CN105704966A - 用于电子控制单元的外壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于电子控制单元的外壳，更具体地公开了一种用于电子控制单元的外壳(10)。其包括主体(11)、支撑在壁(18)上的盖(12)、在壁(18)上的基座(19)，该主体具有基部(15)和从基部(15)升高的壁(18)，该盖与基部(15)相对且被固定到外壳(10)以用于限定内部体积(13)，该基座用于使密封剂(40)插入到主体(11)和盖(12)之间，这有助于将内部体积(13)与外部体积(A)隔离开。基座(19)包括与内部体积(13)或者外部体积(A)邻接的部分(19b)，所述部分(19b)在所述壁(19)上具有关于该盖(12)倾斜的边缘(31)。

Description

用于电子控制单元的外壳

技术领域

本发明涉及到包括借助于密封剂密封在一起的至少两部分的外壳，用于将内部体积与外部环境隔离开。本发明的外壳可特别用于电子控制单元，例如用于汽车应用。

背景技术

电子控制单元的电子部件一般需要被保护以不受周围环境影响，例如由于存在诸如灰尘、水或者油的污染物而导致该周围环境可能对于电子部件的正常运行是危险的。由于这个原因，电子部件可包含在外壳的内部体积中，密封该内部体积以防止与外部环境接触。

发明内容

参考图3中的截面图，用于电子控制单元的外壳100包括接合到一起的底部主体110和盖120。主体110可由塑料和/或金属材料制成。盖120可由与主体110相同或不同材料的片状金属制成。在常规外壳100中，盖120可以是平坦的。

主体110可包括基部115和自基部115升高的周壁118。从顶视或者底视图(未体现)中可见，基部115可以是任意形状，例如矩形或者圆形。周壁118关于基部115可以是垂直的(如图1中所示)或者在其它情况中可以是倾斜的。

例如在周壁118的顶部上，盖120被加以支撑且固定，以产生具有至少由主体110界定(具体由基部115和周壁118以及盖120界定)的内部体积(innervolumn)130的中空结构。电子控制单元的其他部件(诸如电子连接器)可有助于将内部体积130与控制单元的周围环境分离。内部体积130受制于容纳多个电子部件，特别是装配有电子部件的一个或多个电路板。

例如在周壁118的顶部上，主体110可包括用于密封剂材料140的基座(seat)119，其例如由垫圈(gasket)、O型环或者粘性分散材料构成。优选地，密封剂是所谓的原位形成(formed-in-place)的垫圈或者原位固化(cured-in-place)的垫圈。这种情况下，流体密封剂被分散到基座119上或者盖120上，并在接合到盖120和主体110上之后将其固化。

在图3的截面图中，基座119和密封剂材料140截面形状为梯形，但是其他形状通常也是可以的，例如是扇形或者矩形形状。当在图4的实施例中主体110和盖120接合到一起时，密封剂140插入到周壁118的顶部与盖120之间，防止从外壳100的外部环境进入内部体积130的污染(例如灰尘、水和其他污染物)。

由于电子控制单元的自加热以及外部环境气候条件变化，两者都导致外壳100一般会遭遇温度变化。电子控制单元经历的加速试验会产生甚至更苛刻的温度条件。密封的内部体积130与外部环境之间的温度差也会引起填充到内部体积130中的气体压力差。

由于主体110与片状金属盖120的热膨胀系数差且由于内部和外部压力之间的正或负差(分别是超压或者欠压)，外壳100遭遇机械应力。这种应力会引起片状金属盖120的变形，该片状金属盖与主体110相比较薄。

本发明的目的在于提供用于电子控制单元的外壳，其在由于机械应力导致破坏外壳的盖与主体之间密封方面风险特别小。

根据独立权利要求的外壳实现了该目的。从属权利要求描述了本发明有利的改进及修改。

根据本发明的一个方面，公开了一种用于电子控制单元的外壳。根据上述实施例中的至少一个特别地构造该外壳。特别是，其包括主体，盖和密封剂。在一个实施例中，盖是一片式片状金属部件。在替换实施例中，其可以是塑料部件，特别是模制塑料部件，其可包括金属衬垫或者金属涂层。

用于电子控制单元的外壳包括：

-主体，该主体具有基部和自基部升高的壁，

-支撑在壁上的盖，该盖与基部相对且被固定至外壳，用于限定外壳的内部体积，

-在壁上的基座，用于密封剂插入主体和盖之间，这有助于将内部体积与外壳外的外部体积(outervolumn)隔离开，

其中，该基座包括与内部体积或者外部体积邻接的至少一部分，所述部分在所述壁上具有关于盖倾斜的边缘。

根据一个实施例，边缘的倾斜度与所预计的所述盖的变形角度成正比。

在有利的实施例中，具有倾斜的边缘的该部分与内部体积邻接。盖和倾斜的边缘确定主体和盖之间的间隙的形状。该间隙由密封剂桥接。该间隙具有一宽度，该宽度在横向向内的方向上向着内部体积增加。在有利的改进中，在沿横向向外的方向(即横向地远离内部体积、与横向向内方向相反)位于该部分之后的区域中，盖支承在壁上。

有利地，密封剂的应变在具有倾斜的边缘的部分的整个横向范围上可能特别小。特别是，能避免密封剂与内部体积的界面处不希望的大应变。例如，当沿横向方向远离内部体积的密封间隙的一侧上，盖支承在壁上时，由于内部体积和外部体积之间的压力差导致的盖的偏移会沿横向向内方向从盖在壁上的支承点增加到密封剂与内部体积的界面。借助于倾斜的边缘，密封剂厚度在相同方向上增加，允许使得应变在间隙的横向范围上的密封剂中得以均衡，以使得密封剂的最大应变以及由此的密封剂上的应力特别小。

与此相反，在常规外壳中，在密封剂材料的厚度较小的区域中-例如在内部体积和密封间隙之间的界面处，盖变形通常较大。因此，常规外壳具有加压密封剂超出限制的高风险，这会引起粘附或黏着密封剂失效。

在主体外壳(subjecthousing)的情况下，可以有利地免除被设置为避免永久变形且限制移位到弹性区域的位于外壳的盖和主体之间的其他固定装置。

例如，可省略如图3中示范性示出的外壳100的其他内部壁112、114，这些内部壁112、114从基部115升高且在内部体积130内支撑片状金属盖120。例如，其他内部壁112、114的存在限制了内部体积130内的电子电路的可用空间。此外，其他内部壁112、114的存在使得外壳100的主体110更复杂且因此更昂贵。

可省略在盖和主体之间的其他固定装置，诸如胶合材料141(如在内部壁112的顶部和盖120之间)或者图3中示范性示出的一个或多个螺丝142、铆钉等(例如在内部壁114和盖120之间)。在外壳100的片状金属盖120和主体110之间其他固定装置的存在使得外壳100的细装操作时间更长。

在本文中，“该部分具有所述壁上的倾斜的边缘”应具体理解为包括具有倾斜地延伸至盖的平坦平面的基座部分以及具有弯曲表面的基座部分，以借助于该倾斜或弯曲表面产生横向向内宽度增加(在该部分与内部体积邻接的情况下)或者横向向外宽度增加(在该部分与外部体积邻接的情况下)的间隙。该部分的倾斜或弯曲表面特别表示远离基部的壁的顶表面部段。倾斜的边缘具体是所述基座部分(并且由此具体是壁的顶表面)在壁的截面视图中的轮廓。

根据一个实施例，基座至少包括分别在远离所述内部体积或外部体积的一侧上的另一部分，该部分使得倾斜的边缘邻接。在一项改进中，该另一部分具有梯形截面形状。有利地，该另一部分填充有一部分密封剂。借助于该另一部分，能实现特别的紧密密封。

在一个实施例中，具有倾斜的边缘的部分和另一部分在主体和盖之间确定间隙的形状。该间隙具体地自具有倾斜的边缘的部分与内部体积的界面向着远离内部体积的另一部分的横向边缘在横向向外的方向上持续延伸。该间隙具有一宽度，该宽度从具有倾斜的边缘的部分与内部体积之间的界面处的第一宽度在横向向外方向上沿着倾斜的边缘向着外部体积渐缩，并且之后在另一部分内增加至第二宽度。该第二宽度大于第一宽度。其特别是间隙的最大宽度。该间隙由具有倾斜的边缘部分和另一部分的区域中的密封剂桥接。可以有利地用另一部分的区域中且优选也在具有倾斜的边缘的部分的区域中的密封剂将其填充，特别是完全填充。在优选改进中，在沿横向向外方向位于具有倾斜的边缘的部分和另一部分之后的区域中，盖支承在壁上。通过这种构造，密封剂分层的风险特别小且密封特别紧密。

在有利实施例中，倾斜的边缘的倾斜度以及具有倾斜的边缘的部分的区域中的间隙宽度按以下方式彼此适合，即在沿着倾斜的边缘的每一位置中，由控制单元操作期间预计的盖最大变形引起的间隙宽度变化小于密封剂的预定应变。预定应变是密封剂的最大容许应变。“最大容许应变”在密封剂的数据表中说明。其特别地具有不期望分层的值。

在一项改进中，由于内部体积和外部体积之间的压力差能够导致盖由未变形构造变形为变形构造。这种压力差例如可由内部体积和外部体积之间的温度差引起。由于电子控制单元的操作和/或外部影响(诸如电子控制单元周围温度变化)，可能产生这种温度差。在间隙的截面图中，倾斜的边缘从第一横向端部位置延伸至第二横向端部位置。在第一横向端部位置处，倾斜的边缘分别远离内部体积或者远离外部体积，而其在第二横向端部位置处分别与内部体积或外部体积接触。在第一和第二横向端部位置处，盖的未变形构造中的间隙宽度h1和h2分别被设置成：

h1＝x1/ε和

h2＝x2/ε

其中x1、x2是盖在第一和第二横向端部位置处从未变形构造到变形构造沿间隙宽度的方向上的位移，ε是密封剂的预定应变。以这种方式，外壳具有特别小的由于机械应力引起的损伤外壳的盖和主体之间的密封的风险。

根据一个实施例，倾斜的边缘的倾斜度β由以下关系式给出：

β＝α/ε，

其中ε是密封剂材料的至少一部分(即与基座的倾斜的边缘接触的那部分)的预定应变。

附图说明

根据下文描述的实施例的实例，上文限定的各方面和本发明的其他方面是清楚的且可通过参考示范性实施例进行解释。下文将参考示范性实施例更详细地描述本发明，本发明不限于上述示范性实施例。相反地，其包括不同实施例元件的任意组合。而且，本发明包括权利要求的任意组合和由权利要求公开的特征的任意组合。

图1是根据本发明的电子控制单元的外壳的截面图，

图2是图1中外壳的主体的顶视图，

图3是用于电子控制单元的外壳的截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电子控制单元的外壳10。外壳10包括接合在一起的底部主体11和盖12。主体11由塑料或者金属材料制成。典型地，盖12由大致平坦的金属片制成，由与关于主体11相同或者不同的材料制成。

主体11具有基部15和自基部15升高的周壁18。在图2中主体11开口上的顶视图看，基部15具有矩形形状，该开口被周壁18包围且被盖12覆盖(该盖于图2中未示出)。根据本发明的不同实施例，该基部15可具有不同形状，例如圆形。周壁18垂直于基部15。根据本发明的不同实施例(未示出)，在其它情况中，周壁18可关于基部15倾斜。

在周壁18顶部上，盖12被支撑且固定，以产生具有由至少处于适当位置处的基部15、周壁18和盖12界定的内部体积30的中空结构。电子控制单元可包括电子连接器(未示出)，其覆盖主体11的横向开口并有助于界定内部体积30。内部体积30受制于容纳多个电子部件(未示出)。

在周壁18的顶部上，主体11包括用于密封剂材料40的基座19，例如其由O型环或者(在当前实施例中优选地)由流体密封化合物制成的原位形成的垫圈所构成。

当主体11和盖12接合到一起时，密封剂40被插入到周壁18的顶部和盖12之间，防止从外部环境(即外壳10外的外部体积A)进入内部体积30的污染，例如灰尘或者其他污染物。

在一个实施例中，盖12具有与主体11基本相同的横向形状和尺寸，使得其基本上与主体11相平。

基座19包括不与内部体积30和外部体积A中的任一者直接连通的内部第一部分19a并包括与内部体积30连通的第二部分19b。在沿横向向外的方向位于部分19b和另一部分19a之后的区域中，盖12支承于壁18上。第一部分19a和第二部分19b确定盖12和主体11之间的间隙的形状，该间隙从盖12直接与壁18邻接的支承区沿横向向内方向连续延伸至第二部分19b与内部体积30邻接的壁18的内表面。

基座19的第一部分19a与盖12一起确定间隙区域的形状，其大体上是梯形形状。其他形状通常也是可以的，例如圆形或矩形。

在图1和图2的实施例中，第二部分19b沿横向方向被插入到外壳10的内部体积30和基座19的内部第一部分19a之间。该实施例中，盖12预计例如向着外部体积A变形。换句话说，盖12可从未变形构造12a变形为变形构造12b，间隙在变形构造中具有更大宽度。

根据另一实施例(未示出)，第二部分19b被插入到外部体积A和基座19的内部第一部分19a之间。该实施例中，支承区可以位于间隙的横向向内的位置。当预计盖12自未变形构造12a向着内部体积30到变形构造12b而具有最大偏移时，该实施例会是优选的。而且在该实施例中，在从未变形构造到变形构造12b的过程中间隙宽度增加。

在横向方向上通过第一部分19a和通过内部体积30为第二部分19b定界。在从基部15指向盖12的方向上，即在间隙宽度方向上，通过盖12和通过第二部分19b的边缘31在基座19的第二部分19b的区域中为间隙定界，该边缘31关于盖12倾斜。特别地，即使是当盖12处于未变形构造12a中时，边缘31关于盖12是倾斜的或者弯曲的，在未变形构造12a中，内部体积30和外部体积A中的压力相等。

特别地，倾斜的边缘由基座19的表面形成，在未变形状态下该表面关于盖12倾斜或弯曲地延伸，以产生横向变化宽度的间隙，且该表面表示第二部分19b。该间隙由密封剂40桥接，并且在当前实施例中完全填充有密封剂40。倾斜的边缘31自远离内部体积30的第一横向端部位置L1延伸至与内部体积30接触的第二横向端部位置L2。根据如下关系式，边缘31的倾斜度β可正比于所述盖12变形的预计角度α：

β＝α/ε

其中

β＝h₂-h₁/L，

h₁、h₂是盖12的未变形构造12a中的第一和第二横向端部位置L1和L2处的间隙宽度，L是倾斜的边缘31的横向尺寸，即端部位置L1和L2之间的距离，并且其中：

α＝x₂-x₁/L，

x₁和x₂分别是在横向端部位置L1、L2处自未变形构造12a到变形构造12b的距离，换句话说，这是当盖12从未变形构造12a偏移到变形构造12b时横向端部位置L1和L2处间隙宽度的变化，并且其中：

ε＝ε₁＝x₁/h₁＝ε₂＝x₂/h₂

它是凸起L的极值点L1、L2处密封剂材料40的应变，即在基座19的第二部分19b中的一部分密封剂材料40的应变。

换句话说，通过使得在L1和L2的位置处的应变

ε₁＝x₁/h₁；ε₂＝x₂/h₂

相等，即

ε＝x₁/h₁＝x₂/h₂

来确定边缘31的斜率。

通过预先确定密封剂40的最大容许应变ε，由盖12的预计偏移x₁、x₂获得间隙宽度h₁和h₂以及由此的倾斜的边缘31的斜率：

h₁＝x₁/ε，和

h₂＝x₂/ε。

以这种方式，盖12和倾斜的边缘31限定主体11和盖12之间的间隙形状，其宽度在横向向内方向上向着内部体积30增加。换个方式描述，间隙宽度从部分19b与内部体积30界面处的第一宽度沿横向向外方向向着外部体积A沿着倾斜的边缘31渐缩，且随后在另一部分19a内增加至第二宽度。在当前实施例中，第二宽度大于第一宽度。

Claims (9)

1.一种用于电子控制单元的外壳(10)，所述外壳(10)包括：

-主体(11)，所述主体(11)具有基部(15)和自所述基部(15)升高的壁(18)，

-支撑在所述壁(18)上的盖(12)，所述盖(12)与所述基部(15)相对且被固定到所述外壳(10)，用于限定所述外壳(10)的内部体积(13)，

-在所述壁(18)上的基座(19)，用于使密封剂(40)插入到所述主体(11)和所述盖(12)之间，这有助于将所述内部体积(30)与所述外壳(10)外的外部体积(A)隔离开，

其中，所述基座(19)包括与所述内部体积(30)或者所述外部体积(A)邻接的至少一部分(19b)，所述部分(19b)在所述壁(19)上具有关于所述盖(12)倾斜的边缘(31)。

2.根据前述权利要求所述的外壳(10)，其中，所述部分(19b)与所述内部体积(30)邻接，并且所述盖(12)与所述倾斜的边缘(31)确定在所述主体(11)和所述盖(12)之间的间隙的形状，所述间隙具有向着所述内部体积(30)在横向向内方向上增加的宽度，所述间隙由所述密封剂(40)桥接。

3.根据前述权利要求所述的外壳(10)，其中，所述基座(19)至少包括在远离所述内部体积(30)的一侧上的另一部分(19a)，所述另一部分(19a)邻接所述内部体积(30)。

4.根据前述权利要求所述的外壳(10)，其中，所述盖(12)在沿横向向外方向位于所述部分(19b)和所述另一部分(19a)之后的区域中支承在所述壁(18)上。

5.根据权利要求3或4所述的外壳(10)，其中，所述边缘(31)的倾斜度(β)和在所述部分(19b)的所述区域中的所述间隙的宽度以如下方式彼此适合，即在沿着所述倾斜的边缘(31)的每个位置处，由所述控制单元在操作期间预计的所述盖(12)的最大变形所导致的所述间隙的宽度的变化小于所述密封剂(40)的预定应变。

6.根据前述权利要求所述的外壳(10)，其中，所述预定应变是所述密封剂(40)的最大容许应变。

7.根据权利要求5所述的外壳(10)，其中，由于所述内部体积(30)和所述外部体积(A)之间的压力差导致所述盖(12)能够由未变形构造(12a)变形成变形构造(12b)，在所述间隙的截面图中，所述倾斜的边缘(31)从远离所述内部体积(30)或者远离所述外部体积(A)的第一横向端部位置(L1)延伸至与所述内部体积(30)或者与所述外部体积(A)接触的第二横向端部位置(L)，在所述盖(12)的所述未变形构造(12a)中，在所述第一和第二横向端部位置(L1，L2)处的所述间隙的宽度(h1，h2)为：

h1＝x1/ε和

h2＝x2/ε，

其中，x1、x2是所述盖(12)在所述第一和第二横向端部位置(L1，L2)处的沿所述间隙宽度的方向从所述未变形构造(12a)到所述变形构造(12b)的位移，且ε是所述密封剂(40)的所述预定应变。

8.根据权利要求3或4所述的外壳(10)，其中，所述另一部分(19a)具有梯形截面形状。

9.根据权利要求3和4中任一项所述的外壳(10)，其中，所述部分(19b)和所述另一部分(19a)确定在所述主体(11)和所述盖(12)之间的所述间隙的形状，所述间隙具有一宽度，所述宽度从所述部分(19b)与所述内部体积(30)的界面处的第一宽度沿横向向外方向向着所述外部体积(A)沿着所述倾斜的边缘(31)渐缩并且随后在所述另一部分(19a)内增加到第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，所述间隙在所述另一部分(19a)的所述区域中填充有所述密封剂(40)。