JP7131465B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のトランスミッションを制御する装置に関する。

近年、車両を制御する装置は、センサやアクチュエータ，又はそれらの複合体と共に構成される機電一体化が進んでいる。このような一体化が進むことで、制御装置の小型化や耐熱性，密閉性，耐振性等の要求レベルがより厳しくなっている。この要求を満たすため、例えば特許文献１に示すように、制御装置を油中環境に置く場合がある。

特開２０１３－２５２３号公報

しかしながらその場合、油が制御装置の内部に浸入すると、制御装置の回路部品等が劣化する可能性がある。例えば、油の腐食による断線や、異物によるショートの発生などである。制御装置について防水対策を行う場合は、一般にシリコンシール材を用いて制御装置の筐体をシールする構造を採用することが多い。ところが、このようなシール構造を油中に置くと、シリコンシール材が油により膨潤してしまい、シール性が維持できなくなる問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油に被液する環境下においてもシール性を維持できる構造の車両制御装置を提供することにある。

請求項１記載の車両制御装置は、トランスミッションの本体を収容する本体ケースの内部において潤滑用オイルの雰囲気中で、そのオイルに被液する可能性がある環境下に配置されている。車両制御装置は、金属ベースと、金属ベースに取り付けられる樹脂ケースと、トランスミッションの制御回路を構成する電子部品が搭載され、金属ベースと樹脂ケースとにより形成された内部の空間に配置されるプリント基板と、金属ベースと樹脂ケースとの間で且つプリント基板の外周側を囲むように配置される油密シール部材とを備える。そして、金属ベースと油密シール部材とを水素結合させ、樹脂ケースと油密シール部材を共有結合させる。

すなわち、金属ベースと油密シール部材とを水素結合させると共に、樹脂ケースと油密シール部材とを共有結合させることで接着強度を高め、界面へのオイルの浸入を阻止できる。

請求項２記載の車両制御装置によれば、金属ベースをアルミニウム製として、アルマイト処理を施すので、油密シール部材との界面を、水素結合させるのに最適な状態にすることができる。

請求項３記載の車両制御装置によれば、樹脂ケースをプラズマ処理するので、油密シール部材との界面を、共有結合させるのに最適な状態にすることができる。

請求項４記載の車両制御装置によれば、油密シール部材をフッ素ゴムとするので、潤滑用オイルへの耐性が比較的高く、且つ柔軟性がある素材を用いることができる。

請求項５記載の車両制御装置によれば、金属ベースと樹脂ケースとの一方に油密シール部材を収容する凹部を形成し、他方に凹部に収容された油密シール部材の中央部を押圧するように凸部を形成する。そして、凹部の形状を、金属ベースに樹脂ケースが取り付けられた際に、凸部の先端からその延長方向に生じる間隔が、延長方向に直交する方向に生じる間隔よりも長くする。このように構成すれば、車両が走行した際にプリント基板に伝達される上下方向の振動を軽減することができ、耐振動性が向上する。

請求項６記載の車両制御装置によれば、樹脂ケースは、本体ケースの内外を貫通して配置されるコネクタを一体に形成し、そのコネクタに、内部の空間と本体ケースの外部とを連通させる通気孔を備える。そして、通気孔が外部に臨む部分に呼吸フィルタを配置する。

このように構成すれば、金属ベースと樹脂ケースとの間に形成される空間は、コネクタに設けられた通気孔を介して外部と連通するので、本体ケース内部の温度が変化した際に内部の圧力が変化せず、構造体への圧力ストレスを軽減できる。また、通気孔が外部に臨む部分に呼吸フィルタを配置することで、本体ケースの内部に異物が混入することを阻止できる。更に、通気孔を、本体ケースの内外を貫通するコネクタに設けるので、車両制御装置のサイズを増大させることなく小型に構成できる。

第１実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 油密構造部の構成を拡大して示す断面図 ＴＣＵの分解斜視図 金属ベースの平面図 樹脂カバーの底面図 ＴＣＵの組み立て工程を示すフロー図 トランスミッションケースの内部を透視して示す模式的な図 第２実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 第３実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 第４実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 第５実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 第６実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図 第７実施形態であり、ＴＣＵの構成を示す断面図

（第１実施形態）
図７に示すように、本体ケースに相当するトランスミッションケース１の内底部には、内部に油圧制御油路が形成されているバルブボディ２が載置されている。以下、前者をＴ／Ｍケース１と称す。バルブボディ２の上には、本実施形態の車両制御装置に相当するＴＣＵ（Transmission Control Unit）３が配置されている。ＴＣＵ３の金属ベース４は概ね矩形状であり、バルブボディ２の上面にねじ５により固定されている。

Ｔ／Ｍケース１の内部には、潤滑用オイルに相当するＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）５０が注入されている。つまり、ＴＣＵ３はＡＴＦ５０の雰囲気中に配置されており、ＡＴＦ５０に被液する環境下にある。金属ベース４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム製である。また、Ｔ／Ｍケース１の内部には、図示しないがトランスミッションの本体を成す機構部も共に配置されている。

図１に示すように、ＴＣＵ３の樹脂ケース７は、金属ベース４に油密構造を介して取り付けられており、これにより形成される内部の空間には、電子部品８が搭載されたプリント基板９が収容されている。油密構造の詳細については後述する。電子部品８は、トランスミッションの制御回路を構成するものであるが、その詳細は省略する。樹脂ケース７には、図中の上面側から下方に向けて延びる複数の取付ボス１０が形成されており、プリント基板９は、取付ボス１０にねじ１１により固定されている。

また、樹脂ケース７には、図中の右側において上方に延設された貫通コネクタ部１２が一体に形成されている。貫通コネクタ部１２は、Ｔ／Ｍケース１の隔壁を貫通して当該ケース１の外部に突出しており、その先端部は車両側コネクタ１３となっている。車両側配線１４の一端はプリント基板９に接続されており、他端は車両側コネクタ１３のコネクタ端子に接続されている。車両側コネクタ１３は、ＴＣＵ３と車両側の制御機器とを電気的に接続するために使用される。Ｔ／Ｍケース１の隔壁と貫通コネクタ部１２との間には、シール部材１５が介在している。

また、樹脂ケース７には、図中の左側において負荷側コネクタ１６が一体に形成されている。負荷側配線１７の一端はプリント基板９に接続され、他端は負荷側コネクタ１６のコネクタ端子に接続されている。負荷側コネクタ１６は、ＴＣＵ３とバルブボディ２の内部にある電気的に制御される部分とを接続するために使用される。

樹脂ケース７は、金属ベース４に複数のねじ１８によって固定されるが、その固定箇所の内周側には、プリント基板９の外周部を囲むようにして油密構造部１９が形成されている。油密構造部１９は、金属ベース４側に形成された溝部２０と、溝部２０の内部に配置される油密シール部材２１と、樹脂ケース７側に形成された凸部２２とを備える。油密シール部材２１は、例えばフッ素ゴムからなる。

また、金属ベース４には、上方に向けて放熱材２３を支持するための支持部材２４が形成されている。そして、樹脂ケース７を金属ベース４に取り付けると、プリント基板９の下面側が支持部材２４の上に載置された放熱接着剤２３に接するようになる。放熱接着剤２３については、ＴＣＵ３の組み立て後に硬化処理が行われる。これにより、プリント基板９が発生した熱は、放熱接着剤２３及び支持部材２４を介して金属ベース４に伝達され、放熱が行われる。

図２は、油密構造部１９の断面形状をデフォルメして示しているが、樹脂ケース７を金属ベース４に取り付け固定し、溝部２０の内部に凸部２２が入り込んだ状態では、図中に示す上下方向の油密シール部材２１の厚さ寸法が、左右方向の同厚さ寸法よりも長くなるように、各部の形状が設定されている。例えば、上下方向の厚さ寸法を２．０ｍｍ程度とし、左右方向の厚さ寸法を１．０ｍｍ程度とする。これにより、車両が走行した際にプリント基板９に伝達される上下方向の振動をより大きく軽減することができ、耐振動性が向上する。

次に、ＴＣＵ３の組み込みを行う際の工程フローを説明する。図６に示すように、先ず、アルマイト処理した金属ベース４に放熱接着剤２３を塗布する（Ｓ１）。続いて、油密シール部材２１を溝部２０の内部に塗布する（Ｓ２）。次に、プリント基板９を組み付けた樹脂ケース７をプラズマ洗浄する（Ｓ３）。それから、樹脂ケース７を金属ベース４に組み付けて（Ｓ４）熱処理を行い、油密シール部材２１及び放熱接着剤２３を硬化させ、その後冷却する（Ｓ５）。

以上のように処理することで、アルマイト処理された金属ベース４と油密シール部材２１とは水素結合状態となる。また、プラズマ洗浄された樹脂ケース７と油密シール部材２１とは共有結合状態となる。

再び、図１を参照する。貫通コネクタ部１２内には、通気孔２５が形成されている。この通気孔２５は、プリント基板９が収容されているＴＣＵ３の内部空間と、ＴＣＵ３の外部空間とを連通させるものである。通気孔２５が外部空間に臨む側には、通気性がある呼吸フィルタ２６が配置されており、更に呼吸フィルタ２６の外部側にはカバー２７が配置されている。

以上のように本実施形態によれば、ＴＣＵ３は、Ｔ／Ｍケース１の内部でＡＴＦ５０に被液する可能性がある環境下に置かれ、金属ベース４と、Ｔ／Ｍケース１の内外を貫通して配置されるコネクタ部１２が一体に形成されて金属ベース４に取り付けられる樹脂ケース７とを備える。プリント基板９は、トランスミッションの制御回路を構成する電子部品８が搭載され、金属ベース４と樹脂ケース７とにより形成された内部の空間に配置される。金属ベース４と樹脂ケース７との間には、プリント基板９の外周側を囲むように油密シール部材２１が配置される。貫通コネクタ１２は、Ｔ／Ｍケース１内部の空間と外部とを連通させる通気孔２５を有し、その通気孔２５が外部に臨む部分に呼吸フィルタ２６を配置した。

このように構成すれば、金属ベース４と樹脂ケース７との間に形成される空間は通気孔２５を介して外部と連通するので、Ｔ／Ｍケース１内部の温度が変化した際に内部の圧力が変化せず、構造体への圧力ストレスを軽減できる。また、通気孔２５が外部に臨む部分に呼吸フィルタ２６を配置することで、Ｔ／Ｍケース１の内部に異物が混入することを阻止できる。

更に、通気孔２５を貫通コネクタ１２に設けるので、ＴＣＵ３のサイズを増大させることなく小型に構成できる。また、呼吸フィルタ２６の外部側の少なくとも一部を覆うようにカバー２７を設けるので、作業者が取付け等の作業を行う際に、呼吸フィルタ２６に触れて破れが生じることを回避できる。

また、金属ベース４と油密シール部材２１とを水素結合させると共に、樹脂ケース７と油密シール部材２１を共有結合させることで接着強度を高め、界面へのＡＴＦ５０の浸入を阻止できる。

具体的には、金属ベース４をアルミニウム製としてアルマイト処理を施し、樹脂ケース７をプラズマ処理するので、油密シール部材との界面を、それぞれ水素結合，共有結合させるのに最適な状態にすることができる。また、油密シール部材２１をフッ素ゴムとするので、ＡＴＦ５０への耐性が比較的高く、且つ柔軟性がある素材を用いることができる。

加えて、金属ベース４に油密シール部材２１を収容する溝部２０を形成し、樹脂ケース７に油密シール部材２１の中央部を押圧するように凸部２２を形成する。そして、溝部２０の形状を、金属ベース４に樹脂ケース７が取り付けられた際に、凸部２２の先端からその延長方向に生じる間隔が、延長方向に直交する方向に生じる間隔よりも長くなるように形成した。これにより、車両が走行した際にプリント基板９に伝達される上下方向の振動を軽減することができ、耐振動性が向上する。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図８に示す第２実施形態のＴＣＵ３１は、オスコネクタである車両側コネクタ１３に接続されるメスコネクタ３２が、両者の接続をロックするために回動操作されるレバー３３を備えている。

レバー３３は、一端がメスコネクタ３２のハウジング３４の回動可能に支持されており、他端が図中の奥行き方向と下方との間の例えば９０度の範囲で回動する。図８に示す状態で、メスコネクタ３２の接続はロックされている。そして、カバー２７に替わって、レバー３３が呼吸フィルタ２６の外部側を覆っている。
以上のように第２実施形態によれば、メスコネクタ３２のレバー３３を呼吸フィルタ２６のカバーとして用いるので、部品点数を削減できる。

（第３実施形態）
図９に示す第３実施形態のＴＣＵ３５は、第２実施形態と同様に車両側コネクタ１３に接続されるメスコネクタ３６を用いるが、両者を接続した際に、メスコネクタ３６のハウジング３７が呼吸フィルタ２６の外部側を覆うようになっている。

以上のように構成される第３実施形態によれば、メスコネクタ３６のハウジング３７の一部を呼吸フィルタ２６のカバーとして用いるので、第２実施形態と同様に部品点数を削減できる。

（第４実施形態）
図１０に示す第４実施形態のＴＣＵ３８は、第３実施形態と同様に車両側コネクタ１３に接続されるメスコネクタ３９を用い、両者を接続した際にメスコネクタ３９のハウジング４０が呼吸フィルタ２６の外部側を覆う構成も同様である。但し、メスコネクタ３９は防水用のＯリング４１を備えている。呼吸フィルタ２６は、Ｏリング４１及びオス側である車両側コネクタ１３のコネクタ端子が位置する空間をカバーするように配置されている。

（第５実施形態）
図１１に示す第５実施形態のＴＣＵ４２は、第４実施形態と同様に車両側コネクタ４４に接続されるメスコネクタ３９を用いる。但し、貫通コネクタ部１２に替わる貫通コネクタ部４３は、通気孔２５の外部側が、車両側コネクタ１３に替わる車両側コネクタ４４の内部に連通した状態となっている。そして、車両側コネクタ４４のハウジングの一部には、外部に連通する連通穴４５が形成されており、呼吸フィルタ２６は、車両側コネクタ４４のハウジングの内部側に配置されている。

（第６実施形態）
図１２に示す第６実施形態のＴＣＵ４６は、第１実施形態のＴＣＵ３において、呼吸フィルタ２６を車両側コネクタ１３のハウジングに溶着した点が相違している。

（第７実施形態）
図１３に示す第７実施形態のＴＣＵ４７は、第１実施形態のＴＣＵ３における呼吸フィルタ２６及びカバー２７の替わりに、それらの機能を兼ね備えているプラグタイプの呼吸フィルタ４８を用いた点が相違している。呼吸フィルタ４８としては、例えば日東電工社製のベントフィルタＴＥＭＩＳＨ（登録商標）の「Ｚシリーズ」等がある。

（その他の実施形態）
油密シール部材は、フッ素ゴムに限ることはない。
油密構造部の構成は、図２に示すものに限ることはない。
金属カバーに凸部を設け、樹脂カバーに溝部を設けて油密構造部を構成しても良い。
呼吸フィルタを覆うカバーについては、必要に応じて設ければ良い。
負荷側コネクタ１６は必要に応じて設ければ良く、バルブボディ２内部との接続は、ダイレクトに行っても良い。
ＴＣＵ３は、必ずしもバルブボディ２の上に配置する必要は無い。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はトランスミッションケース、２はバルブボディ、３はＴＣＵ、４は金属ベース、７は樹脂ケース、８は電子部品、９はプリント基板、１２は貫通コネクタ部、１３は車両側コネクタ、１６は負荷側コネクタ、１９は油密構造部、２０は溝部、２１は油密シール部材、２２は凸部、２５は通気孔、２６は呼吸フィルタ、２７はカバー、５０はＡＴＦである。

Claims (6)

1. トランスミッションの本体を収容する本体ケース（１）の内部において潤滑用オイル（５０）の雰囲気中に配置され、前記オイルに被液する可能性がある車両制御装置であって、
   金属ベース（４）と、
   この金属ベースに取り付けられる樹脂ケース（７）と
   前記トランスミッションの制御回路を構成する電子部品（８）が搭載され、前記金属ベースと前記樹脂ケースとにより形成された内部の空間に配置されるプリント基板（９）と、
   この金属ベースと前記樹脂ケースとの間に、且つ前記プリント基板の外周側を囲むように配置される油密シール部材（２１）とを備え、
   前記金属ベースと前記油密シール部材とは水素結合しており、
   前記樹脂ケースと前記油密シール部材とは共有結合している車両制御装置。
2. 前記金属ベースはアルミニウム製であり、アルマイト処理されている請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記樹脂ケースは、プラズマ処理されている請求項１又は２記載の車両制御装置。
4. 前記油密シール部材は、フッ素ゴムである請求項１から３の何れか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記金属ベースと前記樹脂ケースとの一方に形成され、前記油密シール部材を収容する凹部（２０）と、
   前記金属ベースと前記樹脂ケースとの他方に形成され、前記凹部に収容された油密シール部材の中央部を押圧するように形成された凸部（２２）とを備え、
   前記凹部の形状は、前記金属ベースに前記樹脂ケースが取り付けられた際に、前記凸部の先端からその延長方向に生じる間隔が、前記延長方向に直交する方向に生じる間隔よりも長くなる請求項１から４の何れか一項に記載の車両制御装置。
6. 前記樹脂ケースは、前記本体ケースの内外を貫通して配置されるコネクタ（１２，１３，４４）が一体に形成されており、
   前記樹脂ケースのコネクタは、前記内部の空間と前記本体ケースの外部とを連通させる通気孔（２５）を有し、
   前記通気孔が前記外部に臨む部分には、呼吸フィルタ（２６，４７）が配置されている請求項１から５の何れか一項に記載の車両制御装置。

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