專利名稱：變速器輸入軸測速組件的制作方法
變速器輸入軸測速組件背景技術關于用于自動變速的輸入和輸出軸速度的知識將使得其控制單元 能夠執(zhí)行順暢的變速轉換，從而提高車輛性能。盡管自動變速的輸出 軸速度測量是容易完成的，但是，由于變速的復雜性和輸入軸的不可接近性(inaccessibility)，其輸入軸的速度測量是困難的。當前用于輸 入軸速度測量的方法有，諸如美國專利6522133B1、 4586401以及 3845671中所述的，需要磁性傳感器通過非鐵磁反應殼檢測大的磁性靶 輪的轉動或檢測變速器輸出齒輪的轉動。這些解決方案需要笨重昂貴 的傳感器在遠距離上來檢測靶輪的轉動，還需要由于其較大的尺寸而 變得昂貴的磁性靶輪，使用昂貴的非鐵磁反應殼，以及將傳感器通過 變速箱殼上的一個孔放入，這需要牢靠的密封方法。而且，在某些設 計中，較大的空氣間隙存在于傳感器和靶輪之間，需要對VR速度傳感 器加以選擇，這時最終的輸出信號不能允許低速測量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及用于檢測機動車自動變速輸入軸的速度的裝置，它是 變速器輸入組件的一部分。該變速器輸入組件包括變速器輸入軸、 相連的變速器變矩器定子軸、以及相應的變速器油泵殼體。該裝置包括傳感器，其位于輸入軸附近并用于檢測圍繞輸入軸周向間隔的多個標記。該周向間隔的標記可以直接在輸入軸中形成，或者由連接在 變速器輸入軸上的靶輪提供，該靶輪具有圍繞該輪周向間隔的多個標記。例如，這些標記可以是圍繞輪的外徑(OD)表面的多個金屬齒或 一系列交替的磁極。該速度傳感器通過變矩器定子軸中的孔放置在靠 近圓周標記處。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的包含了速度檢測裝置的變速器 輸入組件的部分剖視側視圖；圖2是其上形成有多個圓周標記的變速器輸入軸的俯視圖； 圖3是沿圖2中3 — 3線截開的剖視圖；圖4是圖1的變速器輸入軸和相連的變速器變矩器定子軸的俯視圖；圖5是帶有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的速度傳感器裝置的圖1的變 速器輸入軸和相連的變速器變矩器定子軸的軸測圖；圖6是帶有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的速度傳感器裝置的圖1的變 速器輸入軸組件的軸測圖；圖7是在本發(fā)明中可以用作耙輪的齒圈的側視圖；圖8a和圖8b是本發(fā)明中可以用作靶輪的籠圈(cage ring)的側視圖 和主視圖；圖8c是與圖8a和圖8b相似的籠圈的惻視圖；圖9一13是本發(fā)明中可以用作耙輪的各種模制圈的側視圖；圖14a和圖14b是本發(fā)明中可以用作靶輪的帶側肋的模制圈的主視圖；圖15是包含根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的速度檢測裝置的變速器輸 入組件的部分剖視側視圖；圖16是包含根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的速度檢測裝置的變速器輸 入組件的部分剖視側視圖；圖17是包含根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的速度檢測裝置的變速器輸 入組件的部分剖視側視圖；圖18是包含根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的速度檢測裝置的變速器輸 入組件的部分剖視側視圖；圖19是包含根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的速度檢測裝置的變速器輸 入組件的部分剖視側視圖；具體實施方式
盡管本發(fā)明可以實施為很多不同形式的實施例，但在附圖中和在
以下詳細說明的都是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應該理解，本發(fā)明的公開 內(nèi)容應該被理解為僅僅是本發(fā)明的原理的一個例子。該公開內(nèi)容不是 意在將本發(fā)明的廣泛的范圍限制于圖示的實施例。保護范圍僅僅由所 附的權利要求限定。本發(fā)明的第一實施例將在以下參考圖1一14說明。參考圖l,變速 器輸入軸組件10大致包括輸入軸12，圍繞輸入軸12設置的變矩器定子 軸14，以及圍繞輸入軸12和變矩器定子軸14的變速器油泵殼體18。該 變矩器定子軸14通常包括鄰接于泵殼體18的側壁延伸的徑向凸緣16。 速度檢測裝置20大致包括圍繞輸入軸12的多個周向間隔的標記22以及 穿過變矩器定子軸14在周向間隔的標記22附近延伸的傳感器24。參考圖1一6，變矩器定子軸14包括穿過該定子軸的孔17，其用 于接納傳感器24。如圖4所示，孔17與周向間隔的標記22對齊，從而使 位于孔17中的傳感器24與周向間隔的標記22對齊并處于其附近。傳感 器24具有主體27，用于塞住并密封孔17。為了容納從傳感器24延伸出 的電纜25，軸向槽19沿著變矩器定子軸14從孔17延伸到徑向槽21，徑 向槽21沿著變矩器定子軸凸緣16延伸。如圖5和6所示，電纜25能夠穿 過槽19和21延伸，然后沿著泵殼體18的壁延伸并延伸出變速器總成10 而不產(chǎn)生實質(zhì)性的阻礙。密封部件23可用于填充槽19以保證孔17的密 封。速度傳感器電纜25從變速器總成10徑向穿出并連接到電子控制單 元(ECU)，該電子控制單元分析其輸出信號。在有源速度傳感器的 情況下，ECU對傳感器供電。當周向間距的標記22與輸入軸12—起在 速度傳感器24前面轉動時，傳感器輸出信號被調(diào)制，ECU計算該輸入 軸12的旋轉速度。傳感器24優(yōu)選地具有雙重傳感元件，它們能夠例如 用來消除噪聲。在某些應用中，當旋轉方向也需要時，該雙重傳感元 件可以構造成用來決定旋轉方向。此外，傳感器24可以構造成提供變 矩器定子軸14中的溫度測量。共同所有的PCT申請PCT/US03/32692在 此作為參考引入，其描述了一種用VR傳感器獲得溫度測量值的系統(tǒng)。 或者，可以在有源傳感器中整合分開的溫度傳感器，以便在深入變速 器內(nèi)部的位置提供溫度測量值。根據(jù)設計的結構，可以使用各種硬件 和軟件，例如，特別設計的ASIC。根據(jù)應用的限制，周向間隔的標記22可以以各種方式提供。例如， 如圖2和3所示，周向間隔的標記22可以由機械加工而形成在輸入軸12 周圍，在輸入軸12的外徑表面中形成或者說提供花鍵(spline)?；蛘?， 該周向間隔的標記22可以通過將結合有該標記22的靶輪連接于輸入軸 12而提供。各種耙輪在圖7—14中示出。耙輪可以以各種方式連接于輸 入軸12，例如，但不限于，將靶輪按壓配合、焊接、或鉚接到輸入軸 12的外徑表面。各種圖示的靶輪將參考圖7—14進行說明。圖7示出一齒圈30,其 帶有多個齒31,形成了周向間隔的標記。該齒圈可以以各種方式制造， 例如，由金屬粉末或沖壓金屬齒圈制成。圖8a和8b示出由一個或多個 段構成的沖壓金屬籠圈32，其具有多個開口33，形成了所述的周向間 隔的標記22。圖8c示出與圖8a和8b中所示的相類似的沖壓金屬籠圈32'， 籠圈32'由兩半32a、 32b形成，以利于圍繞輸入軸12定位。每個半部分 32a、 32b都具有突片39以及固定槽41，用于將兩個半部分32a、 32b圍繞 輸入軸12互連。也可以使用其他的互連裝置。此外，可以對于沖壓金 屬籠以外的其他的靶輪類型使用多件式結構。例如，圖12所示的分開 的一對磁性圈46,其帶有互連端部，將在以下描述。圖9示出了模制圈34，其帶有多個間隔開的金屬嵌件36，形成了周 向間隔的標記22。圖10示出類似于圖9的耙輪，但還包括圍繞其設置的 保護緣38。圖11一13示出模制多極磁性圈40、 44和50，用作靶輪。圖 11中的多極磁性圈40包括斷口42，以利于圍繞輸入軸12定位。圖12的 多極磁性圈44包括分開的一對磁性圈46，其帶有圍繞其設置的固定帶 48。圖13的多極磁性圈50設置成彈性部件，用于在輸入軸12上滑動。
圖14a和14b示出類似于圖11、 12、 13所示的多極磁性圈，并帶有圍繞 圈50定位的保護肋52。傳感器24可以是可用的速度傳感器中的任何一種，例如VR傳感 器，霍爾效應傳感器，磁致電阻傳感器，GMR傳感器，或渦流傳感器。 對傳感器24的類型進行選擇，以便與選定的周向間隔的標記22相匹配。 例如，如果由圍繞普通鐵磁輸入軸通過機械加工其外徑表面而形成的 齒構成周向間隔的標記22，或者由鐵磁齒圈30的靶輪圍繞輸入軸12放 置，則VR傳感器、霍爾傳感器、磁致電阻傳感器、或者帶有背向偏置 磁體(back-biased magnet)的GMR傳感器都是可以使用的。圍繞輸入 軸12放置的多極磁性靶輪優(yōu)選利用沒有背向偏置磁體的磁性傳感器。 或者，優(yōu)選利用渦流傳感器，其帶有由鐵磁材料或非鐵磁導電材料形 成的周向間隔的標記22。參考圖15，示出了本發(fā)明的另一個實施例。周向間隔的標記22圍 繞變速器輸入軸12設置在沿著其軸向長度方向上的一點處，使得在最 終的變速器總成中，標記22直接位于泵殼體18下。在泵殼體18安置在 變矩器定子軸14上方以后，選定的傳感器24通過從泵殼體側壁延伸到 定子14的內(nèi)徑表面的斜孔17，安裝在周向間隔的標記22上方。傳感器 27在傳感器孔17內(nèi)部形成密封的圓柱塞并延伸出泵殼體18的側壁。在 圖示的實施例中，傳感器體27通過夾子29等安裝在定子徑向凸緣16上。 或者，通過例如過盈配合，傳感器體27可以緊固于泵殼體18或者緊固 在斜孔17內(nèi)。在泵殼體18以外，傳感器電纜25離開變速器總成10，沿 著變速器油泵殼體18的側壁徑向布線。參考圖16，示出了本發(fā)明的另一個實施例。周向間隔的標記22圍 繞變速器輸入軸12設置在緊挨流道37的槽35的內(nèi)部。這對某些應用可 能會產(chǎn)生現(xiàn)有油流道的軸向位移。選定的傳感器24通過變矩器定子軸 14的主體上的徑向孔17安裝在周向間隔的標記22上方。該傳感器體27 在傳感器孔17內(nèi)部形成密封的圓柱塞并延伸出定子外徑表面，其延伸
方式使得能夠通過夾子29等將其安裝在定子的徑向凸緣16上或者任何 可用的安裝表面上。在定子凸緣16以外，傳感器電纜25離開變速器總 成IO,沿著變速器油泵殼體18的側壁徑向布線。
參考圖17，示出了本發(fā)明的另一個實施例。周向間隔的標記22圍 繞變速器輸入軸12設置在緊挨流道37的槽35的內(nèi)部。這對某些應用可 能會產(chǎn)生現(xiàn)有油流道的軸向位移。選定的傳感器24通過變矩器定子軸 凸緣6內(nèi)部的徑向孔17安裝在周向間隔的標記22上方。該傳感器體27 在傳感器孔17內(nèi)部形成密封的圓柱塞并延伸出定子凸緣16，其延伸方 式使得能夠安裝在凸緣體上。在定子凸緣16以外，傳感器電纜25離開 變速器總成IO，沿著變速器油泵殼體18的側壁徑向布線。
參考圖18,示出了本發(fā)明的另一個實施例。周向間隔的標記22圍 繞變速器輸入軸12設置在沿著其軸向長度方向上的一點處，使得在最 終的變速器總成中，標記22直接位于泵殼體18下。泵殼體18形成有徑 向孔43，其從泵殼體18內(nèi)徑延伸到泵殼體18的外徑?？?3可以形成在 泵殼體18中或者在事先制造的泵殼體18中鉆出。該泵殼體徑向孔43與 變矩器定子軸14中的徑向孔17對齊。選定傳感器24的主體27通過對齊 的徑向孔17和43延伸，使得傳感器的前端安裝在靠近周向間隔的標記 22的位置處。傳感器體27在傳感器孔17內(nèi)部形成，密封的圓柱塞。傳 感器體27的另一端延伸出泵殼體18。在圖示的實施例中，傳感器體27 穿過位于泵殼體18的外徑的油盤60的孔62延伸。油盤60具有可拆卸蓋 64，能夠被拆下以接觸(access)傳感器24。傳感器體27能夠通過油盤 60從徑向孔17和43上卸下，以允許對傳感器24進行維護等。該傳感器 電纜25從傳感器體27開始延伸并通過密封孔66從油盤60穿出。
參考圖19，示出了本發(fā)明的另一個實施例。該周向間隔的標記22 圍繞變速器輸入軸12設置在沿其軸向長度的一點處，使得在最終的變 速器總成中，標記22直接位于泵殼體18下，但是，標記22可以位于其 他位置。在泵殼體18安置在變矩器定子軸14之上以后，選定的傳感器
24通過斜孔17安裝在周向間隔的標記22上方，該斜孔17從泵殼體側壁 延伸到定子14的內(nèi)徑表面。傳感器體27在傳感器孔17內(nèi)部形成密封的 圓柱塞，并延伸出泵殼體18的側壁。在本實施例中，傳感器體27具有 延長的軸向長度，用于通過變速器總成10中的開放空間。延長的傳感 器體27設置成延伸到傳感器總成10中的易于接觸的部分，例如，穿過 變速器的變矩器殼(bell housing) 70的密封孔72;或者，通過去除油 盤等可接觸的零件?？梢栽O置夾子29等以支撐傳感器24的中段。傳感 器電纜25從傳感器體27延伸到變矩器殼70外部，從該處，電纜連接到 ECU。如果傳感器24需要維護，可以容易地將其通過孔72拉出。
權利要求
1.一種用于檢測轉動的變速器輸入軸的速度的裝置，該變速器輸入軸位于相關聯(lián)的變矩器定子軸內(nèi)部，該裝置包括圍繞輸入軸在周向間隔開的多個標記；以及用于感測標記的傳感器，該傳感器通過變矩器定子軸中的孔被定位于靠近所述周向標記處。
2. 如權利要求l所述的裝置，其中，變矩器定子軸中的孔與所述 周向標記軸向對齊。
3. 如權利要求l所述的裝置，其中，傳感器包括用于密封變矩器 定子軸中的孔的主體。
4. 如權利要求l所述的裝置，其中，變矩器定子軸包括軸向主體， 該軸向主體帶有從其延伸出的徑向凸緣。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中， 一軸向槽沿所述軸向主體在 變矩器定子軸與徑向凸緣之間延伸。
6. 如權利要求5所述的裝置，其中， 一徑向槽沿著徑向凸緣從軸 向槽向外延伸。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中，從傳感器延伸出的電纜被固 定在軸向和徑向槽中。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中，具有徑向壁的變速器油泵殼 體連接到徑向凸緣，且所述電纜沿徑向壁延伸。
9. 如權利要求5所述的裝置，其中， 一密封件將軸向槽密封。
10. 如權利要求4所述的裝置，其中，該凸緣具有外徑向表面， 且軸向主體具有徑向內(nèi)表面，所述孔從徑向凸緣的外表面延伸到軸向 主體的內(nèi)表面，且所述周向標記與徑向凸緣軸向對齊。
11. 如權利要求4所述的裝置，其中，變速器油泵殼體圍繞變矩 器定子軸安裝在徑向凸緣的第一軸向側，且所述孔在徑向凸緣的與第 一軸向側相對的第二軸向側穿過軸向主體延伸，所述周向標記與所述 孔軸向對齊。
12. 如權利要求4所述的裝置，其中，傳感器的主體延伸出變矩 器定子軸軸向主體，并且，有夾子在徑向凸緣與傳感器主體之間延伸， 以緊固傳感器。
13. 如權利要求4所述的裝置，其中，變速器油泵殼體圍繞變矩 器定子軸安裝，并且傳感器的主體延伸出變矩器定子軸軸向主體，并 且，有夾子在傳感器主體與變速器油泵殼體之間延伸，以緊固傳感器。
14. 如權利要求1所述的裝置，其中，變速器油泵殼體圍繞變矩 器定子軸安裝，且周向標記與變速器油泵殼體軸向對齊，其中，變矩 器定子軸中的孔與穿過變速器油泵殼體延伸的孔對齊，從而使傳感器 延伸穿過變速器油泵殼體的孔以及變矩器定子軸的孔。
15. 如權利要求14所述的裝置，其中，變矩器定子軸孔是相對于 軸向主體傾斜的，并且變速器油泵殼體的孔是相對于變速器油泵殼體 傾斜的，從而傳感器延伸出變速器油泵殼體的側壁。
16. 如權利要求14所述的裝置，其中，變矩器定子軸的孔是垂直 于軸向主體的，且變速器油泵殼體的孔穿過變速器油泵殼體徑向延伸， 從而傳感器延伸出傳感器油泵殼體的徑向外表面。
17. 如權利要求16所述的裝置，其中，在鄰近變速器油泵殼體的 徑向外表面處放置一油盤，且傳感器鄰近于該油盤延伸，從而能夠通 過拆下油盤而接觸該傳感器。
18. 如權利要求1所述的裝置，其中，該傳感器設置成檢測輸入 軸的旋轉方向。
19. 如權利要求1所述的裝置，其中，該傳感器設置成檢測輸入 軸附近的溫度。
20. 如權利要求1所述的裝置，其中，輸入軸具有外表面且周向 標記圍繞該軸外表面一體形成。
21. 如權利要求20所述的裝置，其中，周向標記包括多個圍繞該 軸外表面的花鍵。
22. 如權利要求1所述的裝置，其中，周向標記由圍繞輸入軸定 位的耙輪提供。
23. 如權利要求22所述的裝置，其中，該耙輪包括帶有多個周向 間隔的標記的齒圈。
24. 如權利要求22所述的裝置，其中，該耙輪包括具有多個周向 間隔的標記的金屬籠圈。
25. 如權利要求22所述的裝置，其中，該靶輪包括至少兩個部分， 圍繞輸入軸定位并互連以形成圍繞輸入軸的環(huán)。
26. 如權利要求25所述的裝置，其中，所述至少兩個部分包括多 構fl^式多極磁性圈。
27. 如權利要求22所述的裝置，其中，該耙輪包括帶有多個周向 間隔開的金屬嵌件的模制圈。
28. 如權利要求27所述的裝置，其中，該靶輪還包括位于模制圈 周圍的保護緣。
29. 如權利要求22所述的裝置，其中，該耙輪包括多極磁性圈。
30. 如權利要求29所述的裝置，其中，該多極磁性圈包括斷口， 以利于圍繞輸入軸定位。
31. 如權利要求29所述的裝置，其中，該多級磁性圈包括分開的 一對磁性圈，并帶有圍繞其設置的固定帶。
32. 如權利要求29所述的裝置，其中，該多極磁性圈設置成一個 彈性部件，用于在輸入軸上滑動。
33. 如權利要求29所述的裝置，其中，該多極磁性圈包括圍繞該 磁性圈設置的保護肋。
34. 如權利要求1所述的裝置，其中，圍繞該裝置設有一變速器 殼體，且該傳感器的主體從變矩器定子軸孔延伸到變速器殼體中的孔， 從而能夠通過變速器殼體的孔拆下該傳感器。
35. 如權利要求34所述的裝置，其中，該傳感器主體將變速器殼 體的孔密封。
36. 如權利要求34所述的裝置，其中，有支撐件支撐傳感器主體 的中段。
37.如權利要求34所述的裝置，其中，油盤密封件覆蓋變速器殼 體的孔，且拆下油盤即可接觸傳感器主體。
全文摘要
用于檢測機動車自動變速器的輸入軸速度的裝置，該輸入軸由發(fā)動機通過變矩器的液力聯(lián)軸節(jié)而驅動。該速度傳感器裝置包括圍繞變速器輸入軸周向間隔開的標記，以及通過變矩器定子軸的孔放置于周向間隔的標記附近的速度傳感器。電子控制單元(ECU)分析傳感器的輸出信號并在有源速度傳感器的情況下提供電源。在車輛工作期間，變速器輸入軸使靶輪在速度傳感器前面轉動，調(diào)制其輸出信號。電子控制單元分析該信號調(diào)制結果，并計算出輸入軸的轉速。各種傳感器/靶輪和傳感器安裝工藝都可以根據(jù)應用的限制而使用。
文檔編號G01P1/04GK101128740SQ200480021559
公開日2008年2月20日 申請日期2004年7月26日 優(yōu)先權日2003年7月25日
發(fā)明者奧雷斯特斯·J·瓦羅尼斯, 布賴恩·托馬斯·奧德加德, 艾爾弗雷德·約翰·桑托斯, 詹姆斯·J·伯恩斯, 韋恩·V·丹尼, 馬克·A·約基, 馬克·E·拉克魯瓦 申請人:鐵姆肯美國公司