[发明专利]用于自动变速器的换挡元件

说明书

一种可液压操作的换挡元件(100)包括离合器活塞(101)、快速填充活塞(102)和快速填充阀(103)、以及快速填充压力室(126)和离合器压力室(117)。快速填充阀包括封闭体(132)和控制体(131)。在换挡元件被操作之前，封闭体处于第一换挡位置，在第一换挡位置中快速填充压力室与压力油源(108)连接，在换挡元件被操作之后封闭体在第二换挡位置中将该快速填充压力室相对于液压系统其余部分封闭。控制体具有第一压力面(A18)和第二压力面(A19)，在控制体的第一换挡位置中压力油源只能对第一压力面施以压力。快速填充阀被设计成使得在控制体的第二换挡位置中或在第一换挡位置与第二换挡位置之间除了对第一压力面之外还能够对第二压力面施以压力。

技术领域

本发明涉及一种用于自动变速器的可液压操作的换挡元件、一种具有这种换挡元件的自动变速器以及一种用于操作换挡元件的方法。

背景技术

由本申请人的DE 10247702 A1已知一种自动变速器，其具有用于扭矩传递和用于建立力配合的多个摩擦配合式换挡元件。摩擦配合式换挡元件(也被称为片式离合器)包括内片支架、外片支架、片组以及离合器活塞和离合器缸，该离合器活塞可移位地布置在该离合器缸中。片组包括外片和内片，其中外片与外片支架防旋转地联接并且内片与内片支架防旋转地联接。外片和内片可相对于它们各自的支架轴向移位。外片和内片以如下方式被布置在片组内，使得它们在轴向方向上彼此交替并且因此接合到彼此之中。

为了建立摩擦力矩，借助于施以压力的离合器活塞使这些片相互压靠，从而在片之间建立摩擦配合式连接。由此，离合器可以在与外片支架防旋转地联接的变速器元件和与内片支架防旋转地联接的变速器元件之间传递扭矩。在离合器的非操作状态(即断开状态)下，当离合器活塞没有被施以压力时，这些片之间存在一定的轴向空隙，以便在操作中相关的离合器未被切换但随之空转运行时保持尽可能低的拖曳力矩。轴向空隙被理解为换挡元件在转动轴线方向上的运动自由度。除了这些片之间的轴向空隙外，离合器活塞与片组之间也存在可能的轴向空隙。还可以在离合器活塞与片组之间布置波形弹簧，该波形弹簧以很小的力互相挤压这些片，以致这些片尚不能传递任何在动力传动系中可察觉到的或者根本不足以驱动车辆的力矩。片、离合器活塞和片组之间的轴向空隙以及波形弹簧的弹簧行程加在一起是轴向运动自由度的量度，下文称之为空气间隙(Lüftspiel)。

在接通(在下文中也被称为闭合)离合器时，首先通过工作介质施加压力使离合器活塞移动到使空气间隙消除并且使片彼此贴靠的程度。当离合器活塞借助于被施以压力而移动时，离合器缸中离合器压力室的体积增大，这使得供油系统或变速器泵必须将该体积充满。只有这样，才有可能通过向离合器活塞进一步施以压力来实现片的压紧并且由此实现扭矩传递。

在上下文中，换挡元件或离合器的一般概念既包括可将两个可转动的部件相互连接的变速器离合器，也包括可将可转动的驱动元件防旋转地与变速器壳体连接的所谓的变速器制动器。下文描述的过程，尤其是为施以压力而填充离合器的过程同样适用于变速器离合器和变速器制动器。

离合器活塞具有可被施以压力的液压压力面，并且在被施以压力时，该离合器活塞会在轴向上移位空气间隙的行程，因此将为此要填充的体积(下文称之为快速填充体积)计算为液压压力面的面积与空气间隙的行程的乘积。在较短时间内填充换挡元件以补偿空气间隙的过程在下文中被称为快速填充。在上下文中，液压压力面应理解为液压活塞的下述面：向活塞或阀芯可移向的方向作用压力的面，其中该面是在该方向上的投影面。通常该面是圆形面或圆环面，因为这些构件通常被设计成圆柱形，并且这些构件的移位在轴向上，即在圆柱体轴线的方向上进行。出于自发性的原因(即为了快速变换挡位)，从用于触发传动级变换的换挡信号到相关离合器闭合并且因此置入新的传动级(也被称为挡位)的所谓换挡时间必须尽可能短。因此，必须在较短的填充时间内非常快速地填充体积。填充体积除以填充时间的商是体积流量需求，自动变速器的供油装置以及因此最终变速器泵必须提供该体积流量需求来作为输送流量。