JP4991874B2 - モジュラ式のコンタクトパートナーを備える標準化された電子的ケーシング - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念による標準された電子的ケーシング、並びに特に自動車製造における変速機制御部またはエンジン制御部のための前述のような制御部品の製造方法に関している。

自動車技術分野においては変速機、エンジン、ブレーキシステムなどのような構成要素が益々電子制御化されてきている。この分野では主にメカトロニクス系の制御に関する開発が行われており、具体的には制御系エレクトロニクスと、所属の電子制御される構成要素、例えば変速機、エンジン、ブレーキ系における各種センサやバルブなどが統合されている。これらの制御機器は一般に多数の電子制御式構成要素を有しており、それらは当該の制御機器外部の他の構成要素と接続を形成する。そのように統合された電子制御系のもとではもはやこれらの制御系が専用の保護された電子制御空間にもたらされるわけではない。それ故にそれらの電子制御系は相応する環境からの影響と機械的、熱的並びに化学的要求に耐えられるものでなければならない。

このような目的のために通常は電子制御系は専用のケーシングに挿入される。その上さらにこのケーシングは重要な遮蔽機能を満たしている。ケーシング外部にある構成要素との信頼性の高い接続を保証するために、ケーシング内側からケーシング外側への電気的な接続が必要となる。

例えばケーシング内で中央電子制御系が総合的構成要素支持体と電気的にコンタクトされるシステムが公知である。この総合的構成要素支持体は制御機器外部にあるすべての構成要素の中央電子制御系への標準化された接続部を表すものである。しかしながらこの装置は以下に述べるような欠点を有している。すなわち中央電子制御系への個々の周辺要素のフレキシブルな接続が不可能なことである。その上さらに前記総合的構成要素はそのつどの適用形態とそれに伴う所定の要求に対して新たな開発と設計が個別に必要となってくる。このことは著ししい時間や労力の必要性とコスト的な問題を提起する。

例えばＤＥ１０２００４０３６６８３Ａ１明細書からは周辺要素と中央電子制御系との間のフレキシブルな接続のための構想が公知である。ここでは例えばセンサ、バルブ、コネクタなどの周辺要素に対する電子制御系の電気的な接続がフレキシブルな導体基板部分とのコンタクト形成を用いて行われている装置が開示されている。

また請求項１のコンタクト形成に対する例としてはＤＥ１０２０４０５０６８７Ａ１明細書が参照される。そこではケーブル若しくはケーブルハーネス（これらがフレキシブルな導体基板に直結される）の直結式コンタクト形成手段が開示されている。

しかしながらここでも次のような欠点が生じる。すなわち各制御機器毎に個別に適応化が必要とされ、関連する構成要素に合わせたケーシングのレイアウトとフレキシブルな導体基板の形態が完成されなければならないことである。周辺要素のコンタクト形成に対する設定若しくは中央電子制御系基板のサイズと形態が変更される場合には、ケーシングとフレキシブルなプリント基板に対する新たな設計仕様が強制的に求められ開発が必要となってくる。このような強制事項は、フレキシブルなプリント基板を一体的に構成しようが複数のパーツで構成しようがそのようなことには関わりがない。

発明の課題
それ故に本発明の課題は、機能的な周辺要素、例えばセンサ系やサテライト系、外部コネクタ系の簡単かつ確実で融通性に富んだ接続を可能にさせる、標準化された電子制御系ケーシングを提供することである。従ってここではこのような電子制御系ケーシングへの周辺要素の標準化された特にモジュラ形式のコンタクト形成のための構想が練られるべきである。

前記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明による装置、並びに請求項９の特徴部分に記載されたそのような装置の製造方法によって解決される。

本発明によれば、電子的接続部がケーシングカバー外部に統一的でかつ汎用的な導体路領域を有しており、それは少なくとも部分的にコンタクトパートナーによって覆われる。同時にそれらのコンタクトパートナーは１つ若しくはそれ以上の周辺要素への少なくとも１つの直結的コンタクト形成部分を有している。それにより本発明によるコンタクトパートナーは、これまでは別個のユニットに引き継がれていたカバー機能とコンタクト形成機能の２つの異なる機能を持ち合わせている。さらにこれらの機能との相互関係により、統合化されたメカトロニクス系の中央制御部へのコンタクト形成も標準化されて行われるようになる。それによって初めて個別の構成要素毎に予め定められていたモジュラ形式のコンタクトパートナーを提供することが可能となる。そのようにすれば、信号パスと電流パスが複雑に絡みあうような構成からの最適な開放が得られるだけでなく、センサ系、バルブ系などの種々の周辺構成要素への様々な配置構成、機能性、幾何学形態に対する柔軟な適応も可能になる。

１２の周辺要素を備えた遮蔽された電子的ケーシングの透視上面図 図１による電子的ケーシングの部分破断図 電子的ケーシングとコンタクト領域の部分断面図

発明を実施するための形態
さらなる有利な構成例及び改善例は、個別に若しくは相互に組み合わせて用いることが可能であり、それらは従属請求項の対象である。

本発明の有利な実施例によれば、コンタクトパートナーは、１つ以上の周辺要素に対する１つ以上の集積化された電気的係止接続部を有している。この集積化された電気的係止部は有利にはケーブル端部、押し抜き格子部、プラグコネクタとして構成されていてもよい。

それによりコンタクトパートナーは中央電子制御部との接続を形成すべくそのつどの周辺要素のタイプに標準化される。それにより本発明によれば、様々なコンタクトパートナーのモジュラシステムが可能となり、これはケーシング構造の著しい融通性を可能にすると同時により簡素な製造に基づいて著しい低コスト化も実現する。

さらに前記コンタクトパートナーは同時に１つ以上の周辺要素の支持体でもあり得る。このことは次のような利点となる。すなわち信号パスと電流パスのさらなる短縮化と単純化を可能にする。さらに付加的にこのようなコンパクトな統合性と構造形式によって一方では中央電子制御系がそして他方ではそれに接続されている周辺要素がエラーないし傷害の影響の受けやすさを低減する。

別の有利な実施例によれば、コンタクトパートナーがケーシングカバーの縁部と重畳する。それにより密閉性のカバーが、例えば付加的に"Labyrinth-Dichtpfad"として構成され、緊張からの保護、あるいは外部環境の影響からの保護が得られる。有利には開放された導体路領域がコンタクトパートナーとして完全にカバーされるかコンタクト形成部が所要のコンタクトカバーに置換えられる。

代替的にコンタクトパートナーは次のように構成されていてもよい。すなわちコンタクトパートナーはケーシングカバーの縁部と同一平面で終端するように構成されてもよい。このようにすれば開放された導体路領域のカバーと緊密な遮蔽性が保証される。コンタクトパートナーの二重の機能性によって材料とコストの著しい節約が達成される。

ケーシングの外部に配設されている電子的構成要素と本発明による有利に標準化されたコンタクトパートナーの間の接続部は公知のあらゆる手法によって製造することが可能なものである。有利にはコンタクトパートナーの集積化された係止接続部への接続形態は周辺要素に対しても特定的に設計される。

電子的接続部として特に本発明によれば有利には電子制御システムにおいて、フレキシブルなプリント基板が使用される。このことは特に機械的な構成に対する要求と温度に関する要求が高い分野、例えば自動車におけるエンジン制御システムや変速機制御システムへの適用に関して特に適したものとなる。それらのフレキシブルな設計仕様は種々異なる電気的な構成素子及び／又は電子制御系への容易な適応化を可能にする。本発明による電子的な接続部は特に多層のフレキシブルプリント基板であってもよい。これは使用規格に応じて絶縁層によって分離された二層若しくは多層の導体路平面を有し得る。

本発明のさらに有利な構成例によれば、前記電子的接続部は、少なくとも２つ以上のフレキシブルな部分プリント基板から形成されている。このことは一方では個々の部分プリント基板の構成に関するさらなる融通性を提供し、それによって最適な生産性にも寄与し、また他方では信号パスや電流パスが複雑に絡むような構成からのさらなる開放にも寄与する。さらにこの変化実施例は、フレキシブルなプリント基板の総面積自体を僅かに維持するというコスト的な側面からの条件も有利に充足する。これによりフレキシブルなプリント基板の比較的高価な面の使用や不都合な反りなどは最小限に抑えられる。

前記フレキシブルなプリント基板は例えば、下層のポリイミドベースの薄膜層と、その上の接着層内に埋込むように配設される有利には銅からなる金属導体路層と、ポリイミド性のカバー層からなっていてもよい。またさらに有利には、コスト的に有利な材料をベース薄膜層や接着層に使用してもよい。それにより例えばコストダウンの目的で、射出成形法、塗装法、スクリーン印刷法などで被着可能な有利な材料が使用されてもよい。その他にも個々の薄膜層の厚みを変化させることも可能である。

ケーシングカバーの後からの被着を可能にするために、例えば封止材料の受入れ用の溝を周辺に設けてもよい。さらに代替的に若しくは累積的にケーシングカバーをリベット、接着剤、蝋付け材などによって基板及び／又はフレキシブルなプリント基板に接続させるようにしてもよい。その際に重要なことはとりわけ、良好な密封性を保証することである。なぜなら電子構成部品は後で過酷な周辺環境、例えば変速機内部やエンジンルームにおかれることになるからである。

ケーシングカバーが蝋付けによって固定される場合には、中断されることなく配置される金属性線路がまず最初にフレキシブルなプリント基板表面に配設される。有利にはこの金属性の領域がケーシングカバーの載置面を形成する。

ケーシング底部は有利には金属材料、特に有利にはアルミニウムからなる。本発明の有利な実施形態によれば、フレキシブルなプリント基板が金属性のケーシング底部に積層される。このことは製作が容易で確かな密封性と低コストな固定を保証する。ケーシングカバーは、様々な周辺環境の影響から電子構成部品を十分に保護することのできるあらゆる材料からなり得る。プラスチックからなるケーシングカバーの他にもそのような保護の保証される金属性材料も利用可能である。例えばケーシングカバーを蝋付けによって固定したい場合には、ケーシングカバーは有利には金属から形成され得る。このことは電磁障害に関する遮蔽性とケーシング自体の剛性を高めることにつながる。代替的に金属化の可能なプラスチック成形体が用いられてもよい。しかしながら別の有利な構成例によれば、ケーシングカバーは次のような金属材料、例えば薄鋼板やダイキャストから形成されてもよい。それによって長期安定性も高められ、攻撃的な化学物質に対する良好な拡散耐性と良好な遮蔽性が保たれ、制御装置全体の寿命にも有利となる。ケーシング底部はさらに別の実施例によれば、ケーシングカバーよりも広い底面積を有している。

制御装置のための本発明によるケーシングの製造方法においては、一体的なプリント基板若しくは１つ以上のフレキシブルなプリント基板がケーシング底部に被着され、それらは、銅線路からなる本発明による少なくとも１つの開放領域を有している。電子的構成要素とのコンタクトはケーシングの内部において形成され、それに続いてケーシングカバーが電子的接続部の相応の領域に被着されて固定される。フレキシブルなプリント基板の開放領域とそれに続いて形成されるコンタクト形成は有利には本発明によるコンタクトパートナーによって覆われ、外部からの影響から保護される。そのような外部からの影響には、例えば変速機ハウジングやエンジンハウジングの製造後に残された金属屑が含まれる。そのような金属くずは銅線路の開放領域若しくはコンタクト領域においては不都合な短絡の原因となり得る。

本発明によれば、フレキシブルなプリント基板若しくは複数のフレキシブルな部分プリント基板がケーシング底部に、有利にはアルミニウム層からなる底部に積層される。特に有利にはフレキシブルなプリント基板がアクリル接着剤を用いてケーシング底部に固定される。

以下の明細書では本発明を図面に基づき有利な実施例の形態で例示的に説明する。

図１には本発明による電子的ケーシング１が示されており、この電子的ケーシング１は自動車の変速機に組み込むために設けられている。電子的ケーシング１は金属性のケーシング底部２と薄鋼板からなるケーシングカバー３によって形成されている。金属性のケーシング底部２にはフレキシブルなプリント基板４が固定されている。ケーシングカバー３はプラスチック、金属又は結合材料からなり、有利には気密にプリント基板と接続されている。電子的ケーシング１の内部には電子部品用の電子的基板５も存在する（図示せず）。当該の実施例においては電子的ケーシング１の各サイドにそれぞれ様々な機能性を有する周辺要素のための３つのコンタクトパートナー６が配設されている。ここでは周辺要素に対する集積化された係止接続部の一例としてセンサ素子６ａが示されており、これは特に有利にはコンタクトパートナー６に直接設けられている。またここではケーブルコネクタ６ｂと打ち抜き格子状部（プラグ）が示されている。本発明によるコンタクトパートナー６はそれぞれ電子的ケーシング１と次のように接続されている。すなわち、フレキシブルなプリント基板４の開放された開放導体路領域８に対する係止接続と電気的なコンタクト形成がそれぞれ行われるように接続されている。有利にはコンタクトパートナー６の構成と係止接続は次のように適合化される。すなわちフレキシブルなプリント基板４の開放導体路領域８が完全にかつ少なくとも金属屑から密閉されるようにカバーされる。それによりプリント基板４上の付加的なコンタクトカバーが省略できるようになる。また場合によっては別個に描写しているように付加的なコンタクトカバー７が金属屑からの保護カバーとして、及びその他の周辺環境による影響からの保護として設けられる。

図２には図１による電子的ケーシング１が部分破断図で表されている。ケーシング底部２はフレキシブルなプリント基板４を支持しており、ここではケーシングカバー３が周囲を取り囲むように固定的に、有利には気密に、フレキシブルなプリント基板４に直接設けられている。このフレキシブルなプリント基板４は、ケーシングカバー３よりも広い面積を有しており、ケーシングカバー３の載置面の下方から突出している。図面ではケーシング底部２はフレキシブルなプリント基板４よりも広い面積を有している。但し本発明による別の代替的な実施例によれば、フレキシブルなプリント基板４はケーシング底部２を完全に越えて突出していてもよいし、部分的にのみ突出していてもよい。フレキシブルなプリント基板４の開放導体路領域８は電気的なコンタクト形成箇所としてケーシングカバー３の外部で当該プリント基板４の縁部領域に配置されている。当該図面におけるプリント基板４の一方の側では、開放導体路領域８が本発明によるコンタクトパートナー６と接続され、このコンタクトパートナーによって覆われる。他方の側では矢印によって、電子的ケーシング１への接続がまだなされていないコンタクトパートナー６の係止接続のための配置構成が示されている。例えばコンタクトパートナー６は中央の電子的ケーシング１に対して形状結合的な形態で差込まれるものであってもよい。その際には付加的に機械的な保持及び／又は保護を形成する例えばクリップ機構が設けられていてもよい。これらのコンタクトパートナー６自体はそれぞれ相互接続されて１つのモジュールとして一体的になるように構成されていてもよいし、個別のモジュールとして電子的ケーシング１に接続されるように構成されてもよい。前記コンタクトパートナー６は任意の順序で係止接続され得る。それにより信号パスと電流パスの最適な配置構成が保証される。

図３には、図１及び２による電子的ケーシング１の断面構造が係止接続されたコンタクトパートナー６と共に示されている。電子的ケーシング１はアルミニウムからなる金属性のケーシング底部２と薄鋼板からなるケーシングカバー３から形成されている。金属性のケーシング底部２にはフレキシブルなプリント基板４が固定されている。このケーシングカバー３は周囲を取り囲むように固定的に、有利には気密に、フレキシブルなプリント基板４に直接設けられている。電子的ケーシング１の内部には電子的基板５が存在している。さらに図示のフレキシブルなプリント基板４は電子的ケーシング１の内部領域内では裁断されており、そのような裁断面に前記電子的基板５が配置されている。この電子的基板５とフレキシブルなプリント基板４との接続は太線ワイヤボンディング９を用いて形成されている。本発明によるコンタクトパートナー６への電気的なコンタクト形成は、例えばレーザー溶接技法、蝋付け技法、クリップ機構、ボンディング技法等を用いて行われる。コンタクトカバー７は固定手段によって電子的ケーシング１のケーシング底部２に固定される。本発明の有利な実施例によれば、ケーシング底部２はコンタクトパートナー６に対するコンタクト形成箇所１０の領域において切欠き１１を有しており、この切欠き１１がここでは当該切欠き１１内に挿入されるカバー７によって密閉される。

Claims (10)

1. 少なくとも２つのケーシング部分を有し、
   前記ケーシング部分は、
   少なくとも１つのケーシング底部（２）と、
   少なくとも１つのケーシングカバー（３）と、
   ケーシング内部空間に配設された電子的基板（５）とケーシング外部に存在する構成要素との間の、プリント基板の形態の、少なくとも１つの電子的接続部（４）とを有しており、
   前記電子的接続部（４）はケーシング底部（２）に固定されている、電子的ケーシング（１）において、
   前記電子的接続部（４）は、ケーシングカバー（３）の外部に開放導体路領域（８）を有しており、前記開放導体路領域（８）は、少なくとも部分的に１つ以上のコンタクトパートナー（６）によって金属屑から密閉されるように覆われており、
   前記コンタクトパートナー（６）は、１つ以上の開放導体路領域（８）のための電気的なコンタクト形成部を有しており、
   前記コンタクトパートナー（６）は、１つ以上の周辺要素のための１つ以上の統合化された電気的係止接続部（６ａ；６ｂ；６ｃ）を有している、ことを特徴とする電子的ケーシング。
2. 前記コンタクトパートナー（６）は同時に、１つ以上の周辺要素のための支持体である、請求項１記載の電子的ケーシング。
3. 前記電子的接続部（４）は、フレキシブルなプリント基板、特に多層のフレキシブルプリント基板である、請求項１又は２記載の電子的ケーシング。
4. 前記電子的接続部（４）は、少なくとも２つ以上のフレキシブルな部分プリント基板から形成されている、請求項１から３いずれか１項記載の電子的ケーシング。
5. 前記ケーシング底部（２）は、ケーシングカバー（３）よりも広い底面積を有している、請求項１から４いずれか１項記載の電子的ケーシング。
6. 前記コンタクトパートナー（６）は、ケーシングカバー（３）の縁部に重なっている、請求項１から５いずれか１項記載の電子的ケーシング。
7. 前記コンタクトパートナー（６）は、ケーシングカバー（３）の縁部と同一平面で終端している、請求項１から６いずれか１項記載の電子的ケーシング。
8. 請求項１から７いずれか１項記載の電子的ケーシングの製造方法において、
   少なくとも１つの電子的接続部（４）をケーシング底部（２）に被着させ、
   ケーシングの内部にて電子的基板（５）と接続させ、
   ケーシングカバー（３）を固定し、
   ケーシング外部に存在する構成要素を少なくとも部分的にコンタクトパートナー（６）によって係止接続させるようにしたことを特徴とする方法。
9. 前記電子的基板（５）と電子的接続部（４）の接続を太線ワイヤボンディングを用いて実施し、前記コンタクトパートナー（６）と電子的接続（４）の接続を蝋付け、溶接又はクリップを用いて実施する、請求項８記載の方法。
10. １つ以上のコンタクトパートナー（６）を有していることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の電子的ケーシング（１）の自動車の変速機制御用の電子制御装置に対する適用方法。

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