专利名称：用于测试液压歧管的方法
技术领域：
本发明涉及一种有利于液压歧管的组装与测试的制造过程、系统和方法。
背景技术：
电动液压歧管组件应用在许多行业中，其具有多个设置在歧管档块(manifold block)上的电磁阀，每个电磁阀都可操作以控制从入口到单独 出口的压力。各个出口内的传感端口配备有在传感端口上密封的压力传感 器，用于提供指示传感压力的信号。压力传感器安装在引线框架上并连接 到引线框架中的导电条。引线框架中具有狭槽，当转换器(transducer) 密封在传感端口上并且引线框架附装到歧管档块时，所述狭槽允许框架通 过卡销连接同时电连接到各个电磁阀上的接线端。这种类型的歧管用于控制伺服致动器一一例如用在机动车辆的自动变 速动力传动装置/自动变速器中的离合器致动器，其中希望利用电子控制器 控制变速器的变速或换档模式一一中的液压流体的压力。已发现这种结构 广泛应用在现代的自动车辆变速器中，因为电子控制器可实时接收车辆运 行参数的多个输入，例如道路速度、节气门位置和发动机RPM;并且可对 电子控制器进行编程以便基于已知的可用发动机功率、车辆质量和运行参 数输入值而提供最优的换档模式。在为了执行期望的换档而提供用于控制施加到各个变速器变速离合器 致动器上的液压流体压力的换档模式时，已发现在各个电动阀的出口设置 压力传感器可实时提供离合器致动器压力信号，实际上该信号是作用在离 合器上的力的类比量，而所述力又与在接合和分离过程中由离合器传递的
转矩成比例。这种结构为特定的齿轮组提供了与所传递的转矩成比例的电 信号，并由此提供了变速器换档的实时闭环控制。已发现这种结构作为用 于通过电子控制器进行的开环换档控制的预定换档算法的替换方案是理想 的。发明内容要能够以简单并易于在大规模生产中进行安装且成本足够低的方式在 变速器换档控制模块或歧管组件中将多个压力传感器电连接到电磁阀，就 需要一种用于组装和测试液压歧管的新颖且成本低的方法。液压歧管的组 装和测试包括提供至少一个待組装和待测试的元件，该元件来自具有至少一个下列元件的元件组电动液压比例阀、电动液压"开/关"阀、用于提 供至少一个反馈信号的传感器、保持元件和可选择的微处理器/控制单元。
从下面的详细说明、所附权利要求和附图可更清楚地看到本发明的特 征和有创造性的方面，以下是对附图的筒要说明图l是组装好的歧管档块、阀、压力传感器和电接口/电界面的第一实 施例的透浮见图；图2A和2B是图1的组件沿分离线11-11分开的单个的分解闺；图3是图1的组件的俯视图；图4是沿图3的剖面线4-4截取的剖视图；图5是沿图3的剖面线5-5截取的剖视图；图6是图3的一部分的放大视图，示出压力传感器布置的可替换实施例；图7是沿图6的剖面线7-7截取的剖视图； 图8是第一示例性电接口的俯视图； 图9是第二示例性接口的俯视图；图10是为了测试液压歧管而架设的测试台的一个实施例的示意图，为
简单起见示出对两个阀的测试；以及图ll是系统数据流动和校验的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，详细示出示例性实施例。尽管附图表示出实施例，但 附图并非一定按比例绘制，某些特征可能被放大以更好地示出和解释实施 例的创新方面。此外，在本文中所述的实施例并非是穷举性的或另外限制 或约束在图中示出和在下述详细说明中所公开的确切形式和构型。在整个说明书中所用的术语"阀"或其任意变型在下文中被定义成包 括但不限于通过打开、关闭或阻塞端口或通道来调节流体如气体、液体， 或松散颗粒通过管路或通过孔的流动的各种装置中的任一种；以及通过打 开、关闭或部分阻塞一个或多个端口或通道的活动部件来起动、停止或调 节流体的流动的各种机械或电气装置中的任一种。在整个说明书中所用的 术语"歧管"或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于用于基本同 时地操作任意种类的数个装置的元件。在整个说明书中所用的术语"传感 器"或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于接收和响应信号或激 励的装置；和接收信号或激励(例如热量或压力或光或运动)并以独特的 方式响应它们的任意装置。在整个说明书中所用的术语"压力，，或其任意 变型在下文中被定义成包括但不限于施加在单位面积或体积上的力；以 帕斯卡(SI单位)或达因(cgs单位)或磅每平方英寸进行度量。在整个 说明书中所用的术语"液压，，或其任意变型在下文中被定义成包括但不限 于属于处于压力下的流体的、涉及处于压力下的流体的、由处于压力下 的流体移动的或由处于压力下的流体操作的。在整个说明书中所用的术语 "数据"或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于真实信息，尤其 是组织起来以用于分析或用于推理或作决策的信息；来源于科学实验的数 值；和数字信息或以适于用计算机处理的形式表示的其它信息。在整个说 明书中所用的术语"泵"或其任意变型在下文中被定义成包括但不限于 用于提升、压缩或传输流体的机器或装置。 参照图1至5，液压歧管的一个实施例总体表示为10并包括歧管档块 12、电接口 14和多个电磁阀16、 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30。尽管在 这些图中将引线框架示出为接口 14,但接口 14也可以是分配通信信号和 动力的任意结构，例如光缆、电镀轨道(plated trace )、挠性/软性电路(板)、 线束、无线接口等，这将在下面更详细地描述。接口 14包括多个压力传感器或转换器32、 34、 36、 38、 40,它们每 个均具有固定或附接到导电垫块上的导线，所述导电垫块分别用各个传感 器的附图标记加上上标来表示。 一专用集成电路(ASIC)与各个传感器 32、 34、 36、 38、 40集成在一起。该ASIC执行两个主要功能a)在传 送给TCU之前对原始的传感器信号进行调节，和b )将用于每个传感器棵 片(sensor die )的校准数据永久地存储在ASIC的内存中以便在以后根据 需要取用。这些传感器校准数据很可能由传感器供应商在其工厂内在测试 过程中获得并立即存储在ASIC中。或者，如果引线框架的封装约束允许， 则单个ASIC也可多路复用多个传感器。如图2B所示，歧管档块12包括多个水平地形成在歧管档块12的竖 直延伸的侧面54中的装阀腔42、 44、 46、 48、 50、 52，每个装阀腔都具 有分别用56、 58、 60、 62、 64、 66表示的出口通道，这些出口通道连接到 (未示出)档块的底面并适于连接到待控制装置中对应的液压通道，例如 用于换档离合器致动的自动变速器阀体中的控制压力通道。各个阀16至26在其上形成有位于设在阀上的用图2B中的附图标记 68、 70、 72、 74、 76、 78表示的一对O形圏密封件之间的出口通道(未示 出)。 一穿过阀块(valve block)形成的入口通道(未示出)与分别位于 各个装阀腔42、 44、 46、 48、 50、 52底部的入口 90、 92、 94、 96、 98、 100 (见图4)连通，并且向在图2B中分别用78、 80、 82、 84、 86表示的 各个电磁阀处的入口提供加压流体。参照图2A和2B， 一对辅助阀腔102、 104形成在歧管12的水平延伸 的上表面中；并且各自具有分别形成在其底部内的入口通道106、 108。在 各个腔102、 104的侧面内形成有出口，用于在变速器中提供流动的辅助功
能，其中所述出口之一在图2B中可见并用附图标记110表示。电磁阀28、 30分别设置在腔102、 104中。各个阀16至26和28、 30具有沿向上的方向从其延伸以用于连接的一 对电插头端子，分别用103至132表示，这将在下文中描述。档块12具有多个设置在其上表面上并分别用附图标记134、 136、 138、 140、 142表示的多个间隔开的传感端口；并且各个端口 134至142可在档 块内部通过档块内的中间通道(未示出)分别连接到出口通道56至66之 一。或者，端口 134至142也可连接到变速器阀体中的通道。参照图2A和4， 一对具有大致的直角构型且用附图标记144、 146表 示的支架设有分别用148至158表示的分支或槽口 ，并接納在如图2B所 示的分别位于电磁阀16至26上的分别用160至170表示的凹槽上，用于 将阀保持在它们各自的装阀腔中。支架144、 146通过穿过支架内的孔173、 175、 177、 179并与设在档块12的上表面中的螺紋孔180、 182、 184、 186 螺故接合的保持螺栓、螺钉或其它紧固机构172、 174、 176、 178保持在歧 管档块12上。支架144、 146还具有分别形成在其中的孔180、 182、 184、 186、 188, 这些孔与设在歧管档块中的保持紧固件孔190、 192、 194、 196、 198对准， 以供保持螺栓、螺钉或其它保持机构(未示出)穿过而连接到变速器壳体。 类似地，歧管档块12具有附加的孔193、 195、 197、 199以用于接納螺栓、 螺钉或其它保持机构从其中穿过而连接到变速器盖板。参照图1、 2A、 3、 4和5，接口 14具有多个成对地且间隔开地形成在 其中的狭槽200至224，这些狭槽设置在该接口上，定位成分别连接到阀 16至26的电气端子103至124。第二组狭槽225至230设置在形成于接口 上的凸起部分232、 234的顶部以容纳竖直延伸的阀28、 30,并且狭槽225 至230定位成各自分别直接设置在电气端子126至132之一的上方。接口 14具有形成其一端上的电插座部分240，该电插座部分具有多个 设置在其中的电插脚，在图中示出五个电插脚并用附图标记242至250表 示。可以理解，电气端子例如端子242至250分别连接到导电条(未示出)，
所述导电条在框架14内延伸并分别连接到垫块例如32'、 34，、 36'、 38'、 40'之一，还分別连接到在狭槽200至224和狭槽226至230中具有暴露出 的部分的未示出的导电条。因此，在该实施例中整个接口 14接纳在歧管档 块12上，并同时与端子103至132进行电连接。然后接口 14通过保持螺 栓、螺钉或其它保持机构252、 254、 256固定到档块12上。应当指出，将 接口 14固定到档块12上并非一定需要单独的紧固件；例如，接口可直接 附装到档块12上。参照图2A、 4和5，分别用243、 245、 247、 249、 251表示的多个0 形圏分别设置在形成于各个传感端口 134至142的顶部的沉孔或环形槽内， 并利用与端口相关的相应压力转换器32至40的底面围绕端口上端提供密 封。O形圏预先安置在沉孔中并分别抵靠传感器32至40之一的底面而密 封。参照图2A，可以看到支架144和146具有形成在其中的分别用272、 274、 276和278、 280表示的间隙孔以提供围绕传感端口 134至142的间 隙，用于供压力传感器32至40向上延伸而穿过支架。参照图6和7，示出用于安装典型的固态压力传感器棵片340的一种 可能的结构或实施例，其中棵片安装在陶瓷盘342上，而从棵片伸出的导 线344用于附接到设在如图6中用虚线示出的导体的端部处的暴露的垫块 340'，所述导体嵌入在接口 14中。棵片340例如通过使用环氧树脂或其它 适当的粘合剂粘结到陶瓷盘上。然后通过任意适当的便利手段例如焊接将 从棵片伸出的导线344分别附接到各个垫块340'。随后用适当的罐装剂 (potting agent) 345例如硅树脂凝胶填充围绕棵片340设在接口 14中的 凹腔346，以保护电连接。然后可用适当的塑料盖350密封充满硅树脂凝 胶的凹腔以用于进一步保护。应当理解，压力信号通过适当的孔或感应孔 348进入以将传感压力施加到棵片340的底面。盘342通过适当的弹性密 封环352密封在歧管传感端口上。应当理解，在图6和7的实施例中用于 压力传感器和歧管传感端口的密封以与图1至5的实施例10相同的方式实 现。
图8和9示出可用于接口 14的可能的替换结构。本领域技术人员将懂 得如何将这些可替换的接口 14结合到创新性的系统10中。图8示出电镀 轨道400的例子，其包括导电轨道402和施加在非导电基底406例如聚合 物基底上的导电安装区域404。导电安装区域404用于安装压力转换器， 并且与传输控制器(TCU)互连。在基底406上施加电镀轨道400允许将 压力转换器附接到歧管12。测试台转换器可被认为是带有与之相关联的集 成传感器(integral sensor)的主机(masters),所述集成传感器按照所 述"主机"来校准。电磁阀的特征也可在于测试台主机转换器，而不是集 成传感器。举例说来，可移除测试台转换器，并可从集成传感器直接将输 出数据记录到数据采集系统302。图9示出可用作接口 14的挠性电路410的示例。挠性电路410可安装 在歧管12上以允许与系统10中的压力传感器组件互连。挠性电路410包 括多个从主线路414伸出的分支412。各个分支412可包括通过任意已知 的方式将挠性电路410连接到电插脚的孔416。图10是用于测试图1-9的液压歧管10的闭环测试台300的一个实施 例的示意图。测试台300也可以是^f交准台等。测试台300包括与至少一个 传输控制器304 (TCU)通信的测试台指令和数据采集部分302。测试台 指令和数据采集部分302可以是TCU 304内部的程序或者更可能是单独的 元件，例如专用才莫块或计算机。测试台指令和数据采集部分302至少包括 用于与液压歧管10的输出进行比较的预定电磁阀数据306。数据306是在 预定条件下已事先获得的电磁阀性能数据。在一个示例中，出于测试的目 的，数据306表示在20。C时的期望的电磁线圏传递函数数据。在另一个示 例中，数据306表示在70。C时的电磁线圏传递函数数据。数据306可在单 独的电磁阀测试台上获得。 一旦整个歧管组件在该位置进行测试，来自两 个测试台的电磁阀数据306可相互关联并进行比较以确保质量并减少总体 测试循环时间。另外，数据306可在制造过程之前、之中和之后的任意时 间以任意方式-包括测试台300、校准台(未示出)或任意的信息收集设 备—得到。
TCU304是控制电子自动变速器(未示出)的装置。图1的压力传感 器或转换器32、 34、 36、 38、 40以及由发动机控制单元(未示出)提供的 数据用于计算如何和何时在车辆(未示出)中进行换档以获得最佳性能、 燃料经济性和换档品质。为简单起见，在图10中示出两个压力传感器32、 34与电接口 14的专用集成电路(ASIC)通信以用于监测电磁阀18、 20。 在自动变速器的换档由TCU304控制的车辆上，歧管真空、发动机运行温 度、档位选择、节气门位置及其它因素都传送给TCU304。 TCU304产生 起动在图1中分别用103至132表示的电插头端子的输出信号，这些输出 信号继而操作电》兹阀18至26。为简单起见，在图10中示出电磁阀18和 20。在一示例性实施例中，测试台300包括在流体泵312的作用下移动的 流体流。泵312包括总体表示为314的适于接收来自容器316的流体的入 口部分和总体表示为318的适于向电》兹阀18、 20输送流体的出口部分。泵 312的作用是在测试台300的至少一部分中产生流体流和压力。泵312的 出口压力由压力调节阀320控制。流体流过过滤器322到达液压蓄能器324。液压蓄能器324是储能装 置，其各种类型在工业中都是公知的。蓄能器324靠近泵312设置，其带有单向阀(未示出)用于预防回流。 对于活塞泵而言，蓄能器324吸收来自泵312的能量波动并保护系统免受 流体冲击。这就保护了测试台300的元件免受可能的破坏力。供应转换器 328测量供应到歧管10的入口的流体压力。TCU 304控制由电磁阀18、 20提供的流体压力，以用于测试液压歧 管10。来自电磁阀18、 20的输出流体压力通过压力控制转换器330和430 来测量。该压力数据被上传到测试台300的测试台指令和数据采集部分302 以与先前得到的数据进行比较。来自各个电磁阀18、 20的输出流体通过输 出调节阀332和432调节而回到测试台容器316。扫掠(sweep)电磁阀输 出压力也"扫掠"集成压力传感器32至40。因此，传感器32至40可同 时表现出与阀 一样的特征。 举例来说，获得两个温度和三个压力以用于校准传感器32至40。测 试可在二十摄氏度(20 °C )或七十摄氏度(70 °C )下进行。在二十摄氏度 (20 °C )下的测试可包括七十摄氏度(70 °C )的相关性测试。测试可在流 体或压缩空气中进行。压缩空气测试可以包括相关性液压流体测试。现在参照图11，示出一种示例性的测试方法，包括液压歧管的机械组 件，总体示出为400。上述的阀测试台数据306设置在图10的测试台指令 和数据采集部分302中并且可在阀数据下载步骤402中下载。下载阀数据 的步骤402可在比较数据结果之前的任一点执行，其进一步地描述如下。 阀数据是将阀的压力特征化为期望的输出电压/电流/频率的数据。组装好的 歧管在移动步骤404移至测试台。然后在测试步骤406中在预定温度下测 试液压歧管10的压力和泄漏。在一个示例中，歧管在20。C或70。C下进行 测试。随着歧管入口压力按要求从零(0 )表压增大到完全正常工作压力或"校 验，，压力，压力和泄漏测试步骤406包括收集多个压力值和传感器输出。 测试步骤406收集多个校准点以检验阀曲线和传感器输出的结果。另外， 所收集的数据包括可测量的数据，例如阀的泄漏、电磁线圏函数和压力传 感器函数。在上传步骤408，压力值数据和传感器输出数据被上传到图10 的测试台300的测试台指令和数据采集部分302。上传步骤408包括先前 在下载步骤402下载的数据，其包括来自电磁阀测试台的在预定温度下的 压力输出值。还包括在传感器供应商处进行测试的过程中存储在ASIC中 的被上传的传感器校准数据。该ASIC数据从ASIC通过TCU传输到测试 台指令和数据采集系统。然后压力输出值和传感器输出两者与已经存储的 阀测试台数据306进行比较。来自歧管测试台的电磁阀压力输出值和来自电磁阀测试台的电磁阀压 力数据输出值之差在比较步骤410进行检验。如果实际的歧管测试压力点 (Pa)和电磁阀测试台压力点(Pb)之差小于所有阀的期望公差，则该电 磁阀-歧管组件可以接受。歧管测试台压力输出值和存储在ASIC中的供应商传感器测试台输出 值之差在比较步骤412进行检验。如果歧管测试台压力点(Pa)和供应商 传感器测试台压力点(Pb)之差小于压力传感器的期望偏差，则该压力传 感器-歧管组件可以接受。上述制造过程包括从一个工艺步骤到下一个工艺步骤的协同的数据 流。因此，由于各个电磁岡和压力传感器的校准是唯一的，上述制造方法 通过条形编码、整体式流程或某种其它方法提供所有部件的串行或顺序控 制。上述说明仅用于例示和例述本发明的方法和系统的示例性实施例。其 并非是穷举性的或将本发明限制于所公开的任意确切形式。本领域技术人 员应当理解，可对本发明作出各种变型以及用等效物替换其元素而不会脱 离本发明的范围。此外，可作出多种修改以使特定的情形或材料适应于本 发明的教导而不脱离其本质范围。因此，本发明不限于公开成作为实施本 发明的最佳方式而想出的特定实施例，而是本发明将包括处于权利要求的 范围内的所有实施例。本发明在不背离其精神或范围的情况下可采用与(本 文)具体说明和示出的方式所不同的其它方式加以实施。本发明的范围仅 由所附权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于测试歧管的系统，包括用于储存流体的容器(316)；选择性地使所述流体朝歧管区域移动的泵(312)；和与所述歧管连通的测试机构，所述测试机构可存取预定的测试数据。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵(312)由压力 调节阀(320 )选择性地控制。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述泵 (312)和所述歧管区域之间的过滤器(322)。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述过滤 器(322)和所述歧管区域之间的蓄能器(324)。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蓄能器(324)包 括单向阀。
6. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，还包括与所迷歧管连通 的传输控制器(304)。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所迷传输控制器(304) 选择性地控制所述歧管的至少一个电/f兹阀(78、 80、 82、 84、 86或88 )的 流体压力。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括至少一个测量所 述压力的压力控制转换器(330或430)。
9. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括将所述压力与所 述预定的测试数据进行比较的数据比较机构。
10. —种用于测试歧管的方法，包括以下步骤 提供用于储存流体的容器(316); 使所述流体朝歧管区域移动； 用先前获得的测试数据测试所述歧管。
11. 根据权利要求10所迷的方法，其特征在于，还包括收集多个校准
12. 4艮据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述^f交准点 与来自所述歧管的多个压力值和传感器输出进行比较。
13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试数据包括阀 泄漏、电^f兹线圏函数和压力传感器函数中的至少一个。
14. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试数据包括电 磁线圏压力输出和预定温度。
15. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述测试数 据上传到与所述歧管连通的测试机构中。
16. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将传感器校准 数据上传到测试机构中。
17. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，传输控制器(304) 选择性地与测试机构通信，所述传输控制器(304)选择性地控制所述歧管 的至少一个电^兹阀(78、 80、 82、 84、 86或88)的流体压力。
18. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试包括用所述 测试数据校准至少一个电^兹阀(78、 80、 82、 84、 86或88)。
全文摘要
本发明涉及一种有利于组装与测试带有集成的闭环压力传感和反馈的液压歧管的制造过程、系统和方法。
文档编号G01M99/00GK101153831SQ200710170110
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者D·E·赫伯特, D·R·索斯诺夫斯基 申请人:伊顿公司