(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導特性を有する上部及び低熱伝導特性を有する下部を含み、前記上部及び下部が互いに封止される、パッケージ筐体を備え、
前記上部及び下部は、ディファレンシャルキャリア筐体外部の環境と熱的接触を行い、前記下部は、前記ディファレンシャルキャリア筐体の開口を通って延び、前記ディファレンシャルキャリア筐体内の流体と熱的接触を行う、
ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項２】
前記パッケージ筐体の前記上部及び下部は、一体的である、請求項１に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項３】
前記パッケージ筐体内において、前記上部に取り付けられ、これと熱伝導を行う電子回路をさらに備える、請求項１または２に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項４】
一体的な下部コネクタ筐体をさらに備え、前記下部コネクタ筐体は、前記電子回路から前記下部コネクタ筐体へと延び、外部で複数の外部装置及び複数の電源と電気的に接続する複数の第１のコネクタピンを有する、請求項３に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項５】
複数の第２のコネクタピンが、前記電子回路から前記下部の底部を通って、前記ディファレンシャルキャリア筐体内の環境へと延び、前記ディファレンシャルキャリア筐体内の複数の装置と電気的に接続される、請求項４に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項６】
前記ディファレンシャルキャリア筐体内において、前記複数の第２のコネクタピンによって電気的に接続される前記複数の装置は、前記ディファレンシャルキャリア筐体内の複数のメカニズムを制御する複数のソレノイド、複数のアクチュエータ及び複数のセンサからなるグループから選択される、請求項５に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項７】
外部車両電子制御ユニットが、前記ディファレンシャルキャリア筐体内の前記複数のメカニズムを制御する、請求項６に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項８】
前記ディファレンシャルキャリア筐体内の前記複数のメカニズムは、固定メカニズム、流体流制御バルブ及びクラッチからなるグループから選択される、請求項６または７に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項９】
前記ディファレンシャルキャリアの流体は、無機標準ベース潤滑油及び合成高品質潤滑油からなるグループから選択される、請求項１から８のいずれか１項に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項１０】
前記ディファレンシャルキャリアの流体は、ＡＰＩ  ＧＬ５分類の油及びＳＡＥ  Ｊ２３６０標準油からなるグループから認証される、請求項１から８のいずれか１項に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項１１】
前記上部は、熱伝導性の金属を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項１２】
前記熱伝導性の金属は、アルミニウムを含む、請求項１１に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【請求項１３】
前記下部は、低熱伝導性の高熱プラスチックを含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］  本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づき、２０１３年３月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／７７５，９２９号及び第６１／７７５，９５９号の利益を主張し、これら両方の全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、極限環境用途内における電子制御のパッケージングに関する。より詳細には、本発明は、車両のディファレンシャルキャリアの極限環境内における電子制御のパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００３】
車両のディファレンシャルは、ディファレンシャルキャリアと称される筐体内において、複数のディファレンシャルギアを用いる装置である。車両のディファレンシャルは、３つのシャフトに接続される。入力シャフトは、車両エンジンからのトルク及び回転を、複数のディファレンシャルギアに伝達する。次に、他の２つのシャフトの各々は、別個に、トルク及び回転の一部を、複数のディファレンシャルギアから別個の複数の外部車輪に伝達する。
【０００４】
複数のディファレンシャルギアの噛み合いを潤滑させるため、ディファレンシャルキャリア内の複数のディファレンシャルギアは、少なくとも部分的に、潤滑油、例えば、無機の標準ベース潤滑油または合成の高品質潤滑油に浸される。いずれの場合も、潤滑油は、ＡＰＩ  ＧＬ５分類の油またはＳＡＥ  Ｊ２３６０標準油として認証され、ディファレンシャルキャリア筐体内で封止されてもよい。
【０００５】
ディファレンシャル及びその内部の複数の関連部品の初期機械加工の結果、ディファレンシャルが長期間にわたって動作する間の複数のディファレンシャルギアの厳密な噛み合いに伴って、複数の金属粒子がディファレンシャル内の潤滑油に入り込み、内部に摩擦を生じさせる。次に、摩擦は、ディファレンシャル内の温度を上昇させることによって、複数の熱条件に影響を及ぼし、これは、次に、複数の関連部品をより摩耗させる。
【０００６】
概して、車両の複数の後輪が回転させられ、または車輪がスリップした場合、非常に頻繁に起こるように、外側の車輪は、内側の車輪より大きい半径を描く。結果として、外側の車輪は、内側の車輪より長い距離を動き、より速く移動し、より多く回転する。結果的に、両方の車輪が同じ軸のシャフト上にある場合、１つまたは両方の車輪は、回転するために横滑りまたはスリップせざるを得なくなる。しかしながら、複数の後輪間にディファレンシャルを適用することによって、複数の車輪は、異なる速度で回転することが可能となる。
【０００７】
車両の動作に伴い、複数のディファレンシャルギアの噛み合い及び回転は、ディファレンシャルの油に複数の金属粒子が存在することに伴って、摩擦が増加する。この結果、ディファレンシャルを備える空間、油及び複数の部品内において、熱が発生する。結果的に、ディファレンシャルは、温度変動及び場合によっては極限の動作温度の影響を受け、これが、複数の部品故障をもたらす可能性がある。従って、ディファレンシャルキャリア内における複数の熱条件を知ることは、潜在的な複数の部品故障及び長期にわたる複数の信頼性の問題を検出するために、有益となり得る。
【０００８】
これらの複数の極限条件においてさえ、ディファレンシャルキャリア上またはその内部に配置され、固定メカニズム、流体流制御バルブ及びクラッチメカニズムとして用いられる様々なソレノイド、アクチュエータ及びセンサを制御及び検知することが必要である。残念ながら、このようなソレノイド、アクチュエータ及びセンサを制御するために必要な複数の電子回路は、これらが必要とされ得る複数のディファレンシャルキャリアに従来的に搭載されることには耐えられない。この結果、このような制御の有効性が低下し、または失われさえする。
【０００９】
結果的に、ディファレンシャルキャリアによって与えられる複数の極限条件において、またはその内部であってさえ適切に機能することが可能な、標準的な複数の電子制御を内部に有するパッケージングを用いて、ディファレンシャル内における複数の熱条件を監視する手段を提供することが有益となり得る。このような監視手段は、ディファレンシャルキャリア上またはその内部に配置される複数のソレノイド、複数のアクチュエータ及び複数のセンサ等を検知することを含み得る複数の電子制御向けであることが必要である。
【発明の概要】
【００１０】
ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージは、互いに封止される上部及び下部を含むパッケージ筐体を備える車両のディファレンシャルキャリアにおいて、及びその内部で用いられ、上部は、高熱伝導特性を有し、下部は、低熱伝導特性を有する。上部及び下部は、ディファレンシャルキャリア筐体の外部環境と熱的接触する。下部は、ディファレンシャルキャリア筐体の外面とも熱的接触し、パッケージ筐体の下部は、ディファレンシャル筐体の開口を通って延び、それにより、ディファレンシャル筐体内の流体とさらに熱的接触する。流体は、液体及び／または蒸気の形であってもよい。パッケージ筐体は、電子回路をさらに含む。電子回路は、パッケージ筐体内で上部に取り付けられ、これと熱伝導する。
【００１１】
電子回路によって、複数の第１のコネクタピンは、電子回路から延び、次に、ディファレンシャル筐体下部のコネクタ筐体に入り、それにより、電子回路が外部で複数の装置及び複数の電源と電気的に接続されることを可能とする。また、第２のコネクタピンは、電子回路から延び、次に、ディファレンシャル筐体の下部の底部を通って、ディファレンシャルキャリア筐体内の流体に入り、それにより、電子回路が内部でディファレンシャルキャリア内の複数の装置と電気的に接続されることを可能とする。
【００１２】
本発明のさらなる複数の目的及び複数の利点が、明細書の一部を形成する複数の添付の図面を参照することによって、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。ここで、同様の複数の参照符号は、いくつかの図の対応する複数の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージの断面図である。
【図２】本発明に係る第２のディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
反対のことが明確に特定される場合を除き、本発明は、様々な代替的な配置または段階のシーケンスを取り得ることを理解されたい。複数の添付図面に示され、以下の明細書において説明される具体的な複数の装置及び複数の処理は、添付の特許請求の範囲において定義される複数の発明の概念の単なる例示的な実施形態であることも理解されたい。従って、開示される複数の実施形態に関する具体的な寸法、方向または他の複数の物理的特性は、特許請求の範囲が異なるように明確に記載しない限り、限定的なものであるとみなされるべきではない。
【００１５】
図１は、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０の第１の実施形態を示し、これは、互いに封止される上部１４及び下部１６を含む保護パッケージ筐体１２を有し、上部１４は、高熱伝導特性を有し、下部１６は、低熱伝導特性を有する。上部１４は、熱伝導性の金属、例えば、アルミニウムを含んでもよく、下部１６は、低熱伝導性の高熱プラスチックを含んでもよい。
【００１６】
２つのパッケージ部分１４、１６は、互いに一体であってもよい。上部１４及び下部は、接着剤、ねじ及びクランプのような機械的手段、これらの間における射出成形、及び他の標準的手段によって封止されてもよい。
【００１７】
上部１４及び下部１６は、図１に示されるように、ディファレンシャルキャリア筐体１８の外部における環境Ｅ１と直接的な熱的接触を行う。下部１６は、図１に示されるように、ディファレンシャル筐体１８の外面２０とさらに直接的な熱的接触を行ってもよく、ここで、パッケージ筐体１２の下部１６は、ディファレンシャル筐体１８の開口２２を通って延びる。それにより、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０は、下部１６がディファレンシャル筐体１８内の流体Ｆ１と直接的な熱的接触を行うことを可能とする。流体Ｆ１は、液体及び／または蒸気の形であってもよい。
【００１８】
パッケージ筐体１２は、電子回路２４をさらに含む。電子回路２４は、パッケージ筐体１２内で上部１４と熱的接触し、これに取り付けられる。電子回路２４は、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０から、またはこれに対して、熱を容易に熱伝導することは可能である。
【００１９】
下部１６の材料は、低熱伝導体であるが、上部１４の温度は、図２に示されるように、外部の周辺温度ＴＥに近い。また、電子回路２４は、高伝導体であり、上部１４にしっかりと連結されるため、電子回路２４と上部カバー１４との間の温度差は小さい。結果的に、電子回路２４の温度ＴＰＣＢは、上部１４の上においてディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０外部の温度ＴＥと概ね等しい。結果として、内部パッケージ容積の温度ＴＰは、熱抵抗及び上部１４の面積の積と、ディファレンシャルキャリア１８内部に暴露される下部１６におけるそれとの比に比例し、このことは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる関連の米国仮出願第６１／７７５，９２９号及びその非仮出願の両方において詳述される。従って、下部１６と内部の温度ＴＰとの間の温度差は、下部１６の材料が上部１４の材料より低熱伝導性であることにより、高い。
【００２０】
それにより、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０は、複数の標準的な電子コンポーネントの利用を可能とし、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０とのより容易な一体化を可能としつつ、ディファレンシャルキャリア筐体１８内における複数の条件の安全かつ正確な検知及び制御を可能とする。
【００２１】
第２の実施形態において、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ５０は、第１の実施形態の上部及び下部１４、１６に関して上述されたものと同様の手段によって互いに封止される上部５４及び下部５６を含むパッケージ筐体５２を備える。パッケージ筐体の２つの部分５４、５６は、一体的であってもよい。
【００２２】
上部５４及び下部５６は、ディファレンシャルキャリア筐体５８の外部環境Ｅ２と熱的接触を行ってもよい。しかしながら、上部５４（例えば、アルミニウムのような熱伝導金属）は、下部５６（例えば、低熱伝導性の高熱プラスチック）より環境Ｅ２に対する及びここからの大幅に高い熱伝導を可能とし、それは、上部５４が下部５６より大幅に熱伝導性が高いことによる。
【００２３】
下部５６は、これと一体的なコネクタ筐体５５をさらに含む。下部５６は、ディファレンシャル筐体５８の外面６０とも熱的接触を行い、ここで、パッケージ筐体５２の下部５６は、ディファレンシャル筐体５８の開口６２を通って延び、それにより、ディファレンシャル筐体５８内の流体Ｆ２とさらに熱的接触を行う。流体Ｆ２は、液体及び／または蒸気の形であってもよい。
【００２４】
パッケージ筐体５２は、電子回路６４をさらに含む。電子回路６４は、パッケージ筐体５２内において、上部５４に取り付けられ、これと熱伝導を行う。複数の第１のコネクタピン６６は、電子回路６４から延び、次に、ディファレンシャル筐体下部５６のコネクタ筐体５５に入り、それにより、電子回路６４が、外部で当分野では一般的な複数の装置及び複数の電源（外部グループＧ１）と電気的に接続されることを可能とする。また、第２のコネクタピン６８は、電子回路６４から延び、次に、ディファレンシャル筐体５８の下部５６の底部を通って、ディファレンシャル筐体５８内の環境Ｆ２に入り、それにより、電子回路６４が、ディファレンシャルキャリア筐体５８内において、当分野では一般的な複数のソレノイド、複数のアクチュエータ及び複数のセンサ（内部グループＧ２）と電気的に接続されることを可能とする。
【００２５】
上部５４及び下部は、射出成形、接着剤、ねじ及びクランプのような機械的手段、及び他の標準的手段によって互いに封止されてもよい。コネクタ６６、６８は、筐体５５、５６に射出成形されることによって、適切な位置に保持され、封止されてもよい。
【００２６】
従って、ディファレンシャルキャリア筐体５８内の複数の内部条件は、例えば、複数の第１のコネクタピン６６、パッケージ筐体５２内の電子回路６４による外部車両電子制御ユニット（ＶＥＣＵ）Ｇ１により、次に、ディファレンシャルキャリア筐体５８内の複数のソレノイド、複数のアクチュエータ及び複数のセンサＧ２によって、監視されてもよい。
【００２７】
上述された開示の結果として、ディファレンシャルキャリアエレクトロニクスパッケージ１０、５０、上部１４、５４及び電子回路２４、６４は、パッケージ１０、５０内で発生する熱を容易に放散させ、それにより、ディファレンシャルキャリア１８、５８の極限環境における複数の標準的な電子コンポーネントの利用を可能とする。次に、これは、複数の現在条件、例えば、ディファレンシャルキャリア１８、５８内の複数の熱条件の制御及び測定を可能とする。これらの現在条件のこのような制御及び測定は、結果として、より信頼性が高く、より高品質のディファレンシャルキャリアによって、車両の動作のためにより正確かつ信頼性が高い情報をもたらす。
【００２８】
特許法の規定に従って、本発明の動作の複数の原理及び複数のモードが、好適な複数の実施形態において説明され、示された。しかしながら、本発明は、その趣旨または範囲から逸脱することなく、詳細に説明され、示された内容とは異なるように実施され得ることが理解されるべきである。
【図１】
0006032514.tif 000002
【図２】
0006032514.tif 000003