CN1993251A - 控制装置、特别是机电变速器控制器或发动机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制装置，并且首次允许有利地设置多个单个部分柔性导体电路板(20a、20b、...)，从而可以优化信号路线和电流路线的解编，并且同时将昂贵的柔性表面(20)的使用降低到最低限度。由此本发明有助于节约柔性表面(20)，并且如此设计柔性零件，从而可以实现最优的使用负荷率，并且不产生任何浪费。单个的部分柔性导体电路板(20a、20b、...)优选在铝制底板(10)上制箔。部分柔性导体电路板(20a、20b、...)的边缘区域(25)用适当的措施构造，从而保证借助成型密封件进行可靠密封。本发明由此适用于机电控制单元，特别适用于隐藏地安装在车辆的变速器或者发动机中的控制器。

Description

控制装置、特别是机电变速器控制器或发动机控制器
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的特别是用于车辆的变速器或发动机控制系统机电控制器的控制装置。
客车(PKW)的自动变速器以及内燃机(发动机)或者制动系统等等越来越多地尤其是被电子控制。为此以前所谓的“独立(stand-alone)”控制器被设置成隐藏在防止环境影响的电子防潮箱(E-Box)或者乘客室中，而现在的趋势是所谓的机电控制系统，即将控制电子装置和所属的传感装置集成到变速器、发动机、制动系统等中。“现场电子装置”的类似趋势在车辆技术之外的其它领域、如航空航天技术、船舶技术等领域也存在。
在机电控制系统的一些应用中，使用穿孔格栅来进行电流和信号分配。然而这一解决方案与一种所谓的“柔性技术”相比，在电子防潮箱密封，电压保护，灵活性和公差平衡方面有明显缺点。另外由于要维持穿孔格栅的最小横截面使得导体电路的解编比在柔性导体电路(铜导体电路非常精细的结构的构造)的情况下更难以实现。此外更改时昂贵的穿孔工具介入也是必需的。
如根据图1至5所示出的，比如机电变速器控制系统实际的批量使用(Serienanwendung)包括一个线路板30，它与至少一个柔性的导体电路板20的导体电路23连接在一起，以分配电信号和电流。这种线路板30以及导体电路板20由一个底板10承载。线路板30设置在一个空腔14中，该空腔14由一个壳体件11构成，其中导体电路板20在底板10和壳体件11之间导入空腔14，并用一种耐液体的粘接剂22与底板10至少部分粘接，并且用至少一种成型密封件12相对于壳体件11密封，从而没有任何液体能渗入该空腔14中。
图1以透视图示出了一种变速器控制器电子防潮箱14的密封方案的基本结构。图2示出图1结构的侧视图。
图3示出了图2中截取部分X的放大图。所示出的柔性导体电路板20的层结构通常包括分别比如由聚酰亚胺制成的一个第一基膜24和一个第二覆盖膜21，其中两者之间嵌入比如由铜(Cu)制成的导体电路23。通过在层21与24之间使用丙烯粘接剂22产生一种固定的单元。
图4示出了一种机电变速器控制系统的柔性布局；图5示出一种在使用单件式单层的柔性导体电路板20时的机电控制系统的基本结构。
之前描述的密封方案比如已经由US 6,300,566 B1以及EP 0 972318 B1所公开，其中为了电流和信号分配出于成本原因无例外地使用单层耐油的柔性导体电路板20。这种特殊的柔性材料20目前总是构造成单件式，也就是说薄膜20完全环绕线路板30，这意味着大面积使用昂贵的柔性材料20。此外必须在薄膜20的内部区域为电子装置30空出不能利用的矩形区域29。为了能够到达所有连接区域33、34，同时最佳地充分利用可支配使用的空间，使用了一种自身开发的折叠技术。尽管如此无法避免常常产生浪费，因为这些变速器安装空间不允许其它器件进入。
由此本发明的基本任务在于提出一些措施，这些措施允许尤其在机电控制装置中首先明显减少昂贵的柔性材料的面积。此外还提出了一些措施，这些措施保证了类似的密封性。
按本发明此任务通过独立权利要求的特征解决。优选的能够单独或者彼此组合使用的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
本发明基于开头所述类型的控制装置进行构造，即作为导体电路板设置至少一个在任何情况下部分地、也就是不完全环绕该线路板的部分柔性导体电路板，其中按照本发明优选设置二到n个、特别是四个部分柔性导体电路板。
为了能够借助于与开头描述的经过多次试验证明的密封方案类似的成型密封件对部分柔性导体电路板的穿孔边缘在控制装置整个使用寿命期间都进行密封，提出了以下不同的优选的设计方案和改进方案。
例如在一种第一设计方案中提出，在部分柔性导体电路板的边缘区域中构造优选一直到底板水平的缓和下降，从而能够用一种成型密封元件持久地密封留下的过渡部分。边缘下降的形成比如可以借助冲压工具完成，它使边缘区域至少局部持久地变形，其中由此产生的过渡部分能够用密封元件优选持久地密封。
作为替代方案或者补充方案提出，在部分柔性导体电路板的边缘区域，将粘接点设置在例如环氧树脂基上，在该环氧树脂基上密封地安置成型密封元件。
在另一种设计方案中提出，在部分柔性导体电路板之间的区域中贴附一种形成与部分柔性导体电路板同样高度水平的粘接剂幅面。这样有利保证它把成型密封元件也安置在一个平面中。成型密封元件则同样安置在部分柔性导体电路板上和粘接剂幅面上的过渡部分中。这样保证成型密封元件也安置在一个平面中。部分柔性导体电路板的穿孔边缘区域用粘接剂幅面密封。业已得到证明的是借助丝网印刷方法涂覆粘接剂幅面，从而有利的是同时平衡了在穿孔的边缘区域上可能出现的缺陷处。
在另一种设计方案中提出，环绕地安置一种粘接带，其上安置成型密封元件。在这种情况下粘接带(比如环氧树脂)优选地同时密封所有与部分柔性导体电路板、底板以及壳体的接口。
在另一种设计方案中提出，在部分柔性导体电路板处于底板上的区域中，在底板中形成一个缓和的过渡部分。同样以这种方式优选地得到底板和部分柔性导体电路板的上侧相同的高度水平。
按本发明优选在将部分柔性导体电路板用一种耐液体的粘接剂粘接到底板上之后，将一种环绕的并且封闭的成型密封件轮廓比如借助一种喷注方法安置到元件上，这种喷注方法有利的是可靠消除所有的不平度以及在部分柔性导体电路板与底板之间所有可能的开口。壳体件能够与成型密封元件一起借助于粘接连接安置在封闭的成型密封件轮廓上。作为替代方案或者补充方案，比如借助铆钉将壳体件与成型密封元件一起机械夹紧地安置到封闭的成型密封件轮廓上。一种单纯机械的夹紧有利的是允许以后无破坏地打开以用于例如调整或者回收。
有利的是，通过壳体件中和/或者底板中的设计措施适当地支持成型密封元件在密封作用方面的走向。同样成型密封元件专门的设计方案也能够有利地支持这一方案。
尤其是在本发明另一种设计方案中提出，覆盖膜相对于基膜在部分柔性导体电路的边缘区域中在成型密封元件下面缩进地构造，从而降低了在柔性穿孔边缘上的阶梯的高度。
本发明通过减少柔性材料(因素2至3)具有显著节约成本的优点。此外该发明实现了在仪器设计的造型方面以前未知的设计自由度，例如柔性部件的灵活布置、通过两个柔性部件彼此交叠简化交叉的实现和/或将铆钉数量减少直到取消铆钉。此外本发明实现了穿孔格栅工艺和柔性工艺的有益组合，特别是在与连接幅面一直到电子防潮箱阀门接触的区域中，并且使用业已得到证明的西门子VDO激光焊接方法将柔性材料在密封区域和插头和必要时传感器的区域中施加到穿孔格栅或者说柔性薄膜上，以用于最佳地进行公差平衡。最后本发明节约生产和装配方面的成本，特别是关于折叠过程的成本，并且在使用较少的、但是得到证明的连接工艺如粘结、激光焊接等等的情况下提高了质量；由于更多可能的柔性材料供货商(较小的复杂性和公差要求)的参与降低柔性材料的采购价格，由于从一种复杂的柔性整件转变为多个简单的柔性零件的组合最终有利地缩短了机电控制器的开发时间，就像它们尤其隐藏安装在车辆变速器或者发动机中。
下面借助一种优选的实施例结合附图对本发明附加的细节和其它的优点进行描述。
其中示意示出：
图1：变速器控制器电子防潮箱密封方案的基本结构的透视图；
图2：图1结构的侧视图；
图3：图2中截取部分X的层结构的放大视图；
图4：机电变速器控制系统的柔性布局；
图5：使用一体式的单层柔性导体电路板的机电控制系统的基本结构；
图6：使用多个按照本发明的单层部分柔性导体电路板的机电控制系统的基本结构；
图7：根据图6的具有模压的柔性边缘区域的实施例；
图8：图7模压的柔性边缘区域的侧视图；
图9：根据图6的具有借助于粘接点粘接的柔性边缘区域的实施例；
图10：根据图6的具有借助于平衡粘接剂幅面粘接的柔性边缘区域的实施例；
图11：图10的借助平衡粘接剂幅面粘接的柔性边缘区域的侧视图；
图12：按照图6的借助粘接带粘接的柔性边缘区域的实施例；
图13：按照图6的具有模压的铝制底板的实施例；
图14：图13的模压的铝制底板的侧视图；
图15：根据图6的具有喷注的成型密封件的实施例，
在下面对本发明优选实施方式的说明中，相同的附图标记表示相同的或者类似的组件。
图1示出了变速器控制器电子防潮箱的密封方案的基本结构的透视图。
图2示出根据图1的结构的侧视图。
所示出的是一个镜像对称或者旋转对称的本体的一半。导体电路板20穿过一个壳体壁11。更精确地说导体电路板20在一个金属底板10和一个作为壳体壁11构造的壳体件之间引入到一个空腔14中。导体电路板20被用一种耐油的丙烯粘接剂22粘接在优选由铝制成的底板10上。壳体壁11是壳体盖的一部分，该壳体盖优选是一种塑料注塑件。壳体11仅仅包括壳体盖和底板10以及一个环绕的耐油的例如由氟-硅制成的密封圈12。这一密封圈12被压紧或者硫化在导体电路板20上，并且把导体电路板20相对壳体壁11进行密封。除了粘接连接之外，对此也可考虑一种机械夹紧，比如借助铆钉18(只在图1中示出)。然而壳体也可以包括更多的部件或者其它形式的部件(没有示出)。另外底板10不必强制一体构成。
图3示出图2中截取部分X的放大图。所示出的柔性导体电路板20的层结构由分别比如由聚酰亚胺制成的一个第一基膜24和一个第二覆盖膜21组成，其中在两者之间嵌入比如铜(Cu)制的导体电路23。通过在层21与24之间使用丙烯粘接剂22产生一个固定的单元。相同的丙烯粘接剂22也可以用于将基层24粘接到底板或者基板10上或者说将基层24在底板或者说基板10上制成箔。同样可以清楚看出，随后也简称为成型密封件12的成型密封元件12紧贴在覆盖层21上。
图4示出了一种机电变速器控制系统的柔性布局。可以看到比如单个的线路23，其为了连接到例如车辆(没有示出)的线缆束上星形地从传感器或者说执行器33和/或插头34延伸到控制电子装置30以及设置在其上的电子元件32。可以清楚地看到，在柔性布局的中间设有一个空隙29，在该空隙29中安置了具有控制电子线路32的线路板30。
图5示出的是使用一体式的单层柔性导体电路板20时机电控制系统的基本结构的详细的内部视图。可以看到设置在柔性导体电路板20内部区域中的空隙29中的控制电子装置30。柔性导体电路板20中的铜-线路23的端部借助粘结连接40通过电接触点31与电子装置30相连。在该视图中也指出了环绕的成型密封件12的位置。
代替粘结连接40也可设置在US 6,300,566 B1以及EP 0 972318 B1中描述的电连接结构，由此对其公开内容进行完全引用。
图6示出使用多个按照本发明的优选单层的部分柔性导体电路板的机电控制系统的基本结构。为了在密封件的密封接触面12的区域中通过该密封接触面12可达到部分柔性导体电路板20a、20b的边缘区域25，列出下列适当的措施：
图7示出根据图6的具有所谓模压的柔性边缘区域25的实施例。这一柔性边缘区域25借助冲压工具(没有示出)持久地变形，从而在柔性边缘区域25中形成直到底板10的铝-水平的缓和下降。这样成形的相对于基板20的水平平衡有利地允许借助成型密封件12进行持久地密封。
图8示出图7中部分柔性导体电路板20a、20b、…的在密封区中模压的边缘区域25的侧视图，它有利的是允许将嵌入式密封件12形状配合地安置到模压的边缘25上。
图9示出根据图6的具有借助粘接点26比如粘结在环氧树脂基上的柔性边缘区域25的实施例。之后安置成型密封件12。
图10示出根据图6的具有借助平衡粘接剂幅面27粘接的柔性边缘区域25的实施例。在两个柔性部分20a、20b之间的弧形或者笔直的部分里被贴附上一个或者多个粘接剂幅面27，直到达到同柔性部分20a、20b、…相同的高度水平。成型密封件12同样安置在柔性部分20a、20b、…上，并且放置在到粘接剂幅面27上的过渡部分中。这样保证成型密封件12也位于一个平面中。柔性穿孔边缘25用粘接剂27密封。
图11示出图10中的借助平衡粘接剂幅面27粘接的柔性边缘区域25的侧视图。图中示出粘接剂层27如何按照本发明优选用丝网印刷方法涂覆。其中借助丝网印刷架(Siebdruckrackl)50通过丝网51将粘接剂27贴附在部分柔性导体电路板20a、20b、…和底板10上，从而使得只有规定的缝隙或者说部分柔性区用粘接剂27填充。箭头标识出丝网印刷架50的行驶方向。优选借助丝网印刷方法涂覆的粘接剂幅面27同时平衡在柔性边缘25上可能出现的缺陷处。
图12示出按照图6的具有借助粘接带28粘接的柔性边缘区域25的实施例。可以看到，粘接带28如何被环绕地贴附，以及顶盖11如何与底板10粘接。粘接剂(比如环氧树脂)在这种情况下同时把所有与柔性导体电路板20a、20b、…、铝板10以及塑料顶盖11的接口密封起来。对于压力和温度敏感的丙烯粘接薄膜22也可以作为粘接剂使用，它将柔性部分20a、20b、…自身同底板10油密封地粘接在一起。在这一实施方案中同样可以省去机械保持措施(比如铆钉18)。
图13示出按照图6的带有模压的铝制底板10的在柔性部分20a、20b、…所接触的区域中的实施例。以这种方式获得底板面10和部分柔性导体电路板20a、20b、…的上侧面相同的高度水平。底板10的模压宽度相对于部分柔性导体电路板20a、…的宽度优选略微超出。由此在柔性部分边缘25和底板10上的模压凹处16之间产生的“空隙”能够比如由在柔性部分制箔过程中产生的粘接剂剩余物22填充，或者通过附加设置的粘接剂点26平衡。这样产生的相对于顶盖11需要密封的表面上残留的不平度远远低于最初的柔性部分厚度，并且可以可靠地借助成型密封件12密封。
图14示出图13模压的铝制底板10的侧视图。
图15最后示出按照图6的具有喷注的成型密封件12的实施例。在柔性部分20a、20b、…在底板10上制箔之后，环绕封闭的成型密封件轮廓17被设置、特别是喷注到底板10或者说柔性部分组件20a、20b、…上。通过这种方式部分柔性导体电路板20a、20b、…和底板10之间所有的不平度和可能的开口被可靠地消除。在该现在已被喷注的成型密封件轮廓17上放置密封顶盖11，并且例如以机械方式利用相应的密封力、例如借助铆钉18与底板夹紧。
本发明首次允许优选地设置多个单个部分柔性导体电路板20a、20b、…，从而可以优化信号路线和电流路线的解编，并且同时将昂贵的柔性表面20的使用减少到最低程度。由此它有助于节约柔性表面20，并且如此设计柔性零件，从而可以实现最优化的使用负荷率，并且由此不产生任何浪费。单个的部分柔性导体电路板20a、20b、…优选在铝制的底板10上制箔。部分柔性导体电路板20a、20b、…的边缘区域25用适当的措施构造，从而保证借助成型密封件进行可靠的密封。
本发明由此适用于机电控制单元，特别适用于隐藏安装在车辆变速器或者发动机中的控制器。

Claims (11)

1.控制装置，特别是机电变速器或者发动机控制器，包括：
-线路板(30)，其与至少一个柔性导体电路板(20)的导体电路(23)相连接，以及
-底板(10)，线路板(30)和导体电路板(20)由该底板支撑，以及
-壳体件(11)，其构成一个空腔(14)，所述线路板(30)设置在该空腔(14)中，其中
-所述导体电路板(20)在底板(10)和壳体件(11)之间穿入空腔(14)中，并且其中
-所述导体电路板(20)用一种耐液体的粘接剂(22)与底板(10)至少部分粘接，并且用至少一个成型密封元件(12)相对于壳体件(11)密封，从而使得没有任何液体能侵入空腔(14)；
其特征在于：
-作为导体电路板(20)设置至少一个在任何情况下部分地、即不完全的环绕线路板(30)的部分柔性导体电路板(20a、20b、…)。
2.按权利要求1所述的控制装置，其特征在于，设置二到n个部分柔性导体电路板(20a、20b、…)。
3.按权利要求1或者2所述的控制装置，其特征在于，在所述部分柔性导体电路板(20a、20b、…)的边缘区域(25)中形成一种缓和的下降，从而能够用成型密封元件(12)持久密封留下的过渡部分。
4.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在所述部分柔性导体电路板(20a、20b、…)的边缘区域(25)中安置粘接点(26)，在该粘接点上安置成型密封元件(12)。
5.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在所述部分柔性导体电路板(20a、20b、…)之间的区域(15)中涂覆一种粘接剂幅面(27)，它形成与部分柔性导体电路板(20a、20b、…)同样的高度水平。
6.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，环绕地安置粘接带(28)，其上安置成型密封元件(12)。
7.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在所述部分柔性导体电路板(20a、20b、…)与底板(10)接触的区域中形成一个到底板(10)中的缓和的过渡部分(16)。
8.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在所述部分柔性导体电路板(20a、20b、…)用一种耐液体的粘接剂(22)粘接在底板(10)上之后将一种环绕的且封闭的成型密封件轮廓安置到元件(10a、20a、20b、…)上。
9.按权利要求8的控制装置，其特征在于，所述壳体件(11)与成型密封元件(12)一起借助一种粘接连接安置到所述封闭的成型密封件轮廓(17)上。
10.按权利要求8或者9所述的控制装置，其特征在于，所述壳体件(11)与成型密封元件(12)一起例如借助铆钉(18)机械夹紧地安置到封闭的成型密封件轮廓(17)上。
11.按前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述覆盖膜(21)相对于基膜(24)在部分柔性导体电路板(20a、20b、…)的边缘区域(25)中在成型密封元件(12)下面缩进地构成，从而降低了阶梯的高度。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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