DE102012202332A1

DE102012202332A1 - Magnetbaugruppe und Magnetventil für ein Fahrzeug sowie Verfahren zur Herstellung einer Magnetbaugruppe

Info

Publication number: DE102012202332A1
Application number: DE201210202332
Authority: DE
Inventors: Guenther Schnalzger; Bernhard Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetbaugruppe (2) zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einem Wicklungsträger (20), auf welchen eine elektrische Wicklung (22) aufgebracht ist, und mit einem aus einem magnetisch leitenden Material bestehenden Gehäuse (24), sowie ein Magnetventil (1) für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Magnetbaugruppe (2). Erfindungsgemäß ist die elektrische Wicklung (22) in ein das Gehäuse (24) ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Magnetbaugruppe nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem korrespondierenden Magnetventil für ein Fahrzeug mit einer solchen Magnetbaugruppe nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 6 sowie von einem korrespondierenden Verfahren zur Herstellung einer Magnetbaugruppe nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 7.
Üblicherweise werden Magnetbaugruppen, welche beispielsweise für Magnetventile in Antiblockiersystemen (ABS) und/oder Antriebsschlupfregelungen (TCS) und/oder elektronischen Stabilitätsprogrammen (ESP) eingesetzt werden, aus Einzelteilen wie einem Wicklungsträger, einer Wicklung, einem Gehäuse, einer Abdeckscheibe und Spulenkontaktanschlüssen bzw. Stanzgitteranbindungen hergestellt. Die Magnetbaugruppe kann mit einer Ventilpatrone kombiniert werden und auf diese Weise ein Magnetventil ausbilden. Hierbei ist der Wicklungsträger mit der Wicklung im Gehäuse der Magnetbaugruppe verbaut, wobei zwischen dem Wicklungsträger mit der Wicklung und dem Gehäuse ein Luftspalt ausgebildet ist.
Zur Herstellung einer Magnetbaugruppe wird eine Wicklung mit einem Wicklungsträger verbunden und anschließend wird der Wicklungsträger mit der Wicklung innerhalb des Gehäuses angeordnet und befestigt. Über eine Abdeckscheibe wird das Gehäuse geschlossen. Auf diese Weise können die im Gehäuseinneren angeordneten Einzelteile, wie beispielsweise die Wicklung vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
In der Patentschrift DE 100 38 091 B4 wird beispielsweise ein Magnetventil, insbesondere für eine schlupfgeregelte, hydraulische Fahrzeugbremsanlage beschrieben. Das beschriebene Magnetventil umfasst eine Magnetbaugruppe und eine Ventilpatrone, wobei die Ventilpatrone eine Führungshülse und einen in der Führungshülse längsbeweglichen Anker aufweist, welcher in Abhängigkeit von der von der Magnetbaugruppe erzeugten Magnetkraft bewegt wird. Die Magnetbaugruppe umfasst einen Wicklungsträger, auf welchen eine Spulenwicklung aufgebracht ist, ein Gehäuse, eine Abdeckscheibe sowie Spulenkontaktanschlüsse und ist und auf die Ventilpatrone aufgepresst. Dadurch kann ein von einer Wicklung erzeugter Magnetfluss über das Gehäuse der Magnetbaugruppe und die Abdeckscheibe in die Ventilpatrone eingeleitet werden. Über die erzeugte Magnetkraft kann dann der in der Ventilpatrone beweglich geführte Anker bewegt werden, um das Magnetventil zu öffnen bzw. zu schließen. Das Magnetventil ist in einem Ventilblock angeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Magnetbaugruppe sowie das erfindungsgemäße Magnetventil für ein Fahrzeug und das Verfahren zur Herstellung einer Magnetbaugruppe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 6 und 7 haben demgegenüber den Vorteil, dass eine elektrische Wicklung in ein, ein Gehäuse ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet ist. Um einen solchen Formschluss zwischen der elektrischen Wicklung und dem magnetisch leitfähigen Kunststoffgemisch herzustellen, können beispielsweise entsprechende Kunststoffgießverfahren bzw. Kunststoffspritzgießverfahren eingesetzt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Magnetbaugruppe zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einem Wicklungsträger zur Verfügung, auf welchen eine elektrische Wicklung aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist die elektrische Wicklung in ein das Gehäuse ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet. Dieses Kunststoffgemisch kann beispielweise paramagnetische Stoffe und/oder Stoffverbindungen enthalten. Durch das direkte Einbetten des Wicklungsträgers mit der elektrischen Wicklung kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Teilezahl erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den Montageaufwand zu reduzieren, was zu einer Kostenersparnis führen kann. In vorteilhafter Weise kann auch das Vorfertigen des Gehäuses entfallen, welches den Wicklungsträger mit der elektrischen Wicklung vor äußeren Einflüssen schützt und über welches die Magnetbaugruppe mit der Ventilpatrone verbunden werden kann. Des Weiteren kann durch das Einbetten des Wicklungsträgers mit der elektrischen Wicklung in das magnetisch leitende Kunststoffgemisch die magnetisch leitende Abdeckscheibe entfallen, welche das herkömmliche Gehäuse abschließt und eine Übertragung des Magnetflusses ermöglicht. Ein weiterer Vorteil des Umspritzens des Wicklungsträgers mit der Wicklung ist eine robustere Ausführung der Magnetbaugruppe, da die Wicklung umspritzt und somit geschützt ist und/oder ein Verschieben und/oder eine Positionsänderung der Windungen der elektrischen Wicklung reduziert werden kann. Zudem kann in vorteilhafter Weise eine bessere thermische Anbindung der elektrischen Wicklung an das Gehäuse und somit eine verbesserte Ableitung der erzeugten Wärme erzielt werden. Die bessere thermische Anbindung wird insbesondere dadurch erzielt, dass ein Luftspalt zwischen der Wicklung und dem Gehäuse durch das direkte Umspritzen vermieden wird. Dadurch kann auch der magnetische Übergang zwischen der elektrischen Wicklung und dem Gehäuse verbessert werden, wodurch der Magnetfluss in vorteilhafter Weise ohne wesentliche Verluste in das magnetisch leitfähige Kunststoffgemisch übergehen kann. Des Weiteren kann die Magnetbaugruppe durch das Vermeiden des Luftspalts zwischen der elektrischen Wicklung und dem Gehäuse in vorteilhafter Weise kompakter ausgeführt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Magnetventil für ein Fahrzeug mit einer Magnetbaugruppe und einer Ventilpatrone zur Verfügung, wobei die Ventilpatrone eine Führungshülse und einen in der Führungshülse längsbeweglichen Anker aufweist. Der Anker ist über eine von der Magnetbaugruppe erzeugte Magnetkraft gegen eine Federkraft eines Federelements bewegbar. Erfindungsgemäß weist die Magnetbaugruppe eine ein Magnetfeld erzeugende elektrische Wicklung auf, welche auf einen Wicklungsträger aufgebracht ist in ein, ein Gehäuse ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet ist.
Des Weiteren wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Magnetbaugruppe mit einem Wicklungsträger, auf welchen eine elektrische Wicklung aufgebracht wird, und einem Gehäuse vorgeschlagen, welches den Wicklungsträger mit der Wicklung umgibt. Erfindungsgemäß wird nach dem Bewickeln des Wicklungsträgers der Wicklungsträger mit der Wicklung in eine die äußeren Abmessungen und Form der Magnetbaugruppe vorgebende Form eingelegt und von einem magnetisch leitfähigen Kunststoffgemisch umgossen und/oder umspritzt. Auf diese Weise können in vorteilhafter Weise Fertigungsschritte, wie beispielsweise das Vorfertigen eines Gehäuses und/oder das Verschließen des Gehäuses mit einer magnetisch leitfähigen Abdeckscheibe entfallen, wobei der erforderliche Magnetkreis zur Erzeugung der Magnetkraft erhalten bleibt. Eine auf diese Weise hergestellte Magnetbaugruppe kann im Unterschied zu herkömmlichen Magnetbaugruppen in vorteilhafter Weise kompakter ausgeführt werden, da der Luftspalt zwischen der elektrischen Wicklung und dem Gehäuse entfällt. Das durch Umspritzen bzw. Umgießen erstellte Gehäuse kann in vorteilhafter Weise ideal an den Verbauort und/oder an die elektrische Wicklung angepasst werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetbaugruppe möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass dem Kunststoffgemisch ein magnetisch leitendes Metallpulver, wie beispielsweise Eisen und/oder Nickel und/oder Kobalt, und/oder eine paramagnetische Verbindung beigemischt werden kann. Das Metallpulver und/oder der paramagnetische Stoff und/oder die paramagnetische Stoffverbindung machen das Kunststoffgehäuse in vorteilhafter Weise magnetisch leitfähig. Das Beimischen von magnetisch leitendem Metallpulver ist in vorteilhafter Weise kostengünstig umsetzbar. Des Weiteren kann ein Kunststoffgehäuse mit beigemischtem Metallpulver in vorteilhafter Weise leichter sein als ein komplettes Metallgehäuse.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe ist in dem gespritzten Gehäuse mindestens eine Aussparung zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung vorgesehen. Diese Aussparung kann in vorteilhafter Weise im Spritz- und/oder Gießwerkzeug vorgesehen werden, so dass keine weiteren Kosten für die Herstellung der Kontaktierung entstehen. Des Weiteren kann die Wicklung durch die vorgesehene Aussparung in vorteilhafter Weise schnell und einfach kontaktiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils mit einer erfindungsgemäßen Magnetbaugruppe.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes erfindungsgemäßen Magnetventils 1 für ein Fahrzeug eine Magnetbaugruppe 2 und eine Ventilpatrone 3, welche einen Polkern 4, welcher mit einer Führungshülse 32 verschweißt ist und diese abschließt, und einen in der Führungshülse 32 längsbeweglichen Anker 34 aufweist. Der Anker 34 ist durch eine von der Magnetbaugruppe 2 erzeugten Magnetkraft gegen eine Federkraft eines Federelements 36 bewegbar.
Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, weist die Magnetbaugruppe 2 einen Wicklungsträger 20 auf, auf welchen eine elektrische Wicklung 22 aufgebracht ist. Die elektrische Wicklung 22 kann hierbei als Kupferdraht ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß ist die elektrische Wicklung 22 der Magnetbaugruppe 2 in ein das Gehäuse 24 ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet. Hierbei sind dem Kunststoffgemisch beispielsweise ein paramagnetischer Stoff und/oder eine paramagnetische Stoffverbindung beigemischt. Dem Kunststoffgemisch kann beispielsweise ein magnetisch leitendes Metall beigemischt werden, welches beispielsweise Eisen und/oder Nickel und/oder Kobalt umfasst. Der Wicklungsträger 20 mit der elektrischen Wicklung 22 kann beispielsweise in einem Kunststoffgießverfahren und/oder einem Kunststoffspritzgießverfahren mit dem Kunststoffgemisch umspritzt bzw. umgossen werden. Im Gehäuse 24 ist mindestens eine Aussparung zur elektrischen Kontaktierung 26 der elektrischen Wicklung 22 vorgesehen. Durch das direkte Einbetten der Wicklung 22 in das Gehäuse 24 wird eine kompakte und/oder stabile Magnetbaugruppe 2 zur Verfügung gestellt, in welcher ein Magnetfluss in vorteilhafter Weise nahezu verlustfrei von der elektrischen Wicklung 22 in das Gehäuse 24 und vom Gehäuse 24 in die Ventilpatrone 3 übertragen werden kann. Diese Effekte werden insbesondere dadurch erzielt, dass zwischen der elektrischen Wicklung 22 und dem Gehäuse 24 kein Luftspalt entsteht, welcher das Magnetfeld abschwächen kann. Des Weiteren können die Windungen der elektrischen Wicklung 22 nicht verrutschen, weil diese durch das Einbetten in das Gehäuse 24 fixiert sind. Des Weiteren kann das Gehäuse 24 durch die Wahl des Guss- bzw. Spritzwerkzeugs in der Form und in den Abmessungen ideal an die äußeren Bedingungen angepasst werden. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass durch den Wegfall des Luftspalts eine bessere thermische Anbindung zwischen der elektrischen Wicklung 22 und dem Gehäuse 24 und somit eine verbesserte Wärmeableitung ermöglich werden.
Der Wicklungsträger 20 mit der elektrischen Wicklung 22 ist durch ein Gehäuse 24 vor äußeren Einflüssen geschützt. Des Weiteren kann die Magnetbaugruppe 2 über das Gehäuse 24 mit der Ventilpatrone 3 verbunden und fixiert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Magnetbaugruppe 2 auf die Ventilpatrone 3 aufgepresst. Wird die elektrische Wicklung 22 der Magnetbaugruppe 2 über die Kontaktierung 26 bestromt, dann wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Magnetkraft den Anker 34 und somit das am Anker 34 angeordnete Schließglied 38 gegen die Federkraft des Federelements 36 bewegt. Durch diese Bewegung entfernt sich das Schließglied 38 vom Ventilsitz 39 und das Magnetventil 1 wird geöffnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Magnetventil 1 in einem Ventilblock 30 verstemmt.
Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, ist das dargestellte Ausführungsbeispiel ein stromlos geschlossenes Magnetventil 1. Das bedeutet, dass die Federkraft des Federelements 36 über den Anker 34 auf ein Schließglied 38 übertragen wird, welches am Anker 34 angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Schließglied 38 dichtend in einen Ventilsitz 39 gedrückt, welcher am Boden einer Ventilsitzhülse 5 ausgebildet ist, so dass das Magnetventil 1 im stromlosen Zustand geschlossen ist. Bei einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform ist das Magnetventil als stromlos offenes Magnetventil ausgeführt, welches im unbestromten Zustand geöffnet und im bestromten Zustand geschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Magnetbaugruppe 2 umfasst einen Verfahrensschritt, bei welchem auf einem Wicklungsträger 20 eine elektrische Wicklung 22 mit mindestens einer Windung aufgebracht wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird nach dem Bewickeln des Wicklungsträgers 20, der Wicklungsträger 20 mit der elektrischen Wicklung 22 in eine die äußeren Abmessungen und Form der Magnetbaugruppe 2 vorgebende Form eingelegt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Wicklungsträgers 20 mit der elektrischen Wicklung 22 von einem magnetisch leitfähigen Kunststoffgemisch umgossen, welches durch die vorgegebene Form die benötigte äußere Form annimmt und den Wicklungsträger 20 mit der elektrischen Wicklung 22 ideal vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise mechanische Einflüsse und/oder Flüssigkeiten bzw. Feuchtigkeit schützt. Das verwendete Kunststoffgemisch kann mindestens ein Metallpulver wie beispielsweise Eisen und/oder Nickel und/oder Kobalt und/oder einen anderen paramagnetischen Stoff und/oder eine andere paramagnetische Stoffverbindung aufweisen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Magnetbaugruppe zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einem Wicklungsträger, auf welchen eine elektrische Wicklung aufgebracht ist und ein aus einem magnetisch leitenden Material bestehenden Gehäuse zur Verfügung, wobei die elektrische Wicklung in das das Gehäuse ausbildende magnetisch leitfähige Kunststoffgemisch eingebettet ist. Erfindungsgemäße Magnetbaugruppen können in vorteilhafter Weise stabiler und/oder kompakter ausgeführt werden, als andere aus dem Stand der Technik bekannte Magnetbaugruppen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10038091 B4 [0004]

Claims

Magnetbaugruppe zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einem Wicklungsträger (20), auf welchen eine elektrische Wicklung (22) aufgebracht ist, und mit einem aus einem magnetisch leitenden Material bestehenden Gehäuse (24), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wicklung (22) in ein das Gehäuse (24) ausbildendes magnetisch leitfähiges Kunststoffgemisch eingebettet ist.
Magnetbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoffgemisch ein paramagnetischer Stoff und/oder eine paramagnetische Stoffverbindung beigemischt ist.
Magnetbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoffgemisch ein magnetisch leitendes Metallpulver beigemischt ist.
Magnetbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver Eisen und/oder Nickel und/oder Kobalt umfasst.
Magnetbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (24) mindestens eine Aussparung zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung (22) vorgesehen ist.
Magnetventil für ein Fahrzeug, welches eine Magnetbaugruppe (2) und eine Ventilpatrone Teil (3) umfasst, wobei die Ventilpatrone (3) eine Führungshülse (32) und einen in der Führungshülse (32) längsbeweglichen Anker (34) aufweist, wobei der Anker (34) über eine Magnetkraft der Magnetbaugruppe (2) gegen eine Federkraft eines Federelements (36) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Magnetbaugruppe (2) mit einem Wicklungsträger (20), auf welchen eine elektrische Wicklung (22) aufgebracht wird, und mit einem Gehäuse (24), welches den Wicklungsträger (20) mit der Wicklung (22) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Bewickeln des Wicklungsträgers (20), der Wicklungsträger (20) mit der Wicklung (22) in eine die äußeren Abmessungen und Form der Magnetbaugruppe (2) vorgebende Form eingelegt und mit einem magnetisch leitfähigen Kunststoffgemisch umgossen und/oder umspritzt wird.