(57)【要約】【課題】マニホールド上の各電気作動弁の制御圧力を実時間で示す制御信号を出力する、一体に設けられた圧力トランスデューサを含む電気流体圧式マニホールド組立体を提供すること。【解決手段】トランスデューサ(16〜24)のダイ(188,190)は、回路基板(150,174)上に接着され、そのリード部は回路基板上の導電ストリップ(154〜164)終端部のパッドに超音波溶接される。回路基板は、シリコーン封止材料(212,214)によって封止されたダイに接続される直立した接続端子(166〜172,176〜186)を有し、マニホールドに取付けられる。ソレノイド作動弁(56,58,72〜82)およびトランスデューサ(16〜24)の接続端子は、リードフレーム(216)中のスロットへの差込み接続によって、共通のリードフレームに係合される。【選択図】  図２ｂ
2004197947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ電気作動弁によって制御される複数の流体圧出力ポート(40-50)を有する流体圧マニホールド(26)上に、複数の圧力トランスデューサを取付ける方法であって、
（ａ）  前記マニホールド(26)の共通面上に、それぞれ前記流体圧出力ポートの１つと連通する複数の圧力感知ポート(62-70)を形成する工程と、
（ｂ）  複数の導電ストリップ（154-164）を有する回路基板(174, 150)を準備し、該回路基板を貫通しかつそれぞれ前記圧力感知ポートの１つに対応する複数の感知開口部(152, 153)を形成し、それぞれ前記感知開口部の１つに関連する複数の接続端子(166-172, 176-186)を前記基板上に配置し、それぞれの前記接続端子を前記導電ストリップの１つに接続する工程と、
（ｃ）  それぞれ圧力に応じてインピーダンスを変動させる領域を有する複数のダイ(188, 190)を準備し、前記ダイの１つの前記領域を、それぞれの前記感知開口部上に配置する工程と、
（ｄ）  それぞれの前記ダイを、一対の前記導電ストリップに接続する工程と、
（ｅ）  前記回路基板を前記共通面上に配置し、それぞれの前記感知開口部と前記圧力感知ポートの１つを位置合わせし、前記回路基板を前記マニホールドに固定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれの前記ダイを接続する工程は、溶接するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
それぞれの前記ダイを接続する工程は、超音波溶接するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
それぞれの前記ダイを接続する工程は、封止材料(212, 214)によって前記ダイを封止するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ダイを封止するステップは、前記ダイをエラストマー材料で封止することを含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ダイを封止するステップは、それぞれの前記ダイを保持壁(192, 194)で取り囲むことを含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ダイを封止するステップは、シリコーン材料で封止することを含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記接続端子を電気リードフレーム(216)に挿入して差込み接続する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
それぞれ電気作動弁によって制御される複数の流体圧出力ポート(40-50)を有する流体圧マニホールド上に、複数の圧力トランスデューサを取付ける方法であって、
（ａ）  前記マニホールド(26)の共通面上に、それぞれ前記流体圧出力ポート(40-50)の１つと連通する複数の圧力感知ポート(62-70)を形成する工程と、
（ｂ）  複数の導電ストリップ（154-164）を有する回路基板(174, 150)を準備し、該回路基板を貫通しかつそれぞれ前記圧力感知ポートの１つに対応する複数の感知開口部(152, 153)を形成し、それぞれ前記感知開口部の１つに関連する複数の接続端子(166-172, 176-186)を前記基板上に配置し、それぞれの前記接続端子を前記導電ストリップの１つに接続する工程と、
（ｃ）  それぞれ電気接続部を有する複数の圧力トランスデューサ(188, 190, 16-24)を準備し、前記圧力トランスデューサの１つを、それぞれの前記感知開口部上に取付ける工程と、
（ｄ）  前記圧力トランスデューサのそれぞれの前記電気接続部を、一対の前記導電ストリップに接続し、それぞれの前記圧力トランスデューサを封止する工程と、
（ｅ）  前記回路基板を前記共通面上に配置し、それぞれの前記感知開口部と前記圧力感知ポートの１つを位置合わせし、前記回路基板を前記マニホールドに固定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
（ａ）  入口ポートおよび複数の出口ポート(40-50)を有し、それぞれの前記出口ポートは前記入口ポートおよび圧力感知ポート(62-70)に連通する弁室(28-38, 52, 54)を備えているマニホールドブロック(26)と、
（ｂ）  それぞれの前記弁室内に配置され、励磁のオン／オフによって作動して前記入口ポートから前記弁室に関連するそれぞれの前記出口ポートへの流れを制御する電気作動弁(72-82)と、
（ｃ）  回路基板(150,174)を貫通しかつそれぞれ前記圧力感知ポートの１つに対応する複数の感知開口部(152, 153)および複数の接続端子(166-172, 176-186)を備えた複数の導電ストリップ(154-164)を有し、それぞれの前記接続端子は、前記感知開口部の１つに関連しかつ前記導電ストリップの１つに接続されている前記回路基板と、
（ｄ）  前記基板上に配置され、それぞれ前記感知開口部の１つの上に取付けられて前記導電ストリップの１つに接続された複数の圧力トランスデューサ(188, 190, 16-24)と、
（ｅ）  それぞれの前記感知開口部が前記圧力感知ポートの１つと連通するように、前記回路基板を前記マニホールドブロックに固定する手段と、
を含むことを特徴とする電気流体圧式マニホールド組立体。
【請求項１１】
それぞれの前記圧力トランスデューサは、前記感知開口部上に配置されかつ圧力に応じてインピーダンスを変動させる領域を有するダイ(188, 190)を含むことを特徴とする請求項１０記載の組立体。
【請求項１２】
前記領域は、可変な抵抗を含むことを特徴とする請求項１１記載の組立体。
【請求項１３】
それぞれの前記ダイは、前記ダイ上に付着された封止材料(212, 214)を有することを特徴とする請求項１１記載の組立体。
【請求項１４】
それぞれの前記ダイは、前記ダイの周りに配置された保持壁(192, 194)および前記ダイ上に付着された封止材料を有することを特徴とする請求項１１記載の組立体。
【請求項１５】
それぞれの前記電気作動弁およびそれぞれの前記接続端子に電気的に接続される共通のリードフレーム(216)をさらに含み、前記リードフレームは、前記マニホールドブロックに取付けられることを特徴とする請求項１０記載の組立体。
【請求項１６】
前記リードフレームは、一列に並んだ差込み接続部によって、前記電気作動弁および前記接続端子と接続されることを特徴とする請求項１５記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニホールド上の個々の出口ポートに加圧流体を選択的に供給するための電気作動弁を備えた流体圧マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気作動弁を備えたマニホールド組立体は、自動車の自動変速装置で使用され、この応用例では、電気作動ソレノイド式弁は、たとえばバンドクラッチ駆動装置のような、変速装置のシフト動作で使用される駆動装置への加圧流体の流れを制御する電子コンピュータによって制御されている。電気的に制御されたソレノイド作動弁は、変速装置のシフト動作の能力を向上させ、特に、バンドクラッチの多段型または無段型の解放と適用を可能にし、それによって変速装置における速度変化がより滑らかになる。このようなマニホールド組立体は、現在の製造方法では、変速装置内部の弁体上に取付けられ、変速装置中に配置されたポンプから加圧流体が供給される。
【０００３】
自動変速装置のシフト動作の制御において、バンドクラッチ駆動装置への流体圧を連続的に監視してその流体圧情報を実時間ベースで電子制御装置に供給し、電子制御装置が、ソレノイド作動弁に対して、シフト駆動装置に所望の圧力を作用させるための制御信号を発生できるようにし、より滑らかなシフト動作すなわちギヤ変更動作を実現することが望ましいことが発見された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、マニホールド組立体中に圧力感知装置を設け、各電気作動弁に関連するシフト駆動装置に流体圧を供給するための流体圧出力ポートに対して供給される圧力を感知することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電気作動弁マニホールド組立体中に設けられた圧力感知ポートの圧力を示す電気信号を、実時間で連続的に供給する圧力センサすわちトランスデューサ組立体を形成するための、単純かつ比較的低コストな方法を提供するものである。本発明に係る圧力センサ組立体は、回路基板上に形成され、マニホールドの共通面に取付けられてそこに保持され、ソレノイド作動弁のために設けられた共通のリードフレームに電気的に接続され、過酷な環境に対する保護のために封止される。本発明によれば、たとえば自動変速装置におけるシフト動作において、圧力センサを追加し、ソレノイド作動弁の実時間閉ループ制御を実施することが可能になる。
【０００６】
本発明に係る圧力センサ組立体では、感圧領域を有するダイ（die）を使用し、このダイを、回路基板上に形成される感知開口部上に配置するものである。このダイは、回路基板上に接着によって固定され、好ましくは導電ストリップのパッドへのダイのリード部の溶接によって、回路基板上の導電ストリップに電気的に接続され、使用中のダイの保持および保護のために封止材料が付着される。その後、回路基板および圧力センサ組立体は、感知開口部がマニホールドの共通面中の対応する圧力感知ポート上に配置されるように、マニホールドに取付けられる。回路基板は、そこから外方に延在する電気接続端子を有し、ソレノイド作動弁上の電気接続端子上に組立てられる共通のリードフレームに、差込み接続されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１、図２ａ、および図２ｂを参照すると、電気流体圧式マニホールド組立体１０は、一対の圧力センサ組立体１２、１４を含み、センサ組立体１２は、一対の圧力センサすなわちトランスデューサ１６、１８を有し、センサ組立体１４は、３つの圧力センサすなわちトランスデューサ２０、２２、２４を有している。
【０００８】
マニホールドブロック２６は、その一側面に複数の弁室２８〜３８を有し、各弁室は、マニホールドブロック２６の下面に存在するポート（図示せず）に連通する出口ポート（流体圧出力ポート）４０〜５０を有している。
【０００９】
マニホールドブロック２６は、さらに弁室３４と弁室３６との間に配置された一対の弁室５２、５４を含んでいる。各弁室５２、５４には、それぞれのソレノイド作動弁５６、５８が収容され、図２ｂの弁室５４内に示すポート６０のような他の出口ポートに対して弁動作を実施するものである。
【００１０】
マニホールドブロック２６は、その上面に沿って互いに離れて配置された複数の圧力感知ポート６２〜７０を有し、各ポート６２〜７０は、弁室２８〜３８の一つと連通している。各弁室２８〜３８にはソレノイド作動弁７２〜８２が収容され、それぞれの出口ポート４０〜５０への流れを個別に制御するものである。弁７２、７４、７６、７８は、ほぼ直角のブラケット９２に形成されたスロット８４〜９０が、弁７２、７４、７６、７８の各胴体に設けられた環状溝に係合することによって、それぞれの弁室２８〜３４内の所定位置に固定される。図２ｂでは、各弁７２、７４、７６、７８の胴体中の溝は、それぞれ参照符号７３、７５、７７、７９で示されている。ブラケット９２は、その水平面に形成された開口部９４〜９８を有し、これらの開口部は、後述するように、圧力センサ２０〜２４のための逃げとして機能する。また、ブラケット９２は、適切な締結具１００、１０２によってマニホールドの頂面上に固定されいてる。
【００１１】
同様に、直角ブラケット１０４にはスロット１０６、１０８が形成され、これらのスロットは、弁８０、８２の胴体に設けられた環状溝８１、８３と係合し、各弁をそれぞれの弁室３６、３８に保持するものである。ブラケット１０４は適切な締結具１１０、１１２によってマニホールド２６の上面に保持されている。ブラケット１０４は、その上面すなわち水平面に形成された開口部１１４、１１６を有し、これらの開口部は、後述するように、圧力センサ１６、１８に対する逃げとして機能する。
【００１２】
各弁７２、７４、７６、７８、８０、８２は、垂直上方に延在する一対の接続端子１１８〜１４０を有する。弁５６、５８は、後述する外部接続のための垂直上方に延在する接続端子１４２〜１４８を有する。
【００１３】
図２ｂ、図３、図４、および図５を参照すると、圧力センサ組立体１２は、回路基板１５０を含み、回路基板１５０上には、適切な位置に配置されてマニホールド２６の上面の圧力感知ポート７０（図２ｂ）に連通する感知開口部１５２が形成されている。図５に示すように、回路基板１５０は、センサ１６、１８と導電性のストリップ１５４〜１６４を有している。ストリップ１５４、１６２、１６４はセンサ１８に接続するパッドで終端し、ストリップ１５６、１５８、１６０は、センサ１６に接続するパッドで終端する。
【００１４】
基板１５０上には、一対の直立する接続端子１６６、１６８が、センサ１６を挟んでそれぞれ反対側に平行に配置されて取付けられ、端子１６６は導電ストリップ１５８に接続し、端子１６８は導電ストリップ１５４に接続する。同様に、基板１５０上には、一対の直立する接続端子１７０、１７２が、センサ１８を挟んでそれぞれ反対側に平行に配置されて取付けられ、端子１７０は導電ストリップ１６４に接続し、端子１７２は導電ストリップ１６２に接続する。
【００１５】
センサ１６および接続端子１６６、１６８の配置は、センサ１８、および別の回路基板１７４上に取付けられたセンサ２０、２２、２４に対する典型例であることを理解されたい。基板１７４は、マニホールド上の圧力感知ポート６２、６４、６６上にそれぞれ配置されたセンサ２０、２２、２４を備えて配置されており、後述するセンサ組立体１２の構成は、センサ組立体１４およびセンサ２０、２２、２４を代表するものであることを理解されたい。回路基板１７４上には、各センサ２０、２２、２４を挟んでそれぞれ反対側に平行に配置されて取付けられた、複数組の一対の接続端子１７６〜１８６が取付けられている。
【００１６】
図３、図４、図５を参照すると、センサ１６、１８のそれぞれは、電気的インピーダンス、好ましくは抵抗を変動させる感圧領域を有するダイ１８８、１９０を含み、感知開口部１５２、１５３上に配置されて、エポキシ系材料の使用などの適切な接着方法によって固定されている。本実施形態では、カリフォルニア州サンタクララのセンティア・セミコンダクタ社（Sentir Semiconductor, Inc.）から、ＡＰＤ３０１シリーズ５０００オーム中間圧力センサダイ（APD301 Series 5000 Ohm Medium Pressure Sensor Die）という名称で市販されているタイプのダイが好ましい。しかし、同様の範囲の圧力を感知するように設計され、同様のインピーダンス特性を有し、変速装置の流体に晒されながら最大１４０°Ｃの温度下で作動する程度に十分に頑丈であるような、他のタイプのダイを使用してもよい。
【００１７】
それぞれのダイ１８８、１９０は、そこから延びるリード部を有し、それらのリード部は、ダイ１８８の場合には導電ストリップ１５６、１５８、１６０に対するパッドに、ダイ１９０の場合には導電ストリップ１６４、１５４、１６２に対するパッドに、それぞれ接続されている。本実施形態では、ダイのリード部は、たとえば超音波溶接などの適切な溶接方法によって導電ストリップに対するパッドに接続されているが、半田付けなどの他の接続技術を使用してもよい。
【００１８】
基板上の各感知開口部１５２、１５３上への接着後、ダイ１８８、１９０およびそれらのリード部は、たとえばフルオロシリコーン封止材料等のエラストマー材料のような、適切な耐作動流体性の弾性封止材料により封止される。各ダイ１８８、１９０の周りには、ダイおよび接続リード部およびタブ部上のフルオロシリコーンエラストマー封止材料を保持するために、リング１９２、１９４の形態で保持壁が設けられている。
【００１９】
ダイ上に付着されるエラストマー封止材料は、図３および図４に、各センサ１６、１８に対してそれぞれ参照符号２１２および２１４で示されている。
【００２０】
センサ組立体１２は、図２ｂに示すように、回路基板の開口部に挿入されてマニホールド最上部の穿孔に螺合する締結具１９６〜２０２によって、マニホールド２６上に保持される。同様に、センサ組立体１４は、回路基板の開口部に挿入されてマニホールド最上部の穿孔に螺合する締結具２０４〜２１０によって、マニホールド２６上に保持される。
【００２１】
図１、図２ａ、図３、および図４を参照すると、センサ組立体およびマニホールド上にはリードフレーム２１６が装着され、このリードフレームには、ソレノイド作動弁５６、５８を覆うカバー２１８、２２０が一体に形成されている。
【００２２】
リードフレーム２８は、その一端部に形成されたレセプタクルシェル２２２を有し、このレセプタクルは、複数の接続端子を有し、図２ａには、そのうちの６本が参照符号２２４〜２３２で示されている。図２ａには明示されていないが、このレセプタクルは、第２列の接続端子も備えていることを理解されたい。カバー２１８、２２０の上面にはスロットが形成され、このスロットにおいて、リードフレームに埋め込まれた導電ストリップ（図示せず）の端部が露出し、各導電ストリップは、端子２２４〜２３２のような端子の１つに接続されている。図１に示すように、カバー２１８は、ソレノイド作動弁５６の端子１４２、１４４を収容して電気的に接続するためのスロット２３４、２３６を有する。同様に、カバー２２０は、ソレノイド作動弁５８の端子１４６、１４８を収容して電気的に接続するためのスロット２３８、２４０を有する。
【００２３】
リードフレーム２１６は、複数のスロット対が互いに離れて配置された別のスロット群を有し、各スロット２４２〜２５２は、図１に示すように、端子１７６〜１８６をそれぞれ収容して、センサ２０、２２、２４を電気的に接続するものである。図２ａには明示されていないが、スロット２４４〜２５２において、リードフレーム２１６に埋め込まれた導電ストリップの端部が露出し、各導電ストリップは、接続端子２２４〜２３２のような端子の特定の１つに接続するものであることを理解されたい。
【００２４】
リードフレーム２１６は、別の４組のスロット対を有し、各スロット２５４〜２６９は、その中に導電ストリップ（図示せず）の露出された端部を有し、ソレノイド作動弁７２、７４、７６、７８の端子１１８〜１３２を収容する。これによって、スロット２５４〜２６８は、リードフレーム中の導電ストリップ（図示せず）を通じた電気的接続を提供し、これらの導電ストリップにより、上述したソレノイド作動弁が、コネクタ２２２中の端子２２４〜２３２のような端子の特定の１つに接続される。
【００２５】
リードフレーム２１６上には、カバー２１２、２２０とレセプタクル２２２との間に、さらに別の２組のスロット対が形成され、各スロット２７０〜２７６には、図１に示すように、センサ１６、１８の端子１６６〜１７２がそれぞれ収容される。スロット２７０〜２７６は、その中に、リードフレーム２１６に埋め込まれた導電ストリップ（図示せず）の露出された端部を有し、各導電ストリップは、レセプタクルシェル２２２中の接続端子の１つに接続されている。
【００２６】
リードフレーム２１６上には、カバー２２０とコネクタシェル２２２との間に、さらに別の２組のスロット対が配置され、各スロット２７８〜２８４には、ソレノイド作動弁８０、８２を電気的に接続するための端子２７８〜２８４がそれぞれ収容される。スロット２７８〜２８４中において、リードフレーム２１６に埋め込まれた導電ストリップ（図示せず）の端部が露出し、各導電ストリップは、レセプタクルシェル２２２中の接続端子の１つに接続されている。
【００２７】
動作について説明すると、各ソレノイド作動弁５６、５８、７２、７４、７６、７８、８０は、好ましくは、３ポート圧力ブリード型であり、可動弁部材により入口ポートから排出ポートへ流体圧を逃がすことによって、中間の流体圧出力ポートにおける圧力を制御し、ポート４０、４６、４８、５０、６０のような個々の流体圧出力ポートに対して、所望の制御圧力を供給するものである。各ソレノイド作動弁は、制御流体圧出力ポートを入口ポートおよび排出ポートから分離するため、その胴体の周りに配置されたＯリングによって各弁室内にシールされている。この方法は当業者にとって周知であり、詳細な説明は省略する。本発明の一実施形態である、自動車の自動変速装置におけるシフト動作制御で使用される電気流体圧式マニホールド組立体への応用では、ソレノイド作動弁５６は、他のソレノイド作動弁７２、７４、７６、７８、８０に対するロック解除（arming）ソレノイドとして動作するものであってもよい。このような応用例では、ソレノイド作動弁５６は内部通路に連結され、それによって組立体全体に対する開閉弁として動作することができる。マニホールドに対する供給ポートは、マニホールドの下面に形成された流路（図示せず）を含み、自動変速装置のポンプ圧回路に流体的に連結されるポートを有する分配板またはデッキに連結されていてもよいことを理解されたい。
【００２８】
以上のように、本発明は、独自の電気流体圧式マニホールドを提供するものであり、個々の制御ポートに供給される圧力を制御するための電気作動弁を有し、制御ポートに供給される圧力を実時間で示す電気信号を発生するセンサが一体に取付けられ、このマニホールド組立体と圧力センサは、変速装置内に取付けてその作動流体に晒すために十分に小型かつ頑丈なものである。
【００２９】
これまで、本発明を例示された実施形態に関して説明してきたが、本発明は、修正および変更が可能であり、添付請求項にのみ限定されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】圧力センサを含む電気流体圧式マニホールド組立体の斜視図である。
【図２ａ】図１の組立体を分離線Ｉ−Ｉに沿って分割して示した分解図である。
【図２ｂ】図１の組立体を分離線Ｉ−Ｉに沿って分割して示した分解図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】本発明の回路基板圧力センサ部分組立体を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    電気流体圧式マニホールド組立体
１２，１４    圧力センサ組立体
１６，１８，２０，２２，２４    圧力センサ（トランスデューサ）
２６    マニホールドブロック（マニホールド）
４０，４２，４４，４６，４８，５０    出口ポート（流体圧出力ポート）
５２，５８    電気作動弁（ソレノイド作動弁）
６２，６４，６６，６８，７０    圧力感知ポート
７２，７４，７６，７８，８０，８２    電気作動弁（ソレノイド作動弁）
１５０，１７４    回路基板
１５２，１５３    感知開口部
１８８，１９０    ダイ
【図１】
2004197947.tif 000003
【図２ａ】
2004197947.tif 000004
【図２ｂ】
2004197947.tif 000005
【図３】
2004197947.tif 000006
【図４】
2004197947.tif 000007
【図５】
2004197947.tif 000008