JP2011256978A - 配線ユニット及びその配線ユニットを備える制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御ユニットのターミナルに生じる応力を抑制可能であり、しかも、レーザ溶接における焼損を抑制可能な配線ユニットを提供する。
【解決手段】 レーザ透過性に優れているものの熱膨張係数が大きいＰＡで壁部２２を成形し、熱膨張係数が小さいもののレーザ透過性に関しては劣っているＰＰＳで基部２１を成形する。基部２１をＰＰＳで成形したため、基部２１の延伸分δｕを小さくすることができ、溶接部位Ｅや折り曲げ部分に発生する応力を抑えることができる。壁部２２をＰＡで成形したため、レーザ透過性に優れており、溶接部位Ｅの周壁の焼損を抑えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、配線ユニットに関し、詳しくは制御ユニットが載置されるようにして電気的に接続される配線ユニットに関する。

例えば、自動変速機は、クラッチやブレーキ等の複数の摩擦要素を選択的に係合または開放して変速を行う。このような摩擦要素は、リニアソレノイド弁の出力ポートから供給される作動油によって動作する。そして、このリニアソレノイド弁への指令を送出するのが、制御装置である。

このような制御装置の電気的な接続構成は様々である。例えば、制御ユニットが接続されるバスバーを位置決めする技術として、バスバーの稼動領域においてバスバーの間に入り込む突起部分をベースに設け、バスバーの絶縁を確保すると共にベースに対してバスバーを位置決めする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００７／００５１５９６号明細書

しかしながら、自動変速機用の制御装置は温度変化の激しい過酷な環境下で使用されるため、特に、熱膨張による延伸が問題となる。例えば特許文献１に記載された発明では、突起部分を含むベースが熱膨張して延伸する可能性も否めない。この場合、バスバーに予期しない応力が生じ、バスバーを破損する虞がある。

ところで、制御ユニットの溶接に関して言えば、レーザ溶接を行うことが望ましい。制御ユニットからは多数のターミナルが突出しているため、抵抗溶接では、各ターミナルを個別に溶接すると時間がかかるためである。また、複数のターミナルを同時に溶接しようとした場合、ターミナルの短絡が生じると、制御ユニットを損傷する虞があるためである。

そのため、上述のようにレーザ溶接を行うことが望ましいが、例えば、特許文献１では、位置決め等のために設けられた突起部分は、その間隔が狭くなっているため、このような部分で溶接を行おうとすれば、レーザ光の散乱光によって、突起部分を焼損する虞がある。

なお、ここでは自動変速機用の制御装置を例に挙げたが、このような問題は、温度変化の激しい環境下で使用され、レーザ溶接によってターミナルが溶接されるような制御装置であれば、同様に生じる問題である。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、制御ユニットのターミナルに生じる応力を抑制可能であり、しかも、レーザ溶接における焼損を抑制可能な配線ユニットを提供することにある。

上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の配線ユニットは、制御ユニットが実装される実装面を有し、当該実装面に載置された状態で、制御ユニットから突出するターミナルがレーザ溶接されるものである。

配線ユニットは、外郭を構成する基部、ターミナルが溶接される導電部、及び、実装面に立設される壁部を備えている。ここで、導電部は実装面に露出するように設けられており、この導電部に、制御ユニットから側方へ延びるターミナルが溶接される。また、壁部は、ターミナル同士を隔絶する。

このような構成の下、本発明では特に、壁部を、レーザ透過率が基部に比べて大きな材料を用いて成形した。また、基部を、壁部と比べて熱膨張係数が小さな材料を用い、壁部の一部が埋設されるよう当該壁部と一体に成形した。

壁部は、例えば請求項２に示すように、ポリアミド（以下「ＰＡ」と記す）を用いて成形されるという具合である。ポリアミド等のレーザ透過率が大きな材料を用いれば、制御ユニットから延びるターミナルを隔絶する壁部の間隔が小さくなった場合でも、レーザ溶接時の焼損を抑制することができる。

なお、ＰＡは、レーザ透過率が比較的大きな材料であるが、熱膨張係数も大きな材料である。そこで、基部は、例えば請求項３に示すように、ポリフェニレンサルファイド（以下「ＰＰＳ」と記す）を用いて成形することが考えられる。

ＰＰＳ等の熱膨張係数が小さな材料を用いれば、熱膨張による基部の延伸が抑制される。基部全体の大局的な延伸が抑制されると、基部各部の局所的な延伸はさらに小さく抑えられるため、制御ユニットのターミナルに生じる応力を十分に抑制することができる。また、ターミナルを隔絶する壁部が埋設されているため、この壁部の延伸も抑制することができ、この点でも、制御ユニットのターミナルに生じる応力を十分に抑制することができる。

なお、ＰＰＳは、熱膨張係数が小さな材料であるが、レーザ透過率も小さな材料である。そのため、壁部には、上述のように、ＰＡ等を用いる。

つまり、本発明では、ＰＡ、ＰＰＳ等の２種類の材料を用い、各材料のメリットを生かしつつ、デメリットを補うのである。上述したように壁部にレーザ透過率が比較的高いものを選択し、基部に熱膨張係数が比較的小さなものを選択することで、制御ユニットのターミナルに生じる応力を抑制することができ、しかも、レーザ溶接における焼損を抑制することができる。

ところで、請求項４に示すように、配線ユニットは、自動変速機用の制御ユニットが電気的に接続される自動変速機用のユニットとしてもよい。自動変速機用の配線ユニットは、温度変化の大きな過酷な環境下で使用されるため、上述した効果が際立つ。

なお、ここまでは配線ユニットの発明として説明してきたが、請求項５に示すように、上記配線ユニットと、配線ユニットの実装面にターミナルがレーザ溶接される制御ユニットとを備える制御装置として実現することもできる。

実施形態の制御装置を示す斜視図である。 実施形態の制御装置を示す断面図である。 制御ユニットのターミナルが壁部に収容された様子を部分的に示す平面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線断面図である。 制御ユニットのターミナルを隔絶する壁部を示す斜視図である。

以下、実施形態の制御装置を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、制御装置１は、制御ユニット１０、及び、配線ユニット２０を備えている。この制御装置１は、自動変速機に用いられ、複数の摩擦要素を選択的に係合または開放して変速を行うためのリニアソレノイド弁への指令を送出するものである。

図１（ａ）に示すように、制御ユニット１０は、いわゆるＴＣＵ（Transmission Control Unit ）であり、薄板長方形形状の本体部１１、本体部１１から側方へ延びるターミナル１２、及び、配線ユニット２０に対し位置決めなどを行うためのプレート１３を備えている。なお、ターミナル１２は、煩雑になることを避けるため、一部にのみ符号を付した。

本体部１１は、その内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスラインなどを備えており、コンピュータとして機能する。
ターミナル１２は、本体部１１の側部から四方へ突出している。具体的には、水平方向へ突出した後、斜め下へ折り曲げられており、さらに先端側が、水平に折り曲げられている（図１（ａ）参照）。

プレート１３は、種々の形に形成されており、ターミナル１２の突出していない部分に取り付けられている。プレート１３には、位置決めなどのための穴１３ａや切り欠き１３ｂが必要に応じて形成されている（図１（ａ）参照）。

配線ユニット２０には、図１（ａ）中に矢印Ｃで示すように、上述した制御ユニット１０が載置されるように実装される。配線ユニット２０は、上面を実装面とする基部２１と、基部２１の実装面に立設された壁部２２と、制御ユニット１０のプレート１３に対応する取付部２３等を備えている。

制御ユニット１０が配線ユニット２０に実装された状態では、制御ユニット１０のターミナル１２は、壁部２２に隔絶されるように、壁部２２が作る隙間に収容される（図１（ｂ）参照）。

図２は、図１（ｂ）中の矢印Ｄに垂直な断面で制御装置１を視た断面図である。図２に示すように、壁部２２の間には、ターミナル１２が収容されるだけでなく、導電部２４が実装面に露出している。本実施形態では、ターミナル１２の先端が、この導電部２４にレーザ溶接されている（溶接部位を記号Ｅで示した）。

ここで基部２１と壁部２２とは異なる樹脂で成形されている。具体的には、基部２１にはＰＰＳが用いられ、壁部２２にはＰＡが用いられている。

次に、壁部２２の構造を詳細に説明する。
図３は、制御ユニット１０のターミナル１２が壁部２２に収容された様子を部分的に示す平面図である。また、図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ線断面図である。さらにまた、図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。

繰り返しになるが、本実施形態では、制御ユニット１０のターミナル１２の先端が導電部２４に対してレーザ溶接される（図３，図４（ａ）参照）。図４（ａ）に示すごとく、上方からレーザ光が照射されるという具合である（記号Ｌで示した）。

図３に示すように、壁部２２は、ターミナル１２の両側及びターミナル１２の先端側に立設されている。また、壁部２２は、図４（ａ）に示すように、ターミナル１２の傾斜部分に対応する背高部２２ａと、ターミナル１２の先端部分に対応する背低部２２ｂとを有している。これにより、隣合うターミナル１２が例えば異物などによって短絡することを防止している。詳しくは図５に示すように、背高部２２ａによって、ターミナル１２の記号Ｂ１，Ｂ２で示す傾斜部位での短絡が防止される。また、背低部２２ｂによって、ターミナル１２の記号Ｂ３，Ｂ４で示す先端側部位での短絡が防止される。

次に、本実施形態の制御装置１が発揮する効果を説明する。
本実施形態では、配線ユニット２０の壁部２２をＰＡで成形し、この壁部２２の一部が埋設されるように、基部２１をＰＰＳで壁部２２と一体に成形した。つまり、壁部２２を構成するＰＡはレーザ透過性に優れており、熱膨張係数が大きい。一方、基部２１を構成するＰＰＳは熱膨張係数が小さく、レーザ透過性に関しては劣っている。

ここで熱膨張係数の小さなＰＰＳを基部２１に用いたことによる効果を、図２を用いて説明する。なお、制御ユニット１０の中心をＯとして、この中心Ｏを基準に水平方向への熱膨張による延伸を示す。このとき、本体部１１の中心Ｏから端部Ｔまでの距離ＯＴが本体部１１の延伸によってδｔだけ延びるものとし、本体部１１の端部Ｔからターミナル１２の溶接部位Ｅまでの距離ＴＥがターミナル１２の延伸によってδｌだけ延びるものとする。また、中心Ｏからターミナル１２の溶接部位Ｅまでの距離ＯＥが基部２１の延伸によってδｕだけ延びるものとする。

このとき、熱膨張係数の大きな材料で基部２１を構成すると、（δｔ＋δｌ）に比べδｕが極端に大きくなるため、ターミナル１２に応力が生じる。例えば、溶接部位Ｅに応力が生じ、溶接部位Ｅが損傷してしまう虞がある。あるいは、折り曲げ部分に応力が生じ、折り曲げ部分が損傷してしまう虞がある。

この点、本実施形態では、基部２１をＰＰＳで成形したため、基部２１の延伸分δｕを小さくすることができ、結果として、（δｔ＋δｌ）との差分が小さくなれば、溶接部位Ｅや折り曲げ部分に発生する応力を抑えることができる。

また、壁部２２はＰＡで成形されているが、基部２１に埋設されている。したがって、基部２１によって壁部２２の膨張を抑えることができ、壁部２２の延伸によってターミナル１２に生じる応力を抑制することができる。

特に、本実施形態のように自動変速機に用いられる制御装置１であれば、温度変化の激しい過酷な環境下で使用されることから、このような効果が際立つ。

一方、図３及び図４（ａ）等に示したように、制御ユニット１０のターミナル１２は、その先端が壁部２２の間に露出する導電部２４にレーザ溶接されることで、電気的に接続される。

このとき、レーザ透過率の小さな材料で壁部を構成すると、レーザ光の散乱光によって壁部を焼損する虞がある。
この点、本実施形態では、壁部２２をＰＡで成形したため、レーザ透過性に優れており、結果として、壁部２２がレーザ光の散乱光で焼損するのを抑えることができる。

以上、本発明は、上述の形態に何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
（イ）上記実施形態では、制御ユニット１０のターミナル１２の先端を溶接しているが、溶接部位は先端に限られるものではない。例えば、ターミナル１２の途中位置で溶接することも考えられる。

（ロ）上記実施形態は、本発明を自動変速機の制御装置に適用したものであったが、温度変化が激しく熱膨張が無視できない環境下で使用される制御装置であれば、本発明を適用することで十分な効果が奏される。

１・・・制御装置
１０・・・制御ユニット
１１・・・本体部
１２・・・ターミナル
１３・・・プレート
１３ａ・・・穴
１３ｂ・・・切り欠き
２０・・・配線ユニット
２１・・・基部
２２・・・壁部
２２ａ・・・背高部
２２ｂ・・・背低部
２３・・・取付部
２４・・・導電部

Claims (5)

1. 制御ユニットが実装される実装面を有し、当該実装面に載置された状態で、制御ユニットから突出するターミナルがレーザ溶接される配線ユニットであって、
   外郭を構成する基部と、
   前記実装面に露出するように設けられ、前記制御ユニットから側方へ延びるターミナルが溶接される導電部と、
   前記ターミナル同士を隔絶するよう前記実装面に立設される壁部と、を備え、
   前記壁部は、レーザ透過率が前記基部に比べて大きな材料を用いて成形し、
   前記基部は、前記壁部と比べて熱膨張係数が小さな材料を用い、前記壁部の一部が埋設されるよう当該壁部と一体に成形したこと
   を特徴とする配線ユニット。
2. 請求項１に記載の配線ユニットにおいて、
   前記壁部は、ポリアミドを用いて成形されること
   を特徴とする配線ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の配線ユニットにおいて、
   前記基部は、ポリフェニレンサルファイドを用いて成形されること
   を特徴とする配線ユニット。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の配線ユニットにおいて、
   前記配線ユニットは、自動変速機用の制御ユニットが電気的に接続される自動変速機用のユニットであること
   を特徴とする配線ユニット。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の配線ユニットと、
   前記配線ユニットの前記実装面にターミナルがレーザ溶接される前記制御ユニットと、
   を備えていることを特徴とする制御装置。

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