JP5039052B2 - ソレノイドコントローラ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２００５年１２月８日に出願された米国仮特許出願第６０／７４８，４８１号の継続出願である。この米国特許出願の開示内容は参照によって本出願に組み込まれる。

本発明はトランスミッション用のソレノイドコントローラに関する。

リードフレームは、自動車のトランスミッションに用いられるソレノイドのような特定の構成部品の組み付け時間を短縮するために用いられる。リードフレームは絶縁性の材料でオーバーモールドされる一連の金属接続体から構成される。すなわち、既製の金属接続体が所要の構成部品を接続するように、構成部品を、所定位置においてバルブボディリードフレームに挿入することができる。しかし、これまでのユニットにおいては、これらの構成部品のコントローラはリードフレームに間接的に接続される。換言すれば、通常、コントローラは、リードフレームの外部に設けられ、従って、既製のコネクタへの直接接続を構成するリードフレーム上の１つの既成の位置に取り付けられるのではない。例えば、ソレノイドをアクティブ化するのに用いられるソレノイドドライバは外部にあり、ソレノイドが取り付けられるリードフレームには間接的に接続され得る。このため、通常は、ソレノイドドライバは外部の電気配線によってリードフレームに接続される。通常、ドライバは外部接続されるトランスミッションの制御ユニットの一部であるので、ドライバは、リードフレーム上のソレノイドの製作メーカとは異なるメーカによって製造される。これらの構成部品の設計、較正および調整は非効率的である。

さらに、ドライバのロジックを制御する中央処理ユニットも、トランスミッションの制御ユニットを介してリードフレームに間接的に接続される。リードフレームに間接接続される構成要素はリードフレームに直接接続される構成部品と同じプロトコルで機能しない場合があるので、この間接接続は問題を孕んでいる。

従って、これらの問題を取り除くソレノイドコントローラを設計することが望ましい。さらに、この設計が電気配線および接続体の量を節減すると、構成部品の適合性が一層向上するであろう。

本発明においては、マイクロプロセッサと通信バスとソレノイドドライバとを含む自律的なソレノイドコントローラを提供する。マイクロプロセッサは少なくとも１つのソレノイドを制御するためのロジックを含む。通信バスは、マイクロプロセッサがその通信バスによって他の電子ユニットと通信し得るように、マイクロプロセッサに機能的に接続される。通信バスは、また、外部のトランスミッションの制御ユニットとも通信する。さらに、ソレノイドドライバは、マイクロプロセッサがソレノイドドライバに命令してソレノイドの位置を変更するように、マイクロプロセッサとソレノイドとの間に電気接続される。

本発明は、また、別の実施態様として、少なくとも１つのソレノイドドライバを有する接続インタフェースと一体化されるソレノイドコントローラを含む。このソレノイドコントローラはマイクロプロセッサを有しており、このマイクロプロセッサはセンサから集めたデータに基づいてソレノイドの作動状態を決定し、続いて、予めプログラムされたロジックを用いて適切なソレノイド位置を決定する。その後、ソレノイドコントローラは、通信バスを通して、そのソレノイドに関連するソレノイドドライバをトランスミッションの制御ユニットの要求に応答して制御する。また、ソレノイドコントローラは、通信バスを通してソレノイドドライバに命令してソレノイドの位置を変更することもできる。接続インタフェースは、バルブボディリードフレーム、可撓接続線、あるいは標準的な電気配線接続とすることができる。

通信バスは、双方ともバルブボディリードフレームに接続されるセンサおよびバルブボディリードフレームに直接接続されないセンサから信号を受信するためにも用いることができる。通信バスを経由して通信するセンサは、センサが監視している構成要素の種々の物理的特性を測定するために使用することができ、マイクロプロセッサを通して、適切な制御をもたらすようにソレノイドを再設定する。また、ソレノイドドライバは、ソレノイドの状態を変更するためにソレノイドに電流を導くのに用いられる。

本発明のさらなる適用領域は以下に述べる詳細説明から明らかになるであろう。詳細説明および特定の実施例は、本発明の好ましい実施態様を示しているが、説明目的としてのみ考えられており、本発明の範囲を制限する意図を有するものでないことが理解されるべきである。

本発明は詳細説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

好ましい実施態様に関する以下の説明は、本質的に単なる例示としてのものであり、本発明、その用途、または使用を制限する意図は全く有しない。

本発明は、ソレノイド１２と、ソレノイドドライバ１４と、通信デバイス１６と、ソレノイドコントローラ１８とに関するが、これらはすべて直接的にまたは最終的に相互に電気接続されている。ソレノイドコントローラ１８は、マイクロプロセッサと、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコルを用いる通信バスのような通信デバイスと、ソレノイドドライバ１４とを含む。ソレノイドコントローラ１８は、車両の走行パラメータを決定する高位の制御器とすることもできるし、あるいは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）またはトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）から命令を受ける低位の制御器とすることもできる。上記の構成要素は接続インタフェースによって機能的に接続される。この接続インタフェースは、限定されるわけではないが、標準的な電気配線コネクタ、可撓接続線、あるいはリードフレームとすることができ、上記の構成要素のすべてまたは一部がこのリードフレームに直接接続される。上記の構成要素がどのように相互接続されようとも、ソレノイドコントローラ１８は、少なくとも１つのセンサ２０から、トランスミッションまたはソレノイド１２のいずれか、あるいはその両者の運転パラメータに関するデータを得る。ソレノイドコントローラ１８は、通信デバイス１６を経由してセンサ２０からの信号を受信し、続いて、予めプログラムされたロジックを有するマイクロプロセッサによってセンサ２０からのデータを分析し、ソレノイド１２の位置を変更する必要があるか否かを決定する。ソレノイドコントローラ１８は、引き続いてソレノイドドライバ１４に命令してソレノイド１２の位置を変更させる。

図１を参照すると、ソレノイドコントローラ１８は、全体として符号１０で示すバルブボディリードフレームに組み付けられる。この実施態様においては、製造工程における構成部品のリードフレーム上での相互の接続が容易であるので、リードフレーム１０が設けられる。一般的に、本発明のソレノイドコントローラ１８はリードフレーム１０に組み付けられるが、個々の構成部品のソレノイドコントローラ１８に対する電気接続の方式には関係なく、以下の記述は本発明に適用可能である。

少なくとも１つのソレノイド１２がリードフレーム１０に接続され、複数のソレノイド１２がリードフレーム１０に接続される。ソレノイドコントローラ１８は、同様に、リードフレーム１０に接続されるソレノイドドライバ１４を制御して、ソレノイドドライバ１４がソレノイド１２の状態を変更する信号を伝送できるようにする。通常、設けられるソレノイド１２に対応する複数のソレノイドドライバ１４がリードフレーム１０に接続されるが、一般的に、ソレノイドドライバ１４の個数とソレノイド１２の個数とは同じである。通信デバイス１６も、ソレノイドコントローラ１８の一部としてリードフレーム１０に直接接続される。通信デバイス１６は、ソレノイドドライバ１４およびセンサ２０からの信号を送送受信する。従って、通信デバイス１６が、トランスミッションへの所要の制御入力を実現するためのソレノイド１２の現在の状態と所要の出力または設定とを扱う信号を送受信している。

通信デバイス１６はＣＡＮプロトコルを用いる。ＣＡＮプロトコルはパワートレインの構成機器用のデフォルトのプロトコルであるのでこれを使用することは好ましく、このため、通信デバイス１６は、例えばＥＣＵ（図示せず）、ＴＣＵ（図示せず）、あるいは、種々の操作デバイスまたはセンサのような他の構成部品等の他の多くの構成要素からの信号を送受信できるであろう。従って、ソレノイドコントローラ１８における通信ネットワークはエンジンのドライブトレインに対して標準化されている。しかし、例えば、限定されないが、パルス幅変調（ＰＷＭ）、フレックスレイ（Ｆｌｅｘ Ｒａｙ）およびタイムトリガ（ｔｉｍｅ−ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ）ＣＡＮプロトコルなどの任意の種類のプロトコルを、それが車両システムに適合する限り、使用できる。従って、ＥＣＵまたはＴＣＵは、エンジンの状態に関する信号を送受信することができ、ソレノイドドライバ１４が特殊な形で機能するように通信デバイス１６およびソレノイドコントローラ１８のマイクロプロセッサと通信することができる。さらに、通信デバイス１６は１つのＣＡＮドライバ（図示せず）を有しており、このＣＡＮドライバは、バルブボディリードフレーム１０に接続されない構成部品に接続される高低入力／出力を有する。このため、通信デバイス１６は、他の構成要素がバルブボディリードフレーム１０の外部にあっても、この他の構成要素と信号の送受信ができる。

ＥＣＵは通信デバイス１６と直接通信できるので、トランスミッションがＥＣＵまたは車両内の他の処理システムにおいて制御されるか、あるいは望ましい場合は別個のＴＣＵを設けることができる。このため、ソレノイドドライバ１４、および最終的にはソレノイド１２を制御するために従来型の完全な内部ＴＣＵを設ける必要はない。ＴＣＵがシステムの一部として残る場合は、ＴＣＵは、先行技術のシステムにおけるその機能に比べて限定した機能を有するものになろう。すなわち、ＴＣＵは、ソレノイド１２の作動パラメータを計算または分析しない。その代わりに、ＴＣＵは、トランスミッションの運転パラメータを集めて、別個の構成要素がソレノイド１２のパラメータを分析してソレノイド１２の位置変更の必要があるか否かを決定し得るように、所要のソレノイドデータを通信デバイス１６に伝送する。かくして、ＴＣＵは高位の制御入力に対する処理能力のみを必要とすることになる。ソレノイドコントローラ１８が、ソレノイド１２の実際の較正および制御に必要な処理を提供する。

リードフレーム１０は絶縁性の材料でオーバーモールドされる既製の金属接続体から構成される。ソレノイドコントローラ１８は、それが１つの既製の金属接続体によってリードフレーム１０上のソレノイドに接続されるように、バルブボディリードフレーム１０の上に配置される。通信バスと外部のＴＣＵまたはＥＣＵとの間の接続用としてコネクタが設けられる。

さらに、ソレノイドコントローラ１８はバルブボディリードフレーム１０に接続される。ソレノイドコントローラ１８は、通信デバイス１６並びに最終的にはバルブボディリードフレーム１０の他の構成要素と通信する電子制御モジュールである。ソレノイドコントローラ１８は、マイクロプロセッサまたは中央処理ユニット（ＣＰＵ）と通信デバイス１６とを含む。ソレノイドコントローラ１８は、ＴＣＵの入力パラメータに応答してソレノイド１２を操作するに必要なドライバ入力を決定するために、通信デバイス１６が受信する信号を分析する能力を有する。ソレノイドコントローラ１８は、ソレノイド１２の制御状態を変更するためにソレノイドドライバ１４に命令する。マイクロプロセッサにおける搭載制御ロジックによって、ドライバとソレノイドとを適合させ、単一位置において電気的に較正することができ、機械的に較正されるソレノイドよりも低い公差が作り出される。さらに、ソレノイドコントローラ１８は他の多様な機能用としても用いることが可能であり、その機能を果たすようにプログラムすることができる。例えば、ソレノイドコントローラ１８は、組み込み型センサまたは同類のものの信号を、ＥＣＵのような他の制御ユニットと送受信することができる。

別の実施態様においては、バルブボディリードフレーム１０が、バルブボディリードフレーム１０に直接接続される構成要素の制御パラメータの監視用として用いられるセンサ２０も含む。センサ２０は、信号が通信デバイス１６で受信されるように通信デバイス１６に接続され、それによって、ソレノイドコントローラ１８が、プログラムされたロジックによって状態を分析してソレノイド１２の再配置の必要性を決定できるようになる。すなわち、センサ２０は、ソレノイド１２の制御に関係する作動状態についてのデータを集めて、そのデータを、最終的には、通信デバイス１６を通してソレノイドコントローラ１８に伝送する。任意の個数の構成要素の状態を測定するために任意個数のセンサ２０をバルブボディリードフレーム１０に接続できる。例えば、センサ２０を、限定はされないが例として、バルブボディリードフレーム１０の構成要素のどれかの温度、位置、速度、毎分回転数、あるいは圧力状態を測定するために用いる。

ソレノイドコントローラ１８は、通信デバイス１６を通して外部のＴＣＵに診断も報告する。すなわち、センサ２０が、集めたデータを通信デバイス１６経由でソレノイドコントローラ１８に伝送し、続いて、ソレノイドコントローラ１８が、そのデータを受信して、プログラムされたロジックによってセンサ２０からのデータを分析し、ソレノイド１２が適切に機能しているか否かを判定する。その後、外部のＴＣＵまたはソレノイドコントローラのいずれかが修正の命令を発し、続いて、ソレノイドコントローラ１８が、ソレノイドドライバ１４に命令してソレノイド１２の状態を変更する。ソレノイドコントローラ１８は、ソレノイド１２の所定の作動パラメータを記憶するために、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュまたは何らかの記憶手段を有する。これは、現在の命令を、既知のあるいは計算されたソレノイド１２の位置および要求された調整と比較し、それによって、所定のパラメータに基づくあらゆるドライバ制御命令を決定するためのものである。作動パラメータ記憶用の記憶装置は、ソレノイドコントローラ１８の外部に配置して、種々ある中の任意の方法でソレノイドコントローラ１８に電子接続できる。また、ソレノイドコントローラ１８は、変更または更新されたソレノイド１２の位置または調整を利用するように、再書き込み（ｒｅｆｌａｓｈ）または再プログラムすることができる。ソレノイドコントローラ１８の再書き込みによって、ソレノイドコントローラ１８の予めプログラムされたロジックを変更することも可能になり、作動パラメータが変化すればソレノイドコントローラ１８がソレノイド１２に要求として命令できるようになる。この方法で、作動パラメータおよび較正データを必要に応じて記憶または再プログラムできる。

さらに別の実施態様においては、通信デバイス１６がバルブボディリードフレーム１０に直接接続されないセンサから信号を受信する。換言すれば、これらのセンサは、バルブボディリードフレーム１０の接続点の１つに配置されるのではなく、他の手段によってバルブボディリードフレーム１０に接続される。例えば、これらのセンサを、付加的な配線、あるいは、センサからの信号を通信デバイス１６に伝送し得る前記の他の任意の電気接続手段によって、通信デバイス１６に電子的に接続できる。センサ入力は、ＥＣＵまたはＴＣＵによって通信することもできる。以上のように、ソレノイドコントローラ１８は、このような外部センサから、通信デバイス１６を通してデータを受信する。バルブボディリードフレーム１０に直接接続されないこれらのセンサは、バルブボディリードフレーム１０に直接接続されるセンサ２０について記述したパラメータと同様の任意の種類のパラメータを測定することができる。しかし、この実施態様の場合には、バルブボディリードフレーム１０に直接接続されるセンサ２０には必要でない付加的な接続体および電気配線が必要である。

前記のように、バルブボディリードフレーム１０はソレノイドドライバ１４を有する。ソレノイドドライバ１４は、ソレノイド１２の状態を変更するためにソレノイド１２への電流を計測する。例えば、ソレノイドドライバ１４は、ソレノイド１２に電流を送ってソレノイド１２をアクティブ化することができる。この電流はソレノイド１２のコイル（図示せず）を励磁し、続いてソレノイド１２がソレノイド１２のバルブ（図示せず）を開く。同様に、ソレノイドドライバ１４は、ソレノイド１２への電流を低下または除去することによってソレノイド１２のバルブを閉じることが、その結果、ソレノイド１２のコイルが消磁され、続いてソレノイド１２のバルブが閉じる。ソレノイドドライバ１４は、ソレノイド１２に電流を導く種々の方法を備えることができる。例えば、ソレノイドドライバ１４は、ソレノイド１２の所要の状態に従って接続または遮断される一定の電流を有することができる。別の例は、ソレノイドドライバ１４におけるパルス幅変調電流の使用である。このパルス幅変調は、所定の周波数において、ソレノイド１２が所要の時間周期でアクティブ化および非アクティブ化されるように設定できる。

運転時には、通信デバイス１６は、ＴＣＵとソレノイドコントローラ１８との間の通信に用いられる。ソレノイドコントローラ１８は、各ソレノイド１２の状態と所要の位置の信号を、通信デバイス１６を通して送受信する。ソレノイドコントローラ１８は、続いて、命令された状態およびあらゆる診断トラブルを、通信デバイス１６を通してＴＣＵに返信する。ソレノイドコントローラ１８は、センサ処理を実行し、かつソレノイド１２の位置決め制御に用いられる。ソレノイド１２と、ソレノイドドライバ１４と、通信デバイス１６とをソレノイドコントローラ１８の一部分として含むことによって、製造メーカがシステムのロジック全体に対する制御を維持し得ることになり、システムがＥＣＵの命令により確実かつより効率的に反応し得るようになる。例えば、製造メーカはシステムの制御ロジックを変更して燃費の改良を図ることができる。さらに、上記の構成要素は直接接続されるので、この構成要素のために、ＯＥＭ製造メーカが、実際の圧力を電流より高いレベルで制御して、ソレノイド１２の実際の較正の設定または駆動をソレノイドコントローラ１８のソレノイド制御ロジックに残すことが可能になる。

本発明に関する説明は本質的に単なる例示としてのものであり、従って、本発明の本旨から逸脱しない変形例は本発明の範囲内であることが想定されている。このような変形態は本発明の本質および範囲から逸脱したものと見做されるべきではない。

トランスミッション上のコントローラの斜視図である。 リードフレームの平面図である。

Claims (17)

1. トランスミッション機能を制御するための少なくとも１つのソレノイドを操作するように適合された自律的ソレノイドコントローラであって、
   エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）とトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）とのうちのいずれか一方からの指示に応答して少なくとも１つのソレノイドを制御するための低位制御器と、
   前記低位制御器に機能的に付属する通信バスであって、前記エンジン制御ユニットと前記トランスミッション制御ユニットとのうちのいずれか一方との通信を提供する通信バスと、
   前記低位制御器と前記少なくとも１つのソレノイドとの間に電気接続されて該少なくとも１つのソレノイドを選択的に作動させる少なくとも１つのソレノイドドライバであって、前記エンジン制御ユニットと前記トランスミッション制御ユニットとのうちのいずれか一方からの信号に応答して前記低位制御器により作動される少なくとも１つのソレノイドドライバと、
   前記少なくとも１つのソレノイドと前記低位制御器と前記少なくとも１つのソレノイドドライバと前記通信バスとを取り外し可能に接続する接続インタフェースと、
   を備える自律的ソレノイドコントローラ。
2. 前記通信バスが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、パルス幅変調、フレックスレイ、タイムトリガＣＡＮプロトコル、またはこれらの組み合わせからなる群から選択されるプロトコルを用いる、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
3. 前記低位制御器が前記ソレノイドの作動状態に関して診断を実行する、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
4. 前記低位制御器が、前記少なくとも１つのソレノイドにおいて診断を実行する際に、記憶されたデータを使用するようにプログラムされる、請求項３に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
5. 前記通信バスが、少なくとも１つのセンサからの信号を送受信する、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
6. 前記ソレノイドドライバおよび前記ソレノイドが、前記低位制御器内に記憶された較正パラメータによって予備較正される、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
7. 前記接続インタフェースが、リードフレーム、可撓接続線、標準的な配線接続、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
8. 前記低位制御器が、前記トランスミッション制御ユニットから前記通信バスを介して受信される所要の状態に応答して前記少なくとも１つのソレノイドドライバに命令する、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
9. 前記接続インタフェースが、リードフレーム、可撓接続線、標準的な電気配線接続、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
10. 前記通信バスが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）プロトコル、パルス幅変調、フレックスレイ、タイムトリガＣＡＮプロトコル、またはこれらの組み合わせからなる群から選択されるプロトコルを用いる、請求項８に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
11. 前記少なくとも１つのソレノイドが前記接続インタフェースに機能的に接続され、前記ソレノイドコントローラが前記ソレノイドの作動状態に関して診断を実行する、請求項８に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
12. 前記少なくとも１つのソレノイドドライバおよび前記少なくとも１つのソレノイドが、前記低位制御器内に記憶された較正パラメータによって予備較正される、請求項１１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
13. 前記少なくとも１つのソレノイドドライバが診断の実行に用いられる記憶装置を有し、前記記憶装置がＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびフラッシュのうちの少なくとも１つである、請求項１２に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
14. 前記低位制御器が少なくとも１つのセンサから信号を受信して、前記通信バスを介して信号を前記トランスミッション制御ユニットへ送信し、
    前記センサは温度、位置、速度、毎分回転数および圧力状態のうちの少なくとも１つを決定することができる、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
15. 前記通信バスが、前記接続インタフェースの外部に配置されるデバイスからの信号を送受信する、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
16. 前記少なくとも１つのソレノイドコントローラが前記ソレノイドの作動状態に関して診断を実行し、前記ソレノイドコントローラが診断実行の際に用いられる記憶装置を有し、前記記憶装置がＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびフラッシュのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。
17. 前記少なくとも１つのソレノイドドライバおよび前記ソレノイドが、前記低位制御器内に記憶された較正パラメータによって予備較正される、請求項１に記載の自律的ソレノイドコントローラ。

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