KR20140002637A

KR20140002637A - 변속기 제어 장치

Info

Publication number: KR20140002637A
Application number: KR1020137011617A
Authority: KR
Inventors: 우베 리스코브
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2014-01-08
Also published as: WO2012045534A1; EP2625443A1; CN103119334B; CN103119334A; DE102010042019A1; EP2625443B1

Abstract

본 발명은 베이스 부재(20)와 커버 부재(28), 회로 캐리어(18) 및 모듈식 연결 기술 구조물(48)로의 연결을 위한 하나 이상의 쓰루홀(12)을 포함하는 제어 장치, 특히 차량 변속기용 통합 제어 장치에 관한 것이다. 커버 부재(28)와 베이스 부재(20)는 충전 매체(22)를 수납한다. 커버 부재(28)는 변형 방향(34)으로 변형될 수 있는 하나 이상의 섹션(32, 40, 44)을 갖는다.

Description

변속기 제어 장치{TRANSMISSION CONTROL DEVICE}

예를 들어 차량의 자동 변속기에 사용되는 제어 장치, 특히 변속기 제어 장치는 높은 기계 응력에 노출된다. 이러한 제어 장치들은 부분적으로 차량 자동 변속기 내부에 설치됨으로 인해, 부식성이 매우 강한 매체, 예를 들어 자동변속기유(ATF)에 노출된다. 차량 변속기용 제어 장치들은 실질적으로 회로 캐리어를 포함하며, 회로 캐리어는 예를 들어 본딩 결합 형태의 전기 콘택들에 의해, 제어 장치의 하우징 안에 글레이징된 쓰루홀들, 예를 들어 Ni-Fe-핀들에 접촉된다. 글레이징된 쓰루홀은 특히, 상기 쓰루홀이 기밀 방식으로 밀폐되고 외부와의 전기 접촉이 가능함에 따라, 변속기 제어 장치의 쓰루홀이 변속기 밖에 배치된 전기 소자들, 예를 들어 인쇄 회로 기판 및 리드 프레임과 접촉될 수 있다는 장점을 갖는다.

오늘날 일반적으로 이용되는 글레이징된 쓰루홀들은 제조하기가 상대적으로 복잡한 부품이다. 막대형 접속 핀의 형상인 쓰루홀들의 글레이징을 위해서는 금속성 재료로 만들어진. 상대적으로 비싼 특수 베이스 플레이트, 내부 스트립 및 커버가 필요하다.

본 발명에 따라, 특히 변속기, 즉 예를 들면 금속 부품들의 생략 하에 예컨대 모두 플라스틱으로 제조될 수 있는 커버 부재와 베이스 부재로 구성된 차량의 자동 변속기를 위한 제어 장치의 제공이 제안된다. 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 베이스 부재는 플라스틱 베이스로서 그 안에 밀봉되어 매립된 핀 형상의 쓰루홀과 함께 제조된다. 플라스틱 베이스 안에 매립된 쓰루홀들은 플라스틱 베이스 내로 조밀하게 사출 성형되거나 삽입 형성되며, 이때 개별 쓰루홀들은 서로에 대해 전기적으로 절연된다. 베이스 부재의 플라스틱 베이스 안에 또는 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 커버 부재 안에도 통합되어 있는 쓰루홀을 이용해, 제어 장치의 내부에 배치된 회로 캐리어가 제어 장치의 외부에 있는 모듈식 연결 기술 구조물에, 예를 들어 용접을 통해 또는 다른 재료 결합식 연결 방법으로 전기적으로 접촉된다. 본 발명에 따라 제안된 제어 장치 내부에서 회로 캐리어는 예를 들어 본딩 와이어에 의해 핀 형상의 쓰루홀과 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 내부에 위치하는 회로 캐리어는 예를 들어 접착층을 이용해 베이스 부재에 고정된다. 커버 부재와 베이스 부재에 의해 한정되는, 본 발명에 따라 제안된 통합 제어 장치의 중공실에 충전 매체가 구비된다. 충전 매체는 예를 들어 에어리스(airless) 방식으로 제공된 절연성 열전도 오일이거나 저점성 열전도 겔이다. 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 커버 부재와 베이스 부재는 예를 들어 용접 또는 접착과 같은 재료 결합식 연결 기술에 의해 서로 밀착 연결될 수 있거나, 커버 부재와 베이스 부재를 서로 나사 체결하여 베이스 부재와 커버 부재 사이에 유밀(oiltight) 씰을 제공할 수도 있다. 커버 부재와 베이스 부재가 서로 결합되면, 내실, 즉 커버 부재 및 베이스 부재에 의해 한정되는 중공실과 커버 부재 및 베이스 부재를 둘러싸는 외실 사이의 차압을 0으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제안된 제어 장치에서 커버 부재는, 충전 매체, 예를 들어 전기 절연성 열전도 오일이 가열되면, 커버 부재가 멤브레인처럼 변형될 수 있도록 형성된다. 제1 실시예에서는, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 커버 부재를 변형가능하게 설계하고 커버 부재의 측벽 영역에서 더 큰 벽두께를 선택할 수 있음으로써, 벽 부재들은 더 안정적이게 되며 본 발명에 따라 제안된 커버 부재의 커버면만이 변형된다.

본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 또 다른 한 실시예에서는, 커버 부재의 커버면을 형태 안정적으로, 즉 더 큰 벽두께로 설계하고 이 커버 부재의 측벽 영역들을 벨로우즈 형태로 형성할 수 있음으로써, 충전 매체의 가열로 인해 내압이 증가하는 경우 측벽 영역들이 아코디언 효과와 유사하게 수직 방향으로 상향으로 신장된다.

베이스 부재와 커버 부재에 의해 한정되는 중공실의 충전 매체는 열을 직접 방출하며, 이상적으로는 대류성 유체 유동에 의해 회로 캐리어의 냉각을 촉진할 수 있다. 예를 들어 멤브레인 형태의 커버 부재를 통해, 내압과 외압이 - 커버면의 변형 압력을 제외하고 - 실질적으로 서로 상응하는, 즉 예를 들어 베이스 부재 내에 제공되거나 커버 부재 내에도 제공된, 밀봉 배치된 쓰루홀에, 변속기 오일과 열전도 오일 사이에 매체 교환을 야기할 수도 있는 차압이 인가되지 않는 점이 보장된다. 열전도 오일은 현재 사용된 겔의 기능을 인계받으며, 다시 말해 예컨대 회로 캐리어 및 그 위에 배치된 반도체 소자들과 본딩 와이어, 즉 회로 캐리어 소자들과 쓰루홀들 사이의 전기 접속 부재와 같은 부품들의 진동 감쇠 또는 진동 안정화가 열전도 오일에 의해 달성될 수 있다.

커버 부재의 색상은 더 우수한 열방출을 위해 예를 들어 흑색이 될 수 있다. 커버 부재와 충전 매체는 투명하게 형성될 수 있으며, 이는 변속기 제어 장치의 조립 후 용이한 육안 검사를 가능하게 한다.

본 발명에 따라 제안된 해법, 즉 커버 부재와 베이스 부재를 플라스틱 재료로 제조하는 해법을 변형하여 이들을 상대적으로 저렴한 금속 재료로 제조할 수도 있다. 이런 경우 쓰루홀은 바람직하게 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 베이스 부재 안에 배치된 내장된 플라스틱 스트립 또는 콘택 스트립에 의해 핀의 형태로 구현된다. 이 경우, 즉 본 발명에 따라 제안된 제어 장치를 금속으로 설계하는 경우, 특히 커버 부재는 매우 부드럽게, 즉 용이하게 변형가능하도록 설계된다.

본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 또 다른 실시예에서, 제어 장치는 컵 형상으로 형성된 베이스 부재와 이를 덮는 필름층으로 제조될 수 있다. 전자 반도체들은 본 발명에 따라 제안되는 제어 장치의 모든 실시예에서 바람직하게 그의 열방출면이 회로 캐리어를 향하여 설치되는 것이 아니라 충전 매체를 형하여 설치된다.

끝으로, 본 발명에 따라 제안되는 제어 장치의 또 다른 한 실시예에서 예를 들어 베이스 부재 안에 추후 다시 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 개구가 제공될 수 있다. 이러한 추후 폐쇄될 수 있는 개구를 통해 제어 장치의 내부가 매체, 예를 들어 열전도 오일로 채워질 수 있거나, 매체에 의한 내실의 플러싱도 수행될 수 있고, 그 결과 바람직하게 베이스 부재와 커버 부재에 의해 한정된 중공실의 환기도 달성될 수 있다.

베이스 부재 내 쓰루홀들은 접합 연결부에 의해 예를 들어 회로 캐리어의 전자 소자들에 전기적으로 접촉되고 베이스 부재 외부에서는 모듈식 연결 기술 구조물과, 예를 들어 재료 결합식 접합 방법, 예를 들어 용접과 납땜에 의해 서로 전기적으로 접촉된다. 이미 언급한 용접 방법과 납땜 방법 또는 경질 납땜 방법과 같은 재료 결합식 접합 방법 외에도, 냉간 접촉(cold contacting) 및 냉간 성형에 의해서도 쓰루홀을 모듈식 연결 기술 구조물과 전기적으로 접촉시킬 수 있다. 이런 맥락에서 모듈식 연결 기술은 인쇄 회로 기판, 연성 필름, 리드 프레임 등과 쓰루홀의 전기 접촉을 의미한다.

하기에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상술한다.

도 1은 연성 커버면 및 형태 안정적인 측벽들을 포함하는 커버 부재와 베이스 부재로 구성되며 충전 매체로 채워진, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 제1 실시예에 관한 도이다.
도 2는 형태 안정적으로 설계된 커버면과 벨로우즈 형태로 형성된 측벽들을 가진, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 또 다른 한 실시예에 관한 도이다.
도 3은 컵 형상으로 형성된 베이스 부재와 박막으로서 설계된 필름을 가진, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 실시예에 관한 도이다.
도 4는 매체 충전을 위한 개구들을 가진, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 베이스 부재에 관한 도이다.

도 1에서는 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 제1 실시예를 파악할 수 있다.

도 1에서 알 수 있듯이, 바람직하게 플라스틱 재료로 제조되는 베이스 부재(20)에 통합된, 특히 차량의 변속기 또는 자동변속기를 위한 제어 장치가 핀 형상의 하나 이상의 쓰루홀을 포함한다. 핀 형상으로 형성된 개별 쓰루홀들(12)은 서로 전기적으로 절연되며, 이때 핀 형상의 쓰루홀들(12)은 납땜 가능하거나 레이저 용접이 가능하게, 그리고 본딩 접합이 가능하게 형성된다. 핀 형상의 쓰루홀들(12)은 플라스틱으로 제조된 베이스 부재(20) 안에 삽입 형성되거나 씰(14)을 이용해 베이스 부재 내로 사출 성형된다. 핀 형상으로 형성된 쓰루홀들(12)은 전기 접속 부재(16)에 의해, 회로 캐리어(18)의 상부면에 배치된 전기 부품들과 연결된다. 베이스 부재(20)는, 역시 플라스틱 재료로 제조된 커버 부재(28)에 의해 폐쇄된다. 베이스 부재(20)와 커버 부재(28) 사이의 밀봉 연결은 예를 들어 용접이나 접착 또는 유밀 씰을 이용한 나사 체결을 통해 이루어질 수 있다. 베이스 부재(20)와 커버 부재에 의해 한정된 중공실의 내부에는 충전 매체(22)가 제공된다. 충전 매체(22)로는 예를 들어 전기 절연성 열전도 오일 또는 저점성 열전도 겔이 사용될 수 있다.

또한, 베이스 부재(20)와 커버 부재(28)에 의해 한정된 중공실의 내부에 회로 캐리어(18)가 위치하며, 이 회로 캐리어는 접착층(26)을 이용해 커버 부재(28)쪽을 향하는 회로 캐리어의 면과 접착된다.

회로 캐리어(18)는 열을 베이스 부재(20)에 전달하고, 다른 한편으로는 상부면의 열을 충전 매체(22)로 방출한다.

도 1에 도시된 실시예에서는 커버 부재(28)의 커버면(32)이 매우 얇은 벽두께(36)로 형성됨에 따라, 온도가 상승하고 이어서 충전 매체(22)가 가열되어 팽창하면 커버면(32)이 변형 방향(34)으로 변형될 수 있다. 커버면(32)은 제1 두께(36)로 형성된 반면에, 커버 측벽들(30)은 형태 안정적으로 설계되었으며, 즉 제1 두께(36)를 초과하는 제2 두께(38)로 형성되어 있다.

이러한 상이한 두께(36 및 38)로 인해, 커버 부재(28)의 커버면(32)이 밖을 향해 변형 방향(34)으로 융기하여도 제어 장치 내부의 압력은 상승하지 않을 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서 커버 부재(28)는 운동학적으로 반대로 제조된다. 이는 도 2에 도시된 실시예에서 커버면(32)이 제2 두께(38)로, 즉 형태 안정적으로, 거의 강성으로 형성됨을 의미한다. 도 1에 도시된 실시예에 비해 도 2에 도시된 실시예에서는 커버 측면들이 벨로우즈처럼 변형가능하게[위치 40 참조] 형성됨에 따라, 커버 측면들의 팽창이 도 2의 양방향 화살표에 따라 양쪽 변형 방향(34)으로 이루어질 수 있다. 도 1과 유사하게 도 2에 도시된 실시예에서는 회로 캐리어(18)가 제공되며, 또한 핀 형상으로 형성된 쓰루홀들(12)이 베이스 부재(20) 안에 밀봉되어 매립되거나 그 안으로 사출 성형되거나 삽입 형성된다. 도 2에 도시된 실시예에 따른 제어 장치의 내부는 마찬가지로 충전 매체(22)로 채워지지만, 충전 매체가 가열되면 커버면(32)이 변형되는 것이 아니라 커버 측면(40)이 변형 방향(34)에 따라 실질적으로 수직 방향으로 팽창된다.

도 3에서 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 또 다른 실시예를 살펴본다.

도 3에서는, 통합 제어 장치(10)가 매우 얇은 필름층(44)에 의해 폐쇄된, 컵 형상으로 형성된 베이스 부재(42)를 가짐을 알 수 있다. 필름층(44)은 연결 지점(46)에서 컵 형상으로 형성된 베이스 부재(42)의 상부면과 연결된다. 필름층(44)과 컵 형상 베이스 부재(42)에 의해 한정된 중공실 안에는, 위에서 설명한 것처럼 도 1 및 도 2에 따른 실시예들과 유사하게, 충전 매체가 존재한다.

제어 장치의 내부에는 회로 캐리어(18)가 배치되며, 이 회로 캐리어는 하나 이상의 전기 접속 부재(16)에 의해 하나 이상의 쓰루홀(12)과 전기적으로 연결되며, 쓰루홀은 컵 형상의 베이스 부재(42) 안에 삽입되거나, 사출 성형되거나, 씰을 이용해 밀봉 매립된다. 핀 형상으로 형성된 하나 이상의 쓰루홀(12)은 예를 들어 인쇄 회로 기판, 연성 필름, 리드 프레임 등의 형태인, 자세히 도시되지 않았지만 외부에 있는 모듈식 연결 기술 구조물과 전기적으로 연결된다.

멤브레인 방식으로 작용하는 필름층(44) 및 도 2의 실시예에 따른 벨로우즈 형태로 변형가능한 측벽들(40) 또는 제1 두께(36)로 형성된 커버면(32)을 통해, 내압과 외압이 - 커버 부재의 변형 압력을 제외하고 - 실질적으로 동일한 점이 보장된다. 이는 커버 부재(20) 안에 예를 들어 매립된 쓰루홀들(12)에, 자동변속기유(ATF), 즉 변속기 오일과 중공실 안에 저장된 충전 매체(22) 사이의 매체 교환을 야기할 수도 있는 차압이 인가되지 않음을 의미한다.

예를 들어 전기 절연성 열전도 오일의 형태인 충전 매체(22)는 특히, 부품들과 전기 접속 부재의 진동 감쇠 또는 안정화가 특히 이루어질 수 있다는 관점에서 현재 이용 중인 겔의 기능을 인계받는다.

전술한 도 1 내지 도 3의 실시예들에 따라 특히 플라스틱 재료로 제조되는 베이스 부재(20, 42) 내지 커버 부재들(28)을 다루고 있다. 그러나 이들 부품들은 상대적으로 저렴한 금속 재료들로 제조될 수도 있다. 이러한 실시예에서 쓰루홀(12)은 내장된 플라스틱 또는 접촉 스트립에 의해 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 베이스(23 또는 42) 안에 배치된다. 금속으로 형성된 커버 부재(28)는 매우 부드럽게 설계된다.

도 4에는, 제어 장치의 내실을 채우거나 비우기 위해 하나 이상의 개구(50)가 베이스 부재(20) 안에 제공되어 있는, 본 발명에 따라 제안된 제어 장치의 한 실시예가 도시되어 있다. 하나 이상의 개구(50)를 - 이 경우 베이스 부재(20) 안에 형성됨 - 통해 열전도 오일로 제어 장치의 내실이 충전되거나, 동일 내실의 플러싱 또는 내실의 환기가 이루어질 수 있다. 도 4에 도시된 제어 장치는 실질적으로, 제1 두께(36)로 형성된 커버면(32)과 평면으로 형성된 베이스 부재(20)를 가지는 커버 부재(28)를 포함하는, 도 1에 도시된 제어 장치에 상응한다. 도 4에 도시된 실시예에서는 커버 부재(28)의 측벽 영역들(30)이 형태 안정적으로 형성되고, 즉 커버면(32)의 제1 두께(36)에 비하여 더 큰 두께, 예를 들어 제2 두께(38)를 갖는다. 완벽한 설명을 위해 언급하자면, 회로 캐리어(18)의 냉각 표면(24)은 충전 매체(22)를 대향하고, 그 반대편을 향하는 회로 캐리어(18) 측면은 접착층(26)을 이용해 베이스 부재(20)와 재료 결합 방식으로 연결된다.

도 4에는, 하나 이상의 쓰루홀(12)이 - 베이스 부재(20) 안에 밀봉되어 - 모듈식 연결 기술 구조물(48)과 전기적으로 연결되는 것이 개략적으로 표시되어 있다. 모듈식 연결 기술 구조물(48)은 예를 들어 통합 제어 장치(10)의 외부에 있는 인쇄 회로 기판, 연성 필름 또는 리드 프레임이다.

본 발명에 따라 제안된 해법을 이용하면, 듀로 플라스틱 사출 성형(몰딩)에 의해 형성되지 않고, 가장 간단하며 매우 경제적으로 기성 주조된 하우징 부재들로 형성될 수 있는, 플라스틱으로 제조된 제어 장치를 제공할 수 있다. 외부에 대하여 제어 장치의 내부에서 온도 변화 및 그로 인한 압력 상승 또는 압력 강하의 발생 시 펌프 효과가 생기지 않도록 압력 보상이 가능하려면, 하나 이상의 커버 부재(28)가 변형 가능하게 형성됨으로써 열팽창이 보상될 수 있어야 한다. 그로 인해 한 편으로 고가의 듀로 플라스틱 사출 성형의 실시를 회피할 수 있으며, 다른 한편으로는 제어 장치의 내실 안에 열 방출로 인해 충전 매체(22)가 제공될 수 있고, 커버 부재(28)의 변형성 때문에, 베이스 부재(20) 안에 완전히 기밀되어 설치될 필요가 없는 핀 형상의 쓰루홀들(12)이 사용될 수 있다.

Claims

베이스 부재(20, 42)와 커버 부재(28), 회로 캐리어(18) 및 모듈식 연결 기술 구조물(48)로의 연결을 위한 하나 이상의 쓰루홀(12)을 포함하는 제어 장치, 특히 차량 변속기용 통합 제어 장치에 있어서,
커버 부재(28)와 베이스 부재(20)는 충전 매체(22)를 수납하며, 커버 부재(28)는 변형 방향(34)으로 변형될 수 있는 하나 이상의 섹션(32, 40, 44)을 갖는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 베이스 부재(20)는, 내부에 하나 이상의 쓰루홀(12)이 밀봉되어 매립되어 있는 플라스틱 부재로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 회로 캐리어(18)는 접착층(26)에 의해 베이스 부재(20)에 고정되며, 회로 캐리어(18)의 열방출 측면(24)이 충전 매체(22)를 향하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 충전 매체(22)는 전기 절연성 열전도 오일 또는 저점성 열전도 겔인 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 커버 부재(28)는 제1 벽 두께(36)로 형성된, 변형 가능한 커버면(32)과 형태 안정적인 커버 측벽들(30)을 가지는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 커버 부재(28)는 제2 벽두께(38)로 구현된, 형태 안정적인 커버면(32)과 벨로우즈 형태로 변형 가능한 커버 측벽들(40)을 가지는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 커버 부재(28)는 컵 형상 베이스 부재(42)에 고정되어 있는 필름(44)인 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 커버 부재(28)에서의 내압과 외압은 실질적으로 동일하며, 쓰루홀(12)에 차압이 가해지지 않는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 베이스 부재(20) 및/또는 커버 부재(28)에 개구들(50)이 존재하며, 이 개구들을 통해 커버 부재(28)와 베이스 부재(20) 사이의 중공실이 충전 매체(22)로 채워지거나, 상기 중공실이 플러싱될 수 있는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
제1항에 있어서, 쓰루홀(12)은 용접, 납땜, 또는 냉간 접촉을 통해 모듈식 연결 기술 구조물(48), 특히 인쇄 회로 기판, 연성 필름 또는 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.