用于使具有多个摩擦锁合的切换元件和至少一个形锁合的切换元件的变速器装置运行的方法

摘要

本发明涉及一种用于使具有多个摩擦锁合的切换元件（B、C、D和E）和至少一个形锁合的切换元件（A、F）的变速器装置（3）运行的方法，所述切换元件用于实现不同的传动级。在要求变速器装置（3）运行状态变换时，在该运行状态变换期间形锁合的切换元件（A）从闭合的运行状态转移到打开的运行状态中，通过提高至少一个既不为实现当前的运行状态也不为实现所要求的运行状态而须接通到变速器装置（3）的力流中的摩擦锁合的切换元件（E）的传动能力，使形锁合的切换元件（A）至少接近地转移到空载的状态中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部分中详细限定的类型 的、用于使具有多个摩擦锁合的切换元件和至少一个形锁合的切换元 件的变速器装置运行的方法。

背景技术

通常，由实践中已知的汽车动力传动系分别构成有一个内燃机和 至少一个设置在内燃机和从动装置之间的变速器装置，借助该变速器 装置能够分别提供依赖于运行状态的要求的传动级。

这种已知的且实施为自动变速器的变速器装置为了实现不同的传 动级而构成有切换元件，通过所述切换元件分别能够摩擦锁合地传递 作用的转矩。当存在用以实现确定的传动级的要求时，摩擦锁合的切 换元件中的至少一个或者多个分别从变速器装置的力流中切断，而至 少一个另外的或多个另外的摩擦锁合的切换元件为了实现所要求的传 动级而接通到变速器装置的力流中。在摩擦锁合的切换元件的接通过 程中，为了保证所期望的换挡舒适性以及牵引力不中断的切换，不需 要特别的同步措施，因为所力求的换挡舒适性以及同时牵引力不中断 的换挡能够借助摩擦锁合的切换元件在确定的压紧力情况下在宽的转 速差带内实现。

因为这种变速器装置以已知的方式和方法基于在打开的摩擦锁合 的切换元件区域内出现的拖曳损失仅能以不足够的效率运行，所以一 定的摩擦锁合的切换元件由形锁合的切换元件替代。在不仅构造有摩 擦锁合的切换元件而且构造有至少一个形锁合的切换元件以及一个相 应的齿轮组结构的自动变速器中，为了实现确定的换挡要求，须将至 少一个形锁合的切换元件接通到变速器装置的力流中。

不利地，根据这些切换元件的结构性设置，在执行变速器装置运 行状态变换的要求期间，在此期间接通的形锁合的切换元件须转移到 打开的运行状态中，存在下述的可能性，即，该形锁合的切换元件由 于在打开的摩擦锁合的切换元件区域内出现的高的拖曳力矩和/或由 于作用的转矩在优选牵引力不中断的降挡期间不能在可接受的换挡时 间内在换挡舒适性高的同时打开。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于使变速器装置运行的方 法，借助所述方法，在至少一个形锁合的切换元件参与的变速器装置 中的换挡能优选牵引力不中断地且以高的换挡舒适性在预定的换挡时 间内执行。

根据本发明，上述目的以具有权利要求1特征的方法得以实现。

在根据本发明的用于使具有多个摩擦锁合的切换元件和至少一个 形锁合的切换元件的变速器装置运行的方法中，所述切换元件用于实 现不同的传动级，在要求变速器装置运行状态变换时，在该运行状态 变换期间形锁合的切换元件从闭合的运行状态转移到打开的运行状态 中，通过提高至少一个既不为实现当前的运行状态也不为实现要求的 运行状态而须接通到变速器装置的力流中的摩擦锁合的切换元件的传 动能力，使形锁合的切换元件至少接近地转移到空载的状态中。

因此，所述至少一个要打开的形锁合的切换元件在没有附加的结 构性措施的情况下、通过在变速器装置中已经存在的机构的相应运行， 即，在这里借助至少一个摩擦锁合的切换元件，有效地、成本有利地 以及以变速器装置的小的结构空间需求在要求变速器装置运行状态变 换期间或者说在变速器装置中要求换挡期间转移到至少接近空载的运 行状态中，从而运行状态变换或者说换挡能够以小的切换力以所期望 的换挡舒适性在换挡时间同时可接受的情况下或者在预定的换挡时间 之内可靠地并且优选甚至牵引力不中断地执行。

在根据本发明的方法的一种有利的变型方案中，使形锁合的切换 元件在至少接近空载的运行状态中转移到其打开的运行状态中，借此， 在形锁合的切换元件区域中实现高的换挡舒适性并同时实现小的机械 负载。

在根据本发明的方法的另一有利的变型方案中，使摩擦锁合的切 换元件的传动能力至少接近在形锁合的切换元件的打开时刻下降，优 选降至零，以便能实现变速器装置的所要求的运行状态，而没有延迟。

在根据本发明的方法的另一变型方案中，摩擦锁合的切换元件的 传动能力在提高期间的曲线梯度根据应用来确定，以便能够在确定的 换挡时间内在具有期望高的换挡舒适性的情况下执行所要求的运行状 态变换。

在根据本发明的方法另一有利的变型方案中，摩擦锁合的切换元 件的传动能力根据变速器装置的运行温度而改变，以便能够分别与变 速器装置当前的运行状态相配地执行所要求的运行状态变换。

在根据本发明的方法的另一有利的变型方案中，使在存在降挡的 要求时为了实现所要求的目标传动级而须切断的形锁合的切换元件通 过提高至少一个既不为实现变速器装置的当前的运行状态也不为实现 要求的运行状态而须接通到变速器装置的力流中的摩擦锁合的切换元 件的传动能力、在切断之前而转移到至少接近空载的运行状态中。由 此，能够在预定的换挡时间内、牵引力不中断地、可靠地实施所要求 的降挡并且能够提供具有可重复的运行行为的变速器装置。

在根据本发明的方法的另一变型方案中，使在实现实际传动级期 间切断的且为实现要求的目标传动级而要接通的摩擦锁合的切换元件 的传动能力在存在至少接近地与对应于所要求的目标传动级的同步转 速相等的变速器输入转速的情况下提高，同时使要切断的形锁合的切 换元件转移到打开的运行状态中。

在根据本发明的方法的另一变型方案中，当为要切断的形锁合的 切换元件的空载切换而设置的摩擦锁合的切换元件至少接近准备好提 高传动能力时，使为实现目标传动级而要接通到力流中的摩擦锁合的 切换元件的传动能力在存在从实际传动级朝向目标传动级的升挡的要 求情况下提高。

在本方法的另一变型方案中，当变速器输入转速由于为要切断的 形锁合的切换元件的空载切换而设置的摩擦锁合的切换元件的传动能 力而被从与实际传动级相当的转速朝向与目标传动级相对应的同步转 速引导时，为实现实际传动级而接通的形锁合的切换元件也被切断。

不仅在权利要求书中给出的特征、而且在根据本发明的主题的后 面实施例中给出的特征分别本身单独地或者以彼此之间任意的组合适 于改进根据本发明的主题。各个特征组合对于改进按本发明的主题不 形成限制，而是具有基本上仅示例性的特征。

附图说明

根据本发明的主题的另外的优点和有利的实施方式由权利要求书 以及接下来参照附图的原理性描述的实施例得出，其中，在对不同实 施例的描述中，为了清楚起见，对于结构和功能相同的构件使用相同 的附图标记。

其中：

图1示出汽车动力传动系的极其示意性的示图；

图2示出根据图1的汽车动力传动系的变速器装置的齿轮示意图；

图3以表格的形式示出根据图2的变速器装置的换挡示意图；

图4示出根据图2的变速器装置在执行变速器装置所要求的运行 状态变换期间不同的运行状态参数的多个曲线；以及

图5示出相对于根据图2的变速器装置改变的第二实施方式的变 速器装置的在包括另一换挡的运行状态变化期间运行状态参数的不同 曲线。

具体实施方式

在图1中示出汽车动力传动系1，该汽车动力传动系包括：一个 在这里构成为内燃机的驱动机2；一个变速器装置3，借助所述变速器 装置能够实现用于前进和倒车的不同的传动级；一个差速传动单元4； 和两个汽车车轴5、6，其中，汽车车轴5在这里是汽车后轴，而汽车 车轴6是汽车前轴。

变速器装置3的或者说多级变速器的齿轮示意图在图2中示出， 其基本上由本申请人的未公开的德国专利申请DE 102008000429.4 是已知的。变速器装置3包括一个变速器输入轴6和一个变速器输出 轴7，所述变速器输出轴在安装于汽车中的状态下与差速传动单元4 连接，而变速器输入轴6与驱动机2作用连接。

此外，变速器装置3包括四个行星齿轮组P1至P4，其中，优选 构成为负行星齿轮组的第一行星齿轮组P1和第二行星齿轮组P2构 成一个可切换的串联齿轮组，而第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮 组P4是主齿轮组。附加地，变速器装置3包括六个切换元件A至F， 其中，切换元件C、D和F实施为制动器，而切换元件A、B和E实 施为换挡离合器。

借助切换元件A至F能够实现九个前进挡“1”至“9”和一个倒 车挡“R”的选择性换挡，其中，除了第四传动级“4”，为了在变速 器装置3实现传动或者说为了在变速器装置3中建立力流分别须同时 保持三个切换元件。为了能够使变速器装置3以高的自发性运行，将 切换元件A在实现第四传动级“4”期间同样保持在闭合的运行状态， 虽然这为了实现第四传动级“4”不是必需的。

切换元件A和F在这里构成为形锁合的切换元件，以便能够在变 速器装置3的运行中与仅构成有摩擦锁合的切换元件的变速器装置相 比减小由打开的摩擦锁合的切换元件所引起的拖曳力矩。因为形锁合 的切换元件通常仅能在围绕同步转速的非常狭窄的转速差带内从打开 的运行状态转移到闭合的运行状态，所以要接通的形锁合的切换元件 的同步在没有附加的结构性实施方案的情况下通过对摩擦锁合的切换 元件和驱动机进行适合操作而得到支持或者完全实现。

下面，基于根据图2的变速器装置3的多个运行参数的在图4中 关于时间t详细示出的不同运行状态曲线来详细阐述根据本发明的方 法的一种变型方案的工作方式。

在时刻T1，在变速器装置3中已挂上第一传动级“1”，其中，两 个形锁合的切换元件A和F以及附加地摩擦锁合的切换元件D处于完 全闭合的运行状态。在时刻T1，发出从变速器装置3的第一传动级“1” 出发向空挡运行状态“N”的运行状态变换或者说换挡的要求，因此 曲线GA经历一次状态变换。

在空挡运行状态“N”中，经由变速器装置3基本上没有驱动力 矩能从变速器输入轴6朝向变速器输出轴7或者沿相反方向传导。为 此，摩擦锁合的切换元件D和形锁合的切换元件A必须要打开，而形 锁合的切换元件F为了缩短变速器装置3的换挡时间继续保持在闭合 的运行状态。因为形锁合的切换元件F不仅为了实现用于倒车的传动 级“R”、而且为了实现用于前进的第一传动级“1”处于闭合的运行 状态，并且然后分别仅切换元件A和D或者切换元件B和D须闭合， 所以变速器装置3能够以高的自发性运行。

为了实现从用于前进的第一传动级“1”向空挡运行状态“N”的 换挡要求，首先打开摩擦锁合的切换元件D。同时，形锁合的切换元 件A须转移到其打开的运行状态，其中，从第一传动级“1”出发到 空挡运行状态“N”中的换挡过程在切换元件A和D完全打开的情况 下结束。

特别是在变速器装置3的非常冷的环境温度情况下以及变速器装 置3的由此引起的低的运行温度下，在打开的摩擦锁合的切换元件B、 C和E的区域中出现的拖曳力矩在变速器装置3中导致要打开的形锁 合的切换元件A不能在所希望的换挡时间内转移到其切断的运行状态 中，而没有在汽车动力传动系1中通过切换元件A的所谓的张开产生 妨碍行驶舒适性的反作用力矩。

这源于下述的事实，即，在变速器装置3中出现的拖曳力矩在要 打开的形锁合的切换元件A的区域内得到支撑并且形锁合的切换元件 A没有在所希望的范围内处于至少接近空载的运行状态，这对于能以 高的换挡舒适性执行的换挡是必需的。在变速器装置3的特别不利的 运行状态下，形锁合的切换元件A因此仅能以高的切换力打开或者根 本不能被打开。

由于这个原因，在时刻T1，摩擦锁合的切换元件E的传动能力 通过使切换元件E的操纵压力p_E从完全打开的运行状态开始斜坡 式升高而提高。通过切换元件E的传动能力的提高和要切断的摩擦锁 合的切换元件D的操纵压力p_D的同时下降，在要切断的形锁合的切 换元件A上作用的拖曳力矩m_A增加地在摩擦锁合的切换元件E的 区域内得到支持并且要切断的形锁合的切换元件A进一步被卸载。

使要切断的摩擦锁合的切换元件D的操纵压力p_D在时刻T2和 时刻T3之间保持恒定，并且在时刻T3降到打开压力水平，在该时刻， 要切断的摩擦锁合的切换元件D的传动能力基本上等于零。

在摩擦锁合的切换元件D完全打开并且同时摩擦锁合的切换元件 E的传动能力进一步升高的情况下，在要切断的形锁合的切换元件A 上作用的拖曳力矩增加地在摩擦锁合的切换元件E的区域内得到支 持，直到形锁合的切换元件A在时刻T4基本上处于空载的运行状态。

由于优选由弹簧装置提供的并且在要切断的形锁合的切换元件A 的打开方向上作用在该切换元件上的打开力，形锁合的切换元件A在 时刻T4基本上突然被打开，其中，在汽车动力传动系1中不产生妨 碍行驶舒适性或者换挡舒适性的反作用力矩。

要接通的摩擦锁合的切换元件E的操纵压力p_E在要切断的形锁 合的切换元件A的打开时刻T4重新下降到在时刻T1存在的压力水 平，借此在变速器装置3中的所要求的运行状态变换结束。

在时刻T4使形锁合的切换元件A从其闭合的运行状态转换到其 打开的运行状态通过在图4中的跳跃式改变的曲线s_A以图示示出， 其中，曲线s_A是形锁合的切换元件A的彼此形锁合地能进行接合的 切换元件半部的调节行程。

通过摩擦锁合的切换元件E的至少部分的闭合，在变速器装置3 中在切换元件A仍闭合且形锁合的切换元件F同样闭合的情况下，短 时间地至少最少接近地挂上第四传动级“4”。在变速器装置3中摩擦 锁合的切换元件E的暂时接通以及第四传动级“4”的与此相关联的 至少部分挂上导致，拖曳力矩的在仍闭合的形锁合的切换元件A上支 持的部分基本上减小到零并且在形锁合的切换元件A的区域中的形锁 合的连接能在切换元件A的至少接近空载的状态中被取消。因此，在 变速器装置3中所要求的脱挡能在预定的换挡时间内在换挡舒适性高 的同时实现。

下面基于运行状态参数的另外的在图5中示出的曲线描述根据本 发明的方法的另一变型方案，该变型方案在降挡期间在相对于根据图 1的变速器装置1在结构上改变的变速器装置1中实施，其中，在变 速器装置1的在图中未详细示出的第二实施方式中，切换元件C实施 为形锁合的切换元件，该切换元件为了实现由升挡所要求的目标传动 级而必须被引导到闭合的运行状态。

下面的描述因此基于这样的变速器装置1，所述变速器装置除了 切换元件C之外基本上具有与根据图2的变速器装置1相同的结构性 构造，其中，切换元件C构造成摩擦锁合的切换元件。在变速器装置 1的具有优选实施为爪齿的切换元件C的第二实施方式中，根据在图 3中所示的换挡逻辑在切换装置1中挂上用于前进的不同的传动级“1” 至“9”和用于倒车的传动级“R”。

如果形锁合的切换元件C为了在变速器装置1中实现所要求的目 标传动级而被切断，则在图5中所示出的不同运行参数的曲线在变速 器装置1中降挡期间形成。

切换元件C基本上为了实现第二传动级“2”、第六传动级“6” 以及第八传动级“8”而须接通到变速器装置1的力流中，并且为了实 现用于前进的另外的传动级“1”、“3”至“5”、“7”和“9”而须被引 导到或须保持在打开的运行状态。

此外，在图5中所示出的曲线是纯定性的曲线，其表征从实际传 动级“2”出发到目标传动级“1”或者从实际传动级“6”出发到目标 传动级“5”的降挡的特性。

在时刻T5，在变速器装置1中已挂上第二传动级“2”或者第六 传动级“6”。在时间上在此之后的另一时刻T6，存在朝向目标传动级 “1”或者“5”降挡的要求，其中，为了实现第一传动级“1”，须切 断形锁合的切换元件C并且须接通摩擦锁合的切换元件D，而两个形 锁合的切换元件A和F保持在闭合的运行状态。如果由于降挡而要求 第五传动级“5”作为目标传动级，则须切断形锁合的切换元件C且 须将摩擦锁合的切换元件B接通到力流中，而形锁合的切换元件A和 摩擦锁合的切换元件E保持在闭合的运行状态中。

下面详细描述首先在执行从第二传动级“2”出发朝向要求的第一 传动级“1”的降挡期间根据本发明的方法的另外的变型方案。

在存在降挡要求的时刻T6，在实现第二传动级“2”期间基本上 处于其打开的运行状态的摩擦锁合的切换元件B在延续直至时刻T7 的快速填充脉冲期间转移到下述的运行状态中，从所述运行状态出发 操纵压力p_B的提高引起摩擦锁合的切换元件B的传动能力的提高。 要切断的形锁合的切换元件C通过摩擦锁合的切换元件B的传动能 力的相应提高至少接近转移到空载的运行状态中。

为此，摩擦锁合的切换元件B的操纵压力p_B在时刻T7之后通 过持续直至另一时刻T8的压力斜坡提高到一个压力值，并且在第一 压力斜坡之后的下降的第二压力斜坡期间直至时刻T10连续降至一个 较低的压力水平。同时，要切断的形锁合的切换元件C的操纵压力p_C 在时刻T9跳跃式下降，接着直至时刻T11保持在该水平并且又在此 之后到时刻T10基本上完全被引导至零。

摩擦锁合的切换元件B的上文最后描述的操作导致，变速器装 置1的变速器输入转速n_mot大致从时刻T8起、从与实际传动级“2” 的同步转速n_sync（“2”）相当的转速出发被朝向与目标传动级“1” 的同步转速n_sync（“1”）相当的转速引导，其中，变速器输入转速 n_mot基本上在这里在时刻T10附近的时刻T12与同步转速n_sync （“1”）相等。

从时刻T9起，要接通的摩擦锁合的切换元件D通过操纵压力p_D 的相应引导基本上在时刻T10准备好接通。在变速器输入转速n_mot 基本上与目标传动级“1”的同步转速n_sync（“1”）相等的时刻T10， 摩擦锁合的切换元件D的操纵压力p_D升高到闭合压力水平并且形锁 合的切换元件D闭合。

形锁合的切换元件C由于摩擦锁合的切换元件B的前述操纵在时 刻T11基本上处于空载的运行状态并且因此能够以简单的方式和方法 从其闭合的运行状态转移到其打开的运行状态中。摩擦锁合的切换元 件B的操纵压力p_B在时刻T10之后通过持续直至时刻T13的压力 斜坡基本上降至零，借此，所要求的从第二传动级“2”出发朝向第一 传动级“1”的降挡可视为结束。

在执行所要求的降挡期间，产生汽车加速度a_fzg的在图5中所 示的曲线，该汽车加速度在时刻T5至T7之间首先基本上是恒定的。 在时刻T7，汽车加速度a_fzg下降直至时刻T9，并且接着直至时刻 T14保持在该水平。

从时刻T14起，汽车加速度a_fzg上升到目标传动级“1”的水平 并且基本上保持恒定。

根据本发明的方法的对图5所描述的另一变型方案在所要求的从 第六传动级“6”出发朝向第五传动级“5”的降挡的情况下规定，在 从第六传动级“6”出发朝向第五传动级“5”的降挡期间用于使形锁 合的切换元件C空载切换的摩擦锁合的切换元件D以与在从第二传动 级“2”出发朝向第一传动级“1”的降挡期间用于使形锁合的切换元 件C空载切换而设置的摩擦锁合的切换元件B相同的范围被操纵。

基于根据本发明方法的对图5所描述的另一变型方案，构造有形 锁合的切换元件C的变速器装置1能够在牵引力不中断的情况下实施 降挡并且同时由于拖曳力矩的损失功率进一步被降低。

在降挡期间至少一个形锁合的切换元件须被切断，所述降挡根据 按本发明的方法的一种变型方案作为双级升挡或者作为多级升挡而开 始。一旦变速器输入转速分别被朝向与同步转速n_sync（“1”）或者 n_sync（“5”）相当的转速引导，要打开的形锁合的切换元件C就基 本上转移到空载的运行状态中并且于是能够简单地且在确定的时刻转 移到其打开的运行状态中。分别保证形锁合的切换元件C空载切换或 者形锁合的切换元件C在牵引力不中断的情况下空载切换的摩擦锁合 的切换元件B或D的传动能力在形锁合的切换元件C切断之后基本 上重新降至零或者降至一个低的值。

因为在分别设置用于使形锁合的切换元件C空载切换的切换元件 B和D的区域内或许可能出现高的摩擦功率，所以所述切换元件B和 D例如能够通过策略性的冷却和/或相应的变速器润滑进行照料或者 能够构造有高功率摩擦衬片。

在根据本发明的工作方法的变型方案中，各形锁合的切换元件分 别仅能用于实现具有n个挡位的变速器装置的直至第n-1挡，因为为 了要切断的形锁合的切换元件的空载切换分别总是使用一个为了实现 下一个更高挡而要接通的摩擦锁合的切换元件，以便能够执行牵引力 不中断的降挡。

如果仅由于在切换元件区域中拖曳力矩的降低而引起的燃料消耗 降低比在附加的超速挡中运行期间更高，则根据本发明的工作方法可 能甚至在放弃最高可能的行驶挡时或者在超速挡时导致汽车燃料消耗 的降低。

附图标记列表

1            汽车动力传动系

2            内燃机

3            变速器装置

4            差速传动单元

5            汽车车轴

6            变速器输入轴

7            变速器输出轴

“1”至“9” 用于前进的传动级

“N”        变速器装置的空挡运行状态

“R”        用于倒车的传动级

A_fzg        汽车加速度

A至F       切换元件

GA         曲线

m_A        在切换元件A上作用的转矩

n_mot      变速器输入转速

n_sync     同步转速

p_B        摩擦锁合的切换元件B的操纵压力

p_C        形锁合的切换元件C的操纵压力

p_D        摩擦锁合的切换元件D的操纵压力

p_E        摩擦锁合的切换元件E的操纵压力

s_A        形锁合的切换元件A的切换行程

t          时间

T1至T14    离散的时刻