控制裝置、特別是機電變速器控制器或發動機控制器的制作方法

專利名稱：控制裝置、特別是機電變速器控制器或發動機控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的特別是用于車輛的變速器或發動機控制系統機電控制器的控制裝置。
客車(PKW)的自動變速器以及內燃機(發動機)或者制動系統等等越來越多地尤其是被電子控制。為此以前所謂的“獨立(stand-alone)”控制器被設置成隱藏在防止環境影響的電子防潮箱(E-Box)或者乘客室中，而現在的趨勢是所謂的機電控制系統，即將控制電子裝置和所屬的傳感裝置集成到變速器、發動機、制動系統等中。“現場電子裝置”的類似趨勢在車輛技術之外的其它領域、如航空航天技術、船舶技術等領域也存在。
在機電控制系統的一些應用中，使用穿孔格柵來進行電流和信號分配。然而這一解決方案與一種所謂的“柔性技術”相比，在電子防潮箱密封，電壓保護，靈活性和公差平衡方面有明顯缺點。另外由于要維持穿孔格柵的最小橫截面使得導體電路的解編比在柔性導體電路(銅導體電路非常精細的結構的構造)的情況下更難以實現。此外更改時昂貴的穿孔工具介入也是必需的。
如根據

圖1至5所示出的，比如機電變速器控制系統實際的批量使用(Serienanwendung)包括一個線路板30，它與至少一個柔性的導體電路板20的導體電路23連接在一起，以分配電信號和電流。這種線路板30以及導體電路板20由一個底板10承載。線路板30設置在一個空腔14中，該空腔14由一個殼體件11構成，其中導體電路板20在底板10和殼體件11之間導入空腔14，并用一種耐液體的粘接劑22與底板10至少部分粘接，并且用至少一種成型密封件12相對于殼體件11密封，從而沒有任何液體能滲入該空腔14中。
圖1以透視圖示出了一種變速器控制器電子防潮箱14的密封方案的基本結構。圖2示出圖1結構的側視圖。
圖3示出了圖2中截取部分X的放大圖。所示出的柔性導體電路板20的層結構通常包括分別比如由聚酰亞胺制成的一個第一基膜24和一個第二覆蓋膜21，其中兩者之間嵌入比如由銅(Cu)制成的導體電路23。通過在層21與24之間使用丙烯粘接劑22產生一種固定的單元。
圖4示出了一種機電變速器控制系統的柔性布局；圖5示出一種在使用單件式單層的柔性導體電路板20時的機電控制系統的基本結構。
之前描述的密封方案比如已經由US 6,300,566 B1以及EP 0 972318 B1所公開，其中為了電流和信號分配出于成本原因無例外地使用單層耐油的柔性導體電路板20。這種特殊的柔性材料20目前總是構造成單件式，也就是說薄膜20完全環繞線路板30，這意味著大面積使用昂貴的柔性材料20。此外必須在薄膜20的內部區域為電子裝置30空出不能利用的矩形區域29。為了能夠到達所有連接區域33、34，同時最佳地充分利用可支配使用的空間，使用了一種自身開發的折疊技術。盡管如此無法避免常常產生浪費，因為這些變速器安裝空間不允許其它器件進入。
由此本發明的基本任務在于提出一些措施，這些措施允許尤其在機電控制裝置中首先明顯減少昂貴的柔性材料的面積。此外還提出了一些措施，這些措施保證了類似的密封性。
按本發明此任務通過獨立權利要求的特征解決。優選的能夠單獨或者彼此組合使用的設計方案和改進方案是從屬權利要求的主題。
本發明基于開頭所述類型的控制裝置進行構造，即作為導體電路板設置至少一個在任何情況下部分地、也就是不完全環繞該線路板的部分柔性導體電路板，其中按照本發明優選設置二到n個、特別是四個部分柔性導體電路板。
為了能夠借助于與開頭描述的經過多次試驗證明的密封方案類似的成型密封件對部分柔性導體電路板的穿孔邊緣在控制裝置整個使用壽命期間都進行密封，提出了以下不同的優選的設計方案和改進方案。
例如在一種第一設計方案中提出，在部分柔性導體電路板的邊緣區域中構造優選一直到底板水平的緩和下降，從而能夠用一種成型密封元件持久地密封留下的過渡部分。邊緣下降的形成比如可以借助沖壓工具完成，它使邊緣區域至少局部持久地變形，其中由此產生的過渡部分能夠用密封元件優選持久地密封。
作為替代方案或者補充方案提出，在部分柔性導體電路板的邊緣區域，將粘接點設置在例如環氧樹脂基上，在該環氧樹脂基上密封地安置成型密封元件。
在另一種設計方案中提出，在部分柔性導體電路板之間的區域中貼附一種形成與部分柔性導體電路板同樣高度水平的粘接劑幅面。這樣有利保證它把成型密封元件也安置在一個平面中。成型密封元件則同樣安置在部分柔性導體電路板上和粘接劑幅面上的過渡部分中。這樣保證成型密封元件也安置在一個平面中。部分柔性導體電路板的穿孔邊緣區域用粘接劑幅面密封。業已得到證明的是借助絲網印刷方法涂覆粘接劑幅面，從而有利的是同時平衡了在穿孔的邊緣區域上可能出現的缺陷處。
在另一種設計方案中提出，環繞地安置一種粘接帶，其上安置成型密封元件。在這種情況下粘接帶(比如環氧樹脂)優選地同時密封所有與部分柔性導體電路板、底板以及殼體的接口。
在另一種設計方案中提出，在部分柔性導體電路板處于底板上的區域中，在底板中形成一個緩和的過渡部分。同樣以這種方式優選地得到底板和部分柔性導體電路板的上側相同的高度水平。
按本發明優選在將部分柔性導體電路板用一種耐液體的粘接劑粘接到底板上之后，將一種環繞的并且封閉的成型密封件輪廓比如借助一種噴注方法安置到元件上，這種噴注方法有利的是可靠消除所有的不平度以及在部分柔性導體電路板與底板之間所有可能的開口。殼體件能夠與成型密封元件一起借助于粘接連接安置在封閉的成型密封件輪廓上。作為替代方案或者補充方案，比如借助鉚釘將殼體件與成型密封元件一起機械夾緊地安置到封閉的成型密封件輪廓上。一種單純機械的夾緊有利的是允許以后無破壞地打開以用于例如調整或者回收。
有利的是，通過殼體件中和/或者底板中的設計措施適當地支持成型密封元件在密封作用方面的走向。同樣成型密封元件專門的設計方案也能夠有利地支持這一方案。
尤其是在本發明另一種設計方案中提出，覆蓋膜相對于基膜在部分柔性導體電路的邊緣區域中在成型密封元件下面縮進地構造，從而降低了在柔性穿孔邊緣上的階梯的高度。
本發明通過減少柔性材料(因素2至3)具有顯著節約成本的優點。此外該發明實現了在儀器設計的造型方面以前未知的設計自由度，例如柔性部件的靈活布置、通過兩個柔性部件彼此交疊簡化交叉的實現和/或將鉚釘數量減少直到取消鉚釘。此外本發明實現了穿孔格柵工藝和柔性工藝的有益組合，特別是在與連接幅面一直到電子防潮箱閥門接觸的區域中，并且使用業已得到證明的西門子VDO激光焊接方法將柔性材料在密封區域和插頭和必要時傳感器的區域中施加到穿孔格柵或者說柔性薄膜上，以用于最佳地進行公差平衡。最后本發明節約生產和裝配方面的成本，特別是關于折疊過程的成本，并且在使用較少的、但是得到證明的連接工藝如粘結、激光焊接等等的情況下提高了質量；由于更多可能的柔性材料供貨商(較小的復雜性和公差要求)的參與降低柔性材料的采購價格，由于從一種復雜的柔性整件轉變為多個簡單的柔性零件的組合最終有利地縮短了機電控制器的開發時間，就像它們尤其隱藏安裝在車輛變速器或者發動機中。
下面借助一種優選的實施例結合附圖對本發明附加的細節和其它的優點進行描述。
其中示意示出圖1變速器控制器電子防潮箱密封方案的基本結構的透視圖；圖2圖1結構的側視圖；圖3圖2中截取部分X的層結構的放大視圖；圖4機電變速器控制系統的柔性布局；圖5使用一體式的單層柔性導體電路板的機電控制系統的基本結構；圖6使用多個按照本發明的單層部分柔性導體電路板的機電控制系統的基本結構；圖7根據圖6的具有模壓的柔性邊緣區域的實施例；圖8圖7模壓的柔性邊緣區域的側視圖；圖9根據圖6的具有借助于粘接點粘接的柔性邊緣區域的實施例；圖10根據圖6的具有借助于平衡粘接劑幅面粘接的柔性邊緣區域的實施例；圖11圖10的借助平衡粘接劑幅面粘接的柔性邊緣區域的側視圖；圖12按照圖6的借助粘接帶粘接的柔性邊緣區域的實施例；圖13按照圖6的具有模壓的鋁制底板的實施例；圖14圖13的模壓的鋁制底板的側視圖；圖15根據圖6的具有噴注的成型密封件的實施例，在下面對本發明優選實施方式的說明中，相同的附圖標記表示相同的或者類似的組件。
圖1示出了變速器控制器電子防潮箱的密封方案的基本結構的透視圖。
圖2示出根據圖1的結構的側視圖。
所示出的是一個鏡像對稱或者旋轉對稱的本體的一半。導體電路板20穿過一個殼體壁11。更精確地說導體電路板20在一個金屬底板10和一個作為殼體壁11構造的殼體件之間引入到一個空腔14中。導體電路板20被用一種耐油的丙烯粘接劑22粘接在優選由鋁制成的底板10上。殼體壁11是殼體蓋的一部分，該殼體蓋優選是一種塑料注塑件。殼體11僅僅包括殼體蓋和底板10以及一個環繞的耐油的例如由氟-硅制成的密封圈12。這一密封圈12被壓緊或者硫化在導體電路板20上，并且把導體電路板20相對殼體壁11進行密封。除了粘接連接之外，對此也可考慮一種機械夾緊，比如借助鉚釘18(只在圖1中示出)。然而殼體也可以包括更多的部件或者其它形式的部件(沒有示出)。另外底板10不必強制一體構成。
圖3示出圖2中截取部分X的放大圖。所示出的柔性導體電路板20的層結構由分別比如由聚酰亞胺制成的一個第一基膜24和一個第二覆蓋膜21組成，其中在兩者之間嵌入比如銅(Cu)制的導體電路23。通過在層21與24之間使用丙烯粘接劑22產生一個固定的單元。相同的丙烯粘接劑22也可以用于將基層24粘接到底板或者基板10上或者說將基層24在底板或者說基板10上制成箔。同樣可以清楚看出，隨后也簡稱為成型密封件12的成型密封元件12緊貼在覆蓋層21上。
圖4示出了一種機電變速器控制系統的柔性布局。可以看到比如單個的線路23，其為了連接到例如車輛(沒有示出)的線纜束上星形地從傳感器或者說執行器33和/或插頭34延伸到控制電子裝置30以及設置在其上的電子元件32。可以清楚地看到，在柔性布局的中間設有一個空隙29，在該空隙29中安置了具有控制電子線路32的線路板30。
圖5示出的是使用一體式的單層柔性導體電路板20時機電控制系統的基本結構的詳細的內部視圖。可以看到設置在柔性導體電路板20內部區域中的空隙29中的控制電子裝置30。柔性導體電路板20中的銅-線路23的端部借助粘結連接40通過電接觸點31與電子裝置30相連。在該視圖中也指出了環繞的成型密封件12的位置。
代替粘結連接40也可設置在US 6,300,566 B1以及EP 0 972318 B1中描述的電連接結構，由此對其公開內容進行完全引用。
圖6示出使用多個按照本發明的優選單層的部分柔性導體電路板的機電控制系統的基本結構。為了在密封件的密封接觸面12的區域中通過該密封接觸面12可達到部分柔性導體電路板20a、20b的邊緣區域25，列出下列適當的措施圖7示出根據圖6的具有所謂模壓的柔性邊緣區域25的實施例。這一柔性邊緣區域25借助沖壓工具(沒有示出)持久地變形，從而在柔性邊緣區域25中形成直到底板10的鋁-水平的緩和下降。這樣成形的相對于基板20的水平平衡有利地允許借助成型密封件12進行持久地密封。
圖8示出圖7中部分柔性導體電路板20a、20b、…的在密封區中模壓的邊緣區域25的側視圖，它有利的是允許將嵌入式密封件12形狀配合地安置到模壓的邊緣25上。
圖9示出根據圖6的具有借助粘接點26比如粘結在環氧樹脂基上的柔性邊緣區域25的實施例。之后安置成型密封件12。
圖10示出根據圖6的具有借助平衡粘接劑幅面27粘接的柔性邊緣區域25的實施例。在兩個柔性部分20a、20b之間的弧形或者筆直的部分里被貼附上一個或者多個粘接劑幅面27，直到達到同柔性部分20a、20b、…相同的高度水平。成型密封件12同樣安置在柔性部分20a、20b、…上，并且放置在到粘接劑幅面27上的過渡部分中。這樣保證成型密封件12也位于一個平面中。柔性穿孔邊緣25用粘接劑27密封。
圖11示出圖10中的借助平衡粘接劑幅面27粘接的柔性邊緣區域25的側視圖。圖中示出粘接劑層27如何按照本發明優選用絲網印刷方法涂覆。其中借助絲網印刷架(Siebdruckrackl)50通過絲網51將粘接劑27貼附在部分柔性導體電路板20a、20b、…和底板10上，從而使得只有規定的縫隙或者說部分柔性區用粘接劑27填充。箭頭標識出絲網印刷架50的行駛方向。優選借助絲網印刷方法涂覆的粘接劑幅面27同時平衡在柔性邊緣25上可能出現的缺陷處。
圖12示出按照圖6的具有借助粘接帶28粘接的柔性邊緣區域25的實施例。可以看到，粘接帶28如何被環繞地貼附，以及頂蓋11如何與底板10粘接。粘接劑(比如環氧樹脂)在這種情況下同時把所有與柔性導體電路板20a、20b、…、鋁板10以及塑料頂蓋11的接口密封起來。對于壓力和溫度敏感的丙烯粘接薄膜22也可以作為粘接劑使用，它將柔性部分20a、20b、…自身同底板10油密封地粘接在一起。在這一實施方案中同樣可以省去機械保持措施(比如鉚釘18)。
圖13示出按照圖6的帶有模壓的鋁制底板10的在柔性部分20a、20b、…所接觸的區域中的實施例。以這種方式獲得底板面10和部分柔性導體電路板20a、20b、…的上側面相同的高度水平。底板10的模壓寬度相對于部分柔性導體電路板20a、…的寬度優選略微超出。由此在柔性部分邊緣25和底板10上的模壓凹處16之間產生的“空隙”能夠比如由在柔性部分制箔過程中產生的粘接劑剩余物22填充，或者通過附加設置的粘接劑點26平衡。這樣產生的相對于頂蓋11需要密封的表面上殘留的不平度遠遠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。
圖14示出圖13模壓的鋁制底板10的側視圖。
圖15最后示出按照圖6的具有噴注的成型密封件12的實施例。在柔性部分20a、20b、…在底板10上制箔之后，環繞封閉的成型密封件輪廓17被設置、特別是噴注到底板10或者說柔性部分組件20a、20b、…上。通過這種方式部分柔性導體電路板20a、20b、…和底板10之間所有的不平度和可能的開口被可靠地消除。在該現在已被噴注的成型密封件輪廓17上放置密封頂蓋11，并且例如以機械方式利用相應的密封力、例如借助鉚釘18與底板夾緊。
本發明首次允許優選地設置多個單個部分柔性導體電路板20a、20b、…，從而可以優化信號路線和電流路線的解編，并且同時將昂貴的柔性表面20的使用減少到最低程度。由此它有助于節約柔性表面20，并且如此設計柔性零件，從而可以實現最優化的使用負荷率，并且由此不產生任何浪費。單個的部分柔性導體電路板20a、20b、…優選在鋁制的底板10上制箔。部分柔性導體電路板20a、20b、…的邊緣區域25用適當的措施構造，從而保證借助成型密封件進行可靠的密封。
本發明由此適用于機電控制單元，特別適用于隱藏安裝在車輛變速器或者發動機中的控制器。
權利要求
1.控制裝置，特別是機電變速器或者發動機控制器，包括-線路板(30)，其與至少一個柔性導體電路板(20)的導體電路(23)相連接，以及-底板(10)，線路板(30)和導體電路板(20)由該底板支撐，以及-殼體件(11)，其構成一個空腔(14)，所述線路板(30)設置在該空腔(14)中，其中-所述導體電路板(20)在底板(10)和殼體件(11)之間穿入空腔(14)中，并且其中-所述導體電路板(20)用一種耐液體的粘接劑(22)與底板(10)至少部分粘接，并且用至少一個成型密封元件(12)相對于殼體件(11)密封，從而使得沒有任何液體能侵入空腔(14)；其特征在于-作為導體電路板(20)設置至少一個在任何情況下部分地、即不完全的環繞線路板(30)的部分柔性導體電路板(20a、20b、…)。
2.按權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，設置二到n個部分柔性導體電路板(20a、20b、…)。
3.按權利要求1或者2所述的控制裝置，其特征在于，在所述部分柔性導體電路板(20a、20b、…)的邊緣區域(25)中形成一種緩和的下降，從而能夠用成型密封元件(12)持久密封留下的過渡部分。
4.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，在所述部分柔性導體電路板(20a、20b、…)的邊緣區域(25)中安置粘接點(26)，在該粘接點上安置成型密封元件(12)。
5.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，在所述部分柔性導體電路板(20a、20b、…)之間的區域(15)中涂覆一種粘接劑幅面(27)，它形成與部分柔性導體電路板(20a、20b、…)同樣的高度水平。
6.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，環繞地安置粘接帶(28)，其上安置成型密封元件(12)。
7.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，在所述部分柔性導體電路板(20a、20b、…)與底板(10)接觸的區域中形成一個到底板(10)中的緩和的過渡部分(16)。
8.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，在所述部分柔性導體電路板(20a、20b、…)用一種耐液體的粘接劑(22)粘接在底板(10)上之后將一種環繞的且封閉的成型密封件輪廓安置到元件(10a、20a、20b、…)上。
9.按權利要求8的控制裝置，其特征在于，所述殼體件(11)與成型密封元件(12)一起借助一種粘接連接安置到所述封閉的成型密封件輪廓(17)上。
10.按權利要求8或者9所述的控制裝置，其特征在于，所述殼體件(11)與成型密封元件(12)一起例如借助鉚釘(18)機械夾緊地安置到封閉的成型密封件輪廓(17)上。
11.按前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述覆蓋膜(21)相對于基膜(24)在部分柔性導體電路板(20a、20b、…)的邊緣區域(25)中在成型密封元件(12)下面縮進地構成，從而降低了階梯的高度。
全文摘要
本發明涉及一種控制裝置，并且首次允許有利地設置多個單個部分柔性導體電路板(20a、20b、...)，從而可以優化信號路線和電流路線的解編，并且同時將昂貴的柔性表面(20)的使用降低到最低限度。由此本發明有助于節約柔性表面(20)，并且如此設計柔性零件，從而可以實現最優的使用負荷率，并且不產生任何浪費。單個的部分柔性導體電路板(20a、20b、...)優選在鋁制底板(10)上制箔。部分柔性導體電路板(20a、20b、...)的邊緣區域(25)用適當的措施構造，從而保證借助成型密封件進行可靠密封。本發明由此適用于機電控制單元，特別適用于隱藏地安裝在車輛的變速器或者發動機中的控制器。
文檔編號H01R13/52GK1993251SQ200580025658
公開日2007年7月4日 申請日期2005年4月29日 優先權日2004年7月28日
發明者J·洛布爾, K·斯米拉 申請人:西門子公司