用于變速器的磁傳感器封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于變速器的磁傳感器封裝，用于封裝自動變速器中的磁彈性扭矩傳感器以進行批量生產(chǎn)應(yīng)用。一種變速器包括輸出軸和磁扭矩傳感器。輸出軸具有磁化區(qū)域。用于檢測輸出軸的扭矩的磁扭矩傳感器被安裝在諸如支撐輸出軸的軸套的摩擦降低構(gòu)件上。在另一種變速器中，傳感器被替代地安裝到變速器箱體。
【專利說明】用于變速器的磁傳感器封裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有磁傳感器的自動變速器。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的自動變速器包括輸入軸和輸出軸。輸入軸從來自動力源(例如,發(fā)動機)的動力接收輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩。變速器將該輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩轉(zhuǎn)換為輸出轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩。輸出軸將該輸出轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩傳遞至車輛的牽引輪，以驅(qū)動車輛。
[0003]通過調(diào)節(jié)輸入軸和輸出軸之間的傳動比(例如，在換高檔或換低檔期間)，變速器將輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩轉(zhuǎn)換為輸出轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩。通過應(yīng)用和/或釋放摩擦元件(例如，離合器、帶式制動器等)實現(xiàn)變速器換檔，其中，所述摩擦元件通過改變變速器的行星齒輪構(gòu)造來改變轉(zhuǎn)速和扭矩關(guān)系。結(jié)果，建立和解除從發(fā)動機到車輪動力流動路徑。
[0004]必須正確地控制摩擦元件以進行令人滿意的變速器換檔。針對這點，與變速器的操作有關(guān)的信息被用于控制摩擦元件。例如，可使用指示由輸入軸接收的輸入扭矩和輸入軸的轉(zhuǎn)速的信息以及諸如車速和節(jié)氣門開度的信息。類似地，可使用指示由輸出軸傳遞的輸出扭矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速的信息。
[0005]通常基于所能夠獲得的各種類型的信息來估計輸入軸和輸出軸的扭矩和轉(zhuǎn)速。避免估計的一種方法是使用安裝在變速器中的磁傳感器，所述磁傳感器用于直接檢測扭矩參數(shù)和/或速度參數(shù)。然而，在變速器有限的空間內(nèi)對這種磁傳感器進行安裝和封裝提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施例致力于用于封裝諸如自動變速器中的磁彈性扭矩傳感器的磁傳感器的設(shè)計，以進行批量生產(chǎn)。
[0007]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種具有輸出軸和磁扭矩傳感器的變速器。所述輸出軸具有磁化區(qū)域。用于檢測輸出軸的扭矩的磁扭矩傳感器被安裝在至少一個摩擦降低構(gòu)件(例如，支撐輸出軸的軸套)上。
[0008]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種具有變速器箱體、輸出軸和磁扭矩傳感器的變速器。所述輸出軸具有磁化區(qū)域。所述磁扭矩傳感器用于檢測輸出軸的扭矩，并被安裝到變速器箱體。
[0009]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括定子管和磁扭矩傳感器的變速器。所述定子管包括具有磁化區(qū)域的輸入軸。所述定子管具有與磁化區(qū)域鄰近的窗口。所述磁扭矩傳感器用于檢測輸入軸扭矩，并被布置于窗口中并且附著到定子管，以鄰近于磁化區(qū)域。
[0010]在一個實施例中，定子管包括槽，所述槽被構(gòu)造為用于接收與磁扭矩傳感器連接的配線。
[0011]在一個實施例中，所述變速器還包括:定子支撐件，其中，定子支撐件與所述定子管連接以形成定子組件，所述定子支撐件包括用于傳感器的配線延伸穿過的徑向通道。[0012]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括變速器箱體、具有磁化區(qū)域的齒輪和磁扭矩傳感器的變速器。所述齒輪是惰輪和分動齒輪中的一個。所述磁扭矩傳感器用于檢測輸出軸的扭矩，并被安裝到變速器箱體。
[0013]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括變速器箱體、在其內(nèi)表面上具有磁化區(qū)域的中空惰輪軸和磁扭矩傳感器的變速器。所述磁扭矩傳感器用于檢測惰輪軸的扭矩，并被布置在惰輪軸中并被安裝到變速器箱體。
[0014]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括變速器箱體、具有磁化區(qū)域的差速器支座和磁扭矩傳感器的變速器。所述磁扭矩傳感器，用于檢測差速器支座的扭矩，并被安裝到變速器箱體。
[0015]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括變速器箱體、具有磁化區(qū)域的至少一個半軸和磁扭矩傳感器的變速器。所述磁扭矩傳感器用于檢測所述至少一個半軸的扭矩，并被安裝在變速器箱體上。
[0016]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種包括變速器箱體、惰輪軸、惰輪、分動齒輪和磁扭矩傳感器的變速器。這些齒輪關(guān)于惰輪軸的不同部分而彼此分隔開。所述惰輪軸包括位于惰輪輪和分動齒輪之間的空間中的磁化區(qū)域。所述磁扭矩傳感器用于檢測惰輪軸的扭矩，并以與磁化區(qū)域鄰近的方式被安裝在變速器箱體上。
[0017]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種分動箱組件。所述分動箱組件包括分動箱軸和磁扭矩傳感器。所述分動箱軸具有磁化區(qū)域。所述磁扭矩傳感器用于檢測分動箱軸的扭矩，并被安裝在至少一個摩擦降低構(gòu)件(例如，支撐分動箱軸的軸套)上。
[0018]在一個實施例中，所述分動箱組件還包括:分動箱；其中，磁扭矩傳感器還被安裝到分動箱。
[0019]在一個實施例中，所述分動箱組件還包括:防旋裝置，連接到磁扭矩傳感器，并被構(gòu)造為防止磁扭矩傳感器響應(yīng)于輸出軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0020]在一個實施例中，分動箱軸包括分動箱輸入軸、連接至后輪的分動箱輸出軸，連接至前輪的分動箱輸出軸以及連接到取力器的分動箱輸出軸中的一個。
[0021 ] 在一個實施例中，磁扭矩傳感器包括傳感器殼體，其中，傳感器殼體包括穿過所述傳感器殼體的通道，以將潤滑油輸送到鄰近于傳感器的區(qū)域。
[0022]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種后輪驅(qū)動橋組件，所述后輪驅(qū)動橋組件具有:后橋殼體；輸入軸，具有磁化區(qū)域；磁扭矩傳感器。所述磁扭矩傳感器用于檢測輸入軸的扭矩，并被安裝到后橋殼體。
[0023]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種變速器，包括:變速器箱體；齒輪，具有磁化區(qū)域，其中，齒輪是惰輪和分動齒輪中的一個；以及磁扭矩傳感器，用于檢測通過齒輪傳遞的扭矩，并被安裝到變速器箱體。
[0024]在一個實施例中，齒輪包括一起形成齒輪的多個部件，其中，部件中的一個包括磁化區(qū)域。在一個實施例中，本發(fā)明提供一種分動箱組件。所述分動箱組件包括分動箱軸和磁扭矩傳感器。所述分動箱軸具有磁化區(qū)域。所述磁扭矩傳感器用于檢測分動箱軸的扭矩，并被安裝在至少一個摩擦降低構(gòu)件(例如，支撐分動箱軸的軸套)上。
[0025]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種驅(qū)動橋組件，包括:橋殼體；輸入軸，具有磁化區(qū)域；磁扭矩傳感器，用于檢測輸入軸的扭矩，并被安裝到橋殼體。[0026]在一個實施例中，磁扭矩傳感器包括傳感器殼體，其中，傳感器殼體包括穿過所述傳感器殼體的通道，以將潤滑油輸送到鄰近于傳感器的區(qū)域。
[0027]在一個實施例中，磁扭矩傳感器包括傳感器殼體和連接器插頭，其中，橋殼體包括延伸到傳感器殼體的通道，其中，連接器插頭容納于后橋殼體的通道中，連接器插頭穿過傳感器殼體而插入到傳感器中。
[0028]在一個實施例中，所述驅(qū)動橋組件還包括:分隔件，沿輸入軸的軸向橋延伸；其中，傳感器包括傳感器殼體；其中，分隔件被構(gòu)造成保持傳感器殼體相對于后橋殼體的軸向位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛的動力傳動系的框圖；
[0030]圖2示出圖1中所示的動力傳動系的變矩器和變速器的剖視圖，其中，變速器缺少輸入軸傳感器和輸出軸傳感器兩者；
[0031]圖3A、圖3B和圖3C示出用于檢測軸的扭矩的磁扭矩傳感器的示例；
[0032]圖4示出用于檢測軸的轉(zhuǎn)速的磁速度傳感器的示例。
[0033]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有輸出軸安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的自動變速器的剖視圖；
[0034]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有利用壓裝的箱安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的自動變速器的剖視圖；
[0035]圖7示出前輪驅(qū)動變速器的輸入軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸入軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器；
[0036]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖7中所示的變速器的具有輸入軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸入軸區(qū)域的剖視圖；
[0037]圖9示出圖7中所示的變速器的輸出軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸出軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器；
[0038]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖7中示出的變速器的具有惰輪磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸出軸區(qū)域的剖視圖；
[0039]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器的具有惰輪軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸出軸區(qū)域的剖視圖；
[0040]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器的具有差動輪轂磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸出軸區(qū)域的剖視圖；
[0041]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器的具有半軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸出軸區(qū)域的剖視圖；
[0042]圖14示出另一個前輪驅(qū)動變速器的輸入軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸入軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器；
[0043]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖14中所示的變速器的具有輸入軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的輸入軸區(qū)域的剖視圖；
[0044]圖16示出具有全時四輪驅(qū)動(AWD)的后輪驅(qū)動分動箱的剖視圖，其中，后輪驅(qū)動分動箱缺少磁扭矩傳感器；[0045]圖17示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖16中所示的具有軸安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的分動箱的剖視圖；
[0046]圖18示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖16中所示的具有箱安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的分動箱的剖視圖；
[0047]圖19A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的后輪驅(qū)動(RWD)橋中的磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的剖視圖；
[0048]圖19B示出圖19A的被圈出來的部分的放大視圖。
【具體實施方式】
[0049]在此公開本發(fā)明的具體實施例；然而，應(yīng)該理解，公開的實施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以多種和可選的形式被實施。附圖并不需要按照比例繪制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的細節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能的細節(jié)不應(yīng)該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0050]現(xiàn)在參照圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛的動力傳動系10框圖。動力傳動系10包括發(fā)動機12、變矩器14和自動變速器16。變速器16具有輸入軸18和輸出軸20。發(fā)動機12通過發(fā)動機12的連接到變矩器14的曲軸13將扭矩傳遞到變矩器14。變矩器14將發(fā)動機扭矩轉(zhuǎn)換成一輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩，并將該輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩傳遞到變速器16的輸入軸18。變速器16用于改變傳動比，從而將輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩轉(zhuǎn)換成一輸出轉(zhuǎn)速(例如，降低的轉(zhuǎn)速)下的輸出扭矩(例如，增大的扭矩)。變速器16將該輸出轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩傳遞到輸出軸20。輸出軸20連接到車輛傳動系統(tǒng)(未示出)，從而輸出轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩可被用于驅(qū)動車輛的車輪。
[0051]雖然在此未示出，但是本發(fā)明的實施例也能夠用于包括(例如)發(fā)動機和電機但不包括變矩器的混合動力傳動系。
[0052]動力傳動系10還包括輸入軸傳感器22和輸出軸傳感器24中的至少一個。輸入軸傳感器22與輸入軸18相聯(lián)，并被構(gòu)造為監(jiān)測輸入軸18的(輸入)扭矩和(輸入)轉(zhuǎn)速中的至少一個。類似地，輸出軸傳感器24與輸出軸20相聯(lián)，并被構(gòu)造為監(jiān)測輸出軸20的(輸出)扭矩和(輸出)轉(zhuǎn)速中的至少一個。傳感器22和24向控制器(未示出)提供指示所監(jiān)測到的信息的傳感器信號，以使該控制器控制變速器16相應(yīng)的操作。
[0053]現(xiàn)在參照圖2，并繼續(xù)參照圖1，示出變速器16和變矩器14的剖視圖。如圖2所示，變矩器14被裝入在變矩器箱體26內(nèi)，并且變速器16被裝入在變速器箱體28內(nèi)。
[0054]變速器機構(gòu)30將通過輸入軸18接收到的輸入轉(zhuǎn)速下的輸入扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^輸出軸20傳遞的輸出速度下的輸出扭矩。如圖2的右手側(cè)所示，變速器機構(gòu)30使用行星齒輪組。本發(fā)明的實施例可被應(yīng)用于其它類型的變速器機構(gòu)，包括但不限于皮帶驅(qū)動式變速器、雙離合器變速器或無級變速器。
[0055]變矩器14包括:渦輪32、定子34和泵輪36。泵輪36被固定地連接到發(fā)動機曲軸
13,使泵輪36隨著曲軸13的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。定子34通過單向離合器39而被固定到定子支撐件40的定子軸上(B卩，定子管)。定子支撐件40固定到變速器箱體28。渦輪32通過渦輪輪轂42機械地鏈接到輸入軸18。
[0056]注意，如圖2所示的變速器16不具有用于直接測量輸入軸18的扭矩和/或轉(zhuǎn)速的輸入軸傳感器22或用于直接測量輸出軸20的扭矩和/或轉(zhuǎn)速的輸出軸傳感器24。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思和特征來構(gòu)造變速器，以能夠在該變速器內(nèi)封裝輸入軸傳感器22和/或輸出軸傳感器24，其中，傳感器22和24是磁傳感器。根據(jù)本發(fā)明的實施例的在變速器中的輸入軸傳感器22的封裝使輸入軸18的扭矩和/或轉(zhuǎn)速能夠直接被測量。類似地，根據(jù)本發(fā)明的實施例的在變速器中的輸出軸傳感器24的封裝使輸出軸20的扭矩和/或轉(zhuǎn)速能夠直接被測量。
[0058]在一些實施例中，傳感器22和24是分別用于監(jiān)測輸入軸18和輸出軸20的扭矩的磁扭矩傳感器。類似地，在一些實施例中，傳感器22和24是分別用于監(jiān)測輸入軸18和輸出軸20的轉(zhuǎn)速的磁速度傳感器。
[0059]磁扭矩傳感器和磁速度傳感器技術(shù)在具有恒定的直徑和受控的硬度的軸上的自由光滑表面區(qū)域而最優(yōu)地工作，其中，該軸的一部分被磁化。磁傳感器技術(shù)利用磁通量感測元件(例如，磁通門傳感器)。感測元件優(yōu)選地相對于軸的旋轉(zhuǎn)磁化表面靜止并固定。優(yōu)選地，軸相對于傳感器殼體的軸向或徑向方向的移動是最小的。如以上所指示的，諸如圖2中所示的傳統(tǒng)的變速器設(shè)計在磁傳感器的封裝方面提出了挑戰(zhàn)。
[0060]傳感器22和24可以是如第6，145，387號、第6，047，605號、第6，553，847號和第6，490，934號的美國專利中所描述的磁彈性傳感器。也可以使用其它的磁傳感器，其中，這些其它的磁傳感器能夠在傳感器的磁通量感測元件和軸之間不進行物理接觸的情況下精確地測量施加在旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩和軸的轉(zhuǎn)速。
[0061]現(xiàn)在參照圖3A、圖3B和圖3C，將描述用于檢測軸的扭矩的磁扭矩傳感器的示例。本示例假設(shè)軸是輸入軸18且磁扭矩傳感器是輸入軸傳感器22。
[0062]輸入軸傳感器22包括位于傳感器殼體44中的磁通量感測兀件。輸入軸18包括磁化區(qū)域46。磁化區(qū)域46繞輸入軸18周向地延伸。磁化區(qū)域46可通過在輸入軸18的選定區(qū)域上涂覆作為薄層的磁化材料或通過使軸上的一區(qū)域磁化而建立。傳感器殼體44固定在與輸入軸18的磁化區(qū)域46鄰近的位置，以使感測元件能夠感測到扭矩感應(yīng)信號。
[0063]優(yōu)選地，軸18由含鎳量高的鋼制成,并優(yōu)選地在表層處具有馬氏體結(jié)構(gòu)。軸18被硬化以能夠被永久磁化。軸18的選定磁化區(qū)域46利用其上的磁化材料而從表面被磁化至硬化層內(nèi)的指定深度。磁圖案(magnetic pattern)或極性標簽(polarity signature)可取決于磁彈性扭矩感測原理的特定實施。然而，它們需要軸18的磁化區(qū)域46和包含有一個或更多個磁通量感測元件的傳感器殼體44。傳感器殼體44可包括其它類型的感測元件(例如，熱電偶)。
[0064]在沒有載荷(圖3A)的情況下，磁力線被限制在軸表面附近或軸表面內(nèi)。在圖3A中的圖示示出了磁力線方向的簡化視圖。依據(jù)選定的磁化模式，磁力線會具有更復雜的方向模式。
[0065]當施加載荷時(即，輸入軸18扭轉(zhuǎn))，磁力線47從軸表面延伸，并且通過感測元件來測量磁通量的與所施加的扭矩成比例的軸向分量(圖3B和3C)。例如，如圖3B和3C所示，當載荷大于零時，磁力線47沿一個方向重新排列，并且當載荷小于零時，磁力線47沿相反的方向重新排列。兩者中任何一種重新排列都會造成更多的磁通量與載荷水平成比例地從軸表面出來。如圖3B和3C所指示的，感測元件檢測磁力線的方向和磁通量的強度。本技術(shù)的變型可以包括(例如)雙頻磁彈性扭矩傳感器或三頻磁彈性扭矩傳感器。[0066]現(xiàn)在參照圖4，將描述用于檢測軸的轉(zhuǎn)速的磁速度傳感器的示例。再一次地，本示例假設(shè)該軸是輸入軸18并且磁速度傳感器是輸入軸傳感器22。輸入軸傳感器22包括具有磁通量感測元件的傳感器殼體44。輸入軸18包括由繞輸入軸18的外周被重復地以點放置的磁性材料構(gòu)成的磁化區(qū)域48，如圖4所示。傳感器殼體44被放置在軸表面附近，接收磁通量的周向分量。隨著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)，感測元件在磁點上產(chǎn)生周期性的電壓信號。利用比較器電路能夠?qū)⒅芷谛缘碾妷盒盘栟D(zhuǎn)換成方波信號，然后，該方波信號能夠通過對方波周期的數(shù)量進行計數(shù)而被轉(zhuǎn)換成rpm。該技術(shù)的變型可以包括(例如)單頻帶速度傳感器和雙頻帶速度傳感器。
[0067]為了簡便起見，磁扭矩傳感器和/或磁速度傳感器在此被稱為“磁扭矩傳感器”或簡化為“傳感器”。然而，如上所述，這種磁扭矩傳感器或傳感器可以僅是磁扭矩傳感器、僅是磁速度傳感器或者是磁扭矩和速度傳感器。
[0068]記住前面的描述，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的各個實施例。
[0069]參照圖5和圖6，本發(fā)明的實施例提供用于變速器的輸出軸的磁扭矩傳感器的獨特的封裝布局。
[0070]現(xiàn)在參照圖5，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有輸出軸安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的自動變速器50的剖視圖。本設(shè)計總的特征包括傳感器24，所述傳感器24由摩擦降低元件(例如，軸承或軸套)支撐，以保持傳感器24的感測元件44和輸出軸20之間的固定距離。傳感器24的軸向和徑向布置對輸出軸20和變速器箱體28之間的相對運動不敏感。額外的軸向長度用于軸承，并且包括防旋裝置。
[0071]如圖5所示，本設(shè)計的具體特征包括以下部分。如51指示的，傳感器24的殼體安裝在支撐輸出軸20的軸承或軸套上。用于傳感器24的殼體的防旋裝置能以多種方式布置。如52指示的一種方法，在變速器箱體28中切割有槽，并且在傳感器殼體的外部模制有鍵。如53指示的，卡環(huán)確保傳感器24相對于輸出軸20的軸向位置。如54指示的，軸承、傳感器24、防旋裝置以及密封件的相對直徑確保裝配可行性。如55指示的，由于傳感器24被安放在密封件內(nèi)部，因此能對傳感器24進行防塵。如56指示的，潤滑孔確保輸出軸20上的感測表面的潤濕性，并為潤滑其它元件(軸承，密封件)而提供通道。如57a指示的，傳感器24的配線從內(nèi)部穿過變速器箱體28而被布置到普通電源和控制總線(未示出)?；蛘?，如57b指示的，傳感器24的配線從外部穿過密封件，優(yōu)選靠近變速器箱體28的頂部。如58指示的，普通的變速器箱體28、傳感器殼體和卡環(huán)能夠用于4x4和4x2兩種形式(中心線以上所示為4x4形式并且中心線以下所示為4x2形式)。
[0072]現(xiàn)在參照圖6，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有利用壓裝的箱安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計的自動變速器60的剖視圖。本設(shè)計總的特征包括以下部分。傳感器殼體用作防旋裝置，并且不需要傳感器軸承和軸套。
[0073]如圖6所示，本設(shè)計的具體特征包括以下部分。如61指示的，傳感器殼體通過壓裝而被安裝到變速器箱體28。這樣，壓裝傳感器殼體用作防旋裝置并且不需要用于對傳感器24進行軸向定位的卡環(huán)。如62指示的，軸承、傳感器24以及密封件的相對直徑能確保裝配的可行性。如63指示的，由于(在4x4和4x2兩種形式下)傳感器24被安放在密封件的內(nèi)部，因此可對傳感器24進行防塵。在4x4形式(中心線以上)中，密封件被集成到傳感器殼體中。如64指示的，潤滑孔確保輸出軸20上的感測表面的潤濕性，并為潤滑其它元件(軸承，密封件)提供通道。如65a指示的，傳感器24的配線從內(nèi)部穿過變速器箱體28而被布置到普通控制總線。或者，如65b指示的，傳感器24的配線從外部穿過密封件，優(yōu)選地靠近變速器箱體28的頂部。如66指示的，普通的變速器箱體28和傳感器殼體能夠用于4x4和4x2兩種形式。
[0074]簡明地指出，根據(jù)本發(fā)明的實施例的封裝設(shè)計的原理以及在此描述的其它封裝設(shè)計的原理能夠應(yīng)用于包括分動箱、發(fā)動機曲軸、動力輸出軸(power take-off shaft)等的各種動力傳動系組件。
[0075]參照圖7到圖13，本發(fā)明的實施例提供用于前輪驅(qū)動變速器的磁扭矩傳感器的獨特的封裝布局。
[0076]現(xiàn)在參照圖7，示出前輪驅(qū)動變速器70的輸入軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸入軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器。為了簡便起見，以上使用的相同標號將用于如圖7中所示的并作為根據(jù)本發(fā)明的如下所述的實施例進行修改的變速器70的相同元件。
[0077]現(xiàn)在參照圖8，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖7中所示的變速器70的具有輸入軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計90的輸入軸區(qū)域的剖視圖。如圖8所示，如91指示的，設(shè)計90的特征包括被縮短的花鍵。如92指示的，在定子支撐件40和軸套(在一點鐘和七點鐘的位置)(六點鐘的位置僅為了更好的示出)中切割有槽。如93指示的，設(shè)置圓角以避免損壞軸套。如94指示的，傳感器22的PC板封閉件通過螺釘而被固定。PC板封閉件不應(yīng)該是密封的，并應(yīng)能承受120psi (磅/平方英寸)以及200F到250F (華氏度)的油溫。排出閥的壓力被設(shè)定為165psi和重型拖車能承受300F的沖擊。如95指示的，軸套的ID被改變?yōu)榕c定子支撐40的ID相同。在布置完傳感器22的配線后，壓入軸套。如96指示的，周向地銑削用于配線的槽。如97指示的，銑削用于進送配線穿過變矩器14的施壓端口的槽。如98指示的，在十點鐘位置處(十二點的位置僅為了更好的示出)鉆用于配線的孔。如98進一步指示的，配線被粘合和/或密封在適當位置。如99指示的，銑削用于配線的槽。如99a指示的，配線被布置到變速器箱體28處的連接器。
[0078]現(xiàn)在參照圖9，示出圖7中所示的變速器70的輸出軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸出軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器。如圖9中指示的，磁扭矩傳感器的可能的位置包括:如101指示的，傳感器在齒輪端面處(惰輪磁扭矩傳感器封裝設(shè)計-圖10);如102指示的，傳感器在軸內(nèi)徑上(惰輪軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計-圖11);如103指示的，傳感器在差速器支座上(差動輪轂磁扭矩傳感器封裝設(shè)計-圖12);如104指示的，傳感器在半軸上(半軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計-圖13)。
[0079]現(xiàn)在參照圖10，并繼續(xù)參照圖9，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在圖7中示出的變速器70的具有惰輪磁扭矩傳感器封裝設(shè)計110的輸出軸區(qū)域的剖視圖。設(shè)計110的特征包括以下部分。如111指示的，惰輪或分動齒輪兩者中任何一個的一部分的表面被磁化以產(chǎn)生磁感區(qū)域。如112指示的，磁扭矩傳感器24的感測元件被安裝在變速器箱體28中或與惰輪的磁化表面鄰近的隔板中。
[0080]現(xiàn)在參照圖11，并繼續(xù)參照圖9，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器70的具有惰輪軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計120的輸出軸區(qū)域的剖視圖。設(shè)計120的特征包括以下部分。如121指示的，差速器的齒輪被翻轉(zhuǎn)到左側(cè)上(例如，與圖9比較)。如122指示的，惰輪軸的惰輪、駐車齒輪和軸承運動到左側(cè)。在122處所指示的特征還包括:減小駐車齒輪的直徑并對變速器箱體28作出相應(yīng)的微小改變。如123指示的，惰輪軸的內(nèi)表面的一部分被磁化以產(chǎn)生磁感區(qū)域。如124指示的，磁扭矩傳感器24的感測元件被安裝在于惰輪的內(nèi)徑中延伸的軸套上。如125指示的，感測元件的配線穿過軸套而被布置到外部。[0081 ] 繼續(xù)參照圖11，在分動軸輸入齒輪和分動軸輸出齒輪之間的惰輪軸的一部分的外表面的另一變型包括磁化區(qū)域。傳感器以與磁化區(qū)域鄰近的方式安裝到箱體，以讀取惰輪軸的扭矩。
[0082]現(xiàn)在參照圖12，并繼續(xù)參照圖9，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器70的具有差動輪轂磁扭矩傳感器封裝設(shè)計130的輸出軸區(qū)域的剖視圖。設(shè)計130的特征包括以下部分。如131指示的，差速器支座的表面被延伸。如132指示的，支座表面的一部分被磁化。如133指示的，磁扭矩傳感器24的感測元件以與被磁化的支座表面鄰近的方式安裝在變速器箱體28上。如134指示的，感測元件的配線被布置到外部。在另一個實施例中，磁扭矩傳感器24的感測元件安裝在主減速器齒輪(錐齒輪)和側(cè)支座銷軸之間的變速器殼體28上,并與被磁化的支座表面鄰近。
[0083]現(xiàn)在參照圖13，并繼續(xù)參照圖9，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的在圖7中所示的變速器70的具有半軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計140的輸出軸區(qū)域的剖視圖。設(shè)計140僅用于前輪驅(qū)動(FWD)。設(shè)計140的特征包括以下部分。如141指示的，半軸和相關(guān)的密封件沿兩個方向(即，向左和向右)與變速器軸向遠離地運動。這需要對變速器箱體28進行改變。如142指示的，半軸的表面以如上所述的方式被磁化。如143指示的，磁扭矩傳感器24的感測元件以與半軸的磁化表面鄰近的方式安裝在變速器箱體28上。如144指示的，感測元件的配線被布置到外部。
[0084]參照圖14和圖15，本發(fā)明的實施例提供一種用于另一前輪驅(qū)動變速器的輸入軸的磁扭矩傳感器的獨特的封裝布局。
[0085]現(xiàn)在參照圖14，示出前輪驅(qū)動變速器140的輸入軸區(qū)域的剖視圖，其中，輸入軸區(qū)域缺少磁扭矩傳感器。為了簡便起見，以上使用的相同標號將用于如圖14中所示的并作為根據(jù)本發(fā)明的如下所述的實施例進行修改的變速器140的相同元件。
[0086]現(xiàn)在參照圖15，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖14中所示的變速器140的具有輸入軸磁扭矩傳感器封裝設(shè)計160的輸入軸區(qū)域的剖視圖。在變速器140中，定子組件40由定子支撐件和定子管制成，所述定子支撐件和所述定子管被壓裝在一起以形成定子組件40。在本設(shè)計中，裝配后的定子組件40通過螺栓與泵組件相互連接。如圖15所示，設(shè)計160的特征包括以下部分。如161指示的，輸入軸的外徑被制成直的。如162指示的，在定子支撐件40中切割槽(窗口)，用于磁扭矩傳感器的封閉件和PC板。如163指示的，銑削用于傳感器22的感測元件的配線的周向槽。如164指示的，銑削用于配線的軸向槽。如165指示的，鉆用于配線的孔并且配線被粘合和/或密封在適當位置。如167指示的，配線被布置到變速器外部。
[0087]參照圖16、圖17和圖18，本發(fā)明的實施例提供一種用于具有全時四輪驅(qū)動(AWD)的后輪驅(qū)動分動箱的磁扭矩傳感器的獨特的封裝布局。
[0088]現(xiàn)在參照圖16，示出后輪驅(qū)動分動箱170的剖視圖，其中，分動箱170缺少磁扭矩傳感器。為了簡便起見，以上使用的相同標號將被用于如圖16中所示的并作為根據(jù)本發(fā)明的如下所述的實施例進行修改的轉(zhuǎn)換箱170的相同元件。[0089]如圖16中指示的，一種磁轉(zhuǎn)矩傳感器的可能的第一放置選擇和第二放置選擇包括:如171指示的，傳感器位于輸入軸上(大徑處、光滑外表面處)；如172指示的，傳感器位于輸出軸上(小徑處，傳感器的線性范圍可能會減小)。
[0090]現(xiàn)在參照圖17，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖16中所示的具有軸安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計180的分動箱170的剖視圖。設(shè)計180包括以上指示的第一放置選擇和第二放置選擇。
[0091]根據(jù)第一選擇的設(shè)計180的特征(其中，磁扭矩傳感器22位于輸入軸上)包括以下部分。如181指示的，花鍵向右移動(直到泵的肩部)以獲得更多的用于傳感器22的軸向空間。輸入軸和輸出軸兩者都需要進行這種改變。如182a指示的，傳感器22被輸入軸上的肩軸向地定位于一端。如183a指示的,傳感器22被卡環(huán)軸向地定位于另一端。如184a指示的，傳感器22的殼體被軸承支撐。如185a指示的,設(shè)置有防旋柱(ant1-rotation finger)。如185a指示的，傳感器22的感測元件的配線穿過標準連接器而被布置到外部。
[0092]根據(jù)第二選擇的設(shè)計180的特征(其中，磁扭矩傳感器24位于輸出軸上)包括以下部分。如187指示的，輸出軸的直徑被盡可能地增大，以避免降低傳感器24的線性范圍。如188指示的，傳感器24被墊圈軸向地定位于一端。如183b指示的，傳感器24被卡環(huán)軸向地定位于另一端。如184b指示的，傳感器24的殼體被軸承支撐。如185b指示的，設(shè)置有防旋柱。如186b指示的，傳感器24的感測元件的配線穿過標準連接器而被布置到外部。在任何一種選擇中，連同在此描述的其它實施例，磁屏蔽均能夠被包含在傳感器殼體中。
[0093]現(xiàn)在參照圖18，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖16中所示的具有箱安裝式磁扭矩傳感器封裝設(shè)計190的分動箱170的剖視圖。設(shè)計190也包括第一放置選擇和第二放置選擇。
[0094]根據(jù)第一選擇的設(shè)計190的特征(其中，磁扭矩傳感器位于輸入軸上)包括以下部分。如191指示的，花鍵向右移動(直到泵的肩部)，以獲得更多的用于傳感器22的軸向空間。輸入軸和輸出軸兩者都需要進行這種改進。如192指示的，傳感器22的殼體通過螺釘被安裝到分動箱。這以徑向的方式軸向地支撐傳感器殼體，并用作防旋裝置。如193指示的，傳感器22的感測元件的配線穿過標準連接器而被布置到外部。
[0095]根據(jù)第二選擇的設(shè)計190的特征(其中，磁扭矩傳感器位于輸出軸上)包括以下部分。如194指示的，輸出軸的直徑被盡可能地增大，以避免降低傳感器24的線性范圍。如195指示的，傳感器24的殼體被壓裝在分動箱殼體中。這以徑向的方式軸向地支撐傳感器殼體，并用作防旋裝置。如196指示的，傳感器24的感測元件的配線穿過標準連接器而被布置到外部。再一次地，在任何一個選擇中，連同在此描述的其它實施例，磁屏蔽均能夠被包含在傳感器殼體中。
[0096]現(xiàn)在參照圖19A，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的后輪驅(qū)動(RWD)橋中的磁扭矩傳感器封裝設(shè)計200的剖視圖。圖19B示出圖19A的被圈出來的部分的放大視圖。
[0097]如圖19B所示，對由202指示的(圖的上半部分)原始設(shè)計進行改進，以產(chǎn)生由204指示的(圖的下半部分)本發(fā)明的設(shè)計。對原始設(shè)計的改進包括:使輸入軸的直徑一致、定位傳感器22和安裝206處指示的傳感器線軸。安裝傳感器線軸的操作包括:設(shè)置208指示的潤滑孔并安裝210指示的分隔件，使傳感器線軸具有防旋轉(zhuǎn)的能力。傳感器線軸是被壓裝的滑動式殼體。與殼體的接觸點靠近軸承外圈，使相對于軸的徑向運動最小化。改進還包括:從傳感器線軸布置配線(wire)。該配線包括用于防止由于泥漿、冰等導致的可能的損壞和運動的重型蓋。如212指示的，為了便于安裝和移除，連接器連接到該配線的另一端。
[0098]雖然上面描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制，并且應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出各種改變。此外，可組合多個實施的實施例的特征以形成本發(fā)明的進一步的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種變速器，包括: 輸出軸，具有磁化區(qū)域；以及 磁扭矩傳感器，用于檢測輸出軸的扭矩，并安裝在支撐輸出軸的至少一個軸套上。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，所述變速器還包括: 防旋裝置，連接到磁扭矩傳感器，并被構(gòu)造為防止磁扭矩傳感器響應(yīng)于輸出軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的變速器，所述變速器還包括: 變速器箱體， 其中，防旋裝置被布置在于變速器箱體中被切割而成的槽中。
4.如權(quán)利要求2所述的變速器，其中，防旋裝置被布置在模制到磁扭矩傳感器的鍵內(nèi)。
5.一種變速器，包括: 變速器箱體； 輸出軸，具有磁化區(qū)域；以及 磁扭矩傳感器，用于檢測輸出軸的扭矩，并安裝到變速器箱體。
6.如權(quán)利要求5所述的變速器，其中， 傳感器通過壓配安裝到變速器箱體。
7.如權(quán)利要求6所述的變速器，其中， 壓裝在軸上提供用于磁扭矩傳感器的密封表面，并且壓裝在磁扭矩傳感器與變速器箱體之間提供摩擦接合，從而壓裝作為用于磁扭矩傳感器的防旋裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的變速器，其中， 輸出軸包括穿過所述輸出軸延伸的通道，所述通道與磁扭矩傳感器連通，使磁扭矩傳感器通過通道接收潤滑油。
9.一種變速器,包括: 定子管，包圍具有磁化區(qū)域的輸入軸，所述定子管具有與磁化區(qū)域鄰近的窗口 ；以及磁扭矩傳感器，用于檢測輸入軸的扭矩，并且被布置在窗口中并附著到定子管以與磁化區(qū)域鄰近。
10.如權(quán)利要求9所述的變速器，其中， 磁扭矩傳感器包括電路板封閉件，其中，電路板封閉件附著到定子管，以將磁扭矩傳感器附著到定子管。
【文檔編號】F16H63/40GK104006158SQ201410058139
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】尼姆羅德·卡帕斯, 約瑟夫·F·庫哈爾斯基, 格雷戈里·邁克爾·皮爾準恩, 黛安娜·雅娜奇維夫, 馬克·理查德·多布森, 藤井雄二 申請人:福特全球技術(shù)公司