专利名称：用于运行包含多个摩擦锁合的和形锁合的换挡元件的变速器装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部分中进一步定义的类型的用于运行包含多个摩擦锁合的换挡元件和形锁合的换挡元件的变速器装置的方法。
背景技术：
在由实践中公知的既具有摩擦锁合的换挡元件又具有形锁合的换挡元件以获得多个不同变速比的自动变速器中，用于借助于力施加来闭合形锁合连接的换挡命令借助于变速器控制装置或者说在变速器控制装置中运行的变速器软件以在到达形锁合的换挡元件的同步点之前的一定的时间提前量被触发。该时间提前量尤其在自动变速器的液压操作的形锁合的换挡元件的情况下此外在很大程度上受到变速器油的运行温度的影响。与运行状态相关的需要的时间提前量或者说在换挡要求时刻和形锁合的换挡元件的接入时刻之间的时段优选通过经验地确定并且在自动变速器的运行中根据变速器输入转速或与之等效的转速参量的梯度来确定。通过该操作方法应确保相应考虑到延迟换挡命令的实施的事件(如信号传播时间、液压延迟、用于闭合形锁合的连接所行走的路程等等)，从而使待闭合的形锁合的换挡元件的各换挡元件半部之间的转速差在换挡时刻位于预定义的转速差范围之内，该转速差范围所包含的转速差分别是构成舒适地接入形锁合的换挡元件的前提。DE 19756637A1中公开了一种用于连接变速器的以不同转速旋转的部件和至少一个换挡组的换挡装置，其中，换挡装置由控制流体操作。为变速器的每个换挡组设置一个单元，在该单元中组合阀、换挡缸活塞和换挡元件。使用脉冲二位二通阀作为触发阀。分别通过行程测量装置探测活塞相对于换挡元件的换挡缸的当前位置。在将齿轮接入传递转矩的连接中时调整换挡力和换挡时间，以便能获得可变的同步时间并且较快的换挡时间。但上述变速器装置中存在的问题是不能以希望的程度考虑在用于接入形锁合的换挡元件的换挡要求时刻之后变速器输入转速或者说与之等效的转速参量的梯度的自发改变，这种自发改变例如是由车辆油门踏板位置剧烈的变化或驾驶员侧的车辆剧烈刹车导致的。这源于这样的事实在换挡要求时刻存在的梯度不再等于当前梯度，并且形锁合的换挡元件的在换挡要求时刻通过所选择的时段确定的接入时刻不再与这样的时刻相一致，在该时刻形锁合的换挡元件的转速差位于用于舒适地接入形锁合换挡元件所需的转速差范围中。如果形锁合的换挡元件的接入在希望的转速差范围之外实施，则会出现降低驾驶舒适性的换挡噪音并且驾驶员也会感受到动力系统中猛推形式的转矩反应。
发明内容
因此，本发明的任务在于提出一种用于运行包含多个用于获得多个不同变速比的摩擦锁合的换挡元件和形锁合的换挡元件的变速器装置的方法，借助该方法可以以简单的方式避免至少有一个形锁合的换挡元件参与的、降低舒适性的换挡。根据本发明，该任务借助具有权利要求1的特征的方法得以解决。在该用于运行包含多个用于获得多个不同变速比的摩擦锁合的换挡元件和形锁合的换挡元件的变速器装置的方法中，用于闭合形锁合的换挡元件的换挡要求在形锁合的换挡元件的接入时刻之前经历一段与运行状态相关的时段。在接入时刻形锁合的换挡元件的换挡元件半部之间的转速差设置在接入过程所需的转速差之内。根据本发明，在换挡要求的时刻确定变速器输入转速的或与之等效的转速参量的梯度并且紧接着监测当前的梯度并且将其与换挡要求的时刻的梯度进行比较，其中，如果所求出的偏差数值大于一阈值，则改变所述时段，或改变待断开的摩擦锁合的换挡元件的操作使得将偏差降低到阈值以下。这表明，如果换挡要求时刻的梯度和变速器输入转速的或与之等效的转速参量的当前梯度之间存在预定义的偏差，则采取措施以便通过梯度校正来维持预先计算出的或者说与运行状态相关地选择的在换挡要求的生成和形锁合的换挡元件的接入时刻或者说形锁合的换挡元件的接合之间的时段，或者改变形锁合的换挡元件的置入速度并且使形锁合的换挡元件能够以简单的方式以位于转速差范围之内的转速差以高的换挡舒适性闭合。在本发明方法的一种方案中，如果在当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻的梯度之间存在正偏差，则缩短时段，其中，形锁合的换挡元件的各换挡元件半部之间的转速差在经过缩短的时段后至少近似位于转速差范围之内，由此可以以简单的方式确保能以高的舒适性实施所要求的换挡。作为替换方案，在本发明方法的另一种有利的方案中，如果在当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻的梯度之间存在正偏差，则提高待断开的摩擦锁合的换挡元件的传动能力使得减小梯度，其中，在形锁合的换挡元件的各换挡元件半部之间的转速差在经过在换挡要求时刻按运行状态确定的时段之后至少近似地位于所述转速差范围之内，并且以高的舒适性实施要求的换挡。在本发明方法的一种方案中，如果当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻的梯度之间存在负偏差，则延长所述时段，其中，形锁合的换挡元件的换挡元件半部之间的转速差在经过延长的时段后至少近似位于所述转速差范围之内并且确保以高的舒适性进行换挡。通过改变形锁合的换挡元件的操作力将在用于降挡的换挡要求时刻和形锁合的换挡元件的接入时刻之间的时段与运行状态相关地进行适配，以便能够以高的舒适性实施换挡。在本发明方法的一种方案中，如需按要求缩短时段，则以简单的方式增大形锁合的换挡元件的操作力。在该方法的另一种方案中，如果需要延长所述时段以便确保以高舒适性为特点的换挡，则减小形锁合的换挡元件的操作力。在电操作形锁合的换挡元件的情况下，操作力通过改变控制电流来改变，而在气动或液压操作形锁合的换挡元件的情况下，操作力可通过改变操作压力来改变。作为替换方案，在液压操作形锁合的换挡元件的情况下，操作力也可通过施加反作用于操作压力的反压力来改变。
本发明其它优点和有利的进一步扩展可从权利要求和参考附图在原理上描述的实施例得出。为简明起见，在实施例的说明中为结构和功能相同的部件使用了相同的附图标记。附图示出图1具有多个用于获得多个不同变速比的摩擦锁合的和形锁合的换挡元件的变速器装置的齿轮示意图；图2根据图1的变速器装置的换挡图；图3根据图1的变速器装置在降挡时的各个不同运行状态参数的多个替代性的分布曲线。
具体实施例方式图1示出变速器装置1或者说多级变速器的齿轮示意图，该多级变速器原则上由同一申请人的未公开的德国专利申请DE 102008000429. 4已知。变速器装置1包括驱动轴 2和从动轴3，该从动轴在安装于车辆中的状态下与车辆的从动端连接，而驱动轴2则与驱动机器处于作用连接。此外，变速器装置1包括四个行星齿轮组Pl至P4，其中，优选构造为负行星齿轮组的第一和第二行星齿轮组PI、P2构成一个可切换的前置齿轮组，而第三和第四行星齿轮组 P3、P4则构成主齿轮组。变速器装置1附加地包括六个换挡元件A至F，其中，换挡元件B、 D和E构造为制动器并且换挡元件A、C和F构造为换挡离合器。借助换挡元件A至F通过在图2中详细示出的换挡逻辑图能够可选择性地接通九个前进挡“ 1”至“ 9 ”和一个倒挡“ R”，其中除了第四变速级“ 4 ”外，在其它变速级中均是有三个换挡元件同时被引导到或保持在闭合的运行状态中，以便在变速器装置1中实现传动比或者说在变速器装置1中形成力流。换挡元件A和F在当前构造成形锁合的换挡元件，以便在变速器装置1运行中与仅构造有摩擦锁合的换挡元件的变速器装置相比减小由打开的摩擦锁合的换挡元件所引起的阻力矩(Schkppmoment)。由于形锁合的换挡元件通常仅可在很窄的、围绕同步转速的转速差带或者说转速差范围中以相应所希望的舒适性从打开的运动状态转入闭合的运行状态中，所以在没有附加的结构设计的情况下借助在下面将详细说明的本发明的方法辅助或确保待接入的形锁合的换挡元件的同步。本发明方法的下述方案尤其在降挡(在降挡时分别断开一个摩擦锁合的换挡元件并且将一个形锁合的换挡元件接入变速器装置1的力流中)的情况下是有利的，所涉及的变速器装置1的形锁合的换挡元件A和F可构造为牙嵌式离合器，其设有或不设附加的同步装置。接下来借助图3中详细示出的根据图1的变速器装置1的多个运行状态参数关于时间t的分布曲线来详细解释本发明方法的各个不同方案的工作方式。在分别以图3中所示的变速器装置1的运行状态参数的分布曲线为基础的运行状态分布中，在时刻TO在变速器装置1中相应接入第五变速级“5”。为形成第五变速级“5”， 换挡元件A、B和E保持在闭合状态中，而换挡元件C、D和F打开。
在时刻Tl生成换挡要求以用于从第五变速级“5”出发降挡到第四变速级“4”，由此换挡曲线SV由第五变速级“5”的水平突然下降到第四变速级“4”的水平。为实施所要求的从第五变速级“5”到第四变速级“4”的降挡，将摩擦锁合的换挡元件B打开或者说从变速器装置1的力流中断开并且将形锁合的换挡元件F接入变速器装置1的力流中或者说从打开的运行状态转到其闭合的运行状态中。出于该原因，摩擦锁合的换挡元件B被加载以与使换挡元件B完全闭合的闭合压力值相等的操作压力p_B直至时刻Tl，而形锁合的换挡元件F则被加载压力值基本上等于0的操作压力p_F_ein。变速器输入转速或者说与之等效的涡轮转速n_t在时刻Tl等于第五变速级“5” 的同步转速n_t_Syn( “5”)，由此在形锁合的换挡元件F的换挡元件半部之间的区域中转速差n_diff_F为转速差水平n_diff_F( “5”)。在时刻Tl (在该时刻发出用于从第五变速级“5”变为第四变速级“4”的降挡换挡要求)，操作压力P_B从闭合压力水平突然下降到第一中间压力值ρ_Β1并且基本上保持在该压力水平上直至时刻T2。紧接着，摩擦锁合的换挡元件B的操作压力p_B下降到第二中间压力值，在该第二中间压力值时换挡元件B进入到打滑运行中。摩擦锁合的换挡元件B的传动能力的下降导致涡轮转速n_t在时刻T3 (在该时刻换挡元件B被加载以第二中间压力值p_B2)从涡轮转速n_t的同步转速n_t_Syn(“5”)的转速水平朝向第四变速级“4”的同步转速n_t_Syn( “4”)上升。这又引起形锁合的换挡元件F的转速gn_diff_F从时刻T3起朝向等于0的同步转速n_diff_F( “4”)下降。在时刻T4，形锁合的换挡元件F的操作压力p_F_ein提高到闭合压力水平并且接下来保持在该压力水平上。在时刻Tl求出涡轮转速n_t的梯度。同时开始监测涡轮转速n_t的当前梯度并且持续与在换挡要求时刻Tl的梯度进行比较。如果求出的偏差数值大于一阈值，则采取下述措施之一以便以保证高换挡舒适性的方式改变在换挡要求时刻Tl与运行状态相关地求出的时段tl或者将在换挡要求时刻Tl的和在当前运行时刻的涡轮转速n_t的梯度之间的偏差降低到所述预定义的阈值之下。时段tl延伸在接入时刻Tl和形锁合的换挡元件F的在时刻Tl根据涡轮转速n_ t的梯度和延迟换挡要求的实施的事件(如信号传播时间、液压延迟、用于闭合形锁合的换挡元件所走过的路程等等)与运行状态相关地求出的换挡时刻T5之间，时刻T5在当前液压操作的形锁合的换挡元件F的情况下与变速器油的温度相关地剧烈变化。在此，时段tl 借助描绘变速器装置1的模型通过计算来确定或者从通过经验确定的特征曲线中读取。在以根据图1的变速器装置1的运行状态参数的分布曲线为基础的运行状态过程的第一种方案中，涡轮转速n_t在时刻T6例如基于驾驶员侧的油门踏板操作的自发改变而以比在时刻Tl更陡峭的梯度向同步转速n_t_Syn( “4”)方向增加。在时刻T7，换挡要求时刻Tl的梯度和涡轮转速n_t的当前梯度之间的偏差大于预定义的阈值。形锁合的换挡元件F的置入速度通过操作压力p_F_ein的升高从时刻T7起沿单点划线被暂时增大并且该换挡元件在时刻T8闭合，时刻T8在时间上早于形锁合的换挡元件F的预定义的闭合时刻T5。在此该形锁合的换挡元件在时刻T8的转速差n_difT_F至少近似地等于位于预定义的转速差范围中的同步转速n_diff_F( “4”)，在该转速差范围中可以以高换挡质量进行所要求的换挡。
作为替换方案，在本发明方法的另一种方案中规定在时刻T7(在该时刻在涡轮转速n_t的当前梯度和在换挡要求时刻Tl求出的梯度之间存在正偏差)，待断开的摩擦锁合的换挡元件B的传动能力沿四点划线暂时从第二中间压力值p_B2提高到更大的第三中间压力值P_B3。这导致涡轮转速n_t的当前梯度减小并且形锁合的换挡元件F的_转速差n_difT_F达到在换挡要求时刻Tl确定的换挡时刻T5的同步转速n_difT_F( “4”)，操作压力P_B在时刻T5基本上下降为0，在该时刻降挡结束。如果在时刻T6在涡轮转速n_t的当前梯度和在换挡要求时刻Tl确定的涡轮转速 n_t的梯度之间求得负偏差(该负偏差在摩擦锁合的换挡元件B部分闭合时例如由驾驶员侧操作车辆刹车而引起或由于驾驶员自发离开油门)，则形锁合的换挡元件F的置入速度通过图3中在时刻T7和T5之间以双点划线表示的形锁合的换挡元件F的操作压力p_F_ ein的暂时下降而减小并且形锁合的换挡元件F在时刻T9才闭合，在该时刻涡轮转速n_t 达到第四变速级“4”的同步转速n_t_Syn( “4”)。这导致在换挡要求时刻Tl确定的时段 tl通过形锁合的换挡元件F的操作力的改变而与运行状态相关地被适配或者说延长，以便以所希望的并且优选总是相同良好的换挡质量实施所要求的换挡。如果形锁合的换挡元件F构造有所谓的双活塞(双活塞在第一作用面区域中能被加载以朝向形锁合的换挡元件F的闭合方向的操作力p_F_ein并且在第二作用面区域中能被加载以在形锁合的换挡元件F的打开方向上作用的反压力p_F_aUS)，则形锁合的换挡元件F朝向闭合方向上的操作力通过形锁合的换挡元件F的反压力p_F_aUS在时刻T7和T5 之间沿三点划线的暂时增大而减小并且形锁合的换挡元件F在与形锁合的换挡元件F的操作压力P_F_ein的上述暂时降低时相同的程度上在时刻T9才完全闭合。在本发明方法的最后描述的方案中，形锁合的换挡元件在时刻TO和T4之间被加载以该形锁合的换挡元件F的打开压力水平上的反压力p_F_aUS，而在闭合方向上作用的操作压力p_F_ein基本上为0。在时刻T4，反压力p_F_aus从打开压力水平基本上下降为 0，而形锁合的换挡元件F的操作压力p_Fe_in则从0突然提高到形锁合的换挡元件F的闭合压力水平。在时刻T7和T5之间，形锁合的换挡元件F的操作压力p_F_ein保持在闭合压力水平上，而该形锁合的换挡元件的反压力p_F_aUS在该时间范围中则根据三点划线提高到一个中间压力水平上并且在时刻T5基本上再次下降为0，以便将时段tl在上述程度上延长至时刻T9并且能够以高换挡质量实施所要求的降挡。在图3中通过实现显示的变速器装置1的运行状态参数的各个分布曲线出现在变速器装置1的这样的运行状态过程中，即在该运行状态过程时在所要求的从第五变速级 “5”到第四变速级“4”的降挡中涡轮转速n_t的当前梯度和在换挡要求时刻Tl求出的涡轮转速n_t的梯度之间的偏差在数值上都不大于预定义的阈值。当在涡轮转速n_t的当前梯度和在换挡要求时刻Tl求出的涡轮转速n_t的梯度之间求出偏差数值时，则在实施本发明方法的上述方案时分别出现所述运行参数p_F_ein、p_F_aus和p_B的点划线分布曲线。 目的总是在于以同样好的换挡质量实施所要求的降挡。在此将在换挡要求时刻Tl求出的时段tl缩短、延长或保持在固定的值上，以便能在任何情况下确保所希望的换挡质量。根据具体应用情况，也可以以适合的方式同时且彼此协调地实施上述用于达到所希望的换挡质量的各项措施，即改变形锁合的换挡元件F的操作力或提高待断开的摩擦锁合的换挡元件B的传动能力，以便达到总是希望的换挡质量。附图标记清单1变速器装置2驱动轴3从动轴“ 1”至“ 9 ”前进挡变速比A至F换挡元件n_diff_F形锁合的换挡元件F的转速差n_diff_F( “5”)形锁合的换挡元件F的转速差n_diff_F( “4”)形锁合的换挡元件F的同步转速n_t涡轮转速n_t_syn( “5”)涡轮转速的同步转速n_t_syn( “4”)涡轮转速的同步转速p_B摩擦锁合的换挡元件B的操作压力ρ_Β1第一中间压力值p_B2第二中间压力值p_B3第三中间压力值p_F_aus 反压力p_F_ein 操作压力Pl至P4行星齿轮组SV换挡曲线TO至T9离散的时刻t 时间tl 时段
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权利要求
1.用于运行变速器装置(1)的方法，该变速器装置包含多个用于获得多个不同变速比 (“1”至“R”)的摩擦锁合的换挡元件及形锁合的换挡元件(A至F)，其中，用于闭合形锁合的换挡元件(F)的换挡要求经历一个与运行状态相关的、在形锁合的换挡元件(F)的接入时刻(T5、T8 ；T9)之前的时段(tl)，并且在接入时刻(T5、T8 ；T9)在形锁合的换挡元件 (F)的各换挡元件半部之间的转速差(n_diff_F)设置在接入过程所需的转速差范围中，其特征在于，在换挡要求的时刻(Tl)确定变速器输入转速的或与之等效的转速参量(n_t)的梯度并且紧接着监测当前的梯度并且将其与换挡要求的时刻(Tl)的梯度进行比较，其中， 如果所求出的偏差数值大于一阈值，则改变所述时段(tl)，或改变待断开的摩擦锁合的换挡元件(B)的操作使得将偏差降低到阈值以下。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果在当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻 (Tl)的梯度之间存在正偏差，则缩短时段(tl)，其中，在形锁合的换挡元件(F)的各换挡元件半部之间的转速差(n_difT_F)在经过缩短的时段(tl)之后至少近似位于所述转速差范围之内。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果在当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻 (Tl)的梯度之间存在正偏差，则提高待断开的摩擦锁合的换挡元件(B)的传动能力使得减小梯度，其中，在形锁合的换挡元件(F)的各换挡元件半部之间的转速差(n_diff_F)在经过在换挡要求时刻(Tl)与运行状态相关地确定的时段(tl)之后至少近似地位于所述转速差范围之内。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，如果在当前梯度和用于降挡的换挡要求时刻(Tl)的梯度之间的偏差为负，则延长所述时段(tl)，其中，在形锁合的换挡元件(F) 的各换挡元件半部之间的转速差(n_difT_F)在经过延长的时段(tl)之后至少近似位于所述转速差范围之内。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，通过改变形锁合的换挡元件(F)的操作力将在用于降挡的换挡要求时刻(Tl)和形锁合的换挡元件(F)的接入时刻(T5、T8 ；Τ9) 之间的时段(tl)与运行状态相关地进行适配。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，增大所述形锁合的换挡元件(F)的操作力以缩短所述时段(tl)。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，减小所述形锁合的换挡元件(F)的操作力以延长所述时段(tl)。
8.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于，在电操作形锁合的换挡元件的情况下，通过改变控制电流来改变操作力。
9.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于，在气动或液压操作形锁合的换挡元件 (F)的情况下，通过改变形锁合的换挡元件(F)的操作压力(p_F_ein)来改变操作力。
10.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于，在液压操作形锁合的换挡元件(F) 的情况下，通过施加反作用于形锁合的换挡元件(F)的操作压力(p_F_ein)的反压力(p_F_ aus)来改变操作力。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行变速器装置(1)的方法，该变速器装置包含多个用于获得多个不同变速比的摩擦锁合的和形锁合的换挡元件(A至F)。用于闭合形锁合的换挡元件(F)的换挡要求经历一个与运行状态相关的、在形锁合的换挡元件的接入时刻之前的时段，在接入时刻在形锁合的换挡元件(F)的各换挡元件半部之间的转速差设置在接入过程所需的转速差范围中。根据本发明，在换挡要求的时刻确定变速器输入转速的或与之等效的转速参量的梯度并且紧接着监测当前的梯度并且将其与换挡要求的时刻的梯度进行比较。如果所求出的偏差数值大于一阈值，则改变所述时段，或改变待断开的摩擦锁合的换挡元件的操作使得将偏差降低到阈值以下。
文档编号F16H61/686GK102365479SQ201080014901
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年4月6日
发明者G·米哈奇, J·阿诺尔德, V·埃贝特 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司