CN102035442B - 变速机控制装置和机电一体型电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变速机控制装置和一种机电一体型电子控制装置，其可以内置于小型的机械产品中，且布线自由度高、小型化、高散热、高可靠性。该机电一体型电子控制装置具有把控制信号产生部件与被上述控制信号产生部件的控制信号控制的被控制部件连接的矩形布线材料，并设置在导电性框体内，其中至少上述布线材料具有固定穴，包含固定穴的表面被绝缘覆盖，上述固定穴能够保持绝缘性且机械地固定在导电性框体上。

Description

变速机控制装置和机电一体型电子控制装置

技术领域

本发明涉及在变速机的内部设置的变速机控制装置，以及与汽车、船舶、机器人等的机械部件一体化使用的小型、可靠性高的机电一体型电子控制装置。尤其涉及可以在作为包含硫化物等腐蚀性成分的油环境的变速机内部使用的机电一体型电子控制装置。

背景技术

关于汽车，由于燃料费、对排气的限制加强以及对安全性、舒适性、静音性的要求，使用各种各样的电子控制，电子部件的数目增大，布线的绕设变得复杂。另外，变速机也以小型化为发展方向，内部空间在立体上变得复杂。为了在这样的内部空间中设置电子部件并布线，需要提高三维空间内的布线的设计自由度。

作为容易弯折且三维设计自由度高的布线，已知柔性衬底。

另外，作为使用了汇流条(bus bar)的布线技术公开了下面的内容。

已知有像专利文献1所示的那样，在汇流条上通过粉体涂敷而形成绝缘膜，配设了不会与其它导电部件短路的导电路径的电连接箱。

已知有像专利文献2所示的那样，用平行导体连接了多个电容器的变换器装置。

<专利文献1>日本专利申请特开2006-187122号公报

<专利文献2>日本专利申请特开平3-285570号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

由于柔性衬底是在绝缘性膜上贴附铜箔后通过蚀刻形成图案，所以如果布线厚度增加，则存在成本高的问题。因此，为了在像变速机那样振动激烈的环境下使用，需要有支撑板，而由于支撑板的影响反而导致设计自由度降低的问题。另外，由于布线薄，所以存在难以通过布线散热的问题。另外，如果布线不到0.1mm，则存在铜布线在包含腐蚀性的硫化物的变速机油中被腐蚀而容易断线的问题。

专利文献1是在汇流条上通过粉体涂敷而形成绝缘膜，残留一部分导电性部分，然后固定在衬底上。因此，由于衬底的制约，存在三维的布线设计有困难的问题。另外，由于粉体涂敷在边缘部有许多针眼，所以不能在金属制的污染物多、包含硫化物、使铜布线腐蚀的变速机油环境中使用。

专利文献2是把导电性部分固定在电子部件上，但没有考虑向变速机等的导电性框体上的安装。

本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供在导电性框体内设置的布线的设计自由度高的机电一体型电子控制装置。

(用来解决问题的手段)

本发明的机电一体型电子控制装置具有把控制信号产生部件与利用上述控制信号产生部件的控制信号控制的被控制部件连接的矩形布线材料，并设置在导电性框体内，其特征在于：至少上述布线材料具有固定穴，包含固定穴的表面被绝缘覆盖，上述固定穴能够保持绝缘性且机械地固定在导电性框体上。

另外，本发明的变速机控制装置具有把控制信号产生部件与利用上述控制信号产生部件的控制信号控制的被控制部件连接的矩形布线材料，并设置在变速机框体内，其特征在于：至少上述布线材料具有固定穴，包含固定穴的表面被绝缘覆盖，上述固定穴能够保持绝缘性且机械地固定在导电性框体上。

(发明的效果)

根据本发明，可以得到在导电性框体内设置的布线的设计自由度高的机电一体型电子控制装置。因此，本发明可以适用于将电子控制装置内置在小型机械部件中的引擎、变速机、马达等。

附图说明

图1示出根据本发明的绝缘覆盖膜的化学结构的一部分。

图2示出根据本发明的固定穴的平面示意图。

图3示出根据本发明的把厚的矩形布线材料和薄的矩形布线材料重叠的剖面示意图。

图4示出根据本发明的机电一体型变速机控制装置的平面示意图。

图5示出根据本发明的控制单元的剖面示意图。

图6示出本发明的矩形布线材料的制造方法。

图7示出根据本发明的机电一体型变速机控制装置的剖面示意图。

图8示出根据本发明的机电一体型变速机控制装置的平面示意图。

图9示出根据本发明的从金属制线材制造矩形布线材料的方法。

图10示出根据本发明的比较例1的平面示意图。

图11示出根据本发明的比较例2的剖面示意图。

(附图标记说明)

1：裸片；2：芯片电容器；3：芯片电阻；4：衬底；5、6：引线框；7：密封材料；8：固定结构；9：矩形布线材料；10：金属平板；11：金属模具；12：固定穴；13：掩蔽物；14：绝缘覆盖膜；15：控制单元；16：粘接材料；17：油压传感器；18：螺线管；19：阀体；20：连接器；21：连杆；22：厚的矩形布线材料；23：薄的矩形布线材料；24：变速机框体；25：圆形的固定穴；26：椭圆形的固定穴；27：U字型的固定穴；28：连杆切口；29：螺栓；30：垫片；31：固定板；32：尼龙；33：汇流条；34：支撑板；35：分散有绝缘材料的溶液；36：绝缘材料；37：柔性衬底；38：金属制线材

具体实施方式

本发明提供一种机电一体型电子控制装置，具有把控制信号产生部件与被上述控制信号产生部件的控制信号控制的被控制部件连接的矩形布线材料，并设置在导电性框体内，其特征在于：至少上述布线材料具有固定穴，包含固定穴的表面被绝缘覆盖，上述固定穴能够保持绝缘性且机械地固定在导电性框体上。

本发明的矩形布线材料可以采用对金属平板进行冲裁或通过挤压把金属制线材平坦化而得到的矩形布线材料。如果原样使用线材，则即使按预定的形状布线也不能固定形状。因此，在连接控制信号产生部件和被控制部件的工序中需要进行布线，存在花费制造时间、生产成本提高的问题。另一方面，如果使用矩形布线材料，则可以以预先规定的形状固定，所以有可以降低生产成本的效果。另外，如果预先通过挤压把被绝缘覆盖的线材平坦化，则存在在绝缘覆盖膜中产生针眼的问题。因此，不可以在包含腐蚀性的硫化物的变速机油中使用。因此，通过在把矩形布线材料形成为预定形状之后浸渍在包含绝缘材料的溶液中进行绝缘覆盖，具有可以不产生针眼地进行绝缘覆盖的效果。对金属平板进行冲裁虽然容易制造，但冲裁后剩余的材料多，成本高。另一方面，通过挤压把金属制线材平坦化时虽然需要以预定形状进行布线，但没有剩余材料，有可以降低成本的效果。

作为金属材料，可以使用铁、铜、铝等。如果材料是作为铜系金属的磷青铜，则具有可以在连接器端子中使用矩形布线材料的端部的效果，但会因变速机油中的硫化物而从表面慢慢地被腐蚀成硫化铜，布线变薄。因此，为了在变速机内长期使用，希望厚度为0.1mm以上。

另一方面，由于铁、铝在变速机油中腐蚀少，所以具有可以把布线材料减薄到比0.1mm更薄的效果。尤其是铁，由于刚性大，所以适合用于需要机械强度的地方。

另外，铝由于导热率高、比重小，所以适合需要高散热、轻量化的场合。而且，铝具有可以通过耐蚀铝(alumite)处理在表面上形成绝缘覆盖、且可以简化绝缘覆盖膜形成工艺的效果。

本发明的绝缘覆盖优选使用具有图1所示的酰亚胺基的高分子材料。这是因为，已经确认酰亚胺基与金属的粘接性良好，即使在有腐蚀性的硫化物的变速机油中也有高的耐久性。

本发明的固定穴可以使用像图2所示那样的圆形25、椭圆形26、U字形27或与其类似的形状。由于固定穴的包含穴部分的表面被绝缘覆盖，所以即使对导电性的框体使用导电性的螺栓也可以保证电绝缘地固定。尤其是，在变速机油中，由于包含变速机金属磨耗产生的导电性的污物，短路的可能性高，所以如果整个固定穴被绝缘覆盖，则有容易应对污物的效果。

另外，在本发明中，通过像图3(a)所示那样用多个厚的矩形布线材料，在厚的矩形布线材料22上重叠薄的矩形布线材料23，即使没有支撑板也可以支撑薄的矩形布线材料23。虽然也可以仅仅简单地重叠，但像图3(b)所示那样用粘接材料16等部分地固定，或者像图3(c)所示那样用固定板31等机械地固定，可以进一步提高抗震性、提高在变速机上的装配性。

厚的矩形布线材料意味着导体厚度为0.4mm以上，薄的矩形布线材料意味着导体厚度为0.1mm以上且不到0.4mm。

另外，在本发明中，优选地，像图4所示那样，作为控制信号产生部件设置控制单元15，作为被控制部件在螺线管18附近的矩形布线材料9上设置固定穴12，在将这些部件连接起来之间设置宽度窄的区域。由此，由于伴随着把从被控制部件向矩形布线材料传导的热从固定部向导电性框体散热，宽度窄的区域成为热阻，所以可以防止把被控制部件发出的热传递到控制信号产生部件。

以下，用实施例和比较例说明本发明。表1中示出实施例1～4、比较例1、2的构成和效果。

(实施例1)

图5示出本实施例中使用的控制单元15的剖面示意图。在衬底4上搭载裸片1、芯片电容器2、芯片电阻3等电子部件，把衬底4粘接在引线框5上。通过引线框6输出来自衬底的电信号，通过转印模用密封材料7密封电子部件和引线框的一部分。引线框5具有用来固定的固定结构8，机械地固定在变速机框体24上。

图6示出本发明的矩形布线材料9的制造工序。用金属模具11挤压在整个面上镀了Ni的厚0.6mm的铜系的金属平板10，冲裁成预定的形状。此时，还冲裁了固定穴12。进而，用金属模具进行弯曲加工，形成立体的形状。

然后，在预定位置上施加掩蔽物13，浸渍在分散有绝缘材料的溶液中，用恒温槽进行加热处理，进行溶剂的挥发和绝缘材料的酰亚胺化反应，形成了绝缘覆盖膜14。为了对多个矩形布线材料同时形成绝缘覆盖膜并提高操作性，用连杆21把多个矩形布线材料连结起来。用冲压机把该连杆切断，制成了本发明的矩形布线材料9。

由于连杆部分上未形成绝缘覆盖膜，所以设计成使连杆部分成为在将矩形布线材料组合时不会发生重合的端部。而且，多个矩形布线材料利用丙烯酸系或环氧系粘接材料16把宽度窄的矩形布线材料粘接到宽度宽的矩形布线材料上。由此，提高了此后的生产率和与变速机组装时的组装性。

具有酰亚胺基的绝缘覆盖膜14与丙烯酸系或环氧系粘接材料16的粘接性良好，无须特别的表面处理就可以粘接。环氧系粘接材料具有在油中的粘接强度保持率高的效果，而丙烯酸系粘接材料具有可以在低温、短时间下粘接的效果。

由于在矩形布线材料上形成绝缘覆盖膜，所以即使在组装到变速机上之后发生剥离也没有造成短路等故障的可能，所以也可以临时固定。

通过像本实施例那样，在变速机的振动为激烈共振时，通过使用在油中的粘接强度保持率高的环氧系粘接材料，除提高生产率和与变速机组装时的组装性以外，具有在变速机的可靠性保证期间抑制共振的效果。

图7示出根据本发明的机电一体型变速机控制装置的平面示意图，图8示出剖面示意图。发送控制信号的控制单元15利用控制信号使螺线管18的电磁线圈动作，在阀体19上设置的切断、打开油压流路的螺线管18和油压传感器17、连接器20等的正极、负极都与矩形布线材料9电连接。

控制单元15由于端子数多，端子间距较窄，为1.5mm以下，所以利用激光焊接进行金属接合。另外，由于端子间距窄，所以为了防止变速机油中的金属制污物造成的短路，在金属接合后涂敷了聚酰亚胺系的绝缘材料36。

油压传感器17由于端子间距宽、端子数目少，所以利用电阻焊接进行金属接合。另外，螺线管18以可以拆卸、更换的方式通过用弹簧力加压的压接进行电连接。

在矩形布线材料9上设置固定穴12，通过螺栓等把该固定穴机械地固定在铝制的变速机阀体上。

由于在矩形布线材料9上用绝缘覆盖膜14覆盖固定穴12，所以可以保证电绝缘地把固定穴12固定在具有导电性的铝制的阀体上。

通过使矩形布线材料9的厚度为0.4mm以上，不用支撑材料就可以获得为了支撑控制单元、油压传感器、螺线管所需的刚性。而且，通过在矩形布线材料的宽幅部上进行凹凸加工，可以提高刚性。由于不用支撑材料就可以保证绝缘性地把矩形布线材料9固定在导电性的变速机框体上，所以具有可以根据框体的形状灵活地布线设计的效果。

另外，螺线管18因电磁线圈而在驱动时发热。由于在该螺线管附近设置矩形布线材料的固定穴，所以具有把螺线管的热有效地散发到变速机框体上，可以防止螺线管温度上升造成的控制精度降低的效果。

而且，在螺线管与控制单元之间设置了矩形布线材料的宽度窄的区域。由于该宽度窄的区域的热阻比宽度宽的区域高，所以具有可以防止螺线管的热传到具有裸片的控制单元而使耐热性低的裸片温度上升的问题的效果。

这样地制作机电一体型变速机装置时，具有布线的设计自由度高、生产率高、与变速机的组装性好、良好地平衡了耐污染性、抗震性、耐变速机油性、散热性的优良效果。

(实施例2)

图3示出本实施例采用的矩形布线材料的剖面示意图。把铁制的导体厚度0.5mm的厚的矩形布线材料22和铜制的导体厚度0.2mm的薄的矩形布线材料23组合使用。

厚的矩形布线材料22具有把控制单元、油压传感器、螺线管等固定在变速机框体24上的机械强度，通过用铁制造进一步提高强度。薄的矩形布线材料23具有即使间隙窄也可以设计数目多的布线的效果。由于用铜制造，具有即使薄也能减小电阻的效果。

另外，由于表面被绝缘覆盖，所以具有可以密集布线、布线的设计自由度高的效果。而且，通过把两者组合使用，具有用厚的矩形布线材料加强薄的矩形布线材料23的机械强度、提高抗震性的效果。

像图3(c)所示那样，通过利用厚的矩形布线材料22的固定穴12，用固定板31等与薄的矩形布线材料23一体地固定在变速机框体24上，具有进一步提高抗震性的效果。

用该矩形布线材料与实施例1同样地制作机电一体型变速机控制装置，安装到变速机框体上，具有布线的设计自由度高、生产率高、与变速机的组装性好、良好地平衡了耐污染性、抗震性、耐变速机油性、散热性的优良效果。

(实施例3)

本实施例的矩形布线材料的导体使用厚0.5mm的铝和厚0.2mm的铝。通过用铝作材料，由于可以通过防蚀铝处理形成绝缘覆盖膜，所以具有提高形成绝缘覆盖膜的操作性和降低材料成本的效果。

铝的特征在于，由于熔点比铜、铁低，所以容易超声波接合。因此，通过用利用了超声波接合的金属接合进行控制单元、油压传感器和螺线管与矩形布线材料的连接，可以提高生产率。

此外，与实施例1同样地制作机电一体型变速机控制装置，具有布线的设计自由度高、生产率高、与变速机的组装性好、良好地平衡了耐污染性、抗震性、耐变速机油性、散热性的优良效果。

(实施例4)

图9示出利用本发明的线材制造矩形布线材料9的工序。在对直径0.5mm的铜线以包含固定穴12的预定形状进行布线后，用冲压机按压成厚度为0.2mm。进而，用金属模具进行弯曲加工，形成立体的形状。

通过使用线材，与利用平板冲裁时相比，具有能够减少废料、降低成本的效果。

把从线材制作的薄的矩形布线材料和从金属平板制作的厚的矩形布线材料与实施例2同样地组合，制作机电一体型变速机控制装置，安装到变速机框体上，具有布线的设计自由度高、生产率高、与变速机的组装性好、良好地平衡了耐污染性、抗震性、耐变速机油性、散热性的优良效果。

(比较例1)

图10示出比较例1的平面示意图。用焊料连接比较例1的控制单元和柔性衬底。柔性衬底37的铜布线使用通过将厚度为0.035mm的铜箔蚀刻形成为预定形状的图案得到的布线。

柔性布线由于机械强度低，为了满足抗震性，需要安装在支撑板34上。因此，由于支撑板的影响反而导致布线的设计自由度降低的问题。而且，由于作为布线材料使用0.035mm的铜箔，所以存在来自布线的散热少，散热性低的问题。而且，由于铜箔较薄，不到0.1mm，所以在产生硫化氢的变速机油环境中铜布线腐蚀而出现断线的问题。

(比较例2)

图11示出比较例2的剖面示意图。通过尼龙的喷射成形覆盖了用冲压机冲裁金属铜板而制作的汇流条33。此时，尼龙32的覆盖厚度为1mm，难以减薄。因此，存在布线的设计自由度降低，难以在小型的变速机内设置的问题。

表1中示出实施例1～4、比较例1、2的机电一体型变速机控制装置的构成和效果。根据表1的结果可知，制作本实施例的结构，安装到变速机框体上时，具有布线的设计自由度高、生产率高、与变速机的组装性好、良好地平衡了耐污染性、抗震性、耐变速机油性、散热性的优良效果。

Claims (9)

1.一种机电一体型电子控制装置，设置在导电性框体内，具有连接控制信号产生部件与利用上述控制信号产生部件的控制信号控制的被控制部件的矩形布线材料，该机电一体型电子控制装置的特征在于：

至少上述矩形布线材料具有固定穴，包含固定穴的表面被绝缘覆盖，上述固定穴能够保持绝缘性且机械地将上述矩形布线材料固定在上述导电性框体上。

2.如权利要求1所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述导电性框体是变速机框体。

3.如权利要求1所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述矩形布线材料是如下形成的，即，用冲压机把金属平板冲压成具有固定穴的布线形状后，进行弯曲加工，在需要导电性的位置施加掩蔽物，在分散有绝缘材料的溶液中浸渍后，通过加热干燥处理，用绝缘材料覆盖包含固定穴的表面。

4.如权利要求1所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述矩形布线材料是如下形成的：按固定穴形状和布线形状对金属制线材进行布线后，用冲压机平坦化，在需要导电性的位置施加掩蔽物，在分散有绝缘材料的溶液中浸渍后，通过加热干燥处理，用绝缘材料覆盖包含固定穴的表面。

5.如权利要求2所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述矩形布线材料具有多个厚度，在厚的矩形布线材料上重叠了薄的矩形布线材料。

6.如权利要求2所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述矩形布线材料的固定穴至少设置在上述控制信号产生部件和上述被控制部件附近，在上述矩形布线材料的将上述控制信号产生部件和上述被控制部件连接起来的之间的一部分上设置宽度窄的区域。

7.如权利要求2所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述绝缘覆盖利用具有酰亚胺基的高分子材料进行。

8.如权利要求2所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述矩形布线材料把铜、铁、铝中的任两种或三种作为材料使用。

9.如权利要求2所述的机电一体型电子控制装置，其特征在于：

上述固定穴是U字形状。

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