CN105402392A - 用于自动变速器的主动式机电电枢组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动变速器的主动式机电电枢组件。所述主动式机电电枢组件通过在热操作期间将变速器流体存储在远离旋转部件的区域中来改进燃料经济性。在其它条件期间，变速器流体被保持在油底壳中。所述主动式机电电枢组件包括可移动电枢或柱塞。柱塞的运动控制在变速器的油底壳与侧盖或前盖之间连通的开口的打开和闭合。

Description

用于自动变速器的主动式机电电枢组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月4日提交的美国临时申请号62/045,928的权益。上述申请的公开通过并入此文中。

技术领域

本发明涉及一种用于自动变速器的主动式机电液压流体液面控制系统，并且更确切地涉及一种使用机电设备来主动控制自动变速器中的油底壳与侧盖或前盖之间的液压流体液面的组件。

背景技术

典型自动变速器包括采用来向变速器内的部件提供冷却和润滑并且使多个扭矩传递装置（例如，离合器和制动器）致动的液压控制系统。所述液压控制系统通常包括位于变速器的底部处的油底壳，所述油底壳收集来自液压控制系统的剩余部分的液压流体。油底壳存储待通过泵回吸到液压控制系统中的液压流体。油底壳中需要液压流体的最低液面，以便针对所有范围的变速器操作来供油给液压控制系统，并且引起油底壳内液压流体的动态运动。由于油底壳中的液压流体干扰变速器的旋转部件，所以需要将存储在油底壳中的液压流体的量保持为这个最低液面。所述旋转部件（例如，包括齿轮、离合器片和互连构件）行进穿过油底壳内所存储的液压流体，其经历增加的阻力，由此使自旋损失增加并依次降低变速器的效率。

必须存储在油底壳中的液压流体的最低液面基于各种因素（包括液压流体的操作温度）发生变化。因此，需要将过多的液压流体存储在油底壳外且处于不干扰旋转部件的单独区域中。一种解决方案是使用被动式热力阀来主动地控制变速器的油底壳与前盖或侧盖之间的液压流体的液面。这些被动式热力阀基于液压流体的温度来允许液压流体在油底壳与前盖之间流动。尽管这些系统对于其预期目的是有用的，但本领域中需要一种主动式控制系统，所述主动式控制系统使得成本和质量最小化，并且允许在正常操作条件期间但非在某些其它条件（例如，变速器的生产线终端测试或运输）期间将过多的液压流体存储在油底壳外。

发明内容

提供一种用于变速器的主动式机电电枢组件。所述主动式机电电枢组件通过在热操作期间将变速器流体存储在远离旋转部件的区域中来改良燃料经济性。但是，在其它条件期间，变速器流体则保持在油底壳中。主动式机电电枢组件是将电能转化成电枢或柱塞的机械运动的装置。柱塞的运动使在油底壳与变速器的侧盖或前盖之间连通的开口密封或启封。本发明通过将过多的液压流体存储远离旋转部件来改进燃油经济性多达0.5%。

在一个示例中，一种适用于机动车辆的变速器的组件包括：第一流体贮存器；第二流体贮存器，其具有与第一流体贮存器连通的孔；以及安置在第二流体贮存器中的机电组件。所述机电组件包括：线圈；电枢，其安置在线圈内并且可在第一位置与第二位置之间移动；以及柱塞头，其连接到电枢的一端以用于当电枢位于第一位置中时将位于第一流体贮存器与第二流体贮存器之间的孔密封。

在另一示例中，第一流体贮存器位于变速器的油底壳中，并且第二流体贮存器位于变速器的侧盖中。

在另一示例中，控制阀进一步包括将电枢偏压到第二位置的偏压构件。

在另一示例中，控制阀进一步包括连接到端帽的线圈壳，并且线圈安置在线圈壳内且电枢从端帽延伸出来。

在另一示例中，线圈安置在内套筒周围并且电枢可在内套筒内滑动。

在另一示例中，线圈互连到电子控制模块。

在另一示例中，电枢包括可滑动地安置在内套筒内的底座部分和连接到柱塞头的颈状部分，并且颈状部分从端帽中的钻孔延伸出来。

在另一示例中，柱塞头包括成角度的前表面，其补充围绕所述孔的成角度的表面。

在另一示例中，偏压构件部分地安置在内套筒内并且部分地安置在端帽的钻孔的扩大区段内。

在另一示例中，偏压构件安置在电枢的颈状部分周围，并且接触端帽的内表面和电枢的底座部分的端表面。

在另一示例中，第一贮存器通过隔板壁与第二贮存器间隔开，并且孔安置成穿过所述隔板壁。

在另一示例中，控制阀连接到隔板壁。

在另一示例中，第二贮存器安置在变速器的侧盖的底部部分中。

在另一示例中，第二贮存器不与变速器的旋转部件直接连通。

根据本发明，其还存在以下技术方案：

1.一种用于使用在机动车辆的变速器中的组件，所述组件包括：

第一流体贮存器；

第二流体贮存器，其具有与所述第一流体贮存器连通的孔；以及

控制阀，其安置在所述第二流体贮存器中，其具有：

线圈；

电枢，其安置在所述线圈内并且能够在第一位置与第二位置之间移动；以及

柱塞头，其连接到所述电枢的一端以用于当所述电枢位于所述第一位置中时将位于所述第一流体贮存器与所述第二流体贮存器之间的所述孔密封。

2.根据技术方案1所述的组件，其中，所述第一流体贮存器位于所述变速器的油底壳中，并且所述第二流体贮存器位于所述变速器的侧盖中。

3.根据技术方案1所述的组件，其中，所述控制阀进一步包括将所述电枢偏压到所述第二位置的偏压构件。

4.根据技术方案3所述的组件，其中，所述控制阀进一步包括连接到端帽的线圈壳，并且其中，所述线圈安置在所述线圈壳内并且所述电枢从所述端帽延伸出来。

5.根据技术方案4所述的组件，其中，所述线圈安置在内套筒周围并且所述电枢能够在所述内套筒内滑动。

6.根据技术方案5所述的组件，其中，所述线圈互连到电子控制模块。

7.根据技术方案6所述的组件，其中，所述电枢包括可滑动地安置在所述内套筒内的底座部分和连接到所述柱塞头的颈状部分，并且所述颈状部分从所述端帽中的钻孔延伸出来。

8.根据技术方案7所述的组件，其中，所述柱塞头包括成角度的前表面，其补充包围所述孔的成角度的表面。

9.根据技术方案8所述的组件，其中，所述偏压构件部分地安置在所述内套筒内并且部分地安置在所述端帽的所述钻孔的扩大区段内。

10.根据技术方案9所述的组件，其中，所述偏压构件安置在所述电枢的所述颈状部分周围，并且接触所述端帽的内表面和所述电枢的所述底座部分的所述端表面。

11.根据技术方案1所述的组件，其中，所述第一流体贮存器通过隔板壁与所述第二流体贮存器间隔开，并且所述孔安置成穿过所述隔板壁。

12.根据技术方案11所述的组件，其中，所述控制阀连接到所述隔板壁。

13.根据技术方案12所述的组件，其中，所述第二流体贮存器安置在所述变速器的侧盖的底部部分中。

14.根据技术方案13所述的组件，其中，所述第二流体贮存器不与所述变速器的旋转部件直接连通。

15.一种变速器，其包括：

变速器壳体，其限定油底壳；

侧盖，其连接到所述变速器壳体，其限定贮存器；

排放孔，其安置在所述油底壳与所述贮存器之间以使液压流体在所述油底壳与所述贮存器之间流通；以及

机电电枢组件，其包括：

电枢，其能够在第一位置与第二位置之间移动；以及

柱塞头，其连接到所述电枢的一端以用于当所述电枢位于所述第一位置中时将位于所述油底壳与所述贮存器之间的所述排放孔密封；

致动器，其用于将所述电枢移到所述第一位置；以及

偏压构件，其用于将所述电枢偏压到所述第二位置。

16.根据技术方案15所述的变速器，其中，所述电枢安置在壳体内并且所述柱塞头安置在所述壳体的外部。

17.根据技术方案15所述的变速器，其中，所述致动器是由变速器控制模块来控制。

18.根据技术方案15所述的变速器，其中，所述油底壳通过隔板壁与所述贮存器间隔开，并且所述排放孔安置成穿过所述隔板壁且所述机电电枢组件连接到所述隔板壁。

19.根据技术方案15所述的变速器，其中，所述贮存器安置在所述变速器的所述侧盖的底部部分中。

20.根据技术方案15所述的变速器，其中，当所述电枢位于所述第二位置中时，所述油底壳经由所述排放孔与所述贮存器成液压连通。

本发明的进一步特征和优点将通过参考以下描述和附图变得显而易见，其中，相似的附图标记指代相同部件、元件或特征。

附图说明

本文中所描述的附图是仅用于说明目的且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的原理的示例性前轮驱动变速器的示意图；

图2是图1中示出的示例性前轮驱动变速器的一部分的放大截面图；

图3是图1的示例性前轮驱动变速器的正视图或侧视图，其中侧盖或前盖被移除；

图4是根据本发明的原理的示例性前轮驱动变速器中所使用的机电电枢组件的侧视图；

图5A是处于第一位置中的机电电枢组件在图4中的箭头5-5的方向上截取的截面图；以及

图5B是处于第二位置中的机电电枢组件在图4中的箭头5-5的方向上截取的截面图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的且不旨在限制本公开、应用或用途。

参照图1，示例性变速器的示意图通常由附图标记10来指示。变速器10是自动前轮驱动多速变速器。然而，应了解到，在不脱离本发明的范围的情况下，变速器可以是手动变速器或任何其它类型的变速器。变速器10通常包括经铸造的金属壳体12，所述金属壳体12封闭并保护变速器10的各种部件。壳体12包括多种孔、通道、肩部和定位并支撑这些部件的凸缘。变速器10通常包括输入轴14、输出轴16、起动装置18和齿轮布置20。输入轴14与例如发动机的原动机（未示出）连接。原动机可以是内燃气体或柴油发动机，或者是混合式动力装置。输入轴14从原动机接收输入扭矩或功率。输出轴16优选地与最终驱动单元（未示出）连接，所述最终驱动单元可包括（例如）传动轴、差动组件和驱动轴。输入轴14经由起动装置18联接到齿轮布置20并且驱动其。在所提供的示例中，起动装置18被图示为变矩器，但是在不脱离本发明的范围的情况下可使用各种其它液动力和机械装置。

齿轮布置20通常提供输入轴14与输出轴16之间的多个前进和倒档速度或齿轮比。齿轮布置20可具有各种形式和构型，但通常包括多个齿轮组或连续可变单元（具有链条或带以及数个动滑轮对）、多个轴或互连构件以及至少一个扭矩传递机构。所述齿轮组可包括互相啮合的齿轮对、行星齿轮组或任何其它类型的齿轮组。所述多个轴可包括副轴、对轴、套轴或中心轴、倒档轴或怠速轴，或其组合。在不脱离本发明的范围的情况下，扭矩传递机构可包括离合器、制动器、同步器组件或齿式离合器，或其组合。

起动装置18和齿轮布置20的操作（包括经由离合器与制动器接合来选择齿轮比）是由电子变速器控制模块（ETCM）22和液压控制系统24来控制。优选地，ETCM22是电子控制设备，其具有经预先编程的数字计算机或处理器、控制逻辑、用以存储数据的存储器和至少一个I/O外围设备。控制逻辑包括用于监控、操纵和产生数据的多个逻辑例程。ETCM22经由液压控制系统24来控制齿轮布置20中的扭矩传递机构的致动。液压控制系统24通常包括电控螺线管和阀，所述电控螺线管和阀使液压流体选择性地流通遍及变速器10，以便控制、润滑和冷却变速器10的各种部件。

由液压控制系统24所使用的液压流体主要存储在油底壳或贮存器26中。油底壳26优选地位于变速器10的底部处。泵（未示出）产生吸力，从而将液压流体从油底壳26吸出且吸入到液压控制系统24中，在所述液压控制系统24中液压流体被用来接合扭矩传递机构并且来冷却和润滑变速器10。

变速器10进一步包括附接到变速器10的侧部或前部的前盖或侧盖28。侧盖28保护变速器10内的液压控制系统24的部件并且用作辅助变速器油储存贮存器，如下文将更详细描述的。

转向图2和图3，变速器壳体12包括从壳体12的底部垂直地延伸到壳体12的顶部的隔板壁12a。边缘或凸缘12b从隔板壁12a垂直地延伸出来。凸缘12b安置在隔板壁12a的整个外围周围，从而形成兜部或腔体32。变速器10的各种部件安置在腔体32内（例如，液压控制系统24的变速器阀体34）。变速器阀体34含有控制变速器10的许多压力调节阀、定向阀和螺线管。

侧盖28经配置以连接并密封到凸缘12b，由此将腔体32封闭。举例来说，侧盖28包括从主要部分28b垂直地延伸出来的壁或边缘28a。边缘28a安置在侧盖28的整个外围周围。边缘28a包括多个螺栓孔36，其与形成在凸缘12b上的多个螺栓孔38对准。多个螺栓40或其它紧固件将侧盖28连接到超出腔体32的壳体12。密封件（未示出）安置在边缘28a上或边缘28a的径向向内处，以便将侧盖28密封到壳体12的凸缘12b。

腔体32的下部或辅助贮存器32a充当油底壳26的辅助液压流体贮存器。辅助贮存器32a不与变速器10的任何旋转部件连通。液压流体从辅助贮存器32a到油底壳26的流通是经由主动式机电电枢组件或控制阀50来控制。机电电枢组件50安置在腔体32的辅助贮存器32a内并靠近变速器壳体12的底部。机电电枢组件50打开和关闭安置在隔板壁12a中的排放孔或油底壳回油件51。排放孔51允许流体在油底壳26与辅助贮存器32a之间流通。

转向图4，机电电枢组件50通常包括连接到端帽54的线圈壳52。可移动柱塞或电枢56从端帽54延伸出来。电枢56可在图5A中示出的第一位置与图5B中示出的第二位置之间移动。电枢56的运动选择性地密封排放孔51，如下文将更详细地描述的。

参照图5A和图5B并继续参照图4，电线圈或其它电阻元件60安置在内套筒62周围或缠绕在内套筒62上，所述内套筒62安置在线圈壳52内。线圈60连接到安置在线圈壳52的外部上的连接器端口64。所述连接器端口64互连到ETCM22或另一电源。线圈60由线圈壳52来封闭和保护。

电枢56包括可滑动地安置在内套筒54内的底座部分66。底座部分66优选地由钢、铁或另一种铁磁性材料制成。颈状部分68从底座部分66的端表面66a延伸出来。颈状部分68安置成穿过形成在端帽54中的钻孔54a。颈状部分68的远侧部分或端部部分68a终止在柱塞头70中。柱塞头70安置在线圈壳52和端帽54的外部。柱塞头70具有成角度的前表面72，其补充隔板壁12a中包围排放孔51的成角度的表面74。

偏压构件76（例如，弹簧）部分地安置在套筒62内并且部分地安置在端帽54的钻孔54a的扩大区段54b内。应了解到，在不脱离本发明的范围的情况下，可采用其它类型的偏压构件。在所提供的示例中，偏压构件76安置在电枢的颈状部分68周围并接触端帽54的内表面78和电枢56的底座部分66的端表面66a。偏压构件76将电枢56偏压到第二（即，打开）位置。在图5B中示出的第二位置中，柱塞头70并未就座于排放孔51中。

为了将电枢移到第一位置（即，闭合位置），ETCM22命令电流穿过线圈60。流经线圈60的电流产生磁场，并且这个磁场关于其南极和北极的方向是由线圈60内电流的方向来确定。通过控制流经线圈60的电流的量，能够增加或减小这个磁场的强度。安置在线圈60内的电枢56通过磁通量被吸引朝向线圈60的中心。由此，电枢56在内套筒62内移动或摆动，并在电枢56朝排放孔51移动时压缩偏压构件76。当电枢56充分延伸并在闭合位置中时，成角度的前表面72充分接触成角度的表面74并且密封排放孔51。

返回到图2和图4，机电电枢组件50通过支架80和插销或容器凸起（caseboss）82连接到壳体12的隔板壁12a。支架80和容器凸起82将辅助贮存器32a内的位于排放孔51上面的机电电枢组件50定位在相对于排放孔51的预定的固定高度处。油底壳26与辅助贮存器32a之间的连通是通过激活机电电枢组件50来控制。举例来说，通过命令线圈60中的电流由此产生磁通量并使电枢56移动对抗偏压构件76从而用柱塞头70将排放孔51密封，流体得以存储在辅助贮存器32a内，从而可使油底壳中的流体液面保持下降。机电电枢组件50的闭合以液压方式将辅助贮存器32a与油底壳26隔离，借此使油底壳26内的流体液面保持到预定的最小值。这个预定的最小值是由机电电枢组件50离油底壳26底部的距离来控制的。当变速器冷却并且线圈60中的电流减少时，偏压构件76使电枢56移到打开位置，由此将排放孔51启封。变速器流体随后能够从辅助贮存器32a流通穿过排放孔51并进入到油底壳26中。

使油底壳26中的液压流体的液面保持到最小值使齿轮布置20的部件能够（例如，行星齿轮组、轴或构件和离合器或制动器）在自旋损失最小的情况下旋转。结果，变速器更有效率，从而提供改进的燃料经济性。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且未脱离本发明的主旨的变型旨在处于本发明的范围内。此类变型将不被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于使用在机动车辆的变速器中的组件，所述组件包括：

第一流体贮存器；

第二流体贮存器，其具有与所述第一流体贮存器连通的孔；以及

控制阀，其安置在所述第二流体贮存器中，其具有：

线圈；

电枢，其安置在所述线圈内并且能够在第一位置与第二位置之间移动；以及

柱塞头，其连接到所述电枢的一端以用于当所述电枢位于所述第一位置中时将位于所述第一流体贮存器与所述第二流体贮存器之间的所述孔密封。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第一流体贮存器位于所述变速器的油底壳中，并且所述第二流体贮存器位于所述变速器的侧盖中。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述控制阀进一步包括将所述电枢偏压到所述第二位置的偏压构件。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述控制阀进一步包括连接到端帽的线圈壳，并且其中，所述线圈安置在所述线圈壳内并且所述电枢从所述端帽延伸出来。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述线圈安置在内套筒周围并且所述电枢能够在所述内套筒内滑动。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述线圈互连到电子控制模块。

7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述电枢包括可滑动地安置在所述内套筒内的底座部分和连接到所述柱塞头的颈状部分，并且所述颈状部分从所述端帽中的钻孔延伸出来。

8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述柱塞头包括成角度的前表面，所述成角度的前表面补充包围所述孔的成角度的表面。

9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述偏压构件部分地安置在所述内套筒内并且部分地安置在所述端帽的所述钻孔的扩大区段内。

10.一种变速器，其包括：

变速器壳体，其限定油底壳；

侧盖，其连接到所述变速器壳体，其限定贮存器；

排放孔，其安置在所述油底壳与所述贮存器之间以使液压流体在所述油底壳与所述贮存器之间流通；以及

机电电枢组件，其包括：

电枢，其能够在第一位置与第二位置之间移动；以及

柱塞头，其连接到所述电枢的一端以用于当所述电枢位于所述第一位置中时使位于所述油底壳与所述贮存器之间的所述排放孔密封；

致动器，其用于将所述电枢移到所述第一位置；以及

偏压构件，其用于将所述电枢偏压到所述第二位置。