CN104283114B - 具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件 - Google Patents

具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件 Download PDF

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Abstract

提供了一种具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件(10)以及一种用于制造该组件的方法(100)。该组件包括不可接近的电气部件(14)，例如机电继电器，以及多个连接到电路板(12)的端子(16)。电介质罩壳(22)包封该不可接近的电气部件(14)。罩壳(22)与该不可接近的电气部件(14)紧密接触，由此将它从环境密封。罩壳(22)限定围绕端子(16)的一体的周界壁(24)，以形成腔室(36)。可移除的电气部件(20)，例如熔断器组件，可附连于腔室(36)内部的端子(16)。当密封的匹配连接器附连于罩壳(22)时，可移动的部件(20)也从环境密封。组件(10)允许电能切换功能的分配并允许电路保护被分配到靠近电气负载的位置而不是中心位置，例如总线电气中心。

Description

具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件
技术领域
本发明总地涉及一种电气罩壳组件，并更具体地涉及一种具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件。
背景技术
提供机动车中电气负载开关的机电继电器通常被从环境隔离在被称为总线电气中心的外壳内，该总线电气中心位于诸如发动机隔室、仪表板或者行李隔室(后舱室)等的车辆的中心点。电力从车辆电气系统供应至总线电气中心。控制信号从车辆的控制器传递至总线电气中心内的机电继电器，以打开或者关闭传递至负载的电力。电力被供应至机电继电器开关接触件，而开关电源通过电线束以及连接系统连接到远程负载。
当远程电气负载的数量超过了总线电气中心内可用的继电器的数量时，附加的结构内容通常要求使用包含继电器和/或熔断器的辅助的配电箱。这种辅助的配电箱会因环境问题而难以封装在车辆内。通常，辅助的配电箱是不防水的，并且限于在车辆中被称为低飞溅区的区域“正面朝上”地封装(即盖子在顶部而连接器在底部)。
背景部分中所述的主题不应该仅仅因其在背景部分中提到而被认为是现有技术。类似的，背景技术中提及的问题或者与背景技术的主题相关联的问题不应被假定为已在现有技术中被识别。背景技术部分中的主题仅仅表示出不同的技术方案，这些技术方案中的内容以及这些技术方案本身也可以是本发明的内容。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种制造具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件的方法。该方法包括以下步骤：提供大体平坦的电路板，机械地以及电气地将不可接近的电气部件在外部位置附连于该电路板，机械地以及电气地将端子在与所述不可接近的电气部件分开的内部位置大体垂直于此地附连于该电路板，将介电材料一体地模制到不可接近的电气部件上从而同时形成底部以及包围所述端子的一体的周界壁，由此形成开口的容器以及在使得所述端子可接近的同时使所述不可接近的电气部件从环境密封，以及将可移除的电气部件电气地连接到端子上。该方法可进一步包括以下步骤：可移除地将密封盖附连于一体的周界壁，从而完成包围端子以及可移除的电气部件的密封容器。不可接近的电气部件可以是诸如机电继电器的电器开关装置，而可移出的电气部件可包括可熔断连路。
根据本发明的另一实施例，提供了一种根据上文所述的方法生产的具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件。该组件包括大体平坦的电路板以及机械地和电气地连接到该电路板的不可接近的电气部件。该组件也包括多个以大体垂直于电路板主表面的方向和在与不可接近的电气部件离开的内部位置机械地以及电气地连接到该电路板的多个端子。该组件进一步包括由介电材料形成的罩壳。该罩壳包封该不可接近的电气部件和包含该不可接近的电气部件的电路板的一部分。该罩壳与该不可接近的电气部件和包含该不可接近的电气部件的电路板的一部分紧密接触。当使得多个端子可接近时，该不可接近的电气部件从环境密封。该罩壳也限定了包围多个端子的一体的周界壁。该连接器组件可进一步包括机械地以及电气地连接到多个端子中的至少一对端子的可移除的电气部件。一体的周界壁可形成构造成接收密封盖的护罩。将密封盖插入护罩以完成围绕多个端子以及可移除的电气部件的密封容器。不可接近的电气部件可以是诸如机电继电器的电器开关装置，而可移动的电气部件可包括可熔断连路。
本发明的其它特征和优点在阅读本发明的较佳实施例的以下详细描述上会更清楚地明了，描述仅以非限制实例的方式和参照附图给出。
附图说明
现将参照附图以示例的方式描述本发明，附图中：
图1是根据一个实施例的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件的俯视立体图；
图2是图1的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件以及根据一个实施例的密封连接器本体的俯视立体图；
图3是图1的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件以及根据一个实施例的图2的密封连接器本体的分解立体图；
图4是图1的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件以及根据一个实施例的图2的密封连接器本体的侧剖视图；
图5是根据一个实施例的图2的密封连接器本体的仰视立体图；
图6是根据一个实施例的图1的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件的电路原理图；以及
图7是根据一个实施例的具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件的制造方法的流程图。
具体实施方式
本文所述的是一种具有一体的连接器的环境密封电气罩壳组件，下文称为罩壳组件。罩壳组件包括罩壳，该罩壳包封可选择地不可接近的电气部件由此将它们从环境密封。该罩壳也包括允许接近其他可移除的电气部件的开口，并通过匹配连接器本体形成保护可移除的部件免受环境影响的密封隔室。罩壳组件允许电力切换功能和电路保护的分配被分配到靠近电气负载的位置而不是车辆的中心位置。罩壳为电气部件提供保护免受环境影响，以允许将这些部件放置在保护套(例如总线电气中心)外侧。罩壳组件可被放置在诸如靠近轮罩等的严重飞溅区域。位置选择仅受到连接器密封的完整性的限制。
图1-5示出了具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件的非限制示例。罩壳组件10包括大体平坦的电路板12，通常已知为印刷电路板(PCB)。电路板12可由环氧树脂或者聚酰亚胺树脂制成。树脂可通过玻璃布或者其他诸如斩碎纤维等的基体来加强。由这些材料形成的电路板通常被称为FR-4或者G-10型电路板。电路板12可替代地由陶瓷、刚性或柔性的聚合物构成。这个可接受的电路板材料的清单并不是穷举的并且也能成功地使用其他材料。
罩壳组件10包含不可接近的电气部件14，例如机械地以及电气地连接到电路板12的机电继电器、电阻器和/或二极管。该不可接近的电气部件14通常是不能使用的，并因此不需要在一旦电路板12被包含于罩壳22内即可从在罩壳组件10的外侧接近的位置。图6示出了具有两个机电继电器的示例罩壳组件10的电路原理图。适于组装成印刷电路板的汽车级继电器可从多个供应商购得，包括位于密歇根州法明顿希尔斯的Panasonic ElectricWorks Corporation of America，位于伊利诺斯州绍姆堡的Omron ElectronicComponents，位于加利福尼亚州森尼维耳市的Fujitsu Components America或者位于韩国安山市(Ansan)的Daesung Electric Company。
罩壳组件10进一步包括多个机械地以及电气地连接到电路板12的电气端子16，18。如图1的示例所示的端子16，18为具有大体矩形的截面的阳型片状端子。端子16，18大体上垂直于电路板12的主表面定向。具有不同的截面(例如正方形或者圆形)的阳型端子或者可替代的阴型端子也可成功的用于罩壳组件10的其他实施例。端子16，18在与不可接近的电气部件14分开的位置上定位于电路板12。端子16的第一部分构造成机械地以及电气地与相应的匹配阴型端子30连结，该阴型端子30连接到车辆线束以将电源线以及控制信号线连接到罩壳组件10。端子18的第二部分构造成连接到可移除的电气部件，例如为电源线提供过电流保护的包含可熔断连路(熔断丝或熔断连接环)的熔断器组件20。具有阴型端子的熔断器组件的一个例子是由密歇根州特洛伊市的Littlefuse，Inc.制造的MCASETM熔断器。每个熔断器组件20连接到端子18的第二部分的端子中的至少两个。不可接近的电气部件14和电气端子16，18通过软钎焊至电镀通孔(未示出)、表面安装焊盘(未示出)或者本领域技术人员熟知的其他技术的方式连接到电路板12上的导线迹线(未示出)。
罩壳22完全包封不可接近的电气部件14和包含该不可接近的电气部件14的电路板12的一部分。罩壳22与不可接近的电气部件14和包含该不可接近的电气部件14的电路板12的该部分紧密接触并且包围这些部件，由此使他们密封以免环境污染物(例如水、盐、油以及尘埃)侵入。罩壳22限定了围绕多个端子16，18的一体的周界壁24。周界壁24限定了为将匹配阴型端子30以及熔断器组件20连接到端子16，18而允许电气以及物理地接近端子16，18的开口26。开口26也允许在维修罩壳组件10时接近熔断器组件20以更换由于瞬时过电流条件而有开路的熔断器组件20。在使得多个端子16，18可接近时，罩壳22将不可接近的电气部件14从环境密封。罩壳22由介电材料形成，例如聚丙烯或者聚酰胺，通常，以下记为商标名NYLON。
在所示的实施例中，罩壳22仅包封包含不可接近的电气部件14的电路板12的一部分。可设想罩壳10的其他实施例，其中当使得端子16，18的顶部露出并且能够连接到相应的匹配阴型端子30和可移除的电气部件时，罩壳22完全包封电路板12以及附连于电路板12的端子16，18的底部。
周界壁24形成构造成接收连接器本体28的护罩，该连接器本体28包含匹配阴型端子30、设置于连接器本体28的周界的自适应密封件32以及(在该示例中)端子位置保证(TPA)装置34。连接器本体28形成用于由周界壁24限定的腔室36的密封盖。将连接器本体28插入到护罩，以完成围绕多个端子16，18以及熔断器组件20的密封容器。连接器本体28、匹配阴型端子30以及自适应密封件32可为密封连接系统的一部分，例如由密歇根州的DelphiCorporation of Troy制造的GT280连接系统。
罩壳22提供用于匹配到连接器本体28的结构38，例如用于确保适合的连接器本体定向的键合结构，以及用于将连接器本体28固定到罩壳组件10的闩锁/锁定结构。罩壳22也可提供用于连接多个组装装置的结构(未示出)，例如将罩壳组件10固定到车辆结构的夹持件。罩壳的其他实施例可包括在电路板被包覆模制的同时被模制到罩壳的组装结构，例如凸片、夹持件、螺柱、螺纹插件等。
图7示出了具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件的制造方法100的示例。
在步骤110中，提供大体平坦的电路板，提供了大体平坦的电路板12，例如如上所述的PCB。
在步骤112中，机械地以及电气地将不可接近的电气部件附连到电路板，至少一个一旦制造过程完成就将不可接近的电气部件14通过诸如钎焊的工艺机械地以及电气地附连到电路板12上的导电迹线。在该方法100的一些实施例中，多个不可接近的电气部件14(包括诸如机电继电器、电阻器以及二极管等的部件)可被附连于电路板12。
在步骤114中，机械地以及电气地将端子附连到电路板，至少一个电气端子16，18被附连到电路板12。端子16，18在与不可接近的电气部件14分开的位置上被放置于电路板12。端子16，18被对准以使其大体上与电路板12的主表面垂直。在该方法100的一些实施例中，多个端子16，18可被附连到电路板12。
在步骤116中，将介电材料一体地模制于电路板及不可接近的电气部件上，电路板12以及附连于电路板12的不可接近的电气部件14和端子16，18被放置在模具中，而介电材料(诸如聚丙烯或NYLON)被注入到模具中从而形成包围端子16，18的底部以及一体的周界壁24。由此限定的腔室36形成一侧开口的容器，在使得端子16，18可接近时该容器将不可接近的电气部件从环境密封。介电材料可使用注模的方法或者本领域技术人员熟知的其他模制方法注入到模具内。
在步骤118中，将可移除的电气部件电气地连接到端子，可移除的电气部件(例如熔断器组件)被附连于电路板12的至少两个端子18。
该方法100可进一步包括可选的步骤120。在步骤120中，将密封盖可移除地附连于开口的容器，密封盖(诸如上文所述的具有自适应密封件32的连接本体28)被附连于由周界壁24限定的开口的腔室36，由此完成围绕端子16，18以及可移除的电气部件的密封容器。
本文所述的罩壳组件10的实施例包括用作电气开关装置的机电继电器。罩壳组件的替代实施例可应用固态的开关装置。电气部件，例如电阻器和二极管，可位于未被罩壳22包封的电路板12的部分而使得它们是可接近的，但不必是可移除的。罩壳组件的替代实施例可包括其他类型的不可接近的部件，例如微控制器，并可包括其他类型的可移除的部件，例如存储装置。
由此，提供了一种具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件以及一种具有一体的连接器的环境密封的电气罩壳组件的制造方法100。罩壳组件10提供能被分布到在多个车辆中电气负载的位置内或者它们之间的高度可扩展的电能切换功能。罩壳组件10不要求相对环境的任何附加的保护。
罩壳组件10在不需要任何附加的环境保护的情况下允许电能切换控制的分布靠近电气负载和/或穿过车辆。
罩壳组件10内的电路板12的应用允许易于以非常相似和/或相同部件及组件工具实现多个电路和继电器的构造以及电力线路。
包覆模制的应用消除了对垫圈以及封装或者通常用于保护在车辆环境中使用的印刷电路板12的涂层材料的需求。用于形成罩壳22的模制操作可作为最后的组装过程的一部分，由此消除了线下的模制、搬运、贮存以及对用于罩壳的附加的塑料零件的控制。在自然状态下仅考虑和评价罩壳组件10的外表面的模制工具的设计简单得多。
罩壳组件10提供端子18来组装熔断器组件20，允许保护继电器输出电路穿过电路板迹线以及进入线束。熔断器组件20通过将其位置位于形成于罩壳22和线束的匹配连接器本体28之间的密封连接内被环境保护。这允许罩壳组件10通过在检查机电继电器的整体性之后单个地替换熔断器的方式而被维护。
虽然已根据其较佳实施例描述了本发明，不意味着限制于此，相反地仅一定程度上在以下权利要求中阐述。而且，术语第一、第二等的使用不表示重要性的顺序，相反地术语第一、第二等用于将一个元件与另一个区分开。而且，术语一个、一个等的使用不表示数量的限制，相反地表示存在引用物件中的至少一个。

Claims (1)

1.一种环境密封的电气罩壳组件(10)，包括：
大体平坦的电路板(12)；
机械地以及电气地连接到所述电路板(12)的机电继电器，
机械地以及电气地连接到所述电路板(12)的多个第一和第二阳端子(16)，所述第一和第二阳端子处于与所述机电继电器分开的位置且大体垂直于所述电路板；
罩壳(22)，所述罩壳由介电材料形成并包封所述机电继电器和包含所述机电继电器的电路板(12)的一部分，其中该罩壳(22)与所述机电继电器和包含所述机电继电器的电路板(12)的一部分紧密接触，其中罩壳(22)限定了围绕所述多个第一和第二阳端子(16)的一体的周界壁(24)，所述周界壁限定开口，所述开口允许电气和物理地接近所述多个第一和第二阳端子和可熔断连路，
可熔断连路，所述可熔断连路连接到所述多个第二阳端子；
连接器本体，所述连接器本体被接纳在所述开口内，所述连接器本体包括多个匹配阴端子，所述匹配阴端子可拆卸地连接到所述多个第一阳端子，其中连接器本体、所述电路板和所述罩壳的周界壁形成包封的腔室，所述腔室包含所述多个第一和第二阳端子和可熔断连路；以及
自适应密封件，所述自适应密封件设置在所述一体的周界壁和所述连接器本体之间，由此围绕所述多个第一和第二阳端子和所述可熔断连路形成密封容器。
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