JP2016505433A - 自動車制御装置に組み込むためのｌｃモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車制御装置のハウジング（２）に組み込むためのＬＣモジュール（１）、ＬＣモジュール（１）を製造する方法、ならびにＬＣモジュール（１）を有する対応する自動車制御装置に関する。ＬＣモジュール（１）は、支持プレート（３）と、少なくとも１つの電解コンデンサ（４）と、コイル（５）とを有する。さらに、電解コンデンサ（４）およびコイル（５）は、ＬＣモジュール（１）の両室（６，７）内にそれぞれ配置されていて、少なくとも部分的に流し込み材料（８）によって取り囲まれている。さらに、支持プレート（３）は、２つの室（６，７）の間にウェブ（９）を有しており、支持プレート（３）は、少なくともウェブ（９）の領域で自動車制御装置のハウジング（２）に形状接続的または摩擦接続的に結合可能である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載のＬＣモジュール、請求項５または請求項６に記載のＬＣモジュールの製造方法、ならびに請求項７に記載の本発明によるＬＣモジュールを有する制御装置に関する。

自動車製造において、最近では、エンジン用または変速機用の制御装置を、制御すべき自動車構成アッセンブリ、特にエンジンまたは変速機に組み込むことが普通になっている。特に変速機用の制御装置は、オンサイト制御装置(Vorortsteuergeraet)として極めてコンパクトなユニットを形成している。外部の制御装置のコンベンショナルな使用と比べると、このような配置は、品質、コスト、重量および機能性に関して大きな利点を有する。特にその結果として、差込み接続部および線路の大幅な点数減少、ひいては故障原因可能性の大幅な減少が得られる。

変速機に制御装置を組み込むことは、その熱的および機械的な負荷耐性に対して高い要求を課す。機能性は、広い温度範囲（約−４０℃〜１５０℃）にわたっても、著しい機械的な振動（最大４０ｇ）時でも保証されなければならない。

このような形式の制御装置は、欧州特許出願公開第１９９５４３９号明細書に記載されている。この制御装置のハウジング内には、昇圧コイルと電解コンデンサとを備えたＬＣモジュールが配置されている。このＬＣモジュールは、耐熱性の樹脂から成るブロックを有しており、このブロック内には、銅から成るバスバーがインサート成形されている。このようなバスバーは、複数の外部のコンタクト部を備えており、これらのコンタクト部を介してＬＣモジュールは制御装置の回路支持体に電気的に接続されている。ＬＣモジュールと制御装置のカバーとの間には、高い熱伝導率を有する弾性的なプレートが配置されており、これにより昇圧コイルと電解コンデンサとによって生ぜしめられた熱はカバーを介して効率的に制御装置の周辺部に導出される。ＬＣモジュールは、ハウジングと、たとえばねじで締結されている。

昇圧コイルおよび電解コンデンサは、耐熱性の樹脂から成るブロックに接着されており、これにより振動に対する故障発生率を減少させようとしている。

より大型でかつより重量のある電子構成部品においては、制御装置における、このような接着式の取付け手段は、電子構成部品が上述した極端な条件にさらされている場合、長期間安定性を保証することができない。

したがって、本発明の課題は、十分な耐振動性を有するＬＣモジュールを提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するＬＣモジュールによって解決される。別の有利な改良形は、請求項１を直接的にまたは間接的に引用する各従属請求項に記載されている。

本発明によれば、ＬＣモジュールの支持プレートは、空間的に分離された２つの室を有し、第１の室には少なくとも１つの電解コンデンサが配置されており、第２の室にはコイルが配置されている。電解コンデンサおよびコイルは、それぞれの室内で少なくとも部分的に流し込み材料、特に市販の硬化可能な流し込み材料に埋め込まれていて、これによって位置固定されている。支持プレートは、２つの室の間にウェブを有しており、ウェブの領域で支持プレートは制御装置のハウジングに形状接続的に、すなわち係合に基づいた嵌合により、または摩擦接続的に、たとえばねじによってまたはリベットによって結合可能である。

両室の間のウェブの領域でのＬＣモジュールと制御装置のハウジングとのこのような結合により、特にエンジンの振動によりＬＣモジュールの電子構成部品に伝達される振動の振動数も振幅も減衰させられる。これにより、ＬＣモジュールの電子構成部品の故障発生率が減じられると同時に寿命が延長される。

各室は、少なくともその内面または外面に複数の貫通コンタクト部を有していると有利である。これらの貫通コンタクト部は、ＬＣモジュールの電子コンポーネントの供給線路と、ＬＣモジュールもしくは制御装置の外部のコンポーネント、たとえばアクチュエータまたはセンサとの間の電気的な接続を可能にする。

特に両室の間のウェブの領域におけるＬＣモジュールの支持プレートには、２つの壁が配置されており、これにより両室の間には第３の室が形成されている。その際、ＬＣモジュールの耐振動性をさらに改善するために、この第３の室の少なくとも１つの壁が、第１の室の質量と第２の室の質量との機械的な「分離」のためのスリットを有している。この１つのスリットもしくは複数のスリットは、Ｖ字形状を有していると有利である。

択一的な別の構成では、第１の室内に２つの電解コンデンサが収納されていてもよい。

本発明の別の課題は、請求項１から４までのいずれか１項記載のＬＣモジュールを製造する方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項５または請求項６に記載の特徴を有する方法によって解決される。

本発明による方法は、
ａ）支持プレートと、少なくとも１つの電解コンデンサと、コイルとを準備するステップであって、支持プレートが、電解コンデンサとコイルとを収容するための複数の室を有するステップと、
ｂ）１つの電解コンデンサまたは複数の電解コンデンサを第１の室内に挿入するステップと、
ｃ）コイルを第２の室内に挿入するステップと、
ｄ）電解コンデンサの供給線路を、所属の室の内面または外面に設けられた、対応する貫通コンタクト部に電気的に接続するステップと、
ｅ）コイルの供給線路を、所属の室に設けられた、対応する貫通コンタクト部に電気的に接続するステップと、
ｆ）前記室内に流し込み材料を流し込んで、電解コンデンサとコイルとが少なくとも部分的に流し込み材料によって取り囲まれるようにするステップと、
ｇ）流し込み材料を、たとえばＵＶ光線によって硬化させるステップと、を有する。

択一的な別の方法では、最初にＬＣモジュールの前記室内に流し込み材料が流し込まれる。引き続き電子構成部品が挿入されて、電気的に接続される。この場合、接続形成の順序は重要ではない。この択一的な方法は、室内での流し込み材料の充填レベルが一層良好に管理され得るという利点を有する。

ＬＣモジュールは自動車制御装置内に取り付けられると有利であり、この場合、ＬＣモジュールの支持プレートは、制御装置のハウジングに形状接続的、すなわち係合に基づいた嵌合により、または摩擦接続的に、たとえばねじまたはリベットによって結合されている。電解コンデンサとハウジングとの間の空間もしくはコイルとハウジングとの間の空間は熱伝導ペーストによって満たされていると有利である。この熱伝導ペーストは、一方では特に振動減衰のための別の手段として用いられ、他方ではこれにより電子構成部品内で発生した熱がハウジングに導出される。

以下の説明において、本発明の特徴およびに詳細を添付の図面に関連して実施形態につき詳細に説明する。その際、個々の変化例に記載された特徴および関連性は、原則的にすべての実施形態に適用可能である。

ＬＣモジュールの平面図である。 ＬＣモジュールの側面図である。 ＬＣモジュールおよびハウジングの一部分の断面図である。

図１は、自動車制御装置のハウジング、特にいわゆるオンサイト制御装置のハウジングに組み込むためのＬＣモジュール１を示す。ＬＣモジュール１は、主として支持プレート３と、電解コンデンサ４と、コイル５とを有する。支持プレート３は、主として空間的に分離された２つの室６，７を有し、第１の室６には電解コンデンサ４が、第２の室７にはコイル５がそれぞれ配置されている。電解コンデンサ４およびコイル５は、少なくとも部分的に流し込み材料８によって取り囲まれている。流し込み材料８は、たとえば耐熱性の樹脂であり、電子コンポーネントである電解コンデンサ４とコイル５とを、対応する室６，７内に位置固定している。電解コンデンサ４の電気的な供給線路１５，１６は、貫通コンタクト部１１，１２に電気的に接続されていて、たとえば溶接またはろう接されている。この場合、貫通コンタクト部１１，１２は、第１の室６の内面に組み込まれている。コイル５の電気的な供給線路１７，１８は、貫通コンタクト部１３，１４に電気的に接続されており、この場合貫通コンタクト部１３，１４は、第２の室７の外面に配置されている。

貫通コンタクト部１１，１２，１３，１４は、それぞれが選択的に、対応する室６，７の内面または外面に配置されていてよい。貫通コンタクト部１１，１２，１３，１４は、供給線路１５，１６，１７，１８と、ＬＣモジュール１もしくは制御装置の外部のコンポーネントとの間の電気的な接続を可能にする。両室６，７の間では、支持プレート３がウェブ９を有している。このウェブ９には、特に、円形の貫通孔１０の形の取付装置が配置されている。この形状は円形とは異なっていてよい。この貫通孔１０によって、ＬＣモジュール１は、制御装置のハウジング２に形状接続的、つまり係合に基づいた嵌合により、または摩擦接続的に、たとえばねじまたはリベットによって結合可能である。このことは、特に図３に図示されている。

両室６，７の間のウェブ９の領域でのＬＣモジュール１とハウジング２との形状接続的または摩擦接続的な結合は、特にエンジンの振動によりＬＣモジュール１に、ひいては電解コンデンサ４およびコイル５に伝達される振動を、振動数に関しても振幅に関しても、減衰させるために大きく寄与する。

振動の減衰は、両室６，７内に取り付けられた電子コンポーネントである電解コンデンサ４およびコイル５が大きく、かつ重くなればなるほどますます重要になり、このことは特に１８ｍｍ以上のケース直径と１２ｇを超える重量を有する、より大型の電解コンデンサ４、もしくは４０ｇを超える重量を有するコイル５に云える。

このような配置によって、ＬＣモジュール１の電子コンポーネントである電解コンデンサ４およびコイル５の故障発生率が減じられ、それと同時に寿命が延長される。ＬＣモジュール１とハウジング２との付加的な結合は、特に、第１の室６もしくは第２の室７の、ウェブ９とは反対側で支持プレート３にそれぞれ配置されている貫通孔１０によっても形成され得る。しかし、外側の取付け装置である貫通孔１０の、振動減衰に対する寄与は、両室６，７の間のウェブ９の領域における結合と比べると僅かである。

特に両室６，７の間のウェブ９の領域におけるＬＣモジュール１の支持プレート３には、２つの壁２０，２１が配置されており、この場合両室６，７の間には第３の室１９が形成される。

図２には、ＬＣモジュール１の側面図が図示されている。その際、ＬＣモジュール１の耐振動性をさらに改善するために、第３の室１９の少なくとも１つの壁２０，２１は、第１の室６内の質量と第２の室７内の質量との機械的な「分離」のためのスリット２２を有している。この１つのスリットもしくは複数のスリット２２は、Ｖ字形状を有していると有利であるが、しかしたとえば方形状に形成されていてもよい。

図３には、ＬＣモジュール１および、このＬＣモジュール１に結合された、制御装置のハウジング２の断面図が図示されている。ハウジング２は、部分的にしか図示されていない。特に、電解コンデンサ４とハウジング２との間もしくはコイル５とハウジング２との間には、熱伝導ペースト２３が配置されている。この熱伝導ペースト２３は、一方では特に振動減衰の別の手段として用いられ、他方ではこれにより電子コンポーネントである電解コンデンサ４およびコイル５内で発生した熱が信頼性良くハウジングへ導出される。

念のために付言しておくと、電子コンポーネントである電解コンデンサ４およびコイル５の供給線路１５，１６，１７，１８の配置は、図示の形態に限定されているわけではない。

１ ＬＣモジュール
２ 自動車制御装置のハウジング
３ 支持プレート
４ 電解コンデンサ
５ コイル
６ 第１の室
７ 第２の室
８ 流し込み材料
９ 両室の間のウェブ
１０ 取付装置
１１，１２ 第１の室の貫通コンタクト部
１３，１４ 第２の室の貫通コンタクト部
１５，１６ 電解コンデンサの電気的な供給線路
１７，１８ コイルの電気的な供給線路
１９ 第３の室
２０，２１ 第３の室の壁
２２ 第３の室の壁に設けられたスリット
２３ 熱伝導ペースト

Claims (8)

1. 自動車制御装置のハウジング（２）に組み込むためのＬＣモジュール（１）であって、該ＬＣモジュール（１）が、支持プレート（３）と、少なくとも１つの電解コンデンサ（４）と、コイル（５）とを含むＬＣモジュール（１）において、
   前記支持プレート（３）が、空間的に分離された２つの室（６，７）を有し、第１の室（６）には前記電解コンデンサ（４）が、第２の室（７）には前記コイル（５）がそれぞれ配置されており、
   前記電解コンデンサ（４）および前記コイル（５）が、前記両室（６，７）内で少なくとも部分的に流し込み材料（８）によって取り囲まれており、
   前記支持プレート（３）が、前記２つの室（６，７）の間にウェブ（９）を有しており、
   前記支持プレート（３）が、少なくとも前記ウェブ（９）の領域で自動車制御装置の前記ハウジング（２）に形状接続的または摩擦接続的に結合可能である、
   ことを特徴とする、自動車制御装置のハウジング（２）に組み込むためのＬＣモジュール（１）。
2. 前記各室（６，７）が、内面または外面に複数の貫通コンタクト部（１１，１２，１３，１４）を有しており、該貫通コンタクト部（１１，１２，１３，１４）が、前記電解コンデンサ（４）および前記コイル（５）の供給線路（１５，１６，１７，１８）と、当該ＬＣモジュールの外部のコンポーネントとの間の電気的な接続を可能にする、請求項１記載のＬＣモジュール（１）。
3. 前記両室（６，７）の間の前記ウェブ（９）の領域で前記支持プレート（３）に、２つの壁（２０，２１）が配置されており、これにより前記両室（６，７）の間に第３の室（１９）が形成されており、少なくとも１つの壁（２０，２１）がスリット（２４）を有している、請求項１または２記載のＬＣモジュール（１）。
4. 前記第１の室（６）内に２つの電解コンデンサ（４）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のＬＣモジュール（１）。
5. 請求項１記載のＬＣモジュールを製造する方法において、該方法が：
   ａ）支持プレート（３）と、少なくとも１つの電解コンデンサ（４）と、コイル（５）とを準備するステップと、
   ｂ）前記電解コンデンサ（４）を前記第１の室（６）内に挿入するステップと、
   ｃ）前記コイル（５）を前記第２の室（７）内に挿入するステップと、
   ｄ）前記電解コンデンサ（４）の前記供給線路（１５，１６）を、前記貫通コンタクト部（１１，１２）に電気的に接続するステップと、
   ｅ）前記コイル（５）の前記供給線路（１７，１８）を、前記貫通コンタクト部（１３，１４）に電気的に接続するステップと、
   ｆ）前記両室（６，７）内に流し込み材料（８）を流し込むステップと、
   ｇ）前記流し込み材料（８）を硬化させるステップと、
   を有することを特徴とする、ＬＣモジュールの製造方法。
6. 請求項１記載のＬＣモジュールを製造する方法において、該方法が：
   ａ）支持プレート（３）と、少なくとも１つの電解コンデンサ（４）と、コイル（５）とを準備するステップと、
   ｂ）前記両室（６，７）内に流し込み材料（８）を流し込むステップと、
   ｃ）前記電解コンデンサ（４）を前記第１の室（６）内に挿入するステップと、
   ｄ）前記コイル（５）を前記第２の室（７）内に挿入するステップと、
   ｅ）前記電解コンデンサ（４）の供給線路（１５，１６）を、前記貫通コンタクト部（１１，１２）に電気的に接続するステップと、
   ｆ）前記コイル（５）の前記供給線路（１７，１８）を、前記貫通コンタクト部（１３，１４）に電気的に接続するステップと、
   ｇ）前記流し込み材料（８）を硬化させるステップと、
   を有することを特徴とする、ＬＣモジュールの製造方法。
7. 自動車制御装置において、請求項１記載のＬＣモジュール（１）が、該ＬＣモジュール（１）の前記支持プレート（３）の少なくとも前記ウェブ（９）の領域で、当該自動車制御装置の前記ハウジング（２）に形状接続的または摩擦接続的に結合されていることを特徴とする、自動車制御装置。
8. 前記電解コンデンサ（４）と前記ハウジング（２）との間の空間もしくは前記コイル（５）と前記ハウジング（２）との間の空間が、熱伝導ペースト（２３）によって満たされている、請求項７記載の自動車制御装置。

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