JP5136741B2 - 圧力センサを備えた電気油圧マニホールドのアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、複数の弁用のチャンバと連通する油圧用の入口を有し、各弁用のチャンバ内に電磁弁を備えて、電圧が印加されると、各弁用の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。

上記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おり、例えば、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、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ることができるためである。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、プログラムできるためである。

一方、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られる油圧を制御するようにシフトパターンを提供する際、電磁弁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知られている。この圧力信号は、実際には、クラッチ上の負荷の近似であって、クラッチの接続と解除を行うときにクラッチによって伝えられるトルクと比例する。この構成では、特定の歯車の組合せ用に伝達されるトルクと比例する電気信号を提供しており、従って、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れている。

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生じさせるために、各電磁弁の出口に圧力センサを設けることは、マニホールド上の複数のセンサや電磁弁に対して個別に電線を取付けることを要するため、アセンブリの複雑さ、大きさ及び費用を増大させていた。

このため、従来、大量生産時での取付けが簡単かつ容易であって、しかも競走の激しい軽自動車の大量生産の技術に適用することが十分に低コストなように、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磁弁を電気接続するための方法や手段が求められていた。

本発明は、以上の点に鑑みて、電気油圧マニホールドのアセンブリとこ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、上記課題を解決するための手段として、マニホールドブロック内の個別の、又は分離した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、かつ各出口にセンサ用ポートを備えた、電気油圧マニホールドのアセンブリを提供する。そして、インターフェイス上に備えた伝導性のストリップに取付けられた電線とともに、複数の圧力センサをインターフェイス上に取付けて、インターフェイスをブロックに取付ける時に、各弁のターミナルと接続させる。さらに、インターフェイスをマニホールドブロックに取付ける時、トランスデューサを夫々、センサ用ポートの一つに取付ける。

即ち、請求項１の発明では、複数の弁用のチャンバ（４２、４４、４６、４８、５０、５２）と連通する入口ポートを備え、前記弁用のチャンバの各々に個別の出口ポート（５６、５８、６０、６２、６４、６６）と、該出口ポートの各々と連通する圧力センサ用ポート（１３４、１３６、１３８、１４０、１４２）を備えるマニホールドブロック（１２）と、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、前記弁用のチャンバの各々の圧力を制御するように設けられた電磁弁（１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０）と、前記電磁弁と夫々電気接続する、複数のセットの電気ターミナル（１０３〜１３２）を有する前記マニホールドブロック上に設けられるインターフェイス（１４）と、を有する電気油圧マニホールドのアセンブリ（１０）であって、前記インターフェイスは、複数のインサート（３４２）をそれぞれ凹状のキャビティ（３４６）の底部にその表面が外部に露出するように備え、該インサートの各々に、前記圧力センサ用ポートの一つと夫々連通するように配置された通路を備え、前記インサートの各々に、前記通路と連通するように圧力トランスデューサ（３２、３４、３６、３８、４０）を備えたことを特徴とする。
また、請求項８の発明では、電気油圧マニホールドのアセンブリ（１０）の形成方法であって、ブロック（１２）に入口通路と複数の離間した弁用のチャンバ（４２、４４、４６、４８、５０、５２）を形成し、前記弁用のチャンバの各々に個別の出口通路（５６、５８、６０、６２、６４、６６）を備えて、各出口通路に形成したセンサ用ポート（１３４、１３６、１３８、１４０、１４２）と連通させ、複数のセンサ用オリフィスを有する電気インターフェイス（１４）を形成し、前記センサ用オリフィスの各々を前記センサ用ポートの一つと並べて、夫々前記センサ用オリフィスの一つと連通する通路を有する複数のインサート（３４２）をそれぞれ凹状のキャビティ（３４６）の底部にその表面が外部に露出するように配置し、前記弁用のチャンバの各々に電磁弁（１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０）を取付けて、前記入口通路から対応する個別の出口までの圧力を制御するように、前記弁をポートさせ、前記インサートの通路の夫々に圧力トランスデューサ（３２、３４、３６、３８、４０）を取付けて、前記トランスデューサを前記インターフェイスと電気接続させ、前記インターフェイスを前記ブロックに取付けると、前記センサ用オリフィスの各々を前記センサ用ポート（３４８）の一つと並ばせ、かつ、前記インターフェイスを前記電磁弁の各々と電気接続させる、各ステップを有することを特徴とする。

従って、本発明では、インターフェイスをマニホールドブロックに取付ける時、一度の操作で、電磁弁に対して個々の電線を接続して、圧力トランスデューサを装着することができる。

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の一つを概略的に示している。この実施形態は、マニホールドブロック１２と、符合１４を用いて概略的に示されている電気インターフェイスと、複数の電磁弁（電気的に操作される弁）１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０を有している。これら図では、リードフレームをインターフェイス１４として示しているが、このインターフェイス１４は、通信信号とパワーを分配する任意の構造、例えば、光ファイバーケーブル、板状トレース（plated traces）、フレキシブルサーキット、ワイヤハーネス、ワイヤレスインターフェイス等を有することができ、このことは、以下において詳述される。

インターフェイス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、これらは夫々、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（電線）を固定し、取付けている。

マニホールドブロック１２は、この垂直方向に延びる側部５４に水平方向に複数の弁用のキャビティ（チャンバ）４２、４４、４６、４８、５０、５２を備えており、これら弁用のキャビティは夫々、参照番号５６、５８、６０、６２、６４、６６に示すように出口通路を有し、ブロックの下方側と接続されて（図示せず）、装置内の対応する油路と接続できるようにされており、クラッチ操作をシフトさせる自動変速機の弁の本体内に設けられた制御圧力路のように、制御できるようにしている。

図３の参照番号６８、７０、７２、７４、７６、７８に示すように、弁１６〜２６の夫々は、弁に備えられた一対のＯ−リングシールの間に、出口通路（図示せず）を形成することを理解されたい。また、弁のブロックを通るように形成された入口通路（図示せず）は、弁用のチャンバ４２、４４、４６、４８、５０、５２の各底部に設けられた夫々の入口９０、９２、９４、９６、９８、１００（図５参照）と連通して、図３の参照番号７８、８０、８２、８４、８６、８８に示す電磁弁の各々で、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は一対の補助の弁用のチャンバ１０２、１０４を形成しており、各底部に入口通路１０６、１０８を夫々形成して備えている。各チャンバ１０２、１０４の側部には出口ポートを形成しており、図３で、参照番号１１０を用いて示すように、出口の１つに、変速機の補助機能を行えるように、流体を流すようにしている。これらチャンバ１０２、１０４には、夫々、電磁弁２８、３０（図２参照）が備えられる。

図３の参照番号１０３〜１３２に示すように、弁１６〜２６、２８及び３０は夫々、電気接続ターミナルの対を備えるが、後述するように、接続させるため、上方向に延ばしている。

図３の参照番号１３４、１３６、１３８、１４０、１４２に示すように、ブロック１２は、この上面にセンサ用ポートを複数、離間して備えている。これらポート１３４〜１４２は夫々、ブロック内の中間通路（図示せず）を介して、ブロックの内側で出口通路５６〜６６の一つと接続されていてもよい。または、これらポート１３４〜１４２は、変速機の弁の本体内の通路と接続されていてもよい。

図２と５を参照すると、参照番号１４４、１４６を用いて示すように、略直角の構成を有する一対のブラケットを有し、これらに分岐部又はスロット１４８〜１５８を夫々備えており、図３に示した各電磁弁１６〜２６上の、参照番号１６０〜１７０を用いて示した溝上に取付けて、これら弁を対応する弁用のキャビティ内に保持させている。そして、ねじ１７２、１７４、１７６、１７８（図２参照）をブラケットの孔１７３、１７５、１７７、１７９（図２参照）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’（図３参照）と螺合させることで、ブラケット１４４、１４６をマニホールドブロック１２上に保持させている。

さらに、マニホールドブロックに設けた取付用の孔１９０、１９２、１９４、１９６、１９８（図３参照）と合わせて、ブラケットに孔１８０、１８２、１８４、１８６、１８８（図２参照）を夫々設けており、取付用のボルト又はねじ（図示せず）を通すことで、変速機のハウジングに対して接続させている。同様に、マニホールドブロックに、さらに孔１９３、１９５、１９７、１９９（図３参照）を備えて、ボルトやねじを通すことで、変速機のデッキに取付けている。

図１、２、４、５及び６では、インターフェイス１４は複数のスロット２００〜２２４（図２参照）を形成して備えており、これらは対で、離間した構成で、インターフェイス上に位置付けられており、各弁１６〜２６の電気ターミナル１０３〜１２４（図３参照）と接続できるように配置されている（図１参照）。また、垂直方向に延びる弁２８、３０に合わせて、インターフェイスに形成した隆起部２３２、２３４の頂部には、スロット２２５〜２３０（図２参照）の第２のセットを備えており、各電気ターミナル１２６〜１３２（図２参照）の真上に置かれるように、これらスロット２２５〜２３０を配置している。

インターフェイス１４は、この一方の端部に電気受容部２４０（図１、２参照）を備えるが、これは内部に複数の電気接続ピンを有しており、添付した図では、参照番号２４２〜２５０を用いて示すように、５つのピンを備えている。ターミナル２４２〜２５０のような電気ターミナルは夫々、フレーム１４内で延びる伝導性ストリップ（図示せず）と接続され、これらは夫々、符合３２’、３４’、３６’、３８’、４０’（図１参照）を用いて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（図２参照）内に露出される部分を有する図示されないストリップとも接続される。故に、この実施形態では、インターフェイス１４全体をマニホールドブロック１２上に取付けると、同時に、ターミナル１０３〜１３２（図１、３参照）により電気接続が行われる。次に、インターフェイス１４は、ねじ２５２、２５４、２５６（図２参照）を用いて、ブロック１２に固定される。但し、インターフェイス１４をブロック１２に固定する際、別体の留め具を必要とせず、例えば、インターフェイスをブロック１２に対して直接的に取付けるようにしてもよい。

図２、５及び６を参照すると、参照番号２４３、２４５、２４７、２４９、２５１を用いて示される複数のＯ−リングを夫々、センサ用ポート１３４〜１４２（図３参照）の各頂部に形成されたカウンターボア又は環状の溝内に配置しており、これらポートの上方端部を、関連する圧力トランスデューサ３２〜４０の各底面に対してシールさせている。これらＯ−リングは、カウンターボア内に予め設けられて、夫々、センサ３２〜４０の一つの底面をシールさせる。

図２を参照すると、ブラケット１４４と１４６は、参照番号２７２、２７４、２７６及び２７８、２８０を用いて示すように、クリアランス開口部を形成して備えており、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、センサ用ポート１３４〜１４２（図３参照）にクリアランスを提供している。

ここで、図７及び８を参照して、一般的な固体状態の圧力センサダイ３４０を取付けることができる実施形態の一例について説明する。このダイは、セラミックディスク（インサート）３４２上に取付けられており、ダイから延びるリード（電線）３４４を、図７の破線に示すように、インターフェイス１４内に設けられる、伝導体の端部に備えられた露出したパッド３４０’に取付けている。ダイ３４０は、例えば、エポキシ樹脂や他の適当な接着剤を用いて、セラミックディスクに取付けられる。ダイから延びるリードワイヤ３４４は、次に、溶着のような任意の適当な手段を用いて、各パッド３４０’に夫々取付けられる。そして、ダイ３４０を囲むようにインターフェイス１４に設けられた凹状のキャビティ３４６は、電気接続を保護するため、例えば、シリコンジェルのような適当なポッティング剤３４５を用いて充填される。シリコンジェルによって充填された凹状のキャビティは、さらなる保護のため、適当なプラスチックカバー３５０を用いてシールされてもよい。尚、圧力信号は、適当な開口部つまりセンサ用ホール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のセンサ用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サ用ポートのシールは、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。

図９及び１０を参照すると、インターフェイス１４に用いることができる他の構成例が示されている。当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、このような異なるインターフェイス１４を本発明のシステム１０に組み込むことは可能であることを理解するであろう。図９には、板状トレース４００の例が示されているが、これは、伝導性のトレース４０２と、例えばポリマーベースのような、非伝導性のベース４０６に加えられる、伝導性の取付領域４０４を有している。この伝導性の取付領域４０４は、圧力トランスデューサを取付けるのに用いられ、変速機の制御ユニット（TCU：transmission control unit）に対して接続される。板状トレース４００をベース４０６に加えることで、圧力トランスデューサをマニホールド１２に取付けるようにする。

図１０には、インターフェイス１４として用いることができる、フレックスサーキット４１０の例が示されている。このフレックスサーキット４１０はマニホールド１２に対して取付けられて、システム１０内の圧力トランスデューサのアセンブリの接続を行うことができる。フレックスサーキット４１０は、メインライン４１４から延びる複数のブランチ（分岐部）４１２を有している。各ブランチ４１２は、従来公知の任意の手段によって、フレックスサーキット４１０を電気接続ピンに対して接続するように、孔４１６を有していてもよい。

従って、本発明は、固体状態の圧力トランスデューサを電気接続したインターフェイスの独特でかつ新規な構造を提供するが、このインターフェイスは、電気油圧マニホールドブロックに取付けられ、同時に、この上の弁の電磁操作用の電気ターミナルを電気接続し、さらに同時に、マニホールドブロックに備えられたセンサ用ポートとシールされた圧力接続を行うことができる。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、ハーネスを配線してつなぐ必要性を省いたため、このようなマニホールドを大量生産する上で望ましい経済的な構造を提供する。

尚、本発明は、添付した図に示したインターフェイスを有するシステムに限定されない。また、上述した例から、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲内から外れることなく、他のインターフェイス、例えば、光ファイバー、ワイヤハーネス、ワイヤシステム等を用いることは可能であることを理解するであろう。

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。

本発明の一実施形態に従う、組みつけられたマニホールドブロック、弁、圧力センサ及びインターフェイス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、圧力センサ構成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。 本発明の他の実施形態に用いることができるインターフェイスを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に用いることができるインターフェイスを示す平面図である。

符号の説明

１０ 電気油圧マニホールドアセンブリ
１２ マニホールドブロック
１４ インターフェイス
１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０ 電磁弁
３２、３４、３６、３８、４０ 圧力トランスデューサ
４２、４４、４６、４８、５０、５２ 弁用のチャンバ
５６、５８、６０、６２、６４、６６ 出口ポート（出口通路）
１３４、１３６、１３８、１４０、１４２ 圧力センサ用ポート
３４０ ダイ
３４２ セラミックディスク（インサート）

Claims (9)

1. 複数の弁用のチャンバ（４２、４４、４６、４８、５０、５２）と連通する入口ポートを備え、前記弁用のチャンバの各々に個別の出口ポート（５６、５８、６０、６２、６４、６６）と、該出口ポートの各々と連通する圧力センサ用ポート（１３４、１３６、１３８、１４０、１４２）を備えるマニホールドブロック（１２）と、
   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、前記弁用のチャンバの各々の圧力を制御するように設けられた電磁弁（１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０）と、
   前記電磁弁と夫々電気接続する、複数のセットの電気ターミナル（１０３〜１３２）を有する前記マニホールドブロック上に設けられるインターフェイス（１４）と、を有する電気油圧マニホールドのアセンブリ（１０）であって、
   前記インターフェイスは、複数のインサート（３４２）をそれぞれ凹状のキャビティ（３４６）の底部にその表面が外部に露出するように備え、該インサートの各々に、前記圧力センサ用ポートの一つと夫々連通するように配置された通路を備え、
   前記インサートの各々に、前記通路と連通するように圧力トランスデューサ（３２、３４、３６、３８、４０）を備えた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. 前記インターフェイスは、伝導性トレースと、前記圧力トランスデューサを取付けるための伝導性の取付領域とを有する板状トレースであって、この板状トレースは非伝導性のベース上に配置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. 前記インターフェイスは、複数のブランチを有するフレックスサーキットであって、前記ブランチの各々は電気コネクタと接続されて、前記弁と電気接続を形成することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記インサートは、セラミック材料から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。
5. 前記圧力トランスデューサは、前記インターフェイス上の伝導体と電気接続されるダイ（３４０）を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
6. 前記電気ターミナルと前記圧力トランスデューサのセットは、前記インターフェイス上の共通の受容部（２４０）に接続されて、これに対して外部の電気接続を可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記圧力トランスデューサは、前記インターフェイス上の電気伝導体に形成されたパッド（３４０’）に取付けられる電線（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。
8. 電気油圧マニホールドのアセンブリ（１０）の形成方法であって、
   ブロック（１２）に入口通路と複数の離間した弁用のチャンバ（４２、４４、４６、４８、５０、５２）を形成し、前記弁用のチャンバの各々に個別の出口通路（５６、５８、６０、６２、６４、６６）を備えて、各出口通路に形成したセンサ用ポート（１３４、１３６、１３８、１４０、１４２）と連通させ、
   複数のセンサ用オリフィスを有する電気インターフェイス（１４）を形成し、
   前記センサ用オリフィスの各々を前記センサ用ポートの一つと並べて、夫々前記センサ用オリフィスの一つと連通する通路を有する複数のインサート（３４２）をそれぞれ凹状のキャビティ（３４６）の底部にその表面が外部に露出するように配置し、
   前記弁用のチャンバの各々に電磁弁（１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０）を取付けて、前記入口通路から対応する個別の出口までの圧力を制御するように、前記弁をポートさせ、
   前記インサートの通路の夫々に圧力トランスデューサ（３２、３４、３６、３８、４０）を取付けて、前記トランスデューサを前記インターフェイスと電気接続させ、
   前記インターフェイスを前記ブロックに取付けると、前記センサ用オリフィスの各々を前記センサ用ポート（３４８）の一つと並ばせ、かつ、前記インターフェイスを前記電磁弁の各々と電気接続させる、各ステップを有することを特徴とする方法。
9. 前記複数のインサートを配置するステップでは、セラミックのインサートを配置することを特徴とする請求項８に記載の方法。

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