JP2020531842A - センサ部品、センサ部品の事前組立て構成およびセンサ部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のプリント回路基板領域（１４）と第２のプリント回路基板領域（１６）とを有するプリント回路基板（１２）を含むセンサ部品（１０）、特に自動車の変速機用のセンサ部品（１０）に関し、第１のプリント回路基板領域（１４）はミリング溝（１８）によって第２のプリント回路基板領域（１６）から区切られており、かつミリング溝（１８）に沿って第２のプリント回路基板領域（１６）に対して曲げられており、センサ（２２）、特に磁気抵抗センサまたはホールセンサが第１のプリント回路基板領域（１４）内にまたは第１のプリント回路基板領域（１４）に接して配置されている。本発明はさらに、事前組立て構成（４８）およびそのようなセンサ部品（１０）の製造方法に関する。

Description

本発明は、センサ部品、特に自動車の変速機用のセンサ部品、ならびにそのようなセンサ部品の事前組立て構成および製造方法に関する。

自動車の変速機、特に自動変速機には多数の電子センサが使用されている。例えば、これらは変速機の機械部品の回転数を監視する回転数センサ、または変速機の機械部品のポジションを監視するギアセレクターセンサである。このためには、対応するセンサを、監視対象の部品の近くに配置する必要がある。これは通常、変速機ハウジングのいわゆるセンサドーム内で行われる。

センサと、対応する電子機器との間の信号伝送経路を可能な限り短く保つために、１つまたは複数のセンサドームと接続された制御電子機器をセンサドームとともに変速機ハウジング内に配置することが一般的であり、これによって測定エラーを回避または低減することができる。

変速機ハウジング内の設置スペースが限られているため、センサ部品を特にコンパクトに設計することが望まれている。しかし、これによって各変速機のセンサ部品の外形自体の再設計が必要になることが多く、これに伴い開発コストおよび製造コストが大幅に増加し得る。

したがって、本発明の課題は、特にコンパクトであると同時に、異なる形状の変速機に柔軟に適合させることができるセンサ部品を提供することである。また、本発明の課題は、事前組立て構成ならびにこのようなセンサ部品の製造方法を提供することである。

上記の課題は、請求項１の特徴を備えるセンサ部品、請求項１４の特徴を備える事前組立て構成、ならびに請求項１５の特徴を備える方法によって達成される。

特に自動車の変速機用のこのようなセンサ部品は、第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域とを有するプリント回路基板を含んでおり、第１のプリント回路基板領域はミリング溝によって第２のプリント回路基板領域から区切られており、かつミリング溝に沿って第２のプリント回路基板領域に対して曲げられており、センサ、特に、磁気抵抗センサまたはホールセンサが、第１のプリント回路基板領域内にまたは第１のプリント回路基板領域に接して配置されている。

第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域との間のミリング溝は、プリント回路基板の柔軟性を局所的に増大させ、その結果、プリント回路基板をその箇所で曲げる、または折り曲げることができる。これによって、プリント回路基板領域間の角度を自由に調整することが可能になる。これによって、センサ部品全体の外形を異なる設置スペース要件に柔軟に適合させることができる。このため、完全に再設計する必要なく、さまざまな変速機にこのようなセンサ部品を使用することが可能になる。むしろ、新しい変速機への適合は、プリント回路基板領域間の角度を適切に調整することによってのみ行うことができる。

本発明の有利な実施形態では、センサはクランプ装置によってプリント回路基板に保持されている。

まずはこれによって、センサがプリント回路基板または磁石や極板等の他の付加的な部品に遊びなく保持されることが保証される。このようにして、センサの特に高い測定の質を確保することができる。さらに、クランプ装置は、センサを事前に配置すること、または中央に配置することができ、後続の組立てステップ中にセンサが自身の目標位置に留まることを保証することができる。

本発明の別の有利な実施形態では、クランプ装置は、第１のプリント回路基板領域を取り囲んでおり、クランプ装置によって、第１のプリント回路基板領域の第１の側面に配置されているセンサにも、第１のプリント回路基板領域の第２の側面にも、クランプ力が作用する。

これによって、センサがプリント回路基板に特に良好に保持されることが保証され、センサへの力の均一な導入が保証されるので、損傷が回避される。

本発明の別の有利な実施形態では、センサに作用するクランプ力は１０Ｎ未満である。

したがって、特に影響を受けやすいセンサをプリント回路基板に固定することができ、この際に、クランプによってセンサが損傷するリスクは生じない。

本発明の別の有利な実施形態では、クランプ装置は、センサにクランプ力を作用させる少なくとも１つのばね要素を有している。

このようにして、特に容易に固定されると同時に可逆的に取り外しが可能なクランプ装置が提供される。例えば、不正確な組立ては容易にすぐに修正することができ、この際に欠陥品は生じない。

本発明の別の有利な実施形態では、少なくとも１つの付加的な部品、特にリング磁石および／または極板および／またはシールド板が、第１のプリント回路基板領域内にまたは第１のプリント回路基板領域に接して配置されている。

このような付加的な部品は、電磁センサを使用する場合、センサの領域における磁力線の経過を所定の方法で変えることができる。これによって、センシング（測定値の検出）の感度と精度とを向上させることができる。

本発明の別の有利な実施形態では、クランプ装置によって少なくとも１つの付加的な部品が第１のプリント回路基板領域に保持されている。

このような場合には、付加的な部品はクランプ装置によって、プリント回路基板に対してだけでなく、センサに対しても位置合わせされ、この位置に確実に保持される。特に、磁気抵抗センサとともにリング磁石を使用する場合には、これによって確実に、センサとリング磁石との間の遊びをなくすことができる。このような遊びがある場合には、所望の磁場経過からの偏差が生じてしまうだろう。

本発明の別の有利な実施形態では、クランプ装置は少なくとも２つのばね要素を有しており、そのうちの１つのばね要素は、付加的な部品にクランプ力を作用させ、かつ／または付加的な部品をセンサに対して位置合わせするのに用いられる。

このようにして、保持機能に加えて、プリント回路基板の位置合わせに依存しない、センサおよび付加的な部品の相対位置の位置合わせも実現することができる。保持機能に対して最適化する必要があるのは１つのばね要素だけであるので、他のばね要素は位置合わせ用に設計できるので、これによって各部品の特に確実な保持と、部品相互の、およびプリント回路基板に対する、特に良好な位置配向の両方が保証される。

本発明の別の有利な実施形態では、センサおよび／または付加的な部品は、第１のプリント回路基板領域の貫通開口部の領域に配置されている。

センサの領域にある貫通開口部によって、プリント回路基板の反対側に付加的な部品を配置することが可能になるため、特にコンパクトな設計の場合には、センサと付加的な部品が直接接触する。

本発明の別の有利な実施形態では、センサは、電気的な接続手段によって、第１に、第２のプリント回路基板領域の少なくとも１つの導体トラックと電気的に接続されており、かつ／または第２に、少なくとも１つの電子部品と電気的に接続されており、この電気的な接続手段は、有利には打ち抜き板である。

このような電気的な接続手段を使用することによって、プリント回路基板領域間の任意の所望の角度に適合させることができる、第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域との間の接触が可能になる。

本発明の別の有利な実施形態では、第２のプリント回路基板領域は、特にセンサに接続されている電子部品の領域に少なくとも１つの貫通開口部を有している。

このような貫通開口部は、一方では電子部品の領域において応力を緩和し、したがって、例えば、電子部品がはんだ付けされるときに起こり得る引張応力を低減する。さらに、センサ部品が後に、射出成形によってプラスチックで被覆されるときに、射出成形コンパウンドがこの貫通開口部に侵入して、プラスチックとプリント回路基板との間に固定された、確実な形状接続が形成される。

本発明の別の有利な実施形態では、プリント回路基板およびセンサは、射出成形によって、プラスチック、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で被覆されている。

これによって、変速機ハウジング内の機械的な負荷および化学的な負荷からプリント回路基板およびセンサが保護される。変速機ハウジングでは、センサ部品は強い機械的振動とトランスミッションフルードによる熱的な腐食および化学的な腐食の両方にさらされる。

本発明の別の有利な実施形態では、センサ部品は、自動車の自動変速機の変速機制御のために構成されている。

ここで述べた利点は特に効果的である。

本発明はさらに、センサ部品、特に、記載されたタイプのセンサ部品の事前組立て構成に関し、この事前組立て構成は、第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域とを有するプリント回路基板を含んでおり、第１のプリント回路基板領域は、ミリング溝によって第２のプリント回路基板領域から区切られており、センサ、特に磁気抵抗センサまたはホールセンサは、第１のプリント回路基板領域に配置されており、かつクランプ装置によって第１のプリント回路基板領域に保持されている。

このような事前組立て構成は、プリント回路基板とセンサを射出成形によってプラスチックで最終的に被覆する前に作製され、この形で射出成形ツールに入れられる。クランプ装置によるクランプによって、プリント回路基板領域が互いに向かって折り曲げられる際、および射出成形によって被覆される際に、事前組立て構成の個々の部品がずれないことが保証される。

本発明はさらに、センサ部品、特に上記のタイプのセンサ部品の製造方法に関する。この方法は、
第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域とを有するプリント回路基板を提供するステップであって、第１のプリント回路基板領域はミリング溝によって第２のプリント回路基板領域から区切られている、ステップと、
第１のプリント回路基板領域にセンサを配置するステップと、
クランプ装置を用いて、第１のプリント回路基板領域にセンサを事前に固定するステップと、
プリント回路基板を射出成形ツールに入れるステップであって、入れる際に、第１のプリント回路基板領域と第２のプリント回路基板領域との間に所定の角度が事前に設定される、ステップと、
プリント回路基板を射出成形によって、プラスチック、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で被覆するステップと、
を有している。

これによって、上記タイプのセンサ部品を迅速かつ柔軟に製造することが可能になる。ここではプリント回路基板領域間に異なる角度を設定するために適合される必要があるのは、射出成形ツールだけである。しかし、これは通常、異なるインサータ、スライドなどを使用して容易に実現されるので、射出成形ツールの基本構造は変更される必要がない。これによって、さまざまな設置場所に適合したセンサ部品の、特に低コストの製造が可能になる。

本発明および本発明の実施形態を以降で、図面を参照してより詳細に説明する。

本発明のセンサ部品の実施形態のためのセンサを備えるプリント回路基板の概略的な側面図である。 図１に示されたプリント回路基板とセンサとの縦断面図である。 本発明のセンサ部品の実施例のためのクランプ装置を備える事前組立て構成の概略的な側面図である。 図３に示された事前組立て構成の縦断面図である。 クランプ装置の領域における、図３に示された事前組立て構成の縦断面図である。 クランプ装置の領域における、図３に示された事前組立て構成の横断面図である。 射出成形によってプラスチックで被覆された、本発明のセンサ部品の実施例の斜視図である。 図７に示されたセンサ部品の縦断面図である。

全体で参照番号１０が付けられた、図１に示されているセンサ部品は、第１のプリント回路基板領域１４と第２のプリント回路基板領域１６とを有するプリント回路基板１２を含んでいる。第１のプリント回路基板領域１４と第２のプリント回路基板領域１６との間にミリング溝１８が設けられている。センサ部品１０を利用可能な設置スペースに適合させるために、プリント回路基板領域１４、１６は０°〜１２０°、有利には１°〜９０°の角度で互いに曲げられている。

プリント回路基板１２は、繊維強化エポキシ樹脂、ポリイミド等の通常の材料から成っていてよく、有利には１．００ｍｍ〜２．５０ｍｍ、特に有利には０．８０ｍｍ〜２．２０ｍｍの材料厚さを有している。ミリング溝１８の領域では、プリント回路基板領域１４、１６が互いに曲げられるように、材料厚さが低減されている。

電子部品２０が第２のプリント回路基板領域１６に配置されており、この電子部品は、第１のプリント回路基板領域１４に配置されているセンサ２２を駆動制御するために用いられる。図面では、例として電子部品２０が１つだけ示されている。電子部品は、例えば、センサ２２の信号を前置増幅またはフィルタリングする回路を形成することができる。有利には、センサ２２は、磁気抵抗センサまたはホールセンサであり、これによって、例えば、変速機部品の回転数または空間的な位置または運動を検出することができる。

ミリング溝１８上に延在し、プリント回路基板領域１４、１６またはその上に配置された部品にはんだ付けされているリードフレーム２４は、センサ２２と電子部品２０とを電気的に接続するために用いられる。

図２の断面図において見て取れるように、センサ２２と第１のプリント回路基板領域の少なくとも１つの電子部品２０の両方は、第１のプリント回路基板領域１４または第２のプリント回路基板領域１６を通る各貫通開口部２６、２８の領域に配置されている。

第２のプリント回路基板領域１６の貫通開口部２８は、実質的に、電子部品２０がはんだ付けされるときに生じ得る熱応力に関して、応力を緩和する働きをする。さらに、後に、センサ部品１０が射出成形によって被覆されるときに、射出成形コンパウンドがこの貫通開口部２８内に侵入し、このようにしてプリント回路基板１２との形状接続が形成される。

これに対して、第１のプリント回路基板領域１４における貫通開口部２６は、特にコンパクトな設計でセンサ２２と直接接触させることができるリング磁石３０を収容している。そのようなリング磁石３０によって、センサ２２の領域における磁力線の経過を適合させ、その精度と感度とを改良することができる。

図３および図４において見て取れるように、センサ２２とリング磁石３０とを相互に位置決めし固定するために、かつ第１のプリント回路基板領域１４に対しても位置決めし固定するために、射出成形によるセンサ部品１０の被覆前に、クランプ装置３２が取り付けられる。クランプ装置３２は、第１のプリント回路基板領域１４を取り囲み、有利には、センサ２２、リング磁石３０ならびに第１のプリント回路基板領域１４の第１の側面３４および第２の側面３６にクランプ力を作用させる。ここで有利には、センサ２２に作用するクランプ力は、センサ２２の損傷を阻止するために１０Ｎ未満である。

クランプ装置３２の設計が、図５および図６に詳細に示されている。クランプ装置３２の第１の部分領域４０は、第１のプリント回路基板領域１４の第１の側面３４に配置されており、第１のばね要素３８を用いて、センサ２２に所望のクランプ力を作用させる。クランプ装置３２の第２の部分領域４２は、その第２の側面３６から第１のプリント回路基板領域１４を取り囲み、複数の支持要素４４を用いて、クランプ力のカウンターホルダーとして作用する。これによって、センサ２２とリング磁石３０は、互いに対してもプリント回路基板１２に対しても固定される。

図６に示されているクランプ装置３２の横断面図では、クランプ装置が第２の部分領域４２にさらに２つのばね要素４６を有していることが見て取れる。これらは、リング磁石３０を取り囲み、これによって、リング磁石３０を、この方向においても、センサ２２およびプリント回路基板１２に対して確実に位置決めし（または中央に配置し）、かつ保持することができる。

センサ２０およびリング磁石３０がこのようにしてクランプ装置３２によって固定された後、このように形成された事前組立て構成４８が射出成形ツールに入れられる。射出成形ツールが閉じられると、第１のプリント回路基板領域１４と第２のプリント回路基板領域１６との間の所望の角度が、ツールの形状に基づいて調整される。次に、事前組立て構成４８は、射出成形によって、プラスチックで、特に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で被覆される。有利には、ここでは、熱硬化性樹脂のグループからのプラスチックが使用される。

このようにして、プラスチックハウジング５０が事前組立て構成４８の周りに形成され、電子部品２０、センサ２２およびリング磁石３０を備えるプリント回路基板１２を損傷および腐食から保護する。

全体としてこのようにして、異なる設置スペース要件に柔軟に適合させることができ、それにもかかわらず容易に製造されるセンサ部品１０が得られる。

Claims (15)

1. 第１のプリント回路基板領域（１４）と第２のプリント回路基板領域（１６）とを有するプリント回路基板（１２）を含むセンサ部品（１０）、特に自動車の変速機用のセンサ部品（１０）であって、
   前記第１のプリント回路基板領域（１４）は、ミリング溝（１８）によって前記第２のプリント回路基板領域（１６）から区切られており、かつ前記ミリング溝（１８）に沿って前記第２のプリント回路基板領域（１６）に対して曲げられており、
   センサ（２２）、特に磁気抵抗センサまたはホールセンサが、前記第１のプリント回路基板領域（１４）内にまたは前記第１のプリント回路基板領域（１４）に接して配置されている、センサ部品（１０）。
2. 前記センサ（２２）は、クランプ装置（３２）によって前記プリント回路基板（１２）に保持されている、請求項１記載のセンサ部品（１０）。
3. 前記クランプ装置（３２）は、前記第１のプリント回路基板領域（１４）を取り囲んでおり、前記クランプ装置（３２）によって、前記第１のプリント回路基板領域（１４）の第１の側面（３４）に配置されている前記センサ（２２）にも、前記第１のプリント回路基板領域（１４）の第２の側面（３６）にも、クランプ力が作用する、請求項２記載のセンサ部品（１０）。
4. 前記センサ（２２）に作用する前記クランプ力は１０Ｎ未満である、請求項２または３記載のセンサ部品（１０）。
5. 前記クランプ装置（３２）は、前記センサ（２２）に前記クランプ力を作用させる少なくとも１つのばね要素（３８）を有している、請求項２から４までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
6. 少なくとも１つの付加的な部品（３０）、特にリング磁石および／または極板および／またはシールド板が、前記第１のプリント回路基板領域（１４）内にまたは前記第１のプリント回路基板領域（１４）に接して配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
7. 前記クランプ装置（３２）によって、前記少なくとも１つの付加的な部品（３０）が前記第１のプリント回路基板領域（１４）に保持されている、請求項２から５までのいずれか１項を引用する請求項６記載のセンサ部品（１０）。
8. 前記クランプ装置（３２）は少なくとも２つのばね要素（３８，４６）を有しており、そのうちの１つのばね要素（４６）は前記付加的な部品（３０）に前記クランプ力を作用させ、かつ／または前記付加的な部品（３０）を前記センサ（２２）に対して位置合わせするのに用いられる、請求項７記載のセンサ部品（１０）。
9. 前記センサ（２２）および／または前記付加的な部品（３０）は、前記第１のプリント回路基板領域（１４）の貫通開口部（２８）の領域に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
10. 前記センサ（２２）は、電気的な接続手段（２４）によって、第１に、前記第２のプリント回路基板領域（１６）の少なくとも１つの導体トラックと電気的に接続されており、かつ／または第２に、少なくとも１つの電子部品（２０）と電気的に接続されており、
    前記電気的な接続手段（２４）は、有利には打ち抜き板である、請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
11. 前記第２のプリント回路基板領域（１６）は、特に前記センサ（２２）に接続されている電子部品（２０）の領域において少なくとも１つの貫通開口部（２６）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
12. 前記プリント回路基板（１２）および前記センサ（２２）は、射出成形によって、プラスチックで、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で被覆されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
13. 前記センサ部品（１０）は、自動車の自動変速機の変速機制御のために構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）。
14. センサ部品（１０）、特に請求項１から１３までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）の事前組立て構成（４８）であって、
    前記事前組立て構成（４８）は、第１のプリント回路基板領域（１４）と第２のプリント回路基板領域（１６）とを有するプリント回路基板（１２）を含んでおり、
    前記第１のプリント回路基板領域（１４）は、ミリング溝（１８）によって前記第２のプリント回路基板領域（１６）から区切られており、
    センサ（２２）、特に磁気抵抗センサまたはホールセンサが、前記第１のプリント回路基板領域（１４）に配置されており、かつクランプ装置（３２）によって前記第１のプリント回路基板領域（１４）に保持されている、センサ部品（１０）の事前組立て構成（４８）。
15. センサ部品（１０）、特に請求項１から１３までのいずれか１項記載のセンサ部品（１０）の製造方法であって、
    第１のプリント回路基板領域（１４）と第２のプリント回路基板領域（１６）とを有するプリント回路基板（１２）を提供するステップであって、前記第１のプリント回路基板領域（１４）は、ミリング溝（１８）によって前記第２のプリント回路基板領域（１６）から区切られている、ステップと、
    前記第１のプリント回路基板領域（１４）にセンサ（２２）を配置するステップと、
    クランプ装置（３２）を用いて、前記第１のプリント回路基板領域（１４）に前記センサ（２２）を事前に固定するステップと、
    前記プリント回路基板（１２）を射出成形ツールに入れるステップであって、入れる際に、前記第１のプリント回路基板領域（１４）と前記第２のプリント回路基板領域（１６）との間に所定の角度を事前に設定する、ステップと、
    前記プリント回路基板（１２）を射出成形によって、プラスチックで、特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂で被覆するステップと、
    を有する、センサ部品（１０）の製造方法。

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