专利名称：电子控制的液压执行元件的改进的设备和方法
技术领域：
本发明涉及在诸如汽车防抱死制动系统那样的系统中使用的密封和屏蔽的液压泵组件的制造。液压阀或执行机构通过一个电子控制单元来控制，该电子控制单元向围绕阀的圆筒形线圈输送电流，从而使阀动作。该组件是密封的，而该密封是在液压组件和电子控制组件之间形成的。
汽车防抱死制动系统的液压单元包括一个液压泵和一个电气控制单元。这些装置的液压泵或阀驱动单元包括若干呈圆柱件或指形的阀或气门。在指形圆柱件中的阀件由在装有圆柱件的圆筒形线圈中流动的电流所感生的磁力驱动。标准的单元可以具有六至十个阀驱动器。
市售的系统使用的组件包括两个独立部件。用以驱动阀的包含有阀和线圈的液压控制单元装在一个单元内。电子控制单元位于一个独立单元内，并通过电线与液压控制单元相连。
在现有技术中还设计有一种系统，在这种系统中，液压控制单元和电子控制单元装在同一个组件中。在这种单一组件布局中，必须将液压控制单元或组件与电子控制单元或组件隔开。这两个组件必须液密地隔离。在这些单一组件的现有技术装置中，圆筒形线圈位于线圈室内，而该线圈室则位于包含有液压阀的单元和电子控制单元之间，所述电子控制单元向相应线圈输送电流以便驱动相应的阀。在这些线圈中，其线圈架上装有绕组，而线圈架又装入金属线圈外壳中。线圈引出线从线圈外壳的下面伸出。若干这种独立的线圈安装在一个由一个塑料外壳构成的线圈室外壳内，在这些线圈室外壳中，若干圆柱从线圈室的下表面向上伸出，从而限定若干独立的、大致圆筒形的腔体，所述独立的线圈插入这些腔体。在独立的线圈外壳和线圈室外壳的底板之间装有垫片，以便使线圈和底板之间具有弹力。
在线圈嵌入线圈室外壳之后，线圈引出线穿过线圈室外壳底板上的孔，在该孔处，线圈引出线可以和电子控制单元相连。这种连接可以通过将线圈引出线焊接在于外壳上模制的引线骨架上来实现。还可以将它们直接焊接在印刷电路板上，该印刷电路板包括电子控制组件的主基板，或者可以将它们焊接在一个独立的印刷电路板上，该印刷电路板加热固定在线圈室外壳底板的外部。
这些组件的一些不同类型通常都在使用，每种类型所包含的线圈数量不同。同一种线圈室外壳通常用于多种配置，以便减少多种模式的费用。为了保持起密封隔板作用的线圈室外壳底板的整体性，这些孔必须通过一个独立的加工步骤加以充填，这就增加了生产成本。充填这些孔的方法之一是灌封线圈室外壳内室的下部。
在将线圈装配在线圈室外壳上之后，该组件可以做电连续性和整体性试验，这种试验也可以在将线圈和电子控制单元连接之后进行。在任何一种情况下，对于在线圈或线圈组件上出现的任何故障都将难以或不可能进行维修，这就增加了制成品的成本。
本发明涉及一种改进的液压泵组件，该组件可以是一个汽车防抱死制动系统的一部分。该组件包括一个液压阀组件、一个电子控制组件和一个线圈安装组件。线圈安装组件包括一个诸如印刷电路板那样的布线板，若干独立的线圈焊在该布线板上。然后将布线板或印刷电路板安装在外框上，其周缘密封垫与外框和布线板和印刷电路板二者接合。当液压阀组件安装在外框的一端，而电子控制组件安装在外框的另一端时，布线板或印刷电路板就会起到密封隔板的作用。布线板或印刷电路板以及在其上部和下部都是敞开的外框将会有效地使电子控制组件与液压阀组件相密封。
布线板或印刷电路板也可以是双面的，其一面具有一个大致连续的导电层，该导电层可以作为一种电磁干扰／射频干扰(EMI/RFI)屏蔽。在同外罩接合的情况下，由这个印刷电路板提供的屏蔽能够减少外部辐射对电子控制单元的损害程度，或减少由电子控制单元发出的辐射。该屏蔽可以同密封单元一起使用或分开使用。
制造这种单元的方法包括首先将所有的线圈焊接到线圈印刷电路板上去的步骤。可以根据所要的线圈数量使用不同的布线板或印刷电路板，从而不需要在形成密封隔板的件上充填无用的孔。在进一步的装配操作之前，可以测试该线圈布线板或印刷电路板组件。然后可以将线圈布线板或印刷电路板装配在安装外框上，同时沿周边形成密封。可以选择板的上面或是下面进行密封。这样，外框和线圈布线板或印刷电路板形成一个线圈和密封组件，液压组件和电子控制组件可以在外框的两侧安装在该组件上，而线圈布线板或印刷电路板则在两者之间形成一个密封隔板。
本发明的首要目的是降低整个电子控制的液压泵组件的造价。本发明的这一目的通过降低部件的成本、通过削减装配操作，以及通过减少与不合格的部件或组件有关的费用而得以实现。本发明的关键特点是线圈组件适宜于单独装配。可以用诸如透孔焊或软熔焊那样的传统焊接工艺使线圈与印刷电路板相连。然后，可以在该组件与其它组件一起使用之前并且在其它装配操作之前对该组件进行测试。可以进行返工，而且成本也不太高。此外，该独立装配操作实质上是现有技术。其它部件不需要进行波焊或软熔焊。这样，塑料外壳就不会经受焊接操作的高温，从而可以使用较便宜的材料。
由于一开始就将线圈焊接到印刷电路板上，因此外框的结构比较简单。这就降低了复杂性，因此也降低了模具的成本和使用周期。比较简单的结构还需要较少的材料，因此进一步节省了费用。
也可以削减一般零件所需的加工步骤。不必在外壳的底板上进行灌封操作来充填无用的孔。与制造不同的模制零件的模具费用相比，生产与每种线圈数量对应的不同的板的加工成本并不很高。
图1是一个液压单元的视图，其中该液压单元包括泵和阀，所示液压控制单元部分地移开，以示出线圈和阀。
图2是外框的第一个实施例的俯视图，在外框中装有线圈，而液压执行机构的组件和电子控制组件将装在其上。
图3是外框的剖视图，在该外框上装有一个上面负载的线圈印刷电路板。
图4和图3的剖视图相同，示出安装在外框上的线圈印刷电路板和电子控制单元印刷电路板组件。
图5是线圈印刷电路板的一个面的视图，示出起电屏蔽作用的一个大致连续的导电层。
图6是线圈印刷电路板背面焊接侧的视图，示出将线圈与接线端连接起来从而将线圈与电子控制单元连接起来的连线。
图7与图3类似，示出另一个实施例，其中线圈印刷电路板是从底部装上去的。
图8的剖视图与图4类似，示出组装在一起的图7的实施例中的部件。
图9是一个嵌入模制布线板的视图，该布线板可以用来代替传统的玻璃纤维印刷电路板叠片。
图10是沿图9中的剖切线10-10所取的插模布线板的剖视图。
图1所示的电子控制液压单元10要用在汽车的防抱死制动系统中。如图1所示，液压执行单元、组件或泵12部分挪开，以便使单元的内部暴露出来。更具体地说，图1的目的是要示出在液压单元12上的阀驱动器14和圆筒形线圈16。泵12和包括阀驱动器14的阀组件是同样的液压执行组件中的部件。阀驱动器14有一个圆头，并且通常包括圆柱形件。在将单元正确地装配好之后，这些阀驱动器穿过圆筒形线圈16的中心，从而由加在线圈16上的电流感生的磁场使位于相应的阀驱动器14上的阀在落下和非落下位置之间运动。容纳未示出的传统紧固件的凸起部18在组件体的外部。例如，通过凸起部18向上伸出的螺栓可以用来使液压组件10固定就位。也可以使用为本领域的普通技术人员所熟悉的诸如卡箍或其它类似装置。
液压单元10还包括一个位于装有线圈16的线圈室外部的输入输出接头20。该电接头20是为向装置输入输出电能和信号电流而设置的。呈插座形式的第二接头22与接头24相接合，以通过外部电缆26将电能传送至液压泵12。
图2是本发明第一个实施例的线圈外框34的俯视图。在该图上可以看到在接头20和22中的信号针脚30和电力针脚32。这些针脚可以以传统的方式点焊在塑料的线圈外框34上。在线圈外框上，连续的周边侧壁36从外框34的底座向上延伸，形成一个线圈室，在该室内可以放有多个线圈16。在图3中更清楚地示出所述侧壁。针脚座接头20和22位于线圈外框34底座的延伸部上。线圈外框34还包括密封凸缘40，该凸缘是由一个围绕将放置线圈的中央区域的朝上的表面构成的。在图2所示的实施例中，该密封凸缘包括一个完全围绕侧壁36的内周部延伸的朝上的表面。
图3中的分解剖视图示出线圈安装组件28的部件、电子控制单元控制板56和下盖58。线圈安装组件28包括安装在线圈印刷电路板48上的线圈16，它装在由侧壁36形成的线圈外框34内；以及一个弹性密封垫42，该密封垫在线圈印刷电路板48和线圈外框34之间保持完全密封。在这个实施例中，在线圈印刷电路板48上还装有多个呈针脚46形式的电接触端子。图中的针脚以传统的单列设置。
在每个线圈16上，从其底部伸出两个线圈引出线50。这些引出线呈弯曲状，以便具有弹性，从而当压缩负载沿着与线圈轴线平行的方向施加在线圈上时，焊点不致受力。虽然没有示出，但这些线圈在其它方面都是现有技术的结构。一个线圈架上的绕组装在一个金属线圈外壳内，线圈引出线从线圈架的底部沿轴向伸出。线圈密封圈52位于每个线圈16和印刷电路板48之间。在此处示出的实施例中，垫圈固定在线圈安装座51的外周上，该安装座包括一个从垫圈的中央伸出的夹持部件54的夹子。该夹持部件穿过线圈印刷电路板上的孔，并将线圈固定在印刷电路板上。可以先将安装座51固定在印刷电路板上，然后将线圈快速嵌合在安装座51内。另一种可供选择的方案是，安装座51可以嵌入线圈16模制，其外部的金属线圈外壳和夹持部件54可以用于将线圈16固定在印刷电路板48上。在密封圈52压缩时，密封形成，使流体不能通过装有夹持部件54的印刷电路板上的的孔。除了设置完全的密封之外，该密封圈52还将弹力作用在线圈上，从而在朝向线圈印刷电路板的向下载荷作用在线圈上时，该垫圈抵抗所述作用力，并将线圈向上推。该弹性力的意义将在下面说明。应该理解，密封圈52也可以通过在线圈体的外部嵌入模制密封的方法安装在线圈16上。
图3示出在线圈外框上的侧壁36的剖视图。图2示出，这些侧壁是连续的，形成围绕着线圈室的四边延伸的框架或屏蔽，所述线圈室是由外框34所限定的，并且在侧壁36的顶部和底部都是敞开的。一个具有朝上表面的密封凸缘40完全围绕直立的侧壁36的内周部延伸。由这个密封凸缘所限定的开口小于线圈印刷电路板48，因此该线圈印刷电路板48围绕着密封凸缘40的整个内周长叠放在该密封凸缘上。密封垫42位于密封凸缘和线圈印刷电路板48之间，在密封凸缘40的上表面上。该密封垫42可以是弹性部件或是涂在密封凸缘上的粘性材料。可以将现有技术的材料置于压力之下，而形成这种类型的适当密封。在这种配置的情况下，线圈线路板组件通过将线圈线路板组件插入外框34的敞开的上部安装在线圈外框34中，所述线圈线路板组件包括多个焊在线圈印刷电路板48上的线圈16。然后就可以将线圈印刷电路板48放在密封凸缘上。这时密封垫42在上述二者之间保持完全的密封。从外框34向上伸出的一个或多个桩钉可以弯过来，以便将线圈印刷电路板固定就位。
图4示出固定在线圈外框34上的线圈组件。图4还示出电子控制印刷电路板56装配好的形态。如图所示，该印刷电路板包括若干部件，此处仅仅象征性地示出。控制板的精确配置并不是在此公布的本发明中的主要部分。该控制板组件包括电子控制组件或单元的硬件。注意，在将线圈印刷电路板48安装在外框34上之后，就可以将针脚46焊在控制板56上。作为上述焊接操作的一部分，在安装线圈印刷电路板48之后，还可以将输入/输出插座20中的针脚焊在控制板56上，从而在控制板56之上形成一个密封隔板隔舱。如图4所示，线圈16的顶部在外框34的侧壁36的上缘之上伸出。当液压执行机构组件固定在图4所示的组件上时，围绕着阀根部的凸缘与线圈16的金属线圈外壳的顶部嵌合，形成金属对金属的紧密接合。将线圈向下压，从而弹性的线圈密封圈52施加一个力，将线圈16的金属线圈外壳向上推，使其与阀的凸缘嵌合。这样，就形成一个通过线圈外壳和金属阀的连续磁路。
图5和图6示出双面线圈印刷电路板48的两个面。图5示出该板的底面或焊接面。设置金属化的通孔62，从而使线圈16能够焊到该板上。针座64是一个接头，多个端子或针脚46通过它焊接在印刷电路板48上。这些针脚可以焊在金属化的通孔上，焊后，图5中的底板使针脚固定不动。基本上图5所示的印刷电路板48的所有侧面都具有大致连续的导电表面60，该导电表面可以起到屏蔽作用。在最佳实施例中，该导电表面60包括覆盖在绝缘衬底上的一层铜。将围绕着金属化的通孔62的该铜层的部分腐蚀掉，以设置一个围绕焊接接头的环形绝缘区，该焊接接头使线圈16和针脚46与金属化的通孔连接起来。由于该导电层位于控制印刷电路板56的一侧，因此它起到屏蔽作用。该导电层还可以起到接地板的作用。这样，就可以用屏蔽将在该控制板上的电子电路和沿组件的该侧的电磁辐射隔开。换句话说，这种屏蔽还会避免使由电子控制电路发出的辐射影响其它部件。图6示出印刷电路板48的安装或部件一侧。在该图中示出连线66，这些连线会将线圈16和针脚46连接起来。在最佳实施例中，这种印刷电路板可以是现有技术的0.062英寸厚的印刷电路板。可以使用其它的较厚的板。
图7和图8示出另一种可供选择的组件。其中印刷电路板148是从底部而不是象图2至图6所示的实施例那样从上部装入在线圈外框134上。图7和图8以与图3和图4示出顶部装配的实施例类似的方式示出底部装配的实施例。密封凸缘140包括一个面朝下的环面，密封垫142装在其上。该密封垫142与线圈印刷电路板148的部件侧相接合。在图7所示的实施例中，和顶部安装方法不同，端子或针脚146不是一开始就安装在印刷电路板针座上。在该实施例中，先用现有技术的端子装配点焊机将针脚146点焊在外框134上。这样，直到在将该板安装在外框134上之后才会将针脚焊在线圈印刷电路板148上。该实施例同样需要桩钉或安装针脚144。第二实施例的其它部件与第一实施例的相应部件的功能类似。这种共性通过在相应的部件之前标以前缀“1”来表示。例如线圈116与第一实施例中的线圈16相对应。
本发明的第一和第二实施例示出使用覆铜的印刷电路板。这些印刷电路板只包括一种可以使用的布线板。图9和图10示出一个嵌入模制布线板248，它使用压制成型的引线骨架。嵌入模制的操作是现有技术，其中先将引线骨架安装在模具中，再围绕着引线骨架注入塑料。然后，引线骨架的各个部分形成若干截然分开的连线，这些连线与现有技术的印刷电路板的连线的目的相同。如图9所示，这些引线骨架的连线包括针座262，通过它可以插有线圈引出线52。与引线骨架连线成为一体的焊接区围绕着这些针座，线圈引出线可以以现有技术的方式直接焊接在这些区域上。如图10所示，销246也是引线骨架整体的一部分，该部分与形成连线的引线骨架的部分成直角。围绕针脚246的一部分将塑料246嵌入模制，使针脚的端部暴露，以便将其焊接在控制板上。围绕针脚246的塑料可以作为布线板分隔物，同时也起到将引线骨架固定在塑料基板上的作用。在图9和图10中示出的那种嵌入模制的布线板248可以直接取代前两个实施例的印刷电路板48和148。
本发明的实施例的装配操作为现有技术，并且能够可靠地加工这些部件。首先使用现有技术的操作将这些部件焊在布线板或印刷电路板上。例如，可以用波焊来焊接这些部件。如果第一实施例是由波焊焊成的，第二项操作将必须是除去堆积在针脚46上的焊料。可以使用热气刀完成这道操作，所述操作为现有技术。还可以将焊剂堆积在金属化的通孔附近的印刷电路焊区上，再进行表面安装操作，可以使用诸如软熔焊那样的工艺将线圈和针脚焊在印刷电路板上。这些同为现有技术的独立钎焊操作也可以用于将线圈焊接在图9和图10所示的嵌入模制的布线板248上。密封垫24可以是模制的弹性体密封垫，或者可将粘性的密封层涂在密封凸缘上。该密封层也可以是一种粘结剂。密封所用的材料是现有技术的，并且容易获得。外框是一种容易制造的注入模制件。不需要特殊的材料。也可以用现有技术将针脚46、146或246焊在控制板56和156上。
虽然本文只说明了三个实施例，然而本领域的普通技术人员将会理解，使用和本文所述方式相同的方式，可以使用其它多种等效的实施例。这些实施例仅仅是示意性的。
权利要求
1.一种和电气控制的液压单元一起使用的密封组件，该组件将第一液压执行机构组件(12、14)和第二电子控制组件(56)分隔开，密封的组件装有多个用以驱动液压执行机构的线圈(16)，该密封组件包括具有周边侧壁的座(34、134)，所述周边侧壁的上、下部均是敞开的，在该座上的安装装置用于将第一和第二组件安装到座的上部和下部；围绕座的周边侧壁延伸的密封凸缘(40、140)；安装在座上的线圈布线板组件(28、128)，在该线圈布线板组件上焊有多个线圈(16)，并且有多个从安装在线圈布线板组件上的相应端子(46、146、246)伸出的连线，该线圈布线板组件防止流体渗漏，因而提供一个密封隔板；以及密封垫(42、142)与密封凸缘和线圈布线板组件二者接合，从而使液压执行机构组件能够安装在座的一端，同时线圈布线板组件在电子控制组件和液压执行机构组件之间设置一个密封隔舱。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，密封凸缘(40、140)围绕座的侧壁(36、136)的内侧延伸。
3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，线圈布线板组件由桩钉钉在座(34、134)上。
4.根据权利要求1所述的密封组件，密封垫包括一个粘性的密封层。
5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，线圈布线板包括一个双面板，该线圈布线板的一侧具有大致连续的导电层(60)，以便在电子控制组件的一侧形成屏蔽。
6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，安装装置在密封垫上施加压缩载荷。
7.根据权利要求1所述的密封组件，还包括一个在每个线圈和线圈布线板之间形成密封的线圈密封垫(52)。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，端子(46、146)从线圈布线板上线圈所在面的背面伸出，与电子控制组件上的配合端子接合，从而在线圈和电子控制组件之间实现电连接。
9.根据权利要求1所述的密封组件，包括一个位于每个线圈(16)和布线板(48、148、248)之间的弹性垫圈(52)，该弹性垫圈在相应线圈上施加一个力，从而将相应线圈推离线圈布线板。
10.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，布线板包括一个印刷电路板(48、148)。
全文摘要
一种在汽车防抱死制动系统中使用的电子控制液压单元和一种装配线圈安装组件的方法。该线圈安装组件包括一装有圆筒形线圈的布线或印刷电路板，该板带有通向针脚端子的连线，针脚端子使该布线或印刷电路板组件与电子控制板连接。通过独立焊接操作将线圈焊接到所述电子控制板上。线圈布线或印刷电路板安装在外框上，周缘密封垫位于布线或印刷电路板与外框之间。当印刷电路板安装在电子控制板和液压泵组件之间时，该印刷电路板起到密封隔板的作用。
文档编号H02K7/14GK1122759SQ95116050
公开日1996年5月22日 申请日期1995年9月27日 优先权日1994年10月7日
发明者R·M·库帕, D·G·施蒂勒 申请人:惠特克公司