JP4547663B2 - 電気油圧マニホールドのアセンブリと、該アセンブリの形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、マニホールドのアセンブリに関し、より具体的には、複数のバルブチャンバと連通する油圧用の入口を有し、各バルブチャンバ内に電気的に操作されるバルブを備えて、電圧が加えられると、各バルブチャンバの個別の出口に油圧を選択的に送るように制御するタイプのマニホールドのアセンブリに関する。

上述したタイプのマニホールドは、サーボアクチュエータ内の油圧を制御するために用いられている。例えば、このサーボアクチュエータは、自動車の自動変速用パワートランスミッション（変速機）に用いられるクラッチアクチュエータであって、電気制御器を用いて変速機の変速またはシフトパターンを制御することが求められている。この構成は近年の自動車の自動変速機に幅広く用いられているが、この理由は、電気制御器を用いることで、例えば、道路速度、スロットル位置及びエンジンＲＰＭのような自動車の操作パラメータの複数の入力をリアルタイムで受取れるためである。また、電気制御器を用いることで、既知の利用可能なエンジンパワー、車両重量及び操作パラメータの入力に基いて、最適なシフトパターンを提供するようにプログラム可能なためである。

しかしながら、所望のシフト操作を行うために、変速機の変速用クラッチアクチュエータの各々に送る油圧を制御するようにシフトパターンを提供する際、電気的に操作されるバルブの各出口に圧力センサを備えることで、リアルタイムでクラッチアクチュエータの圧力信号を提供できることが分った。この圧力信号は、実際には、クラッチ上に加えられる力の近似であって、クラッチの接続と解除を行うときにクラッチから伝えられるトルクと比例する。このような構成では、特定の歯車の組合わせのために伝達されるトルクと比例する電気信号を提供するため、変速機のシフト操作用にリアルタイムの閉ループ制御を提供することができる。この構成は、電気制御器を用いた開ループのシフト制御を行うための、予め定められたシフト操作のアルゴリズムの代わりとして、望ましいことが分っている。

しかしながら、シフトクラッチの作動圧力を示す電気信号を得るために、電気的に操作されるバルブの各出口に圧力センサを設ける場合には、マニホールド上の複数のセンサや電気的に操作されるバルブに対して個別に電気リードを取付けなければならない。この視点から鑑みると、この構成には、組立ての複雑さと、サイズ及びコストの面で短所があることが分っている。特に、従来、コネクタターミナルと共にワイヤリードを個別に、各バルブ上の各圧力センサとソレノイドターミナルに接続しており、またリードを束ねてワイヤハーネスを形成していた。このため、マニホールドアセンブリ用の変速機のケーシング内で、ターミナルとワイヤハーネスにアクセスするために非常に大きなスペースを必要としていた。故に、従来、大量生産時での取付けが簡単かつ容易であって、しかも軽自動車の大量生産の競争に適するように技術を用いる際に十分に低コストであるように、変速機のシフト制御用モジュールつまりマニホールドアセンブリ内で、複数の圧力センサと電気的に操作されるバルブ（又は電磁弁）と電気的に接続するための方法及び手段が求められていた。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する、電気油圧マニホールドのアセンブリと、該アセンブリの形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、マニホールドブロック内の個別の圧力出口に対する圧力を制御するために複数の電磁弁を備え、かつ各出口にセンシングポートを備えた、電気油圧マニホールドのアセンブリを提供する。このアセンブリでは、リードフレーム上に複数の圧力センサを取付け、また電気リードをリードフレーム上に備える電気伝導性ストリップに取付けて、リードフレームをマニホールドブロックに取付ける際、各バルブ上のターミナルに対して差込型の接続を行えるようにする。またリードフレームをマニホールドブロックに取付ける際、トランスデューサ（又はセンシングオリフィス）を夫々、センシングポートの対応する一つと並ばせる。さらに、リードフレームの一方の端部に電気受容部（又はソケット）を備えて、ターミナルピンを各電気伝導性ストリップと接続させて、ワイヤハーネスコネクタと電気的に接続させる。

故に、本発明は、リードフレームをマニホールドブロックに取付ける際、一度の操作で、電気リードを電磁弁と個別に接続させ、かつ圧力トランスデューサを取付けることを可能にする。

即ち、請求項１に記載した発明は、電気油圧マニホールドのアセンブリであって、（ａ）複数のバルブチャンバ（４２〜５２、１０２、１０４）と連通する入口ポートを備え、前記バルブチャンバの各々に個別の出口ポート（５６〜６６、１１０）と、該出口ポートと連通する圧力センシングポート（１３４〜１４２）を備えるマニホールドブロック（１２）と、（ｂ）前記入口ポートと対応する前記個別の出口ポートの間で、前記バルブチャンバの各圧力を制御するように設けられる電気的に操作されるバルブ（１６〜２６、２８、３０）と、（ｃ）前記マニホールドブロック上に設けられて、複数の電気ターミナル（２００〜２２４）のセットを備え、該セットの各々を前記バルブの一つと電気的に接続させるリードフレーム（１４）と、（ｄ）複数のディスク（３４２）を含み、該ディスクの各々が、それを貫通して各々が前記圧力センシングポートの一つと連通するように位置する通路を有し、前記ディスクの各々が、前記通路と連通する圧力トランスデューサ（３２〜４０）を備える前記リードフレーム（１４）と、（ｅ）前記リードフレームを前記マニホールドブロックに固定させる手段（２５２〜２５６）と、を有することを特徴とする。
また、請求項８に記載した発明においては、電気油圧マニホールドのアセンブリの形成方法であって、（ａ）ブロック（１２）を設けて、入口通路と複数の離間したバルブチャンバ（４２〜５２、１０２、１０４）を形成し、前記バルブチャンバの各々に個別の出口通路（５６〜６６、１１０）を前記ブロック内に備えて、前記出口通路に形成したセンシングポート（１３４〜１４２）と連通させ、（ｂ）複数のセンシングオリフィス（３４８）を有するリードフレーム（１４）を形成して、前記オリフィスの各々を前記センシングポートの一つと並ぶように位置させて、複数のディスク（３４２）を配置して、該ディスクの各々が前記センシングオリフィスの一つと連通する通路を有して、（ｃ）前記バルブチャンバの各々に電気的に操作されるバルブ（１６〜３０）を備えて、前記入口通路から対応する個別の前記出口通路までの圧力を制御するように前記バルブを操作可能にし、（ｄ）前記ディスク通路の各上方に圧力トランスデューサ（３２〜４０）を備えて、該トランスデューサを前記リードフレームに対して電気的に接続させ、（ｅ）前記リードフレームを前記ブロックに取付けて、前記センシングオリフィスの各々を前記センシングポートの一つと並ばせて、前記リードフレームを前記バルブの各々と電気的に接続させる、各ステップを有することを特徴とする。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、添付した図を参照して説明する。
図１〜６を参照すると、参照番号１０を用いて本発明の実施形態を示しており、またこの実施形態にはマニホールドブロック（ブロック）１２、リードフレームアセンブリ（リードフレーム）１４、さらに複数の電磁弁（又は電気的に操作されるバルブ）１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０が含まれることを示している。

リードフレームアセンブリ１４は複数の圧力センサまたはトランスデューサ（変換器）３２、３４、３６、３８、４０を備えており、各トランスデューサは、トランスデューサの各参照番号にプライム符合（’）を付した番号で示される、電気伝導性パッド（伝導体）に対してリードを取付けている。

マニホールドブロック１２の垂直方向に延びる側部（図３参照）には、水平方向に複数のバルブキャビティ（バルブチャンバ）４２、４４、４６、４８、５０、５２が備えられ、これらバルブキャビティの各々には、参照番号５６、５８、６０、６２、６４、６６に示すように出口通路（出口ポート）を備えて、ブロックの下方側と連通させて（図示せず）、装置内の対応する油路と連通できるようにする。この油路は、例えば、シフト時にクラッチ動作を行えるように、自動変速機のバルブ本体内に設けられた制御用の圧力路である。

図３の参照番号６８、７０、７２、７４、７６、７８に示すように、バルブ上に備えられた一対のＯ−リングシールの間で、各バルブ１６〜２６は出口通路（図示せず）を形成することを理解されたい。また、バルブチャンバ４２、４４、４６、４８、５０、５２の各底部側の入口９０、９２、９４、９６、９８、１００（図５参照）と連通するように、バルブブロックを貫通するように入口通路（図示せず）を形成して、図３の参照番号７８、８０、８２、８４、８６、８８に示す各電磁弁で、入口に加圧流体を送ることを理解されたい。

図２と３を参照すると、マニホールド１２の水平方向に延びる上面に一対の補助用のバルブチャンバ１０２、１０４を形成し、また各チャンバの底部に入口通路１０６、１０８を夫々備える。また、各チャンバ１０２、１０４の側部に出口ポートを形成して、図３の参照番号１１０に示すように、出口の１つに作動油を流して、変速機の補助機能を行えるようにする。これらチャンバ１０２、１０４には、夫々電磁弁２８、３０が設けられる。

参照番号１０３〜１３２に示すように、各バルブ１６〜２６、２８及び３０はコネクタターミナル（電気ターミナル）の対を上方向に延ばすように備えて、後述するように電気的な接続に用いる。

参照番号１３４、１３６、１３８、１４０、１４２に示すように、ブロック１２の上面にセンシングポート（図３参照）を複数、離間して備える。これらポート１３４〜１４２は夫々、ブロック内の連絡路（図示せず）を介して、ブロックの内側で出口通路５６〜６６に接続されてもよい。または、これらポート１３４〜１４２は、変速機のバルブ本体内の通路に接続されてもよい。

図２と４を参照すると、参照番号１４４、１４６に示すように、一対のブラケットを略直角に曲がるように構成しており、これらブラケットに分岐部つまりスロット１４８〜１５８を備えて、図３に示す、各電磁弁１６〜２６の溝１６０〜１７０上に設けられるようにして、これらバルブを各々対応するバルブキャビティ内に保持できるようにする。さらに、ねじ１７２、１７４、１７６、１７８をブラケットの孔１７３、１７５、１７７、１７９内に通して、ブロック１２の上面に設けたタペット孔１８０、１８２、１８４、１８６と螺合させることにより、ブラケット１４４、１４６をマニホールドブロック１２上に保持させる。

さらに、マニホールドブロック上の取付用の孔１９０、１９２、１９４、１９６、１９８と合わせて、ブラケットに孔１８０、１８２、１８４、１８６、１８８を設けるが、これら孔に取付用のボルト又はねじ（図示せず）を通して、上記部材を変速機のハウジングに取付けられるようにする。同様に、マニホールドブロックはさらに孔１９３、１９５、１９７、１９９を備えて、これら孔にボルトやねじを通して、変速機のデッキに取付けられるようにする。

図１、２、４、５及び６を参照すると、リードフレーム１４に複数のスロット（電気ターミナル）２００〜２２４を設けるが、これらは対で、離間して設けられて、各バルブ１６〜２６の電気ターミナル１０３〜１２４との接続が可能となるように位置させる。好ましくは、リードフレーム１４は、バルブ１６〜２６と差込型（bayonet type）の接続を行えるように電気ターミナル２００〜２２４のセットを備える。また、垂直方向に延びるバルブ２８、３０に合わせて、リードフレームに形成した隆起部２３２、２３４の頂部に、第２のスロット（電気ターミナル）２２５〜２３０の対を設けて、電気ターミナル１２６〜１３２の夫々の真上に来るようにこれらスロット２２５〜２３０を位置させる。

リードフレーム１４の一方の端部に、複数の電気的な接続用のピンを有する、電気受容部（又はソケット）２４０を備える。尚、添付した図２では、便宜上、これらピン（ターミナル）は５つのみ、参照番号２４２〜２５０で示している。ターミナル２４２〜２５０のような電気ターミナルは、フレーム１４内に延在する伝導性ストリップ（図示せず）と夫々接続するが、これら伝導性ストリップは夫々、符合３２’、３４’、３６’、３８’、４０’に示すパッドの一つと接続され、またスロット２００〜２２４とスロット２２６〜２３０内に露出される部分を有する図示しないストリップとも接続される。このように、好ましくは、電気ターミナル２００〜２２４のセットと圧力トランスデューサ３２〜４０はリードフレーム１４上の同一の電気受容部２４０に接続されて、これに対してさらなる電気的な接続を行えるようにする。故に、発明に係る実施形態では、リードフレームアセンブリ１４全体をマニホールドブロック１２上に取付けるとき、同時にターミナル１０３〜１３２により電気的な接続が行われるようにする。そして、ねじ２５２、２５４、２５６を用いて、リードフレームをブロック１２と固定させる。

図２、５及び６を参照すると、複数のＯ−リング２４３、２４５、２４７、２４９、２５１をセンシングポート１３４〜１４２の各頂部に形成するカウンターボアつまり環状の溝内に設けて、センシングポートの上方端部を夫々対応する圧力トランスデューサ３２〜４０の底面に対してシールさせる。これらＯ−リングはカウンターボア内に予め設けられて、リードフレームをマニホールドブロックに対して取付けて、ねじ２５２、２５４、２５６のような固定部材を用いて固定させるとき、各Ｏ−リングがセンサ３２〜４０の一つの底面をシールさせる。上記ねじ２５２、２５４、２５６は、ブロック１２の頂部に設けられた孔２５８、２６０、２６２と螺合するが、対応してリードフレームを貫通するように設けられた孔２６４、２６６、２６８を通るものとする。

図２を参照すると、参照番号２７２、２７４、２７６及び２７８、２８０に示すように、ブラケット１４４と１４６はクリアランス用の開口部を形成して備えて、圧力センサ３２〜４０がブラケットを通って上方向に延びるように、センシングポート１３４〜１４２に対してクリアランスを提供する。

ここで、図７及び８を参照して、一般的な固体圧力センサ ダイ３４０を取付けるための好適な実施形態について説明する。このダイはセラミックディスク３４２上に取付けられるが、ダイからのびるリード３４４を図７の破線に示すようにリードフレーム内に設けられる、伝導体の端部に備えた露出したパッド３４０’に取付ける。つまり、圧力トランスデューサ３２〜４０は、リードフレーム１２上の伝導体に形成されるパッド３４０’、３２’〜４０’に取付けられるようにリード３４４を有する。ダイ３４０をセラミックディスクに取付けることは、例えば、エポキシ樹脂や他の適当な接着剤を用いて行ってもよい。ダイからのびる各リードワイヤ３４４は、例えば溶着のような任意の手段を用いて各パッド３４０’に取付けられる。また、例えば、シリコンジェルのような適当なポッティング剤を用いて、ダイ３４０を囲むようにリードフレーム１４に設けられた凹状のキャビティ３４６を充填させて、上述した電気的な接続を保護させる。また、シリコンジェルによって充填された凹状のキャビティをさらに保護するため、このキャビティを適当なプラスチックカバー３５０で覆ってもよい。尚、圧力信号は適当な開口部つまりセンシングホール（又はセンシングオリフィス）３４８を通って伝えられて、感知された圧力をダイ３４０の底面に伝えることを理解されたい。ディスク３４２は、適当な弾性シールリング３５２を用いてマニホールドセンシングポート上にシールされる。図７と８に示した実施形態において、圧力センサと、マニホールドのセンシングポート用のシーリングは、図１〜６に示した実施形態１０と同様に行われることを理解されたい。

従って、本発明は、独特でかつ新規な、固定圧力トランスデューサを電気的に接続したリードフレームの構造を提供するが、リードフレームは電気油圧マニホールドブロックに取付られる際、同時にマニホールドブロック上のバルブのソレノイドオペレータ用の電気ターミナルと電気的に接続し、かつ同時にマニホールドブロックに備えられるセンシングポートと圧力シールするように接続する。故に、本発明は、電気油圧マニホールドのアセンブリ用に、簡単でかつ容易に組立てることができる構造を提供し、かつ、ワイヤハーネスの必要性を低減させるため、このようなマニホールドを大量生産する上で経済的な構造を提供する。

以上、添付した図を参照して、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明に対して様々な変形及び修正を行うことは可能であって、本発明の範囲は添付した特許請求の範囲によってのみ定められることを理解されたい。

マニホールドブロック、バルブ、圧力センサ及びリードフレームを示す斜視図である。 図１のアセンブリの分解斜視図の上半分であって、II−II線から上方を示す図である。 図１のアセンブリの分解斜視図の下半分であって、II−II線から下方を示す図である。 図１のアセンブリの平面図である。 図４の４−４線に沿った断面図である。 図４の５−５線に沿った断面図である。 図４の要部拡大図であって、圧力センサの配列の他の実施形態を示す図である。 図７の７−７線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ 電気油圧マニホールドのアセンブリ
１２ マニホールドブロック（ブロック）
１４ リードフレームアセンブリ（リードフレーム）
１６〜２６、２８、３０ 電磁弁（電気的に操作されるバルブ）
３２〜４０ 圧力センサ（圧力トランスデューサ）
４２〜５２、１０２、１０４ バルブキャビティ（バルブチャンバ）
５６〜６６、１１０ 出口ポート（出口通路）
１０３〜１３２ コネクタターミナル（電気ターミナル）
１３４〜１４２ 圧力センシングポート
２００〜２３０ スロット（電気ターミナル）
２５２〜２５６ 固定手段（ねじ）

Claims (8)

1. （ａ）複数のバルブチャンバ（４２〜５２、１０２、１０４）と連通する入口ポートを備え、前記バルブチャンバの各々に個別の出口ポート（５６〜６６、１１０）と、該出口ポートと連通する圧力センシングポート（１３４〜１４２）を備えるマニホールドブロック（１２）と、
   （ｂ）前記入口ポートと対応する前記個別の出口ポートの間で、前記バルブチャンバの各圧力を制御するように設けられる電気的に操作されるバルブ（１６〜２６、２８、３０）と、
   （ｃ）前記マニホールドブロック上に設けられて、複数の電気ターミナル（２００〜２２４）のセットを備え、該セットの各々を前記バルブの一つと電気的に接続させるリードフレーム（１４）と、
   （ｄ）複数のディスク（３４２）を含み、該ディスクの各々が、それを貫通して各々が前記圧力センシングポートの一つと連通するように位置する通路を有し、前記ディスクの各々が、前記通路と連通する圧力トランスデューサ（３２〜４０）を備える前記リードフレーム（１４）と、
   （ｅ）前記リードフレームを前記マニホールドブロックに固定させる手段（２５２〜２５６）と、を有することを特徴とする電気油圧マニホールドのアセンブリ。
2. 前記ディスクがセラミック材により形成されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記圧力トランスデューサの各々は、前記リードフレーム上の伝導体（３２’〜４０’、３４０’）と電気的に接続されるダイ（３４０）を有することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記リードフレームは、前記バルブと差込型の接続を行えるように前記電気ターミナルのセットを備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記電気ターミナルのセットと前記圧力トランスデューサは前記リードフレーム上の同一の電気受容部（２４０）に接続されて、これに対してさらなる電気的な接続を行えるようにすることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記圧力トランスデューサは、前記リードフレーム上の電気伝導体に形成されるパッド（３４０’、３２’〜４０’）に取付けられるようにリード（３４４）を有することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
7. （ａ）ブロック（１２）を設けて、入口通路と複数の離間したバルブチャンバ（４２〜５２、１０２、１０４）を形成し、前記バルブチャンバの各々に個別の出口通路（５６〜６６、１１０）を前記ブロック内に備えて、前記出口通路に形成したセンシングポート（１３４〜１４２）と連通させ、
   （ｂ）複数のセンシングオリフィス（３４８）を有するリードフレーム（１４）を形成して、前記オリフィスの各々を前記センシングポートの一つと並ぶように位置させて、複数のディスク（３４２）を配置して、該ディスクの各々が前記センシングオリフィスの一つと連通する通路を有して、
   （ｃ）前記バルブチャンバの各々に電気的に操作されるバルブ（１６〜３０）を備えて、前記入口通路から対応する個別の前記出口通路までの圧力を制御するように前記バルブを操作可能にし、
   （ｄ）前記ディスク通路の各上方に圧力トランスデューサ（３２〜４０）を備えて、該トランスデューサを前記リードフレームに対して電気的に接続させ、
   （ｅ）前記リードフレームを前記ブロックに取付けて、前記センシングオリフィスの各々を前記センシングポートの一つと並ばせて、前記リードフレームを前記バルブの各々と電気的に接続させる、各ステップを有することを特徴とする電気油圧マニホールドのアセンブリの形成方法。
8. 複数のディスクを配置する前記ステップはセラミックディスクを配置することを含む請求項７に記載の方法。

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