CN104285266B - 转向柱控制模块 - Google Patents

Abstract

转向柱控制模块。一种转向柱控制模块，包括壳体，其具有至少两个插座。印刷电路板安装在壳体中，印刷电路板带有第一和第二电连接器。第三电连接器远离印刷电路板安装在壳体中。带状电缆连接在第二和第三电连接器之间。插座适于接收相应的开关模块。第一和第二电连接器被定位和构造成使得当被插入相应的插座时，开关模块连接于第一和第三电连接器中的相应的一个。

Description

转向柱控制模块

技术领域

本发明涉及一种用于将多开关模块连接至转向柱控制模块的布置。

背景技术

多个机电系统被安装在典型的现代机动车辆的方向盘和转向柱上。转向柱控制模块(SCCM)，位于方向盘正下方的转向柱上，转向柱用作系统的中央连结。柄杆开关附接于SCCM的左和右侧。这些，以及方向盘安装的控制和系统(如，无线电控制，巡航控制，喇叭开关以及气囊)通过SCCM与其它车辆的系统进行互连。SCCM包含电路板，电缆，以及多销连接器的布置，用于在系统之间提供必要的连接。美国专利号6393011，7595457，以及7819427示出了这些开关和控制模块的例子。

SCCM围绕所述转向柱，且设计SCCM以便在转向柱装置中的许多组件和子系统之间提供高效实用的电连接的布线是具有挑战性的。

发明内容

本发明提供一种转向柱控制模块，其具有在各个电路和系统元件之间的高效实用的连接布置。

根据本发明的一个示范性的实施例，描述的转向柱控制模块包括壳体，该壳体具有至少两个插座。印刷电路板被安装在壳体中，且具有安装于其上的第一模块连接器和带状连接器。第二模块连接器在远离印刷电路板的位置处被安装在壳体中。带状电缆连接带状连接器和第二模块连接器。第一和第二模块连接器被定位成，当开关模块被插入相应的插座时，开关模块连接于第一和第二模块连接器中的相应的一个。

根据本发明的具体示范性的实施例，描述的转向柱控制模块包括壳体，其适于安装在机动车辆的转向柱上，其中壳体具有用于接收相应的插入式多开关模块的至少两个插座。当壳体被安装在转向柱上时，所述两个插座设置在所述转向柱的相对侧上。印刷电路板安装在壳体中。印刷电路板带有电总线接口组件，用于与下游的车辆系统进行数字通信。印刷电路板的安装于其上的多个连接器包括(a)第一模块连接器，其适于接收和匹配与之相配的在插入式多开关模块上的电连接器，(b)带状连接器，其适于接收带状电缆的一端，(c)上游连接器，其适于与模块上游的电组件相连，以及(d)下游连接器，其适于与模块下游的车辆系统相连。具有第一和第二端的带状电缆包括在模块中。第二端被插入印刷电路板上的带状连接器中。第二模块连接器被安装在模块中，其远离印刷电路板。第二模块连接器适于接收和匹配与之相配的在插入式多开关模块上的连接器。带状电缆的第一端电连接于第二模块连接器。第一和第二模块连接器相对于相应的插座安装，从而当多开关模块被插入相应的插座时，每个所述第一和第二模块连接器接收和匹配相应的多开关模块的与之相配的连接器。

附图说明

本发明的前述和其它特征和优点对于本领域技术人员来说通过阅读参考附图对本发明进行的描述而变得更加清楚。

图1是转向柱装置的示意图，其示出了SCCM相对于装置的其它部件的位置；

图2是SCCM壳体的分解后视图，其示出了其印刷电路板和连接器；

图3是SCCM壳体和罩的分解后视图；

图4是带状电缆和附接于其一端的连接器布置的分解透视图；

图5是带状电缆装置和其与印刷电路板的关系的透视图；

图6是SCCM的功能性框图，其示出与其它转向柱和车辆系统的相互连接。

具体实施方式

参考图1，示出了用于机动车辆的转向柱装置10。装置10的中心是转向柱12，其具有一个轴向端14，方向盘16附接于该轴向端14，还具有第二轴向端18，车辆的转向机构如动力齿轮齿条转向器，未示出，附接于该轴向端18。转向柱12和方向盘16被固定以便一起绕转向柱的轴在安装结构20内旋转。安装结构20具有方形横截面，其刚性地固定于车辆的框架(未示出)，且通过发动机部分的防火墙(同样也未示出)。转向柱通过在安装结构20内的轴承被可旋转地支撑。

转向柱控制模块(SCCM)22固定于安装结构20，且因此固定于车辆，而且用作安装于转向柱装置10上的多个电系统的中央互联。SCCM具有壳体，包括通过标记表示的，前表面24，上表面26和右表面28，而其它表面在图1视图中被隐藏。矩形孔被限定在SCCM，从SCCM壳体的前面通至后面，且其大小被构造并被配置成接收方向盘安装结构20。当转向柱装置被构造时，在方向盘16通过传统的毂和轮辐布置被安装在转向柱12的一端14之前，SCCM22在安装结构20上滑动且被固定于安装结构20，毂和轮辐布置没有详细示出。

右和左柄开关模块30和32插入SCCM22。所述柄开关模块是传统的设计，包括多个机电开关，且在比较通常的意义上，是多开关模块。每个模块包括一个或多个柄或杆操纵开关设置在柄的根部的开关块中，且一个或多个旋转开关通过安装在柄的末端的旋钮可操作。通常，右柄开关模块30被配置成挡风玻璃雨刷控制且左柄开关模块32被配置成前灯控制。

SCCM22的壳体具有相关的侧凹槽，其限定了插座，用于接收右和左柄开关模块30和32。在图1中仅可见用于右柄开关模块30的插座34，但相似的侧面插座(58，见图2和3)存在于SCCM22的左侧上，用于接收左柄开关模块32。每个插座具有安装在其底部的电模块连接器，其与相应的柄开关模块的底部上的相配的连接器相匹配。这些模块连接器在图1中未示出但在接下来进行更详细地描述。

多个其它的电控制和元件位于SCCM的前面(更接近于驾驶者)，通常在方向盘16的毂36的区域中。这些控制将有时在此描述为SCCM22的“上游”，意味着它们比SCCM22进一步远离，或更加远离车辆的线束和车体控制模块。这些控制和元件中可以是无线电控制，巡航控制，车辆喇叭，以及单个或多个级的驾驶员侧气囊的打火器或点火器。毂安装的控制和元件没有单独示出，其通过SCCM与其它的车辆系统相连。来自毂安装的控制和元件的电缆插入在SCCM22前面上的上游连接器38。

控制和元件与方向盘和转向柱一起旋转，然而SCCM22和上游连接器38被固定而不能旋转。为了提供控制和元件的旋转，所谓的“钟表弹簧机构”安装在方向盘毂36和SCCM22之间。所述钟表弹簧机构是传统的且未示出，包括围绕转向柱足够松驰的缠绕的线缆，从而方向盘可以旋转，例如旋转两个半整圈，锁点至锁点(lock to lock)，不会在线缆上施加不适当的张力。

参考图2和3，SCCM22的壳体50具有安装其中的印刷电路板(PCB)52。PCB52连接于用于柄开关模块30和32的连接器以及上游连接器38，且接收来自用于柄开关模块30和32的连接器以及上游连接器38的电信号。PCB52以各种方式组合所述信号并且通过下游连接器54将它们传送到其它车辆系统。下游连接器54被直接安装在PCB52的后面，在这样的位置通过SCCM22的后罩56中的窗口是易接近的，下游连接器54将与车辆线束上的匹配的连接器相匹配。车辆线束将信号分送至车体控制模块和其它车辆系统。通过下游连接器54耦接于SCCM22的系统和组件被认为是在SCCM22的下游。

电连接器必须围绕SCCM22安装于几个位置，并且特别地相邻于侧插座34和58。侧插座34和58在中心安装孔60的相对侧。在之前已知的设计中，提供的印刷电路板具有绕中心安装孔60延伸设计的伸长的外形。已知设计的这种外形被使用从而使得印刷电路板可以带有用于两个插座的连接器。这种已知的印刷电路板设计相对易碎且不方便安装。而且，已知设计中的两个连接器之间的间隔是由印刷电路板的严格尺寸建立的，因此相对于相应插座的连接器位置对于每个插座不是独立的。

根据本发明描述的在示范性实施例中，使用一种新方案来提供与每个插座相邻的连接器，这种布置是柔性的且每个连接器与其它的连接器位置是独立的。

限定侧插座34和58的壳体表面每个具有相应的后窗口62，64，用于接收相关的连接器。PCB52直接通过窗口64安装，其位置通过位销66和通过螺纹紧固件(未示出)决定，安装销模铸在壳体50中。柄开关模块连接器68在附图中不可见，但与将在后面进行描述的连接器74相同，柄开关模块连接器68在其前表面上直接安装于PCB，与窗口对准。模块连接器的销面对侧插座58的开口端，从而使之在左柄开关模块32安装时，它们与由左柄开关模块32带有的互补连接器的销相匹配。

连接器板70直接通过其它窗口62被安装，且像PCB那样，连接器板的位置通过定位销72和通过螺纹紧固件(未示出)决定。连接器板70可能在图4和5的组成图中更好地看到，其用作柄开关模块连接器74的支撑基座。如图4和5所示，柄开关模块连接器74物理地且电地附接于柔性带状电缆76。为了提供与带状电缆强健的物理连接，连接器74配备了两个金属焊脚78，其每个侧边一个。金属焊脚78包括直立的突起，其压配于连接器每一侧的槽中。模块连接器74进一步包括一系列的销80，用于与带状电缆76上的各个导体的焊接连接。

带状电缆76包括多个平行的沿其长度延伸的电导体，其埋入非导电塑料覆盖物中且通过非导电塑料覆盖物包覆，且终接在带状电缆端82和84。带状电缆的第一端82具有多个焊接焊盘86，包括：用于焊接附接于连接器74的脚78的两个大焊盘，和用于连接器74的销80的较小焊接附接的焊接焊盘阵列。大焊盘不电连接于任何带状电缆的导体，但所述焊接焊盘阵列的每个较小焊接附接事实上是带状电缆76的相应的一个导体的一端。通过回流焊接，一方面在销80和脚78之间形成焊接连接，另一方面形成焊接焊盘86。带状电缆76的第一端82又通过热活性胶固定于连接器板70。在带状电缆76的端82与在一侧的连接器74和在另一侧的连接器板70的精确对准期间，使用带状电缆76中的对准孔88。

在带状电缆76的第二端84，带状电缆76的绝缘罩从电缆的一侧剥离而露出电缆的终接端90。露出的终接端90是镀金的，且端84在与露出的终接端90的相对侧通过附加小方块的另外塑料92(见附图5)而刚性加强。

最好如图5中所见，PCB52具有安装于其上的零插入力的带状连接器94，用于接收和固定保持带状电缆76的第二端84，从而提供与带状电缆的所述端的电和机械连接。因此从右柄杆开关模块30中的开关通过插座34的匹配的连接器(即，在右柄开关模块30的底部上的没有标记的连接器以及在带状电缆76的第一端上的连接器74)，通过带状电缆76，通过零插入力的带状连接器94，直至PCB52的中心形成电连续性。

带状电缆76的长度和几何形状被选择，以匹配在SCCM壳体50中的电缆的布线路径，且可以考虑制成比所述路径长度长一些，从而当连接器板70和PCB52通过插座窗口62和64固定在适当位置时，在带状电缆中存在一些松驰。该松驰确保连接器板70和PCB52的定位置可以适当地通过它们相应的定位销和紧固件限定。带状电缆76具有延长槽96用于接收模铸在壳体50中的销98。销被摩擦握紧在延长槽中，帮助带状电缆的布线以及减少电缆的振动。

部件(包括PCB52，带状电缆76以及连接器板70)安装入壳体50，随后背盖56暂时被搭在壳体适当位置。然后背盖56通过未示出的四个螺钉更加牢固地固定到位。右和左杆开关模块被压入相应的侧插座34和58中且每个通过两个镙钉被紧固于壳体50。然后装配好的SCCM准备安装在机动车辆的转向柱上。

SCCM22和方向盘装置的其它部件之间的连接通过图6中的框图示出。在该附图中所示，PCB52装配有四个连接器。模块连接器68提供与左柄开关模块32的电连接。带状连接器94提供与带状电缆76的电连接，而又通过模块连接器74连接于右柄开关模块30。上游连接器38提供与钟表弹簧机构100的电连接，而又连接于方向盘控制和元件102，所有都位于SCCM22的上游。下游连接器54通过车辆线束提供与SCCM22下游系统的电连接，通过线束信号被分送至车体控制模块，安全控制模块，以及其它车辆系统，统一通过标记104表示。

在该布置中的PCB52的作用是提供这些各个元件之间的合适的互连路径。一些电线，如用于驾驶员侧气囊的火线，或多或少地直接通过PCB52从一个连接器至另一个连接器不改变地布线。然而，PCB52填置有电子组件用于调节和/或组合来自各个元件的其它信号成为适合于传输到其它下游车辆系统的形式。尤其是，PCB52将包括数字总线接口组件，设计成把开关和其它方向盘硬件与标准车辆串行通信总线进行接口，标准车辆串行通信总线例如包括LIN和CAN总线以及一个或多个安全系统总线。

根据本发明的上述描述，本领域技术人员会知道改进，变化和修改。本领域技术人员的这些改进，变化和修改将由所附权利要求覆盖。

Claims (19)

1.一种转向柱控制模块，包括：

壳体，其具有至少两个插座用于接收相应的开关模块；

印刷电路板，其安装在所述壳体中，所述印刷电路板具有安装于其上的第一模块连接器和带状连接器；

第二模块连接器，其远离所述印刷电路板安装在所述壳体中；和

带状电缆，其在所述带状连接器和所述第二模块连接器之间连接；

其中所述第一模块连接器和第二模块连接器被定位在所述转向柱控制模块中，从而使得当开关模块被插入相应的所述插座时，所述开关模块连接于所述第一模块连接器和第二模块连接器中的相应的一个。

2.如前述权利要求1的一种转向柱控制模块，其中所述转向柱控制模块适合于安装在机动车辆的转向柱上且其中所述至少两个插座是在所述转向柱的相对侧上。

3.如前述权利要求2的一种转向柱控制模块，其中，所述印刷电路板如此安装，使得所述第一模块连接器与第一所述插座相邻，且所述第二模块连接器相邻于第二所述插座安装，而且所述带状电缆必须从所述转向柱的一侧穿过至另一侧。

4.如前述权利要求1的一种转向柱控制模块，其中所述带状电缆比它在所述第一模块连接器和第二模块连接器之间所必须遵循的布线路径要长。

5.如前述权利要求4的一种转向柱控制模块，其中所述第一模块连接器和第二模块连接器在由相应的定位销限定的位置处被固定在所述壳体中。

6.如前述权利要求4的一种转向柱控制模块，其中所述壳体其中具有横向地穿过所述带状电缆的布线路径的稳定销，且所述带状电缆其中具有延长槽，用于接收和摩擦地接合所述稳定销。

7.如前述权利要求1的一种转向柱控制模块，其中所述带状连接器是零插入力连接器且所述带状电缆的端部适于插入所述零插入力连接器。

8.如前述权利要求1的一种转向柱控制模块，其中所述第二模块连接器被焊到所述带状电缆的一端。

9.如前述权利要求8的一种转向柱控制模块，其中进一步包括连接器板，所述第二模块连接器和附接的带状电缆被固定于其上。

10.如前述权利要求1的一种转向柱控制模块，其中进一步包括：用于连接于上游电组件的上游连接器，和用于连接于下游电组件的下游连接器，所述上游连接器和下游连接器两者都被安装在所述印刷电路板上。

11.如前述权利要求10的一种转向柱控制模块，其中所述印刷电路板具有安装在其上的电组件，用于收集来自从所述第一模块连接器和第二模块连接器和从所述上游连接器接收到的信号的串行总线信息，且用于将所述串行总线信息通过所述下游连接器传输到下游电组件。

12.一种转向柱控制模块，所述转向柱控制模块包括：

壳体，其适于安装在机动车辆的转向柱上，所述壳体具有至少两个插座用于接收相应的插入式多开关模块，当所述壳体被安装在转向柱上时，所述两个插座被设置在所述转向柱的相对侧上；

印刷电路板，其安装在所述壳体中，所述印刷电路板带有用于与下游车辆系统进行数字通信的电总线接口组件；

所述印刷电路板具有安装于其上的多个电连接器，包含：

第一模块连接器，其适于接收和匹配在插入式多开关模块上的相配的电连接器，

带状连接器，其适于接收带状电缆的一端，

上游连接器，其适于与所述转向柱控制模块上游的电组件相连，和

下游连接器，其适于与所述转向柱控制模块下游的车辆系统相连；

带状电缆，具有第一端和第二端，其中所述第二端被插入到所述印刷电路板上的所述带状连接器中；以及

第二模块连接器，其远离所述印刷电路板安装在所述转向柱控制模块中，适于接收和匹配在插入式多开关模块上的相配的电连接器，所述带状电缆的所述第一端电连接于所述第二模块连接器；

其中所述第一模块连接器和第二模块连接器相对于相应的所述插座而安装，从而使得当所述多开关模块被插入相应的所述插座时，每个所述第一模块连接器和第二模块连接器接收和匹配相应的所述多开关模块的相配的电连接器。

13.如前述权利要求12的一种转向柱控制模块，其中所述带状电缆比它在所述第一模块连接器和第二模块连接器之间所必须遵循的布线路径要长。

14.如前述权利要求13的一种转向柱控制模块，其中所述第一模块连接器和第二模块连接器在由相应的定位销限定的位置处被固定在所述壳体中。

15.如前述权利要求13的一种转向柱控制模块，其中所述壳体其中具有横向地穿过所述带状电缆的布线路径的稳定销，且所述带状电缆其中具有延长槽，用于接收和摩擦地接合所述稳定销。

16.如前述权利要求12的一种转向柱控制模块，其中所述带状连接器是零插入力连接器且所述带状电缆的端部适于插入所述零插入力连接器。

17.如前述权利要求12的一种转向柱控制模块，其中所述第二模块连接器焊接于所述带状电缆的一端。

18.如前述权利要求17的一种转向柱控制模块，其中进一步包括连接器板，所述第二模块连接器和附接的带状电缆被固定于其上。

19.如前述权利要求12的一种转向柱控制模块，其中所述印刷电路板具有安装在其上的电组件，用于收集来自从所述第一模块连接器和第二模块连接器和从所述上游连接器接收到的信号的串行总线信息，且用于将所述串行总线信息通过所述下游连接器传输到下游电组件。