(57)【要約】  本発明は車両用の電子流体ポンプ（１０）に関し、該電子流体ポンプは電子整流型の駆動モータ（２０）を備え、該駆動モータは電子モータ制御ユニット（３０）を含む.該電子モータ制御ユニット（３０）は第１メイン基板（４０）及び第２メイン基板（５０）を含む。更に、電子モータ制御ユニット（３０）は少なくとも１つの中間基板（８０1，８０2）を含み、該中間基板は２つのメイン基板（４０，５０）間に配置され、２つのメイン基板（４０，５０）に可撓性の伝導バンド（７０1〜７０4）を介して電気的にそれぞれ接続されている。中間基板（８０1，８０2）には少なくとも１つの電子構成部品（６８1，６８2）が配置されている。２つのメイン基板（４０，５０）及び中間基板（８０1，８０2）は異なる空間レベルにそれぞれ配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子整流型駆動モータ（２０）を備え、該駆動モータが電子モータ制御ユニット（３０）を含み、該モータ制御ユニット（３０）が第１メイン基板（４０）及び第２メイン基板（５０）を含む車両用の電子流体ポンプ（１０）において、
前記モータ制御ユニット（３０）は、前記２つのメイン基板（４０，５０）間に配置され且つ前記２つのメイン基板（４０，５０）のそれぞれに少なくとも１つの可撓性の伝導バンド（７０1〜７０4）を介して電気的に接続された少なくとも１つの中間基板（８０1，８０2）を含み、
前記中間基板（８０1，８０2）には少なくとも１つの電子構成部品（６８1，６８2）が配置され、
前記２つのメイン基板（４０，５０）及び前記中間基板（８０1，８０2）はそれぞれ異なる空間レベルに配置されている、ことを特徴とする車両用の電子流体ポンプ。
【請求項２】
前記第１メイン基板（４０）はパワー基板（６０）を形成し、該パワー基板は多数のパワー半導体（６６）を含む、請求項１に記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項３】
前記第２メイン基板（５０）は信号処理基板（６２）を形成し、該信号処理基板は信号処理構成部品（７４）及び好ましくはプロセッサ（６４）を含む、請求項１又は２に記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項４】
前記モータ制御ユニット（３０）は非折り込み状態にあるとき、蝶形の対称をなす２つのメイン基板（４０，５０）を有する、請求項１〜３の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項５】
前記２つのメイン基板（４０，５０）及び前記中間基板（８０1，８０2）は互いに対し折り込まれてＵ形状をなす、請求項１〜４の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項６】
前記可撓性の伝導バンド（７０1〜７０4）は組みをなす前記メイン基板（４０，５０）及び前記中間基板（８０1，８０2）に対して一体的且つプラグ無しでそれぞれ接続されている、請求項１〜５の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項７】
前記中間基板（８０1，８０2）には信号-デカップリング電子ユニット（８２）が配置されている、請求項１〜６の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項８】
別個のセンサ基板（７６）が備えられ、該センサ基板は前記２つのメイン基板（４０，５０）の１つ、好ましくは前記信号処理基板（６２）に別の可撓性伝導バンド（７１）を介してそれぞれ接続されている、請求項１〜７の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項９】
前記信号処理基板（６２）は２つの面にて実装されている、請求項１〜８の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項１０】
前記パワー基板（６０）は一方の面にて実装されている、請求項１〜９の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項１１】
前記パワー基板（６０）の非実装面は分離缶ハウジング（１１６）に熱伝導手段を介して熱的に接続されている、請求項１〜１０の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項１２】
前記センサ基板（７６）にはロータ位置センサ（７８）、好ましくはホールセンサが実装されている、請求項１〜１１の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【請求項１３】
前記パワー基板（６０）及び／又は前記信号処理基板（６２）は、前記可撓性の伝導バンド（７０1〜７０4）のばね力に抗する少なくとも１つのラッチ要素（７３）を介して前記ハウジング（８４）に固定されている、請求項１〜１２の何れかに記載の車両用の電子流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用電子流体ポンプに関し、該電子流体ポンプは電子整流型の駆動モータを備え、該駆動モータは電子モータ制御ユニットを含み、該制御ユニットは複数の基板を有する。
【背景技術】
【０００２】
基板は板形状の要素であって、該基板には電子構成部品が固定され、これら電子構成部品は電気エネルギ及び／又は信号の供給を受けるか、又は、電子構成部品に電気エネルギ及び／又は信号が付与可能となっている。電子構成部品は互いにトラックを介して接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子整流型の駆動モータのための電子モータ制御ユニットにはモータコイルを直接的に駆動するパワー半導体及び論理制御のための信号処理半導体が備えられている。パワー半導体は多くの熱を発生し、この熱は信号処理電子ユニットに影響を及ぼす。更に、急なスイッチングエッジ(switching edges)が存在するとき、パワー半導体は信号処理構成部品に強い干渉を引き起こす。
【０００４】
それ故、本発明の目的は種々の電子アセンブリ間での良好な電気的且つ熱的分離を許容するコンパクトな電子モータ制御ユニットを有した車両用の電子流体ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、上記目的は請求項１の特徴を有する車両用の流体ポンプによって達成される。電子モータ制御ユニットは第１メイン基板及び第２メイン基板を含む。これら２つのメイン基板は種々の電子アセンブリの電子構成部品を担持する。２つのメイン基板間にはこれらメイン基板の配置方向から外れた空間レベルに中間基板が配置されている。中間基板は２つのメイン基板に可撓性の伝導バンドを介して電気的にそれぞれ接続されている。つまり、中間基板は２つのメイン基板の両方を互いに機械的且つ電気的に接続している。
【０００６】
好適な実施形態によれば、２つのメイン基板は中間基板に比べて非常に大きな外形を有する。この結果、メイン基板は実際上、多数の電子構成部品を含む。
【０００７】
例えば、第１メイン基板はパワー半導体を含み、例えば、第２メイン基板は信号処理半導体を含む。異なる基板上での構成部品の機能的な分離配置に起因し、構成部品は空間的な分離の他に、互いに熱的且つ電気的にも分離されている。
【０００８】
従って、信号処理構成部品はパワー半導体による強力な加熱又は他の影響から免れている。
【０００９】
可撓性の伝導バンド及び中間基板は熱伝達の最少化を許容する。更に、可撓性の伝導バンドは非常にコンパクトなデザインを可能にする任意の折り込みを許容する。更にまた、中間基板は２つのメイン基板を互いに電気的に非結合とすることも許容する。
【００１０】
モータ制御ユニットは可撓性の基板構造によって形成されている。折り込み形式は大きな実装領域を提示する。このことは、容易に確立でき且つ機械的に信頼性のある構成部品の電気的な接触(contacting)を許容する。
【００１１】
好適な実施形態によれば、第１メイン基板は多数のパワー半導体を含み、パワー基板を形成する。全てのパワー半導体が第１メイン基板上に配置されているので、第２メイン基板は何らパワー半導体を含んでいない。第１メイン基板は良好な冷却を確実にする最適な態様で載置できる。長い信号経路を避けるため、第２メイン基板はモータ制御ユニットの信号ラインに近接して載置可能である。従って、２つのメイン基板はそれらの機能に関して最適な方式で配置可能である。
【００１２】
他の例示的な実施形態によれば、第２メイン基板はプロセッサとともに多数の信号処理構成部品を含み、信号処理基板を形成する。パワー基板及び信号処理基板の両方はモジュール構成である。スイッチの切り換え(switching changes)が他のモジュールの各々のトラックレイアウトに影響しないで、厳格なモジュール構成はパワー電子ユニット又は信号処理構成部品内にて、より容易なスイッチの切り換えを許容する。
【００１３】
他の実施形態によれば、モータ制御ユニットは非折り込み状態にあるとき、蝶形の対称をなした２つのメイン基板を有する。この配置に起因して、パワー基板及び信号処理基板は折り込み状態にて殆ど完全に互いにオーバラップする。この折り込み状態はモータ制御ユニットの作動状態に対応する。
【００１４】
中間基板を使用する２つのメイン基板はこれらメイン基板が互いにＺ形状をなすように配置することもできる。しかしながら、２つのメイン基板及び中間基板はこれら基板がＵ形状をなすように互いに対して配置されるのが特に好適する。Ｕ形状の折り込みにおいて、２つのメイン基板間の横断接続は中間基板によって形成される。同時に、中間基板は２つのメイン基板間の距離を規定する。
【００１５】
他の実施形態によれば、可撓性の伝導バンドは組みをなすメイン基板及び中間基板に一体的且つプラグ無しでそれぞれ接続されている。従って、モータ駆動ユニットの全ての基板及び伝導バンドは単一のパーツを形成する。基板を互いに接続する可撓性の伝導バンドは大幅に減少された材料厚みを有する基体によって構成されている。材料厚みの減少は例えば、ミーリング加工(milling)等の材料除去プロセスによって実現される。このようにして可撓性の伝導バンドが製造される。しかしながら、これら可撓性の伝導バドは所望通りの半径、即ち、小さい半径で何回も曲げできない。しかし、可撓性の伝導バンドは、組み込みを目的とした単一の曲げを十分に許容する。
【００１６】
一体化デザインにより伝導バンドと基板とを接続するプラグを備える必要は無い。一体化デザインは組立又は組み込み中の誤りの阻止や重量の減少をもたらし、不正確なプラグ接続が回避され、信頼性の高い電気接続を提示する。
【００１７】
可撓性の伝導バンド及び基板は例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ナフタレン又はポリアミドからなる。可撓性の伝導バンドはそれらの形状がより複雑なハウジングの形状に適合可能である利点を提示する。即ち、ハウジングの内部が特に効率的に使用可能となる。通常、可撓性の伝導バンドは、曲げ角(bending edge)を１２０°まで許容するのに十分な可撓性を有し、実際上、曲げ角は通常９０°の範囲で十分である。
【００１８】
他の実施形態によれば、中間基板上に信号-デカップリング電子ユニットが配置されている。この信号-デカップリング電子ユニットは受動及び能動の両方の電子構成部品を含むことができる。中間基板上への信号-デカップリング電子ユニットの提供は、信号-デカップリング電子ユニットからの干渉信号がパワー電子ユニットに、及び／又は、その逆に向きに伝達されるのを阻止する。中間基板上の信号-デカップリング電子ユニットによるパワー電子ユニットの隔離は、パワー電子ユニットの干渉が車両の電子ユニットのオンボード電気システムに供給されるのを確実に阻止する。
【００１９】
他の実施形態によれば、別個のセンサ基板が備えられ、該センサ基板は２つのメイン基板の１つ、好ましくは、信号処理基板に別の可撓性の伝導バンドを介して接続されている。従って、信号処理基板は受信(signal acceptance)ユニットに近接して載置することができる。このことは良好な信号品質を許容する。製造の観点からみて、更なる基板が別に製造される必要が無いように、信号処理基板は各自のメイン基板と一体的に形成されているのが好ましい。
【００２０】
他の実施形態によれば、信号処理基板は２つの面にて実装されている。２つの面への実装は広い実装面積を作り出す。
【００２１】
他の実施形態によれば、パワー基板は一方の面にて実装されている。パワー基板の一方の面には電子構成部品が実装されている。パワー基板の非実装面が冷却体に直接に載置されることで非実装面を介して熱が散逸される。
【００２２】
他の実施形態によれば、パワー基板の非実装面は分離缶のハウジングに熱伝導手段を介して熱的に接続されている。分離缶は濡れ側で流体内に浸かり、常時冷却されている。この配置はパワー電子ユニットの冷却に好適する。
【００２３】
実装側から非実装側への熱の伝達はスルーホール接触によって改善可能である。
【００２４】
熱伝導手段は均一な熱分布を確実にし、この均一な熱分布はパワー構成部品にて、温検出及び高いパワー損失の最適化を許容する。
【００２５】
他の実施形態によれば、センサ基板にはロータ位置センサ、好ましくは、ホールセンサが実装されている。このホールセンサはモータロータの現在位置を検出することができる。
【００２６】
他の実施形態によれば、パワー基板及び／又は信号処理基板は少なくとも１つのラッチ要素によってハウジング内に固定されている。ラッチ凹所とラッチ要素との間の接続は可撓性の伝導バンドのばね力に抗している。
【００２７】
ラッチ凹所が基板の縁に備えられ、対応するラッチ要素がハウジングに備えられているとき、基板はハウジングに対して正確な位置に固定可能となる。特に、組み付け場所において、モータハウジングのカバーが正しい場所に位置付けられる前に基板の正確な向きの位置決めが実現される。これは、位置決めの良好な監視を確実にする。
【００２８】
以下、本発明は添付図面を参照しながら好適な実施形態に基づき詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】組み付け後の可撓性回路基板構造を有する車両用の電子流体ポンプの縦断面図である。
【図２】非折り込み状態での可撓性回路基板構造の斜視図である。
【図３】折り上げ後のセンサ基板を備えた可撓性回路基板構造を示す図である。
【図４】可撓性回路基板構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１に車両用の電子流体ポンプ１０の縦断面が示されている。車両用の流体ポンプ１０は車両の内燃機関に冷媒、好ましくは水を供給するのに役立つ。車両用の電子流体ポンプ１０は本質的にモータハウジング８４を備え、該モータハウジング８４はモータハウジングカバー８５を有する。モータハウジング８４内には電子整流型の駆動モータ２０が配置されている。該駆動モータ２０はステータ側のモータステータ１１０と、ロータ側のモータロータ１１２とを含み、モータロータ１１２は挿入された複数の永久磁石１１３を備えている。
【００３１】
電子整流型の駆動モータ２０は分離缶１１６を備え、永久磁石１１３を含むモータロータ１１２の全体が濡れ領域内に配置されている。モータロータ１１２はモータロータ軸１１４を介してポンプインペラ１１８とともに回転すべく取り付けられている。モータステータ１１０は分離缶１１６により流体密にシールドされている。濡れ領域は分離缶１１６により、乾いたモータステータ１１０及び電子モータ制御ユニット３０から分離されている。
【００３２】
モータ制御ユニット３０は可撓性の基板構造を含み、該基板構造は第１メイン基板４０と、第２メイン基板５０とを有する。第１メイン基板４０と第２メイン基板５０との間には２つの中間基板８０1，８０2が可撓性の伝導バンド７０1〜７０4を介して配置されている。図示の状態において、２つのメイン基板４０，５０及び中間基板８０1，８０2は互いに対して折り込まれてＵ字形をなし、第１メイン基板４０及び第２メイン基板５０は互いに対向して配置されている。
【００３３】
第１メイン基板４０はその一方の面にて実装され、第２メイン基板５０はその２つの面にて実装される。第１メイン基板４０の非実装面は熱伝導手段を介して分離缶１１６に熱的に接続されている。モータ制御ユニット３０はセンサ基板７６を更に含む。このセンサ基板７６は第２メイン基板５０に電気的に接続され、センサ基板７６にロータ位置センサ７８が実装されている。ここに図示された実施形態によれば、ロータ位置センサ７８はホールセンサとして具体化されている。センサ基板７６のロータ位置センサ７８はモータロータ１１２の領域内に配置されている。
【００３４】
第２メイン基板５０は車両用の電子流体ポンプ１０のモータハウジング８４に対し、ハウジング側のラッチ要素７３により、少なくとも１つのラッチ凹所７２を介して固定されている。ラッチ凹所７２とラッチ要素７３との間の接続は、可撓性の伝導バンド７０1〜７０4のばね力に抗すべく構成されている。
【００３５】
第１メイン基板４０の非実装面は分離缶１１６上に熱伝導手段を介して載置されている。この状況にて、可撓性の回路基板構造は未だ、非折り込み状態にある。この後、車両用の電子流体ポンプ１０におけるモータハウジング８４のカバー８５が分離缶１１６上に載置されたなら、可撓性の伝導バンド７０1〜７０4は変形し、そして、第１メイン基板４０及び第２メイン基板５０は中間基板８０1，８０2とともにＵ字形態をなす。
【００３６】
図２にて、図１のモータ制御ユニット３０がその非折り込み状態で示されている。モータ制御ユニット３０は、２つのメイン基４０，５０と、中間基板８０1，８０2とを含み、これら基板は可撓性の伝導バンド７０1〜７０4を介して機械的且つ電気的に互いに接続されているか、又は、互いに結合されている。可撓性の伝導バンド７０1〜７０4は中間基板８０1，８０2に対するのと同様に、第１メイン基板４０及び第２メイン基板５０に一体的且つプラグ無しで接続されている。第１メイン基板４０は一方の面にて実装される。第１メイン基板４０の実装面には多数のパワー半導体６６が実装されている。第１メイン基板４０はパワー基板６０を表す。第１メイン基板４０は可撓性の伝導バンド７０1〜７０4を介して第２メイン基板５０に電気的且つ機械的に接続されている。可撓性の伝導バンド７０1〜７０4上には２つの中間基板８０1，８０2が配置されている。これら中間基板８０1，８０2は少なくとも１つの電子構成部品６８1，６８2を含む。この電子構成部品６８1，６８2は例えば、信号-デカップリング(signal-decoupling)電子ユニット８２を形成する。
【００３７】
第１メイン基板４０と対比したとき、第２メイン基板５０は２つの面にて実装される。第２メイン基板５０は例えば、一方の実装面に多数の信号処理構成部品７４を含み、他方の実装面にプロセッサ６４を含む。第２メイン基板５０は信号処理基板６２を表す。第２メイン基板５０の基体領域はラッチ凹所７２を含み、該ラッチ凹所７２により可撓性の回路基板はモータハウジング８４にラッチ要素７３を介して固定されている。
【００３８】
信号処理基板６２には別個のセンサ基板７６が他の可撓性の伝導バンド７１を介して接続されている。信号処理基板６２は少なくとも１つのロータ位置センサ７８を含む。該ロータ位置センサ７８は、図４に示されているようにホールセンサとして構成されている。
【００３９】
概して、非折り込み状態での第１メイン基板４０及び第２メイン基板５０の配置は蝶形の対称をなす。
【００４０】
図３は、折り上げられたセンサ基板７６を有する可撓性の回路基板構造を図示する。ここで、折り上げのセンサ基板７６は第２メイン基板５０から外れた空間的に同一レベルに存在する。センサ基板７６は第２メイン基板５０に他の可撓性の伝導バンド７１を介して機械的且つ電気的に接続されている。可撓性の伝導バント７０1〜７０4と同様に、伝導バンド７１は一体的且つプラグ無しの接続である。
【００４１】
センサ基板７６はロータ位置センサ７８を含み、該ロータ位置センサ７８はモータロータ１２の現在位置を検出する。ここでの例示的な実施形態では、ロータ位置センサ７８はホールセンサとして構成されている。ホールセンサはセンサ基板７６の縁領域に配置されている。
【００４２】
図４は、電子構成部品６８1，６８2が実装された可撓性回路基板構造の平面図を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０                    車両用の電子流体ポンプ
２０                    電子整流型駆動モータ
３０                    電子モータ制御ユニット
４０                    第１メイン基板
５０                    第２メイン基板
６０                    パワー基板
６２                    信号処理基板
６４                    プロセッサ
６６                    パワー半導体
６８1，６８2   電子構成部品
７０1〜７０4   可撓性伝導バンド  中間基板
７１            可撓性伝導バンド  信号基板
７２            ラッチ凹所
７３            ラッチ要素
７４            信号処理
７６            センサ基板
７８            ロータ位置センサ
８０1，８０2    中間基板
８２            信号-デカップリング電子ユニット
８４            モータハウジング
８５            モータハウジングカバー
１１０          モータステータ
１１２          モータロータ
１１３          永久磁石
１１４          モータロータ軸
１１６          分離缶
１１８          ポンプインペラ
１２０          ステータコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016512948.tif 000006
【国際調査報告】
2016512948.tif 000007
2016512948.tif 000008
2016512948.tif 000009
2016512948.tif 000010
2016512948.tif 000011
2016512948.tif 000012