JP2015518595A - センサを有するソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

ソレノイド装置の出力圧力を変更する圧力変更手段と、圧力変更手段へ動作信号を提供するアクチュエータとを含むソレノイド装置であって、ここでソレノイド装置は、ソレノイド装置の制御値を感知するように配置されたセンサと、リクエストを受け取り、制御値がリクエストを満たすまでセンサからのフィードバックによりアクチュエータへ電力の配送を制御するように整えられたコントローラーとをさらに含む。（図１）

Description

この発明はソレノイド装置に関し、より詳しくはしかし排他的ではなく、一体型の圧力センサを有し、車両あるいはシステムの通信ネットワークにおいて使用されるときに改善された性能特性を提供するソレノイドスプール弁に関する。

現代の車両は、典型的には様々なサブシステムに関して多くの電子制御ユニット（ＥＣＵ）を有する。最も大きなプロセッサーは、一般にエンジン制御ユニットである。しかしながら他のＥＣＵが、変速機、エアバッグ、アンチロックブレーキシステム、走行制御、電気パワーステアリング、オーディオシステム、窓、ドア、ミラー調節、ハイブリッド／電気自動車などに関するバッテリー及び充電システムのように、車両における他の装置を制御するために使用されている。これらの内のいくつかは、独立したサブシステムを形成するが、しかし、他の間での通信は不可欠である。サブシステムは、アクチュエータを制御すること、あるいはセンサからのフィードバックを受け取ることが必要かもしれない。この要求を満たすために発明された標準車両のバス（bus:母線）あるいは通信ネットワークがコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）である。

出願人は、ソレノイド弁によって配送された圧力を感知するため、現存システムが油圧回路のどこかにセンサを有することを認識している。出願人は、少なくとも性能とメンテナンスとが関係している限りにおいて、そのようなシステムが改善されてもよいと判定した。

出願人は、また、現設計の大流量ソレノイドは、等面積スプール（equal area spool）を有し、これはスプールのランドが同じ外形寸法、通常外径を有し、その結果、ランドに対する流体圧力に応じてスプールを駆動するための同じ表面積をランドが有することを意味するということを確認した。

現設計のソレノイドスプール弁から得られる圧力を増すことは、スプール直径を増すことを要求する。スプールにおける各ランドの直径が増すにつれて、ソレノイドスプール弁のダイアフラムに対する力は増加し、電磁式アクチュエータのマグネット（コイル）サイズを増すことを必要とする。出願人は、ソレノイドスプール弁の圧力容量と共にマグネット（コイル）サイズを増加させる必要性を除去することが望ましいだろうということを見つけ出した。

さらに出願人は、また、現在の慣例に従いスプールにおける全てのランドの直径を増すことが典型的にソレノイドスプール弁の排出ポートへの漏れを増加させ、その漏れを補うためにより大きなポンプを要するということを確認した。

この発明の例は、従前のソレノイドスプール弁の一もしくは複数の不利益を解決すること、あるいは少なくとも改善することを求めるものである。

この発明によれば、ソレノイド装置の出力圧力を変更する圧力変更手段と、圧力変更手段へ動作信号を提供するアクチュエータとを含むソレノイド装置が提供され、ここでソレノイド装置は、ソレノイド装置の制御値を感知するように配置されたセンサと、リクエストを受け取り、制御値がリクエストを満たすまでセンサからのフィードバックによりアクチュエータへ電力の配送を制御するように整えられた（arranged）コントローラーとをさらに含む。

好ましくは、ソレノイド装置は、スリーブを有しスリーブには供給ポート、制御ポート、及びスリーブに支持されスリーブ内で軸方向変位用のスプールを設けたスプール弁と、第１軸方向においてスプールへ軸駆動力（axial drive force）を提供する電磁式アクチュエータとを含むソレノイドスプール弁であり、ここでソレノイドスプール弁は、さらに、スプール弁の制御値を感知するように配置されたセンサと、リクエストを受け取り、制御値がリクエストを満たすまでセンサからのフィードバックにより電磁式アクチュエータへ電力の配送を制御するように整えられたコントローラーとを含む。

より好ましくは、センサは圧力センサであり、供給ポートは圧力供給ポートであり、制御ポートは圧力制御ポートであり、制御値は制御圧力であり、リクエストは圧力リクエストの形であり、コントローラーは制御圧力が圧力リクエストを満たすまで圧力センサからのフィードバックにより電磁式アクチュエータへ電力の配送を制御する。

好ましくは、コントローラーは制御回路の形態である。より好ましくは、制御回路は、通信ネットワークからの圧力リクエストを受け取るように整えられている。さらにより好ましくは、通信ネットワークは、コントローラエリアネットワークである。

好ましくは、圧力センサは、スリーブ内側の場所でスプール弁の制御圧力を感知するように配置される。

好ましい形態では、コントローラーは、感知された圧力に関して電磁式アクチュエータに供給された電流を最適（adaptively）に学習するように整えられ、その結果、ソレノイドスプール弁は自己補償である。

好ましくは、コントローラーは、スリーブに関連して装着される。

圧力センサを含むソレノイドスプール弁及びコントローラーは、単一のモジュールとして提供されるのが好ましい。

好ましくは、ソレノイドスプール弁は、さらに排出ポートを含み、スプールは、圧力供給ポートを開／閉する第１ランドを有する第１ピストンと、排出ポートを開／閉する第２ランドを有する第２ピストンとを有し、ここで第１ピストンは、圧力制御ポートと流体が連通する、第２ピストンの場合よりも大きい、ピストン面表面積を有する。

好ましくは、第１ピストンは、圧力制御ポートと流体が連通する一方のピストン面（ｂ）で、このピストン面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータから離れてスプールに作用するように配置された一方のピストン面（ｂ）と、フィードバック・オリフィスと流体が連通する反対側のピストン面（ａ）で、このピストン面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータの方へスプールに作用するように配置された反対側のピストン面（ａ）とを有する。

より好ましくは、フィードバック・オリフィスは、圧力制御ポートと同じ制御圧力で流体を供給する。さらにより好ましくは、フィードバック・オリフィスは、圧力制御ポートと流体が連通する。一つの例において、オリフィスは、圧力制御ポートと連通するために第１ピストンを通り延在するダクトとして形成される。

好ましくは、圧力制御ポートと流体が連通する第２ピストンの面（ｃ）は、この面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータの方へスプールに作用するように配置される。

好ましくは、スプールのピストン面に対する流体からスプールへの合力が、第１ピストンの同じ表面積で向きが反対の面のおかげで、第１ピストンの横の広さに依存しないように、スプールは整えられる。より好ましくは、第１ピストンは円筒状であり、スプールのピストン面に対する流体からのスプールにおける合力は、第１ピストンの外径に依存しない。

好ましくは、スプールのピストン面に対する流体からのスプールにおける合力が下記の式によって与えられるように、スプールは整えられる：
合力＝Ａ＋Ｃ−Ｂ、
ここで、Ａ、Ｂ及びＣは、面ａ、ｂ及びｃにそれぞれ作用する流体の力である。

好ましい形態では、第１ピストンは、第２ピストンよりも大きい直径を有する。より好ましくは、第１ピストンのより大きい直径の結果として、この弁は、圧力供給ポートから圧力制御ポートへ比較的大きい流量であり、圧力制御ポートから排出ポートへ比較的小さい流量を有する。

本発明の別の態様によれば、様々なソレノイドスプール弁が提供され、これらの各々は、上に記載されたようなものである。ここでソレノイドスプール弁の各々は、異なる圧力特性を提供するために、第１ピストン直径対第２ピストン直径の比率が異なり、及び、ここでソレノイドスプール弁の各々は、同一の電磁式アクチュエータを有する。

一つの特別な例では、ソレノイドスプール弁の各々は、異なる第１ピストン直径、及び同じ第２ピストン直径を有する。

しかしながら、学識のある人は、ここに記載した技術がスプール弁を有するソレノイドに限定される必要がなく、例えば、制御された方法において制御された供給源つまりオリフィスによって供給される、制御チャンバーからの油の排出を制御し、それにより圧力制御を達成することによるような、他の制御手段を通して圧力を変更可能である他のソレノイドタイプへ組み込むことが可能であろうことを認識することができる。この場合において圧力センサと制御との統合は、この以前の非自己調整システム／ソレノイドからの反復可能な出力圧力の解決の鍵になるだろう。

本発明の例による、圧力センサを有するソレノイドスプール弁の図である。 第１例によるソレノイドスプール弁の断面図である。 第２例によるソレノイドスプール弁の断面図である。 第３例によるソレノイドスプール弁の断面図である。 第４例によるソレノイドスプール弁の断面図である。 図２（ａ）から図２（ｄ）に示されるものに同一あるいは類似のソレノイドスプール弁のスプールの詳細を示す図である。 この発明によるソレノイドスプール弁を組み込むシステム例についての図である。 この発明による複数のソレノイドスプール弁を組み込む別のシステム例についての図である。 一連の可能なＣＡＮノードを有する、基板に組み込まれるコントローラーを示す図である。

本発明は、非限定例のみとして、添付の図面を参照して記述される。

図面の図１を参照して、圧力供給システムからの変化する圧力を対象物（例えば摩擦クラッチのような）へ供給するために使用されるソレノイドスプール弁１０が提供されている。コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）のような通信ネットワークにおいて使用されるときに改善された性能／簡便性を達成するため、ソレノイドスプール弁１０は、圧力センサ４６及びコントローラー４８を設けるのが有利である。

より具体的には、出願人は、現存システムが典型的にはソレノイドスプール弁と分離した油圧回路におけるどこかにセンサを使用と判断した。出願人は、そのような配置が不利であり、特に改造及びメンテナンスになったときに不利であると判断する。特に、現存システムは、ソレノイドスプール弁に電流を供給し、ソレノイドスプール弁によって達成された圧力を感知するため外部の圧力センサを使用するので、ソレノイドスプール弁と分離したシステムの構成部分は、ソレノイドスプール弁が経年劣化しその特性が変化するかもしれないので、ソレノイドスプール弁の耐用に適合しなければならないかもしれない。したがって、ソレノイドスプール弁が新しいソレノイドスプール弁と取り替えられた場合、システムの残りのものは、異なる特性を有する新しいソレノイドスプール弁を交換されたソレノイドスプール弁に調節するように、再度学ばなければならない。出願人は、現存システムにおいて典型的であるような電流よりもむしろ、ソレノイドスプール弁が圧力リクエストを送られるようにそれ自身の圧力センサ及びコントローラーを有するソレノイドスプール弁を提供することが有利であろうと判断した。このように、ソレノイドスプール弁外のシステム構成部分は、自己補償するその能力によって、ソレノイドスプール弁の内部で処理されるソレノイドスプール弁の特性の変化を補償する必要はない。圧力センサ４６は、ソレノイドスプール弁１０の圧力制御回路に存在し、信号源（つまりソレノイド内）で入力圧力が要求され制御されてもよいようなＣＡＮからの供給がある。圧力信号は、圧力センサ４６からソレノイド・コントローラー４８にフィードバックされる。

より具体的には、ソレノイドスプール弁１０は、スリーブ１４を有するスプール弁１２を含み、スリーブ１４には、圧力供給ポート１６、圧力制御ポート１８、及びスリーブ１４に支持されスリーブ１４内での軸方向変位用のスプール２２が設けられる。ソレノイドスプール弁１０は、また、電磁式アクチュエータ２４を含み、この電磁式アクチュエータ２４は、スプール弁１２を動作するように、電磁式アクチュエータ２４から離れて第１の軸方向における軸駆動力をスプール２２へ供給する。ソレノイドスプール弁１０は、さらに、スプール弁１２の制御圧力を感知するように配置された圧力センサ４６、及び、圧力リクエストを受け取り、この圧力リクエストを満たすように圧力センサ４６からのフィードバックにより電磁式アクチュエータ２４へ電力の配送を制御するように整えられたコントローラー４８を含む。

コントローラー４８は、例えば通信線５０のような通信手段によって通信ネットワークからの圧力リクエストを受け取ってもよい。同様に、圧力センサ４６は、通信線５２によってコントローラー４８と連通した状態に連結されてもよい。図１に示すコントローラー４８は、電力線５４によって電磁式アクチュエータ２４に電力を供給する。しかしながら、この配置の代替案は、ＣＡＮ信号が電力線の上に「注入され」、それによりソレノイドアセンブリに接続されるものをわずか２つのワイヤーしか要求しないということにおける、電力とＣＡＮワイヤーとの結合であることができる。

示された例では、圧力センサ４６は、圧力制御ポート１８と連通した圧力制御回路において流体（ガスまたは液体）の圧力を感知するように、スプール弁１２の穴の近くの、スリーブ１４のキャビティに位置する。コントローラー４８は、スリーブ１４に関連して装着され、ソレノイドスプール弁１０が自己補償であるように、圧力センサ４６によって感知した圧力に関して電磁式アクチュエータ２４に提供される電流を最適に学習するように整えられてもよい。

有利には、圧力センサ４６及びコントローラー４８を含むソレノイドスプール弁１０は、単一のモジュールとして提供され、モジュール全体は、電磁式アクチュエータ２４の電力要求への所望圧力のそれ自身の変換を行なうので、その寿命が終わるときに、外部コントローラーが新しいユニットに適合する必要性なしに交換可能である。

図１に示す例において、ソレノイドスプール弁１２は、２ランドの大流量ソレノイドスプール弁であり、相応したより大きな電磁式アクチュエータを必要とせずに、より高い制御圧力の使用を可能にする。同様のソレノイドスプール弁１２が図２（ａ）に示され、以下に説明される。それに続く図では、本発明の代替の構成を具体化するように、図１に示す方法において圧力センサ４６及びコントローラー４８を含むのに適しているかもしれない代替のソレノイドスプール弁１２の例が示されている。

図２（ａ）を参照して、圧力供給システムからの変化する圧力を対象物（例えば摩擦クラッチのような）へ供給するのに使用されるソレノイドスプール弁１０が示されている。示されたソレノイドスプール弁１０は、スプールの調整された圧力端をオリジナルの直径にしたままで、スプールの増加された供給圧力直径を有する。この構成のおかげで、弁１０のダイアフラムにおける合力は、増加した供給圧力直径に依存しない。

より具体的には、このソレノイドスプール弁１０は、スリーブ１４を有するスプール弁１２を含み、このスリーブ１４には圧力供給ポート１６、圧力制御ポート１８、排出ポート２０、及びスリーブ１４に支持されスリーブ１４内で軸方向変位用のスプール２２が設けられる。ソレノイドスプール弁１０は、さらに、スプール弁１２を操作するように、電磁式アクチュエータから離れる第１の軸方向においてスプール２２へ軸駆動力を提供する電磁式アクチュエータ２４を含む。スプール２２は、圧力供給ポート１６を開／閉する第１ランド２８を有する第１ピストン２６と、排出ポート２０を開／閉する第２ランド３２を有する第２ピストン３０とを有する。第１ピストン２６は、第２ピストン３０の場合よりも、圧力制御ポート１８と流体が連通するより大きなピストン面表面積３４を有する。

第１ピストン２６は、圧力制御ポート１８と流体が連通する一方のピストン面（ｂ）で、面（ｂ）に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータ２４から離れてスプール２２に作用するように配置されたピストン面（ｂ）を有する。第１ピストン２６は、さらに、フィードバック・オリフィス３６と流体が連通する反対側のピストン面（ａ）で、反対側のピストン面（ａ）に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータ２４の方へスプール２２に作用するように配置された反対側のピストン面（ａ）を有する。フィードバック・オリフィス３６は、圧力制御ポート１８と同じ制御圧力で流体を供給する。図２（ａ）に示される例において、フィードバック・オリフィス３６は、第１ピストン２６のピストン面（ａ）へ制御圧力で流体を供給するようにスリーブ１４に形成される。

図２（ｂ）から図２（ｄ）は、本発明の他の例によるソレノイドスプール弁１０の代替の構成を示す。より具体的には、図２（ｂ）を参照して、この例において示されるソレノイドスプール弁１０は、フィードバック・オリフィス３６がスリーブ１４の側壁ではなくスプール弁１２の端に位置することを除いて、図２（ａ）に示される例に類似している。図２（ｃ）に示される例を参照して、フィードバック・オリフィス３６は、スリーブ１４の側壁に設けられる（図２（ａ）におけるものに類似する方法で）が、しかしながら、この例は、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｄ）における例とは対照的に、スリーブ１４が非円形であることにおいて異なる。これは図２（ｃ）にてスリーブ１４の横断面の描写によって明白になる。ここでスリーブ１４は、スプール２２の上方に延在するよりも、スプール２２の下にかなりの程度で延在する。

図２（ｄ）に示されるソレノイドスプール弁１０は、圧力制御ポート１８と連通するために第１ピストン２６を通り延在するダクト３８として形成されたフィードバック・オリフィス３６を有する。また、図２（ｄ）に示される例は、ソレノイドスプール弁１０の一部としてダンパー４０を組み込む。示されるように、マグネット４２のサイズは、図２（ａ）から図２（ｄ）に示されるソレノイドスプール弁１０の４つのバージョンの全てが同一の電磁式アクチュエータ２４を使用するので、４つのバージョンの全てに共通である。

図２（ａ）から図２（ｄ）に示されるソレノイドスプール弁１０のそれぞれにおいて、圧力制御ポート１８と流体が連通する第２ピストン３０の面（ｃ）は、その面（ｃ）に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータ２４の方へスプール２２に作用するように配置される。

図３を参照して、スプール２２は、スプール弁のいかなる定常位置に関して（示されるように、ソレノイドスプール弁１０の圧力供給ポート１６が閉じられるときを含む）、スプール２２のピストン面に対する流体からのスプール２２における合力が、第１ピストン２６の横の広さに依存しないように整えられる。この独立性は、第１ピストン２６の同じ表面積で向きが反対の面によるもので、これは有効的に互いを取り消す。第１ピストン２６が円筒状である場合、スプール２２のピストン面に対する流体からのスプール２２における合力は、第１ピストン２６の外径に依存しない。図３に示されるレタリングに関して、スプール２２のピストン面に対する流体からのスプール２２における合力は、下記の方程式によって与えられる：
合力 ＝ Ａ＋Ｃ−Ｂ、
ここで、Ａ、Ｂ、及びＣは、面（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ作用する流体の力である。

この方法において、合力が第１ピストン２６の外径に本当に依存しないように、最も外側の６つのＡの矢印によって表わされる表面（ａ）の環状部における力は、６つの矢印の力Ｂにて表わされた表面（ｂ）における力を相殺する。

スプールが円筒状の場合、第１ピストン２６が、第２ピストン３０の場合よりも、圧力制御ポート１８と流体が連通するより大きなピストン面表面積を有するように、第１ピストン２６は、第２ピストン３０よりも大きい直径を有する。第１ピストン２６のより大きい直径の結果として、弁１０は、圧力供給ポート１６から圧力制御ポート１８へ比較的大流量を有し、及び圧力制御ポート１８から排出ポート２０へ比較的低流量を有する。圧力制御ポート１８から排出ポート２０へ比較的低流量であることは、より小さなポンプが使用されてもよいように漏れを小さくするので、これは望ましい。

有利には、第１ピストン２６の直径を増加させる能力は、より高い圧力の調節を援助し、及びソレノイドスプール弁１０の急動作用を容易にして、より高い制御圧力の使用を可能にする。また、マグネット４２のサイズが流量範囲の設計に依存しないので、圧力は、圧力／流量変化の間で共通のコイル／コア・サイズを維持しながら、第１ピストン２６の直径を変えることにより調節することができる。このことは、他の大流量ソレノイドと比較したとき、全体的に短い長さを維持するのを助けるかもしれないし、共通のマグネットコイル／コア及びボディーを使用した一群のソレノイド設計の提供を容易にする。

調整可能なフィードバック・オリフィス３６は、スプール２２の最大面積と協働するよう位置決めされることにより、最大の効果を有するかもしれない。

ソレノイドスプール弁１０は、充填キャニスターを有してもよく、これによりソレノイドスプール弁１０の固有周波数を変更するために、電磁式アクチュエータの内部に油が供給される。また、図２（ａ）から図２（ｄ）に示されるように、トリミングねじ（trimming screw）４４が装着されてもよい。

図４を参照して、この発明によるソレノイドスプール弁１０を組み込む例示のシステムの図が示されている。示された例において、ソレノイドスプール弁１０は、座席のベース／クッションの操作を制御するために座席ベース／クッション５６と結合して使用される。特に、ソレノイドスプール弁１０は、基板に組み込まれたコントローラー（ＯＢＣ）４８を介してセンサ４６から情報を受け取る。このＯＢＣは、マスターコントローラー５８に配線によって接続される。

図５は、複数のソレノイドスプール弁１０を組み込み、その各々が別々のＯＢＣ４８に設けられた例示のシステムと、個々のソレノイドスプール弁１０が個々に操作されることが可能であるように個々の識別子（identifier）とを示す。ソレノイドスプール弁１０は、通信線５０によって接続される。通信線５０は、ＣＡＮ信号が電力線の上に「注入され」、それにより各ソレノイドアセンブリに接続されるものをわずか２つのワイヤーしか要求しないということにおける、電力とＣＡＮワイヤーとの結合であることができる。通信線５０が永久ループにおいてマスターコントローラー５８に接続するので、これは、配線あるいは接続が不完全であるときでさえ、一方の方向からの継続的な電力及びＣＡＮ通信を可能にし、よってシステムをより頑丈にし、フェールセーフにする。

図６は、応答を測定するためにＯＢＣ４８によって使用可能であろう、一連の可能なＣＡＮノードを有するソレノイドスプール弁１０のＯＢＣ４８を示す。より具体的には、図は、ＯＢＣ４８によって受け取られるリクエスト量タイプの種類に応じて、応答を測定するためにＯＢＣ４８によって使用可能であろう異なるセンサ４６の範囲を示す。それぞれの場合では、センサ４６は、スプール弁の制御値を感知するように配置され、ＯＢＣ４８はリクエストを受け取り、その制御値がリクエストを満たすまで、センサ４６からのフィードバックによりソレノイドスプール弁１０の電磁式アクチュエータへの電力の配送を制御するように整えられている。

本発明の様々な実施形態は上に説明されているが、これらは、制限としてではなく例示のみとして示されていることを理解されるべきである。この発明の精神及び範囲から外れることなく、形態及び詳細において種々の変更をなすことができることは、当業者に明らかになるであろう。よって、本発明は、上述したいずれの例示的な実施形態によって限定されるべきではない。

本発明の例示のＣＡＮソレノイドスプール弁（ＣＳ）は、下記のことにデバイスを可能にするそのデバイスへの幾つかの技術の組み合わせである、
−マスターコントローラーからのＣＡＮ信号に基づいてそれ自身の出力圧力の自己制御を行う、
−耐用に関して自己補償にする、
− 周囲条件（つまり温度、圧力、流体粘性、漏れ）における変化を自己補償にする、及び
− 簡単なプログラミングによって顧客要求に従い共通化され調整されることを可能にする。

設計における一つの変更では、ＣＳは、制御ポートへの圧力センサと、基板に組み込まれた小さいコントローラーとの統合と共に、様々な出力圧力を生成する能力を有するソレノイドスプール弁を含み、上記コントローラーは、電力及びマスターコントローラーからのＣＡＮ信号が供給され、所望の結果を達成するため耐用、漏れ、温度及び入口圧力に依存しない所望の出力圧力を達成するためにソレノイドスプールを駆動可能である。

設計における別の変更では、ＣＳは、制御ポートへの流量センサと、基板に組み込まれた小さいコントローラーとの統合と共に、様々な出力流量を生成する能力を有するソレノイドスプール弁を含み、上記コントローラーは、電力及びマスターコントローラーからのＣＡＮ信号が供給され、所望の結果を達成するため耐用、漏れ、温度及び入口圧力に依存しない所望の出力流量あるいは速度を達成するためにソレノイドスプールを駆動可能である。

設計における別の変更では、ＣＳは、制御ポートへの温度センサと、基板に組み込まれた小さいコントローラーとの統合と共に、様々な出力流量を生成する能力を有するソレノイドスプール弁を含み、上記コントローラーは、電力及びマスターコントローラーからのＣＡＮ信号が供給され、所望の結果（つまり冷却剤制御弁）を達成するため耐用、漏れ、温度及び入口圧力に依存しない所望の温度を達成するためにソレノイドスプールを駆動可能である。

設計におけるさらに別の変更では、ＣＳは、エンジン回転数（速度）を測定するための回転数（速度）センサと、基板に組み込まれた小さいコントローラーとの統合と共に、様々な出力流量を生成する能力を有するソレノイドスプール弁を含み、上記コントローラーは、電力及びマスターコントローラーからのＣＡＮ信号が供給され、所望の結果を達成するため耐用、漏れ、温度及び入口圧力に依存しない所望の出力回転数（速度）を達成するためにソレノイドスプールを駆動可能である。

設計におけるさらに別の変更では、ＣＳは、位置制御を生成する能力を有するアクチュエータモータ、並びに、出力部における位置センサと、基板に組み込まれた小さいコントローラーとの統合を含み、上記コントローラーは、電力及びマスターコントローラーからのＣＡＮ信号が供給され、耐用、漏れ、温度及び供給電圧に依存しない所望の位置を達成するためにアクチュエータを駆動可能である。

ＣＳコントローラーは、電力に接続され、分離した配線のようなＣＡＮを介してマスターコントローラーに相互連結することができるか、あるいは、例えばＣＡＮ過出力（CAN-Over-Power）、無線回線、ブルートゥース、その他のものを介してつながることができる。ＣＳは、また、所望の結果をもたらし、その性能をモニターするためにＣＡＮに既に存在する他のセンサを使用することができる。

ＣＳは、その寿命にわたり使用に耐えるようにそれ自身を自動的に調節し、その環境に適するようにそれ自身を自動的に調節するだろう。

同じタイプの多くのソレノイドが同一のＣＡＮラインに使用可能であるように、ＣＳは「分類される」ことが可能で、識別番号あるいは識別子を有する。ここでは、ＣＡＮが圧力変更を要求するとき、要求されたときに要求されたような変更を実行するために、それぞれのソレノイドに個々に依頼することができるように、それぞれのソレノイドがそれ自身の唯一のＩＤアドレスを有するように、識別子のみが異なる。

圧力を制御するＣＳの例を使用したとき、以下のことが提示される：
（ｉ）車両においてイグニションがオンされ、エンジンが始動する、
（ｉｉ）運転手はドライブギアを噛み合わす、
（ｉｉｉ）マスターコントローラーは、変速機においてドライブギアの滑らかな噛み合いを達成するために時間にわたり圧力のランプアップを要求する信号をＣＡＮを介してソレノイドに送る、
（ｉｖ）ソレノイドは、圧力の所望の変化率を達成するために耐用、漏れ、及び温度を補償しながら、指示されるように所望の増加率で圧力を自己調節する、
（ｖ）一旦、機能が完了すれば、ソレノイドは、要求された機能が完了したことを確認するために、あるいは、ソレノイドがタスクを完了できず、例えば圧力があまりに低い、高い，等の理由（エラーメッセージ、これによりマスターコントローラーはフェールセーフ・モードを採用する）を、マスターコントローラーへＣＡＮを通して信号を送り返す。

この発明の変更は含むが、次のものに制限されない：
（ａ）ＣＡＮを通してエンジンＥＣＵのリクエストでアイドリング回転数（速度）を制御するためアイドリングでのエンジンへの空気ブリードバイパスを調整するコントローラー、及び一体化された回転数（速度）センサを有する内燃機関用のアイドリング空気制御ソレノイド。このアイドリング空気ソレノイドは、それ自身の一体化した回転数（速度）センサに基づく所望のエンジンアイドリング回転数（速度）を達成するため自動的に気流を調節するだろう。
（ｂ）産業／採鉱機械における油圧油を制御するであろう中央ニュートラルロジック制御ソレノイド。ここで、統合された一もしくは複数のセンサ及びコントローラーは、ＣＡＮ（左にあるいは右に）を介して指示されたように正確な圧力ポートへ制御圧力を供給する２つの目的を実行し、そして、もし正しくない圧力が達成された場合、あるいは、制御回路内への漏れによって引き起こされた、ソレノイド・コントローラーによって要求されていない圧力がある場合には、主な機械制御ユニットへ情報をフィードバックし、それにより計画外の／命令外の動作のため機械の安全停止を可能にするであろう。
（ｃ）制御を達成するため装置へ電流あるいは電圧を供給することで通常制御され、それによって結果としてのフィードバックがモニターされず、統合されたセンサ及び局所制御の使用により装置自身で修正され、流量制御、回転数（速度）制御、あるいは位置制御を要求するあらゆる装置。

この明細書におけるいかなる従来の出版物（あるいはそれから導出される情報）あるいは既知のいかなる事柄への関連は、自認あるいは承認として、若しくは、それら従来の出版物（あるいはそれから導出される情報）あるいは既知の事柄がこの明細書に関する努力分野における共通の一般知識の一部を形成するという提言のいかなる形態として、取られることはなく、かつ取られるべきではない。

この明細書及び以下の請求範囲を通して、文脈が異なる要求をしなければ、用語「備える（comprise、及び"comprises","comprising"のような変形）」は、複数の整数（integer）あるいはステップの、記述した単数の整数あるいはステップあるいはグループの包含を含むが、複数の整数あるいはステップの、他の単数の整数あるいはステップあるいはグループを排除しないように理解されるだろう。

Claims (28)

1. ソレノイド装置の出力圧力を変更する圧力変更手段と、
   上記圧力変更手段への動作信号を提供するアクチュエータとを含むソレノイド装置であって、
   ソレノイド装置は、ソレノイド装置の制御値を感知するように配置されたセンサをさらに含み、
   コントローラーは、リクエストを受け取り、制御値がリクエストを満たすまでセンサからのフィードバックと共に、アクチュエータへの電力配送を制御するように整えられる、
   ソレノイド装置。
2. ソレノイド装置はソレノイドスプール弁であり、このソレノイドスプール弁は、
   スリーブを有するスプール弁と、ここでスリーブには供給ポート、制御ポート、及びスリーブ内でスリーブに支持される軸方向変位用のスプールが設けられ、
   第１の軸方向において上記スプールに軸駆動力を提供する電磁式アクチュエータと、を有し、
   ソレノイドスプール弁は、さらに、スプール弁の制御値を感知するように配置されたセンサと、リクエストを受け取り、制御値がリクエストを満たすまでセンサからのフィードバックと共に、電磁式アクチュエータへの電力配送を制御するように整えられたコントローラーと、を含む、請求項１に記載のソレノイド装置。
3. センサは圧力センサであり、供給ポートは圧力供給ポートであり、制御ポートは圧力制御ポートであり、制御値は制御圧力であり、リクエストは圧力リクエストの形であり、コントローラーは制御圧力が圧力リクエストを満たすまで圧力センサからのフィードバックと共に電磁式アクチュエータへ電力の配送を制御する、請求項２に記載のソレノイドスプール弁。
4. コントローラーは、制御回路の形態である、請求項３に記載のソレノイドスプール弁。
5. 制御回路は、通信ネットワークから圧力リクエストを受け取るように整えられる、請求項４に記載のソレノイドスプール弁。
6. 通信ネットワークは、コントローラエリアネットワークである、請求項５に記載のソレノイドスプール弁。
7. 圧力センサは、スリーブ内側の場所でスプール弁の制御圧力を感知するように配置される、請求項３から６のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
8. コントローラーは、感知した圧力に関して電磁式アクチュエータに提供された電流を最適に学習するように整えられ、よってソレノイドスプール弁は自己補償である、請求項３から７のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
9. コントローラーは、スリーブに関連して取り付けられる、請求項３から８のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
10. 圧力センサ及びコントローラーを含むソレノイドスプール弁は、単一のモジュールとして提供される、請求項３から９のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
11. ソレノイドスプール弁は、さらに排出ポートを含み、スプールは、圧力供給ポートの開／閉を行う第１ランドを有する第１ピストンと、排出ポートの開／閉を行う第２ランドを有する第２ピストンとを有し、ここで第１ピストンは、第２ピストンの場合よりも大きい、圧力制御ポートと流体が連通するピストン面表面積を有する、請求項３から１０のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
12. 第１ピストンは、圧力制御ポートと流体が連通する一方のピストン面（ｂ）で、この一方のピストン面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータから離れて作用するように配置される一方のピストン面（ｂ）と、フィードバック・オリフィスと流体が連通する反対側のピストン面（ａ）で、この反対側のピストン面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータの方へ作用するように配置される反対側のピストン面（ａ）とを有する、請求項１１に記載のソレノイドスプール弁。
13. フィードバック・オリフィスは、圧力制御ポートと同じ制御圧力で流体を供給する、請求項１２に記載のソレノイドスプール弁。
14. フィードバック・オリフィスは、圧力制御ポートと流体が連通する、請求項１３に記載のソレノイドスプール弁。
15. 圧力制御ポートと流体が連通する第２ピストンの面（ｃ）は、この面に対する流体の力が軸方向において電磁式アクチュエータの方へスプールに作用するように配置される、請求項１１から１４のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
16. スプールは、スプールのピストン面に対する流体からのスプールにおける合力が、第１ピストンの、同じ表面積で向きが反対の面のために第１ピストンの横の広さに依存しない、請求項１１から１４のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
17. 第１ピストンは円筒状で、スプールのピストン面に対する流体からのスプールにおける合力は、第１ピストンの外径に依存しない、請求項１４に記載のソレノイドスプール弁。
18. スプールは以下のように配置される、
    スプールのピストン面に対する流体からのスプールにおける合力は、下記の方程式により与えられる：
    合力 ＝ Ａ＋Ｃ−Ｂ、
    ここでＡ、Ｂ、及びＣは、面ａ、ｂ、及びｃにそれぞれ作用する流体力である、
    請求項１６又は１７に記載のソレノイドスプール弁。
19. 第１ピストンは、第２ピストンよりも大きい直径を有する、請求項１１から１８のいずれかに記載のソレノイドスプール弁。
20. 大径の第１ピストンの結果として、弁は、圧力供給ポートから圧力制御ポートへ比較的大流量を有し、圧力制御ポートから排出ポートへ比較的低流量を有する、請求項１９に記載のソレノイドスプール弁。
21. オリフィスは、圧力制御ポートと連通するために第１ピストンを通り延在するダクトとして形成される、請求項１４、又は、請求項１５から２０において請求項１４に従属するいずれか一つの請求項に記載のソレノイドスプール弁。
22. 一連のソレノイドスプール弁であって、その各々は、請求項１１から２１のいずれかに記載のものであり、ここで、各ソレノイドスプール弁は、異なる圧力特性を提供するために第１ピストン直径対第２ピストン直径の異なる比率を有し、ここで各ソレノイドスプール弁は、同一の電磁式アクチュエータを有する、さまざまなソレノイドスプール弁。
23. それぞれのソレノイドスプール弁は、異なる第１ピストン直径を有し、同じ第２ピストン直径を有する、請求項２２に記載の一連のソレノイドスプール弁。
24. センサは、以下の、一もしくは複数のセンサタイプを含む：
    流量制御値の形の制御値、及び流量リクエストの形のリクエストを有する流量センサ、
    温度制御値の形の制御値、及び温度リクエストの形のリクエストを有する温度センサ、
    速度制御値の形の制御値、及び速度リクエストの形のリクエストを有する速度センサ、及び
    位置制御値の形の制御値、及び温度リクエストの形のリクエストを有する位置センサ、
    請求項１に記載のソレノイド装置。
25. コントローラーは、以下の一もしくは複数の通信タイプからの圧力リクエストを受け取るように整えられる：
    ＣＡＮ、ＣＡＮ過出力、無線回線、あるいはブルートゥース、
    請求項１に記載のソレノイド装置。
26. ソレノイドスプール弁は、通信ネットワークに既に存在する他のセンサを使用するように配置される、請求項６に記載のソレノイドスプール弁。
27. 通信ネットワークにソレノイドスプール弁のようなものが数個存在し、各ソレノイドスプール弁は、ソレノイドスプール弁を個々に動作可能とするために唯一の識別子を有する、請求項６に記載のソレノイドスプール弁。
28. 添付の図面を参照して上に実質的に記載されるソレノイドスプール弁。

Images