CN112567487A - 线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀 - Google Patents

线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀，根据本发明的线圈组件包括：绕线筒，其具有内表面形成有通孔并且沿着外表面缠绕线圈的缠绕部和设置在所述缠绕部上侧以限制所述线圈的上部缠绕范围的上部框架；下部壳体，结合到所述缠绕部的下侧并与所述线圈直接接触以限制下部缠绕范围；以及，上部壳体，与所述下部壳体结合，并与下部壳体一起围绕所述绕线筒的外表面。

Description

线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀
技术领域
本发明涉及一种设置在电子控制制动系统中的线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀。
背景技术
通常，在车辆中提供有用于获得制动力的各种类型的制动系统。例如，防止车辆打滑的防抱死制动系统(ABS)、电子控制液压制动系统(EHB)和车辆电子稳定控制系统(ESC)等。
这种电子控制制动系统包括：多个电磁阀，用于调节传递到车轮制动器侧的制动液压；低压蓄能器，临时储存油；液压块(HCU)，安装有用于强制抽送储存在低压蓄能器中的油的泵和用于消减从泵中抽送的油的压力脉动的高压蓄能器等；以及电子控制单元(ECU)，用于控制电操作的组件。
电子控制单元具有印刷电路板(PCB)，并通过螺栓等紧固部件结合到液压块，以控制电操作的组件。另外，电磁阀包括：线圈组件，由线圈缠绕并且在施加电源时形成电磁场；以及阀组件，通过形成在线圈组件的电磁场打开或关闭内部流路。
此时，在线圈组件中，形成在线圈组件的阳极引线与印刷电路板电连接而结合，以驱动阀组件，并且阀组件的一部分插入到线圈组件的中心，其余部分压入设置在铝材料的液压块。
另一方面，线圈组件通常包括：线圈，由铜材料的线(Wire)制成；绕线筒(Bobbin)，由传热率低的塑料(poly amide，PA)制成；以及壳体，由钢材(Steel)制成，这种线圈组件具有传热效率低的问题。
当线圈中产生热时，该热通过绕线筒和壳体传递到铝材料(Aluminium)的液压块一侧，由于热通过传热率低的塑料绕线筒传递，因此冷却效率降低，并且在高温操作时绕线筒发生碳化等损坏。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种制造工艺简单并且电磁力性能和散热性能优异的线圈组件及包括该线圈组件的电磁阀。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，可以提供一种线圈组件，包括：绕线筒，其具有内表面形成有通孔并且沿着外表面缠绕线圈的缠绕部和设置在所述缠绕部上侧以限制所述线圈的上部缠绕范围的上部框架；下部壳体，结合到所述缠绕部的下侧并与所述线圈直接接触以限制下部缠绕范围；以及上部壳体，与所述下部壳体结合，并与所述下部壳体一起围绕所述绕线筒的外表面。
所述上部壳体可以在所述下部壳体结合到所述绕线筒的下表面的状态下通过结合到所述下部壳体的半径方向的外侧面而被组装。
所述绕线筒可以进一步包括：突出部，设置在所述上部框架的上侧，并且插入到形成在所述上部壳体上部的插入孔中；以及引线，设置在所述突出部，并且引导电源供应到所述线圈。
当所述下部壳体安装到液压块时，所述下部壳体上表面可以与所述线圈相接，并且下表面与所述液压块相接，以充当所述线圈与所述液压块之间的导热媒介。
缠绕有所述线圈的所述缠绕部可以由第一材料制成，并且所述下部壳体可以由导热率比所述第一材料相对更高的第二材料制成。
所述绕线筒和所述下部壳体可以被设置为一体。
所述下部壳体可以由金属材料制成，所述绕线筒可以由树脂材料制成，所述下部壳体和所述绕线筒可以通过插入注射成型。
所述下部壳体可以由具有多个结合孔的金属材料制成，所述绕线筒可以由具有与所述多个结合孔相对应的多个螺柱的树脂材料制成，所述下部壳体与所述绕线筒可以热熔接。
所述下部壳体可以由具有内螺纹和外螺纹中的一种的金属材料制成，所述绕线筒可以由具有内螺纹和外螺纹中的另一种的树脂材料制成，所述下部壳体和所述绕线筒可以螺纹结合。
所述下部壳体可以由具有卡合件和卡钩中的一种的金属材料制成，所述绕线筒可以由具有所述卡合件和所述卡钩中的另一种的树脂材料制成，所述下部壳体和所述绕线筒可以通过卡合件和卡钩卡扣配合。
根据本发明的另一方面，可以提供一种电磁阀，包括：所述线圈组件；以及阀组件，插入到所述通孔，并根据所述线圈组件是否操作而打开或关闭孔口，所述下部壳体夹设在所述线圈和所述液压块之间。
(三)有益效果
在根据本发明的线圈组件中，由于线圈和下壳体直接接触，因此热从线圈直接传导到下部壳体，并且从下部壳体直接传导到液压块，从而可以大幅增加散热性能。
另外，由于绕线筒和下部壳体被制作为一体，因此可以确保能够提高电磁力性能的卷绕(winding)空间。下部壳体起到现有绕线筒的下部框的作用，因此，可以进一步缠绕被去除的下部框架的厚度程度的线圈，由此，可以期待电磁力性能比以往提高7％以上。在未进一步缠绕线圈的情况下，可以使线圈组件的尺寸减小下部框架的厚度程度。
另外，在组装绕线筒之后分别组装上部壳体和下部壳体的两次工艺中，通过改变为绕线筒和下部壳体合为一体的结构，可以将组装工艺减少为一次，从而可以获得减少生产时间和工艺成本的效果。
附图说明
图1示出了现有的线圈组件的剖视图和传热路径。
图2是根据本发明的一个实施例的电磁阀和安装有电磁阀的液压块的剖视图。
图3是根据本发明的一个实施例的组装线圈组件之前的状态图。
图4是根据本发明的一个实施例的组装线圈组件之后的状态图。
图5示出根据本发明的一个实施例的线圈组件的绕线筒和下部壳体的第一组装方法。
图6示出根据本发明的一个实施例的线圈组件的绕线筒和下部壳体的第二组装方法。
图7示出根据本发明的一个实施例的线圈组件的绕线筒和下部壳体的第三组装方法。
图8示出根据本发明的一个实施例的线圈组件的绕线筒和下部壳体的第四组装方法。
图9示出根据本发明的一个实施例的线圈组件的传热路径。
图10是根据本发明的一个实施例的组装线圈组件之后的状态图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。以下介绍的实施例是为了向本发明所属技术领域的普通技术人员充分传达本发明的思想而作为示例提供的。本发明不限于以下说明的实施例，并且可以以其他形式具体化。为了清楚地说明本发明，在附图中省略与说明无关的部分，并且在附图中，为了方便起见，可以放大表示组件的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的组件。
图1示出现有的线圈组件的剖视图和传热路径。参照图1，现有的线圈组件1包括被线圈3缠绕多次的圆筒状的绕线筒2、结合成包覆绕线筒2的壳体5、6以及插入固定到绕线筒2的上部的一对引线4。
绕线筒2包括：缠绕部2b，外表面安装有线圈3；以及上部框架2c和下部框架2d，从上方和下方限制线圈3的缠绕范围。这种绕线筒2具有圆筒状，并且在其中心形成有通孔2a以使阀组件200的上部插入。此时，壳体5、6包括：上部壳体5，结合成包覆绕线筒2的外侧并且具有下部开放的圆筒状；以及下部壳体6，在绕线筒2被容纳结合到该上部壳体5的状态下覆盖上部壳体5的开放部。
在上部壳体5的上表面中心部和下部壳体6的中心部分别形成有通孔，以使阀组件穿过并插入其中。引线4的一侧与线圈3的端部连接以起到引导电源供应的作用，并且其另一侧结合成与印刷电路板电连接。
另一方面，线圈组件1通常包括：线圈3，由铜材料的线(Wire)制成；绕线筒2，由传热率低的塑料(poly amide，PA)制成；以及壳体5、6，由钢材(Steel)制成，这种线圈组件1存在热移动路径H1上的传热效率降低的问题。虽然线圈3未被详细示出，但是包含诸如搪瓷的绝缘涂层。
当线圈3中产生热时，该热通过绕线筒2和壳体5、6传递到铝材料(Aluminium)的液压块一侧，由于热通过传热率低的塑料绕线筒2的下部框架2d传递，因此冷却效率降低，并且在高温操作时发生下部框架2d碳化等损坏。
图2是根据本发明的一个实施例的电磁阀20和安装有电磁阀的液压块10的剖视图，图3是组装线圈组件100之前的状态图，图4是组装线圈组件100之后的状态图。另外，图5至图8是用于说明线圈组件100的绕线筒和下部壳体的组装的图，图9示出线圈组件100的传热路径。
参照附图，电子控制制动系统包括：液压块10，压入设置有多个电磁阀20以调节传递到车轮制动器(未示出)侧的制动液压；以及电子控制单元40，结合到液压块10。
液压块10是混合动力控制单元(Hybrid Control Unit，HCU)，并且可以是安装在混合动力车辆上并管理车辆的驱动和整体状态的顶级控制器。混合动力车辆以HCU为中心，彼此连接发动机控制单元(Engine Control Unit，ECU)、变速箱控制单元(TransmissionControl Unit，TCU)、电池管理系统(Battery Management System，BMS)和电机控制单元(Motor Control Unit，MCU)等控制器，液压块10可以执行检查驾驶员的要求、发动机状态和电池状态等各种状态且根据行驶状况最佳地分配动力的功能。
在液压块10中，除了电磁阀20之外，还安装有暂时储存油的低压蓄压器(未示出)、用于强制抽送储存在低压蓄压器中的油的泵(未示出)、用于驱动泵的电机(未示出)和用于消减从泵中抽送油的压力脉动的高压蓄能器(未示出)等，并且设置在该液压块10内的电子部件由电子控制单元40控制并且执行制动操作。
电磁阀20包括：阀组件200，具有可前后移动地内置有电枢220以打开或关闭孔口210的套筒230；以及线圈组件100，被套筒230充裕地穿过并结合，并且通过施加电源时形成的电磁力操作电枢220，并且电磁阀20可以安装在液压块10上。此时，阀组件200的下部被压入结合到液压块10，并且线圈组件100和阀组件200的上部一同安装到液压块10和电子控制单元40的壳体41。
如上所述，电子控制单元40包括：壳体41，结合到液压块10并且上部和下部开放；印刷电路板50，安装到所述壳体41的开放的上侧部；以及盖60，覆盖所述壳体41的上侧开放部。即，通过将电磁阀20的上侧部容纳到壳体41的下侧开放部，并使用安装螺栓(未示出)将电子控制单元40结合到液压块10。此时，印刷电路板50以与线圈组件100隔开预定距离的方式设置并安装在壳体41的上侧开放部。
参照图3，线圈组件100包括：绕线筒110，其具有内表面形成有通孔并且沿着外表面缠绕线圈120的缠绕部111和设置在所述缠绕部111上侧以限制线圈120的上部缠绕范围的上部框架112；下部壳体150，结合到缠绕部111的下侧，并与上部框架112一起限制线圈120的下部缠绕范围；以及上部壳体140，与下部壳体150结合，并与下部壳体150一起围绕绕线筒110的外表面。此时，在本发明的下部壳体150由图1所示的现有的绕线筒2的下部框架2d和下部壳体6一体设置，因此可以同时执行下部框架2d和下部壳体6的作用。
线圈组件100包括被线圈120缠绕多次的圆筒状的绕线筒110、结合成包覆绕线筒110的壳体140、150以及插入固定到绕线筒110的上部的一对引线130。线圈组件100具有圆筒状，并且其中心插入有阀组件200的上部。此时，壳体140、150包括：上部壳体140，结合成包覆绕线筒110的外侧并且具有下部开放的圆筒状；以及下部壳体150，在绕线筒110被容纳结合到该上部壳体140的状态下覆盖上部壳体140的开放部。
绕线筒110包括：绕线筒通孔110a，插入有阀组件200；以及突出部113，设置在上部框架112的上侧。突出部113插入到形成在上部壳体140上部的插入孔140a。此时，引线130突出形成在突出部113的上表面，并且充裕地连接到印刷电路板50，以引导电源供应到线圈120。
当下部壳体150安装到液压块10时，其上表面与线圈120相接，并且下表面与液压块10相接，以充当线圈120与液压块10之间的导热媒介。
同时，缠绕有线圈120的缠绕部111可以由第一材料制成，并且下部壳体150可以由导热率比第一材料相对更高的第二材料制成。此时，第一材料可以是导热系数为0.2W/mK的塑料(合成树脂)材料，并且第二材料可以是导热系数为80W/mK的铁(金属)材料。因此，由于热通过钢材的下部壳体150从线圈120直接传导到液压块10，因此线圈组件100可以具有改善的散热性能。
在下部壳体150结合到绕线筒110的下表面的状态下上部壳体140通过结合到下部壳体150的半径方向的外侧面而被组装。在上部壳体140的上表面中心部和下部壳体150的中心部分别形成有通孔，以使阀组件200的套筒230穿过并插入其中。引线130的一侧与线圈120的端部连接以起到引导电源供应的作用，并且另一侧结合成与印刷电路板50电连接。
图5至图8示出根据本实施例的结合下部壳体150和绕线筒110的各种方法。在说明之前，在附图中省略了设置在上部框架112的上侧的突出部113的图示。
首先，图5示意性地示出了作为绕线筒110和下部壳体150的第一组装方法的插入注射方式，在金属材料的下部壳体150设置向上部突出的凹凸部151，并且在将其嵌入模具的腔的状态下，将绕线筒的原材料熔融注入并固化，从而成型绕线筒110和下部壳体150。在注射期间，树脂熔融物流入并填充金属凹凸部151形状内部，使得两个部件的结合变得更牢固。在本实施例中，将凹凸部151以
Figure BDA0002942163630000081
形状示出，但是本发明不限于此，并且可以包括增加表面积的其他各种形状。
图6示出了作为绕线筒110和下部壳体150的第二组装方法的热熔接(heatstaking)方式，在金属材料的下部壳体150设置有多个结合孔152，并且在与结合孔152相对应的绕线筒110上突出地设置有结合到结合孔152的多个螺柱115，并且在组装两个部件之后，向螺柱115施加热以熔融接合。该方式主要用于组装部分不明显、负荷不大、组装后不需要拆卸的部件之间。此时，绕线筒110可以通过单独的注射工艺预先制作。
图7示出了作为绕线筒110和下部壳体150的第三组装方法的螺纹结合方式，在金属材料的下部壳体150设置内螺纹156，并且在与内螺纹156相对应的绕线筒110设置外螺纹116，以在组装时螺纹结合。与本实施例不同地，可以在下部壳体150设置外螺纹，并且在绕线筒110设置内螺纹以相互结合，但是在这种情况下，在组装之后，在绕线筒110的通孔中可能形成阶梯部，使得阀组件200的组装变得不稳定。
图8示出了作为绕线筒110和下部壳体150的第四组装方法的卡扣配合(snap-fit)方式，在金属材料的下部壳体150的内周面设置卡合件157，并且在与卡合件157相对应的绕线筒110以预定间隔突出地设置结合到卡合件157的多个卡钩147，然后将两个部件结合并组装。由于在组装卡合件和卡钩之后将阀组件插入绕线筒110的通孔，因此可以牢固地保持所述两个部件的结合状态。其中，在本实施例中，将卡合件157以环形示出，但是本发明不限于此，并且可以具有凹槽形状，并且可以设置成与卡钩147的数量相对应。另外，在本实施例中，在下部壳体150设置卡合件，并且在绕线筒110设置卡钩，但是显然可以通过形成相反的组合来结合。
参照图9，在根据本实施例的线圈组件100中，由于从线圈120中产生的热直接从金属材料的线圈120传导到金属材料的下部壳体150，因此可以大幅提高散热性能(参照放大图)。即，可以通过去除阻碍线圈120和金属壳体140、150之间传热的介质(例如，现有的绕线筒的下部框架)来使散热性能最大化。
另外，如图10所示，在根据另一实施例的线圈组件100中，绕线筒110和下部壳体150被制作为一体，因此可以确保能够提高电磁力性能的卷绕空间。即，在本实施例中，下部壳体150起到现有绕线筒的下部框架的作用，因此，可以进一步缠绕被去除的下部框架的厚度程度(参照图1的T1和图9的T2)的线圈，由此，可以期待电磁力性能比以往提高7％以上。在未进一步缠绕线圈的情况下，可以使线圈组件的尺寸减小下部框架的厚度程度。
另外，在组装绕线筒110之后分别组装上部壳体140和下部壳体150的两次工艺中，通过改变为绕线筒110和下部壳体150合为一体的结构，可以将组装工艺减少为一次，从而可以获得减少生产时间和工艺成本的效果。
另外，由于直接结合到绕线筒110的下部壳体150牢固地固定在液压块10上，因此可以消除或显著降低由于以往的两次组装工艺而在分开设置的绕线筒和下部壳体之间发生的操作过程中的噪音。
尽管参照附图中示出的一个实施例说明了本发明，但是这仅是示例性的，并且本领域普通技术人员应可以理解由此可以进行各种修改和其他等同的实施例。因此，本发明的实际范围应仅由权利要求书确定。

Claims (11)

1.一种线圈组件，包括：
绕线筒，其具有内表面形成有通孔并且沿着外表面缠绕线圈的缠绕部和设置在所述缠绕部上侧以限制所述线圈的上部缠绕范围的上部框架；
下部壳体，结合到所述缠绕部的下侧并与所述线圈直接接触以限制下部缠绕范围；以及
上部壳体，与所述下部壳体结合，并与所述下部壳体一起围绕所述绕线筒的外表面。
2.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述上部壳体在所述下部壳体结合到所述绕线筒的下表面的状态下通过结合到所述下部壳体的半径方向的外侧面而被组装。
3.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述绕线筒进一步包括：
突出部，设置在所述上部框架的上侧，并且插入到形成在所述上部壳体上部的插入孔中；以及
引线，设置在所述突出部，并且引导电源供应到所述线圈。
4.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，
当所述下部壳体安装到液压块时，所述下部壳体的上表面与所述线圈相接，并且下表面与所述液压块相接，以充当所述线圈与所述液压块之间的导热媒介。
5.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，
缠绕有所述线圈的所述缠绕部由第一材料制成，
并且所述下部壳体由导热率比所述第一材料相对更高的第二材料制成。
6.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述绕线筒和下部壳体被设置为一体。
7.根据权利要求6所述的线圈组件，其中，
所述下部壳体由金属材料制成，
所述绕线筒由树脂材料制成，
所述下部壳体和所述绕线筒通过插入注射成型。
8.根据权利要求6所述的线圈组件，其中，
所述下部壳体由具有多个结合孔的金属材料制成，
所述绕线筒由具有与所述多个结合孔相对应的多个螺柱的树脂材料制成，
所述下部壳体与所述绕线筒热熔接。
9.根据权利要求6所述的线圈组件，其中，
所述下部壳体由具有内螺纹和外螺纹中的一种的金属材料制成，
所述绕线筒由具有内螺纹和外螺纹中的另一种的树脂材料制成，
所述下部壳体和所述绕线筒螺纹结合。
10.根据权利要求6所述的线圈组件，其中，
所述下部壳体由具有卡合件和卡钩中的一种的金属材料制成，
所述绕线筒由具有所述卡合件和所述卡钩中的另一种的树脂材料制成，
所述下部壳体和所述绕线筒通过卡合件和卡钩卡扣配合。
11.一种电磁阀，包括：
根据权利要求1至10中任一项所述的线圈组件；以及
阀组件，插入到通孔中，并根据所述线圈组件是否操作而打开或关闭孔口，
所述下部壳体夹设在所述线圈和所述液压块之间。
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