湿式运行的或无润滑运行的摩擦制动器。

3.根据权利要求2所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）设计为盘式制动器，特别是包括多个具有摩擦面的薄片。

4.根据权利要求2所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）设计为具有摩擦锥体的同步部件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）设计为液力的或者电子机械的制动器。

6.根据权利要求5所述传动系，其特征在于，所述制动器（10）设计为自增力的液力的或者电子机械的制动器。

7.根据权利要求1至6所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）具有分接离合器，借助于所述分接离合器所述制动器（10）能机械地、特别是形状配合地分接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）和所述液力减速器（1）分配有共同的液力的或者气动的、产生控制压力的控制***（12），借助于所述控制压力通过填充和排空所述工作腔（4）控制所述液力减速器（1）的接通和断开，并且借助于所述控制压力控制所述制动器（10）的断开和接通。

9.根据权利要求8所述的传动系，其特征在于，所述制动器（10）具有由共同的所述控制***（12）的所述控制压力操纵的、用于断开和接通所述制动器（10）的执行器，并且所述液力减速器（1）具有由所述控制压力操纵的填充控制装置（15），其中，所述执行器和/或所述填充控制装置（15）克服所述控制压力这样预压和/或借助于阀装置（14）与所述控制压力分开，即，当所述填充控制装置（15）以工作介质填充所述液力减速器（1）的所述工作腔（4）时，所述促动器在其它的、特别是较低的控制压力的情况下接通所述制动器（10）。

10.一种根据权利要求1至9中至少一项的特征的、在传动系中、特别是在机动车传动系中用于控制液力减速器操纵的方法，其特征在于，借助于所述制动器（10）制动和/或机械地锁定所述行星架（7）的旋转，以接通所述液力减速器（1），并且所述工作介质所述液力减速器（1）的所述工作腔（4）以工作介质填充，并且排空所述工作介质的所述工作腔（4）用于断开所述液力减速器（1），并且断开所述制动器（10）用于释放所述行星架（7）的所述旋转。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，首先借助于所述制动器（10）制动和/或机械地锁定所述行星架（7）的旋转，以接通所述液力减速器（1），并且紧接着所述工作腔（4）以工作介质填充或者超出预定的最大的部分填充量而填充。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述行星架（7）的所述制动和/或所述行星架（7）的所述机械的锁定以及以所述工作介质对所述工作腔（4）的填充通过共同的控制压力来控制，其中填充所述工作腔（4）时，所述行星架（7）的所述制动和/或所述行星架（7）的所述机械的锁定在另外的、尤其是较低的控制压力的情况下实现。

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