專利名稱：用于自動化手動變速器的基于微機電系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的液壓控制系統(tǒng)。
背景技術：
客車和商務車包括各種液壓裝置。閥允許流體從泵流到液壓裝置。但是，閥會很大且昂貴，為車輛增加了重量和成本。

發(fā)明內(nèi)容
自動化手動變速器(automated manual transmission)包括液壓裝置和引導閥。 引導閥可操作地連接到液壓裝置且配置為進行促動。引導閥包括至少一個基于微機電系統(tǒng) (MEMS)的裝置。調(diào)節(jié)閥可操作地連接到引導閥和液壓裝置。調(diào)節(jié)閥配置為基于引導閥的促動將流體引導到液壓裝置。一種車輛，包括配置為產(chǎn)生扭矩的發(fā)動機。自動化手動變速器配置為接收發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩。離合器組件可操作地設置在發(fā)動機和變速器之間并配置為將來自發(fā)動機的扭矩傳遞到變速器。自動化手動變速器包括液壓裝置，其可操作地連接到引導閥和調(diào)節(jié)閥。引導閥包括至少一個基于MEMS的裝置。本文所述的系統(tǒng)為車輛中的液壓控制提供減小重量和成本的解決方案。在下文結合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。


圖1是微機電系統(tǒng)(MEMS)微閥促動器的示意性截面圖。圖2是MEMS滑閥的示意性截面圖，其可單獨使用或與圖1所示的MEMS微閥促動器結合使用。圖3是動力傳動系統(tǒng)的示意圖，其可實施具有自動化手動變速器的車輛中的圖1 和2的MEMS裝置。圖4是自動化手動變速器中受液壓控制的部件的壓力或流動控制系統(tǒng)第一方案的示意性方框圖。圖5是自動化手動變速器中受液壓控制的部件的壓力或流動控制系統(tǒng)第二方案的示意性方框圖。圖6是自動化手動變速器中第三液壓部件的壓力或流動控制系統(tǒng)第三方案的示意性方框圖。圖7是自動化手動變速器中第四液壓部件的壓力或流動控制系統(tǒng)第四方案的示意性方框圖。
具體實施方式
本文所述的系統(tǒng)為車輛中的液壓控制提供減小的重量和成本。在一個具體實施方式
中，該系統(tǒng)是包括自動化手動變速器的動力傳動系統(tǒng)的一部分。動力傳動系統(tǒng)可包括液壓裝置和引導閥。引導閥可操作地連接到液壓裝置且配置為進行促動。引導閥包括至少一個基于微機電系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro-Mechanical System)的裝置。調(diào)節(jié)閥可操作地連接到引導閥和液壓裝置。調(diào)節(jié)閥配置為基于引導閥的促動將流體引導到液壓裝置。在引導閥中使用基于MEMS的裝置減少了動力傳動系統(tǒng)的重量和成本。圖1顯示了微機電系統(tǒng)(MEMS)微閥100，其為車輛中的液壓控制提供減少重量和成本的解決方案。MEMS微閥100可采取多種形式且包括多個和/或替代的部件和設備。盡管示例性的MEMS微閥100顯示在附圖中，但是，附圖中所示的部件并不是限制性的。實際上，額外或替代的部件和/或設備也可以使用。如下所述，MEMS微閥100可用于對一個或多個液壓部件(特別是在變速器中)施加液壓控制。所示的MEMS微閥100僅是MEMS裝置的一種類型，其可用作液壓部件或其他部件的控制閥或控制促動器，如本文所述。盡管參照汽車應用詳細描述了各種MEMS裝置，但是MEMS裝置也可用在其他方面。 進而，術語“上”、“下”、“向上”、“向下”等用于描述附圖，而并不代表對如所附權利要求限定的本發(fā)明范圍的限制。通常，MEMS裝置可以被認為是物理上較小并具有微米級尺寸的結構一類系統(tǒng)的部件。MSMS系統(tǒng)可以具有電子部件和機械部件兩者。MEMS裝置通過微機械加工 (micromachining)工藝而生產(chǎn)。術語“微機械加工”通常指通過工藝實現(xiàn)的運動部件和三維結構的生產(chǎn)，所述工藝包括改良集成電路(計算機芯片)制造技術(譬如化學蝕刻)和材料(譬如硅半導體材料)。本文所用的術語“微閥”通常是指具有微米級尺寸結構特征的閥，且由此按照該定義其至少部分地通過微機械加工形成。從而術語“微閥裝置”可包括具有一個或多個具有微米級尺寸的結構特征的裝置。MEMS裝置可以與其他MEMS (微機械加工的)裝置或部件結合操作或可以與標準尺寸(較大)部件一起使用，如通過機加工方法制造的。參見圖1，MEMS微閥100包括殼體或本體110。MEMS微閥100可以用多個材料層形成，如半導體晶片。本體110也可由多層形成。例如，且并不是限制性地，所示的橫截面部分可從MEMS微閥100的中間層截取，兩個其他層存在于中間層的后面和前面(相對于圖 1)。本體110的其他層可包括固體覆蓋件，端口板，或電控制板。但是每個層通常被認為是本體110的一部分，除非特別指明。MEMS微閥100包括梁112，該梁被閥促動器114促動。促動器114的選擇性控制使得梁112選擇性地將進入口 116和排出口 118之間的流體流動改變。通過改變進入口 116和排出口 118之間的流體流動，MEMS微閥100改變引導端口 120中的壓力。如本文所述，引導端口 120可連結到額外的閥或裝置，以便通過引導信號執(zhí)行其液壓控制，該引導信號基于引導端口 120的壓力而變化。進入口 116連接到高壓流體源，如泵(未示出)。排出口 118連接到低壓貯存器或流體返回器(未示出)。出于本說明的目的，排出口 118可認為處在環(huán)境壓力下，且在MEMS 微閥100中用作地或零狀態(tài)。梁112在圖1所示的第一位置、第二位置(未示出)之間及無數(shù)中間位置之間以連續(xù)可變的方式運動。在第一位置，梁112沒有完全阻擋進入口 116。但是，在第二位置，梁 112阻擋進入口 116以基本上防止所有來自高壓流體源的流動。第一腔室122與進入口 116和排出口 118 二者流體連通。但是，排出口 118和第一腔室122(以及還有進入口 116)之間的連通受到排出孔口 124的限制。通過排出孔口 124 的大體積或快速流體流動在第一腔室122和排出口 118之間建立壓差。梁112通過撓性樞軸1 可樞轉地安裝到本體110的固定部分。梁112的與撓性樞軸1 相對的部分是可動端128，其向上和向下運動(如圖1所示)以選擇性地且可變地覆蓋和打開進入口 116。當梁112處于第二位置時，其允許從進入口 116到第一腔室122的很小的流動或不允許流動。第一腔室122中任何加壓的流體從排出孔口 IM排放到排出口 118。在MEMS 微閥100的梁112朝向第一(打開)位置運動時，進入口 116逐漸打開，允許流體快速地從進入口 116流入到第一腔室122。快速流動的流體不能全部通過排出孔口 IM排出，這在流體流過排出孔口 1 時造成壓差的形成，使得第一腔室122中的壓力升高。在進入口 116進一步打開到第一位置(如圖1所示)時，流體逐漸更快地流過排出孔口 124，使得造成更大的壓差并進一步升高第一腔室122中的壓力。當梁112處在第一位置時，其允許從進入口 116到第一腔室122的高流動。因此，第一腔室122中的壓力通過控制從進入口 116流過第一腔室122和排出孔口 IM而到排出口 118的流動速率而受到控制。梁112的位置控制來自進入口 116的流動速率，并由此控制第一腔室122中的壓力。閥促動器114選擇性地對梁112進行定位。促動器114包括細長脊130，該脊附接到梁112。促動器114還包括多個第一肋132和多個第二肋134，它們通常位于細長脊130 的相對側。每個第一肋132具有第一端和第二端，該第一端附接到細長脊130第一側，該第二端附接到本體110。類似于第一肋132，每個第二肋134具有附接到細長脊130的第一端和附接到本體110的固定部分的第二端。肋132和134的數(shù)量可以根據(jù)促動器14的設計而變化。細長脊130和第一肋132以及第二肋1；34可在圖1中顯示為與本體110斷開連接。但是，細長脊130、第一肋132、和第二肋134用相同的材料形成并在同一點處連接到本體110，以便允許相對運動。但是，連接可以是在圖1所示的橫截面平面的下方。通常，細長脊130、第一肋132、和第二肋134可以被認為是促動器114的運動部分。第一肋132和第二肋1；34配置為響應于第一肋132和第二肋134中的溫度變化而熱膨脹(伸長)和收縮(縮短)。電觸點(未示出)適于連接到電源，以供應電流流過第一肋132和第二肋134，以使得第一肋132和第二肋134熱膨脹。促動器114配置為受到基于微處理器的電子控制單元(EOT)或其他可編程裝置 (未示出在圖1中)的控制，所述單元或裝置將可變的電流供應到第一肋132和第二肋134。 在下述的示例性方法中，ECU被描述為是變速器控制單元或模塊。但是ECU可以包括其他計算裝置。在第一肋132和第二肋134由于足夠的電流(例如施加的功率)而膨脹時，細長脊130向下運動或伸出如在圖1中觀察的)，使得梁112沿基本逆時針的方向旋轉。導致的梁112的運動使得可動端128向上運動(如在圖1中觀察的)并逐漸地更多地阻擋進入 Π 116。將進入口 116關閉允許更少的(且最終沒有)流體流入第一腔室122，這在流體排出到排出口 118時減少第一腔室122中的壓力。一旦進入口 116被關閉，則MEMS微閥100 處于第二位置(未示出)，且沒有引導信號通過引導端口 120通訊。在電流下降時，第一肋132和第二肋134收縮且細長脊130向上運動(如在圖1 中觀察的)，使得梁112沿大致順時針方向旋轉。導致的梁112的運動使得可動端128向下運動(如圖1在中觀察的)且逐漸更多地打開進入口 116。打開進入口 116允許更多的流體流入到第一腔室122，在流體流動超過排出口 118 從第一腔室122排放流體的能力時該腔室中的壓力增加。一旦進入口 116實質(zhì)上打開，則 MEMS微閥100處在第一位置(如圖1所示)，且強的引導信號通過引導端口 120通訊。除了圖1所示的熱促動MEMS裝置，其他類型的基于MEMS的促動器可代替MEMS微閥100使用或代替促動器114使用。通常，基于微機電系統(tǒng)(MEMQ的裝置可包括具有一個或多個通過集成電路技術(例如在硅晶片上蝕刻)制造的電子元件和一個或多個通過微機械加工工藝(例如形成微米級尺寸的結構和運動部件)制造的機械元件的裝置。電子和機械元件還可用其他工藝形成。在替換的或額外的方法或構造中，基于MEMS的裝置可包括具有微米級尺寸的其他元件，如電磁場促動器，壓電促動器，熱促動器，靜電促動器，磁促動器，形狀記憶合金，壓力傳感器，陀螺儀，光學開關，其他基于MEMS的裝置，或任何其組合。現(xiàn)在參見圖2，并繼續(xù)參見圖1，顯示了基于MEMS的滑閥(spool valve) 200的示意性截面圖?；贛EMS的滑閥200包括殼體或本體210?；贛EMS的滑閥200用多個材料層形成，如半導體晶片。本體210還可用多個層形成。例如，但不限于，所示的橫截面部分是從基于MEMS的滑閥200的中間層截取的，兩個其他層存在于中間層之前和之后(相對于圖2中的視圖)?；贛EMS的滑閥200包括滑動件212，該滑動件配置為可在本體210限定的空腔 214中向左和向右運動(如圖2中的頁面所示)。滑動件212通過受引導的表面216上的流體壓力促動，該受引導的表面216與空腔214的受引導的腔室220流體連通。受引導的腔室220中壓力的選擇性變化改變施加到受引導的表面216的力。受引導的腔室220可以與引導信號流體連通，例如由圖1所示的MEMS微閥100的引導端口 120產(chǎn)生的引導信號?；瑒蛹?12用細長板形成，其具有相對設置且垂直地在本體的第一端延伸的一對臂，從而滑動件212是大體T形的，其在滑動件212較寬的縱向端具有受引導的表面216，而在滑動件212相對較窄的縱向端具有反向表面222。盡管空腔214可以具有其他形狀或幾何尺寸，但是空腔214(如所示的)也是大體T形的。本體210限定出與空腔214連接的多個端口，一些端口形成在橫截面層中且一些形成在其他層中。端口包括供應口 224，其適于連接到高壓流體源，如輸送泵(未示出)。供應口 2M可以連接到與圖1所示的MEMS微閥100的進入口 116相同的高壓流體源。本體 210還限定箱端口 226，該端口連接到低壓貯存器或流體返回器(未示出)。箱端口 2 可如圖1所示的MEMS微閥100的排出口 118那樣連接到相同的低壓流體源。第一載荷端口 2 和第二載荷端口 230形成在本體中并與空腔214連通。第一載荷端口 2 和第二載荷端口 230設置在供應口 2 的相對側。第一載荷端口 2 和第二載荷端口 230適于一起連接以提供加壓流體到變速器或動力傳動系的液壓操作的部件，如本文所述的。額外的端口、通道或槽道(在圖2中不可見)可形成在空腔214的與第一載荷端口 2 和箱端口 2 相對的上表面上。額外的槽道有助于平衡作用于滑動件212上的流動力。所示的滑動件212包括貫通的三個開口。第一開口 232(靠近受引導的表面216) 通過滑動件212限定，以允許通過流體箱端口 2 上方的槽道而使得流體體積與箱端口 226 處的壓力相等，將滑動件212上垂直(進出圖2所示的視圖)作用的力平衡。穿過滑動件 212的第二開口 234形成內(nèi)部空間，其總是與第二載荷端口 230連通。第二開口 234和第一開口 232之間的腹板236，取決于滑動件212的位置，允許或防止第二載荷端口 230和箱端口 2 之間的流動。在所示的位置，腹板236防止第二載荷端口 230和箱端口 2 之間的流動。當腹板236運動到右方(在圖2的頁面上觀察時)，第二載荷端口 230和箱端口 2 之間的流體路徑打開，將存在于第二載荷端口 230處的任意壓力排出到連接于箱端口 2 的低壓貯存器。穿過滑動件212的第三開口 238允許第一載荷端口 2 上方槽道中的流體體積與第一載荷端口 2 處的壓力相等，平衡滑動件212上垂直(進出圖2所示的視圖)作用的力。在滑動件212的所有位置中，第二開口 234和第三開口 238之間的腹板MO防止供應口 2M和第二載荷端口 230之間的流動。第三開口 238和反向表面222之間的腹板對2，取決于滑動件212的位置，允許和防止供應口 2 和第一載荷端口 2 之間的流動。在所示的位置，腹板242防止供應口 224 和第一載荷端口 2 之間的流動。當滑動件212運動到左方(在圖2的頁面上觀察時)，流體路徑打開于供應口 2M和第一載荷端口 2 之間，將加壓流體提供到連接于第一載荷端口 2 的載荷?；瑒蛹?12與空腔214的壁協(xié)作，以在空腔214的相對壁和受引導的表面222之間限定出受引導的腔室220。反向腔室(counter chamber) 244被限定在反向表面222和空腔214的相對壁之間。反向腔室244與第一載荷端口 2 總是流體連通。此外，兩個空間 246和248可被限定在形成相應對的滑動件212的T形板的肩部和T形空腔214的肩部之間。空間246，248與箱端口 2 總是連通。以此方式，防止滑動件212的液壓阻塞?；瑒蛹?12的受引導的表面216的總面積大于滑動件212的反向表面222的總面積。因此，當受引導的腔室220和反向腔室244中的壓力相等時，最終未平衡的作用在滑動件212上的凈力將促使滑動件212向左運動(在圖2的頁面中觀察時)?，F(xiàn)在參見圖3，MEMS微閥100和基于MEMS的滑閥200可實施在車輛300中。具體說，圖1和2的MEMS裝置可以實施在車輛的動力傳動系統(tǒng)305中，該動力傳動系統(tǒng)可包括發(fā)動機310，自動化手動變速器315，離合器組件320，閥體325，和泵330。車輛300可以是客車或商用汽車。從而MEMS微閥100和基于MEMS的滑閥200可以實施在混合動力電動車中，包括插電式混合動力電動車(PHEV)或增程式混合動力車輛(EREV)、汽油動力的車輛、 電池電動車(BEV)等等。當然，MEMS微閥100和基于MEMS的滑閥200可具有除了用在車輛300中以外的其他實施方式。發(fā)動機310可包括配置成為變速器315提供扭矩的任何裝置。例如，發(fā)動機310 可包括內(nèi)燃機310，其配置為通過燃燒礦物燃料和空氣混合物而產(chǎn)生旋轉運動。通過發(fā)動機 310產(chǎn)生的旋轉運動經(jīng)由曲軸340輸出。此外，發(fā)動機310的運行受到發(fā)動機控制單元345 的控制。變速器315可包括將扭矩輸出到車輛300的車輪365的任何裝置。變速器315可包括輸入軸350，輸出軸355，和齒輪箱360。輸入軸350可用于或直接地或通過離合器組件320(將在下文詳述)接收通過發(fā)動機310產(chǎn)生的扭矩。輸出軸355可用于輸出扭矩到車輛300的車輪365。齒輪箱360可包括各種尺寸的齒輪，這些齒輪可用于改變輸出軸355 相對于輸入軸350的旋轉速度。變速器315的運行經(jīng)由變速器控制單元370控制。在一個具體方法中，變速器135包括自動化手動變速器315。例如，自動化手動變速器315可通常類似于手動變速器315配置，只是自動化手動變速器315可以使用電傳感器、處理器和促動器，以執(zhí)行檔位變換而不用司機來促動離合器踏板或用車輛300的乘客車廂中的換擋桿來選擇檔位。齒輪的促動和離合器的促動可液壓地、機械地或其組合地實現(xiàn)。離合器組件320可以是任何液壓促動的裝置，其配置為將通過發(fā)動機310產(chǎn)生的扭矩傳送到變速器315。例如，離合器組件320可操縱地連接到發(fā)動機310的曲軸340和變速器315的輸入軸350。離合器組件320可包括驅(qū)動機構(未示出)和從動機構(未示出)。驅(qū)動機構可以可操作地設置在曲軸340上。因而，驅(qū)動機構可以以與曲軸340相同的速度旋轉。從動機構可操作地設置在輸入軸350上，這可以使得從動機構和輸入軸350以相同的速度旋轉。驅(qū)動機構和從動機構可配置為彼此接合。驅(qū)動機構和從動機構可受到發(fā)動機控制單元345，變速器控制單元370，或配置為產(chǎn)生控制信號的任何其他裝置的控制。例如，變速器控制單元370可產(chǎn)生一個或多個控制信號，以基于諸如車輛300的速度、車輛300的司機作出的給油踏板輸入等這樣的因素來控制驅(qū)動機構和從動機構的接合。此外，驅(qū)動機構和從動機構的接合可以液壓地執(zhí)行。即，流體壓力可使得驅(qū)動機構接合從動機構。接合時，驅(qū)動機構和從動機構可以以基本相同的速度旋轉。從而通過發(fā)動機310產(chǎn)生的扭矩能被傳遞到變速器315。此外，驅(qū)動機構和從動機構可配置為部分地接合，導致驅(qū)動和從動機構上存在滑動。由此，驅(qū)動機構可以將一部分發(fā)動機扭矩賦予從動機構。替換地，當液壓接合時 (加壓)，從動機構可以與驅(qū)動機構脫開。閥體325可以包括多個閥(例如液壓裝置)，如選擇閥375，第一檔促動控制閥 380，第二檔促動控制閥385和離合器控制閥390。每一個這些和其他閥可以受到一個或多個MEMS裝置的控制，如上述MEMS微閥100和/或基于MEMS滑閥200。取決于自動化手動變速器135的設計，可以包括額外的控制元件。閥體325可以進一步限定流體回路，所述回路允許流體從泵330、蓄積器(未示出)或另外的液壓源流到變速器315的各個部分。閥體 325中的多個閥可用于控制流體從泵330通過流體回路到變速器315的各個部件的流動。 閥體325中的一個或多個閥可以被電促動(例如螺線管閥、電動機)或液壓促動。在一種示例性實施方式中，閥體325可以是變速器315的一部分或可以是單獨的裝置。從而，一個或多個MEMS微閥100和基于MEMS滑閥200可以被布置在閥體325或變速器315中。選擇閥375可以配置為液壓地選擇一個或多個同步器來而在變速器315中進行控制。例如，選擇閥375可以配置為將變速器315中的促動系統(tǒng)定位成準備好用于促動同步器1-2，所述同步器基于例如從司機或變速器控制單元370控制的換擋桿接收的電信號而控制第一檔和第二檔的選擇(或替換地選擇同步器3-4、同步器5和/或同步器R等)。接下來，第一檔促動控制閥380可以配置為沿一個方向?qū)ψ兯倨?15中的同步器進行液壓接合/脫開(例如在上面的例子中接合第一檔或脫開第二檔)。第一檔促動控制閥380可以是液壓促動的閥，其響應于來自用于檔位接合的變速器控制單元370的換擋命令而進行促動。第二檔促動控制閥385可以用于沿與接合第二檔或脫開第一檔相反的方向液壓地促動同步器和/或換擋叉。即，檔位動作控制閥380和385可允許換擋叉(未示出)使得同步離合器(未示出)選擇性地接合和脫開一組經(jīng)選擇檔位中的一個檔位。例如，檔位促動控制閥380和385可以打開和/或關閉，以在各組驅(qū)動檔位(如第一和第二檔、第三和第四檔、 和/或第五和第六檔)的換擋過程中液壓地促動變速器315中的各個檔位。例如，如果換擋閥375表明了第一和第二檔組被選擇，則換擋叉可接合第一檔或第二檔。檔位促動控制閥380、385可進一步液壓地控制同步器，該同步器在接合檔位組中選擇的檔位之前匹配離合器的旋轉速度。離合器促動控制閥390可以配置為控制用于液壓地接合和脫開離合器組件320的流體壓力。泵330可包括配置為例如經(jīng)由閥體325將加壓流體提供到變速器315、 發(fā)動機310、和/或離合器組件320的各個部件的任何裝置。在一種可行方法中，泵系統(tǒng)可包括按需電油泵(on-demand electric oil pump)和壓力傳感器，它們可用于對液壓蓄積器的壓力/填充進行加壓和控制，這又會饋送到控制系統(tǒng)。替換地，泵330可接收例如來自變速器控制單元370的指令壓力，并在管線壓力控制閥(未示出)的輔助下提供指令壓力下的流體。動力傳動系統(tǒng)305可包括任何數(shù)量的泵330，以將流體提供到動力傳動系統(tǒng)305 中的各種液壓裝置。E⑶(如發(fā)動機單元345和/或變速器控制單元370)每一個可包括配置為產(chǎn)生控制動力傳動系統(tǒng)305中一個或多個部件的操作的信號的任何裝置。例如，發(fā)動機控制單元 345和變速器控制單元370中之一或二者可配置為通過產(chǎn)生表示指令壓力的信號而控制泵 330的運行。替換地或額外地，另外的控制裝置(如混合動力控制處理器)可以產(chǎn)生命令讓壓力來自泵的信號。而且，如下文詳述的，變速器控制單元370可配置為控制MEMS裝置的操作。例如，變速器控制單元370可配置為產(chǎn)生使得動力傳動系統(tǒng)305中的一個或多個 MEMS微閥100促動的信號。此外，變速器控制單元370可配置為產(chǎn)生使得變速器315中的各種閥(如電磁閥)促動的信號。從而，發(fā)動機控制單元345和/或變速器控制單元370 可控制從泵330到動力傳動系統(tǒng)305中的各個裝置的流體流動。圖4-7顯示了用于變速器315 (如圖3所示的動力傳動系305)中的液壓部件的壓力控制系統(tǒng)的多個示意性方框圖。用于所示和所述的壓力控制系統(tǒng)的多個方案的每一個可用于多個所示和所述部件中任一個的操作和控制，多個所示和所述的部件包括離合器組件 320、選擇閥375、檔位促動控制閥380、385和離合器促動控制閥390，以控制檔位促動(例如叉和同步器機構)、管線壓力、其他控制閥等。此外，額外的壓力控制系統(tǒng)方案可通過將所述的各種MEMS裝置與其他MEMS裝置和金屬閥相組合來形成。圖4顯示了用于動力傳動系305中液壓促動部件410的壓力控制系統(tǒng)的第一方案 400。第一方案400包括引導閥412，其控制調(diào)節(jié)閥414。調(diào)節(jié)閥414與引導閥412流體連通。引導閥412包括第一閥416，該第一閥產(chǎn)生引導信號。調(diào)節(jié)閥414配置為接收引導信號，且調(diào)節(jié)閥414配置為輸出控制信號，該控制信號控制液壓促動部件410。調(diào)節(jié)閥414可設計為調(diào)節(jié)壓力或流動。在圖4所示的第一方案400中，第一閥416可包括MEMS裝置，如圖1所示的MEMS 微閥100。調(diào)節(jié)閥414還可包括如基于MEMS的滑閥200這樣的MEMS裝置。由此，如本文所述，MEMS微閥100可產(chǎn)生引導信號并通過引導端口 120傳遞至基于MEMS的滑閥200的受引導的腔室220。
回頭參見圖1和2中所示的示例性方法，當圖1所示的MEMS微閥100，通過直接將二者附接在一起或通過流體地連接引導端口 120和受引導的腔室220，與基于MEMS的滑閥 200組合時MEMS微閥100作用在基于MEMS的滑閥200上，以改變到第一載荷端口 2 和第二載荷端口 230的流體流動和壓力。MEMS微閥100中的進入口 116與基于MEMS的滑閥200的供應口 2 和第一載荷端口 2 相比較小。在組合的操作中，MEMS微閥100的梁112打開進入口 116，且流體流過進入口 116、第一腔室122、和排出孔口 124，流到排出口 118。進入口 116可在該流動路徑中用作額外的孔口。由于通過進入口 116的可能的壓力降，可能不能使得基于MEMS的滑閥200的受引導的腔室220的壓力高至高壓流體源提供的壓力。當流體流過這些端口時，由于基于MEMS 的滑閥200的供應口 2M和第一載荷端口 2 的較大開口以及導致的低壓力降，與可在受引導的腔室220中獲得的壓力相比，反向腔室M4中的壓力可獲得更高的壓力(在泵出口處或附近的壓力)。但是，因為受引導的表面216的表面積大于反向表面222的表面積，所以滑動件212仍可向左運動(在圖2中的頁面上觀察時)，即使在受引導的腔室220中作用在受引導的表面216上的壓力小于反向腔室M4中的壓力時也是如此?；贛EMS的滑閥200具有三個主要操作區(qū)域或位置壓力增加位置，壓力保持位置，和壓力下降位置。顯示在圖2中的基于MEMS的滑閥200處于壓力保持位置，從而基于 MEMS的滑閥200在液壓促動部件410 (載荷)上保持加壓流體。如果滑動件212向右運動(在圖2中的頁面上觀察時)，則基于MEMS的滑閥200 處于壓力下降位置。這在變速器控制單元370通過增加供應到促動器114的電流而指令 MEMS微閥100關閉時實現(xiàn)。促動器114的第一和第二肋132和134膨脹，使得梁112逆時針樞轉(使得撓性樞軸126彎曲)，并更多地覆蓋進入口 116。通過第一腔室122從進入口 116到排出口 118的流動減少?？缗懦隹卓?IM的壓力降減小。第一腔室122和引導端口 120中壓力也減小。因為引導端口 120與受引導的腔室 220直接流體連通，所以這使得作用在滑動件212上的力不平衡。作用在受引導的表面216 上的降低的力(由于受引導的腔室220中下降的壓力造成的)小于由于反向腔室M4中的壓力(連接到載荷)而作用在反向表面222上的未改變的力。力的不平衡性促使基于MEMS的滑閥200的滑動件212向右運動(在圖2中的頁面上觀察時)。腹板236由此向右運動，允許來自受液壓控制的部件410的加壓流體的流動通過滑動件212中的第二載荷端口 230和通過第二開口 234。由此，一些流體直接流出箱端口 226，而一些流體可以向上流入箱端口 2 上方的槽道，在腹板236的頂部上方，向下通過第一開口 232并流出箱端口 226。以此方式，壓力從受液壓控制的部件410釋放并排出到連接到箱端口 2 的低壓貯存器。當反向腔室M4中的壓力(通過第一載荷端口 2 作用)充分下降使得作用在滑動件212上的力促使滑動件212向左運動(在圖2中的頁面上觀察時)時，基于MEMS的滑閥200的滑動件212將向回運動到壓力保持位置。通過力的均衡，基于MEMS的滑閥200的滑動件212將停止在壓力保持位置。由此，載荷處的壓力(通過第一載荷端口 2 和第二載荷端口 230感測)將與提供到促動器114的電信號(電流)成比例。為了將基于MEMS的滑閥200運動到壓力增加位置，變速器控制單元370可降低流過促動器114的肋的電流，然后MEMS微閥100的梁112順時針樞轉，以更多地打開進入口 116。這造成受引導的腔室220中壓力的增加，同時反向腔室對4中的壓力保持恒定。由于作用在滑動件212上的力的不平衡，滑動件212向左運動(在圖2中的頁面上觀察時)。如果基于MEMS的滑閥200在壓力降低位置，則向左運動會使得滑動閥運動回到壓力保持位置 (如圖2所示)。如果變速器控制單元370進一步降低電流且使得MEMS微閥100進一步打開，則受弓丨導的腔室220中的壓力進一步增加，促使基于MEMS的滑閥200的滑動件212進一步向左運動(在圖2中的頁面上觀察時)到壓力增加位置。腹板M2向左運動，允許加壓流體從供應口 2 通過滑動件212中的第三開口 238流動。從該第三開口 238，一些流體直接流出第一載荷端口 228，同時一些流體可向上流到腹板242頂部上方的槽道中，流過第二反向腔室244并流出第一載荷端口 228。以此方式，壓力從連接到供應口 2M的高壓流體源引出并被施加到連接于第一載荷端口 2 的載荷(例如液壓操作的部件410)。通過基于MEMS的滑閥200產(chǎn)生的控制信號具有足夠的壓力和流動特性，以控制受液壓控制的部件410。通過MEMS微閥100產(chǎn)生的引導信號不能直接控制受液壓控制的部件 410。參見圖4，第一方案400還可包括MEMS壓力傳感器420，其可配置為感測來自調(diào)節(jié)閥414的控制信號的壓力情況(pressure prof ile)。變速器控制單元370可配置為接收來自MEMS壓力傳感器420的輸入并將輸出提供到引導閥412中的MEMS微閥100，以響應于來自MEMS壓力傳感器420的輸入來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。由此，通過MEMS壓力傳感器420和變速器控制單元370，第一方案400可配置為用于發(fā)送到受液壓控制的部件410的控制信號的閉環(huán)反饋和調(diào)節(jié)。受液壓控制的部件410可以是動力傳動系305的部件的任一個，如圖3所述。例如，但非限制性地，受液壓控制的部件410可以是以下的一個或多個離合器組件320，選擇閥375，第一檔促動控制閥380，第二檔促動控制閥385和離合器控制閥390，以控制檔位促動(例如叉和同步器機構)、管線壓力、其他控制閥等。在動力傳動系305的一些實施方式中，受液壓控制的部件410可以實際上是這些部件中的兩個或多個。圖5顯示了用于動力傳動系中液壓促動部件510的壓力控制系統(tǒng)的第二方案500。 第二方案500包括引導閥512，其控制調(diào)節(jié)閥514。調(diào)節(jié)閥514與引導閥512流體連通。引導閥512包括產(chǎn)生引導信號的第一閥516。但是，不同于圖4所示的第一方案 400，在第二方案500中，引導閥512還包括第二閥518，第二閥將引導信號增大(steps up) 或放大成經(jīng)放大的引導信號。調(diào)節(jié)閥514配置為接收該經(jīng)放大的引導信號，且調(diào)節(jié)閥514 配置為輸出控制信號，該控制信號控制液壓促動部件510。在圖5所示的第二方案500，第一閥516可包括圖1所示的MEMS微閥100，且第二閥518可包括基于MEMS的滑閥200。因此，如已經(jīng)描述的，MEMS微閥100選擇性地產(chǎn)生引導信號并通過引導端口 120傳遞到基于MEMS的滑閥200的受引導的腔室220。但是，通過第二方案500，基于MEMS的滑閥200的輸出是經(jīng)放大的引導信號，該引導信號隨后被調(diào)節(jié)閥 514使用。在圖5所示的第二方案500中，調(diào)節(jié)閥514可包括常規(guī)的機械調(diào)節(jié)閥。通常，常規(guī)的機械調(diào)節(jié)閥是通過機械加工工藝制造的調(diào)節(jié)閥?；谕ㄟ^引導閥512提供的引導信號，常規(guī)的機械調(diào)節(jié)閥提供用于液壓促動部件510的控制信號。通過引導閥512(包括第一閥516和第二閥518(基于MEMS的滑閥200) 二者)產(chǎn)生的經(jīng)放大的引導信號具有足夠的壓力和流動特性，以控制常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥，其于是可控制受液壓控制的部件510。但是，通過引導閥512的第一閥516 (MEMS微閥100)產(chǎn)生的引導信號可能不能直接引導常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥或直接控制受液壓控制的部件510。與圖4所示的第一方案400相比，該常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥進一步增加用于控制受液壓控制的部件510的壓力和流動特性。第二方案500還可包括一個或多個基于MEMS的壓力傳感器，如MEMS壓力傳感器 520。但是，當使用時，MEMS壓力傳感器520配置為感測來自引導閥512的經(jīng)放大引導信號或來自調(diào)節(jié)閥514的控制信號的壓力情況。在一些實施方式中，可以使用僅一個MEMS壓力傳感器520。如果用于感測引導信號的壓力情況，則MEMS壓力傳感器520可以與用于引導閥512的基于MEMS的滑閥200和MEMS微閥100 —起封裝到單個封裝結構中。變速器控制單元370配置為接收來自MEMS壓力傳感器520中的一個或兩個的輸入并將輸出提供到引導閥512中的MEMS微閥100，以響應于來自MEMS壓力傳感器520中的一個或兩個的輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。因此，MEMS壓力傳感器520提供對發(fā)送到受液壓控制的部件510的控制信號的閉環(huán)反饋和調(diào)節(jié)。受液壓控制的部件510可以是如圖3所示的動力傳動系305的任一個部件。例如， 且非限制性地，受液壓控制的部件510可以是以下的一個組件320，選擇閥375，第一檔促動控制閥380，第二檔促動控制閥385和離合器控制閥390，以控制檔位促動(例如叉和同步器機構)、管線壓力、其他控制閥等。在動力傳動系305的一些實施方式中，受液壓控制的部件510實際上可以是這些部件中的兩個或多個。第一方案400和第二方案500的每一個都可以與動力傳動系305的任何部件一起使用。圖6顯示了用于動力傳動系305中液壓促動部件610的壓力控制系統(tǒng)的第三方案 600。第三方案600包括引導閥612，其控制調(diào)節(jié)閥614。調(diào)節(jié)閥614與引導閥612流體連
ο引導閥612包括第一閥616，其產(chǎn)生引導信號。調(diào)節(jié)閥614配置為接收引導信號， 且調(diào)節(jié)閥614配置為輸出控制信號，該控制信號控制液壓促動部件610。圖6所示的第三方案600中，第一閥616可包括圖1所示的MEMS微閥100，但不存在形成引導閥512的第二閥。因此，不同于圖4所示的第一方案400和圖5所示的第二方案500，MEMS微閥100將引導信號直接通訊到調(diào)節(jié)閥614，該調(diào)節(jié)閥可包括小機械滑閥。通常，小機械滑閥是通過機械加工工藝制造的調(diào)節(jié)閥，但是尺寸上比常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥更小?；谝龑чy612提供的(未經(jīng)放大的)引導信號，小機械滑閥提供用于液壓促動部件610的控制信號。與圖5所示的第二方案500中使用的常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥相比，小機械滑閥通常小于常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥。通過引導閥612(僅包括MEMS微閥100)產(chǎn)生的引導信號具有足夠的壓力和流動特性以控制用于調(diào)節(jié)閥614的小機械滑閥，但可能不能直接控制用在第二方案500中的常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥。小機械滑閥可隨后控制受液壓控制的部件610。第三方案600還可包括一個或多個可選MEMS壓力傳感器620。但是，當使用時， MEMS壓力傳感器620配置為感測來自引導閥612的引導信號的壓力情況或來自調(diào)節(jié)閥614的控制信號的壓力情況。在大多數(shù)構造下，MEMS壓力傳感器620中僅一個將被使用。如果用于感測引導信號的壓力情況，則MEMS壓力傳感器620可以與引導閥612的MEMS微閥100 一起封裝在單個封裝結構中。變速器控制單元370或其他控制裝置配置為接收來自MEMS壓力傳感器620中的一個或兩個的輸入并將輸出提供到引導閥612中的MEMS微閥100，以響應于來自MEMS壓力傳感器620中的一個或兩個的輸入而調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。因此，MEMS壓力傳感器620提供對發(fā)送到受液壓控制的部件610的控制信號的閉環(huán)反饋和調(diào)節(jié)。受液壓控制的部件610可以是圖3所示的動力傳動系305的部件的任一個。例如， 且非限制性地，受液壓控制的部件610可以是以下中的一個組件320，選擇閥375，第一檔促動控制閥380，第二檔促動控制閥385和離合器控制閥390，以控制檔位促動(例如叉和同步器機構)、管線壓力、其他控制閥等。在動力傳動系305的一些實施例中，受液壓控制的部件610實際上可以是這些部件中的兩個或多個。第一方案400，第二方案500，和第三方案600的每一個都可以與動力傳動系305的任何部件一起使用。圖7顯示了用于動力傳動系305中液壓促動部件710的壓力控制系統(tǒng)的第四方案 700。第四方案700包括引導閥712，其控制調(diào)節(jié)閥714。調(diào)節(jié)閥714與引導閥712流體連
ο引導閥712包括第一閥716，其產(chǎn)生引導信號。類似于圖5所示的第二方案500， 引導閥712也包括第二閥718，第二閥將引導信號增大或放大成經(jīng)放大的引導信號。調(diào)節(jié)閥 714也配置為接收該經(jīng)放大的引導信號，且調(diào)節(jié)閥714配置為輸出控制信號，該控制信號控制液壓促動部件710。在圖7所示的第四方案700中，第一閥716可包括圖1所示的MEMS微閥100。但是，第二閥718可包括小機械滑閥。在圖7所示的第四方案700中，調(diào)節(jié)閥714也是常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥?；谕ㄟ^引導閥712提供的經(jīng)放大的引導信號，常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥提供用于液壓促動部件710的控制信號。因此，如已經(jīng)描述的，MEMS微閥100選擇性地產(chǎn)生引導信號并通過引導端口 120通訊到基于MEMS的滑閥200的受引導的腔室220。但是，采用第四方案700，小機械滑閥的輸出是經(jīng)放大的引導信號，該引導信號隨后被調(diào)節(jié)閥714使用。在第四方案700中，小機械滑閥功能類似于用作圖5所示的第二方案500中的第二閥518的基于MEMS的滑閥200。但是，用作第四方案700的第二閥718的小機械滑閥可以比用作第二方案500中的第二閥518 的基于MEMS的滑閥200大得多。通過引導閥712(包括第一閥716和第二閥718 二者)產(chǎn)生的經(jīng)放大的引導信號具有足夠的壓力和流動特性，以控制常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥，其可隨后控制受液壓控制的部件710。 但是，僅通過第一閥716(MEMS微閥100)產(chǎn)生的引導信號可能不能直接引導常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥或直接控制受液壓控制的部件710。常規(guī)機械調(diào)節(jié)閥進一步增加用于控制受液壓控制的部件710的壓力和流動特性。第四方案700還可包括包括一個或多個可選MEMS壓力傳感器720。但是，當使用時，MEMS壓力傳感器720配置為感測來自引導閥712的引導信號的壓力情況或來自調(diào)節(jié)閥 714的控制信號的壓力情況。在大多數(shù)構造下，MEMS壓力傳感器720中僅一個被使用。變速器控制單元370或其他控制裝置配置為接收來自MEMS壓力傳感器720中的一個或兩個的輸入并將輸出提供到引導閥712中的MEMS微閥100，以響應于來自MEMS壓力傳感器720中的一個的輸入調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。因此，MEMS壓力傳感器720提供對發(fā)送到受液壓控制的部件710的控制信號的閉環(huán)反饋和調(diào)節(jié)。受液壓控制的部件710可以是圖3所示的動力傳動系305的部件中的任一個。例如，且非限制性地，受液壓控制的部件710可以是以下的一個或多個組件320，選擇閥375， 第一檔促動控制閥380，第二檔促動控制閥385和離合器控制閥390，以控制檔位促動(例如叉和同步器機構)、管線壓力、其他控制閥等。在動力傳動系的一些實施例中，受液壓控制的部件710實際上可以是這些部件中的兩個或多個。第一方案400，第二方案500，第三方案600，和第四方案700的每一個都可以與動力傳動系305的任何部件一起使用。而且，閥可被設計為具有對控制壓力的反饋或沒有反饋且簡單地控制流動。本發(fā)明要求于2010年10月15日遞交的美國臨時專利申請No. 61/393，386和于 2011年8月1日遞交的美國專利申請No. 13/195295的權益，這些申請通過引用全部合并于此。
權利要求
1.一種混合動力車輛中的動力傳動系統(tǒng)，包括 自動化手動變速器，具有液壓裝置；引導閥，具有至少一個基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的裝置，該裝置可操作地連接到液壓裝置且配置為進行促動；和調(diào)節(jié)閥，可操作地連接到引導閥和液壓裝置，且配置為基于引導閥的促動將流體引導到液壓裝置。
2.如權利要求1所述的動力傳動系統(tǒng)，其中引導閥的基于MEMS的裝置包括基于MEMS 的壓差促動器閥。
3.如權利要求2所述的動力傳動系統(tǒng)，其中引導閥還包括基于MEMS的調(diào)節(jié)閥。
4.如權利要求1所述的動力傳動系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)閥包括基于MEMS的裝置。
5.如權利要求4所述的動力傳動系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)閥的基于MEMS的裝置包括基于MEMS 的滑閥。
6.如權利要求1所述的動力傳動系統(tǒng)，其中調(diào)節(jié)閥包括滑閥。
7.如權利要求1所述的動力傳動系統(tǒng)，其中液壓裝置包括離合器組件、選擇閥、一個或多個檔位促動控制閥和離合器控制閥中的至少一個。
8.—種車輛，包括 發(fā)動機，配置為產(chǎn)生扭矩；自動化手動變速器，具有齒輪箱并配置為接收發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩；和離合器組件，操作地設置在發(fā)動機和齒輪箱之間并配置為將來自發(fā)動機的扭矩進行傳遞，其中，自動化手動變速器包括液壓裝置，該液壓裝置可操作地連接到引導閥和調(diào)節(jié)閥， 且其中引導閥包括至少一個基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的裝置。
9.如權利要求8所述的車輛，其中引導閥的基于MEMS的裝置包括基于MEMS的壓差促動閥。
10.如權利要求9所述的車輛，其中引導閥還包括基于MEMS的調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
一種自動化手動變速器，包括液壓裝置，引導閥，和調(diào)節(jié)閥。引導閥操作地連接到液壓裝置且配置為進行促動。引導閥包括至少一個基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的裝置。調(diào)節(jié)閥可操作地連接到引導閥和液壓裝置。調(diào)節(jié)閥配置為基于引導閥的促動將流體引導到液壓裝置。
文檔編號F16H61/38GK102452314SQ20111031323
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者A.L.巴托斯, B.M.奧爾森, C.J.李, C-K.高, F.薩米, K.B.羅伯, K.V.赫巴爾, 李東旭 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司