JP2013521671A - 電子部品と筐体部品とを接続するための接続装置、および電子制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、支持体（１８）に配置された電子部品（２０）と筐体部品（２６）とを接続するための接続装置（１０）に関する。本発明では前記接続装置（１０）は、該接続装置（１０）を前記支持体（１８）に固定するのに使用される第１の固定装置（２２）を収容するための第１の受口部（１４）と、該接続装置（１０）を前記筐体部品（２６）に固定するための第２の固定装置（２４）を収容するための第２の受口部（１６）とを有し、前記第１の受口部（１４）と前記第２の受口部（１６）とは熱絶縁されている。本発明はさらに、上述の接続装置（１０）によって筐体部品（２６）に接続されているかまたは接続可能でありかつ支持体（１８）に配置された電子部品（２０）を備えた、制御装置に関する。

Description

本発明は、支持体に配置された電子部品と筐体部品とを接続するための接続装置に関する。本発明はさらに、支持体に配置され接続装置を用いて筐体部品に接続されているかまたは接続可能である電子部品を備えた電子制御装置にも関する。

たとえば自動車、業務用車両、およびこれらの制御装置等である高温使用環境において電子部品および制御装置を使用する場合に制限要因となるものの１つに、使用される電子部品の温度がある。ここで使用される電子部品は低温で特に効率的に動作し、高温での長時間動作によりダメージを受けることとなり、この電子部品の寿命が短くなってしまう。それゆえ、特に高温動作用に構成された電子部品はしばしば冷却されることが多く、たとえば車両のエンジン、コンプレッサまたはトランスミッション等である外部の熱源から可能な限り熱的に分離される。こうするためには、電子部品とたとえば金属筐体または金属筐体部品とを結合し、かつ該電子部品と金属筐体または金属筐体部品とを熱絶縁するために、熱絶縁性の接続装置を使用する。筐体と電子部品とを安定的に結合するためには、通常、熱絶縁部を貫通する機械的結合部を形成する受口部およびねじを使用する。

本発明の課題は、電子部品と、該電子部品が固定される筐体部品との熱絶縁を改善することである。

前記課題は、独立請求項の構成によって解決される。

従属請求項から、本発明の別の有利な実施形態を導き出すことができる。

本発明は、支持体に配置された電子部品と筐体部品とを接続するための接続装置を提供するものである。この接続装置は、該接続装置を前記支持体に固定するための第１の固定装置を収容するための第１の受口部と、該接続装置を前記筐体部品に固定するための第２の固定装置を収容するための第２の受口部とを有する。前記第１の受口部は前記第２の受口部から熱絶縁されている。このことにより、１つの受口部ないしは１つの固定装置を介して電子部品と筐体部品とが熱伝導結合されるのが防止される。その際には、各固定装置が接続装置を１つの別の部品に固定するためだけに使用できるように、すなわち支持体または筐体部品のいずれかにのみ固定するためだけに使用できるように、各固定装置を構成しなければならない。このようにして、支持体と接続装置と筐体部品との相互間の固定が実現される。前記固定装置としてとりわけ、ボルト、ねじまたはリベットが考えられる。安定化するために好適なのは、前記固定装置をたとえば鋼または真鍮等である金属材料から形成することである。とりわけ、第１の固定装置と第２の固定装置とで異なる種類の固定装置および／または異なる材料を使用することができ、たとえば、第１の固定装置をねじとし、第２の固定装置をリベットとしたり、またはその逆とすることもできる。前記受口部はそれぞれ、各受口部に対応する固定装置の種類に適合することができる。いずれかの受口部に対応する固定装置としてたとえばねじを使用する場合、このいずれかの受口部をねじ受口部とすることができる。受口部は、相互に反対側に設けられた２つの開口を有する貫通受口部とするか、または、１つの開口のみを有する受口部とすることもできる。両受口部のうち少なくとも１つは、相互に反対側に設けられた２つの開口を有する貫通受口部ではなく、該少なくとも１つの受口部の一端が受口部端部領域において封止されている構成が有利である。また、筐体部品および／または支持体が、前記固定装置を固定するための対向固定装置を備えることもでき、たとえば、筐体部品および／または支持体が、対応する固定装置を収容するための収容部を備えることができる。このような収容部は、たとえば貫通穿孔等である貫通開口として形成するか、または、片側のみが開放された凹部として形成することができる。特に有利には、各１つの受口部と各対応する対向固定装置とのうちそれぞれ一方が、対応する固定装置を収容するための貫通形の収容部ないしは穿孔を備えるように、各１つの受口部と各対応する対向固定装置とが構成される。その際には、これらの両部材のうち他方は、１つの開口のみが設けられた凹部を有する。さらに、収容部にねじ部を設けることもできる。通常は、一方の収容部を貫通孔として形成し、他方の収容部は、片側が封止された凹部として形成するのが有利である。たとえば、筐体部品に第２の固定装置を収容するために貫通孔を設けると同時に、支持体は第１の固定装置を収容するために、閉じられた凹部を有するように構成することができる。その際には、各固定装置の端部のうち一端は、一端が封止された凹部内に収容されるように、各固定装置を各対応する受口部および対向固定装置に収容することができる。このようにして、固定装置のこの一端は外部からの影響から保護され、また、別の部品や使用者を危険にさらすこともなくなる。１つの貫通収容部または受口部はねじ部を有さないように形成し、片側が封止された対応する凹部はねじ部を有するように構成することも考えられる。その際に、対応する固定装置として適しているのは、たとえば、収容のために前記凹部に設けられた端部にのみ適切な対向ねじ部を有するボルトである。もちろん、接続の安定性を向上させるために、前記接続装置は、該接続装置を筐体部品または支持体に固定するための固定装置を収容するための相互に熱絶縁された受口部を２つより多く備えることもできる。また、１つまたは複数の電子部品ないしは該電子部品の支持体と１つまたは複数の筐体部品とを結合するために、前記接続装置は２つより多くの受口部を備えることもできる。前記支持体は電子部品を接続装置に固定するために使用され、前記固定装置を保持しなければならない。前記支持体と前記電子部品とを一体形で構成することができ、たとえば前記支持体をプリント配線板の基板とすることができる。好適には、支持体と電子部品とが一体形で形成されていない場合、該電子部品を公知のように、たとえばはんだ付けやねじ留め等によって該支持体に固定するのが好適である。前記電子部品は、たとえばプリント配線板、集積回路、プロセッサ、センサ、または他の適した電子部品とすることができる。また、電子部品はこのような部品を複数含むこともできる。筐体部品はたとえば、制御装置の筐体の一部とすることができる。また、前記筐体部品を、車両構成要素の筐体の一部、たとえばエンジン、ドライブトレイン、コンプレッサまたはトランスミッションの筐体の一部とすることもできる。有利には、前記筐体部品は金属材料から製造され、たとえばアルミニウムダイキャスト法で製造される。筐体部品はたとえば、トランスミッション等である車両構成要素にフランジ接合することができる。上述の接続装置はとりわけ、たとえば貨物自動車やトラクタ等である業務用車両の領域で使用するのに適している。

有利には前記接続装置は、前記受口部を収容するフレームを有する。このフレームにより、受口部を良好に保持することができる。このようなフレームは、電子部品の全部または一部を包囲するフレームとして形成することができる。とりわけ、電子部品を一平面で、前記フレームによって完全に包囲することができる。その際に特に有利なのは、前記フレームが２つより多くの受口部を有することである。とりわけ、前記フレームを前記支持体に固定するための固定装置を収容するための受口部をそれぞれ１つより多く設け、かつ、当該フレームを筐体部品に固定するための固定装置を収容するための受口部を１つより多く設けることができる。このような構成により、支持体と接続装置ないしはフレームと筐体部品との高信頼性の固定を実現することができる。また、別体で構成された複数の接続装置を設けることもできる。

前記フレームはプラスチックから製造することができる。とりわけ、このプラスチックは熱絶縁性プラスチックとすることができる。このことにより、たとえばキャスト法によって簡単に製造を行うことができ、受口部の熱絶縁を実現することができる。とりわけ、製造が容易な接続装置を実現するために、受口部を囲むようにプラスチックを射出成形することができる。前記フレームの材料として特に適しているのは、ガラス繊維を含むポリアミドであり、これは、安定性と熱絶縁性とに関して望ましい特性を示す。

１つの有利な実施形態では、前記第１の受口部が第１の固定装置を収容する収容方向と、前記第２の受口部が第２の固定装置を収容する収容方向とが同じになるように構成される。つまり取付時には、前記第１の固定装置と前記第２の固定装置とは接続装置の同じ側から相互に平行に各受口部内に収容され、取り付け完了した状態では、相互に平行になるように各受口内に収容される。このことによって取付が容易になり、かつ、電子部品の１つの側で、固定装置を挿入および収容するのに十分なスペースを設けるだけでよくなる。もちろん、両受口部をそれぞれ異なる向きに設け、前記固定装置が、それぞれ対応する異なる収容方向で各受口部内に挿入されるように、これらの受口部を形成することも可能である。その際に特に有利なのは、前記複数の受口部の収容方向を相互に逆にすることである。収容方向を決定する際には、ねじ部の有無および方向と、受口部および対向固定装置が貫通孔を有するように構成されているかまたは片側のみが開放された凹部を有するように構成されているかを考慮しなければならない場合がある。

特に有利には、前記第１の受口部と前記第２の受口部とを相互にずらして配置する。このことにより組立が容易になり、固定装置の複数の部分が外側領域において、該外側領域に位置する別の熱伝導性部品を介して相互に伝熱コンタクトするのが防止される。

一実施形態では、第１の固定装置ないしは第２の固定装置を収容する同じ収容方向を基準として、前記第１の受口部と前記第２の受口部とを相互にずらして配置する。このことにより、片側（たとえば、前記固定装置が取り付けられるときに受口部内に挿入されるときの挿入口がある側）において突出する固定装置の端部たとえばねじ頭部またはボルト頭部が同時に高温の部品と熱伝導コンタクトすることにより熱伝導結合部が形成されるという作用に抗することができる。

特に有利には、前記電子部品は電子回路支持体を含み、とりわけプリント配線板を含む。このプリント配線板には、複雑な回路を簡単に取付および実装することができる。プリント配線板の基板は、前記支持体として使用することができる。しかし、別個の支持体を設置することもできる。

有利には、前記電子部品を冷却するための放熱器を設ける。これにより、とりわけ高温環境では、電子部品を低温の動作温度に維持することができ、このことにより、電子部品の性能および寿命が向上する。この放熱器は、良好な熱伝導特性を有する材料から形成することができる。特に適しているのは、アルミニウムダイキャスト法で製造することであり、このアルミニウムダイキャスト法は低コストで実施することができ、軽量の放熱器を製造することができる。前記放熱器を冷却システムに接続することにより、該冷却システムが該放熱器を冷却するように構成することができる。たとえば、前記放熱器を冷却するために冷媒流を用いることができる。この冷却システムは、自動車の冷却システムとすることができる。

このことに関連して好適には、前記放熱器は、前記電子部品が配置される支持体とされる。このような放熱器は、固定装置を介して良好な機械的結合を実現するのに十分な安定性を有する。

前記接続装置は、前記筐体部品と前記支持体との間に形成されたスペースを該接続装置の周辺から封止するための少なくとも１つの封止装置を有することができる。前記接続装置の周辺は有利には、該接続装置によって前記電子部品ないしはスペースから隔絶された領域である。前記筐体部品と前記支持体との間のスペースにより、前記電子部品と、別の部品が設けられている場合には該別の部品とを収容するためのスペースが得られる。前記別の部品は、たとえば電気的線路である。有利には前記スペースの寸法は、該スペース内に収容される電子部品と前記筐体部品との間に間隔ができるように決定される。このことにより、電子部品と筐体部品とが直接コンタクトすることが防止される。前記封止装置により、たとえば外部から侵入する湿度から前記スペースが保護され、ひいては電子部品も保護される。

本発明ではさらに、支持体に配置された電子部品を備えた制御装置も提供する。この電子部品は、上述の接続装置を用いて筐体部品に接続されているかまたは接続可能である。このような構成により、制御装置ないしは電子部品と筐体部品とが良好に熱絶縁される。その際には、前記筐体部品を前記制御装置の筐体の一部とすることができる。また、前記筐体部品を、前記制御装置と異なる別の部品の筐体の一部とすることもできる。この別の部品は、上記で説明した部品とすることができる。また、双方の実施形態を組み合わせることもでき、たとえば、上述の接続装置を介して１つの電子部品と制御装置の筐体の一部とを結合し、かつ、上述の接続装置を介して、該制御装置の筐体の前記一部または別の部分と別の部品の筐体部品とを結合することができる。この場合には、電子部品と筐体部品とを相互に接続するために、２つより多くの受口部を備えた接続装置を１つ設けることができる。また、複数の接続装置を設置することもできる。

以下、添付図面を参照して、一例として有利な実施形態に基づいて、本発明を説明する。

接続装置を示す。

図１に接続装置１０を示す。この接続装置１０は、プラスチックから製造されたフレーム１２を含む。このフレーム１２は第１の受口部１４と第２の受口部１６とを有する。前記フレーム１２は、前記受口部１４および１６を囲むように前記フレームの材料を射出成形する射出成形法で製造することができる。安定化させるために、前記受口部１４，１６は金属材料から製造される。図中に示されているように、両受口部１４，１６は前記フレーム１２において良好な保持を実現するためにアンダーカットを有する。また、両受口部１４，１６のうちいずれかまたは双方を別の材料から製造するか、または、固定装置を収容するために前記受口部に相当する形状が得られるように前記フレーム１２を直接成形することもできる。前記第１の受口部１４は、前記フレーム１２を貫通する開口を有するように形成され、それに対して第２の受口部１６は、該フレーム１２内部にある一端において閉じられている。両受口部１４，１６ともにねじ部を有することができる。図１にはさらに、放熱器１８と筐体２６の一部とが示されている。この場合、前記筐体部品２６はアルミニウムダイキャスト法によって製造されている。とりわけ、前記筐体部品２６は車両トランスミッションの筐体の一部とすることができる。前記放熱器１８と前記筐体部品２６との間にスペース２８が形成されるように、前記接続装置１０は該放熱器１８と前記筐体２６との間に配置される。このスペース２８内に電子部品２０が収容され、この場合にはプリント配線板２０が収容される。前記接続装置１０の周辺３６は、該接続装置１０によって前記スペース２８から隔絶されている。前記プリント配線板２０は熱伝導を実現するように、たとえば熱伝導ペーストを介して前記放熱器１８に固定されている。前記プリント配線板２０を固定するために有利なのは、ねじ留めまたは接着を行うことである（図示されていない）。前記放熱器１８は、前記プリント配線板２０の動作中に生成された熱を該プリント配線板２０から放出するために使用される。この放熱器１８自体を冷却するために、該放熱器１８をたとえば、車両の冷却装置に結合することができる。第１の受口部１４内に第１の固定装置２２が収容され、該第１の固定装置２２は該第１の受口部１４を貫通し、放熱器１８に凹部３０として形成された対向固定装置内に収容されている。前記凹部３０はねじ部を有することができる。これにより、前記接続装置１０と前記放熱器１８とが結合される。この放熱器１８は図中の実施例では、電子部品の支持体ないしはプリント配線板２０として使用されている。さらに、前記筐体部品２６に固定孔または貫通孔３２が設けられており、これはねじ部を有することができる。第２の固定装置２４が前記貫通孔３２を貫通して延在し、第２の受口部１６内に挿入されている。このことにより、前記接続装置１０と前記筐体２６とが結合される。前記筐体部品２６と前記フレーム１２と前記放熱器１８とを相互間で封止するため、とりわけ、前記スペース２８を前記周辺３６から封止するため、封止部３４が設けられている。その際には、前記支持体の方を向いている前記フレーム１２の側と、前記筐体部品２６の方を向いている該フレーム１２の側とにそれぞれ、１つまたは複数の封止部３４を設けることができる。前記第１の固定装置２２および／または前記第２の固定装置２４はねじ部を有するか、ないしはねじとして形成することができる。両受口部１４，１６が、各受口部に対応する固定装置２２，２４を収容する収容方向は同じである。すなわち、両固定装置２２，２４は同じ方向から、各固定装置に対応する受口部１４，１６内に挿入される。この場合にはこのことは、両固定装置が放熱器１８に向かう方向に挿入されるように行われる。取付時には、まず最初に、前記第１の固定装置２２を介して前記接続装置１０を前記放熱器１８に結合して固定する。その後、第２の固定装置２４を前記貫通孔３２に挿入し、第２の受口部１６内に挿入することにより、前記筐体部品２６と前記接続装置１０とを結合する。両受口部１４，１６のうちいずれかを介して、または両固定装置２２，２４のうちいずれかを介して、前記筐体部品２６と前記放熱器１８とが熱伝導結合することなく、全体的に、前記放熱器１８およびプリント配線板２０を該筐体部品２６に安定的に固定することができる。図１からよく分かるように、前記筐体部品２６と前記第１の固定装置２２との間に自由空間が形成されており、これにより、前記筐体部品２６と第１の固定装置２２とが熱伝導コンタクトすることがない。というのも、前記フレーム１２は熱絶縁性の材料から製造されているからである。また、前記第１の受口部１４と前記第２の受口部１６とは前記フレーム１２の熱絶縁性材料によって相互に分離されており、相互に熱伝導コンタクトしていない。確かに、前記第２の受口部１６および固定装置２４は前記筐体部品２６に熱伝導結合されているが、該第２の受口部１６が前記フレーム１２の材料によって包囲されていることにより、該第２の受口部１６は固定装置２２および受口部１４から熱絶縁されており、かつ、放熱器１８からも熱絶縁されている。もちろん、前記放熱器１８と前記筐体部品２６とを結合するために、１つより多くの接続装置１０を使用することができる。特に好適なのは、前記プリント配線板２０が少なくとも２つの接続装置１０間に配置されており、これらの接続装置１０によって前記筐体部品２６に固定されることである。その代わりに択一的に、たとえば、前記フレーム１２が前記プリント配線板２０を完全に包囲し、該フレーム１２に分布された多数の受口部１４，１６を有するように、該フレーム１２を構成することができる。その際に好適なのは、前記フレーム１２に、同様に包囲する少なくとも１つの封止部３４を設けることである。

上記説明と図面と特許請求の範囲とに開示した本発明の特徴は、それぞれ単独で本発明を実現することができ、また、任意の組み合わせで本発明を実現することもできる。

１０ 接続装置
１２ フレーム
１４ 第１の受口部
１６ 第２の受口部
１８ 放熱器
２０ プリント配線板
２２ 第１の固定装置
２４ 第２の固定装置
２６ 筐体部品
２８ スペース
３０ 凹部
３２ 貫通孔
３４ 封止部
３６ 周辺

Claims (11)

1. 支持体（１８）に配置された電子部品（２０）と筐体部品（２６）とを接続するための接続装置（１０）であって、
   前記接続装置（１０）は、
   ・当該接続装置（１０）を前記支持体（１８）に固定するための第１の固定装置（２２）を収容するための第１の受口部（１４）と、
   ・当該接続装置（１０）を前記筐体部品（２６）に固定するための第２の固定装置（２４）を収容するための第２の受口部（１６）と
   を有し、
   前記第１の受口部（１４）と前記第２の受口部（１６）とは熱絶縁されている
   ことを特徴とする、接続装置（１０）。
2. 前記接続装置（１０）はフレーム（１２）を有し、
   前記フレーム（１２）内に前記受口部（１４，１６）が収容されている、
   請求項１記載の接続装置（１０）。
3. 前記フレーム（１２）はプラスチックから製造されている、
   請求項２記載の接続装置（１０）。
4. 前記第１の受口部（１４）が前記第１の固定装置（２２）を収容する収容方向と、前記第２の受口部（１６）が前記第２の固定装置（２４）を収容する収容方向とが同じであるように構成されている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
5. 前記第１の受口部（１４）と前記第２の受口部（１６）とが相互にずらされて配置されている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
6. 前記第１の固定装置（２２）ないしは前記第２の固定装置（２４）を収容する同じ収容方向を基準として、前記第１の受口部（１４）と前記第２の受口部（１６）とが相互にずらされて配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
7. 前記電子部品（２０）は電子回路支持体を有し、
   前記電子回路支持体はとりわけプリント配線板である、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
8. 前記電子部品（２０）を冷却するための放熱器が設けられている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
9. 前記放熱器は前記支持体（１８）である、
   請求項８記載の接続装置（１０）。
10. 前記接続装置（１０）は、前記筐体部品（２６）と前記支持体（１８）との間に形成されたスペース（２８）を該接続装置（１０）の周辺（３６）から封止するための少なくとも１つの封止装置（３４）を有する、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の接続装置（１０）。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の接続装置（１０）によって筐体部品（２６）に接続されているかまたは接続可能でありかつ支持体（１８）に配置された電子部品（２０）を備えた、制御装置。

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