DE10051433A1 - Ventilspule für ein Ventilsteuergerät - Google Patents

Abstract

Bisherige Ventilspulen weisen feste Spulenparameter, insbesondere feste Widerstandswerte, auf, die nicht verändert werden können. Dies bewirkt, dass gegensätzlichen Anorderungen, wie schnelle Schaltzeiten und geringe Verlustleistung, während des Betriebs nicht optimal entsprochen werden kann. DOLLAR A Diese Ventilspulen weisen mindestens drei Anschlussvorrichtungen auf, mit denen zumindest zwei verschiedene Wicklungsbereiche angesteuert werden können. Damit befinden sich auf einem Spulenkörper mehrere Spulenanordnungen, die unterschiedliche Parameter aufweisen. Die für die Anwendung günstigsten Spulenparameter können über die Anschlussvorrichtungen ausgewählt werden. DOLLAR A Derartige Ventilspulen werden im Kraftfahrzeug zur Steuerung von Ventilen, insbesondere in Bremssystemen, verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilspule für ein Ventilsteuergerät, bestehend aus ei­ nem Spulenkörper, auf dem die Drahtwicklungen angebracht sind, wobei der Draht mit Anschlussvorrichtungen verbunden ist, die wiederum mit einer elektronischen Ansteuerung verbunden sind.

Derartige Ventilspulen für Ventilsteuergeräte dienen dazu, Ventile in einem Hydrau­ likblock zu bewegen. Hierbei wird ein Ventilsteuergerät an einem Hydraulikblock derart befestigt, dass die Ventile des Hydraulikblocks in die Spulen des Ventilblocks ragen. Mit Hilfe der Spulen können magnetische Felder erzeugt werden, mit denen die Ventile bewegt werden. Fließt Strom durch eine Spule, so wird ein Magnetfeld erzeugt und damit das Ventil ausgelenkt. Je größer der Strom ist, desto stärker ist das Magnetfeld. Wird der Stromfluss beendet, so kehrt das Ventil in seine Ruhelage zurück. Jede Ventilspule weist zwei Anschlussvorrichtungen auf, mit denen die Ven­ tilspule über die Ansteuerschaltung mit Strom versorgt wird.

Der Nachteil solcher Ventilspulen besteht darin, dass es einer aufwendigen Strom­ regelanordnung in der Ansteuerschaltung bedarf, um den verschiedenen Anforde­ rungen nach schnellen Schaltzeiten - zum schnellen Auslenken des Ventils - und ge­ ringer Verlustleistung - beim Halten des Ventils - gerecht zu werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilspule aufzuzeigen, die ohne aufwendige Stromregelanordnungen den gegensätzlichen Anforderungen nach schnellen Schalt­ zeiten - um das Ventil schnell an die gewünschte Position zu bewegen - und geringer Verlustleistung während des Betriebs - um das Ventil an der gewünschten Position zu halten - gerecht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilspule gelöst, die zumindest drei Anschlussvorrichtungen aufweist, mit denen zumindest zwei Wicklungsbereiche bestromt werden können.

Der Vorteil einer solchen Ventilspule, die mehrere Wicklungsbereiche aufweist, ist es, dass zwischen verschiedenen Widerstandswerten, die sich aus der Anzahl der Wicklungen, dem verwendeten Material und dessen Durchmesser ergeben, ausge­ wählt werden kann. Auch können andere Spulenparameter in ein und derselben Spule den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Zur schnellen Betätigung der Ventile des Hydraulikblocks werden die beiden Anschlussvorrichtungen bestromt, zwischen denen ein geringer Widerstandswert vorhanden ist. Um dann das Ventil möglichst verlustarm auf einer Position in der Ventilspule zu halten, wird auf einen höheren Widerstandswert umgeschaltet, indem eine andere Anschluss­ kombination ein und derselben Spule von der Ansteuerschaltung bestromt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei kann der Draht, der auf den Spulenkörper gewickelt ist, einstückig sein, wo­ bei seine beiden Enden mit jeweils einer Anschlussvorrichtung verbunden sind und einem oder mehreren dazwischenliegenden Drahtteilstücken, an denen Anschluss­ vorrichtungen ausgebildet sind. Auch können mehrere separate Drahtstücke auf dem Spulenkörper angeordnet sein. Dabei kann jedes Drahtende an einer separaten Anschlussvorrichtung enden. Ferner können zwei, an verschiedenen Drahtstücken ausgebildeten Enden mit einer gemeinsamen Anschlussvorrichtung verbunden sein. Auch können die unterschiedlich steuerbaren Wicklungen sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet sein. Ferner können die Drahtteilstücke aus ver­ schiedenen Materialien aufgebaut sein bzw. unterschiedliche Durchmesser aufwei­ sen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammen­ hang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Ventilsteuergerät mit Hydraulikblock.

Fig. 2 Ventilspule mit mehreren Anschlussvorrichtungen.

Fig. 2.1 Schematische Darstellung einer zusammenhängenden Drahtwicklung einer Ventilspule mit drei Anschlüssen.

Fig. 2.2 Schematische Darstellung zweier getrennter Drahtwicklungen einer Ventilspule mit vier Anschlüssen.

Fig. 2.3 Schematische Darstellung einer zusammenhängenden, übereinander angeordneten Drahtwicklung einer Ventilspule mit drei Anschlüssen.

Fig. 2.4 Schematische Darstellung zweier separaten, übereinander angeord­ neten Drahtwicklungen mit vier Anschlüssen.

Fig. 1 zeigt ein Ventilsteuergerät mit Hydraulikbaugruppe. Auf der Hydraulikbau­ gruppe 8 ist ein Ventilsteuergerät 7 angebracht. Das Ventilsteuergerät 7 besteht aus einer Leiterplatte 10, die mit elektronischen Bauteilen 11 bestückt ist. Die Leiter­ platte 10 bildet zusammen mit den elektronischen Bauteilen 11 die elektronische Ansteuerung für die Ventilspulen 1. Diese im Ventilsteuergerät 7 angeordneten Ven­ tilspulen 1, welche über ihre Anschlussvorrichtungen 6 mit der Leiterplatte 10 ver­ bunden sind, dienen dazu die Ventile 9 in der Hydraulikbaugruppe 8 zu betätigen. Jede Ventilspule 1 weist drei Anschlussvorrichtungen 6 auf. Diese Anschlussvorrich­ tungen 6 sind über die Leiterplatte 10 mit der elektronischen Ansteuerung elekt­ risch verbunden. Das Ventilsteuergerät 7 und die Hydraulikbaugruppe 8 sind so zu­ einander angeordnet, dass die Ventile 9 der Hydraulikbaugruppe 8 im Innern der Ventilspulen 1 angeordnet sind. Die Ventilspulen 1 bestehen aus einem Spulenkör­ per 5, auf dem mit einem oder mehreren Drähten Drahtwicklungen 3 angeordnet sind, die über die Anschlussvorrichtungen 6 von der elektronischen Ansteuerung angesteuert werden. Über den Ventilspulen 1 ist ein Spulenjoch 12 angebracht. Je­ de Spule 1 weist mehrere Wicklungsbereiche auf, die in dieser Abbildung nicht sichtbar sind, aber in den darauffolgenden Abbildungen detailliert dargestellt wer­ den. Die Bestromung der unterschiedlichen Wicklungsbereiche erfolgt über die An­ steuerung der entsprechenden Anschlussvorrichtungen 6, die den gewünschten Wicklungsbereich begrenzen.

Fig. 2 zeigt eine Ventilspule 1. Die Ventilspule 1 besteht aus einem Spulenkörper 5, in dessen Innern ein Ventil des Hydraulikblocks eingeführt werden kann. Der Spulenkörper 5 ist von einem Draht umwickelt. Diese Ventilspule weist zwei Drahtwicklungsbereiche 3, 3.1 auf. Hier sind die beiden Drahtwicklungsbereiche koaxial zueinander angeordnet, wobei der Wicklungsbereich 3 den Wicklungsbereich 3.1 umgibt. Die Drahtwicklungen 3, 3.1 stehen in Verbindung mit den Anschlussvorrich­ tungen 6. Jedes Endstück und jedes Anfangsstück eines Drahtwicklungsbereichs wird auf eine Anschlussvorrichtung 6 geführt, wobei auch gemeinsame Anschluss­ vorrichtungen für unterschiedliche Wicklungsbereiche ausgebildet werden können. In diesem Anwendungsbeispiel wird das Anfangsstück des Drahtwicklungsbereichs 3.1 mit einer ersten Anschlussvorrichtung verbunden, dann wird der erste Teilbe­ reich 3.1 gewickelt; am Ende des ersten Teilbereichs 3.1 wird der Draht in eine zweite Anschlussvorrichtung 6 hineingeführt, damit verbunden und wieder heraus­ geführt, und weiter auf den Spulenkörper 5 aufgewickelt und am Ende mit der drit­ ten Anschlussvorrichtung 6 verbunden. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, ist der me­ tallische Kern des Drahtes mit einer isolierenden Umhüllung überzogen. Die mögli­ chen Anschlusskombinationen ergeben sich aus folgenden Zusammenstellungen: Der Teilbereich 3.1 wird durch die erste und zweite Anschlussvorrichtung aktiviert. Der Teilbereich 3 wird durch die zweite und dritte Anschlussvorrichtung aktiviert und der gesamte Wicklungsbereich wird durch die erste und dritte Anschlussvorrichtung aktiviert. So können auf einem Spulenkörper 5 drei verschiedene Spulen angeordnet werden und die für die Anwendung günstigsten Spulenparameter von der Ansteuer­ schaltung 4 ausgewählt werden.

Die nachfolgenden Figuren zeigen schematisch wie die Drahtwicklungen angeordnet sein können. Zur besseren Übersicht wurde auch auf die Darstellung des Spulen­ körpers verzichtet.

Fig. 2.1 zeigt eine schematische Wicklungsanordnung. Der Draht 2 bildet von der Anschlussvorrichtung 6.1 bis zur Anschlussvorrichtung 6.2 Drahtwicklungen 3 aus. Die Wicklungen 3 sind nebeneinander angeordnet. Das erste Teilstück des Drahtes 2, mit seinem ersten Drahtwicklungsbereich weist zwischen der Anschlussvorrich­ tung 6.1 und 6.2 einen ersten Widerstandswert auf. Ein zweites Teilstück des Drah­ tes 2, mit weiteren Drahtwicklungen weist zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.2 und 6.3 einen zweiten Widerstandswert auf. Das erste und das zweite Teilstück sind nebeneinander angeordnet. Der gesamte Draht 2 zwischen den Anschlüssen 6.1 und 6.3 weist den dritten und größten Widerstandswert auf. Um schnelle Schaltzei­ ten zu erhalten, wird zuerst der kleinste Drahtteilbereich, der beispielsweise zwi­ schen der Anschlussvorrichtung 6.1 und 6.2 liegt, bestromt. Ist das Ventil der Hydraulikbaugruppe dann an der gewünschten Position, so werden alle Drahtwicklun­ gen, die zusammen den größten Widerstand aufweisen, zwischen den Anschlussvor­ richtungen 6.1 und 6.3 angesteuert. Bei diesem Spulenparameter ist dann die Ver­ lustleistung und damit auch die Eigenerwärmung der Spule minimal, wodurch die thermische Belastung der gesamten Anordnung verbessert wird.

Fig. 2.2 zeigt eine schematische Darstellung zweier nebeneinander angeordneten Drahtwicklungen 3. Hierbei sind zwei voneinander getrennte Drähte 2 nebeneinan­ der angeordnet. Der erste Draht 2, der zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.1 und 6.2 aufgewickelt ist, weist aufgrund seiner Länge den kleineren Widerstands­ wert auf. Das zweite längere Drahtstück 2 mit seinen Wicklungen 3 ist zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.3 und 6.4 angeordnet. Auch hier können die unterschied­ lichen Wicklungsbereiche gemäss den unterschiedlichen Anforderungen betrieben werden. Ferner können die Anschlussvorrichtungen 6.2 und 6.4 über die Ansteuer­ schaltung miteinander verbunden werden, so dass auch die gesamten Wicklungen zwischen 6.1 und 6.3 ausgenutzt werden können.

Fig. 2.3 zeigt zwei übereinander angeordnete Wicklungsbereiche. Der Draht 2 bil­ det von der Anschlussvorrichtung 6.1 bis zur Anschlussvorrichtung 6.2 Drahtwick­ lungen 3 aus. Das erste Teilstück des Drahtes 2, mit seinem ersten Drahtwicklungs­ bereich weist zwischen der Anschlussvorrichtung 6.1 und 6.2 einen ersten Wider­ standswert auf. Ein zweites Teilstück des Drahtes 2, mit weiteren Drahtwicklungen weist zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.2 und 6.3 einen zweiten Wider­ standswert auf. Das erste und das zweite Teilstück sind übereinander oder parallel angeordnet. Der gesamte Draht 2 zwischen den Anschlüssen 6.1 und 6.3 weist den dritten und größten Widerstandswert auf. Um schnelle Schaltzeiten zu erhalten, wird zuerst der kleinste Drahtteilbereich, der beispielsweise zwischen der Anschlussvor­ richtung 6.1 und 6.2 liegt, bestromt. Ist das Ventil der Hydraulikbaugruppe dann an der gewünschten Position, so werden alle Drahtwicklungen, die zusammen den größten Widerstand aufweisen, zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.1 und 6.3 angesteuert. Bei diesem Spulenparameter ist dann die Verlustleistung und damit auch die Eigenerwärmung der Spule minimal, wodurch die thermische Belastung der gesamten Anordnung verbessert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2.4 beschrieben. Hierbei sind zwei von­ einander getrennte Drähte 2 übereinander oder parallel zueinander angeordnet. Der erste Draht 2, der zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.1 und 6.2 aufgewickelt ist, weist aufgrund seiner Länge, seines Querschnitts oder Materials den kleineren Widerstandswert auf. Das zweite Drahtstück 2 mit seinen Wicklungen 3 ist zwischen den Anschlussvorrichtungen 6.3 und 6.4 angeordnet. Auch hier können die unter­ schiedlichen Wicklungsbereiche gemäss den unterschiedlichen Anforderungen be­ trieben werden. Ferner können die Anschlussvorrichtungen 6.2 und 6.4 über die An­ steuerschaltung bei Bedarf miteinander verbunden werden, so dass auch die gesam­ ten Wicklungen zwischen 6.1 und 6.3 ausgenutzt werden können.

Für weitere Anwendungen können auch Drähte verwendet werden, die sich nicht nur in der Länge unterscheiden, sondern aus unterschiedlichen Materialien bestehen oder verschiedene Durchmesser aufweisen. Auch können die unterschiedlichen Teilbereiche unterschiedliche Wicklungsdichten aufweisen.

Ferner können auch noch weitere Wicklungsbereiche auf einem Spulenkörper ange­ ordnet werden.

Durch derartige Ventilspulen, die immer auch einen Hubmagneten darstellen, kön­ nen nicht nur Ventile, sondern auch andere Gegenstände in der gewünschten Weise bewegt werden.

Claims (9)

1. Ventilspule (1) für ein Ventilsteuergerät (7), bestehend aus einem Spulenkörper (5) auf dem Drahtwicklungen (3) angebracht sind, wobei der Draht (2) mit An­ schlussvorrichtungen (6) verbunden ist, die wiederum mit einer elektronischen Ansteuerung (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilspule (1) zumindest drei Anschlussvorrichtungen (6) für zumindest zwei Wicklungsbe­ reiche (3, 3.1) aufweist.

2. Ventilspule (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesam­ ten Drahtwicklungen (3) aus einem durchgehenden Stück Draht (2) bestehen, der auf dem Spulenkörper (5) angeordnet ist.

3. Ventilspule (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Draht­ wicklungen (3) aus mehreren getrennten Drahtstücken bestehen, die auf dem Spulenkörper (5) angeordnet sind.

4. Ventilspule (1) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Drahtende mit einer separaten Anschlussvorrichtung (6a, 6c, 6d, 6e) verbunden ist.

5. Ventilspule (1) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei separate Drahtenden mit jeweils einer eigenen Anschlussvorrichtung (6a, 6c) und zumindest zwei andere separate Drahtenden mit einer gemeinsamen An­ schlussvorrichtung (6b) verbunden sind.

6. Ventilspule (1) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Drahtenden mit zwei Anschlussvorrichtungen (6a, 6c) verbunden sind und zumin­ dest ein dazwischenliegendes Drahtteilstück mit einer weiteren Anschlussvorrich­ tung (6b) verbunden ist.

7. Ventilspule (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die verschiedenen, zwischen zwei Anschlussvorrichtungen (6) ausgebildeten Drahtwicklungen (3) nebeneinander angeordnet sind.

8. Ventilspule (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die verschiedenen, zwischen zwei Anschlussvorrichtungen (6) ausgebildeten Drahtwicklungen (3) übereinander angeordnet sind.

9. Ventilspule (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die verschiedenen, zwischen zwei Anschlussvorrichtungen (6) ausgebildeten Drahtwicklungen (3) nebeneinander und übereinander angeordnet sind.