专利名称：变速器缓冲装置和方法
技术领域：
本发明总地涉及一种用于缓冲可转动轴的改进的缓冲装置和方法。
背景技术：
在主动齿轮与从动齿轮之间瞬态的相对转速变化期间，相互啮合的齿轮有时候可能会产生噪声或齿轮敲击。可能发生这种情况的一个实例是在手动换档或中间轴变速器中。中间轴变速器具有输入轴、中间轴和输出轴。输入轴与中间轴通过啮合齿轮(端部齿轮组)互联。中间轴与输出轴通过多个啮合齿轮(变速齿轮)互联，其中所述多个啮合齿轮可选择性地通过同步器接合套装置与一个轴连接。因此，在输出轴与输出轴之间呈现多个齿轮啮合。输入轴与输出轴之间的速比由啮合的变速齿轮控制。输入轴与输出轴之间的速比通过转换控制变速齿轮到各自轴的连接的同步器而改变。端部齿轮组与起作用的变速齿轮组具有齿隙情形。在一些工作情形下，端部齿轮组与起作用的变速齿轮组之间的齿隙情形可反转，有可能导致由齿隙反转引起的齿轮敲击。
在瞬态驱动事件期间，例如，加大油门、减小油门和快速分离离合器，因为瞬态齿隙情形可能发生齿轮敲击。众所周知，车辆每次变速和停车与起动期间，离合器都要分离和再接合。另外，在稳态驱动事件下，例如当车辆正常穿过小山时，中间轴变速器可能表现出齿轮敲击。在这种情形下，齿轮敲击由发动机产生的转矩在传动系统中的振动引起。
现代车辆传动系可具有多个另外的部件，这些另外的部件也可包括可能遭受齿轮敲击的啮合齿轮组。这些另外的部件包括驱动桥、分动箱和差速器。
现已做出了多种减弱齿轮敲击的尝试。这些尝试包括各种轴承设计、部件设计和齿轮设计等等。这些尝试的每个可能都在安装齿轮的轴上导致增加的阻力，这种增加的阻力可能持续地出现。该固有的阻力可能降低系统的机械效率。
发明内容
本发明的缓冲装置包括缓冲器壳，其布置在可转动轴的一部分的周围。在缓冲器壳中布置有可变粘度流体，例如磁流变流体，并且该可变粘度流体与可转动轴可操作地相联。控制装置与可变粘度流体可操作地连接。该控制装置构造成或可控制以控制可变粘度流体的粘度，并相应地控制施加到可转动轴的转动阻力的量。
缓冲可转动轴的优选方法包括提供可变粘度流体，例如磁流变流体，其布置成与可转动轴接触。此后，优选地在可变粘度流体内产生可变强度磁场，以改变其粘度。控制磁场的强度以有选择地改变可变粘度流体的粘度，使得施加到可转动轴的转动阻力的量是可变的。
根据本发明的一方面，缓冲装置包括可操作地连接到控制装置的磁性装置，其中磁性装置构造成或可控制以在可变粘度流体内产生可变强度磁场，从而有选择地改变其粘度。
根据本发明的另一个方面，缓冲装置包括安装到可转动轴的翅片，其构造成当与可变粘度流体接合时，增加传递到可转动轴的阻力。
根据本发明的另一个方面，缓冲装置包括密封，其布置在由缓冲器壳限定的密封槽中。
结合附图，根据下面对实现本发明的最佳模式的详细描述，能够容易地清楚了解本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
图1为包括根据本发明的缓冲器组件的动力系的示意性横截面图；以及图2为图1的动力系的缓冲器组件的示意性横截面图。
具体实施例方式
参考附图，其中相同的附图标记指的是相同的部件，图1示出了动力系10，其包括发动机12、中间轴变速器14和可操作地连接到上述两者之间的手动离合器组件16。示出中间轴变速器14为示意性目的，应当理解本发明还可使用于结合了可转动轴的替代应用。变速器14包括变速器壳体24，所述变速器壳体24具有安装在其上的前罩27。变速器14还包括至少部分地设置在壳体24内的输入轴18、中间轴20和输出轴22。输入轴18与输出轴22同轴排列，并且中间轴20与输入轴18和输出轴22都平行。发动机12具有油门控制26，离合器组件16具有离合器控制28。油门控制26和离合器控制28两个都通过操作员手动操作。当离合器16接合时，离合器12会转动输入轴18。
输入轴18具有驱动地连接到其上的端部齿轮38，端部齿轮38与驱动地连接到中间轴20的端部齿轮40啮合，使得只要输入轴18转动，中间轴20就会转动。中间轴20具有与其驱动地连接的多个变速齿轮42、44、46和48，这些变速齿轮42、44、46和48分别与布置在输入轴22上的各变速齿轮50、52、54和56啮合。反向惰轮58可转动地安装在惰轮轴(未示出)上，并与中间轴20上的变速齿轮60和输出轴22上的变速齿轮62啮合。变速齿轮50、52、54、56和62中的每个都可通过各自常规设计的同步器(未示出)有选择地、单独地与输出轴22连接。在前罩27上安装有可选择性致动的缓冲器组件64，在下文中将对其进行详细描述。
当操作员希望改变输入轴18与输出轴22之间的速比时，操作员松开油门控制26，并致动离合器控制28。然后，操作员通过常规换档控制连杆(未示出)手动地操作同步器，以松开一个变速齿轮并接合另一个变速齿轮。该操作是公知的。同样在车辆减速期间，操作员松开油门控制26以允许发动机减速，从而使车辆变慢。松开油门也称为“减小油门”。
众所周知，向输入轴18、中间轴20和/或输出轴22中的一个或多个施加阻力以尝试减慢啮合齿轮的相对速度，从而减少齿轮噪声。这些尝试包括各种轴承设计、部件设计和齿轮设计。但是，已经发现，额外的阻力会降低系统的机械效率。有利地并且根据本发明，缓冲器组件64可有选择地致动或操作，使得其可在齿轮噪声的可能性增大时执行，例如，在瞬态驱动事件期间，包括加大油门、减小油门或快速分离离合器；并且在此后，缓冲器组件64可不起作用，以提高系统的机械效率。
参考图2，更详细地示出了缓冲器组件64。为有利于与缓冲器组件64的接合，中间轴20的端部66延伸穿过前罩27，伸出变速器壳体24。缓冲器组件64包括围绕中间轴20的端部66的缓冲器壳70，并且缓冲器组件64通过例如螺纹紧固件72安装到前罩27上。当安装到前罩27上时，缓冲器壳70限定出充满可控容积的可变粘度流体76的容器或空腔74。缓冲器壳70优选地还限定密封槽78，密封槽78适合容纳O形密封圈79，从而密封了前罩27与缓冲器壳70之间的分界面，使得可变粘度流体76不会泄漏出容器74。类似地，前罩27优选地限定适合于容纳密封92的密封槽90，从而密封了前罩27与中间轴20之间的分界面，使得可变粘度流体76不会泄漏出容器74。
在优选实施例中，可变粘度流体76为磁流变(MR)流体80；但是，也可预想到其它可替代的流体，例如，电流变流体。MR流体80在液体中含有浓密的、微米大小的颗粒悬浮物，在存在磁场时这会引起MR流体80凝固成具有高粘度的糊状，在去除磁场后又恢复到液态。因而，缓冲器组件64优选地包括由缓冲器壳70保持的磁性装置或磁源82。磁性装置82构造成有选择地在MR流体80中产生磁场，以控制其粘度。磁性装置82与控制装置电连接，例如电子控制单元(ECU)84(在图1中示出)，ECU 84控制发动机性能，并且具有多个传感器，包括油门位置传感器、离合器致动器传感器以及输入和输出速度传感器。ECU 84优选地包括向动力系10(在图1中示出)发送指令的可编程数字计算机。
ECU 84(在图1中示出)有选择地可编程，以控制磁性装置82产生可变强度磁场。通过改变磁场的强度，MR流体80的粘度相应地变化。随着MR流体80粘度的增加，中间轴20的端部66所遇转动阻力变大，使得向中间轴20施加了阻力。施加到中间轴20的阻力阻碍了输入轴、中间轴20和输出轴22之间的相对运动，使得齿轮噪声最小化。ECU 84优选地只在齿轮噪声的可能性增加时致动或激励磁性装置82，例如，在瞬态驱动事件期间，包括加大油门、减小油门和快速分离离合器；在此之后，磁性装置82停用，减小中间轴20的阻力，提高系统的机械效率。磁性装置82的常态优选地为“关闭”或“低”状态，使得车辆性能和燃料经济性没有不必要的损失。
根据优选实施例，中间轴20的端部66包括多个翅片68，翅片68构造成在由MR流体80接合时，增加传递到中间轴20的阻力。但是，在一些应用中，MR流体80能直接向中间轴20的端部66传递足够的阻力，使得不需要翅片68。根据可选实施例，翅片68可形成在安装到常规中间轴上的单独的装置上或延伸部分(未示出)上。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明领域的技术人员会认识到在所附权利要求的范围内实现本发明的各种替代设计和实施方式。
权利要求
1.一种用于可转动轴的缓冲系统，所述缓冲系统包括缓冲器壳，其布置在所述可转动轴的一部分的周围；可变粘度流体，其布置在所述缓冲器壳中，与所述可转动轴可操作地相联；以及控制装置，其相对于所述可变粘度流体可操作地连接，所述控制装置可操作以控制所述可变粘度流体的粘度，并相应地控制施加到所述可转动轴的转动阻力的量。
2.如权利要求1所述的缓冲系统，其中所述可变粘度流体为磁流变流体。
3.如权利要求1所述的缓冲系统，其中所述可变粘度流体为电流变流体。
4.如权利要求2所述的缓冲系统，还包括磁性装置，其可操作地连接到所述控制装置，所述磁性装置构造成在所述磁流变流体内产生可变强度磁场，并由此选择性地改变其粘度。
5.如权利要求1所述的缓冲系统，还包括安装到所述可转动轴的翅片，该翅片构造成当与所述可变粘度流体接触时，增加传递到所述可转动轴的阻力。
6.如权利要求1所述的缓冲系统，还包括布置在由所述缓冲器壳限定的密封槽中的密封，所述密封构造成防止所述缓冲器壳中的所述可变粘度流体泄漏。
7.如权利要求1所述的缓冲系统，其中所述可转动轴为中间轴。
8.一种用于具有可转动轴的变速器的缓冲系统，所述缓冲系统包括缓冲器壳，其布置在所述可转动轴的一部分的周围；磁流变流体，其布置在所述缓冲器壳中，与所述可转动轴可操作地相联；磁性装置，其布置在所述磁流变流体的附近，所述磁性装置可操作以在所述磁流变流体内产生可变强度磁场，以改变其粘度；以及控制装置，其可操作地连接到所述磁性装置，所述控制装置可操作以控制由所述磁性装置产生的磁场的强度，从而控制所述磁流变流体的粘度，使得施加到所述可转动轴的转动阻力的量是可变的。
9.如权利要求8所述的缓冲系统，还包括安装到所述可转动轴的翅片，该翅片构造成当与所述磁流变流体接合时，增加传递到所述可转动轴的阻力。
10.如权利要求9所述的缓冲系统，还包括布置在由所述缓冲器壳限定的密封槽中的密封，所述密封构造成防止所述缓冲器壳中的所述可变粘度流体泄漏。
11.如权利要求10所述的缓冲系统，其中所述可转动轴为中间轴。
12.一种用于缓冲变速器可转动轴的方法，包括设置磁流变流体，其与所述可转动轴可操作地相联；在所述磁流变流体内产生可变强度磁场，以改变其粘度；并且控制由所述磁场的强度，以有选择地改变所述磁流变流体的粘度，使得施加到所述可转动轴的转动阻力的量是可变的。
13.如权利要求12所述的方法，还包括设置缓冲器壳，以保持所述磁流变流体与所述可转动轴接触。
14.如权利要求13所述的方法，还包括设置安装到所述可转动轴的翅片，该翅片构造成当与所述磁流变流体接合时，增加传递到所述可转动轴的阻力。
全文摘要
本发明提供了一种用于可转动轴的缓冲装置和/或方法。缓冲装置包括缓冲器壳，其布置在可转动轴的一部分的周围。可变粘度流体，例如磁流变流体，布置在缓冲器壳中，并与可转动轴接触。控制装置相对于所述可变粘度流体可操作地连接。控制装置构造成或可操作以控制所述可变粘度流体的粘度，并相应地控制施加到所述可转动轴的转动阻力的量。
文档编号F16F9/53GK1978937SQ200610164249
公开日2007年6月13日 申请日期2006年12月7日 优先权日2005年12月7日
发明者M·F·奥利里, J·S·雷斯, D·A·吉尔伯特 申请人:通用汽车环球科技运作公司