CN101876832A - 集成有压力传感器的流体压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成有压力传感器的流体压力控制装置，更具体地提供一种包括致动器和配置为容纳所述致动器的主体的流体压力控制装置。该主体具有设置为接收加压流体的开口。该流体压力控制装置另外还包括压力传感器，该压力传感器相对于所述开口被结合到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号。并且，流体压力控制装置包括集成电路，该集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器。该集成电路包括收发机，所述收发机配置为通过将指示感测到的流体压力的电信号传输到外部装置以及从外部装置接收控制信号而与外部装置通信。集成电路另外还包括驱动器，该驱动器配置为响应于控制信号而为致动器提供动力。

Description

集成有压力传感器的流体压力控制装置

技术领域

本发明涉及流体压力控制装置，更具体地涉及集成有压力传感器的流体压力控制装置。

背景技术

压力控制装置经常被用于调节和引导流体的流动，即液体或气体的流动。这些压力控制装置常常使用诸如螺线管的机电转换器，以致动液压或气动阀从而调节流体流动。

通常，通过螺线管进行的流体调节由开环类型的控制实现，即基于系统的当前状态和现有的系统模型来计算系统的控制输入。因此，以这种方式调节其流体流动的任何系统通常缺少反馈来确定控制螺线管输入是否已经达到期望的结果。

在机动车应用中，采用螺线管的压力控制装置常常被用在自动变速器中，以调节流入和流过目标变速器的油液的流动。在自动变速器中，这种压力控制装置通常安装在变速器阀体中，或者安装在变速器控制单元或模块中，并且被用以获得对变速器换档模式和传动比的精确控制。

发明内容

考虑到上述问题，本发明提供一种包括致动器和配置为容纳所述致动器的主体的流体压力控制装置。该主体具有设置为接收加压流体的开口。该流体压力控制装置另外还包括压力传感器，该压力传感器相对于所述开口被结合或集成到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号。并且，流体压力控制装置包括集成电路(IC)，该集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器。该集成电路包括收发机，所述收发机配置为通过将指示所述感测到的流体压力的所述电信号传输到所述外部装置以及从所述外部装置接收控制信号而与外部装置通信。集成电路另外还包括驱动器，该驱动器被配置为响应于所述控制信号而为所述致动器提供动力。

所述流体压力控制装置还可包括用于覆盖所述开口的面板。所述压力传感器和所述集成电路被结合到所述面板中。

所述收发机可配置为通过串行通信设备与所述外部装置通信，并使用电力线技术用于这种通信。在可替代示例中，所述收发机可配置为通过无线设备与所述外部装置通信。基于反馈控制环中的指示所述感测到的流体压力的所述电信号，可产生所述外部装置的控制信号。

所述集成电路还可包括模拟-数字信号转换器和数字-模拟信号转换器中的一个。

所述流体压力控制装置可被用在机动车辆变速器中，本发明还提供了用于控制这种变速器内的流体压力的方法。

本发明还提供一种用于调节机动车辆变速器内的流体压力的方法。该方法包括提供流体压力控制装置，该流体压力控制装置具有主体、致动器、压力传感器以及被结合到所述主体中的集成电路。所述方法另外还包括通过所述流体压力控制装置接收加压流体，和通过所述压力传感器感测流体压力。所述方法进一步包括通过所述压力传感器产生指示感测到的流体压力的电信号，和通过所述集成电路接收指示所述感测到的流体压力的所述电信号。并且，所述方法包括通过所述收发机将指示所述感测到的流体压力的所述电信号传输到外部装置，从所述外部装置接收指示期望的流体压力的控制信号；以及响应于所述控制信号通过所述驱动器为所述致动器提供动力，以调节所述变速器内的流体压力。

所述方法还可包括为所述流体压力控制装置的主体提供开口和覆盖所述开口的面板，并且将所述集成电路结合到所述面板中。并且，所述方法可采用串行通信设备或者无线设备通过所述收发机传输所述电信号和接收所述控制信号。所述方法另外还可包括通过由所述压力传感器感测所述变速器内的被调节流体压力来产生流体压力反馈控制环。

方案1、一种流体压力控制装置，包括：

致动器；

主体，所述主体配置为容纳所述致动器，并且具有设置为接收加压流体的开口；

压力传感器，所述压力传感器相对于所述开口被结合到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号；以及

集成电路，所述集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器，并且包括：

配置为与外部装置通信的收发机，其中所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到所述外部装置，并且从所述外部装置接收控制信号；和

驱动器，所述驱动器配置为响应于所述控制信号而为所述致动器提供动力。

方案2、如方案1所述的流体压力控制装置，其中，所述主体包括用于覆盖所述开口的面板，并且其中所述压力传感器和所述集成电路被结合到所述面板中。

方案3、如方案1所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机配置为通过串行通信设备与所述外部装置通信。

方案4、如方案3所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机使用电力线技术以便通过所述串行通信设备通信。

方案5、如方案1所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机使用无线设备与所述外部装置通信。

方案6、如方案1所述的流体压力控制装置，其中，来自所述外部装置的控制信号是基于反馈控制环中的指示感测到的流体压力的电信号产生的。

方案7、如方案1所述的流体压力控制装置，其中，所述集成电路进一步包括模拟-数字信号转换器和数字-模拟信号转换器中的一个。

方案8、一种用于机动车辆的具有液流阀和流体压力控制装置的变速器，所述流体压力控制装置包括：

致动器，所述制动器能够平移所述液流阀，以便调节所述变速器内的流体压力；

主体，所述主体配置为容纳所述致动器，并且具有设置为接收加压流体的开口；

压力传感器，所述压力传感器相对于所述开口被结合到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号；

集成电路，所述集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器，并且包括：

配置为与外部装置通信的收发机，其中所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到所述外部装置，并且从所述外部装置接收控制信号；和

驱动器，所述驱动器配置为响应于所述控制信号而为所述致动器提供动力。

方案9、如方案8所述的变速器，其中，所述流体压力控制装置的主体进一步包括用于覆盖所述开口的面板，其中所述压力传感器和所述集成电路被结合到所述面板中。

方案10、如方案8所述的变速器，其中，所述收发机配置为通过串行通信设备与所述外部装置通信。

方案11、如方案10所述的变速器，其中，所述收发机使用电力线技术以便通过所述串行通信设备通信。

方案12、如方案8所述的变速器，其中，所述收发机使用无线设备与所述外部装置通信。

方案13、如方案8所述的变速器，其中，来自所述外部装置的控制信号是基于反馈控制环中的指示感测到的流体压力的电信号产生的。

方案14、如方案8所述的变速器，其中，所述电路进一步包括模拟-数字信号转换器和数字-模拟信号转换器中的一个。

方案15、一种用于调节机动车辆变速器内的流体压力的方法，所述方法包括：

提供流体压力控制装置，所述流体压力控制装置具有主体、致动器、和压力传感器以及被结合到所述主体中的集成电路，所述集成电路具有收发机和驱动器；

通过所述流体压力控制装置接收加压流体；

通过所述压力传感器感测流体压力；

通过所述压力传感器产生指示感测到的流体压力的电信号；

通过所述集成电路接收指示感测到的流体压力的电信号；

通过所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到外部装置；

从所述外部装置接收指示期望的流体压力的控制信号；

确定感测到的流体压力是否对应于期望的流体压力；和

如果感测到的流体压力与期望的流体压力不对应，则响应于所述控制信号通过所述驱动器为所述致动器提供动力，以调节所述变速器内的流体压力。

方案16、如方案15所述的方法，进一步包括为所述流体压力控制装置的主体提供开口和覆盖所述开口的面板，并且将所述集成电路结合到所述面板中。

方案17、如方案15所述的方法，其中，通过所述收发机传输所述电信号和接收所述控制信号是通过串行通信设备实现的。

方案18、如方案17所述的方法，进一步包括在所述串行通信设备内采用电力线技术。

方案19、如方案15所述的方法，进一步包括提供无线设备，用于所述收发机传输所述电信号和接收所述控制信号。

方案20、如方案15所述的方法，进一步包括：通过由所述压力传感器感测所述变速器内的被调节流体压力来产生流体压力反馈控制环。

通过下面结合附图对执行本发明的最佳模式的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得明显。

附图说明

图1为根据第一实施例的接合在变速器阀体中的流体压力控制装置的示意性剖视图；

图2为根据第二实施例的接合在变速器阀体中的流体压力控制装置的示意性剖视图；以及

图3以流程图的形式示意性地描绘了通过图1和图2所示的控制螺线管对流体压力进行控制的方法。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记指代相似的部件，图1示出根据第一实施例的流体压力控制装置10，其用在机动车辆的自动变速器(未示出)中。流体压力控制装置10包括螺线管12。螺线管12是典型的机电转换器，其包括用于容纳致动器或柱塞16的壳体14、柱塞导向器17、绕线18和螺线管驱动器20。螺线管壳体14可由铝形成，由工程塑料形成，或由能够经受住在车辆变速器应用中经常遭遇到的例如高温和腐蚀性元素等状况的任何其它材料形成。柱塞16容纳在保持器22中。在操作中，螺线管驱动器20使电流通过螺线管绕线18，从而产生向柱塞16和保持器22提供动力的磁场，如本领域技术人员理解的那样。

螺线管壳体14被联接到阀外壳21，以形成压力控制装置主体23。阀外壳21包括传感器通道24和压力传感器26。传感器通道24定位成将加压流体输送到压力传感器26。压力传感器26被配置为产生电信号，该电信号指示感测到的流体压力。阀外壳21还包括流体控制端口28，通过该流体控制端口，加压流体被引导到控制阀30，和从控制阀30引导开。控制阀30具有圆形截面，并且被可移动地容纳在阀外壳21的圆柱形孔32的内部。通过将装置主体23的阀外壳件21插入到阀主体34的控制装置孔36中，压力控制装置10被组装到目标变速器内。压力控制装置10可通过任何紧固手段被相对于阀主体34固定，例如本领域技术人员已知的压接等。

阀主体34包括流体通道38-42。在将压力控制装置10组装到阀主体34中之后，控制端口28与流体通道38-42流体连通。通道38-42是阀主体34内的大量流体通道中的通道，其被配置为将加压流体的流动引导和调节到控制阀30和从控制阀30引导和调节加压流体。尽管没有示出38-42之外的通道，本领域技术人员应该能认识到它们的存在。在阀主体34的流体通道38-42中，通道38被配置为引导向控制阀30供应加压流体。通道40可被配置为将加压流体从控制阀30引导到液流阀，该液流阀被设置为控制变速器的扭矩传递和档位切换元件(未示出)，例如带和离合器，用于控制变速器换档模式和传动比。通道40还被示出为流体连接到传感器通道24，该传感器通道24将流体压力从控制阀30反馈回压力传感器26。通道42可被配置为将流体引导返回到流体泵。

控制阀30由柱塞16在孔32内移动或平移，而柱塞16又由驱动器20提供动力。控制阀30被平移以引导和平衡流体压力从而致动阀，进而控制扭矩传递和档位切换元件，如本领域技术人员理解的那样。用来致动控制阀30的流体通常被变速器油泵(未示出)供应到控制阀。该流体通常为高度精制、专门配置的矿物基油，是用于变速器控制、摩擦元件和润滑需求的最佳选择。

压力传感器26通过连通路径44被操作性地连接到集成电路(IC)46。集成电路46包括收发机48，即电信号的传输机和接收机的结合。集成电路46可以是专用集成电路(ASIC)。收发机48被配置为通过连接52与控制模块50通信。连接52有利于通过控制模块50对螺线管驱动器20进行反馈控制。如图1所示，收发机48与控制模块50之间的连接52通过在合适的射频上工作的无线设备而实现。安装在收发机48上的天线54和安装在控制模块50上的天线56有利于通过连接52进行的无线通信。控制模块50位于变速器上，或者车辆上的流体压力控制装置10之外的任何位置。

集成电路46还包括微处理器，用于处理来自压力传感器26、信号调节器和计算数据存储器-即内存的电信号，如本领域技术人员理解的那样。集成电路46另外还包括模拟-数字信号转换器或数字-模拟信号转换器。信号转换器的选择主要取决于集成电路46和控制模块50之间的通信是以模拟还是以数字格式实现，以及给驱动器20通电所采用的信号类型。

在操作中，指示感测到的流体压力的电信号被集成电路46从压力传感器26接收到。在接收到流体压力信号之后，集成电路46通过收发机48将信号传送到控制模块50。通过使用编程在控制模块50中的算法，控制模块处理来自收发机48的信号，并且产生指示期望的流体压力的控制信号，以向螺线管驱动器20通电。这种期望的流体压力通常在特定变速器的设计和/或开发期间被预先确定。

螺线管驱动器20向柱塞16提供动力，从而平移控制阀30和调节流体通道38-42内的流体压力。流体通道40向传感器通道24传输得到的流体压力。压力传感器26从传感器通道24接收加压流体，并且产生指示得到的流体压力的电信号。指示得到的流体压力的电信号由集成电路46接收，用于进行处理，和用于与期望的流体压力进行比较。接着，这种通过压力传感器26向集成电路46反馈得到的流体压力的反馈通信有助于流体压力控制装置10的闭环控制。

图2示出根据第二实施例的流体压力控制装置10A。压力控制装置10A在很多方面与参考图1描述的压力控制装置10相同，并且其作用类似，以便在车辆变速器中提供流体压力的闭环反馈控制。因此，流体压力控制装置10A的与流体压力控制装置10一致的所有元件在图2中以相同的方式标出。压力控制装置10A包括压力控制装置主体23A。装置主体23A包括面板58。面板58为螺线管12A提供阻档外部环境的盖子。除了覆盖螺线管12A之外，面板58还用作柱塞16的导向器。

螺线管壳体14A被配置为接纳面板58，以及将面板相对于保持器22A定位和居中，且将阀外壳21A相对于螺线管壳体14A定位和居中，从而形成压力控制装置主体23A。面板58包括集成电路46A。面板58优选由可模制的介电材料制成，以使集成电路46A免受电干扰。压力传感器26A以及包括收发机48和螺线管驱动器20A的集成电路46A被结合或集成到面板58中。与螺线管驱动器20相似，螺线管驱动器20A使电流通过螺线管绕线18A，从而产生向柱塞16和保持器22A提供动力的磁场。当压力控制装置10被组装到阀体34A中时，压力传感器26A在传感器通道24A处与阀体34A匹配。优选由合适的聚合复合物制成的密封环60用在压力传感器26A和阀体34A之间，以将压力传感器和阀主体密封，并防止流体泄露。

由于集成电路46A的一部分被结合或集成到面板58中，收发机48通过有线连接52A以串行通信设备链接到控制模块50A。这种将收发机48链接到控制模块50A的串行通信设备可采用电力线技术，或者采用适于串联通信的任何其它方法，如本领域技术人员已知的那样。通过可以是插入式的电连接器62，有利于实现有线连接52A。类似于结合图1的流体压力控制装置10描述的集成电路46，流体压力控制装置10A中采用的集成电路46A包括模拟-数字信号转换器或者数字-模拟信号转换器。

图3描绘出用于调节机动车辆变速器内的流体压力的方法64。方法64参照图1所示的流体压力控制装置10进行描述，但可以被类似地应用到图2所示的流体压力控制装置10A中。方法64从框66开始，随后前进到框68。在框68中，提供流体压力控制装置10，其具有保持器22、致动器16、压力传感器26和结合在保持器22中的集成电路46。如参照图1所描述的那样，集成电路46包括收发机48和螺线管驱动器20。

方法从框68前进到框70，在框70中，加压流体被流体压力控制装置10接收。方法随后前进到框72，在框72中，流体压力被压力传感器26感测。在框72之后，方法前进到框74，在框74中，压力传感器26产生指示感测到的流体压力的电信号。方法随后前进到框76，在框76中，集成电路46接收指示感测到的流体压力的电信号。

在流体压力信号已经在框76中被集成电路46接收到之后，方法前进到框78，在框78中，确定感测到的流体压力是否对应于期望的流体压力。如果在框78中，感测到的流体压力已经被确定为对应于期望的流体压力，则方法循环回到框70。如果在框78中感测到的流体压力已经被确定为不对应于期望的流体压力，则方法前进到框80，在框80中，流体压力信号通过收发机48被传输到控制模块50。

在框80之后，方法前进到框82，在框82中，指示期望的流体压力的控制信号被收发机48从控制模块50接收到。方法随后前进到框84，在框84中，响应于该控制信号，柱塞16由驱动器20提供动力，以调节变速器内的流体压力。在流体压力已经在框84中被调节之后，方法循环回到框72，用于感测得到的调节后的流体压力，从而产生流体压力反馈控制环。

尽管已经详细描述了执行本发明的最佳模式，但是熟悉本发明所涉及领域的技术人员将会认识到所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种流体压力控制装置，包括：

致动器；

主体，所述主体配置为容纳所述致动器，并且具有设置为接收加压流体的开口；

压力传感器，所述压力传感器相对于所述开口被结合到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号；以及

集成电路，所述集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器，并且包括：

配置为与外部装置通信的收发机，其中所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到所述外部装置，并且从所述外部装置接收控制信号；和

驱动器，所述驱动器配置为响应于所述控制信号而为所述致动器提供动力。

2.如权利要求1所述的流体压力控制装置，其中，所述主体包括用于覆盖所述开口的面板，并且其中所述压力传感器和所述集成电路被结合到所述面板中。

3.如权利要求1所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机配置为通过串行通信设备与所述外部装置通信。

4.如权利要求3所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机使用电力线技术以便通过所述串行通信设备通信。

5.如权利要求1所述的流体压力控制装置，其中，所述收发机使用无线设备与所述外部装置通信。

6.如权利要求1所述的流体压力控制装置，其中，来自所述外部装置的控制信号是基于反馈控制环中的指示感测到的流体压力的电信号产生的。

7.如权利要求1所述的流体压力控制装置，其中，所述集成电路进一步包括模拟-数字信号转换器和数字-模拟信号转换器中的一个。

8.一种用于机动车辆的具有液流阀和流体压力控制装置的变速器，所述流体压力控制装置包括：

致动器，所述制动器能够平移所述液流阀，以便调节所述变速器内的流体压力；

主体，所述主体配置为容纳所述致动器，并且具有设置为接收加压流体的开口；

压力传感器，所述压力传感器相对于所述开口被结合到所述主体中，以便感测流体压力并产生指示感测到的流体压力的电信号；

集成电路，所述集成电路被结合到所述主体中，并且操作性地连接到所述压力传感器，并且包括：

配置为与外部装置通信的收发机，其中所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到所述外部装置，并且从所述外部装置接收控制信号；和

驱动器，所述驱动器配置为响应于所述控制信号而为所述致动器提供动力。

9.如权利要求8所述的变速器，其中，所述流体压力控制装置的主体进一步包括用于覆盖所述开口的面板，其中所述压力传感器和所述集成电路被结合到所述面板中。

10.一种用于调节机动车辆变速器内的流体压力的方法，所述方法包括：

提供流体压力控制装置，所述流体压力控制装置具有主体、致动器、和压力传感器以及被结合到所述主体中的集成电路，所述集成电路具有收发机和驱动器；

通过所述流体压力控制装置接收加压流体；

通过所述压力传感器感测流体压力；

通过所述压力传感器产生指示感测到的流体压力的电信号；

通过所述集成电路接收指示感测到的流体压力的电信号；

通过所述收发机将指示感测到的流体压力的电信号传输到外部装置；

从所述外部装置接收指示期望的流体压力的控制信号；

确定感测到的流体压力是否对应于期望的流体压力；和

如果感测到的流体压力与期望的流体压力不对应，则响应于所述控制信号通过所述驱动器为所述致动器提供动力，以调节所述变速器内的流体压力。

Images