DE102010029868A1

DE102010029868A1 - Getriebesteuerung

Info

Publication number: DE102010029868A1
Application number: DE201010029868
Authority: DE
Inventors: Mike Vogel; Herbert Wallner; Christoph Schikora; Roland Friedl; Jörg Dittrich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Getriebesteuerung (1) mit einer Trägerplatte (2) sowie einem auf der Trägerplatte (2) aufgenommenen Schaltungsträger (3), an welchem zumindest Teile einer Getriebesteuerelektronik ausgebildet sind, wobei die Getriebesteuerung (1) ferner einen Drucksensor (7) mit einem Aufnehmer (8) aufweist, insbesondere einen MEMS-Drucksensor, wobei der Drucksensor (7) ohne eigenes Trägergehäuseteil (10') mittels eines in einer Durchgangsöffnung (13) der Trägerplatte (2) fixierten Abstützelements (9) an der Trägerplatte (2) dauerhaft angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im Stand der Technik sind Getriebesteuerungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen Drucksensor aufweisen, welcher in ein Elektronikgehäuse der Getriebesteuerung ragend angeordnet ist. Die Drucksensoren sind dabei sogenannte MEMS-Drucksensoren, welche eine Siliziummembran auf einem Glaskörper aufweisen. Derartige Sensoren werden mit einem Gehäuseelement bzw. Trägergehäuseteil versehen in eine Trägerplatte eingesetzt, welche zugleich als Träger für einen Schaltungsträger dient, wobei das Gehäuseelement die Auswerteelektronik aufnehmen kann (weitergehende Ausführungen zum Stand der Technik sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen). Eine solche Anordnung ist jedoch hinsichtlich des zur Abdichtung notwendigen Aufwands als auch ihrer Baugröße verbesserungsfähig.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebesteuerung vorzuschlagen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine kostengünstige Anordnung eines Drucksensors bei kleinem Bauraum an einer Trägerplatte der Getriebesteuerung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Getriebesteuerung mit einer Trägerplatte sowie einem auf der Trägerplatte aufgenommenen Schaltungsträger, an welchem zumindest Teile einer Getriebesteuerelektronik ausgebildet sind, wobei die Getriebesteuerung ferner einen Drucksensor mit einem Aufnehmer aufweist, insbesondere einen MEMS-Drucksensor, wobei der Drucksensor ohne eigenes Trägergehäuseteil mittels eines in einer Durchgangsöffnung der Trägerplatte fixierten Abstützelements an der Trägerplatte dauerhaft angeordnet ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung ist das Abstützelement ein Abstützelement des Drucksensors, insbesondere integraler Bestandteil des Drucksensors.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung ist der Drucksensor ein MEMS-Drucksensor mit einem Aufnehmer, welcher eine Membran, ein piezoresistives Element und einen Sockel aufweist.
Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung ist der Aufnehmer direkt benachbart zum Schaltungsträger und/oder zur Trägerplatte angeordnet.
Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Getriebesteuerung ist das Abstützelement in der Durchgangsöffnung der Trägerplatte sich in Richtung von der Trägerplatte zum Schaltungsträger erstreckend angeordnet, wobei der Aufnehmer des Drucksensors an einem zum Schaltungsträger benachbarten Ende des Abstützelements angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Getriebesteuerung ist an dem Schaltungsträger ein Deckelelement zur Bildung eines gekapselten Elektronikraums angeordnet, wobei sich der Drucksensor mit dem Aufnehmer in den Elektronikraum erstreckt.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Getriebesteuerung, wobei eine Auswerteelektronik, welche mit dem Drucksensor zusammenwirkt, an dem Schaltungsträger aufgenommen ist.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Getriebesteuerung, wobei eine Auswerteelektronik in den Drucksensor integriert ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung ist das Abstützelement mediendicht in der Trägerplatte aufgenommen.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung ist das Abstützelement mit der Trägerplatte verschraubt, verklebt oder darin eingepresst ist.
Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerung liegt das Abbild der Projektion des in der Durchgangsöffnung der Trägerplatte aufgenommenen Abstützelements in Richtung vom Deckelelement zur Trägerplatte auf eine zur Trägerplatte parallele Projektionsfläche innerhalb des Abbilds der Projektion des Aufnehmers in derselben Richtung auf die Projektionsfläche.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 exemplarisch eine Getriebesteuerung nach dem Stand der Technik mit einem an einem Trägergehäuseteil angeordneten Drucksensor;
2 exemplarisch eine Getriebesteuerung nach dem Stand der Technik mit einem an einem Trägergehäuseteil angeordneten Drucksensor gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
3 exemplarisch eine Getriebesteuerung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion, wobei Elemente aus dem Stand der Technik mit gestrichenen, korrespondierende Elemente der Erfindung mit ungestrichenen Bezugszeichen gleicher alphanumerischer Bezeichnung versehen sind.
1 zeigt exemplarisch und schematisch eine Getriebesteuerung 1', insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nach dem Stand der Technik, wobei die Getriebesteuerung 1' eine Trägerplatte 2' aufweist, an welcher ein Schaltungsträger 3' angeordnet ist. Der Schaltungsträger 3', z. B. in Form einer Leiterplatte, ist zum Beispiel an der insbesondere als Aluminiumplatte ausgebildeten Trägerplatte 2' abgestützt bzw. fixiert, wobei zwischen dem Schaltungsträger 3' und der Trägerplatte 2' z. B. eine Wärmeleitschicht angeordnet sein kann, z. B. Wärmeleitpaste. An dem bzw. mittels des Schaltungsträgers) 3' sind zumindest Teile einer Getriebesteuerelektronik ausgebildet, z. B. ein Getriebesteuergerät. An dem Schaltungsträger 3' (alternativ z. B. an der Trägerplatte 2') ist ein Deckelelement 4' zur Bildung eines Getriebesteuerelektronikgehäuses angeordnet, mittels welchem, unter z. B. Einbeziehung einer Dichtung 5', ein mediendicht gekapselter Elektronikbauraum 6' gebildet werden kann, welcher gegen die Elektronik möglicherweise schädigende Umwelteinflüsse geschützt ist.
Gemäß 1 ist im Stand der Technik ein Drucksensor 6', insbesondere ein MEMS-Drucksensor 7', an der Trägerplatte 2' gehaltert. Ein solcher Drucksensor 7' weist einen Aufnehmer 8' mit einer Biegeplatte bzw. Membran 8a' und darin aufgenommenen piezoresistiven Elementen auf (nicht gezeigt), deren elektrischer Widerstand durch externen Druck auf die Membran 8a' in Abhängigkeit des Drucks veränderlich ist. Der MEMS-Drucksensor 7' kann absolut oder relativ messend sein. Bei Durchbiegung der Membran 8a' wird das piezoresistive Element bzw. der Piezowiderstand, welcher in der Membran 8a' aufgenommen ist, verformt. Ferner weist der Aufnehmer 8' einen Sockel 8b', z. B. einen Pyrex- oder Glassockel, auf, an welchem die Membran 8a' abgestützt bzw. aufgenommen ist, wobei der Sockel 8b' ein der Membran 8a' gegenüberliegendes unteres Ende 8c' aufweist, mittels welchem der Aufnehmer 8' abstützbar ist.
Der (MEMS-)Drucksensor 7' im Stand der Technik ist an einem eigenen, i. e. für den Drucksensor 7' gebildeten, Trägergehäuseteil bzw. Gehäuseunterteil 10' insbesondere in Form eines Metallgehäuseträgers aufgenommen und ist z. B. insbesondere im Bereich des unteren Endes 8c' des Aufnehmers 8' bis zur Membran 8a' davon umfangen. Das Trägergehäuseteil 10' erstreckt sich von dem Aufnehmer 8' in der Richtung weg, in welcher sich die Membran 8a' flächig erstreckt.
Das Trägergehäuseteil 10' dient zur Befestigung des Drucksensors 7' an der Trägerplatte 2' und zur Einhäusung, wobei es den Drucksensor 7' trägt. Das Trägergehäuseteil 10' ist ferner z. B. dazu ausgebildet, ein Gehäuseoberteil bzw. einen Gehäusedeckel (nicht dargestellt) aufzunehmen, welcher an dem Trägergehäuseteil 10' optional anordenbar ist. Der Gehäusedeckel, welcher z. B. aus Kunststoff besteht, kann z. B. abgenommen werden.
Der Drucksensor 7' weist im Stand der Technik am Ende 8c' des Sockels 8b' z. B. einen Metallträger bzw. ein Abstützelement 9' zur Abstützung des Aufnehmers 8' und zur Fixierung des Drucksensors 7' auf, welches in einer Durchgangsöffnung des Trägergehäuseteils 10' angeordnet ist, insbesondere abgedichtet angeordnet ist, i. e. dauerhaft (1). Das Abstützelement 9' ist dabei z. B. fest mit dem Sockel 8b' verbunden.
Alternativ ist im Stand der Technik z. B. ein unteres Ende 8c' des Sockels 8b' direkt am Trägergehäuseteil 10' abgestützt, wobei dieses eine geeignete Aussparung zur Aufnahme des Drucksensors 7' aufweist (2). Das Trägergehäuseteil bzw. Gehäuseunterteil 10' zum Tragen und Einhäusen des Drucksensors 7' ist wiederum in einer Aussparung bzw. Durchgangsöffnung der Trägerplatte 2' angeordnet. Zur Befestigung an der Trägerplatte 2' weist das untere Ende des Gehäuseunterteils 10' dabei z. B. ein Flanschelement 10a' auf, ist z. B. als Ringflansch gebildet. Auf nachteilige Weise kann sich somit ein Überstand des Gehäuseunterteils 10' gegenüber der Trägerplatte 2' ergeben, welcher zusätzliche Bauhöhe beansprucht, 1, 2. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein kostspieliger Arbeitsschritt für ein Versenken des Ringflansches 10a' in der Trägerplatte 2' entfallen soll.
Mit dem Drucksensor 7' kann im Stand der Technik weiterhin eine Auswerteelektronik 11' elektrisch verbunden sein. Die Auswerteelektronik 11' kann in den Drucksensor 7' integriert sein oder an dem Trägergehäuseteil 10' angeordnet. Die Auswerteelektronik 11' dient dazu, elektrische Signale auszulesen, die aus einer Änderung des elektrischen Widerstands der piezoresistiven Elemente resultieren und diese z. B. geeignet aufzubereiten, i. e. für die Getriebesteuerelektronik. Die Auswerteelektronik 11' ist z. B. zur Signalabgabe mit dem Schaltungsträger 3' mittels Bonddrähten 12' oder auf andere Weise elektrisch verbunden.
Die im Stand der Technik bekannten Lösungen gemäß 1 und 2 beanspruchen, obgleich der Gehäusedeckel des Drucksensors 7' abnehmbar ist, erheblichen Bauraum für den am Trägergehäuseteil 10' angeordneten Drucksensor 7'. Dieser beanspruchte Raum ist gerade im Bereich einer Steuerung wertvoll.
3 zeigt exemplarisch und schematisch eine erfindungsgemäße Getriebesteuerung 1 mit einer Trägerplatte 2 sowie einem auf der Trägerplatte 2 aufgenommenen Schaltungsträger 3. Die Trägerplatte 2 unterscheidet sich gegenüber der Trägerplatte 2' gemäß dem Stand der Technik dadurch, dass keine Durchgangsöffnung bzw. Aussparung für ein Trägergehäuseteil 10' eines Drucksensors 3' darin vorgesehen ist. An dem Schaltungsträger 3 sind wie im Stand der Technik zumindest Teile der Getriebesteuerelektronik ausgebildet, jedoch keine Aussparung korrespondierend mit einem aufzunehmenden Gehäuseunterteil 10'.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerung 1 weist ferner einen Drucksensor 7 sowie einen Aufnehmer 8 der jeweils oben beschriebenen Art auf, insbesondere einen MEMS-Drucksensor 7 der oben beschriebenen Art, wobei der Drucksensor 7 an einem unteren Ende 8c des Sockels 8b erfindungsgemäß ein damit dauerhaft verbundenes Abstützelement 9 aufweist. Das Abstützelement 9 ist insbesondere ein Metallträger bzw. Metallsockel, welcher z. B. hülsenförmig gebildet ist, z. B. als Einpresshülse ausgebildet ist und dazu dient, den Aufnehmer 9 abzustützen und den Drucksensor 7 fixieren zu können. Das Abstützelement 9 ist insbesondere integraler Bestandteil des Drucksensors 7.
Erfindungsgemäß ist das Abstützelement 9, welches zur Fixierung und Abstützung vorgesehen ist, direkt in einer korrespondierenden Durchgangsöffnung 13 der Trägerplatte 2 aufgenommen, insbesondere mediendicht in der Trägerplatte 2 aufgenommen, wobei die Durchgangsöffnung 13 zur Aufnahme des Abstützelements 9 gebildet ist. Das insbesondere starre Abstützelement 9 ist z. B. mit der Trägerplatte 2 verschraubt, verklebt oder darin eingepresst, insbesondere in einem druckstabilen Teil der Trägerplatte 2, und dazu geeignet ausgebildet. Andere dem Fachmann bekannte Befestigungsverfahren sind daneben denkbar.
Das Abstützelement 9 erstreckt sich durch die Trägerplatte 2 hindurch in Richtung zum Schaltungsträger 3, insbesondere auch eine Durchgangsöffnung 9a innerhalb des Abstützelements 9, wobei an dessen zum Schaltungsträger 3 benachbarten Ende der Aufnehmer 8 des Drucksensors 7 mit dem unterem Ende 8c abgestützt ist.
Der Drucksensor 7 erstreckt sich erfindungsgemäß, insbesondere durch eine weitere Durchgangsöffnung 14 bzw. Aussparung des Schaltungsträgers 3 hindurch, mit einem aufnehmerseitigen Ende in den Elektronikraum 6, welcher wie im Stand der Technik insbesondere mittels des Deckelelements 4 bzw. der Dichtung 5 gekapselt ist. Derart angeordnet kann der Drucksensor 7 z. B. direkt mit dem Schaltungsträger 3, z. B. einer Multilayer-Leiterplatte, z. B. mittels Bonddrähten, elektrisch verbunden werden, wobei eine Auswerteelektronik 11, welche mit dem Drucksensor 7 zusammenwirkt, erfindungsgemäß vorteilhaft an dem Schaltungsträger 3 gebildet sein kann, i. e. direkt benachbart zum Drucksensor 7. Hierdurch können weitere Leiterplatten zur Ausbildung der Auswerteelektronik 11 sowie weitere Verbindungsstellen eingespart werden. Alternativ kann eine Auswerteelektronik 11 vorteilhaft z. B. in dem Drucksensor 7 integriert sein.
Erfindungsgemäß ist der Drucksensor 7 ohne eigenes Trägergehäuseteil bzw. Gehäuseunterteil 10', d. h. trägergehäuselos, mittels des in der Durchgangsöffnung 13 der Trägerplatte 2 fixierten Abstützelements 9 an der Trägerplatte 2 dauerhaft angeordnet. Insofern ist der Drucksensor 7, insbesondere der Aufnehmer 8, erfindungsgemäß direkt benachbart zum Schaltungsträger 3 und/oder zur Trägerplatte 2 angeordnet. Für den Drucksensor 7 ist kein eigenes Gehäuseunterteil 10' und ferner insbesondere kein eigenes Deckelement gebildet.
Das Abstützelement 9 ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Abbild der Projektion des in der Durchgangsöffnung 13 der Trägerplatte 2 aufgenommenen Abstützelements 9 in Richtung vom Deckelelement 4 zur Trägerplatte 2 auf eine zur Trägerplatte 2 parallele Projektionsfläche vorteilhaft innerhalb des Abbilds der Projektion des Aufnehmers 8 in derselben Richtung auf die Projektionsfläche liegt oder zumindest damit deckungsgleich ist, so dass sich die Bauraumanforderungen im Vergleich zum Stand der Technik deutlich reduzieren lassen.
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß das Abstützelement 9 des Drucksensors 7 mit seinem unteren Ende 9b mit der Unterseite 2a des Trägerelements 2 fluchten, da das klein bauende Abstützelement 9 z. B. einfach überstandsfrei eingepresst bzw. befestigt werden kann.
Erfindungsgemäß ist somit auch eine einfache Abdichtung unter Reduzierung einer Abdichtschnittstelle möglich, wobei die Kosten bei hoher mechanischer Stabilität minimiert sind.
Bezugszeichenliste

1, 1': Getriebesteuerung
2, 2': Trägerplatte
2a: Unterseite Trägerplatte
3, 3': Schaltungsträger
4, 4': Deckelelement
5, 5': Dichtung
6, 6': Elektronikraum
7, 7': Drucksensor
8, 8': Aufnehmer
8a, 8a': Membran
8b, 8b': Sockel
8c, 8c': unteres Ende Sockel
9, 9': Abstützelement
9a: Durchgangsöffnung Abstützelement
9b: unteres Ende Abstützelement
10': Trägergehäuseteil
10a': Flanschelement
11, 11': Auswerteelektronik
12': Bonddraht
13: Durchgangsöffnung Trägerplatte
14: Durchgangsöffnung Schaltungsträger

Claims

Getriebesteuerung (1) mit einer Trägerplatte (2) sowie einem auf der Trägerplatte (2) aufgenommenen Schaltungsträger (3), an welchem zumindest Teile einer Getriebesteuerelektronik ausgebildet sind, wobei die Getriebesteuerung (1) ferner einen Drucksensor (7) mit einem Aufnehmer (8) aufweist, insbesondere einen MEMS-Drucksensor, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (7) ohne eigenes Trägergehäuseteil (10') mittels eines in einer Durchgangsöffnung (13) der Trägerplatte (2) fixierten Abstützelements (9) an der Trägerplatte (2) dauerhaft angeordnet ist.
Getriebesteuerung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (9) ein Abstützelement des Drucksensors (7) ist, insbesondere integraler Bestandteil des Drucksensors (7).
Getriebesteuerung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (7) ein MEMS-Drucksensor mit einem Aufnehmer (8) ist, welcher eine Membran (8a), ein piezoresistives Element und einen Sockel (8b) aufweist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer (8) direkt benachbart zum Schaltungsträger (3) und/oder zur Trägerplatte (2) angeordnet ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (9) in der Durchgangsöffnung (13) der Trägerplatte (2) sich in Richtung von der Trägerplatte (2) zum Schaltungsträger (3) erstreckend angeordnet ist, wobei der Aufnehmer (8) des Drucksensors (7) an einem zum Schaltungsträger (3) benachbarten Ende des Abstützelements (9) angeordnet ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaltungsträger (3) ein Deckelelement (4) zur Bildung eines gekapselten Elektronikraums (6) angeordnet ist, wobei sich der Drucksensor (7) mit dem Aufnehmer (8) in den Elektronikraum (6) erstreckt.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik (11), welche mit dem Drucksensor (7) zusammenwirkt, an dem Schaltungsträger (3) aufgenommen ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik (11) in den Drucksensor (7) integriert ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (9) mediendicht in der Trägerplatte (2) aufgenommen ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (9) mit der Trägerplatte (2) verschraubt, verklebt oder darin eingepresst ist.
Getriebesteuerung (1) nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild der Projektion des in der Durchgangsöffnung (12) der Trägerplatte (2) aufgenommenen Abstützelements (9) in Richtung vom Deckelelement (4) zur Trägerplatte (2) auf eine zur Trägerplatte (2) parallele Projektionsfläche innerhalb des Abbilds der Projektion des Aufnehmers (8) in derselben Richtung auf die Projektionsfläche liegt.