JP5339211B2 - 集中圧力検出パッケージを有するマニホールドアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、流体経路のためのマニホールドに関するもので、特に、前記マニホールド内の流体圧を測定するセンサを有するマニホールドアセンブリに関する。

電子制御ソレノイド駆動バルブは、液圧機械式シフトと比較して変速機の変速能力が向上し、さらに、変速機の円滑な変速に効果的な、特に、バンドクラッチおよび／またはプレート等のクラッチの段階的あるいは連続的な断続を可能にする。現在生産されている変速機において、これらのバルブアセンブリは、変速機バルブボディの内部に設けられて変速機に配置されたポンプから加圧液体が供給される。変速は、変速機システムのそれぞれのバルブのキャリブレーションが要求されるバルブのオープンループ制御を使用して実行され、キャリブレーションに時間とコストとを要していた。しかしながら、バルブを長期にわたり使用した場合、および、経年と汚濁により変速機流体の粘度が変化した場合、変速機システムは、当初のキャリブレーションコンディションから遠ざかり、変速機のシフト性能が低下する。

ソレノイド駆動バルブのクローズドループ制御は、ソレノイドパイロットバルブおよび調空バルブの精密なキャリブレーションの必要性および自動変速変速機におけるライン圧の調節を回避する手段として提案されてきた。好ましくは、クローズドループ制御は、特に変速クラッチバンドあるいはプレートによりソレノイドバルブへ伝達されたトルクを示すフィードバック信号の提供を含む。米国特許６，８０７，４７２号には、相互のクラッチアクチュエータに対して液圧を検出するための圧力センサを使用することにより変速機システムのクローズドループ制御を可能にし、且つ検知圧力に対応して変速機制御ユニット（ＴＣＵ）へ電気信号を出力するシステムが記載されている。そして、ＴＣＵは、実際の検知圧力とアクチュエータへの望ましい出力圧力に対応するターゲット圧力との間の差を測定する。ＴＣＵは、実際の圧力がターゲット圧力に到達するまでの間、クラッチレギュレータバルブあるいはクラッチアクチュエータを制御するために、線形あるいはパルス幅調整（ＰＷＭ）のソレノイド駆動バルブへ供給する電流レベルあるいはデューティサイクルを制御する。このクローズドループフィードバックは、温度変化、バルブの経年、および変速機流体の汚濁にかかわらず、シフトアクチュエータによる円滑な変速機の変速動作を確保する。

圧電性圧力変換器は、非線形応答、信号強度の低出力および温度の影響を受けることから多くの設計変更を余儀なくされるが、低コストであることから、しばしば、多くの検出用アプリケーションとして好んで選択される。したがって、圧電性圧力変換器の使用は、信号増幅および非線形であるが故の補正が要求される。補正は、例えば、混合信号ＡＳＩＣｓにより実行される。さらに、圧力変換器は、圧力変換器の信号に基づいてバルブを実質的に制御するため、電流をＴＣＵからソレノイドバルブへ供給することができるように、且つ、信号を圧力変換器からもとのＴＣＵへ伝達することができるように、配置する必要がある。

例えば、リードフレーム、打抜きメタルトレース、フレックス回路、プリント回路、ワイヤハーネス、無線手段等の信号通信インターフェイスを有する変速機システムにおける個々に単独に配置した信号変換器は、ＴＣＵ、ソレノイドバルブおよび変換器間の電流および信号を伝達するため、システムが総合的に複雑化し、また、バルブ中のソレノイドからの電流スパイクにより変換器の作用も受ける。変換器が低レベル信号を出力するので、電流スパイクは、容認することができない信号エラーを創出してノイズを発生する。

そこで、ノイズ感度および複雑性が低減されると同時に、圧力変換器が低コストに組み込まれるマニホールド構造が要求される。また、マニホールド上の中央位置で行う圧力監視を許容するマニホールドが要求される。

概して、本発明は、流体を中央位置に流通させる液圧通路の複数を含む液圧マニホールドアセンブリと、液圧通路内の液圧を測定するために前記中央位置に配置されたパッケージと、を対象とする。一実施形態において、パッケージは、少なくとも１個の圧力変換器およびマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、あるいは離れた位置からマニホールドへそれぞれの圧力変換器の独立した接続を必要とする代わりに、ワンステップでマニホールドへ取り付け可能な単一パッケージに組み込まれるステートマシンを含む。前記パッケージは、マニホールドと変換器との間の、マニホールド内の流路を形成する液圧通路に連通する圧力ポートと提携する専用のポートを有するように形成することができる。

マニホールド自身は、多数の位置へ流体出力をばらばらに供給するというより、むしろ、パッケージへ流体を流通させるように設計される。一実施形態において、液圧通路は、トッププレートおよびガスケットにより閉塞される。

図１Ａは、本発明に利用可能な一実施形態に係るパッケージを含むクローズドループの変速機制御システムのブロック線図である。 図１Ｂは、本発明に利用可能な一実施形態に係るパッケージを含むクローズドループの変速機制御システムのブロック線図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態に係るマニホールドアセンブリに利用されるパッケージの上面図および下面図を示す。 図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るマニホールドアセンブリに利用されるパッケージの上面図および下面図を示す。 図３は、本発明の他の実施形態に係るマニホールドアセンブリにおけるパッケージに利用されるサブパッケージの上面斜視図である。 図４は、図３に示されるサブパッケージが組み込まれるパッケージの上面斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るマニホールドアセンブリの分解図である。 図６は、図５におけるシステムの組立図である。

図１Ａおよび１Ｂは、本発明に利用可能なマニホールドアセンブリを含む車両の変速機用のクローズドループ圧力制御システムを図解するブロック線図を示す。これらの図は、本発明のパッケージのための一実施形態を説明することだけを目的とするもので、決して本発明の範囲を限定することを意図するものではない。当業者であれば、本発明から逸脱しない範囲において、本発明のシステムを他の適用に使用することができることを理解するであろう。

システム１０は、変速機入力軸により駆動可能なポンプ１１から圧縮された液圧流体を供給する複数個のソレノイド駆動バルブ１２を含む。各バルブ１２は、導管間の圧縮流体を液圧制御バルブへ供給し、各液圧制御バルブ１８の出力は、導管を通して、例えば、トルク変速機の変速（ギアチェンジ）用のバンドクラッチあるいはプレートクラッチのような、液圧作動クラッチ２２を作動させる。

クラッチの各導管２０間における各クラッチ（図１Ａ）あるいは各制御バルブ（図１Ｂ）へ供給される圧力は圧力変換器２４により検出され、該圧力変換器２４は、図１Ａおよび１Ｂにおいて破線により示されるように、検出された圧力の電気信号を電子変速機制御ユニット（ＴＣＵ）２６へ提供する。また、ＴＣＵは、個々の車両およびエンジン−変速機の組合せのための要求される変速特性がプログラムされたパワートレインコンピュータ２８から、圧力指令信号の形で入力を受ける。圧力変換器２４は、例えば、圧電性のセンサ等のいくつかの適当な圧力センサを含めることができる。

本発明の構成において、１個以上の圧力変換器２４は、変速機システム１０に容易に組み付け可能な（例えば、ＴＣＵ２６あるいはマニホールドへの取り付けにより）単一のパッケージ３０に組み込まれる。パッケージ３０自身の可能な形態は、同一出願人による「マニホールド用圧力変換器パッケージ」と題する米国特許出願１１／２３５，６１４号において説明されており、その明細はそのまま参照してここに組み込まれる。

図５および６は、マニホールド３４上にパッケージ３０が組み込まれているマニホールドアセンブリ３２を示す。一実施形態において、パッケージ３０は、マニホールド３４から分離して製造してもよいし、ハーネスによりマニホールド３４、リードフレーム、フレックス回路あるいは他のコネクタへ接続することができる。図５を参照すると、マニホールド３４は、多数の液圧溝３８を有する本体部３６を含む。液圧溝３８は、パッケージ３０をマニホールド３４へ取り付ける中央位置へ液圧が流通するように形成される。

また、マニホールド３４は、シールとして作用するように本体部３６の頂部に配置されたガスケット４４を含む。ガスケット４４は、概して本体部３６内の液圧溝３８に対応する多数の開口４６を含む。トッププレート４８は、マニホールド３４を閉塞すると共に多数のボルト５０により本体部３６に取り付けられる。また、トッププレート４８は、中央位置４２において液圧溝３８に対応する圧力部５２を形成するための開口群を含む。このように、液圧溝３８の流通および圧力部５２の群れにより、パッケージ３０内のセンサは、遠隔に配置されたセンサを必要とすることなく、多数の溝３８内の圧力を監視することができる。

一実施形態において、各圧力ポート５２は、液圧溝３８の１個に対応する。もし要求されるのであれば、トッププレート４８は、圧力ポート５２のシーリング用のＯリングシール５５を受け入れてマニホールド３４における圧力ポート５２とパッケージ３０における対応する圧力ポート５２ａ（図２Ｂ）との間の流体密封通路を形成するカウンタボア５４を含めることができる。ここ留意すべきは、パッケージ３０は、ガスケット３０あるいは他の部品を使用してトッププレート４８に対してシールすることができるようにすることである。

図２Ａないし４は、パッケージ３０における可能な変換器の形態を示す。ここで留意すべきは、これらの形態は発明を限定するものではなく、且つ他の形態は本発明の範囲から逸脱することなく実施可能であるということである。

図２Ａおよび２Ｂは、パッケージ３０がそれぞれのサブストレージ６１上におおよそ円形あるいは六辺形に配置される変換器２４を含むパッケージ３０の形態を図解する。変換器２４およびプロセッサ６２は、パッケージハウジング６４内に収容される。オプションダム６６あるいはフィルタ材は、変換器２４およびプロセッサ７０の損傷を妨げると共にそれらを浸食的環境から保護して変換器２４およびプロセッサ７０を安定させるために、パッケージ３０内に含めることができる。また、パッケージハウジング３０は、当該パッケージ３０を単一のボルトでマニホールド３４のトッププレート４８へ容易に取り付けることを可能とするボルト孔７４を含めることができる。

変換器２４およびプロセッサ７０は単一のパッケージ３０内にまとめられるので、最小数量の接続ライン９０のみ、変換器２４のＴＣＵ（図示せず）への接続を必要とする。これは、プロセッサ７０と変換器２４との間の全てのトレース長さが短縮されると共にＴＣＵへの接続の総数が減少されて、全ての圧力検出システムのノイズ耐性が高められる。さらに、パッケージ３０は、マニホールド３４へ容易に取り付けることが可能な構成単位として作用して本発明のマニホールドアセンブリ３２を形成する。

図３および４は他の実施形態を図解するもので、パッケージ３０は１個以上のサブパッケージ１００を含む。図３はサブパッケージ１００の一実施形態を示す。サブパッケージ１００は、それぞれがサブパッケージライン１０２およびサブパッケージハウジング１０４に結合される２つ以上の変換器２４を含む。図５に示されるように、２つ以上のサブパッケージ１００は、パッケージハウジング６４内に設けられて完全なパッケージ３０を形成する。サブパッケージライン１０２は、接続ライン９０に順に接続されるパッケージトレース１０６に結合される。図４に示される実例は、各サブパッケージ１００がそれぞれのデータおよびクロック接続ラインを有し、２つのサブパッケージは電力および接地ラインに分担される。この実例において、パッケージハウジング３１は、マニホールド３４にパッケージ３０を取り付けるための２つのボルト孔７４を含む。ここで留意すべきは、サブパッケージ１００を、それらがパッケージ３０内へ組み付けられる以前に較正しておくことである。これは、サブパッケージ１００および完成したパッケージ３０を製造する上で様々な実体を可能とする。

特定のパッケージ３０の形態は、本発明のマニホールドアセンブリ３２にとって不可欠ではない。上述した組み合せは、可能な実施形態の実例を単に図解したものである。当業者は、本発明の範囲から逸脱しない他の形態を持つことができることを理解するであろう。さらに、上記実例では、変速機マニホールドを中心に説明したが、当業者は、本発明のシステムがいかなる適用の液圧検出システムとしても作用することができることを理解するであろう。

１個以上の変換器およびプロセッサを単一のパッケージ内へ組み込むことにより、また、液圧溝が中央位置で圧力ポートへ流体を供給するようにマニホールドを形成することにより、本発明は、複数の場所で多重センサを必要とすることなく、液圧を監視すると共に能力を制御する。その代わりに、多重センサは、単一ユニットとしてマニホールドに取り付けることができ、製造コスト削減および全てのシステムを簡易化することができる。

本発明は図解した実施形態について説明された上文を有するとはいえ、本発明は、改良および変形を受け入れると共に以下の請求項によりのみ限定されることが理解されるであろう。

Claims (8)

1. マニホールド３４上に圧力変換器パッケージ３０が組み込まれるマニホールドアセンブリ３２であって、
   前記マニホールド３４は、
   複数個の液圧溝３８を有する本体部３６と、
   各液圧溝３８に対応して設けられる圧力ポート５２の開口群が中央位置４２に形成されるトッププレート４８と、
   を含み、
   前記パッケージ３０は、
   １個の前記圧力ポート５２に対応して設けられて、該圧力ポート５２内の流体圧に対応する信号を発生する複数個の変換器２４と、
   前記した複数個の変換器２４から前記信号を受信するプロセッサ６２と、
   前記した複数個の変換器２４および前記プロセッサ６２を収容し、前記トッププレート４８の中央位置４２に取り付け可能なハウジング６４と、
   を含むことを特徴とするマニホールドアセンブリ。
2. さらに、前記本体部と前記トッププレートとの間に設けられたガスケット４４を含むことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記トッププレートは、前記複数個の圧力ポートを取り囲む複数個のカウンタボア５４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. 前記複数個の変換器は、前記パッケージ内の少なくとも２個のサブパッケージ１００内に設けられ、各サブパッケージは、前記した複数個の変換器の少なくとも１個とサブパッケージハウジング１０４と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。
5. マニホールド３４を形成するステップと、前記マニホールド３４上に組み込まれる圧力変換器パッケージ３０を形成するステップと、を含むマニホールドアセンブリ３２の製造方法であって、
   前記マニホールド３４を形成するステップは、
   複数個の液圧溝を含む本体部３６を形成するステップと、
   各液圧溝３８に対応して設けられる圧力ポート５２の開口群が中央位置４２に形成されたトッププレート４８を形成するステップと、
   を含み、
   前記パッケージ３０を形成するステップは、
   １個の前記圧力ポート５２に対応して設けられて前記圧力ポート５２内の流体圧に対応する信号を発生する複数個の変換器２４をハウジング６４に組み込むステップと、
   各変換器２４から前記信号を受信するプロセッサ６２を前記ハウジング６４に組み込むステップと、
   を含み、
   前記製造方法は、
   各変換器２４が前記圧力ポート５２の１個上に配置されるように、前記トッププレート４８の中央位置４２に、前記パッケージ３０の前記ハウジング６４を取り付けるステップを含むことを特徴とする製造方法。
6. さらに、前記本体部と前記トッププレートとの間にガスケット４４を配置するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
7. さらに、前記トッププレート上の前記複数個の圧力ポートを取り囲む複数個のカウンタボア５４を形成するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
8. 変換器パッケージを形成する前記ステップはさらに、前記パッケージ内の、前記した複数個の変換器の少なくとも１個とサブパッケージハウジング１０４とを有する少なくとも２個のサブパッケージ１００内に、前記複数個の変換器を設けるステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。

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