CN107432097B - 具有电解电容器以及集成的弹性体外壳的控制模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车中使用的执行器的电子模块(1),所述电子模块具有壳体(2)、容纳在壳体(2)中的电路板(3)以及电解电容器(4),所述电解电容器固定在电路板(3)上并且设置在壳体(2)的容纳部段(5)中,其中电解电容器(4)从外部至少部段地由弹性体外壳(6)包围,所述弹性体外壳对在电解电容器(4)和容纳部段(5)之间的相对运动起减振作用;以及涉及一种用于操纵机动车的离合器和/或变速器的执行器,所述执行器具有这种电子模块(1)。

Description

具有电解电容器以及集成的弹性体外壳的控制模块
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车,如轿车、载重汽车、公共汽车或农用车中使用的执行器的电子模块(也称作为控制模块),所述电子模块具有壳体和容纳在壳体中的电路板。本发明也涉及一种用于操纵机动车的离合器和/或变速器的执行器(即离合器和/或变速器执行器),所述执行器具有这种电子模块,所述电子模块随后与执行器的驱动单元(包括电动机)电连接。
背景技术
原理上已经已知用于检测执行器的驱动单元的运行数据和/或用于控制驱动单元的电子模块。WO 2011/050767 A1公开一种静液压执行器,所述静液压执行器具有:主缸,所述主缸包含壳体和在壳体中可轴向移位的、给借助压力介质填充的压力腔加载压力的活塞;和将转动驱动转换成轴向运动的行星滚柱传动装置;外壳;传动装置螺杆和在其之间滚动的行星滚动体以及借助行星滚柱传动装置驱动的电动机,所述电动机具有固定至壳体的定子和相对于所述定子可转动的转子,其中压力腔环形地构成并且行星滚柱传动装置设置在压力腔的径向内部。在此,在现场电子元件的印刷电路板上设置有至少一个传感器,用于检测静液压执行器的运行数据。
DE 10 2013 215 949 A1公开一种电动机,优选电整流电机,所述电整流电机包括壳体,在所述壳体中设置有电子模块,所述电子模块由电子单元和热沉构成,其中壳体由热沉封闭并且在定子上截取的电机相位与插接器单元连接。电子单元与热沉和/或壳体的机械连接和/或定子的和电子单元的电机相位与插接器单元的电连接构成为无螺旋连接。
尤其在使用相对重的电子器件,如例如电解电容器时,已经证实的是,所述器件在执行器运行时在机动车的特定行驶状态下能够被激励,以发生振荡,其中所述电解电容器在用在电子模块中时属于最重的器件。此外,在此已经证实的是,相对重的器件/电解电容器尤其在出现振动/振荡时,即在周期性重复的运动中,能够强烈地运动,使得甚至能够在电子模块或器件中造成损坏。当重的电容器强烈地相对于壳体运动/振荡时,在此尤其能够出现所述电容器的内部构造的损坏;然而也能够损坏器件中和/或壳体中的可能的焊接部位。器件/电容器和电路板(也称作为PCB(“印刷电路板”)/印刷电路)之间的钎焊部位也会损坏。电容器-电路板连接形成关于电子模块的振动鲁棒性的关键部位。
发明内容
因此,本发明的目的是,进一步改进电子模块在机动车中的使用,其中尤其应尽可能避免电子模块的内部的损坏。
这根据本发明在这种设备中通过如下方式实现:与电路板(优选电)连接并且设置在壳体的(优选拱顶状的)容纳部段中的电子器件至少部段地从外部由减振外壳包围,所述减振外壳对在电子器件和容纳部段之间的相对运动起减振作用。
这种减振外壳的设置引起电子器件相对于壳体/容纳部段的明显的振动减少。由此实现电子器件在电路板上的尤其持久且鲁棒的连接。
其他有利的实施方式在下文中详细阐述。
有利的是,减振外壳由弹性体材料/弹性体(即弹性体塑料)制成/构成,由此减振外壳能够尤其低成本地构成。
当电子器件是电容器,尤其电解电容器时,减振外壳尤其有效地起作用。这是因为电容器,尤其电解电容器是相对重的器件,所述器件在实际使用在汽车电子模块中时通常被激励,以相对于壳体运动。
在本文中,当电容器固定,例如钎焊/熔焊在电路板上时,减振外壳也尤其有效地起作用,因为这种相对于振动尤其易受影响的连接于是被可靠地支撑/支持。
也有利的是,减振外壳(至少分别部段地)贴靠在电子器件/电解电容器和容纳部段上。由此,实现尤其简单的支撑,由此也尤其有效地利用在电子器件和容纳部段之间的结构空间。
如果此外减振外壳套筒状地构成,并且具有多个彼此间隔开的、(优选沿电解电容器的径向方向)突出的隆起部,所述隆起部优选贴靠在容纳部段上,那么实现更有效的减振,因为支撑部位均匀地分布到器件的外部侧表面上或分布在电子壳体的支撑面上。
在此,在本文中也有利的是,隆起部(在电子模块的安装状态中)保持成被压缩,使得减振外壳在将隆起部在几何上彼此隔开的凹部区域/连接区域中与容纳部段间隔开地设置,以构成(优选朝向周围环境敞开的)通风间隙。由此避免,当将减振外壳连同电子器件以及电路板插入到容纳部段中时,构成无意的气垫或气压升高部。由此,确保减振外壳在容纳部段上的均匀的贴靠。
此外适当的是,减振外壳具有(优选沿电子器件的轴向方向延伸的)狭缝,所述狭缝进一步优选地远离减振外壳的(第二)端部区域延伸。因此由此减振外壳能够在狭缝的区域中尤其在没有力的情况下扩宽,以便所述减振外罩在安装时推到电子器件上。
此外适当的是,减振外壳在径向内侧上具有至少一个凹槽,所述减振外壳借助所述径向内侧贴靠在电子器件上,所述凹槽构成为与电子器件的凸起单元互补。由此,减振外壳尤其紧密地围绕电子器件贴靠,并且进一步减小用于减振外壳的结构空间。
如果减振外壳此外在(第一)端部区域中构成(优选沿电子器件的径向方向延伸的)底部部段,所述底部部段具有中央的、连续的通风孔,那么减振外壳在其安装时能够更简单地推到电子器件上,而在电子器件和减振外壳的中间空间中不无意地构成气垫或气压升高部。结果是减振外壳在电子器件上的尽可能均匀的贴靠。
如果减振外壳此外在与具有底部部段的所述(第一)端部区域相对置的(第二)端部区域上以推入开口的形式构成,那么减振外壳能够尤其简单地推到/倒扣到电子器件上,其中电子器件在安装状态中推入所述推入开口中,使得所述电子器件借助其外侧贴靠在减振外罩的内环周侧上。
适当地,减振外壳也具有至少两个子部段或构成至少两个子部段,其中第一子部段具有比第二子部段更大的内径。由此,减振外壳能够更好地匹配于不同类型构造的电子器件的相应的几何形状。
如果电子器件此外焊接在电路板上,那么在运行中实现在电子器件和电路板之间的尤其相对于振动负荷的鲁棒的连接。
此外,本发明也包括用于操纵机动车的离合器和/或变速器的执行器本身,所述执行器具有根据在上文中描述的实施方式中的至少一个所述的电子模块,所述电子模块与执行器的驱动单元电连接。由此,执行器也是尤其有效率的。
优选地,执行器是静液压的执行器/静液压执行器。更优选地,根据控制模块的类型的电子模块与执行器的驱动单元的电动机电连接。电路板在此包括至少一个转子位置传感器,所述转子位置传感器构成为/设置用于确定电动机的转子的转动位置。
执行器更优选地构成为液压的或机械的离合器执行器。此外,电解电容器执行器的在此描述的振动鲁棒的集成类型能够应用在用于机动车领域中的执行机构的其他驱动模块上。
因此,换言之,本发明涉及一种用于电子器件,优选电解电容器的突起的弹性体外套(减振外壳),其中弹性体外套以及电解电容器是控制模块(电子模块)的一部分,以便实现振动负荷的鲁棒性提高。控制模块尤其设为用于机动车中的执行器,优选变速器和/或离合器执行器。电子模块包括电路板,所述电路板具有在拱顶(容纳部段)或壳体/塑料壳体中的电解电容器。电解电容器根据本发明由减振外壳(也称作为弹性体外壳)包围。所述减振外壳具有凸块(隆起部)和位于其之间的凹部(凹部区域)。以所述方式仅凸块局部地由壳体按压在一起并且减小焊接部位上的负荷,其中此外通风是可能的。目标是,通过作为减振元件的弹性体外壳的集成,因此提高在集成在控制模块中的电解电容器振动时的鲁棒性。
附图说明
现在根据附图详细阐述本发明,结合附图也描述不同的实施方式。
附图示出:
图1示出根据一个有利的实施方式的根据本发明的电子模块的等距图,其中电子模块在容纳部段的区域中剖开地示出,所述容纳部段包围构成为电解电容器的电子器件,并且可见电解电容器相对于电路板的设置,
图2示出根据图1的电子模块的纵剖面图,其中再次在电解电容器的区域中剖开地示出壳体以及电路板,并且尤其好地可见在容纳部段和电解电容器之间的中间空间,在所述中间空间中设置有根据本发明的减振外壳,
图3示出由电路板、电解电容器和推到电解电容器上的减振外壳构成的部分装配件的等距图,其中尤其好地可见减振外壳的外环周侧连同其隆起部,
图4示出电解电容器的等距图,如其插入根据图1和2和图3中的装配件的电子模块中,其中减振外壳如借助箭头可见地在推到电解电容器上之前不久,然而仍与电解电容器分离。
图5a示出第一实施方式的减振外壳的等距图,如在图1至4中示出的那样。
图5b示出根据图5a的沿纵向方向剖开的减振外壳,其中尤其好地一方面可见引入减振外壳中的狭缝以及在减振外壳的底部部段中的通风孔,
图6a示出根据另一有利的实施方式的减振外壳的等距图,其中根据图6a的减振外壳相对于根据图5a和5b的减振外壳具有多个加厚区域,所述加厚区域延伸直至底部部段,
图6b示出根据图6a的减振外壳的等距图,所述减振外壳现在沿纵向方向剖开,以及
图7示出根据另一有利的实施方式的减振外壳的等距图,其中在该实施方案中,相对于根据图6a和6b的实施方式隆起部的数量减少。
附图仅是示意性的并且仅用于本发明的理解。相同的元件设有相同的附图标记。不同的实施方式的不同特征能够自由地彼此组合。
具体实施方式
在图1中首先尤其直观地示出根据第一实施例/第一实施方式的根据本发明的类型的电子模块1。电子模块1在此用于在执行器中使用,所述执行器构成为变速器和离合器执行器进而用于操纵机动车的离合器和变速器。替选地,所述电子模块1构成为执行器中的器件,所述执行器构成为变速器执行器或离合器执行器。执行器以静液压执行器的形式构成,所述静液压执行器又如同在WO 2011/050767中描述的静液压执行器那样构造和作用。电子模块1用于检测执行器的驱动单元的运行数据并且用于控制驱动单元。在此,电子模块1在用在这种执行器中时与执行器的驱动单元电连接,所述驱动单元包括电动机。由此,能够通过电子模块1控制驱动单元,所述驱动单元又影响离合器或变速器的至少一个执行元件的位置。
电子模块1具有壳体2。壳体2在该实施方案中多件式地构成。一方面,壳体2具有盖20,另一方面具有容纳体21,在所述容纳体中容纳有电路板3和构成为电解电容器的电子器件4,所述电路板也称作为印刷电路板。电子器件4因此随后也称作为电解电容器4。在电解电容器4的区域中,所述容纳体21/壳体2构成为具有中空的、基本上罐状的容纳部段5。基本上栓状延伸的电解电容器4因此在安装状态中被推入该容纳部段5中,即容纳部段在其内腔中容纳电解电容器4并且将其从外部环绕/包围。如也尤其好地在图3中可见,电路板3构成为,使得其基本上在板平面中延伸。垂直于所述板平面,电解电容器4以沿其纵向方向伸展的方式安置/推动/固定。电解电容器4因此借助其纵轴线27基本上垂直于电路板3的延伸平面延伸。
电解电容器4在安装状态下,如在图3中示出,然而也在图1和2中可见,焊接在电路板3上并且通过容纳部段5径向地从外部(关于纵轴线27)包围。电解电容器4此外与电路板3,即与安置在电路板3上的电连接线路,电连接。与容纳部段5相邻地,容纳体21又基本上板状地/盘状地构成并且在此基本上平行于电路板3的延伸平面延伸。
根据本发明,在电解电容器4和容纳部段5之间施加有减振外壳6。因为减振外壳6在实施方案中由弹性体的塑料材料构成,所以其随后也称作为弹性体外壳6。弹性体外壳6在此在被推到电解电容器4上的状态下在图3中尤其好地可见。弹性体外壳6在此用作为减振元件,用于缓冲在执行器运行时,例如在机动车运行时,在电解电容器4和容纳部段5/壳体2之间周期性出现的相对运动/振动。为了所述目的,弹性体外壳6从外部包围电解电容器4,使得所述弹性体外壳将电解电容器4在其外侧22上,即其径向外侧上包围/环绕。
如在图5a和5b中尤其好地可见,弹性体外壳6沿其纵向方向观察基本上分成两个套筒形的/套筒状的子部段18和19,所述子部段18、19径向地从外部环绕/包围电解电容器4。第一子部段18相对于第二子部段19朝向外部,即沿径向方向向外突出,所述第二子部段沿弹性体外壳6的轴向方向连接于第一子部段18。关于弹性体外壳6的轴向和径向方向由于在安装状态下在弹性体外壳6和电解电容器4之间的同轴的设置而对应于关于纵轴线27的轴向和径向方向。
第一子部段18与第二子部段19相比具有更大的内径。第一子部段18与第二子部段19相比也具有更大的外径。第一和第二子部段18、19/弹性体外壳6的也直截了当地称作为内侧的径向的内环周侧10直接贴靠在电解电容器4的径向外侧22上。
第二子部段19在沿轴向方向背离第一子部段18的一侧/端部上过渡到弹性体外壳6的称作为底部部段15的另一第三子部段中。底部部段15连同另外两个子部段18和19罐状地构成弹性体外壳6。底部部段15因此设置在弹性体外壳6的第一端部区域13上。弹性体外壳6的与第一端部区域13背离的第二端部区域14又构成第一子部段18的轴向端部。所述第二端部区域14具有推入开口25,所述推入开口匹配于电解电容器4,使得根据图4的弹性体外壳6从电解电容器4的端侧可轴向地推到所述电解电容器4上(箭头)。
此外为了对弹性体外壳6推到电解电容器4上进行简化,弹性体外壳6从其第二端部区域14起有狭缝地构成。因此,弹性体外壳6如其在图5a和5b中可见的那样具有沿弹性体外壳6的轴向方向延伸的狭缝9。狭缝9从第二端部区域14起沿轴向方向引入到弹性体外壳6中并且完全穿过第一子部段18以及至少部分地沿径向方向穿过第二子部段19。由此,借助特别少的力耗费,能够将弹性体外壳6推到电解电容器4上。
如此外也在图1和2中也可见,弹性体外壳6也贴靠在容纳部段5上。为了所述目的,弹性体外壳6在其径向外环周侧23上具有多个沿径向方向伸展的隆起部7,所述隆起部也称作为凸块。因此,所述凸块状的隆起部7不仅沿轴向方向,而且也以沿着弹性体外壳6的不同径向平面内的多个假想的环周线分布的方式设置。
由于隆起部7,在根据图1和2的安装状态下,在壳体2中不出现弹性体外壳6的外环周侧23在容纳部段5的内表面侧26/内侧上的完整的,即整面的贴靠,而是基本上分别在隆起部7的区域中出现点状的接触。因此,弹性体外壳6分散地,即仅在隆起部7的区域中借助其外环周侧23贴靠在容纳部段5上。
弹性体外壳6在此压入/推入/按入容纳部段5中,使得隆起部7在预紧力下沿径向方向挤压在一起/压缩。由此,在运行中实现振动的尤其有效的减振。如例如在图2中也尤其好地可见,容纳部段5沿轴向方向非理想地圆柱形地延伸,而是锥形地并且沿轴向方向远离电路板3渐缩地延伸。为了所述目的,尤其有意义的是,设有两个子部段18和19,因为因此隆起部7基本上在围绕电解电容器4的纵轴线27的两个不同的环周线上构成,所述纵轴线对应于弹性体外壳6的纵轴线。
各个隆起部7在几何方面观察彼此间隔开,即所述隆起部在几何方面不过渡到彼此中。因此,在每个隆起部7之间相对于分别相邻的隆起部7构成有所谓的连接区域8(就凹部/凹部区域而言),所述连接区域在电子模块1的安装状态下间隔开,即沿径向方向与容纳部段5的内表面侧26间隔开地设置。由此,在容纳部段5和连接区域8之间产生在安装状态下构成的、连续的通风间隙,所述通风间隙朝向弹性体外壳6的周围环境敞开。因此,在将电路板3/电路板3的、电解电容器4的以及弹性体外壳6的装配件(图3)推入到壳体2或容纳体21中时,避免在弹性体外壳6和容纳部段5之间形成气垫或气压升高部。
此外,在弹性体外壳6的底部部段15中在中央设置有通风孔16,因此在将弹性体外壳6推到电解电容器4上时空气也能够逸出。由此也避免所谓的气垫嵌入/气压升高。
此外,弹性体外壳6也包括多个在其内环周侧24上分布地设置的凹槽11。所述凹槽11也以沿着假想的环周线和环绕纵轴线27伸展分布的方式设置。每个凹槽11在此匹配于电解电容器4的如在图4中尤其好地可见的凸起单元12,例如保持夹28。凸起单元12由此在不破坏弹性体外壳6的情况下同样能够推入到弹性体外壳6中。凹槽11在此沿轴向方向观察设置在第一子部段18中。
在该实施方案中,电解电容器4的外侧22是由铝制成的电容器部段的一部分。壳体2由塑料制成,即容纳体21由塑料材料构成。盖20能够根据热管理情况由铝,或由塑料制成/构成(在该实际应用情况下盖20由铝构成)。弹性体外壳6由适当的缓冲振动的、弹性体的塑料材料制成/构成。弹性体外壳6以注塑技术制成。具有沿环周方向形成的隆起部7的弹性体外壳6的形状/成型能够非常好地在这种(注塑)方法中强制脱模。
在图6a和6b中示出弹性体外壳6的另一个有利的实施方式,所述弹性体外壳在根据图1和2的根据本发明的电子模块1中使用。根据所述图6a和6b的弹性体外壳6基本上如图5a和5b的弹性体外壳6构造以及构建。在此作为主要区别,在弹性体外壳6上设置有若干加厚区域17。每个加厚区域17连同隆起部7在第二子部段19上成型。然而,加厚区域17沿弹性体外壳6的轴向方向比隆起部7更远地延伸。加厚区域17也沿轴向方向延伸直至底部部段15。加厚区域17又彼此间隔开以及与分别相邻的隆起部7间隔开。施加到每个加厚区域17上的隆起部7又沿径向方向比相应的加厚区域17的基座部段28略微更远地向外延伸。
关于弹性体外壳6的另一个有利的实施方式在图7中示出,所述弹性体外壳6在另一个实施方式中在根据图1和2的根据本发明的弹性体模块1中使用,并且其中现在相对于图6a和6b,隆起部7的数量减少。由此清楚的是,隆起部7的数量不规定成在图5a至6a中示出的数量,而是也能够在弹性体外壳6上构成更少或更多数量的隆起部7。加厚区域17在此能够在数量上不同地构成。由此,能够根据器件的安装要求和设计方针相应地实现安装力的改变。
换言之,因此电解电容器4(也简称为“Elko”)焊入/焊到电子模块1的PCB(电路板3)上,其中PCB3安装在塑料壳体(壳体2)中。尤其地,容纳体21在此由塑料制成。在此,Elko4引入电子模块1的塑料壳体2的拱顶区域(容纳部段5)中。弹性体外壳6安装在Elko 4上进而径向地在Elko 4的外壁部(外侧22)和塑料壳体2的锥形内面(内表面侧26)之间按压在一起。因此,Elko 4同时一方面非常稳定地保持,并且另一方面通过弹性体外壳6的弹性体材料的减振效果以一定份额与(壳体2)的塑料壁部的振动机械脱耦。弹性体外壳6对Elko 4的减振功能能够通过适当的材料选择改变,其中能够使用弹性体的不同的邵氏硬度。
在弹性体外壳6的表面上的多个交错设置的凸块(隆起部7)产生与塑料壳体2的内面26的多个小的接触面。通过分散的小的接触面,尤其实现下述优点:接触面整体上减小进而要用于安装PCB3的安装力更小,在所述接触面处在将装配的PCB3安装在电子模块1的塑料壳体2中时出现摩擦力。由此,可在Elko 4的焊接部位上并且在Elko 4的直接的周围环境中的电子部件上出现较低的预负载/应力。因此,普遍地,在生产周期之外实现Elko焊接部位的更高的鲁棒性。在PCB3安装在塑料壳体2中时的通风通过凸块7的交错的迷宫式几何形状实现。Elko 4在多个点上被支撑并且同时在振动作用到电子模块1上时被减振。通过模具中的与工艺相关的脱模斜度,与存在的结构空间相关地,在Elko 4的罐状区域中(底部部段5的区域中)弹性体的材料厚度能够尤其变小。为了改进弹性体部件6的可制造性,能够在环周上的部件的罐状区域15中添加局部的材料增厚部(加厚区域17)。环周上的所述局部的增厚部17简化喷射工艺中的材料流。除了可制造性得到改进之外,通过局部的材料增厚部17也实现部件的更好的机械稳定性。在公差的条件下,Elko 4的焊接部位始终以一定量通过Elko 4借助弹性体外壳6相对于壳体壁部2的支撑而受到负荷。能够通过材料的弹性(材料的硬度/邵氏硬度、填充、材料选择等)和在外面23的环周上的凸块7的数量的合适的组合降低焊接部位的所述负荷。与此同时,借助弹性体部件能够确保对于Elko 4的和振动的良好的减振功能。
附图标记列表:
1 电子模块
2 壳体
3 电路板
4 电子器件/电解电容器
5 容纳部段
6 减振外壳/弹性体外壳
7 隆起部
8 连接区域
9 狭缝
10 内环周侧
11 凹槽
12 凸起单元
13 第一端部区域
14 第二端部区域
15 底部部段
16 通风孔
17 加厚区域
18 第一子部段
19 第二子部段
20 盖
21 容纳体
22 外侧
23 外环周侧
25 推入开口
26 内表面侧
27 纵轴线
28 保持夹
29 基座部段

Claims (10)

1.一种用于在机动车中使用的执行器的电子模块(1),所述电子模块具有壳体(2)和容纳在所述壳体(2)中的电路板(3),
其特征在于,
电子器件(4)至少部段地从外部由减振外壳(6)包围,所述电子器件与所述电路板(3)连接并且设置在所述壳体(2)的容纳部段(5)中,所述减振外壳对在所述电子器件(4)和所述容纳部段(5)之间的相对运动起减振作用。
2.根据权利要求1所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)贴靠在所述电子器件(4)和所述容纳部段(5)上。
3.根据权利要求1或2所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)套筒状地构成并且具有多个彼此间隔开的、突出的隆起部(7),所述隆起部贴靠在所述容纳部段(5)上。
4.根据权利要求3所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述隆起部(7)保持成被压缩,使得所述减振外壳(6)在将所述隆起部(7)在几何上彼此隔开的凹部区域(8)中与所述容纳部段(5)间隔开地设置,以构成通风间隙。
5.根据权利要求1或2所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)由弹性体材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述电子器件(4)是电容器。
7.根据权利要求1或2所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)在端部区域(13)上构成底部部段(15),所述底部部段具有中央的、连续的通风孔(16)。
8.根据权利要求7所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)具有多个加厚区域(17),所述加厚区域沿轴向方向延伸至所述底部部段(15)。
9.根据权利要求1或2所述的电子模块(1),
其特征在于,
所述减振外壳(6)具有至少两个子部段(18,19),其中第一子部段(18)具有比第二子部段(19)更大的内径。
10.一种用于操纵机动车的离合器和/或变速器的执行器,所述执行器具有根据权利要求1至9中任一项所述的电子模块(1),所述电子模块与所述执行器的驱动单元电连接。
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