JP5675933B2 - 制御装置ハウジング - Google Patents

Description

本発明は、制御装置ハウジングに関し、特に自動車の伝動装置の伝動装置制御モジュール用の制御装置ハウジングに関する。

自動車の伝動装置用の伝動装置制御モジュールでは、現在、ハイブリッド制御装置、センサおよび伝動装置制御モジュールを接続するための少なくとも１つのコネクタまたはプラグ接続部が、自動車の車両ケーブルハーネスに用いられる。自動車のケーブルハーネスに接続するためのコネクタは、伝動装置プラグとも呼ばれる。ここで言及する伝動装置制御モジュールは、現状ではＡＴＦ（automatic transmission fluid：オートマチックトランスミッションフルード）を使用して用いられ、−４０℃〜１５０℃の極めて大きな温度変動に曝されている。伝動装置制御モジュールに用いられる敏感な電子部品を、攻撃性のオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：automatic transmission fluid）から保護するために、電子部品を密なハウジングに内蔵するよう努められている。前述した高い運転温度において伝動装置制御モジュールの電子素子の十分な放熱を保証するために、伝動装置制御モジュールの制御装置ハウジングの金属製の基準面が、伝動装置液圧系のアルミニウムハウジングに当接される。その意味するところによれば、制御装置ハウジングの金属製の基準面は、伝動装置液圧系のアルミニウムハウジングと接触し、これによって熱伝導による損失熱の放出が行われる。

大量生産にみられる伝動装置モジュールの構成では、電子回路用の緊密な制御装置ハウジングが設けられている。緊密な制御装置ハウジング自体は、ガラス融着された金属ピン（金属ピンはボンディングによる回路と打抜格子との間の電気コンタクトを実現する）と鋼蓋（鋼蓋は基板と密に溶接されている）とを備えた、平らに形成された鋼基板から成っている。センサおよび電子モジュールのコネクタに対する、ガラス融着された金属ピンの電気接続は、打抜格子を介して行われる。打抜格子は、ガラス融着されたピンに溶接されている。ガラス融着されたピンが制御装置の基板から突出するので、伝動装置液圧系の、放熱に必要なコンタクト面が高くした面は形成しなければならない。

ドイツ連邦共和国特許第１９６４０４６６号明細書において、電子素子または回路支持体用の金属製の支持部ならびに支持部の製造方法が開示されている。前掲ドイツ連邦共和国特許第１９６４０４６６号明細書には、緊密なハウジングが記載されており、ハウジング内で、ガラス融着された金属ピン（Ｐｉｎｓ）が直に制御装置ハウジングの底部にガラス融着されるのではなく、２つの分離した部分にガラス融着されている。分離した両方の部分は、ピンストリップとも呼ばれ、ピンストリップは、製造後に底板に溶接される。この技術の利点によれば、比較的小さなピンストリップだけをガラス融着に際して加熱すればよく、比較的大きな底板は、ガラス融着に際して生じる高温に曝す必要がない。

現在の大量生産にみられる、シールされた制御装置ハウジングを備えた電子モジュールの別の構成は、アルミニウムプレートに接着されたフレキシブルなプリント基板（ＦＣＰ＝flexible printed circuit）をベースに提供される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０７９４９号明細書において、密な制御装置ハウジングの機能が記載されている。たとえばポリイミド箔、接着剤、銅、接着剤、ポリイミド箔から成るフレキシブルなプリント基板は、回路支持体（ＬＴＣＣ）上で電子素子と材料結合で結合されていて、たとえば接着されている。ＬＴＣＣから直にフレキシブルなプリント基板にボンディングが行われる。フレキシブルなプリント回路上に、エラストマシールの挿入されたプラスチックカバーが載設され、たとえばリベット結合によってアルミニウムプレートに固定される。ここでも放熱は、伝動装置液圧系のハウジングへ行われる。しかも制御装置ハウジングのフラットな構成によって、ドイツ連邦共和国特許第１９６４０４６６号明細書における構成のような高くした面は不要である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０６１８１８号明細書は、制御モジュールに関する。ここでは自動車の伝動装置用の制御モジュールが提案されており、制御モジュールは、支持部を備えている。支持部に、制御装置が配置されており、制御装置は、第１のハウジング部分と、第２のハウジング部分と、第１のハウジング部分と第２のハウジング部分との間に配置されたハウジング内室とを備えている。少なくとも１つのフレキシブルな導体箔が設けられており、導体箔は、ハウジング内室の外側に配置された電気素子と回路部分との電気接続に用いられる。制御装置は、第１のハウジング部分で、支持部の載設部分に載設して配置されている。第２のハウジング部分は、載設部分の内側で、第１のハウジング部分に配置されている。

独国特許第１９６４０４６６号明細書 独国特許出願公開第１９９０７９４９号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０６１８１８号明細書

本発明により提案される解決手段によれば、制御装置ハウジングが提供され、制御装置ハウジングは、容器状のベース成形体ならびに蓋として形成された金属部分を備えており、蓋は、有利には鋼から成っており、前述の両方の金属部分、つまり容器状のベース成形体および蓋は、相互に材料結合で結合することができ、たとえば相互に溶接可能である。電気コンタクト用のコンタクトピンは、直にベース成形体、つまり容器状の構成部分にガラス溶着される。本発明により提案される解決手段によれは、底板が極めて平らになっている。これによって回路支持体と底板との間、もしくは底板と伝動装置液圧ハウジングとの間に生じるギャップが僅かであり、これによって良好な放熱が保証される。コンタクトピンは、本発明により提案される解決手段によれば、コンタクト用のワイヤボンディングがコンタクトピンの端面に設置されるように配置される。さらに本発明により提案される解決手段によれば、引張荷重軽減部を介して、機械的な力、つまり運転中に生じ得る震動、振動ならびに熱に起因する膨張を吸収することができ、これによって打抜格子に対するコンタクトピンの電気コンタクト（レーザ溶接の範囲内で材料結合部として形成される）を、機械荷重から実質的に解放して保持することができる。さらに本発明により提案される解決手段の利点によれば、電気コンタクトを、特別に要求される伝動装置などだけではなく、モジュール式の様々な態様の電子装置モジュールに用いることができる。

電気コンタクトを確保するコンタクトピンの挿入は、ガラス融着によって直にベース成形体に行われる。たとえば金属およびガラス材料の使用、ならびに使用される材料結合式の接合方法としての溶接もしくはコンタクトピンのガラス融着プロセスによって、安定した確実なプロセスで緊密で安価なハウジングの製作が実現される。

特に使用される容器状のベース成形体は、極めて高い構造強さを有している。これによって、コンタクトピンは、プロセスステップであるガラス融着によって容器状のベース成形体に直に取り付けることができ、しかもこの加工プロセスでは、高温で容器状のベース成形体の底面が許容できないように変形して、寸法を損なうことはない。したがってたとえばドイツ連邦共和国特許第１９６４０４６６号明細書に記載されたような、底板とのピン条片の溶接は、完全に省略することができる。容器形状に伴う構造強さによって、熱伝達による放熱を確実にするための高くされた面が不要である。伝動装置制御モジュールの機械式の固定のための面、つまりねじ止め面、ならびに放熱に必要な面は、１平面を成すので、伝動装置液圧系のハウジングは、簡単に平らに形成することができ、これは製作コストに有利に影響する。

概ね容器状に形成されたベース成形体の縁部は、孔を備えた個々の部分がベース成形体を覆う蓋よりも大きく形成されるようになっている。ベース成形体の拡大された縁部によって、打抜格子を機械式に制御装置ハウジングに固定することができ、たとえば打抜格子に射出成形されたプラスチックピンを縁部に設けられた孔を通って延在させ、次いでそこで鋲止めすることができる。これによって打抜格子の引張荷重が軽減されるので、打抜格子とコンタクトピン（コンタクトピンはレーザ溶接によってベース部分にたとえば接合することができる）との間の電気コンタクトは、機械荷重に曝されることはない。さらに取り扱いの容易な構造群（制御装置／打抜格子）を形成することができ、これは製作に関して好適である。

制御装置ハウジングの機械式の固定は、垂直に蓋に作用する力を及ぼすことによって行われる。垂直に蓋に作用する力は、たとえばばねによって実現される。これによって一方では、制御装置ハウジングを機械式に固定することができ、他方ではこのように行われる押圧を介して、ギャップを最低限に形成して放熱のための最適な押圧が達成され、このことは全体的にみて熱伝達部を介する熱伝達に好適な影響を及ぼす。

制御装置ハウジングのベース成形体の概ね容器状の構造によって、ガラス融着されたピン状のコンタクトピンは、回路支持体に対して垂直に配置することができる。これによってガラス溶融されたコンタクトピンと回路支持体との間にワイヤボンディングを取り付けるための好適な配置構造が得られる。水平にガラス融着されたコンタクトピンを備えたいわゆるハイブリッドハウジングでは、平らな接続が実現されるが、ボンディングのプロセスステップは極めて不都合である。ボンディング接続部を形成するために、追加的な作業工程で、平らな面を加圧成形する必要がある。さらにコンタクトピンの水平の配置構造は、振動が生じ易いので底部にとって不都合である。

本発明の根底を成す思想の別の有利な形態では、制御装置ハウジングの容器状のベース成形体に金属製のブロックが取り付けられており、金属製のブロックは、好適にはたとえばアルミニウムのような材料から成っている。金属製のブロックに、回路支持体が接着される。金属製のブロックは、熱分配器として用いられ、特に高温の構成エレメントにおいて熱の良好な放出が提供される。さらに本発明の根底を成す思想の別の形態では、金属製のブロックを容器状のベース成形体に対して絶縁して接着することができ、このようにして効果の高いシールドが達成される。

制御装置ハウジングを備えた伝動装置制御モジュールに設けられた複数の打抜格子を示す斜視図である。 制御装置ハウジングの容器状のハウジング部分を示す斜視図である。 伝動装置液圧系ハウジングに当接された、熱伝達による熱搬送を実現する状態で、制御装置ハウジングを示す断面図である。

図１には、打抜格子を斜視図で示した。打抜格子は、伝動装置制御モジュールに設けられた制御装置ハウジングの容器（槽）状のハウジング部分を取り囲んでいる。

引張荷重軽減舌片３２もしくは引張荷重軽減舌片を貫通する鋲２６と打抜格子１８，２０，２２との間の機械式の固定は、容器状のハウジング部分２４の縁部３４においてガラス融着部３８を通って配置されたコンタクトピン３６の実際の電気コンタクトが分離されるように行われる。絶縁および気密に役立つガラス融着部３８に収容されたコンタクトピン３６は、容器状のハウジング部分２４の縁部３４に対して垂直に配置されており、これはボンディング接続（特にワイヤボンディング）の形成を大幅に簡素化する。

図１から看取されるように、制御装置ハウジング１２は、伝動装置制御モジュールに、特に伝動装置制御モジュールの容器状のハウジング部分２４に、放熱面１４を備えており、放熱面１４は、大体において平らに延在する平面として形成されている。符合１６で、伝動装置制御モジュールに制御装置ハウジング１２を取り付けるための個々の取付開口を示した。取付開口１６によって、制御装置ハウジング１２は、図３に略示した伝動装置液圧系ハウジング１０に取り付けることができる。

図２には、ハウジング部分に挿入された回路支持体ならびに周に沿って配置された引張荷重軽減舌片を備えた容器状のハウジング部分を斜視図で示した。

図２に示したように、容器状のハウジング部分２４は、平らに形成された底面を備えており、底面に回路支持体３０が載設されている。容器状に形成されたハウジング部分２４の底面に対して垂直に、側壁５６が延在しており、側壁５６は、容器状のハウジング部分２４の内面２８を画成する。容器状のハウジング部分２４の周に沿って縁部３４が延在している。図２に斜視図で示した容器状のハウジング部分２４は、深絞り部分として鋼板から安価で丈夫に製作することができる。縁部３４に沿って、ガラス融着部３８に収容されたコンタクトピン３６が配置されている。棒状の外観を有するコンタクトピン３６は、垂直に延びていて、つまり容器状のハウジング部分２４の縁部３４の平らな面に対して９０°の角度を成して延びている。容器状のハウジング部分２４の縁部３４に沿ったコンタクトピン３６の配置は、単数または相並んだ複数の箇所で、単数または複数の側で、縁部３４に沿って行うことができる。縁部３４においてガラス融着部３８に収容されるコンタクトピン３６の数は、回路支持体３６における電子回路の要求に応じて変化させることができる。回路支持体３０は、たとえばＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス：low temperature co-fired ceramic）として形成されていて、容器状のハウジング部分２４の底に接着されている。回路支持体３０は、電子回路を包囲していて、かつ少なくとも１つの電子素子５２を備えている（図３の断面図参照）。

引張荷重軽減切片３２は、図２では、縁部３４に沿った１平面上に配置されている。引張荷重軽減切片３２の配置構造は、容器状のハウジング部分２４を取り付けることができる打抜格子１８，２０，２２の位置に関連している。

図３には、制御装置ハウジングを断面図で示した。制御装置ハウジングの下面は、伝動装置液圧系ハウジングの平面と、熱伝達にとって好適に接触している。

図３に示したように、容器状のハウジング部分２４の放熱面１４は、コンタクト面４２に沿って、容器状のハウジング部分２４、特に放熱面１４と、伝動装置液圧系ハウジング１０との間に形成されている。容器状のハウジング部分２４の下面に設けられた放熱面１４と、伝動装置液圧系ハウジング１０の、平らに形成された平面との間のコンタクト面が大きいほど、より良好な熱伝導４４が生じる。さらに図３に示したように、容器状のハウジング部分２４とハウジング部分２４の蓋部分４０との間に形成された中空室６６内で、回路支持体３０は、少なくとも１つの電子素子５２を装着している。回路支持体３０の下面は、容器状のハウジング部分２４の底面と共に、回路支持体３０と容器状のハウジング部分２４との間のコンタクト面４６を形成する。ここでも当てはまるが、回路支持体３０と容器状のハウジング部分２４の底の内面との間のコンタクト面４６を大きく構成するほど、熱伝導４４はより良好となる。回路支持体３０と放熱面１４の上面との間、もしくは下面、つまり容器状のハウジング部分２４の放熱面１４と、伝動装置液圧系ハウジング１０の、平らに形成された上側の平面との間に維持されるギャップ幅が小さく形成されるほど、放熱４４はより良好になる。

少なくとも１つの回路支持体３０は、上面に、少なくとも１つの電子素子５２を備えた電子回路を収容している。少なくとも１つの電子素子５２は、回路支持体３０に対して電気コンタクトされ、好適にはワイヤボンディングによって回路支持体３０に接着される。回路支持体３０自体も同様にボンディング接続部５０を介して、容器状のハウジング部分２４の縁部３４においてガラス融着部３８にピン状に形成されたコンタクトピン３６と電気コンタクトされている。図３の断面図から看取されるように、第１の打抜格子１８および第３の打抜格子２２の射出成形体４８と、棒状に形成されたコンタクトピン３６の外面との間に遊びが生じるので、棒状に形成されたコンタクトピン３６は機械構造的に分離されており、コンタクトピン３６は、専ら打抜格子１８もしくは２２と電気コンタクトされている。機械的な引張荷重は、引張荷重軽減舌片３２、鋲２６もしくは打抜格子１８，２２をそれぞれ包囲する射出成形体４８によって吸収される。コンタクトピン３６と回路支持体３０との間のボンディング接続部５０は、機械式に引張または曲げなどで荷重を掛けられることのないように形成されている。

容器状のハウジング部分２４は、蓋部分４０によって緊密に閉じられている。好適には、シール縁部６４に沿った、容器状のハウジング部分２４と蓋部分４０との間の緊密な結合が、材料結合によって形成される。材料結合によって、容器状のハウジング部分２４と蓋部分４０との間で中空室６６の気密性が保証される。シール縁部６４に沿った、容器状のハウジング部分２４と蓋部分４０との間の材料結合は、好適には溶接によって形成される。このように形成された制御装置ハウジング１２は、小さな構成ユニットとして電気式に検査することができる。このように前組立された構成ユニットで、内室６６のシール性を検査することができ、さらに検査は、高低の周辺温度で行うことができる。なぜならば制御装置ハウジング１２の質量および容積が小さいからである。

さらに図３の断面図から看取されるように、本発明で提案した制御装置ハウジング１２の、一体的に形成された蓋部分４０は、押圧ばね５４によって、伝動装置液圧系ハウジング１０の、平らに形成された面に押圧されている。平らに形成された放熱面１４と、伝動装置液圧系ハウジング１０の、平らに形成された上面とに基づいて、最適な熱伝達４４が保証されている。

制御装置ハウジング１２の、密に形成された中空室６６の外側で、ガラス融着部３８に収容されたコンタクトピン３６は、好適にはレーザ溶接によって単数または複数の打抜格子１８，２０，２２と電気コンタクトされる。打抜格子１８，２０，２２と、単数または複数のセンサもしくは電子モジュールのコネクタが電気コンタクトされている。固定手段として、たとえばねじ山付ブシュ６２が提供され、ねじ山付ブシュ６２を介して、固定エレメント５８、たとえばねじが、伝動装置液圧系ハウジング１０に制御装置ハウジング１２をねじ止めするために用いられる。

制御装置ハウジング１２における固定開口１６および放熱面１４は、放熱面１４の熱コンタクトを改善するために、１平面上に形成することができる。これにより伝動装置液圧系用の制御装置ハウジング１２の簡単で安価な構成が得られる。さらに少なくとも１つの電子素子５２によって形成される損失出力を確実に導出できる極めて好適な放熱４４が実現される。

本発明の根底を成す別の思想の１形態では、制御装置ハウジング１２の容器状のハウジング部分２４に金属製のブロックを取り付けることができる。金属製のブロックは、好適にはアルミニウムから製作されている。アルミニウムブロックに、回路支持体３０を材料結合で取り付ける、たとえば接着することができる。アルミニウムブロックは、好適には蓄熱器または熱分配器として用いることができ、これによってたとえば特に高温の電子素子５２の損失出力を良好に放出することができる。さらに金属製のブロックを、容器状のハウジング部分２４に対して絶縁して取り付ける、たとえば接着することもでき、そうして有効性の高いシールドが得られる。たとえばアルミニウムから成る金属製のブロックが大きく形成されるほど、より高い蓄熱容量を達成することができる。

図１〜図３に基づいて説明した、本発明に従って提案される制御装置ハウジングの構成は、様々な形態で、緊密なシール、とりわけ容器状のハウジング部分２４と蓋部分４０とを備えた制御装置ハウジング１２の中空室６６の緊密なシールの形成を実現する。制御装置ハウジング１２は、主に両方のハウジング部分２４もしくは４０を備えている。容器状のハウジング部分２４においてコンタクトピン３６がガラス融着部３８に収容されており、蓋部分４０は、容器状のハウジング部分２４と共に、シール縁部６４に沿って、材料結合によって、つまり安定したプロセス、たとえば溶接によって、緊密（気密）に閉じられる。容器状のハウジング部分２４および蓋部分４０は、深絞り構成部分として安価に製作することができる。ハウジング部分２４の容器形状によって、回路支持体３０もしくは蓄熱器として用いられる金属製のブロックを、伝動装置液圧系ハウジング１０の、平らに形成された面に当接し、そこで固定して、同時にこの面に沿って、制御装置ハウジング１２の熱コンタクトを保証することができる。容器状のハウジング部分２４の拡張された縁部３４によって、制御装置と電気コンタクトする打抜格子１８，２０，２２を、制御装置ハウジング１２と結合することができ、電気コンタクト５０，３６の機械引張荷重軽減は、引張荷重軽減舌片３２によって達成することができる。概ね棒状に形成されたコンタクトピン３６は、ガラス融着部３８に収容することができる。なぜならばハウジング部分２４の容器形状が極めて高い構造強さを有しているからである。これによって、上述したように、熱コンタクト面、つまりコンタクト面４２もしくは４６の変形が回避される。

さらに本発明によって提案される形態、特に制御装置ハウジング１２のハウジング部分２４の容器状の構成によって、棒状に形成されたコンタクトピン３６が垂直に配置され、これによって好適で振動の小さなワイヤボンディングが実現される。さらに本発明に従って提案される制御装置ハウジング１２のコンパクトな構造によって、簡単な機能検査が高温でも実現され、ならびに外部の簡単な操作が実現される。大体においてモジュールユニットとして形成された制御装置ハウジング１２は、上述の伝動装置の他に別の用途の制御装置として用いることもできる。

Claims (11)

1. 制御装置ハウジング（１２）であって、
   第１のハウジング部分（２４）および第２の蓋状のハウジング部分（４０）を備えており、第１のハウジング部分（２４）に、少なくとも１つの電子素子（５２）を備えた回路支持体（３０）が収容されているものにおいて、
   第１のハウジング部分（２４）は、容器（２８）として形成されており、該容器（２８）の底が、別のハウジング（１０）とコンタクトするための放熱面（１４）として形成されており、
   第１のハウジング部分（２４）は、環状に延びる縁部（３４）を備えており、該縁部（３４）で、棒状のコンタクトエレメント（３６）が、融着部（３８）に収容されており、
   棒状のコンタクトエレメント（３６）は、垂直に縁部（３４）に融着されており、
   第１のハウジング部分（２４）は、環状に延びる縁部（３４）で、機械荷重を吸収するための幾つかの舌片（３２）を備えており、該舌片（３２）に、固定手段が形成されていることを特徴とする、制御装置ハウジング。
2. 第１のハウジング部分（２４）と、第２の蓋状のハウジング部分（４０）とは、材料結合で相互に接合されており、材料結合部が、シール（６４）を成している、請求項１記載の制御装置ハウジング。
3. 前記固定手段は、射出成形体（４８）を成す鋲（２６）である、請求項１記載の制御装置ハウジング。
4. 棒状のコンタクトエレメント（３６）は、少なくとも１つの打抜格子（１８，２０，２２）に対する電気コンタクトを有している、請求項１記載の制御装置ハウジング。
5. 前記固定手段は、少なくとも１つの打抜格子（１８，２０，２２）と電気コンタクトエレメント（３６）との間の電気コンタクトを、機械荷重から分離する、請求項１記載の制御装置ハウジング。
6. 回路支持体（３０）は、放熱（４４）を実現するコンタクト面（４６）を形成して、第１のハウジング部分（２４）に収容されているか、または第１のハウジング部分（２４）に収容された金属製のブロック上に取り付けられている、請求項１記載の制御装置ハウジング。
7. 前記制御装置ハウジング（１２）は、自動車の伝動装置の伝動装置制御モジュール用の制御装置ハウジング（１２）である、請求項１記載の制御装置ハウジング。
8. 第１のハウジング部分（２４）の下面における放熱面（１４）と別のハウジング（１０）との間のコンタクト面（４２）が、前記伝動装置制御モジュールの固定（１６，５８，６２）が行われる平面上に位置する、請求項７記載の制御装置ハウジング。
9. 回路支持体（３０）および／または少なくとも１つの電子素子（５２）は、ボンディング接続部（５０）を介して電気コンタクトエレメント（３６）と電気コンタクトされている、請求項１記載の制御装置ハウジング。
10. 当該制御装置ハウジングは、追加的な押圧ばね（５４）を介して、コンタクト面（４２）に沿ってギャップ幅を減じるために放熱面（１４）で別のハウジング（１０）に当接されている、請求項１記載の制御装置ハウジング。
11. 金属製のブロックは、第１のハウジング部分（２４）内で電気絶縁されている、請求項６記載の制御装置ハウジング。

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