用于变速器的磁传感器封装的制作方法

用于变速器的磁传感器封装的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于变速器的磁传感器封装，用于封装自动变速器中的磁弹性扭矩传感器以进行批量生产应用。一种变速器包括输出轴和磁扭矩传感器。输出轴具有磁化区域。用于检测输出轴的扭矩的磁扭矩传感器被安装在诸如支撑输出轴的轴套的摩擦降低构件上。在另一种变速器中，传感器被替代地安装到变速器箱体。
【专利说明】用于变速器的磁传感器封装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有磁传感器的自动变速器。
【背景技术】
[0002]车辆的自动变速器包括输入轴和输出轴。输入轴从来自动力源(例如,发动机)的动力接收输入转速下的输入扭矩。变速器将该输入转速下的输入扭矩转换为输出转速下的输出扭矩。输出轴将该输出转速下的输出扭矩传递至车辆的牵引轮，以驱动车辆。
[0003]通过调节输入轴和输出轴之间的传动比(例如，在换高档或换低档期间)，变速器将输入转速下的输入扭矩转换为输出转速下的输出扭矩。通过应用和/或释放摩擦元件(例如，离合器、带式制动器等)实现变速器换档，其中，所述摩擦元件通过改变变速器的行星齿轮构造来改变转速和扭矩关系。结果，建立和解除从发动机到车轮动力流动路径。
[0004]必须正确地控制摩擦元件以进行令人满意的变速器换档。针对这点，与变速器的操作有关的信息被用于控制摩擦元件。例如，可使用指示由输入轴接收的输入扭矩和输入轴的转速的信息以及诸如车速和节气门开度的信息。类似地，可使用指示由输出轴传递的输出扭矩和输出轴的转速的信息。
[0005]通常基于所能够获得的各种类型的信息来估计输入轴和输出轴的扭矩和转速。避免估计的一种方法是使用安装在变速器中的磁传感器，所述磁传感器用于直接检测扭矩参数和/或速度参数。然而，在变速器有限的空间内对这种磁传感器进行安装和封装提出了挑战。

【发明内容】

[0006]本发明的实施例致力于用于封装诸如自动变速器中的磁弹性扭矩传感器的磁传感器的设计，以进行批量生产。
[0007]在一个实施例中，本发明提供一种具有输出轴和磁扭矩传感器的变速器。所述输出轴具有磁化区域。用于检测输出轴的扭矩的磁扭矩传感器被安装在至少一个摩擦降低构件(例如，支撑输出轴的轴套)上。
[0008]在一个实施例中，本发明提供一种具有变速器箱体、输出轴和磁扭矩传感器的变速器。所述输出轴具有磁化区域。所述磁扭矩传感器用于检测输出轴的扭矩，并被安装到变速器箱体。
[0009]在一个实施例中，本发明提供一种包括定子管和磁扭矩传感器的变速器。所述定子管包括具有磁化区域的输入轴。所述定子管具有与磁化区域邻近的窗口。所述磁扭矩传感器用于检测输入轴扭矩，并被布置于窗口中并且附着到定子管，以邻近于磁化区域。
[0010]在一个实施例中，定子管包括槽，所述槽被构造为用于接收与磁扭矩传感器连接的配线。
[0011]在一个实施例中，所述变速器还包括:定子支撑件，其中，定子支撑件与所述定子管连接以形成定子组件，所述定子支撑件包括用于传感器的配线延伸穿过的径向通道。[0012]在一个实施例中，本发明提供一种包括变速器箱体、具有磁化区域的齿轮和磁扭矩传感器的变速器。所述齿轮是惰轮和分动齿轮中的一个。所述磁扭矩传感器用于检测输出轴的扭矩，并被安装到变速器箱体。
[0013]在一个实施例中，本发明提供一种包括变速器箱体、在其内表面上具有磁化区域的中空惰轮轴和磁扭矩传感器的变速器。所述磁扭矩传感器用于检测惰轮轴的扭矩，并被布置在惰轮轴中并被安装到变速器箱体。
[0014]在一个实施例中，本发明提供一种包括变速器箱体、具有磁化区域的差速器支座和磁扭矩传感器的变速器。所述磁扭矩传感器，用于检测差速器支座的扭矩，并被安装到变速器箱体。
[0015]在一个实施例中，本发明提供一种包括变速器箱体、具有磁化区域的至少一个半轴和磁扭矩传感器的变速器。所述磁扭矩传感器用于检测所述至少一个半轴的扭矩，并被安装在变速器箱体上。
[0016]在一个实施例中，本发明提供一种包括变速器箱体、惰轮轴、惰轮、分动齿轮和磁扭矩传感器的变速器。这些齿轮关于惰轮轴的不同部分而彼此分隔开。所述惰轮轴包括位于惰轮轮和分动齿轮之间的空间中的磁化区域。所述磁扭矩传感器用于检测惰轮轴的扭矩，并以与磁化区域邻近的方式被安装在变速器箱体上。
[0017]在一个实施例中，本发明提供一种分动箱组件。所述分动箱组件包括分动箱轴和磁扭矩传感器。所述分动箱轴具有磁化区域。所述磁扭矩传感器用于检测分动箱轴的扭矩，并被安装在至少一个摩擦降低构件(例如，支撑分动箱轴的轴套)上。
[0018]在一个实施例中，所述分动箱组件还包括:分动箱；其中，磁扭矩传感器还被安装到分动箱。
[0019]在一个实施例中，所述分动箱组件还包括:防旋装置，连接到磁扭矩传感器，并被构造为防止磁扭矩传感器响应于输出轴的旋转而旋转。
[0020]在一个实施例中，分动箱轴包括分动箱输入轴、连接至后轮的分动箱输出轴，连接至前轮的分动箱输出轴以及连接到取力器的分动箱输出轴中的一个。
[0021 ] 在一个实施例中，磁扭矩传感器包括传感器壳体，其中，传感器壳体包括穿过所述传感器壳体的通道，以将润滑油输送到邻近于传感器的区域。
[0022]在一个实施例中，本发明提供一种后轮驱动桥组件，所述后轮驱动桥组件具有:后桥壳体；输入轴，具有磁化区域；磁扭矩传感器。所述磁扭矩传感器用于检测输入轴的扭矩，并被安装到后桥壳体。
[0023]在一个实施例中，本发明提供一种变速器，包括:变速器箱体；齿轮，具有磁化区域，其中，齿轮是惰轮和分动齿轮中的一个；以及磁扭矩传感器，用于检测通过齿轮传递的扭矩，并被安装到变速器箱体。
[0024]在一个实施例中，齿轮包括一起形成齿轮的多个部件，其中，部件中的一个包括磁化区域。在一个实施例中，本发明提供一种分动箱组件。所述分动箱组件包括分动箱轴和磁扭矩传感器。所述分动箱轴具有磁化区域。所述磁扭矩传感器用于检测分动箱轴的扭矩，并被安装在至少一个摩擦降低构件(例如，支撑分动箱轴的轴套)上。
[0025]在一个实施例中，本发明提供一种驱动桥组件，包括:桥壳体；输入轴，具有磁化区域；磁扭矩传感器，用于检测输入轴的扭矩，并被安装到桥壳体。[0026]在一个实施例中，磁扭矩传感器包括传感器壳体，其中，传感器壳体包括穿过所述传感器壳体的通道，以将润滑油输送到邻近于传感器的区域。
[0027]在一个实施例中，磁扭矩传感器包括传感器壳体和连接器插头，其中，桥壳体包括延伸到传感器壳体的通道，其中，连接器插头容纳于后桥壳体的通道中，连接器插头穿过传感器壳体而插入到传感器中。
[0028]在一个实施例中，所述驱动桥组件还包括:分隔件，沿输入轴的轴向桥延伸；其中，传感器包括传感器壳体；其中，分隔件被构造成保持传感器壳体相对于后桥壳体的轴向位置。
【专利附图】

【附图说明】
[0029]图1示出根据本发明实施例的车辆的动力传动系的框图；
[0030]图2示出图1中所示的动力传动系的变矩器和变速器的剖视图，其中，变速器缺少输入轴传感器和输出轴传感器两者；
[0031]图3A、图3B和图3C示出用于检测轴的扭矩的磁扭矩传感器的示例；
[0032]图4示出用于检测轴的转速的磁速度传感器的示例。
[0033]图5示出根据本发明的实施例的具有输出轴安装式磁扭矩传感器封装设计的自动变速器的剖视图；
[0034]图6示出根据本发明的实施例的具有利用压装的箱安装式磁扭矩传感器封装设计的自动变速器的剖视图；
[0035]图7示出前轮驱动变速器的输入轴区域的剖视图，其中，输入轴区域缺少磁扭矩传感器；
[0036]图8示出根据本发明的实施例的图7中所示的变速器的具有输入轴磁扭矩传感器封装设计的输入轴区域的剖视图；
[0037]图9示出图7中所示的变速器的输出轴区域的剖视图，其中，输出轴区域缺少磁扭矩传感器；
[0038]图10示出根据本发明的实施例在图7中示出的变速器的具有惰轮磁扭矩传感器封装设计的输出轴区域的剖视图；
[0039]图11示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器的具有惰轮轴磁扭矩传感器封装设计的输出轴区域的剖视图；
[0040]图12示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器的具有差动轮毂磁扭矩传感器封装设计的输出轴区域的剖视图；
[0041]图13示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器的具有半轴磁扭矩传感器封装设计的输出轴区域的剖视图；
[0042]图14示出另一个前轮驱动变速器的输入轴区域的剖视图，其中，输入轴区域缺少磁扭矩传感器；
[0043]图15示出根据本发明的实施例的图14中所示的变速器的具有输入轴磁扭矩传感器封装设计的输入轴区域的剖视图；
[0044]图16示出具有全时四轮驱动(AWD)的后轮驱动分动箱的剖视图，其中，后轮驱动分动箱缺少磁扭矩传感器；[0045]图17示出根据本发明的实施例的图16中所示的具有轴安装式磁扭矩传感器封装设计的分动箱的剖视图；
[0046]图18示出根据本发明的实施例的图16中所示的具有箱安装式磁扭矩传感器封装设计的分动箱的剖视图；
[0047]图19A示出根据本发明的实施例的后轮驱动(RWD)桥中的磁扭矩传感器封装设计的剖视图；
[0048]图19B示出图19A的被圈出来的部分的放大视图。
【具体实施方式】
[0049]在此公开本发明的具体实施例；然而，应该理解，公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以多种和可选的形式被实施。附图并不需要按照比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能的细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
[0050]现在参照图1，示出根据本发明的实施例的车辆的动力传动系10框图。动力传动系10包括发动机12、变矩器14和自动变速器16。变速器16具有输入轴18和输出轴20。发动机12通过发动机12的连接到变矩器14的曲轴13将扭矩传递到变矩器14。变矩器14将发动机扭矩转换成一输入转速下的输入扭矩，并将该输入转速下的输入扭矩传递到变速器16的输入轴18。变速器16用于改变传动比，从而将输入转速下的输入扭矩转换成一输出转速(例如，降低的转速)下的输出扭矩(例如，增大的扭矩)。变速器16将该输出转速下的输出扭矩传递到输出轴20。输出轴20连接到车辆传动系统(未示出)，从而输出转速下的输出扭矩可被用于驱动车辆的车轮。
[0051]虽然在此未示出，但是本发明的实施例也能够用于包括(例如)发动机和电机但不包括变矩器的混合动力传动系。
[0052]动力传动系10还包括输入轴传感器22和输出轴传感器24中的至少一个。输入轴传感器22与输入轴18相联，并被构造为监测输入轴18的(输入)扭矩和(输入)转速中的至少一个。类似地，输出轴传感器24与输出轴20相联，并被构造为监测输出轴20的(输出)扭矩和(输出)转速中的至少一个。传感器22和24向控制器(未示出)提供指示所监测到的信息的传感器信号，以使该控制器控制变速器16相应的操作。
[0053]现在参照图2，并继续参照图1，示出变速器16和变矩器14的剖视图。如图2所示，变矩器14被装入在变矩器箱体26内，并且变速器16被装入在变速器箱体28内。
[0054]变速器机构30将通过输入轴18接收到的输入转速下的输入扭矩转变为通过输出轴20传递的输出速度下的输出扭矩。如图2的右手侧所示，变速器机构30使用行星齿轮组。本发明的实施例可被应用于其它类型的变速器机构，包括但不限于皮带驱动式变速器、双离合器变速器或无级变速器。
[0055]变矩器14包括:涡轮32、定子34和泵轮36。泵轮36被固定地连接到发动机曲轴
13,使泵轮36随着曲轴13的旋转而旋转。定子34通过单向离合器39而被固定到定子支撑件40的定子轴上(B卩，定子管)。定子支撑件40固定到变速器箱体28。涡轮32通过涡轮轮毂42机械地链接到输入轴18。
[0056]注意，如图2所示的变速器16不具有用于直接测量输入轴18的扭矩和/或转速的输入轴传感器22或用于直接测量输出轴20的扭矩和/或转速的输出轴传感器24。
[0057]根据本发明的实施例，利用本发明的设计构思和特征来构造变速器，以能够在该变速器内封装输入轴传感器22和/或输出轴传感器24，其中，传感器22和24是磁传感器。根据本发明的实施例的在变速器中的输入轴传感器22的封装使输入轴18的扭矩和/或转速能够直接被测量。类似地，根据本发明的实施例的在变速器中的输出轴传感器24的封装使输出轴20的扭矩和/或转速能够直接被测量。
[0058]在一些实施例中，传感器22和24是分别用于监测输入轴18和输出轴20的扭矩的磁扭矩传感器。类似地，在一些实施例中，传感器22和24是分别用于监测输入轴18和输出轴20的转速的磁速度传感器。
[0059]磁扭矩传感器和磁速度传感器技术在具有恒定的直径和受控的硬度的轴上的自由光滑表面区域而最优地工作，其中，该轴的一部分被磁化。磁传感器技术利用磁通量感测元件(例如，磁通门传感器)。感测元件优选地相对于轴的旋转磁化表面静止并固定。优选地，轴相对于传感器壳体的轴向或径向方向的移动是最小的。如以上所指示的，诸如图2中所示的传统的变速器设计在磁传感器的封装方面提出了挑战。
[0060]传感器22和24可以是如第6，145，387号、第6，047，605号、第6，553，847号和第6，490，934号的美国专利中所描述的磁弹性传感器。也可以使用其它的磁传感器，其中，这些其它的磁传感器能够在传感器的磁通量感测元件和轴之间不进行物理接触的情况下精确地测量施加在旋转轴上的扭矩和轴的转速。
[0061]现在参照图3A、图3B和图3C，将描述用于检测轴的扭矩的磁扭矩传感器的示例。本示例假设轴是输入轴18且磁扭矩传感器是输入轴传感器22。
[0062]输入轴传感器22包括位于传感器壳体44中的磁通量感测兀件。输入轴18包括磁化区域46。磁化区域46绕输入轴18周向地延伸。磁化区域46可通过在输入轴18的选定区域上涂覆作为薄层的磁化材料或通过使轴上的一区域磁化而建立。传感器壳体44固定在与输入轴18的磁化区域46邻近的位置，以使感测元件能够感测到扭矩感应信号。
[0063]优选地，轴18由含镍量高的钢制成,并优选地在表层处具有马氏体结构。轴18被硬化以能够被永久磁化。轴18的选定磁化区域46利用其上的磁化材料而从表面被磁化至硬化层内的指定深度。磁图案(magnetic pattern)或极性标签(polarity signature)可取决于磁弹性扭矩感测原理的特定实施。然而，它们需要轴18的磁化区域46和包含有一个或更多个磁通量感测元件的传感器壳体44。传感器壳体44可包括其它类型的感测元件(例如，热电偶)。
[0064]在没有载荷(图3A)的情况下，磁力线被限制在轴表面附近或轴表面内。在图3A中的图示示出了磁力线方向的简化视图。依据选定的磁化模式，磁力线会具有更复杂的方向模式。
[0065]当施加载荷时(即，输入轴18扭转)，磁力线47从轴表面延伸，并且通过感测元件来测量磁通量的与所施加的扭矩成比例的轴向分量(图3B和3C)。例如，如图3B和3C所示，当载荷大于零时，磁力线47沿一个方向重新排列，并且当载荷小于零时，磁力线47沿相反的方向重新排列。两者中任何一种重新排列都会造成更多的磁通量与载荷水平成比例地从轴表面出来。如图3B和3C所指示的，感测元件检测磁力线的方向和磁通量的强度。本技术的变型可以包括(例如)双频磁弹性扭矩传感器或三频磁弹性扭矩传感器。[0066]现在参照图4，将描述用于检测轴的转速的磁速度传感器的示例。再一次地，本示例假设该轴是输入轴18并且磁速度传感器是输入轴传感器22。输入轴传感器22包括具有磁通量感测元件的传感器壳体44。输入轴18包括由绕输入轴18的外周被重复地以点放置的磁性材料构成的磁化区域48，如图4所示。传感器壳体44被放置在轴表面附近，接收磁通量的周向分量。随着旋转轴18旋转，感测元件在磁点上产生周期性的电压信号。利用比较器电路能够将周期性的电压信号转换成方波信号，然后，该方波信号能够通过对方波周期的数量进行计数而被转换成rpm。该技术的变型可以包括(例如)单频带速度传感器和双频带速度传感器。
[0067]为了简便起见，磁扭矩传感器和/或磁速度传感器在此被称为“磁扭矩传感器”或简化为“传感器”。然而，如上所述，这种磁扭矩传感器或传感器可以仅是磁扭矩传感器、仅是磁速度传感器或者是磁扭矩和速度传感器。
[0068]记住前面的描述，现在将描述本发明的各个实施例。
[0069]参照图5和图6，本发明的实施例提供用于变速器的输出轴的磁扭矩传感器的独特的封装布局。
[0070]现在参照图5，示出根据本发明的实施例的具有输出轴安装式磁扭矩传感器封装设计的自动变速器50的剖视图。本设计总的特征包括传感器24，所述传感器24由摩擦降低元件(例如，轴承或轴套)支撑，以保持传感器24的感测元件44和输出轴20之间的固定距离。传感器24的轴向和径向布置对输出轴20和变速器箱体28之间的相对运动不敏感。额外的轴向长度用于轴承，并且包括防旋装置。
[0071]如图5所示，本设计的具体特征包括以下部分。如51指示的，传感器24的壳体安装在支撑输出轴20的轴承或轴套上。用于传感器24的壳体的防旋装置能以多种方式布置。如52指示的一种方法，在变速器箱体28中切割有槽，并且在传感器壳体的外部模制有键。如53指示的，卡环确保传感器24相对于输出轴20的轴向位置。如54指示的，轴承、传感器24、防旋装置以及密封件的相对直径确保装配可行性。如55指示的，由于传感器24被安放在密封件内部，因此能对传感器24进行防尘。如56指示的，润滑孔确保输出轴20上的感测表面的润湿性，并为润滑其它元件(轴承，密封件)而提供通道。如57a指示的，传感器24的配线从内部穿过变速器箱体28而被布置到普通电源和控制总线(未示出)。或者，如57b指示的，传感器24的配线从外部穿过密封件，优选靠近变速器箱体28的顶部。如58指示的，普通的变速器箱体28、传感器壳体和卡环能够用于4x4和4x2两种形式(中心线以上所示为4x4形式并且中心线以下所示为4x2形式)。
[0072]现在参照图6，示出根据本发明的实施例的具有利用压装的箱安装式磁扭矩传感器封装设计的自动变速器60的剖视图。本设计总的特征包括以下部分。传感器壳体用作防旋装置，并且不需要传感器轴承和轴套。
[0073]如图6所示，本设计的具体特征包括以下部分。如61指示的，传感器壳体通过压装而被安装到变速器箱体28。这样，压装传感器壳体用作防旋装置并且不需要用于对传感器24进行轴向定位的卡环。如62指示的，轴承、传感器24以及密封件的相对直径能确保装配的可行性。如63指示的，由于(在4x4和4x2两种形式下)传感器24被安放在密封件的内部，因此可对传感器24进行防尘。在4x4形式(中心线以上)中，密封件被集成到传感器壳体中。如64指示的，润滑孔确保输出轴20上的感测表面的润湿性，并为润滑其它元件(轴承，密封件)提供通道。如65a指示的，传感器24的配线从内部穿过变速器箱体28而被布置到普通控制总线。或者，如65b指示的，传感器24的配线从外部穿过密封件，优选地靠近变速器箱体28的顶部。如66指示的，普通的变速器箱体28和传感器壳体能够用于4x4和4x2两种形式。
[0074]简明地指出，根据本发明的实施例的封装设计的原理以及在此描述的其它封装设计的原理能够应用于包括分动箱、发动机曲轴、动力输出轴(power take-off shaft)等的各种动力传动系组件。
[0075]参照图7到图13，本发明的实施例提供用于前轮驱动变速器的磁扭矩传感器的独特的封装布局。
[0076]现在参照图7，示出前轮驱动变速器70的输入轴区域的剖视图，其中，输入轴区域缺少磁扭矩传感器。为了简便起见，以上使用的相同标号将用于如图7中所示的并作为根据本发明的如下所述的实施例进行修改的变速器70的相同元件。
[0077]现在参照图8，示出根据本发明的实施例的图7中所示的变速器70的具有输入轴磁扭矩传感器封装设计90的输入轴区域的剖视图。如图8所示，如91指示的，设计90的特征包括被缩短的花键。如92指示的，在定子支撑件40和轴套(在一点钟和七点钟的位置)(六点钟的位置仅为了更好的示出)中切割有槽。如93指示的，设置圆角以避免损坏轴套。如94指示的，传感器22的PC板封闭件通过螺钉而被固定。PC板封闭件不应该是密封的，并应能承受120psi (磅/平方英寸)以及200F到250F (华氏度)的油温。排出阀的压力被设定为165psi和重型拖车能承受300F的冲击。如95指示的，轴套的ID被改变为与定子支撑40的ID相同。在布置完传感器22的配线后，压入轴套。如96指示的，周向地铣削用于配线的槽。如97指示的，铣削用于进送配线穿过变矩器14的施压端口的槽。如98指示的，在十点钟位置处(十二点的位置仅为了更好的示出)钻用于配线的孔。如98进一步指示的，配线被粘合和/或密封在适当位置。如99指示的，铣削用于配线的槽。如99a指示的，配线被布置到变速器箱体28处的连接器。
[0078]现在参照图9，示出图7中所示的变速器70的输出轴区域的剖视图，其中，输出轴区域缺少磁扭矩传感器。如图9中指示的，磁扭矩传感器的可能的位置包括:如101指示的，传感器在齿轮端面处(惰轮磁扭矩传感器封装设计-图10);如102指示的，传感器在轴内径上(惰轮轴磁扭矩传感器封装设计-图11);如103指示的，传感器在差速器支座上(差动轮毂磁扭矩传感器封装设计-图12);如104指示的，传感器在半轴上(半轴磁扭矩传感器封装设计-图13)。
[0079]现在参照图10，并继续参照图9，示出根据本发明的实施例在图7中示出的变速器70的具有惰轮磁扭矩传感器封装设计110的输出轴区域的剖视图。设计110的特征包括以下部分。如111指示的，惰轮或分动齿轮两者中任何一个的一部分的表面被磁化以产生磁感区域。如112指示的，磁扭矩传感器24的感测元件被安装在变速器箱体28中或与惰轮的磁化表面邻近的隔板中。
[0080]现在参照图11，并继续参照图9，示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器70的具有惰轮轴磁扭矩传感器封装设计120的输出轴区域的剖视图。设计120的特征包括以下部分。如121指示的，差速器的齿轮被翻转到左侧上(例如，与图9比较)。如122指示的，惰轮轴的惰轮、驻车齿轮和轴承运动到左侧。在122处所指示的特征还包括:减小驻车齿轮的直径并对变速器箱体28作出相应的微小改变。如123指示的，惰轮轴的内表面的一部分被磁化以产生磁感区域。如124指示的，磁扭矩传感器24的感测元件被安装在于惰轮的内径中延伸的轴套上。如125指示的，感测元件的配线穿过轴套而被布置到外部。[0081 ] 继续参照图11，在分动轴输入齿轮和分动轴输出齿轮之间的惰轮轴的一部分的外表面的另一变型包括磁化区域。传感器以与磁化区域邻近的方式安装到箱体，以读取惰轮轴的扭矩。
[0082]现在参照图12，并继续参照图9，示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器70的具有差动轮毂磁扭矩传感器封装设计130的输出轴区域的剖视图。设计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，磁扭矩传感器24的感测元件以与被磁化的支座表面邻近的方式安装在变速器箱体28上。如134指示的，感测元件的配线被布置到外部。在另一个实施例中，磁扭矩传感器24的感测元件安装在主减速器齿轮(锥齿轮)和侧支座销轴之间的变速器壳体28上,并与被磁化的支座表面邻近。
[0083]现在参照图13，并继续参照图9，示出根据本发明的实施例的在图7中所示的变速器70的具有半轴磁扭矩传感器封装设计140的输出轴区域的剖视图。设计140仅用于前轮驱动(FWD)。设计140的特征包括以下部分。如141指示的，半轴和相关的密封件沿两个方向(即，向左和向右)与变速器轴向远离地运动。这需要对变速器箱体28进行改变。如142指示的，半轴的表面以如上所述的方式被磁化。如143指示的，磁扭矩传感器24的感测元件以与半轴的磁化表面邻近的方式安装在变速器箱体28上。如144指示的，感测元件的配线被布置到外部。
[0084]参照图14和图15，本发明的实施例提供一种用于另一前轮驱动变速器的输入轴的磁扭矩传感器的独特的封装布局。
[0085]现在参照图14，示出前轮驱动变速器140的输入轴区域的剖视图，其中，输入轴区域缺少磁扭矩传感器。为了简便起见，以上使用的相同标号将用于如图14中所示的并作为根据本发明的如下所述的实施例进行修改的变速器140的相同元件。
[0086]现在参照图15，示出根据本发明的实施例的图14中所示的变速器140的具有输入轴磁扭矩传感器封装设计160的输入轴区域的剖视图。在变速器140中，定子组件40由定子支撑件和定子管制成，所述定子支撑件和所述定子管被压装在一起以形成定子组件40。在本设计中，装配后的定子组件40通过螺栓与泵组件相互连接。如图15所示，设计160的特征包括以下部分。如161指示的，输入轴的外径被制成直的。如162指示的，在定子支撑件40中切割槽(窗口)，用于磁扭矩传感器的封闭件和PC板。如163指示的，铣削用于传感器22的感测元件的配线的周向槽。如164指示的，铣削用于配线的轴向槽。如165指示的，钻用于配线的孔并且配线被粘合和/或密封在适当位置。如167指示的，配线被布置到变速器外部。
[0087]参照图16、图17和图18，本发明的实施例提供一种用于具有全时四轮驱动(AWD)的后轮驱动分动箱的磁扭矩传感器的独特的封装布局。
[0088]现在参照图16，示出后轮驱动分动箱170的剖视图，其中，分动箱170缺少磁扭矩传感器。为了简便起见，以上使用的相同标号将被用于如图16中所示的并作为根据本发明的如下所述的实施例进行修改的转换箱170的相同元件。[0089]如图16中指示的，一种磁转矩传感器的可能的第一放置选择和第二放置选择包括:如171指示的，传感器位于输入轴上(大径处、光滑外表面处)；如172指示的，传感器位于输出轴上(小径处，传感器的线性范围可能会减小)。
[0090]现在参照图17，示出根据本发明的实施例的图16中所示的具有轴安装式磁扭矩传感器封装设计180的分动箱170的剖视图。设计180包括以上指示的第一放置选择和第二放置选择。
[0091]根据第一选择的设计180的特征(其中，磁扭矩传感器22位于输入轴上)包括以下部分。如181指示的，花键向右移动(直到泵的肩部)以获得更多的用于传感器22的轴向空间。输入轴和输出轴两者都需要进行这种改变。如182a指示的，传感器22被输入轴上的肩轴向地定位于一端。如183a指示的,传感器22被卡环轴向地定位于另一端。如184a指示的，传感器22的壳体被轴承支撑。如185a指示的,设置有防旋柱(ant1-rotation finger)。如185a指示的，传感器22的感测元件的配线穿过标准连接器而被布置到外部。
[0092]根据第二选择的设计180的特征(其中，磁扭矩传感器24位于输出轴上)包括以下部分。如187指示的，输出轴的直径被尽可能地增大，以避免降低传感器24的线性范围。如188指示的，传感器24被垫圈轴向地定位于一端。如183b指示的，传感器24被卡环轴向地定位于另一端。如184b指示的，传感器24的壳体被轴承支撑。如185b指示的，设置有防旋柱。如186b指示的，传感器24的感测元件的配线穿过标准连接器而被布置到外部。在任何一种选择中，连同在此描述的其它实施例，磁屏蔽均能够被包含在传感器壳体中。
[0093]现在参照图18，示出根据本发明的实施例的图16中所示的具有箱安装式磁扭矩传感器封装设计190的分动箱170的剖视图。设计190也包括第一放置选择和第二放置选择。
[0094]根据第一选择的设计190的特征(其中，磁扭矩传感器位于输入轴上)包括以下部分。如191指示的，花键向右移动(直到泵的肩部)，以获得更多的用于传感器22的轴向空间。输入轴和输出轴两者都需要进行这种改进。如192指示的，传感器22的壳体通过螺钉被安装到分动箱。这以径向的方式轴向地支撑传感器壳体，并用作防旋装置。如193指示的，传感器22的感测元件的配线穿过标准连接器而被布置到外部。
[0095]根据第二选择的设计190的特征(其中，磁扭矩传感器位于输出轴上)包括以下部分。如194指示的，输出轴的直径被尽可能地增大，以避免降低传感器24的线性范围。如195指示的，传感器24的壳体被压装在分动箱壳体中。这以径向的方式轴向地支撑传感器壳体，并用作防旋装置。如196指示的，传感器24的感测元件的配线穿过标准连接器而被布置到外部。再一次地，在任何一个选择中，连同在此描述的其它实施例，磁屏蔽均能够被包含在传感器壳体中。
[0096]现在参照图19A，示出根据本发明的实施例的后轮驱动(RWD)桥中的磁扭矩传感器封装设计200的剖视图。图19B示出图19A的被圈出来的部分的放大视图。
[0097]如图19B所示，对由202指示的(图的上半部分)原始设计进行改进，以产生由204指示的(图的下半部分)本发明的设计。对原始设计的改进包括:使输入轴的直径一致、定位传感器22和安装206处指示的传感器线轴。安装传感器线轴的操作包括:设置208指示的润滑孔并安装210指示的分隔件，使传感器线轴具有防旋转的能力。传感器线轴是被压装的滑动式壳体。与壳体的接触点靠近轴承外圈，使相对于轴的径向运动最小化。改进还包括:从传感器线轴布置配线(wire)。该配线包括用于防止由于泥浆、冰等导致的可能的损坏和运动的重型盖。如212指示的，为了便于安装和移除，连接器连接到该配线的另一端。
[0098]虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。此外，可组合多个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种变速器，包括: 输出轴，具有磁化区域；以及 磁扭矩传感器，用于检测输出轴的扭矩，并安装在支撑输出轴的至少一个轴套上。
2.如权利要求1所述的变速器，所述变速器还包括: 防旋装置，连接到磁扭矩传感器，并被构造为防止磁扭矩传感器响应于输出轴的旋转而旋转。
3.如权利要求2所述的变速器，所述变速器还包括: 变速器箱体， 其中，防旋装置被布置在于变速器箱体中被切割而成的槽中。
4.如权利要求2所述的变速器，其中，防旋装置被布置在模制到磁扭矩传感器的键内。
5.一种变速器，包括: 变速器箱体； 输出轴，具有磁化区域；以及 磁扭矩传感器，用于检测输出轴的扭矩，并安装到变速器箱体。
6.如权利要求5所述的变速器，其中， 传感器通过压配安装到变速器箱体。
7.如权利要求6所述的变速器，其中， 压装在轴上提供用于磁扭矩传感器的密封表面，并且压装在磁扭矩传感器与变速器箱体之间提供摩擦接合，从而压装作为用于磁扭矩传感器的防旋装置。
8.如权利要求5所述的变速器，其中， 输出轴包括穿过所述输出轴延伸的通道，所述通道与磁扭矩传感器连通，使磁扭矩传感器通过通道接收润滑油。
9.一种变速器,包括: 定子管，包围具有磁化区域的输入轴，所述定子管具有与磁化区域邻近的窗口 ；以及磁扭矩传感器，用于检测输入轴的扭矩，并且被布置在窗口中并附着到定子管以与磁化区域邻近。
10.如权利要求9所述的变速器，其中， 磁扭矩传感器包括电路板封闭件，其中，电路板封闭件附着到定子管，以将磁扭矩传感器附着到定子管。
【文档编号】F16H63/40GK104006158SQ201410058139
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】尼姆罗德·卡帕斯, 约瑟夫·F·库哈尔斯基, 格雷戈里·迈克尔·皮尔准恩, 黛安娜·雅娜奇维夫, 马克·理查德·多布森, 藤井雄二 申请人:福特全球技术公司