CN101153831A - 用于测试液压歧管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有利于组装与测试带有集成的闭环压力传感和反馈的液压歧管的制造过程、系统和方法。

Description

用于测试液压歧管的方法
技术领域
本发明涉及一种有利于液压歧管的组装与测试的制造过程、系统和方法。
背景技术
电动液压歧管组件应用在许多行业中，其具有多个设置在歧管档块(manifold block)上的电磁阀，每个电磁阀都可操作以控制从入口到单独出口的压力。各个出口内的传感端口配备有在传感端口上密封的压力传感器，用于提供指示传感压力的信号。压力传感器安装在引线框架上并连接到引线框架中的导电条。引线框架中具有狭槽，当转换器(transducer)密封在传感端口上并且引线框架附装到歧管档块时，所述狭槽允许框架通过卡销连接同时电连接到各个电磁阀上的接线端。
这种类型的歧管用于控制伺服致动器——例如用在机动车辆的自动变速动力传动装置/自动变速器中的离合器致动器，其中希望利用电子控制器控制变速器的变速或换档模式——中的液压流体的压力。已发现这种结构广泛应用在现代的自动车辆变速器中，因为电子控制器可实时接收车辆运行参数的多个输入，例如道路速度、节气门位置和发动机RPM；并且可对电子控制器进行编程以便基于已知的可用发动机功率、车辆质量和运行参数输入值而提供最优的换档模式。
在为了执行期望的换档而提供用于控制施加到各个变速器变速离合器致动器上的液压流体压力的换档模式时，已发现在各个电动阀的出口设置压力传感器可实时提供离合器致动器压力信号，实际上该信号是作用在离合器上的力的类比量，而所述力又与在接合和分离过程中由离合器传递的转矩成比例。这种结构为特定的齿轮组提供了与所传递的转矩成比例的电信号，并由此提供了变速器换档的实时闭环控制。已发现这种结构作为用于通过电子控制器进行的开环换档控制的预定换档算法的替换方案是理想的。
发明内容
要能够以简单并易于在大规模生产中进行安装且成本足够低的方式在变速器换档控制模块或歧管组件中将多个压力传感器电连接到电磁阀，就需要一种用于组装和测试液压歧管的新颖且成本低的方法。液压歧管的组装和测试包括提供至少一个待组装和待测试的元件，该元件来自具有至少一个下列元件的元件组：电动液压比例阀、电动液压“开/关”阀、用于提供至少一个反馈信号的传感器、保持元件和可选择的微处理器/控制单元。
附图说明
从下面的详细说明、所附权利要求和附图可更清楚地看到本发明的特征和有创造性的方面，以下是对附图的简要说明：
图1是组装好的歧管档块、阀、压力传感器和电接口/电界面的第一实施例的透视图；
图2A和2B是图1的组件沿分离线11-11分开的单个的分解图；
图3是图1的组件的俯视图；
图4是沿图3的剖面线4-4截取的剖视图；
图5是沿图3的剖面线5-5截取的剖视图；
图6是图3的一部分的放大视图，示出压力传感器布置的可替换实施例；
图7是沿图6的剖面线7-7截取的剖视图；
图8是第一示例性电接口的俯视图；
图9是第二示例性接口的俯视图；
图10是为了测试液压歧管而架设的测试台的一个实施例的示意图，为简单起见示出对两个阀的测试；以及
图11是系统数据流动和校验的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，详细示出示例性实施例。尽管附图表示出实施例，但附图并非一定按比例绘制，某些特征可能被放大以更好地示出和解释实施例的创新方面。此外，在本文中所述的实施例并非是穷举性的或另外限制或约束在图中示出和在下述详细说明中所公开的确切形式和构型。
在整个说明书中所用的术语“阀”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：通过打开、关闭或阻塞端口或通道来调节流体如气体、液体，或松散颗粒通过管路或通过孔的流动的各种装置中的任一种；以及通过打开、关闭或部分阻塞一个或多个端口或通道的活动部件来起动、停止或调节流体的流动的各种机械或电气装置中的任一种。在整个说明书中所用的术语“歧管”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：用于基本同时地操作任意种类的数个装置的元件。在整个说明书中所用的术语“传感器”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：接收和响应信号或激励的装置；和接收信号或激励(例如热量或压力或光或运动)并以独特的方式响应它们的任意装置。在整个说明书中所用的术语“压力”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：施加在单位面积或体积上的力；以帕斯卡(SI单位)或达因(cgs单位)或磅每平方英寸进行度量。在整个说明书中所用的术语“液压”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：属于处于压力下的流体的、涉及处于压力下的流体的、由处于压力下的流体移动的或由处于压力下的流体操作的。在整个说明书中所用的术语“数据”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：真实信息，尤其是组织起来以用于分析或用于推理或作决策的信息；来源于科学实验的数值；和数字信息或以适于用计算机处理的形式表示的其它信息。在整个说明书中所用的术语“泵”或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于：用于提升、压缩或传输流体的机器或装置。
参照图1至5，液压歧管的一个实施例总体表示为10并包括歧管档块12、电接口14和多个电磁阀16、18、20、22、24、26、28、30。尽管在这些图中将引线框架示出为接口14，但接口14也可以是分配通信信号和动力的任意结构，例如光缆、电镀轨道(plated trace)、挠性/软性电路(板)、线束、无线接口等，这将在下面更详细地描述。
接口14包括多个压力传感器或转换器32、34、36、38、40，它们每个均具有固定或附接到导电垫块上的导线，所述导电垫块分别用各个传感器的附图标记加上上标来表示。一专用集成电路(ASIC)与各个传感器32、34、36、38、40集成在一起。该ASIC执行两个主要功能：a)在传送给TCU之前对原始的传感器信号进行调节，和b)将用于每个传感器裸片(sensor die)的校准数据永久地存储在ASIC的内存中以便在以后根据需要取用。这些传感器校准数据很可能由传感器供应商在其工厂内在测试过程中获得并立即存储在ASIC中。或者，如果引线框架的封装约束允许，则单个ASIC也可多路复用多个传感器。
如图2B所示，歧管档块12包括多个水平地形成在歧管档块12的竖直延伸的侧面54中的装阀腔42、44、46、48、50、52，每个装阀腔都具有分别用56、58、60、62、64、66表示的出口通道，这些出口通道连接到(未示出)档块的底面并适于连接到待控制装置中对应的液压通道，例如用于换档离合器致动的自动变速器阀体中的控制压力通道。
各个阀16至26在其上形成有位于设在阀上的用图2B中的附图标记68、70、72、74、76、78表示的一对O形圈密封件之间的出口通道(未示出)。一穿过阀块(valve block)形成的入口通道(未示出)与分别位于各个装阀腔42、44、46、48、50、52底部的入口90、92、94、96、98、100(见图4)连通，并且向在图2B中分别用78、80、82、84、86表示的各个电磁阀处的入口提供加压流体。
参照图2A和2B，一对辅助阀腔102、104形成在歧管12的水平延伸的上表面中；并且各自具有分别形成在其底部内的入口通道106、108。在各个腔102、104的侧面内形成有出口，用于在变速器中提供流动的辅助功能，其中所述出口之一在图2B中可见并用附图标记110表示。电磁阀28、30分别设置在腔102、104中。
各个阀16至26和28、30具有沿向上的方向从其延伸以用于连接的一对电插头端子，分别用103至132表示，这将在下文中描述。
档块12具有多个设置在其上表面上并分别用附图标记134、136、138、140、142表示的多个间隔开的传感端口；并且各个端口134至142可在档块内部通过档块内的中间通道(未示出)分别连接到出口通道56至66之一。或者，端口134至142也可连接到变速器阀体中的通道。
参照图2A和4，一对具有大致的直角构型且用附图标记144、146表示的支架设有分别用148至158表示的分支或槽口，并接纳在如图2B所示的分别位于电磁阀16至26上的分别用160至170表示的凹槽上，用于将阀保持在它们各自的装阀腔中。支架144、146通过穿过支架内的孔173、175、177、179并与设在档块12的上表面中的螺纹孔180、182、184、186螺纹接合的保持螺栓、螺钉或其它紧固机构172、174、176、178保持在歧管档块12上。
支架144、146还具有分别形成在其中的孔180、182、184、186、188，这些孔与设在歧管档块中的保持紧固件孔190、192、194、196、198对准，以供保持螺栓、螺钉或其它保持机构(未示出)穿过而连接到变速器壳体。类似地，歧管档块12具有附加的孔193、195、197、199以用于接纳螺栓、螺钉或其它保持机构从其中穿过而连接到变速器盖板。
参照图1、2A、3、4和5，接口14具有多个成对地且间隔开地形成在其中的狭槽200至224，这些狭槽设置在该接口上，定位成分别连接到阀16至26的电气端子103至124。第二组狭槽225至230设置在形成于接口上的凸起部分232、234的顶部以容纳竖直延伸的阀28、30，并且狭槽225至230定位成各自分别直接设置在电气端子126至132之一的上方。
接口14具有形成其一端上的电插座部分240，该电插座部分具有多个设置在其中的电插脚，在图中示出五个电插脚并用附图标记242至250表示。可以理解，电气端子例如端子242至250分别连接到导电条(未示出)，所述导电条在框架14内延伸并分别连接到垫块例如32′、34′、36′、38′、40′之一，还分别连接到在狭槽200至224和狭槽226至230中具有暴露出的部分的未示出的导电条。因此，在该实施例中整个接口14接纳在歧管档块12上，并同时与端子103至132进行电连接。然后接口14通过保持螺栓、螺钉或其它保持机构252、254、256固定到档块12上。应当指出，将接口14固定到档块12上并非一定需要单独的紧固件；例如，接口可直接附装到档块12上。
参照图2A、4和5，分别用243、245、247、249、251表示的多个O形圈分别设置在形成于各个传感端口134至142的顶部的沉孔或环形槽内，并利用与端口相关的相应压力转换器32至40的底面围绕端口上端提供密封。O形圈预先安置在沉孔中并分别抵靠传感器32至40之一的底面而密封。
参照图2A，可以看到支架144和146具有形成在其中的分别用272、274、276和278、280表示的间隙孔以提供围绕传感端口134至142的间隙，用于供压力传感器32至40向上延伸而穿过支架。
参照图6和7，示出用于安装典型的固态压力传感器裸片340的一种可能的结构或实施例，其中裸片安装在陶瓷盘342上，而从裸片伸出的导线344用于附接到设在如图6中用虚线示出的导体的端部处的暴露的垫块340′，所述导体嵌入在接口14中。裸片340例如通过使用环氧树脂或其它适当的粘合剂粘结到陶瓷盘上。然后通过任意适当的便利手段例如焊接将从裸片伸出的导线344分别附接到各个垫块340′。随后用适当的罐装剂(potting agent)345例如硅树脂凝胶填充围绕裸片340设在接口14中的凹腔346，以保护电连接。然后可用适当的塑料盖350密封充满硅树脂凝胶的凹腔以用于进一步保护。应当理解，压力信号通过适当的孔或感应孔348进入以将传感压力施加到裸片340的底面。盘342通过适当的弹性密封环352密封在歧管传感端口上。应当理解，在图6和7的实施例中用于压力传感器和歧管传感端口的密封以与图1至5的实施例10相同的方式实现。
图8和9示出可用于接口14的可能的替换结构。本领域技术人员将懂得如何将这些可替换的接口14结合到创新性的系统10中。图8示出电镀轨道400的例子，其包括导电轨道402和施加在非导电基底406例如聚合物基底上的导电安装区域404。导电安装区域404用于安装压力转换器，并且与传输控制器(TCU)互连。在基底406上施加电镀轨道400允许将压力转换器附接到歧管12。测试台转换器可被认为是带有与之相关联的集成传感器(integral sensor)的主机(masters)，所述集成传感器按照所述“主机”来校准。电磁阀的特征也可在于测试台主机转换器，而不是集成传感器。举例说来，可移除测试台转换器，并可从集成传感器直接将输出数据记录到数据采集系统302。
图9示出可用作接口14的挠性电路410的示例。挠性电路410可安装在歧管12上以允许与系统10中的压力传感器组件互连。挠性电路410包括多个从主线路414伸出的分支412。各个分支412可包括通过任意已知的方式将挠性电路410连接到电插脚的孔416。
图10是用于测试图1-9的液压歧管10的闭环测试台300的一个实施例的示意图。测试台300也可以是校准台等。测试台300包括与至少一个传输控制器304(TCU)通信的测试台指令和数据采集部分302。测试台指令和数据采集部分302可以是TCU 304内部的程序或者更可能是单独的元件，例如专用模块或计算机。测试台指令和数据采集部分302至少包括用于与液压歧管10的输出进行比较的预定电磁阀数据306。数据306是在预定条件下已事先获得的电磁阀性能数据。在一个示例中，出于测试的目的，数据306表示在20℃时的期望的电磁线圈传递函数数据。在另一个示例中，数据306表示在70℃时的电磁线圈传递函数数据。数据306可在单独的电磁阀测试台上获得。一旦整个歧管组件在该位置进行测试，来自两个测试台的电磁阀数据306可相互关联并进行比较以确保质量并减少总体测试循环时间。另外，数据306可在制造过程之前、之中和之后的任意时间以任意方式-包括测试台300、校准台(未示出)或任意的信息收集设备-得到。
TCU 304是控制电子自动变速器(未示出)的装置。图1的压力传感器或转换器32、34、36、38、40以及由发动机控制单元(未示出)提供的数据用于计算如何和何时在车辆(未示出)中进行换档以获得最佳性能、燃料经济性和换档品质。为简单起见，在图10中示出两个压力传感器32、34与电接口14的专用集成电路(ASIC)通信以用于监测电磁阀18、20。在自动变速器的换档由TCU 304控制的车辆上，歧管真空、发动机运行温度、档位选择、节气门位置及其它因素都传送给TCU 304。TCU 304产生起动在图1中分别用103至132表示的电插头端子的输出信号，这些输出信号继而操作电磁阀18至26。为简单起见，在图10中示出电磁阀18和20。
在一示例性实施例中，测试台300包括在流体泵312的作用下移动的流体流。泵312包括总体表示为314的适于接收来自容器316的流体的入口部分和总体表示为318的适于向电磁阀18、20输送流体的出口部分。泵312的作用是在测试台300的至少一部分中产生流体流和压力。泵312的出口压力由压力调节阀320控制。
流体流过过滤器322到达液压蓄能器324。液压蓄能器324是储能装置，其各种类型在工业中都是公知的。
蓄能器324靠近泵312设置，其带有单向阀(未示出)用于预防回流。对于活塞泵而言，蓄能器324吸收来自泵312的能量波动并保护系统免受流体冲击。这就保护了测试台300的元件免受可能的破坏力。供应转换器328测量供应到歧管10的入口的流体压力。
TCU 304控制由电磁阀18、20提供的流体压力，以用于测试液压歧管10。来自电磁阀18、20的输出流体压力通过压力控制转换器330和430来测量。该压力数据被上传到测试台300的测试台指令和数据采集部分302以与先前得到的数据进行比较。来自各个电磁阀18、20的输出流体通过输出调节阀332和432调节而回到测试台容器316。扫掠(sweep)电磁阀输出压力也“扫掠”集成压力传感器32至40。因此，传感器32至40可同时表现出与阀一样的特征。
举例来说，获得两个温度和三个压力以用于校准传感器32至40。测试可在二十摄氏度(20℃)或七十摄氏度(70℃)下进行。在二十摄氏度(20℃)下的测试可包括七十摄氏度(70℃)的相关性测试。测试可在流体或压缩空气中进行。压缩空气测试可以包括相关性液压流体测试。
现在参照图11，示出一种示例性的测试方法，包括液压歧管的机械组件，总体示出为400。上述的阀测试台数据306设置在图10的测试台指令和数据采集部分302中并且可在阀数据下载步骤402中下载。下载阀数据的步骤402可在比较数据结果之前的任一点执行，其进一步地描述如下。阀数据是将阀的压力特征化为期望的输出电压/电流/频率的数据。组装好的歧管在移动步骤404移至测试台。然后在测试步骤406中在预定温度下测试液压歧管10的压力和泄漏。在一个示例中，歧管在20℃或70℃下进行测试。
随着歧管入口压力按要求从零(0)表压增大到完全正常工作压力或“校验”压力，压力和泄漏测试步骤406包括收集多个压力值和传感器输出。测试步骤406收集多个校准点以检验阀曲线和传感器输出的结果。另外，所收集的数据包括可测量的数据，例如阀的泄漏、电磁线圈函数和压力传感器函数。在上传步骤408，压力值数据和传感器输出数据被上传到图10的测试台300的测试台指令和数据采集部分302。上传步骤408包括先前在下载步骤402下载的数据，其包括来自电磁阀测试台的在预定温度下的压力输出值。还包括在传感器供应商处进行测试的过程中存储在ASIC中的被上传的传感器校准数据。该ASIC数据从ASIC通过TCU传输到测试台指令和数据采集系统。然后压力输出值和传感器输出两者与已经存储的阀测试台数据306进行比较。
来自歧管测试台的电磁阀压力输出值和来自电磁阀测试台的电磁阀压力数据输出值之差在比较步骤410进行检验。如果实际的歧管测试压力点(Pa)和电磁阀测试台压力点(Pb)之差小于所有阀的期望公差，则该电磁阀-歧管组件可以接受。
歧管测试台压力输出值和存储在ASIC中的供应商传感器测试台输出值之差在比较步骤412进行检验。如果歧管测试台压力点(Pa)和供应商传感器测试台压力点(Pb)之差小于压力传感器的期望偏差，则该压力传感器-歧管组件可以接受。
上述制造过程包括从一个工艺步骤到下一个工艺步骤的协同的数据流。因此，由于各个电磁阀和压力传感器的校准是唯一的，上述制造方法通过条形编码、整体式流程或某种其它方法提供所有部件的串行或顺序控制。
上述说明仅用于例示和例述本发明的方法和系统的示例性实施例。其并非是穷举性的或将本发明限制于所公开的任意确切形式。本领域技术人员应当理解，可对本发明作出各种变型以及用等效物替换其元素而不会脱离本发明的范围。此外，可作出多种修改以使特定的情形或材料适应于本发明的教导而不脱离其本质范围。因此，本发明不限于公开成作为实施本发明的最佳方式而想出的特定实施例，而是本发明将包括处于权利要求的范围内的所有实施例。本发明在不背离其精神或范围的情况下可采用与(本文)具体说明和示出的方式所不同的其它方式加以实施。本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种用于测试歧管的系统，包括：
用于储存流体的容器(316)；
选择性地使所述流体朝歧管区域移动的泵(312)；和
与所述歧管连通的测试机构，所述测试机构可存取预定的测试数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵(312)由压力调节阀(320)选择性地控制。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述泵(312)和所述歧管区域之间的过滤器(322)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述过滤器(322)和所述歧管区域之间的蓄能器(324)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蓄能器(324)包括单向阀。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述歧管连通的传输控制器(304)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述传输控制器(304)选择性地控制所述歧管的至少一个电磁阀(78、80、82、84、86或88)的流体压力。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括至少一个测量所述压力的压力控制转换器(330或430)。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括将所述压力与所述预定的测试数据进行比较的数据比较机构。
10.一种用于测试歧管的方法，包括以下步骤：
提供用于储存流体的容器(316)；
使所述流体朝歧管区域移动；
用先前获得的测试数据测试所述歧管。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括收集多个校准点。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述校准点与来自所述歧管的多个压力值和传感器输出进行比较。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试数据包括阀泄漏、电磁线圈函数和压力传感器函数中的至少一个。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试数据包括电磁线圈压力输出和预定温度。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述测试数据上传到与所述歧管连通的测试机构中。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将传感器校准数据上传到测试机构中。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，传输控制器(304)选择性地与测试机构通信，所述传输控制器(304)选择性地控制所述歧管的至少一个电磁阀(78、80、82、84、86或88)的流体压力。
18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试包括用所述测试数据校准至少一个电磁阀(78、80、82、84、86或88)。
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