动力传动系统的压力控制系统的制作方法

专利名称：动力传动系统的压力控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力传动系统、变速器的液压控制及其受液压控制的部件。
背景技术：
车辆的动力传动系统包括变速器，用于将动力和扭矩从发动机传递到车辆输出部 (车轴或车轮)。混合动力传动系统可包括多个原动机，包括内燃发动机或替换的电源，如一个或多个联接到能量存储装置的电机。当动力传动系统配备有额外的原动机(如电机) 时，变速器还可将扭矩和动力从电机传递，用于为车辆提供牵引。固定档位或速度比允许发动机在窄速服范围内运行，同时为动力传动系统提供宽范围的输出速度。车辆具有常规内燃或混合汽油/电变速器，通常利用多个齿轮组和多个扭矩传递装置(称为离合器)，其可包括可选择的单向离合器(SOWC)作为其中一个离合器。齿轮组和离合器(包括S0WC)可以选择性地单独或以各种组合地接合和断开，以提供动力传动系统功能性。SOWC是能在变速器的驱动构件(经由SOWC的可旋转的输入滚道或第一联接板) 和变速器的独立从动构件(经由SOWC的输出滚道第二联接板)之间沿一个或两个旋转方向产生机械连接的扭矩传递机构。SOWC可以取决于其具体设计而沿一个或两个方向超驰。 通常，SOWC含有选择器装置，如选择环或滑动板，其运动能选择SOWC的运行模式。控制柱塞或选择杆可用于让选择环运动。选择杆可以被一个或多个液压部件促动，其可以包括活塞或其他液压促动器，其受到联接到液压部件的一个或多个阀的控制。通过这些阀调节或提供的液压压力对选择杆和选择环的运动进行促动，以促动经选择的SOWC运行模式。

发明内容
提供一种用于可选择单向离合器(SOWC)的压力控制系统。压力控制系统包括导阀和SOWC促动器。导阀包括第一阀，且被配置为产生引导信号，该信号可用于控制SOWC促动器。第一阀是微机电系统(MEMQ微阀。压力控制系统可进一步包括与引导阀流体连通的调节阀。调节阀配置为接收来自导阀的引导信号并配置为输出控制信号，该信号控制SOWC 促动器。调节阀可以是基于MEMS的伺服阀或可以是小机械伺服阀。进而，导阀可进一步包括第二阀，且调节阀可以是常规机械调节阀。第二阀可以是基于MEMS的伺服阀或可以是小机械伺服阀。SOWC促动器配置为响应于信号而选择可选择单向离合器的运行模式，其可配置作为引导信号和控制控制信号中的一个。压力控制系统还可包括MEMS压力换能器，该换能器配置为感测引导信号和控制信号中的一个的压力概况。控制器配置为接收来自MEMS压力换能器的输入并将输出提供到导阀，以响应于MEMS压力换能器的输入而调节系统压力。在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。


图1是微机电系统(MEMS)微阀促动器的示意性截面图；图2是与图1所示的MEMS微阀促动器关联使用或单独使用的MEMS伺服阀的示意性截面图；图3A是车辆的示意图，该车辆具有动力传动系统，其包括可选择的单向离合器 (SOWC)，一个或多个压力控制系统可并入到该单向离合器中图;3B是单向离合器的示意性部分切面侧视图，其直接受到压力控制系统的控制；图3C是可选择单向离合器的部件的分解示意图；图4是动力传动系统中液压控制部件的压力控制系统的第一方案的示意性方框图；图5是动力传动系统中液压控制部件的压力控制系统的第二方案的示意性方框图；图6是动力传动系统中液压控制部件的压力控制系统的第三方案的示意性方框图；和图7是动力传动系统中液压控制部件的压力控制系统的第四方案的示意性方框图。
具体实施例方式参见附图，几幅图中相同的附图标记指示相同的部件。图1显示了微机电系统 (MEMS)微阀促动器100示意性截面图。如本文所述，MEMS微阀100可用于对一个或多个液压部件施加液压控制，特别是在变速器中。所示的MEMS微阀100仅是MEMS装置的一个类型，其可用作液压部件的控制阀或控制促动器，和其他的，如本文所述的。MEMS微阀100还可被称为压差促动器或导向促动阀(pilot direct actuating valve)。尽管参照汽车应用详细描述了本发明，但是本领域技术人员应意识到本发明更广泛的应用。本领域技术人员应意识到术语“上”、“下”、“向上”、“向下”等用于描述附图，而并不代表对如所附权利要求限定的本发明范围的限制。通常，MEMS可被认为是实体较小具有微米范围尺寸特征的一类系统。MEMS系统具有电部件和机械部件。MEMS装置通过微机械加工工艺制造。术语微机械加工通常是指通过包括修正的集成电路(计算机芯片)制造技术(如化学时刻)和材料(如硅半导体材料) 在内的三维结构和运动部件的制造。本文所用的术语“微阀”通常是指具有微米范围尺寸特征的阀，且由此按照该定义其至少部分地通过为机械加工形成微机械加工。本发明所用的术语“微阀装置”是包括微阀的装置，且可包括其他装置。MEMS装置可以与其他MEMS (微机械加工)装置部件结合操作或可以与标准尺寸(较大)部件一起使用，如通过机加工过程制造的。参见图1，MEMS微阀100包括壳体或本体110。MEMS微阀100用多个材料层形成， 如半导体晶片。本体110还可用多个层形成。例如，且并不是限制性地，所示的横截面部分可从MEMS微阀100的中间层截取，两个其他层存在于中间层的后面和前面(相对于图1)。 本体110的其他层可包括固体覆盖件，端口板，或电控制板。但是每个层通常被认为是本体 110的一部分，除非特别指明。
MEMS微阀100包括梁112，该梁被阀促动器114促动。促动器114的选择性控制使得梁112选择性地将进入口 116和排出口 118之间的流体流动改变。通过改变进入口 116 排出口 118之间的流体流动，MEMS微阀100改变引导端口 120中的压力。如本文所述，引导端口 120可连结到额外的阀或装置，以便通过引导信号影响其液压控制，该引导信号基于引导端口 120的压力而变化。进入口 116连结到高压流体源，如泵(未示出)。排出口 118连结到低压贮存器或流体返回器(未示出)。处于本说明的目的，排出口 118可认为处在环境压力下，且在微阀 100中作用成接地(ground)或零状态。梁112以在图1所示的第一位置和第二位置(未示出之间及无数中间位置上以连续可变的方式运动。在第一位置，梁112没有完全阻挡进入口 116。但是，在第二位置，梁 112阻挡进入口 116以基本上防止所有来自高压流体源的流动。第一腔室122与流体进入口 116和排出口 118 二者流体连通。但是，排出口 118和第一腔室122(还有进入口 116)之间的连通受到排出孔口 124的限制。通过排出孔口 IM 的大体积或快速流体流动造成在第一腔室122和排出口 118之间建立压差。梁112通过挠性枢轴1 可枢转地安装到本体110的固定部分。梁112的与挠性枢轴1 相对的部分是可动端128，其向上和向下运动(如图1所示)以选择性地且可变地覆盖和打开进入口 116。当梁112处于第二位置时，其允许从进入口 116到第一腔室122的几乎很小的流动或没有流动。第一腔室122中任何加压的流体从排出孔口 IM流到排出口 118。在MEMS 微阀100的梁112朝向第一(打开)位置运动时，进入口 116逐渐打开，允许流体快速地从进入口 116流入到第一腔室122。快速流动的流体在流体流过排出孔口 IM时不能都通过排出孔口 IM排出并造成压差的形成，使得压力第一腔室122中的压力升高。在进入口 116进一步打开到第一位置(如图所示图1时，流体逐渐地更快地流过排出孔口 124，使得造成更大的压差并进一步升高第一腔室122中的压力。当梁112处在第一位置时，其允许从进入口 116到第一腔室122的更大的流动。因此，第一腔室122中的压力通过控制从进入口 116流过第一腔室122和排出孔口 IM而到排出口 118的流量而受到控制。梁112的位置控制来自进入口 116的流动的流量，并由此控制第一腔室122中的压力。阀促动器114选择性地对梁112进行定位。促动器114包括细长突脊130，其附接到梁112。促动器114还包括多个第一肋132和多个第二肋134，它们通常位于细长突脊 130的相对侧上。每个第一肋132具有第一端和第二端，该第一端附接到细长突脊130第一侧，该第二端附接到本体110。类似于第一肋132，每个第二肋134具有附接到细长突脊 130的第一端和附接到本体110的固定部分的第二端。细长突脊130和第一肋132以及第二肋134显示在图1中，并与本体110断开连接。但是，细长突脊130、第一肋132、和第二肋134用相同的材料形成并在同一点处连接到本体110，以便允许相对运动。但是，连接部可以是在图1所示的横截面平面之下。通常，细长突脊130、第一肋132、和第二肋134可以被认为是促动器114的运动部分。第一肋132和第二肋1；34配置为响应于第一肋132和第二肋134中的温度变化而热膨胀(加长)和收缩(缩短)。电触点(未示出)适于连接到电源，以供应电流流过第一肋132和第二肋134，以使得第一肋132和第二肋134热膨胀。促动器114适于受到电子控制单元(EOT)或其他可编程装置(未示出在图1中) 的控制，其将可变的电流供应到第一肋132和第二肋134。在第一肋132和第二肋134由于足够的电流而膨胀时，细长突脊130向下运动或伸展(如图1所示，使得梁112沿基本逆时针的方向旋转时。梁112的最终运动使得可动端128向上运动(如图1所示)并逐渐地更多地阻挡进入口 116。在流体排出到排出口 118时，将进入口 116关闭允许更少的(且最终没有)流体流入第一腔室122，减少其中的压力。一旦进入口 116关闭，则MEMS微阀100处于第二位置 (未示出)，且没有引导信号通过引导端口 120通讯。在电流下降时，第一肋132和第二肋134收缩且细长突脊130线上运动(如图1所示，使得梁112基本沿顺时针方向旋转。梁112的最终运动使得可动端128向下运动(如图1所示)且逐渐更多地打开进入口 116。在流体克服了排出口 118从第一腔室122排放流体的能力时，打开进入口 116允许更多的流体流入到第一腔室122，增加其中的压力。一旦进入口 116实质上打开，则MEMS 微阀100处在第一位置(如图1所示)，且更强的引导信号通过引导端口 120通讯。除了图1所示的热促动MEMS装置，其他类型的基于MEMS的促动器可代替MEMS微阀100使用或代替促动器114使用。通常，基于MEMS的装置可包括具有一个或多个通过集成电路技术(例如在硅晶片上蚀刻)制造的电子元件和一个或多个通过微机械加工工艺 (例如形成微米范围尺寸的结构和运动部件)制造的机械元件的装置。电子和机械元件还可用其他工艺形成。在替换的或额外的方法、构造或实施方式中，基于MEMS的装置可包括具有微米范围尺寸的其他元件，如电磁场促动器，压电放大器，热促动器，压力传感器，陀螺仪，光学开关，其他基于MEMS的装置，或任何其组合。现在参见图2，并继续参见图1，显示了基于MEMS的伺服阀200的示意性截面图。 基于MEMS的伺服阀200包括壳体或本体210。基于MEMS的伺服阀200用多个材料层形成， 如半导体晶片。本体210还可用多个层形成。例如，但不限于，所示的横截面部分是从基于 MEMS的伺服阀200的中间层截取的，两个其他层存在于中间层之前和之后(相对于图2中所示)。基于MEMS的伺服阀200包括滑动件212，该滑动件配置为可在本体210限定的空腔214中向左和向右运动(如图2中所示)。滑动件212通过引导表面216上的流体压力促动，该表面与空腔214的受引导的腔室220流体连通。受引导的腔室中压力的选择性改变能改变施加到引导表面216的力。受引导的腔室220可以与引导信号流体连通，例如图 1所示的MEMS微阀100的引导端口 120产生的引导信号。滑动件212用细长板形成，其具有相对设置且垂直地在本体的第一端延伸的一对臂，从而滑动件212基本是T形的，在滑动件212较宽的纵向端具有引导表面216，而在滑动件212相对较窄的纵向端具有对立表面(counter surface) 2220空腔214还基本是T形的。本体210限定出与空腔214连接的多个端口，一些端口形成在横截面层中且一些形成在其他层中。端口包括供应口 224，其适于连接到高压流体源，如变速器泵(未示出)。 供应口 2M可以连接到与图1所示的MEMS微阀100的进入口 116相同的高压流体源。本体210还限定出箱端口(tank port) 226，其连接到低压贮存器或流体返回器(未示出)。箱端口 2 可连接到图1所示的MEMS微阀100的低压流体相同的低压流体源。第一载荷端口 2 和第二载荷端口 230形成在本体中并与空腔214连通。第一载荷端口 2 和第二载荷端口 230设置在供应口 2 的相对侧。第一载荷端口 2 和第二载荷端口 230适于连接在一起以提供加压流体到变速器或动力传动系的液压操作的部件，如本文所述的。额外的端口、通道或槽道(在图2中不可见)可形成在空腔214的与第一载荷端口 2 和箱端口 2 相对的上表面上。额外的槽道有助于平衡滑动件212上作用的力。所示的滑动件212包括贯通的三个开口。第一开口 232(靠近引导表面216)被限定穿过滑动件212，以允许流体体积通过流体箱端口 2 上方的槽道与箱端口 2 处的压力相等，将滑动件212上垂直(进出图2所示的视图)作用的力平衡。穿过滑动件212的第二开口 234形成内部空间，其总是与第二载荷端口 230连通。第二开口 234和第一开口 232之间的腹板236允许或防止第二载荷端口 230和箱端口 2 之间的流动，取决于滑动件212的位置。在所示的位置，腹板236防止第二载荷端口 230和箱端口 2 之间的流动。当腹板236运动到右方(如图2中页面所示)，第二载荷端口 230和箱端口 2 之间的流体路径打开，将存在于第二载荷端口 230处的压力导通到连接于箱端口 2 的低压力贮存器。穿过滑动件212的第三开口 238允许第一载荷端口 2 上方槽道中的流体体积与第一载荷端口 2 处的压力相等，平衡滑动件212上垂直(进出图2所示的视图)作用的力。在滑动件212的所有位置中，第二开口 234和第三开口 238之间的腹板MO防止供应口 2M和第二载荷端口 230之间的流动。第三开口 238和对立表面222之间的腹板242允许和防止供应口 2M和第一载荷端口 2 之间的流动，这取决于滑动件212的位置。在所示的位置，腹板M2防止供应口 224和第一载荷端口 2 之间的流动。当滑动件212运动到左方(如图2的液面所示)，流体路径打开于供应口 2M和第一载荷端口 2 之间，将加压流体提供到连接于第一载荷端口 228的载荷。滑动件212与空腔214的壁协作，以在空腔214的相对壁和引导表面216之间限定出受引导的腔室220。对立腔室244被限定在空腔214的相对壁和对立表面222之间。对立腔室244与第一载荷端口 2 总是流体连通。此外，两个空间246和248可被限定在形成滑动件212的T形板的相应一对肩部和T形214的相应一对肩部之间。空间246和248 与箱端口 2 总是连通。以此方式，防止滑动件212的液压锁定。滑动件212的引导表面216的总面积大于滑动件212的对立表面222的总面积。 因此，当受引导的腔室220和对立腔室M4中的压力相等时，最终未平衡的作用在滑动件 212上的净力将促使滑动件212向左运动(如图2中所示)。在基于MEMS的伺服阀200和滑动件212中所示的端口和开口的确切构造不是必须的。基于MEMS的伺服阀200配置为接收相对较小的引导信号，如来自MEMS微阀100的引导信号，并输出较强的信号(或用于控制或用于进一步引导。当提及流体信号(如基于 MEMS的伺服阀200接收的引导信号)时，术语小通常是指相对较低流动的体积流。因此，基于MEMS的伺服阀200将引导信号放大并允许引导信号控制或引导需要比仅通过引导信号提供的流动或压力更高的装置。
现在参见图3A，图3B，图3C，并继续参见图1_2，显示了车辆300的部件，包括动力传动系，其可以并入一些本文所述的压力控制系统。图3A显示了车辆300的示意图，该车辆具有动力传动系，其包括发动机302和变速器304。通过非限制性的例子，发动机302可配置为汽油、柴油、或替代燃料的内燃发动机、或燃料电池或电池供电的电动机或作为常规内燃发动机的另外的替换动力源。发动机302通过输入构件或可旋转轴306选择性地或连续地连接到自动变速器304。变速器304包括多个扭矩传递机构，包括可选择单向离合器 (SOffC) 312 (见图;3B和3C)，多个齿轮组和输输出构件或可旋转轴308。变速器304将旋转力或扭矩传递到输出构件308，该输出构件最终经由一组道路车轮310推进车辆300。控制器322，如图3A所示，可控制车辆300的动力传动系的部件的促动，包括变速器304的离合器和齿轮的运行模式的选择。控制器可包括多个装置且可包括分布式控制器架构，如基于微处理器的电子控制单元(ECU)。控制器322可包括一个或多个部件，其具有存储介质和适当量的可编程存储器，它们能存储和执行一个或多个算法或方法，来影响车辆300的动力传动系的或其部件的控制。进而，控制器322可配置为提供电流，该电流选择性地且可变地促动图1所示的MEMS微阀100。图;3B显示了 S0WC312的剖切示意性侧视图，其中SOWC促动器314被压力控制系统 316控制。SOWC(如图;3B和3C所示的S0WC312)是扭矩传递机构，其能在与S0WC312的驱动构件330操作接触的变速器(未示出)的驱动构件和与S0WC312的从动构件320操作接触的变速器(未示出)的独立从动部件之间产生沿一个或两个旋转方向机械联接。S0WC312 的驱动构件330可例如配置为S0WC312的旋转输入滚道(race)或第一联接板，其可在本文称为驱动构件，输入滚道，第一联接板和/或开槽板。S0WC312的独立从动构件320例如可配置为S0WC312的输出滚道或第二联接板312，且可在本文称为从动构件，输出滚道，第二联接板和/或突柱板。S0WC312可在其具体设计中沿一个或两个旋转方向超驰。S0WC312设置或定位在图3A的变速器304的箱体或壳体(未示出)中。S0WC312的驱动构件330和从动构件320每一个具有与变速器304共用的旋转轴线或中心线。S0WC312 的从动构件320(且也可称为输出滚道，突柱板或凹槽板)导弓丨到，固定到或接地到变速器箱体，例如，通过使用与变速器箱体(未示出中的多个配合键槽紧密接触的多个键326。 S0WC312的驱动构件330 (其还可称为输入滚道或开槽板)联接到变速器304的齿轮组(未示出)的支架构件，例如经由键328，从而S0WC312选择性地在驱动构件330和从动构件320 之间沿一个旋转方向通过让选择器板或滑动板334(其定位在S0WC312的构件320、330之间)运动而传递扭矩。将驱动构件330的旋转方向颠倒而不改变选择器板334的位置又能使得驱动构件330相对于从动构件320自由运动。S0WC312包含选择机构或促动器314，其包括液压促动构件，该构件例如配置为活塞344，从而S0WC312是变速器304的液压促动部件。促动器314控制选择杆340的运动， 该杆操作性地连接到选择器板334。选择杆340 (其还可被称为控制柱塞)可被促动，以让选择器板334运动到与经选择的运行模式对应的位置。S0WC312可使用辊子、楔块、摇杆、突柱(如图3C所示的突柱336)或其他合适的扭矩传递元件，它们中的多个定位在输入和输出滚道330、320之间，以提供机械器件以将S0WC312锁定在经选择的运行模式下。SOffC促动器314和其中的液压促动(例如活塞344)被压力控制系统316控制，该系统可包括一个或多个阀(如图1所示的微阀100)。压力控制系统316对促动器314进行
8促动，以造成选择杆340的运动，使得选择器板334旋转，以限定S0WC312的运行模式。用于压力控制系统316的方案如图4-8所示。一个或多个额外的压力控制系统316可并入到动力传动系300的变速器304、S0WC312、或其他部件或系统中。图3C显示了可选择单向离合器312的分解示意图。突柱板320、开槽板330和选择器板选择器板334并不是环形的，选择器板334被插入作为从动螺柱板320和驱动开槽板330之间的滑动板。突柱板320具有槽形设计，其包括第一侧面，该第一侧面限定出多个凹槽3M且具有滚道，优选地使用卡扣环332将选择器板334和开槽板330组装在该滚道中并保持就位。突柱板320包括形成于其中的贯通槽道部分368。杆340(其也可以称为选择杆或换挡杆)穿过槽道368并可操作地与选择器板334限定的延伸部或突部352接合， 从而杆340在槽道368中可滑动运动。突柱板320包括多个突柱336和弹簧338，所述弹簧定位在周向地位于突柱板320的第一侧面的凹槽区域中的突柱凹槽324中。多个突柱336 被弹簧338弹簧促动并可选择性地在突柱凹槽324中退回。开槽板330包括多个周向定位的槽口(未示出)，其与突柱板320中的可退回突柱336共同环形定位。选择器板334配置为在突柱板320的环形滚道中可滑动地运动、绕突柱板320、开槽板330和选择器板334的共用轴线旋转。选择器板334包括多个贯通的槽口开口 356， 所述开口对应于突柱板320的可退回突柱336和开槽板330的槽口。选择器板334包括延伸部或突部352，其穿过突柱板320的槽道部分368，以连接性地接合杆340。选择器板334 的可旋转滑动运动的量受到杆340和突柱板320的槽道368运动的界定。当杆340被SOWC促动器314促动，以相对于突柱板320可滑动地将选择器板334 旋转到第一位置时，选择器板334的槽口开口 356保持可退回突柱336，使得开槽板330与支架构件一起沿第一旋转方向自由旋转，例如向前的方向，但是沿相对的方向被制动，例如，相反的方向。当杆340被SOWC促动器314促动以相对于突柱板320将选择器板334可滑动地旋转到第二位置时，选择器板334的槽口开口 356保持可退回突柱336，使得开槽板 330与支架构件一起沿第二旋转方向旋转，例如，相反的方向，但是在相对的方向被制动，例如，向前的方向。当杆340被SOWC促动器314促动，以可相对于突柱板320让选择器板334 可滑动地旋转到第三位置时，选择器板334的槽口开口 356保持可退回突柱336，使得开槽板330与承载器一起在任意方向自由旋转。S0WC312的其他构造是可行的，例如，选择器板 334和突柱336可配置为使得选择器板334被杆340运动到另一位置，其中突柱336突出穿过槽口开口 356以接合开槽板330的槽口(未示出)，以将开槽板330固定锁定到突柱板 320，停止支架构件沿任意方向的旋转。应理解，SOWC可配置为是双向S0WC，其中杆340在第一位置和第二位置之间运动，每个位置对应于双向SOWC的两个运行模式中的一个。SOWC 可配置为三向S0WC，其中340在第一，第二和第三位置之间运动，第三位置例如是第一和第二位置之间的中间位置，每个位置对应于三向SOWC的三个运行模式中的一个。图;3B显示了 SOWC促动器314的内部细节的剖切透视图。促动器314被促动，以基于来自控制线346的引导或控制信号而将杆340从一个位置运动到另一位置。控制信号是从压力控制系统316通讯而来的(其方案详细描述在本文中)。取决于S0WC312和促动器314的构造，来自控制线346的引导或控制信号可以是开/关信号，其不具有第一位置和第二位置之间的中间状态，例如以控制双向S0WC。来自控制线346的信号可是调节信号，其允许选择器板334定位在除了第一和第二位置以外的位置，例如以三向S0WC。该中间位置CN 102537136 A(其成为第三位置)可对应于运行模式，由此驱动构件330可沿任意方向自由旋转，或固定地沿两个方向锁定，这取决于三向S0WC312的构造。促动器314包括壳体350，其限定了孔358，具有第一或活塞端362 (其含有应用活塞344)和第二或弹簧端364 (其含有复位弹簧34 。活塞344和弹簧342与促动器联动件 354直接连续接触，该联动件操作性地连接到换挡杆340，并最终连接到S0WC312的选择器板334，如图;3B和3C所示。换挡杆340突出穿过壳体350中的开口 348，如前所述，穿过槽道368，以操作性地连接到选择器板334，从而通过在孔358中促动器联动件3M线性地造成的杆340的端部的运动使得选择器板334轴向运动。当被来自控制线346的控制信号促动时，来自控制线346的加压流体使得活塞344 和促动器联动件3M在孔358中沿壳体350的弹簧端364的方向运动，挤压复位弹簧342， 并让杆340从第一位置运动到第二位置。当来自压力控制系统316的控制信号不连续时， 例如当控制线346提供的流体压力减小时，复位弹簧342在孔358中沿壳体350的活塞端 362的方向推动或移动促动器联动件3M和活塞344，并由此使得杆340从第二位置运动到第一位置。应理解，第一位置和第二位置(其每一个对应于SOWC的运行模式)取决于SOWC 和相关的变速器的构造，例如在一个SOWC/变速器构造中，第一位置可以例如对应于向前方向的旋转和相反方向的制动；在另一 SOWC/变速器构造中，第二位置可对应于例如向前的方向旋转并沿相反方向制动。取决于S0WC312和促动器314的构造，控制信号可以是调节信号，从而控制线346提供的控制压力被调节，以将杆340和选择器板334保持在中间位置，该中间位置例如对应于到第一和第二位置之间的中间状态的活塞344的运动和弹簧 342的挤压，以允许SOWC的开槽板330沿两个方向自由运动或沿两个方向固定锁定，这取决于S0WC312的构造。现在参见图4-8，并继续参考图1-3C，显示了可选择单向离合器的压力控制系统方案的示意性方框图，如图3AJB和3C所示的可选择单向离合器314。所示和所述的压力控制系统的多个方案的每一个可用于通过SOWC促动器314做出的可选择单向离合器312 的操作和控制。每个方案可替换到图3B所示的压力控制系统316中。图4显示了用于车辆300的动力传动系中液压控制部件的压力控制系统的第一方案400。液压控制部件410可以是S0WC312，其包括SOWC促动器314，该促动器如图和 3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。第一方案400 包括引导阀412，其控制调节调节阀414。调节调节阀414与引导阀412流体连通。引导阀 412包括第一阀416，该第一阀产生引导信号。调节阀414配置为接收引导信号，且调节阀 414配置为输出控制信号，该控制信号控制液压控制部件410。在图4所示的第一方案400中，第一阀416可包括如图1所示的MEMS微阀100， 且调节阀414可包括基于MEMS的伺服阀200。由此，如本文所述，MEMS微阀100产生引导信号并通过引导端口 120通讯至基于MEMS的伺服阀200的受引导腔室220。所示的MEMS 微阀100默认处于打开位置，其可被称为“常高”阀。替换地，MEMS微阀100可配置为通过减少供应到促动器114的电流而关闭，从而MEMS微阀100将默认处于关闭位置，其称为“常低”阀。图1禾Π 2中所示，当图1所示的MEMS微阀100与基于MEMS的伺服阀200组合时，通过直接将二者附接在一起或通过流体地连接引导端口 120和受引导腔室220，MEMS微阀 100作用在基于MEMS的伺服阀200上，以改变到第一载荷端口 2 和第二载荷端口 230的流体流动和压力。MEMS微阀100中的进入口 116与基于MEMS的伺服阀200的供应口 2 和第一载荷端口 2 相比较小。在组合的操作中，MEMS微阀100的梁112打开进入口 116，且流体流过进入口 116、第一腔室122、和排出孔口 124，流到排出口 118。进入口 116可在该流动路径中用作额外的孔口。由于通过进入口 116的可能的压力降，可能不能使得基于MEMS的伺服阀200的受引导腔室220的压力达到由高压流体源提供的压力。当流体流过这些端口时，由于基于 MEMS的伺服阀200的供应口 2M和第一载荷端口 2 的较大开口以及最终的低压力降，与可在受引导腔室220中获得的相比，对立腔室M4中的压力可获得更高的压力(在泵出口压力下或附近)。但是，因为引导表面216的表面积大于对立表面222的表面积，所以滑动件212仍可向左运动(如图2中所示)，即使在受引导腔室220中作用在引导表面216上的压力小于对立腔室M4中的压力时也是如此。基于MEMS的伺服阀200具有三个主要操作区域或位置压力增加位置，压力保持位置，和压力下降位置。基于MEMS的伺服阀200显示在图2中处于压力保持位置，从而基于MEMS的伺服阀200在液压控制部件410上保持加压流体(载荷)。如果滑动件212向右运动(如图2所示)，则基于MEMS的伺服阀200处于压力下降位置。这可以在控制器322通过增加供应到促动器114的电路而对MEMS微阀100发出命令以关闭时实现。促动器114的第一和第二肋132和134膨胀，使得梁112逆时针枢转 (使得挠性枢轴126弯曲)并覆盖更多的进入口 116。通过第一腔室122从进入口 116到排出口 118的流动减少。排出孔口 124的压力减小。第一腔室122和引导端口 120中压力也减小。因为引导端口 120与受引导的腔室 220直接流体连通，所以这使得作用在滑动件212上的力不平衡。减少作用在引导表面216 上的力(由于受引导的腔室220中下降的压力)小于由于对立腔室M4中的压力(连接到载荷)而作用在对立表面222上的未改变力。力的不平衡性促使基于MEMS的伺服阀200的滑动件212向右运动(如图2所示)。 腹板236由此向右运动，允许来自液压控制部件410的加压流体的流动，流过滑动件212中的第二载荷端口 230并流过滑动件212中的第二开口 234。由此，一些流动直接流出箱端口 226，而一些流动向上流入箱端口 2 上方的槽道，在腹板236的顶部上方，向下通过第一开口 232并流出箱端口 226。以此方式，压力从液压控制部件410释放并通向连接到箱端口 226的低压力贮存器。当对立腔室244中的压力(通过第一载荷端口 2 作用)充分下降使得作用在滑动件212上的力促使滑动件212向左运动(如图2所示)时，基于MEMS的伺服阀200的滑动件212将向回运动到压力保持位置。通过力的均衡，基于MEMS的伺服阀200的滑动件 212将停止在压力保持位置。由此，载荷下的(通过第一载荷端口 2 和第二载荷端口 230 感测)将与提供到促动器114的电信号(电流)成比例。为了将基于MEMS的伺服阀200运动到压力增加位置，控制器322降低流过促动器 114的肋132、134的电流，且MEMS微阀100的梁112顺时针枢转，以更多地打开进入口 116。这造成受引导的腔室220中压力的增加，尽管对立腔室M4中的压力保持恒定。由于作用在滑动件212上的力的不平衡性滑动件212向左运动(如图2所示)。如果基于MEMS的伺服阀200在压力降低位置，则向左运动会使得滑动阀运动回到压力保持位置，如图2所示。如果控制器322进一步降低电流且使得MEMS微阀100进一步打开，则受引导腔室 220中的压力进一步增加，促使基于MEMS的伺服阀200的滑动件212进一步向左运动(如图2所示)到压力增加位置。腹板M2向左运动，允许加压流体流从供应口 2M流过滑动件212中的第三开口 238。从该第三开口 238，一些流动直接流出第一载荷端口 228，同时一些流动可流到腹板242顶部上方的槽道中，流过第二对立腔室244并流出第一载荷端口 228。以此方式，压力从连接到供应口 2M的高压流体源引出并施加到连接于第一载荷端口 228的载荷(例如液压操作的部件410)。基于MEMS伺服阀200的产生的控制信号可具有足够的压力和流动特性，从而以相对较短的响应时间控制液压控制部件410。通过MEMS微阀100产生的引导信号可直接控制液压控制部件410。但是，用MEMS微阀100直接控制液压控制部件410的响应时间可比与基于MEMS的伺服阀200或其他放大阀相结合时相比较慢(通过增加流动)。还如图4所示，第一方案400还可包括MEMS压力换能器420。MEMS压力换能器 420是可选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器420配置为感测来自调节阀414的控制信号的压力概况。控制器322，或其他控制装置，可配置为接收来自MEMS压力换能器420的输入并将输出提供到导阀412中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器420的输入而调节系统压力。因此，通过MEMS压力换能器420和控制器，第一方案400可配置为用于对发送到液压控制部件410的控制信号进行闭环反馈和调节。液压控制部件410可以是包括SOWC促动器314的S0WC312，其如图和3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。例如，但非限制性地， 来自调节阀414的控制信号可直接通过控制线346发送到SOWC促动器314 (如图所示。 替换地，发送到液压控制部件410的控制信号可被MEMS压力换能器420调节，从而控制信号还可用于控制促动器314中的活塞和弹簧位置，以将换挡杆340保持在中间位置，该中间位置对应于S0WC312的经选择运行模式。在该替换例中，压力换能器420可配置为压力开关420，以实现换挡杆340的中间位置的促动和S0WC312的相应运行模式。在任意构造中， SOffC促动器314基于来自调节阀414的控制信号控制可选择单向离合器312的接合和断开，该信号是响应于来自导阀412的引导信号而产生的。图5显示了车辆300的动力传动系中的液压控制部件510的压力控制系统的第二方案500，该动力传动系包括变速器304。液压控制部件510可以是S0WC312，包括SOWC促动器314，该促动器如图;3B和3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。第二方案500包括导阀512，配置为产生引导信号的单个阀516。导阀512 与液压控制部件510流体连通。导阀512是具有双重目的，作为导阀和调节阀，且通过导阀 512产生的引导信号因此用作控制信号，其控制液压控制部件510。在图5所示的第二方案50，引导/控制阀516可包括MEMS微阀100，如图1所示。 因此，如已经在本文所述的，MEMS微阀100选择性地产生引导信号并通过引导端口 120通讯到液压控制部件510。在该例子中，通过导阀512(仅包括MEMS微阀100)产生的引导信号可具有足够的压力和流动特性，以相对较快的响应时间控制液压控制部件510，从而引导信号可直接用作控制信号，并消除了对用于将引导信号放大成控制信号的中间调节阀的需要。还如图5所示，第二方案500还包括MEMS压力换能器520。MEMS压力换能器520 是可选的。但是，当使用时，MEMS压力换能器520配置为感测来自引导/调节阀516的控制信号压力概况。控制器322，或其他控制装置，配置为接收来自MEMS压力换能器520的输入并将输出提供到导阀512中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器520中的一个的输入而调节系统压力。因此，MEMS压力换能器520对发送到液压控制部件510的控制信号提供闭环反馈和调节。液压控制部件510可以是S0WC312，其包括SOWC促动器314，该促动器如图和 3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。例如，但非限制性地，来自引导/调节阀516的控制信号可通过控制线346直接发送到SOWC促动器314 (如图3B所示。替换地，发送到液压控制部件510的控制信号可被MEMS压力换能器520调节， 从而控制信号还可用于控制促动器314中的活塞和弹簧位置，以将换挡杆340保持在于 S0WC312的经选择运行模式对应的中间位置。在该替换例中，压力换能器520可配置为压力开关520，以实现换挡杆340的中间位置的促动和S0WC312的相应运行模式。在任意构造中，SOWC促动器314基于来自引导/调节阀516的控制信号来控制可选择单向离合器312 的接合和断开。图6显示了车辆300的动力传动系中液压控制部件610的压力控制系统的第三方案600，该动力传动系包括变速器304。液压控制部件610可以是S0WC312，其包括SOWC促动器314，该促动器如图:3B和3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的 SOWC促动器。第三方案600包括导阀612，其控制调节阀614。调节阀614与导阀612流体连通。导阀612包括产生引导信号的第一阀616。调节阀614配置为接收引导信号，且调节阀614配置为输出控制信号，该控制信号液压控制部件610。在图6所示的第三方案600中，第一阀616可包括MEMS微阀100，如图1所示，但没有形成导阀612的第二阀。因此，与图4所示的第一方案400不同，MEMS微阀100将引导信号直接通讯到调节阀616，该阀是小机械伺服阀(a small mechanical spool valve) 0通常，小机械伺服阀是通过机械加工工艺制造的调节阀，与用于制造基于MEMS的装置的微机械加工工艺不同，但是尺寸比常规机械调节阀更小。基于通过导阀612提供的 (未放大的)引导信号，小机械伺服阀提供用于液压促动部件610的控制信号。与将针对图7所示的方案700所述的常规机械调节阀相比，小机械伺服阀例如是包括在方案700中的常规机械调节阀的尺寸的一半大小。通过导阀612(仅包括MEMS微阀100)产生的引导信号可具有足够的压力和流动特性，以以相对较快的响应时间来控制用于调节阀616的小机械伺服阀。但是，尽管MEMS微阀100能直接控制第二方案500的液压控制部件，但是用于促动的响应时间可被延迟。小机械伺服阀可用于将来自MEMS微阀100的信号放大，且小机械伺服阀可控制液压控制部件 610。第三方案600还可包括一个或多个可选MEMS压力换能器620。但是，当使用时， MEMS压力换能器620配置为感测来自导阀612的引导信号的压力概况或来自调节阀614的控制信号压力概况。在大多数构造中，将仅使用MEMS压力换能器620中的一个。如果用于感测引导信号的压力概况，则MEMS压力换能器620可与用于导阀612的MEMS微阀100 — 起封装在一个封装结构中。控制器322或其他的控制器配置为接收来自MEMS压力换能器620中的一个的输入并将输出提供到导阀612中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器620中的一个的输入调节系统压力。因此，MEMS压力换能器620对发送到液压控制部件610控制信号提供闭环反馈和调节。液压控制部件610可以是S0WC312，包括SOWC促动器314，如图和3C所示地配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。例如，且非限制性地，来自调节阀614的控制信号可通过控制线346被直接发送到SOWC促动器314 (如图所示)。 替换地，发送到液压控制部件610的控制信号可以被MEMS压力换能器620调节，从而控制信号可用于控制促动器314中的活塞和弹簧位置，以将换挡杆340保持在与S0WC312的经选择运行模式相对应的中间位置。在该替换例中，压力换能器620可构造为压力开关620， 以实现换挡杆；340的中间位置的促动和S0WC312的相应运行模式。在任意构造中，SOWC促动器314基于来自调节阀614的控制信号控制可选择单向离合器312的接合和断开，该信号响应于来自导阀612的引导信号而产生。图7显示了用于车辆300的动力传动系中液压控制部件710的压力控制系统的第四方案700，该动力传动系包括变速器304。液压控制部件710可以是S0WC312，其包括SOWC 促动器314，该促动器如图:3B和3C所示配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的 SOWC促动器。第四方案700包括导阀712，其控制调节阀714。调节阀714与导阀712流体连通。导阀712包括第一阀716，该第一阀产生引导信号。调节阀714配置为接收引导信号，且调节阀714配置为输出控制信号，该控制信号液压控制部件710。在图7所示的第四方案700中，第一阀716可包括MEMS微阀100，如图1所示，且类似于第三方案600，不存在形成导阀712的第二阀。因此MEMS微阀100直接将引导信号通讯到调节阀716，该调解阀为常规机械调节阀。通常，常规机械调节阀通过机械加工工艺制造的调节阀，与用于制造基于MEMS的装置的微机械加工工艺不同。基于导阀712提供的(未经放大的)引导信号，常规机械调节阀提供控制信号，用于液压促动部件710。与图6所示的小机械伺服阀600相比，包括在方案700中的常规机械调节阀例如是包含在方案600中的小机械伺服阀的尺寸的两倍大小。通过导阀712(仅包括MEMS微阀100)产生的引导信号具有足够的压力和流动特性，从而以相对较快的响应时间控制用于调节阀716的常规机械调节阀。常规机械调节阀可用于将来自MEMS微阀100的信号放大，常规机械调节阀可控制液压控制部件710。第四方案700还可包括一个或多个可选MEMS压力换能器720。但是，当使用时， MEMS压力换能器720配置为感测来自导阀712的引导信号或来自调节阀714的控制信号的压力概况。在大多数配置中，将仅使用MEMS压力换能器720中的一个。如果用于感测引导信号的压力概况，则MEMS压力换能器720可与用于导阀712的MEMS微阀100 —起封装在单独的封装结构中。控制器322或其他控制器配置为接收来自MEMS压力换能器720的输入并将输出提供到导阀712中的MEMS微阀100，以响应于来自MEMS压力换能器中的一个的输入而调节系统720压力。因此，MEMS压力换能器720对发送到液压控制部件710的控制信号通过闭环反馈和调节液压控制部件710可以是S0WC312，其包括SOWC促动器314，该促动器如图和 3C所示配置，或可以是不同配置的SOWC和/或不同配置的SOWC促动器。例如，且非限制性地，来自调节阀714的控制信号被直接通过控制线346 (如图;3B所示)发送到SOWC促动器314。替换地，发送到液压控制部件710的控制信号可被MEMS压力换能器720调节，从而控制信号也可用于控制促动器314中的活塞和弹簧位置，以将换挡杆340保持在对应于 S0WC312的运行模式的中间位置。在该替换例中，压力换能器720可以配置为压力开关720， 以能实现换挡杆340的中间位置的和S0WC312的相应运行模式的促动。在任意构造中，SOWC 促动器314基于来自调节阀714的控制信号控制可选择单向离合器312的接合和断开，该控制信号响应于来自导阀712的引导信号而产生。详细的描述和附图是对本发明描述的支持，而不是对仅有权利要求限定的发明的。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。本发明要求美国临时专利申请No. 61/393，382的权益，其于2010年10月15日递交，其通过引用全部合并于此。
权利要求
1.一种用于可选择单向离合器(SOWC)的压力控制系统，包括导阀，其包括第一阀，其中该导阀被配置为产生引导信号且该第一阀是MEMS微阀；和 SOffC促动器，其被配置为响应于该引导信号来接合和断开S0WC。
2.如权利要求1所述的压力控制系统，其中所述导阀还包括第二阀。
3.如权利要求2所述的压力控制系统，其中所述第二阀是基于MEMS的伺服阀。
4.如权利要求2所述的压力控制系统，其中所述第二阀是小机械伺服阀。
5.如权利要求1所述的压力控制系统，还包括调节阀，其与所述导阀流体连通，其中该调节阀被配置为接收所述引导信号且被配置为输出控制信号；其中SOWC促动器被配置为响应该控制信号而接合和断开SOWC ；以及其中该调节阀是基于MEMS的伺服阀。
6.如权利要求1所述的压力控制系统，还包括调节阀，其与所述导阀流体连通，其中该调节阀被配置为接收所述引导信号且被配置为输出控制信号；其中SOWC促动器被配置为响应该控制信号而接合和断开SOWC ；且该压力控制系统还包括MEMS压力换能器，其中该MEMS压力换能器被配置为感测所述引导信号和所述控制信号中的一个的压力概况。
7.—种车辆中的动力传动系统，该动力传动系统包括 变速器，其包括可选择单向离合器(SOWC)；和压力控制系统，其被配置为控制S0WC，该压力控制系统包括 导阀，其包括第一阀，其中该导阀被配置为产生引导信号且该第一阀是MEMS微阀；和 SOffC促动器，其被配置为响应于该引导信号接合和断开S0WC。
8.如权利要求7所述的动力传动系统， 其中所述导阀还包括第二阀；和其中该第二阀被配置作为基于MEMS的伺服阀和小机械伺服阀中的一个。
9.如权利要求7所述的动力传动系统，其中；所述压力控制系统还包括调节阀，该调节阀与所述导阀流体连通且被配置为基于MEMS 的伺服阀和小机械伺服阀中的一个；该调节阀被配置为接收所述引导信号并输出控制信号； SOffC促动器被配置为响应于该控制信号接合和断开S0WC。
10.如权利要求7所述的动力传动系统，其中所述压力控制系统包括MEMS压力换能器， 该MEMS压力换能器被配置为感测所述引导信号的压力概况，该动力传动系统还包括控制器，其被配置为接收来自MEMS压力换能器的输入并将输出提供到所述导阀，其中该输出被配置为响应于从MEMS压力换能器接收的输入而调节所述引导信号；和其中SOWC促动器被配置为响应于所述引导信号而在可选择单向离合器的至少两种运行模式之间进行选择。
全文摘要
动力传动系统的压力控制系统。压力控制系统被配置为控制可选择单向离合器(SOWC)，其包括引导阀和SOWC促动器。引导阀配置为产生引导信号并包括第一阀，其是MEMS微阀。压力控制系统可进一步包括调节阀，其与引导阀流体连通并配置为接收引导信号。调节阀还配置为输出控制信号。SOWC促动器配置为响应于引导信号和控制信号而在可选择单向离合器的运行模式之间进行选择。
文档编号F16D48/06GK102537136SQ20111031067
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月15日
发明者A.L.巴托斯, C.J.李, C-K.考, F.萨米, K.B.罗伯, K.V.赫巴尔, 李东旭 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司