(57)【要約】【課題】電子制御式自動トランスミッションの流体制御回路内の流体の流れを制御するのに適したマイクロバルブ装置を提供する。【解決手段】マイクロバルブ装置８２５は、流体通路の流体圧力を制御するためのパイロットバルブとして作用する第１のマイクロバルブ８３６と、流体通路内の流体圧力により位置決め可能なパイロット作動型バルブである第２のマイクロバルブ８４０とを備えている。パイロットバルブの作動によりパイロット作動型バルブの位置が制御される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロバルブ装置において、
流体通路の流体圧力を制御するためのパイロットバルブとして作用する第１のマイクロバルブと、
前記流体通路内の流体圧力により位置決め可能なパイロット作動型バルブである第２のマイクロバルブとを備え、
前記パイロットバルブの作動により前記パイロット作動型バルブの位置が制御される、マイクロバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロバルブ装置において、
加圧流体源に接続される入口と、出口と、前記加圧流体源及び流体通路に接続されるパイロットバルブ入口とを画成するバルブボディを更に備え、
前記パイロット作動型バルブが、前記入口と前記出口の間で前記バルブボディ内に配置され、前記流体通路と流体的に連通する制御面を有し、かつ前記流体通路内の流体圧力により前記入口と前記出口の間の流体流れを制御するように位置決めされ、
前記パイロットバルブが、前記パイロットバルブ入口と前記流体通路の間で前記バルブボディに配置され、前記流体通路内の圧力を制御するように作動可能であり、それにより、前記パイロット作動型バルブの位置を制御する、マイクロバルブ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロバルブ装置において、
前記パイロットバルブは、加圧流体が前記パイロットバルブ入口から前記流体通路まで流れるのを防止する第１の位置と、加圧流体が前記パイロットバルブ入口から前記流体通路まで流れるのを許容して前記流体通路内の圧力を増加させる第２の位置との間で位置決め可能である、マイクロバルブ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記バルブボディの出口にて、圧力を表す信号を発生させる圧力検出器を更に備える、マイクロバルブ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のマイクロバルブ装置において、
前記圧力検出器が前記バルブボディの外面に接着されたＭＥＭＳストレインゲージである、マイクロバルブ装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記流体通路内に圧力分割回路を備える、マイクロバルブ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロバルブ装置において、
前記圧力分割回路は、次式に従って前記制御面に印加される圧力を制御する、マイクロバルブ装置。
【数１】
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ここで、
Ｐ1＝前記圧力分割回路への供給圧力、
Ｐ2＝前記制御面に差し向けられた制御圧力、
Ａ1＝前記圧力分割回路の上流側のオリフィスの開口面積、
Ａ2＝前記圧力分割回路の下流オリフィスの開口面積である。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
電子制御される自動トランスミッションであって、
入力シャフトと、
出力シャフトと、
前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間を駆動接続する、複数のギアと、
前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間で前記ギアにより提供されるギア減速比に変化をもたらすように作動可能である、液圧作動式構成要素と、
前記バルブボディの入口と前記パイロットバルブ入口に流体的に連通するように接続された加圧液圧流体の源として作用するポンプと、を備えた前記自動トランスミッションを備え、
前記パイロット作動式バルブが、前記ポンプから前記バルブボディの入口及び前記バルブボディの出口を介して液圧作動式ブレーキバンド及び液圧作動式クラッチのうちの一つまで流れる加圧液圧流体の通過を制御して、前記液圧作動式ブレーキバンド及び前記液圧作動式クラッチのうちの一つを作動させる、マイクロバルブ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のマイクロバルブ装置において、
前記液圧作動式構成要素が液圧作動式ブレーキバンド及び液圧作動式クラッチのうちの一つである、マイクロバルブ装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のマイクロバルブ装置において、
前記バルブボディは、自動トランスミッションの低圧リザーバーに接続されるようになったパイロットバルブ出口ポートと、前記パイロットバルブ入口及び該パイロットバルブ出口ポートの間の前記流体通路内のオリフィスと、前記流体通路及び前記パイロット作動型バルブの前記制御面の間で流体連通を提供すると共に該流体通路に接続された第２の流体通路と、を更に画成する、マイクロバルブ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロバルブ装置において、
前記オリフィスは、前記パイロットバルブと、前記パイロットバルブ出口ポートとの間で前記流体通路内に配置されている、マイクロバルブ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクロバルブ装置において、
前記第２の流体通路は、前記パイロットバルブと前記オリフィスとの間で前記流体通路に接続される、請求項６に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロバルブ装置において、
前記パイロット作動型バルブは細長いボディを有し、該ボディは、該パイロット作動型バルブが略Ｔ字形であるように該ボディの第１の端部で垂直に延在する一対の対向して配置されたアームを備え、前記制御面は該ボディの該記第１の端部における該ボディの軸端部面である、マイクロバルブ装置。
【請求項１４】
請求項８ないし１３の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
第２の液圧作動型構成部品を更に含み、前記第２の液圧作動型構成部品は、該第２の液圧作動型構成部品の作動を制御するための第２のマイクロバルブ装置と流体連通しており、該第２のマイクロバルブ装置及び前記マイクロバルブ装置は、共通の基板上に取り付けられている、マイクロバルブ装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のマイクロバルブ装置において、
前記マイクロバルブ装置及び前記第２のマイクロバルブ装置の作動を制御するための電子制御ユニットを更に含み、該電子制御ユニットは、前記共通の基板上に取り付けられている、マイクロバルブ装置。
【請求項１６】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記パイロットバルブの位置を制御するための電気信号を発生する電子制御ユニットを更に含む、マイクロバルブ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のマイクロバルブ装置において、
前記電気信号が、前記マイクロバルブ装置の閉鎖ループ制御のために前記電子制御ユニットに提供される、マイクロバルブ装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のマイクロバルブ装置において、
前記電子制御ユニット及び前記バルブボディが共通の基板上に取り付けられている、マイクロバルブ装置。
【請求項１９】
請求項２ないし１８の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記バルブボディがキャビティを形成し、前記キャビティ内に、前記パイロット作動型バルブが配置され、前記バルブボディは前記バルブボディの出口とは反対側の前記キャビティの表面にトラフを形成し、前記トラフが前記パイロット作動型バルブに作用する平衡力を助けるように作動する、マイクロバルブ装置。
【請求項２０】
請求項２ないし１９の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記バルブボディが低圧リザーバー又は流体戻り部に接続されたタンクポートを形成し、前記パイロット作動型バルブが、前記バルブボディの入口及び出口の間で及び前記前記バルブボディの出口及び前記タンクポートの間で、前記流体通路内の圧力に従って流体の流れを制御するべく位置決めされた、マイクロバルブ装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のマイクロバルブ装置において、
前記パイロット作動型バルブが、前記出口での圧力を増大させる第１の位置と、前記出口での圧力を一定に保つ第２の位置と、前記出口での圧力を低減させる第３の位置に位置決めされ得る、マイクロバルブ装置。
【請求項２２】
請求項２ないし２１の何れか一項に記載のマイクロバルブ装置において、
前記パイロット作動型バルブが細長いビームを備えている、マイクロバルブ装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のマイクロバルブ装置において、
前記バルブボディに配置されたアクチュエータを更に備え、前記アクチュエータが複数のリブを有し、前記リブは、前記リブと係合する中央の背部により前記パイロットバルブに接続されている、マイクロバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体の電気機械式装置に係り、より詳しくは、自動トランスミッションを制御するためのマイクロバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（マイクロ電気機械式システム）は、マイクロメートル領域のサイズの特徴を有する、物理的に小さいシステムのクラスである。これらのシステムは、電気的及び機械的な構成部品の両方を持っている。「マイクロ機械加工」という用語は、マイクロ電気機械式システム（ＭＥＭＳ）装置の、３次元構造物及び可動部品の製造を意味するものと一般に理解されている。マイクロ電気機械式システム（ＭＥＭＳ）は、これらの非常に小さい機械的装置をマイクロ機械加工するため、最初に、修正された集積回路（コンピュータチップ）の製造技術（例えば化学エッチング）及び材料（例えばシリコン半導体材料）を使用した。今日では、より多数のマイクロ機械加工及び利用可能な材料が存在する。本願で使用される「マイクロバルブ」という用語は、マイクロバルブを備えると共に他の構成部品を備え得る、装置を意味している。なお、マイクロバルブとは異なる構成部品が、マイクロバルブ装置に含まれる場合には、これらの他の構成部品は、マイクロ機械加工された構成部品又は標準的なサイズ（より大きいサイズ）を持つ構成部品のいずれであってもよい。
【０００３】
流体回路内部の流体流れを制御するため様々なマイクロバルブ装置が提案されてきた。典型的なマイクロバルブ装置は、変位可能な部材、又は、ボディにより可動に支持され且つ閉位置と完全な開位置との間で移動するためアクチュエータに作動的に連結されたバルブを備えている。このバルブは、閉位置に配置されたとき、第２の流体ポートと流体連通して配置された第１の流体ポートを遮蔽し即ち閉じ、これにより流体が流体ポートの間を流れることを阻止する。バルブが閉位置から完全な開位置まで移動したとき、流体は、流体ポートの間を流れることを漸増的に可能にされる。「パイロット作動型マイクロバルブ装置」という標題の現在係属中の米国特許出願０９／５３２，６０４号は、電気的作動式のパイロットマイクロバルブと、その位置が該パイロットマイクロバルブにより制御されるパイロット作動式マイクロバルブとから構成されたマイクロバルブ装置を記載している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変位される部材を移動させるのに十分な力を生成することに加えて、アクチュエータは、変位される部材の意図された変位に対抗する、変位可能な部材に作用する流体流れの力を克服することのできる力を生成しなければならない。これらの流体流れの力は、流体ポートを通過する流れ率が増加するとき、一般に増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電子制御式自動トランスミッション及び該電子制御式自動トランスミッションの流体制御回路内の流体の流れを制御するのに適したマイクロバルブ装置に関する。本電子制御式自動トランスミッションは、入力シャフトと、出力シャフトと、該入力シャフトと該出力シャフトとの間を駆動接続する、複数のギアと、を備える。本電子制御式自動トランスミッションは、該入力シャフトと該出力シャフトとの間で該ギアにより提供されるギア減速比に変化をもたらすように作動可能である、例えば、液圧作動式ブレーキバンド及び液圧作動式クラッチ等の少なくとも１つの液圧作動型構成部品を更に備えている。加圧液圧流体の源は、電子制御式自動トランスミッションの液圧作動型構成部分を作動させるため設けられている。本発明に係るマイクロバルブ装置は、源から液圧作動式構成部品への加圧液圧流体の通過を制御するように選択的に作動可能である。好ましい実施形態におけるマイクロバルブ装置は、液圧作動型構成部品への加圧液圧流体の流れを制御し選択的に阻止するためのパイロット作動型バルブを備える。マイクロバルブ装置は、摺動バルブの作動を制御するため、該摺動バルブへの加圧液圧流体の流れを制御するための電子制御式パイロットバルブも更に備えている。
【０００６】
本発明の様々な目的及び利点は、添付図面を参照して、好ましい実施形態の次の詳細な説明を読むとき、当業者には明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照すると、入力シャフト８００ａ及び出力シャフト８００ｂを有する、電子制御式自動トランスミッション８００の概略図が示されている。自動トランスミッションは、遊星ギア構成部８００ｃの様々なエレメントを係止したり係止解除したりすることによって様々なギア減速比を提供することができる遊星ギア構成部８００ｃをトルクコンバータに結合したものを一般に使用している。係止及び係止解除は、例えばクラッチ８００ｄ（あるモデルでは、ブレーキバンド）等の液圧作動式構成部品によって制御することができる。クラッチ又はブレーキバンド８００ｄは、それらを作動させるためポンプ８００ｅから加圧液圧流体を選択的に供給される。加えて、トルクコンバータ８００ｆは、トランスミッションの効率を改善するため、幾つかのトランスミッションでは、加圧液圧流体を係止機構に供給することによって係止され得る。このようにして、トルクコンバータ８００ｅは、電子制御式自動トランスミッション８００の別の液圧作動式構成部品となる。
【０００８】
自動トランスミッション８００は、トランスミッション８００のコンバーター（図示せず）のシフト工程及び係止工程のための加圧流体を供給するための複数の電子制御バルブ８０２を備え付けている。自動車用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０４は、バルブ８０２の作動を制御するためのトランスミッション制御ユニット８０６を備え、更には点火及び燃料噴射制御ユニット８０８を備えていてもよい。エンジン速度センサー８１０、空気流量センサー８１２、スロットルセンサー８１４、キックダウンセンサー８１６、酸素センサー８１８、及び、ギアセレクターレバーの位置を検出するための位置センサー８２０を始めとして、ＥＣＵ８０４に信号を供給する複数のセンサーが設けられている。これらのセンサー信号は、適切な制御信号を決定し、発生させるため、ＥＣＵ８０４により処理される。典型的には、ＥＣＵ８０４は、フォールト条件が検出された場合に車両のドライバーに警告を発するため、フォールトインジケーターランプ８２２も備え付けられている。
【０００９】
図１に示された電子制御自動トランスミッション８００の前述した説明は、当該技術分野で知られており、「機械技術者のためのマークスの標準ハンドブック第９版」（１１−９頁乃至１１−１０頁；マグローヒル社により著作権が所有された、１９８７年度、ユーゲン．Ａ．アバロン及びテオドア．ボーマイスターＩＩＩにより編集される）、並びに、「現代自動車技術」（７０７頁；グッドハート−ウィルコックス社により著作権が所有された、１９９４年度、ジェームズ・Ｅ・ダーフィーによる）から採用されている。バルブ８０２とは異なる自動トランスミッション８００の構成及び作動は、これ以上、説明しない。従来技術におけるバルブ８０２は、数百ポンド／平方インチ（p.s.i）までの圧力を制御する、従来のソレノイド作動型バルブであった。自動トランスミッションで使用するため設計された従来のバルブの一例は、フェーダーらに付与された米国特許番号４，５３５，８１６号で怪異されているが、バルブ８０２のため従来技術のソレノイド作動型バルブの代わりにマイクロバルブを用いてもよいと考えられる。トランスミッション８０２の特有の設計及び個々のバルブ８０２の特有の使用に依存して、本発明により利用されるマイクロバルブは、オンオフ（即ち、完全開放−完全閉鎖）で機能するか、或いは、比例バルブ（即ち、完全開放位置から完全閉鎖位置まで連続可変の態様で流量／圧力を制御するバルブ）として機能してもよい。前述した現在継続中の米国特許出願番号０９／５３２，６０４号は、電子作動型パイロットマイクロバルブと、その位置がパイロットマイクロバルブにより制御されるパイロット作動型マイクロバルブと、からなる、マイクロバルブ装置を記載しており、このマイクロバルブ装置はオンオフ（完全開放−完全閉鎖）で作動することができる。マイクロ製作技術により作られたバルブは、一般に、従来のバルブと比べて小さい。これは、ＥＣＵ８０４（又は少なくともトランスミッション制御ユニット８０６）及びバルブ８０２を、トランスミッション８００の内部に備えることができる１パッケージ内に備え付けることを促進する。これは、マイクロバルブ装置と一体に製作されたセンサー（例えば、そのようなパッケージを使用することのできる自動トランスミッションの制御装置の正確な作動を監視する流体圧力センサー等）の使用も促進する。これらのセンサーは、開ループ又は閉ループ制御及び自動トランスミッション８００の監視のため使用することができる。
【００１０】
図２は、図１の自動トランスミッション８００においてバルブ８０２として使用するのに適していると考えられる、本発明に係るマイクロバルブ装置８２５の実施形態を示している。図３は、図２のライン３−３に沿って取られたマイクロバルブ装置の断面図である。マイクロバルブ装置８２５は、パイロットバルブ８３６及びパイロット作動型摺動バルブ８４０を有する、パイロット作動型マイクロバルブ装置である。マイクロバルブ装置８２５は、パイロットバルブ８３６が配置されている第１のキャビティ８４４を画成するボディ８４２と、摺動バルブ８４０が配置されているＴ字形の第２のキャビティ８４６と、第１のキャビティ８４４と第２のキャビティ８４６とを接続する流体通路８４８とを備えている。第２の流体通路路８５０は、第１のキャビティ８４４を、電子制御式自動トランスミッション８００の低圧リザーバー又は流体戻り部（図示せず）に接続されるようになった、出口ポート８５２に接続している。入口ポート８５６は、第１のキャビティ８４４に接続され、高圧流体の源、即ち電子制御自動トランスミッション８００のポンプ８００ｅの吐出部に接続されるようになっている。
【００１１】
ボディ８４２は、第２のキャビティ８４６に接続している幾つかのポートも画成している。これらには、高圧流体の源、即ちポンプ８００ｅの吐出部に接続されるようになり且つ入口ポート８５６が接続されている供給ポート８５８と、電子制御式自動トランスミッション８００の低圧リザーバー又は流体戻り部（図示せず）に接続されるようになったタンクポート８６０と、が含まれている。２つの負荷ポート８６２ａ及び８６２ｂが該ボディ内に形成され、供給ポート８５６の対向する側に配置された、第２のキャビティ８４６と連通している。負荷ポート８６２ａ及び８６２ｂは、電子制御式自動トランスミッション８００の、ブレーキバンド又はクラッチ８００ｄ又はトルクコンバータ８００ｆ等の、電子制御式自動トランスミッション８００の液圧作動型構成部品に加圧流体を供給するため、一緒に接続されるように構成されている。加えて、図３に示されるように、トラフ部８６４は、負荷ポート８６２ａとは反対側の第１のキャビティ８４４の上側表面に形成されており、別のトラフ部８６５は、タンクポート８６０とは反対側の第１のキャビティ８４４の上側表面上に形成されている。上述したトラフ部に関しては、トラフ部８６４及び８３３は、摺動バルブ８４０上に作用する流れの力を平衡させる。
【００１２】
パイロットバルブ８３６は、図２に示された第１の位置と、第２の位置（図示せず）との間で連続可変の態様で移動する、細長いビーム８６６から構成される。ビーム８６６は、屈曲ビーム８６６ａによりバルブボディ８４２の固定位置に枢動可能に取り付けられている。第２の位置では、パイロットバルブ８３６のビーム８６６は、入口ポート８５６を覆うように配置され、入口ポート８５６から第１のキャビティ８３６への流れを事実上遮蔽する。第１のキャビティ８４４内の加圧流体は、第２の通路８５０内のオリフィス８５４を通って出口ポート８５２へと流れ出る。パイロットバルブ８３６のビーム８６６が第１の開位置に向かって移動されるとき、入口ポート８５６は漸次開放され、入口ポート８５６から第１のキャビティ８４４内への流体のより速い流れを可能にする。このようにして流入することを可能にされた流体は第２の通路８５０を流れ出て、該流体がオリフィス８５４を通って流れるとき圧力差を形成させ、第１のキャビティ８４４内の圧力を上昇させる。入口ポート８５６が更に開放されるとき、流体はオリフィス８５４をより速く流れ、より大きい圧力差を引き起こし、第１のキャビティ８４４内の圧力を更に上昇させる。かくして、第１のキャビティ８４４内の圧力は、入口ポート８５６から、第１のキャビティ８４４、オリフィス８５４及び第２の通路８５０を通って出口ポート８５２に至る、流れ率を制御することにより、制御することができる。ビーム８６６を位置決めすることは、この流体の流れ率を制御し、かくして第１のキャビティ８４４内の圧力を制御する。
【００１３】
全体が８６７で示されたバルブアクチュエータは、ビーム８６６を位置決めする。アクチュエータ８６７は、ビーム８６６に取り付けられた細長い背部８６７を備える。アクチュエータ８６７は、対向する多数対の第１のリブ８６７ｂ及び第２のリブ８６７ｃを更に備えている。第１のリブ８６７ｂの各々は、背部８６７ａの第１の側部に取り付けられた第１の端部と、バルブボディ８４２の固定部分に取り付けられた第２の端部とを有する。第１のリブ８６７ｂと同様に、第２のリブ８６７ｃの各々は、背部８６７ａの第２の側部に取り付けられた第１の端部と、バルブボディ８４２の固定部分に取り付けられた第２のリブ端部とを有する。これらのリブ８６７ｂ、８６７ｃは、熱で伸びたり（細長く）縮んだりするように設計されている。リブ８６７ｂ及び８６７ｃを熱膨張させるため、電気接点８６７ｄ（図４に示される）が、リブ８６７ｂ及び８６７ｃを通って流れる電流を供給するべく電源に接続するように構成されている。アクチュエータ８６７は、図１に示されたＥＣＵ８０４等の電子制御ユニットにより制御されるようになっている。
【００１４】
摺動バルブ８４０は、細長いボディで形成されている。該ボディは、摺動バルブ８４０が略Ｔ字形プレートであるように、該ボディの第１の端部で垂直に延在している一対の対向して配置されたアームを有している。摺動バルブは、該プレートの幅広い長さ方向端部に形成された第１の端部面（即ち制御面）８６８と、該プレートの幅狭い長さ方向端部に形成された第２の端部面８７０と、を有する。摺動バルブ８４０は、該バルブを通る３つの開口を画成している。第１の端部面８６８に近接した第１の開口８７２は、トラフ部８６５内の流体体積部分が、タンクポート８６０での圧力と等しくなり、該摺動バルブ８４０上に垂直に作用する力を平衡させることを可能にするため、（図３に示されるように）摺動バルブ８４０を通して画成されている。摺動バルブ８４０を通る第２の開口８７４は、常に負荷ポート８６２ｂと連通している内部体積を形成している。第２の開口８７４と第１開口８７２との間の薄板部８７６は、負荷ポート８６２ｂとタンクポート８６０との間の流れを可能にしたり又は阻止したりする。図示の位置では、薄板部８７６は、負荷ポート８６２ｂとタンクポート８６０との間の流れを阻止している。薄板部８７６が右方に移動するとき（図２及び図３に示されるように）、負荷ポート８６２ｂとタンクポート８６０との間の流体経路が開放され、負荷ポート８６２ｂに存在している圧力をタンクポート８６０に接続されている低圧リザーバーへと逃がす。
【００１５】
摺動バルブ８４０を通る第３の開口８７８は、トラフ部８６４内の流体体積部分が、負荷ポート８６２ａでの圧力と等しくなり、（図３に示されるように）摺動バルブ８４０上に垂直に作用する力を平衡させることを可能にする。第２の開口８７４と第３の開口８７８との間の薄板部８８０は、摺動バルブ８４０の全ての位置で、供給ポート８５８と負荷ポート８６２ｂとの間の流れを阻止する。第３の開口８７８と第２の長さ方向端部面８７０との間の最後の薄板部８８２は、供給ポート８５８と負荷ポート８６２ａとの間の流れを可能にしたり又は阻止したりする。図示の位置では、薄板部８８２は、供給ポート８５８と負荷ポート８６２ａとの間の流れを阻止している。摺動バルブ８４０が左方に移動するとき（図２及び図３に示されるように）、供給ポート８５８と負荷ポート８６２ａとの間の流体経路が開放され、加圧流体を負荷ポート８６２ａに接続された負荷に供給する。
【００１６】
摺動バルブ８４０は、第２のキャビティ８４６の壁と協働して、第１の長さ方向端部面８６８と、第２のキャビティ８４６の対向する壁との間で第１のチャンバー８８２を画成する。第１の通路８４８は、全時間で第１のチャンバー８８２と流体連通している。第２のチャンバー８８４が、第２の端部面８７０と、第２のキャビティ８４６の反対側の壁との間に画成されている。チャンバー８８４は、全時間で負荷ポート８６２ａと流体連通している。加えて、２つの体積部分８８６及び８８８は、全時間でタンクポート８６０と連通している。この態様では、摺動バルブ８４０の液圧係止が防止される。
【００１７】
摺動バルブ８４０の第１の端部面８６８の面積は、摺動バルブ８４０の第２の端部面８７０の面積よりも大きい。このため、第１のチャンバー８８２及び第２のチャンバー８８４内の圧力が等しくなったとき、摺動バルブ８４０上に作用する正味の力は、平衡を破り、（図２及び図３に示されるように）摺動バルブ８４０を左方へと押しやる。
【００１８】
パイロットバルブ８３６内の入口ポート８５６は、特にパイロット作動型摺動バルブ８４０の、供給ポート８５８及び負荷ポート８６２ａに比べて、比較的小さい。作動中には、パイロットバルブ８３６のビーム８６６は、入口ポート８５６を覆わず、流体が、入口ポート８５６、第１のキャビティ８４４、オリフィス８５４及び第２の通路８５０を通って出口ポート８５２へと流れる。入口ポート８５６は、この流れ経路で追加のオリフィスとして作用することができる。オリフィス状の入口ポート８５６を通る圧力降下に起因して、第１のキャビティ８４４内（及びこれにより第１のチャンバー８８２内）の圧力を、ポンプ８００ｅの出口における圧力まで上げることは可能ではなくなる。第２のチャンバー８８４内の圧力は、摺動バルブ８４０の、供給ポート８５８及び負荷ポート８６２のより大きい開口、並びに、その結果として流体がこれらのポートを通って流れるときの低圧効果に起因して、第１のチャンバー８８２内で達成することができる圧力よりも、より高い圧力（ポンプ出口圧力付近）を達成することができる。しかし、第１の端部面８６８の表面積が、第２の端部面８７０の表面積より大きいので、第１の端部面８６８上に作用する、第１のチャンバー８８２内の圧力が、第２のチャンバー８８４内の圧力より小さくなったとしても、摺動バルブ８４０は、（図２及び図３に示されるように）なおも左方に移動することができる。
【００１９】
より詳しくは、入口ポート８５６は、パイロットバルブ８３６と共に、一種の可変オリフィスを形成しており、その流れ面積は、パイロットバルブ８３６のビーム８６６の位置と共に変化する。オリフィス８５４は、パイロットバルブ８３６により形成された「可変オリフィス」と協働して、圧力分割回路（pressure divider circuit）を形成する。圧力分割回路は、次式に従って摺動バルブ８４０の制御面（第１の端部面８６６）に印加された圧力を制御する。
【００２０】
【数２】
2007071398.tif 000003
【００２１】
ここで、Ｐ1は、上記圧力分割回路への供給圧力（ポンプ８００ｅから入口ポート８５６に供給された圧力）である。
Ｐ2は、第１のキャビティ８４４内の流体圧力であり、かくして、第１のキャビティ８４４と第１のチャンバー８８２との間の流体通路８４８の故に摺動バルブ８４０の制御面（第１の端部面８６８）に差し向けられた制御圧力となる。
【００２２】
Ａ1は、圧力分割回路の上流側のオリフィス、即ちパイロットバルブ８３６及び入口ポート８５６により形成された可変オリフィスの開口面積（流れ面積）である。
Ａ2は、圧力分割回路の下流オリフィスの開口面積（流れ面積）、即ちオリフィス８５４の流れ面積である。
【００２３】
好ましくは、第２の端部面８７０の面積に対する第１の端部面８６８の面積の比率が、チャンバー８８４内の（第２の端部面８７０に対して作用する）圧力がＰ1にほとんど等しい圧力にまで上昇させることができるようであるのがよい。
【００２４】
摺動バルブ８４０は、作動の３つの主要なゾーン又は位置を有する。即ち、圧力増大位置、圧力維持位置、オリフィス、圧力減少位置である。図２及び図３に示されているように、摺動バルブ８４０は、圧力維持位置、即ち、負荷に関して加圧流体を保持する位置にある。摺動バルブ８４０が（図２及び図３に示されたように）右方に移動する場合、摺動バルブ８４０は圧力減少位置にある。これは、ＥＣＵ８０４が、アクチュエータ８６７に供給された電流を増大させることによりパイロットバルブ８３６を閉じるように指令するとき達成される。アクチュエータ８６７のリブは拡張し、ビーム８６６を枢動させ（屈曲ビーム８６６ａを曲げ）、入口ポート８５６のより多くの部分を覆わせる。流れは、入口ポート８５６から出口ポート８５２までの第２の通路８５０内で減少する。オリフィス８５４に亘る圧力降下は減少する。第１のキャビティ８４４、第１の通路８４８及び第１のチャンバー８８２内の圧力も減少する。このことは、摺動バルブ８４０上に作用する力の不均衡を生じさせる。第１の端部面８６８上に作用する、（第１のチャンバー８８２内で低下した圧力に起因して）減少した力は、（負荷部に接続された）チャンバー８８４内の圧力に起因して第２の端部面８７０上に変わらずに作用する力よりも小さくなる。力は、摺動バルブ８４０を（図２及び図３に示されたように）右方に押しやる。かくして、薄板部８７６は、右方に移動され、負荷部からの加圧流体の流れが、負荷ポート８６２ｂを通り、摺動バルブ８４０内の第２の開口８７４を通ることを可能にする。そこから、流れのうちのあるものは、タンクポート８６０から直接流れ出るが、流れの中には、薄板部８７６の頂部の上方のトラフ部８６５内に上昇し、第１の開口８７２を通って下降し、タンクポート８６０から出るものもある。この態様では、圧力は、負荷部から解放され、タンクポート８６０に接続された低圧リザーバーに排出される。摺動バルブ８４０上に作用する力が（図２及び図３に示されるように）摺動バルブ８４０を左方に移動させるのに十分であるようにチャンバー８８４内の（負荷ポート８６２ａを通って作用する）圧力が減少するとき、摺動バルブ８４０は、圧力保持位置に戻るように移動する。力が等しくなる場合、摺動バルブ８４０は、圧力保持位置で停止する。かくして、（負荷ポート８６２ａを通して検出されたときの）負荷部における圧力は、アクチュエータ８６７に供給された電気信号（電流）に比例（図示の実施形態では、逆比例）する。
【００２５】
ＥＣＵ８０４がアクチュエータ８６７のリブを通って流れる電流を減少させるとき、パイロットバルブ８３６のビーム８６６は、入口ポート８５６のより多くの部分を露出させるように枢動する。これは、第１のキャビティ８４４及び第１のチャンバー８８２内の圧力増加を生じさせるが、第２のチャンバー８８４内の圧力は一定値のままである。摺動バルブ８４０は、該摺動バルブ８４０上に作用する力の結果として生じた不均衡に起因して（図２及び図３に示されるように）左方に移動される。摺動バルブ８４０が圧力減少位置にあった場合、この左方への移動は、摺動バルブを図２及び図３に示された圧力維持位置に戻るように移動させる。ＥＣＵ８０４が電流を更に減少させ、パイロットバルブ８３６を更に開放させる場合、第１のチャンバー８８４内の圧力は更に増大し、摺動バルブ８４０を、圧力増大位置へと、（図２及び図３に示されるように）左方に押しやる。薄板部８７０は、左方に移動され、供給ポート８５８から摺動バルブ８４０内の開口８７８を通る加圧流体の流れを可能にしている。そこから、流れのうちのあるものは、負荷ポート８６２ａから直接流れ出るが、流れの中には、薄板部８７０の頂部の上方のトラフ部８６４内に上昇し、第２のチャンバー８８４を通って、負荷ポート８６２ａから出るものもある。この態様では、圧力は、供給ポート８５８に接続された高圧流体源から差し向けられ、負荷ポート８６２ａに接続された負荷部（例えば、電子制御式自動トランスミッション８００の液圧作動型部品）に印加される
本発明のマイクロバルブ装置８２５は、適切なゼロ電流／最大電流信号を（各々）アクチュエータ８６７に提供することによって、全開／全閉態様で作動させることができることが理解されよう。パイロットバルブ８３６を、アクチュエータ８６７が屈曲ビーム８６６ａにより提供された枢動接続部と、入口ポート８５６を覆ったり露出させたりするビーム８６６の端部との間でビーム８６６に作用するように構成することができることが更に理解されよう。そのような実施形態では、アクチュエータ８６７への最大電流は、電子制御式自動トランスミッション８００の連係された液圧作動型構成部品に供給される圧力の増大を生じさせる一方で、アクチュエータ８６７に対するゼロ電流は、連係された液圧作動型構成部品に供給される圧力の減少を生じさせる。
【００２６】
マイクロバルブ装置８２５が、電子制御式パイロットバルブ８３６及びパイロット作動型摺動バルブ８４０の両方を含むものとして説明されたが、パイロットバルブが本文中で示されたものとは異なる形態を持ち得ること、パイロット作動型バルブが本文中で示されたものとは異なる形態を持ち得ること、或いは、実際には、マイクロバルブ装置８２５が、ポンプ８００ｅから電子制御式自動トランスミッション８００の液圧作動型構成部品への加圧流体の流れを直接制御する電子制御式マイクロバルブを代わりに備え付けることができることが予想される。加えて、図示されていないが、様々な他のマイクロ機械加工された電子構成部品を、マイクロバルブ装置８２５のボディ８４２内に製造することができるということも予想される。これらの構成部品の例は、トランスミッション制御ユニット８０６又はＥＣＵ８０４の全体と、電子制御式自動トランスミッション８００の他の液圧作動型構成部品を作動させるための追加の機械加工バルブと、圧力センサー、位置センサー、温度センサー及び加速度計を始めとする広範囲に亘る様々なセンサーと、を含むことができる。
【００２７】
例えば、図４は、マイクロバルブ装置のボディ８４２の外側に固定された圧力センサー８９０を示している。圧力センサー８９０は、マイクロ電気機械式システム（ＭＥＭＳ）装置である。圧力センサー８９０は、負荷ポート８６２ａの反対側のトラフ部８６４の領域にボディ８４２に連結された金属歪ゲージ８９０ａを備えている。歪ゲージ８９０ａ及び圧力センサーの他の部分を、金属メッキ又は金属蒸着を始めとする任意の適切な手段によりボディに付着させることができる。ボディ８４２は、この領域では比較的薄い壁を有し、この壁は、第２のチャンバー８８４内の圧力が増減するとき、微細に膨張したり収縮したりする。該ボディのこの運動は、歪ゲージ８９０ａの内部抵抗の変動を引き起こす。これらの変動は、歪ゲージ８９０ａから、制御システムのワイヤを装着することができるパッド８９０ｃへと延在する、複数のインストルメントリード線９０ｂを通して監視することができる。この態様では、圧力センサー８９０は、負荷ポート８６２ａにおける圧力を表す信号を発生することができる。
【００２８】
図５を参照すると、複数のマイクロバルブ装置８２５が、複数の液圧作動型構成部品８００ｄを制御するため概略的に示されている。図示のように、マイクロバルブ装置の各々は、ポンプ８００ｅから加圧流体が供給される。マイクロバルブ装置８２５は、ＥＣＵ８０４により電子的に制御される。圧力センサー８９０は、ＥＣＵ８０４に圧力信号を提供するためマイクロバルブ装置８６７ｄの各々に設けられるのが好ましい。マイクロバルブ装置８２５の各々及びＥＣＵ８０４は、例えば電子印刷回路基板であるとすることができる共通の基板８９２上に取り付けられている。
【００２９】
特許法の条項に従って、本発明の原理及び作動モードが、その好ましい実施形態で説明され、示された。しかし、本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく、特有に説明され示されたものとは異なる仕方で実施することができるということが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明のマイクロバルブを適切に使用することができる、電子制御式自動トランスミッションの概略図である。
【図２】図２は、図１の自動トランスミッションで使用するのに適した、本発明に係るマイクロバルブ装置の実施形態の上面図であり、マイクロバルブ装置の可動構成部品を示すため部分的に破断されている。
【図３】図３は、ライン３−３に沿って取られた、図２のマイクロバルブ装置の概略図である。
【図４】図４は、マイクロバルブ装置のボディの外側に固定された圧力センサーを示す図である。
【図５】図５は、複数の液圧作動型構成部品を制御するために複数のマイクロバルブ装置を配置した状態を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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