CN101128740A - 变速器输入轴测速组件 - Google Patents

Abstract

用于检测机动车自动变速器的输入轴速度的装置，该输入轴由发动机通过变矩器的液力联轴节而驱动。该速度传感器装置包括围绕变速器输入轴周向间隔开的标记，以及通过变矩器定子轴的孔放置于周向间隔的标记附近的速度传感器。电子控制单元(ECU)分析传感器的输出信号并在有源速度传感器的情况下提供电源。在车辆工作期间，变速器输入轴使靶轮在速度传感器前面转动，调制其输出信号。电子控制单元分析该信号调制结果，并计算出输入轴的转速。各种传感器/靶轮和传感器安装工艺都可以根据应用的限制而使用。

Description

变速器输入轴测速组件

背景技术

关于用于自动变速的输入和输出轴速度的知识将使得其控制单元能够执行顺畅的变速转换，从而提高车辆性能。尽管自动变速的输出轴速度测量是容易完成的，但是，由于变速的复杂性和输入轴的不可接近性(inaccessibility)，其输入轴的速度测量是困难的。当前用于输入轴速度测量的方法有，诸如：美国专利6522133B1、4586401以及3845671中所述的，需要磁性传感器通过非铁磁反应壳检测大的磁性靶轮的转动或检测变速器输出齿轮的转动。这些解决方案需要笨重昂贵的传感器在远距离上来检测靶轮的转动，还需要由于其较大的尺寸而变得昂贵的磁性靶轮，使用昂贵的非铁磁反应壳，以及将传感器通过变速箱壳上的一个孔放入，这需要牢靠的密封方法。而且，在某些设计中，较大的空气间隙存在于传感器和靶轮之间，需要对VR速度传感器加以选择，这时最终的输出信号不能允许低速测量。

发明内容

本发明涉及用于检测机动车自动变速输入轴的速度的装置，它是变速器输入组件的一部分。该变速器输入组件包括：变速器输入轴、相连的变速器变矩器定子轴、以及相应的变速器油泵壳体。该装置包括：传感器，其位于输入轴附近并用于检测围绕输入轴周向间隔的多个标记。该周向间隔的标记可以直接在输入轴中形成，或者由连接在变速器输入轴上的靶轮提供，该靶轮具有围绕该轮周向间隔的多个标记。例如，这些标记可以是围绕轮的外径(OD)表面的多个金属齿或一系列交替的磁极。该速度传感器通过变矩器定子轴中的孔放置在靠近圆周标记处。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的包含了速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

图2是其上形成有多个圆周标记的变速器输入轴的俯视图；

图3是沿图2中3-3线截开的剖视图；

图4是图1的变速器输入轴和相连的变速器变矩器定子轴的俯视图；

图5是带有根据本发明的第一实施例的速度传感器装置的图1的变速器输入轴和相连的变速器变矩器定子轴的轴测图；

图6是带有根据本发明的第一实施例的速度传感器装置的图1的变速器输入轴组件的轴测图；

图7是在本发明中可以用作靶轮的齿圈的侧视图；

图8a和图8b是本发明中可以用作靶轮的笼圈(cage ring)的侧视图和主视图；

图8c是与图8a和图8b相似的笼圈的侧视图；

图9-13是本发明中可以用作靶轮的各种模制圈的侧视图；

图14a和图14b是本发明中可以用作靶轮的带侧肋的模制圈的主视图；

图15是包含根据本发明的第二实施例的速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

图16是包含根据本发明的第三实施例的速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

图17是包含根据本发明的第四实施例的速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

图18是包含根据本发明的第五实施例的速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

图19是包含根据本发明的第六实施例的速度检测装置的变速器输入组件的部分剖视侧视图；

具体实施方式

尽管本发明可以实施为很多不同形式的实施例，但在附图中和在以下详细说明的都是本发明的优选实施例。应该理解，本发明的公开内容应该被理解为仅仅是本发明的原理的一个例子。该公开内容不是意在将本发明的广泛的范围限制于图示的实施例。保护范围仅仅由所附的权利要求限定。

本发明的第一实施例将在以下参考图1-14说明。参考图1，变速器输入轴组件10大致包括输入轴12，围绕输入轴12设置的变矩器定子轴14，以及围绕输入轴12和变矩器定子轴14的变速器油泵壳体18。该变矩器定子轴14通常包括邻接于泵壳体18的侧壁延伸的径向凸缘16。速度检测装置20大致包括围绕输入轴12的多个周向间隔的标记22以及穿过变矩器定子轴14在周向间隔的标记22附近延伸的传感器24。

参考图1-6，变矩器定子轴14包括：穿过该定子轴的孔17，其用于接纳传感器24。如图4所示，孔17与周向间隔的标记22对齐，从而使位于孔17中的传感器24与周向间隔的标记22对齐并处于其附近。传感器24具有主体27，用于塞住并密封孔17。为了容纳从传感器24延伸出的电缆25，轴向槽19沿着变矩器定子轴14从孔17延伸到径向槽21，径向槽21沿着变矩器定子轴凸缘16延伸。如图5和6所示，电缆25能够穿过槽19和21延伸，然后沿着泵壳体18的壁延伸并延伸出变速器总成10而不产生实质性的阻碍。密封部件23可用于填充槽19以保证孔17的密封。

速度传感器电缆25从变速器总成10径向穿出并连接到电子控制单元(ECU)，该电子控制单元分析其输出信号。在有源速度传感器的情况下，ECU对传感器供电。当周向间距的标记22与输入轴12一起在速度传感器24前面转动时，传感器输出信号被调制，ECU计算该输入轴12的旋转速度。传感器24优选地具有双重传感元件，它们能够例如用来消除噪声。在某些应用中，当旋转方向也需要时，该双重传感元件可以构造成用来决定旋转方向。此外，传感器24可以构造成提供变矩器定子轴14中的温度测量。共同所有的PCT申请PCT/US03/32692在此作为参考引入，其描述了一种用VR传感器获得温度测量值的系统。或者，可以在有源传感器中整合分开的温度传感器，以便在深入变速器内部的位置提供温度测量值。根据设计的结构，可以使用各种硬件和软件，例如，特别设计的ASIC。

根据应用的限制，周向间隔的标记22可以以各种方式提供。例如，如图2和3所示，周向间隔的标记22可以由机械加工而形成在输入轴12周围，在输入轴12的外径表面中形成或者说提供花键(spline)。或者，该周向间隔的标记22可以通过将结合有该标记22的靶轮连接于输入轴12而提供。各种靶轮在图7-14中示出。靶轮可以以各种方式连接于输入轴12，例如，但不限于，将靶轮按压配合、焊接、或铆接到输入轴12的外径表面。

各种图示的靶轮将参考图7-14进行说明。图7示出一齿圈30，其带有多个齿31，形成了周向间隔的标记。该齿圈可以以各种方式制造，例如，由金属粉末或冲压金属齿圈制成。图8a和8b示出由一个或多个段构成的冲压金属笼圈32，其具有多个开口33，形成了所述的周向间隔的标记22。图8c示出与图8a和8b中所示的相类似的冲压金属笼圈32′，笼圈32′由两半32a、32b形成，以利于围绕输入轴12定位。每个半部分32a、32b都具有突片39以及固定槽41，用于将两个半部分32a、32b围绕输入轴12互连。也可以使用其他的互连装置。此外，可以对于冲压金属笼以外的其他的靶轮类型使用多件式结构。例如，图12所示的分开的一对磁性圈46，其带有互连端部，将在以下描述。

图9示出了模制圈34，其带有多个间隔开的金属嵌件36，形成了周向间隔的标记22。图10示出类似于图9的靶轮，但还包括围绕其设置的保护缘38。图11-13示出模制多极磁性圈40、44和50，用作靶轮。图11中的多极磁性圈40包括断口42，以利于围绕输入轴12定位。图12的多极磁性圈44包括分开的一对磁性圈46，其带有围绕其设置的固定带48。图13的多极磁性圈50设置成弹性部件，用于在输入轴12上滑动。图14a和14b示出类似于图11、12、13所示的多极磁性圈，并带有围绕圈50定位的保护肋52。

传感器24可以是可用的速度传感器中的任何一种，例如VR传感器，霍尔效应传感器，磁致电阻传感器，GMR传感器，或涡流传感器。对传感器24的类型进行选择，以便与选定的周向间隔的标记22相匹配。例如，如果由围绕普通铁磁输入轴通过机械加工其外径表面而形成的齿构成周向间隔的标记22，或者由铁磁齿圈30的靶轮围绕输入轴12放置，则VR传感器、霍尔传感器、磁致电阻传感器、或者带有背向偏置磁体(back-biased magnet)的GMR传感器都是可以使用的。围绕输入轴12放置的多极磁性靶轮优选利用没有背向偏置磁体的磁性传感器。或者，优选利用涡流传感器，其带有由铁磁材料或非铁磁导电材料形成的周向间隔的标记22。

参考图15，示出了本发明的另一个实施例。周向间隔的标记22围绕变速器输入轴12设置在沿着其轴向长度方向上的一点处，使得在最终的变速器总成中，标记22直接位于泵壳体18下。在泵壳体18安置在变矩器定子轴14上方以后，选定的传感器24通过从泵壳体侧壁延伸到定子14的内径表面的斜孔17，安装在周向间隔的标记22上方。传感器27在传感器孔17内部形成密封的圆柱塞并延伸出泵壳体18的侧壁。在图示的实施例中，传感器体27通过夹子29等安装在定子径向凸缘16上。或者，通过例如过盈配合，传感器体27可以紧固于泵壳体18或者紧固在斜孔17内。在泵壳体18以外，传感器电缆25离开变速器总成10，沿着变速器油泵壳体18的侧壁径向布线。

参考图16，示出了本发明的另一个实施例。周向间隔的标记22围绕变速器输入轴12设置在紧挨流道37的槽35的内部。这对某些应用可能会产生现有油流道的轴向位移。选定的传感器24通过变矩器定子轴14的主体上的径向孔17安装在周向间隔的标记22上方。该传感器体27在传感器孔17内部形成密封的圆柱塞并延伸出定子外径表面，其延伸方式使得能够通过夹子29等将其安装在定子的径向凸缘16上或者任何可用的安装表面上。在定子凸缘16以外，传感器电缆25离开变速器总成10，沿着变速器油泵壳体18的侧壁径向布线。

参考图17，示出了本发明的另一个实施例。周向间隔的标记22围绕变速器输入轴12设置在紧挨流道37的槽35的内部。这对某些应用可能会产生现有油流道的轴向位移。选定的传感器24通过变矩器定子轴凸缘16内部的径向孔17安装在周向间隔的标记22上方。该传感器体27在传感器孔17内部形成密封的圆柱塞并延伸出定子凸缘16，其延伸方式使得能够安装在凸缘体上。在定子凸缘16以外，传感器电缆25离开变速器总成10，沿着变速器油泵壳体18的侧壁径向布线。

参考图18，示出了本发明的另一个实施例。周向间隔的标记22围绕变速器输入轴12设置在沿着其轴向长度方向上的一点处，使得在最终的变速器总成中，标记22直接位于泵壳体18下。泵壳体18形成有径向孔43，其从泵壳体18内径延伸到泵壳体18的外径。孔43可以形成在泵壳体18中或者在事先制造的泵壳体18中钻出。该泵壳体径向孔43与变矩器定子轴14中的径向孔17对齐。选定传感器24的主体27通过对齐的径向孔17和43延伸，使得传感器的前端安装在靠近周向间隔的标记22的位置处。传感器体27在传感器孔17内部形成，密封的圆柱塞。传感器体27的另一端延伸出泵壳体18。在图示的实施例中，传感器体27穿过位于泵壳体18的外径的油盘60的孔62延伸。油盘60具有可拆卸盖64，能够被拆下以接触(access)传感器24。传感器体27能够通过油盘60从径向孔17和43上卸下，以允许对传感器24进行维护等。该传感器电缆25从传感器体27开始延伸并通过密封孔66从油盘60穿出。

参考图19，示出了本发明的另一个实施例。该周向间隔的标记22围绕变速器输入轴12设置在沿其轴向长度的一点处，使得在最终的变速器总成中，标记22直接位于泵壳体18下，但是，标记22可以位于其他位置。在泵壳体18安置在变矩器定子轴14之上以后，选定的传感器24通过斜孔17安装在周向间隔的标记22上方，该斜孔17从泵壳体侧壁延伸到定子14的内径表面。传感器体27在传感器孔17内部形成密封的圆柱塞，并延伸出泵壳体18的侧壁。在本实施例中，传感器体27具有延长的轴向长度，用于通过变速器总成10中的开放空间。延长的传感器体27设置成延伸到传感器总成10中的易于接触的部分，例如，穿过变速器的变矩器壳(bell housing)70的密封孔72；或者，通过去除油盘等可接触的零件。可以设置夹子29等以支撑传感器24的中段。传感器电缆25从传感器体27延伸到变矩器壳70外部，从该处，电缆连接到ECU。如果传感器24需要维护，可以容易地将其通过孔72拉出。

Claims (37)

1.一种用于检测转动的变速器输入轴的速度的装置，该变速器输入轴位于相关联的变矩器定子轴内部，该装置包括：

围绕输入轴在周向间隔开的多个标记；以及

用于感测标记的传感器，该传感器通过变矩器定子轴中的孔被定位于靠近所述周向标记处。

2.如权利要求1所述的装置，其中，变矩器定子轴中的孔与所述周向标记轴向对齐。

3.如权利要求1所述的装置，其中，传感器包括用于密封变矩器定子轴中的孔的主体。

4.如权利要求1所述的装置，其中，变矩器定子轴包括轴向主体，该轴向主体带有从其延伸出的径向凸缘。

5.如权利要求4所述的装置，其中，一轴向槽沿所述轴向主体在变矩器定子轴与径向凸缘之间延伸。

6.如权利要求5所述的装置，其中，一径向槽沿着径向凸缘从轴向槽向外延伸。

7.如权利要求6所述的装置，其中，从传感器延伸出的电缆被固定在轴向和径向槽中。

8.如权利要求7所述的装置，其中，具有径向壁的变速器油泵壳体连接到径向凸缘，且所述电缆沿径向壁延伸。

9.如权利要求5所述的装置，其中，一密封件将轴向槽密封。

10.如权利要求4所述的装置，其中，该凸缘具有外径向表面，且轴向主体具有径向内表面，所述孔从径向凸缘的外表面延伸到轴向主体的内表面，且所述周向标记与径向凸缘轴向对齐。

11.如权利要求4所述的装置，其中，变速器油泵壳体围绕变矩器定子轴安装在径向凸缘的第一轴向侧，且所述孔在径向凸缘的与第一轴向侧相对的第二轴向侧穿过轴向主体延伸，所述周向标记与所述孔轴向对齐。

12.如权利要求4所述的装置，其中，传感器的主体延伸出变矩器定子轴轴向主体，并且，有夹子在径向凸缘与传感器主体之间延伸，以紧固传感器。

13.如权利要求4所述的装置，其中，变速器油泵壳体围绕变矩器定子轴安装，并且传感器的主体延伸出变矩器定子轴轴向主体，并且，有夹子在传感器主体与变速器油泵壳体之间延伸，以紧固传感器。

14.如权利要求1所述的装置，其中，变速器油泵壳体围绕变矩器定子轴安装，且周向标记与变速器油泵壳体轴向对齐，其中，变矩器定子轴中的孔与穿过变速器油泵壳体延伸的孔对齐，从而使传感器延伸穿过变速器油泵壳体的孔以及变矩器定子轴的孔。

15.如权利要求14所述的装置，其中，变矩器定子轴孔是相对于轴向主体倾斜的，并且变速器油泵壳体的孔是相对于变速器油泵壳体倾斜的，从而传感器延伸出变速器油泵壳体的侧壁。

16.如权利要求14所述的装置，其中，变矩器定子轴的孔是垂直于轴向主体的，且变速器油泵壳体的孔穿过变速器油泵壳体径向延伸，从而传感器延伸出传感器油泵壳体的径向外表面。

17.如权利要求16所述的装置，其中，在邻近变速器油泵壳体的径向外表面处放置一油盘，且传感器邻近于该油盘延伸，从而能够通过拆下油盘而接触该传感器。

18.如权利要求1所述的装置，其中，该传感器设置成检测输入轴的旋转方向。

19.如权利要求1所述的装置，其中，该传感器设置成检测输入轴附近的温度。

20.如权利要求1所述的装置，其中，输入轴具有外表面且周向标记围绕该轴外表面一体形成。

21.如权利要求20所述的装置，其中，周向标记包括多个围绕该轴外表面的花键。

22.如权利要求1所述的装置，其中，周向标记由围绕输入轴定位的靶轮提供。

23.如权利要求22所述的装置，其中，该靶轮包括带有多个周向间隔的标记的齿圈。

24.如权利要求22所述的装置，其中，该靶轮包括具有多个周向间隔的标记的金属笼圈。

25.如权利要求22所述的装置，其中，该靶轮包括至少两个部分，围绕输入轴定位并互连以形成围绕输入轴的环。

26.如权利要求25所述的装置，其中，所述至少两个部分包括多构件式多极磁性圈。

27.如权利要求22所述的装置，其中，该靶轮包括带有多个周向间隔开的金属嵌件的模制圈。

28.如权利要求27所述的装置，其中，该靶轮还包括位于模制圈周围的保护缘。

29.如权利要求22所述的装置，其中，该靶轮包括多极磁性圈。

30.如权利要求29所述的装置，其中，该多极磁性圈包括断口，以利于围绕输入轴定位。

31.如权利要求29所述的装置，其中，该多级磁性圈包括分开的一对磁性圈，并带有围绕其设置的固定带。

32.如权利要求29所述的装置，其中，该多极磁性圈设置成一个弹性部件，用于在输入轴上滑动。

33.如权利要求29所述的装置，其中，该多极磁性圈包括围绕该磁性圈设置的保护肋。

34.如权利要求1所述的装置，其中，围绕该装置设有一变速器壳体，且该传感器的主体从变矩器定子轴孔延伸到变速器壳体中的孔，从而能够通过变速器壳体的孔拆下该传感器。

35.如权利要求34所述的装置，其中，该传感器主体将变速器壳体的孔密封。

36.如权利要求34所述的装置，其中，有支撑件支撑传感器主体的中段。

37.如权利要求34所述的装置，其中，油盘密封件覆盖变速器壳体的孔，且拆下油盘即可接触传感器主体。

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