DE19743842A1

DE19743842A1 - Ventilsteuergerät

Info

Publication number: DE19743842A1
Application number: DE1997143842
Authority: DE
Inventors: Thomas Baron; Andreas Heise
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-04-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventilsteuergerät insbesondere für hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit Radschlupf regelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 5,452,948 ist bereits ein Ventilsteuergerät be kannt geworden, bestehend aus einem zweiteiligen Gehäuse zur Aufnahme mehrerer Ventilspulen, einem im Gehäuse eingesetz ten Trägerelement zur Fixierung der Ventilspulen sowie zur Aufnahme von elektrischen und elektronischen Bauteilen an einer Leiterplatte und mit einem elektrischen Stecker, der mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen an der Leiterplatte und den Ventilspulen in Verbindung steht. Die elektrische Verbindung zwischen den Ventilspulen und dem plattenförmigen Trägerelement geschieht mittels Spulendräh te, die mit den Leiterbahnen des Trägerelementes verlötet sind. Die Ventilspulen sind nach Art einer Clipsverbindung, die Bestandteil des Ventilspulengehäuses ist, in Durchgangs öffnung des Trägerelementes befestigt. Zwischen dem Ventil gehäuse und dem Trägerelement umschließt jeweils eine Ring dichtung den Bereich der Spulendrähte, so daß diese in Rich tung der Gehäuseöffnung abgedichtet sind. Das Trägerelement wird mit den vormontierten Ventilspulen in den Gehäuserahmen eingeschoben und nach Auflegen und Verbinden der mit den Elektronikbauteilen versehenen Leiterplatte mittels eines Gehäusedeckels verschlossen.

Als nachteilig bei dieser Lösung ist das Verclipsen der Ven tilspulen im Trägerelement anzusehen, womit sich eine be sonders steife Verbindung ergibt, die einer elastischen Ab federung der Ventilspule am Trägerelement entgegensteht. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß das Trägerelement nicht zur Aufnahme der Elektronik geeignet ist, so daß zu sätzlicher Bauraum und Fügebedarf bezüglich der Vereinigung des Trägerelementes mit der Elektronikplatte entsteht.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilsteuergerät der eingangs genannten Art mit möglichst geringem baulichen als auch funktionellen Mitteleinsatz ko stengünstig und funktionssicher zu gestalten, wobei beson ders gute Voraussetzungen zur elastischen Halterung und Ab dichtung der Ventilspulen im Gehäuse realisiert werden sol len.

Diese Aufgabe wird für ein Ventilsteuergerät der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den vom Anspruch 1 abhängigen Unteran sprüchen hervor und werden im nachfolgenden anhand der Be schreibung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine als Federelement ausgeführte Umspritzung im Bereich der Spulendrähte einer Ventilspule,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in einer um 90° gedrehten Ansicht,

Fig. 3a-3c einzelne Montageschritte zur Verbindung mehre rer Ventilspulen des aus Fig. 1 bzw. 2 bekannten Typs mit einem Trägerelement und Integration dieser Teile im Gehäuse,

Fig. 4 eine Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes mit allseitiger Abdichtung der elektrischen und elektro nischen Bauteile im Gehäuse.

Die Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößerter Darstellung eine von mehreren gleichartigen Ventilspulen 2, deren Spulendräh te 1 in Richtung der Ventilspulenachse mit symmetrisch ver laufenden Abkröpfungen 4 versehen sind, die abschnittsweise eine elastische Umspritzung 5 aufweisen. Diese elastische Umspritzung 5 hat einerseits die Aufgabe, die fertigungs technisch erforderliche Entformung der Teile zu gewährlei sten, andererseits durch die hierzu verwendete elastische Masse die Funktion eines in der Ventilspule 2 integrierten Federelementes zu übernehmen, so daß unter der Voraussetzung einer Elastizität der Spulendrähte 1 die gewünschte radiale als auch axiale Beweglichkeit der Ventilspulen über die am Trägerelement 3 zu befestigenden Spulendrähte 1 zustande kommt. Zur Befestigung der Spulendrähte 1 am Trägerelement 3 sind diese zumindest im Endbereich nicht mit einer Umsprit zung 5 versehen. Abbildungsgemäß ist vorteilhafterweise die Umspritzung 5 als Hohlzylinder ausgeführt, der oberhalb der Abkröpfung 4, in der Ebene der Spulendrähte 1, mit einer Ausnehmung 7 versehen ist, die sich bis in den Bereich der Abkröpfung 4 eines jeden Spulendrahtes 1 erstreckt. Zweck mäßigerweise kann die als Hohlzylinder ausgeführte Umsprit zung 5 für die Montage und zur korrekten Ausrichtung der Ventilspule 2 im Gehäuse 6 zu einer sich radial über den Durchmesser der Ventilspule 2 erstreckenden Nase 12 ausge formt sein. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich die Umspritzung 5 bis zwischen den Jochring und den Spulenkörper der Ventilspule 2 erstreckt, womit eine wärmeleitende Verbindung im Betrieb der Ventilspule 2 zwi schen dem Spulenkörper und dem Jochring gewährleistet ist. Diese Wahl der Umspritzung 5 ermöglicht überdies den Spulen körper im Jochring der Ventilspule 2 sicher zu fixieren. Die von der Ventilspule 2 abgewandte Stirnfläche der Umspritzung 5 läßt sich nachgiebig an einem die Ventilspule 2 aufnehmen den Trägerelement 3 oder unmittelbar an der Wand eines Ge häuses 6 positionieren. Die freie Beweglichkeit der Ventil spule 2 wird hierbei in Richtung der Ausnehmung 7 und damit in Richtung der Abkröpfungen 4 erhöht. Die Fig. 2 verdeut licht hierbei die gestufte, schachtähnliche Ausnehmung 7 in der Ebene der Spulendrähte 1, womit die Umspritzung 5 als quasi von einer die Ausnehmung 7 charakterisierenden Längs nut einen segmentförmig unterteilten Hohlzylinder bildet, der die aus der Umspritzung 5 oberhalb der Abkröpfungen 7 hervorstehenden Enden der Spulendrähte 1 zu beiden Seiten flankiert.

Nachfolgend werden anhand den Fig. 3a, b und c die einzelnen Montageschritte zur Herstellung eines Ventilsteuergerätes unter Verwendung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten, um spritzten Ventilspule 2 erläutert.

Die Fig. 3 zeigt bereits die aus den Fig. 1 und 2 prinzi piell bekannten und mit der eingangs beschriebenen Umsprit zung 5 versehene Ventilspule 2 in Reihe- bzw. Parallelanord nung mit weiteren Ventilspulen 2 gleicher Bauart, die mög lichst lotrecht zu einem plattenförmigen Trägerelement 3 ausgerichtet sind. Das plattenförmige Trägerelement 3 über nimmt auch die Funktion einer Leiterplatte, die mit elek trischen und elektronischen Bauteilen zur Herstellung eines elektronischen Reglers oder Steuergerätes bestückt ist. Bei der gezeigten Anordnung und Ausrichtung der Ventilspulen 2 gegenüber dem Trägerelement 3 erfolgt in einem einzigen Fü gevorgang die Zusammenführung aller abgebildeten Teile, wozu im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter anderem auch ein parallel zu den Ventilspulen 2 angeordneter Stecker 11 zum Anschluß des Trägerelementes 3 an eine externe Stromquelle gehört. Das Zusammenführen und damit die elektrische Verbin dung des Steckers 11 als auch der Ventilspulen 2 mit dem Trägerelement 3 geschieht hierbei mittels als Einpreßkontak te ausgeführter Spulendrähte 1 und Steckerkontakte 1', so daß nach deren Einfügen in das Trägerelement 3 der bisher bekannte Lötvorgang entfallen kann.

Die Fig. 3b zeigt den abgeschlossenen Fügevorgang der Ven tilspulen 2 und des Steckers 11 am Trägerelement 3, so daß gut erkennbar die Umspritzung 5 ringförmig geschlossen an der Unterseite des Trägerelementes 3 anliegt. Als nächster Herstellungsschritt folgt das Befestigen einer vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Metallplatte 10, die vorzugsweise großflächig als wärmeableitende Platte die elektrischen bzw. elektronischen Bauteile des Trägerelementes 3 kontaktiert und vorzugsweise auf diese aufgeklebt wird.

Die Fig. 3c zeigt schließlich die aus den Ventilspulen 2, dem Stecker 11 und der Metallplatte 10 am Trägerelement 3 vorgefertigte elektrische Baugruppe, die nunmehr fluchtend gegenüber dem Rahmen des Gehäuses 6 ausgerichtet und nach Ein- bzw. Aufbringen von Dicht- und Klebemittel im Bereich der Kontaktflächen zwischen Stecker 11 und Gehäuse 6 und zwischen der Metallplatte 10 und dem Rahmen des Gehäuses 6 in das Gehäuse 6 eingeschoben wird. Hierbei wird deutlich, daß die Metallplatte 10 die Funktion eines Deckels über nimmt, der die Oberseite des vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Gehäuserahmens sicher verschließt.

Das Ventilsteuergerät nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 3 hergestellten Ventilsteuergerät durch die Aus bildung einer horizontalen Zwischenwand 6' im Gehäuse 6, so daß die Ventilspulen 2 nicht als vormontierte Einheit des Trägerelementes 3 mit diesem in das Gehäuse 6 eingefügt wer den, sondern durch Öffnungen 9' in der entfernt zur Stirn fläche des Trägerelementes 3 gelegenen Zwischenwand 6' mit dem Trägerelement 3 mechanisch als auch elektrisch zusammen geführt wird. Das Trägerelement 3 bildet mit den elektri schen und elektronischen Bauteilen, dem Stecker 11 und der Metallplatte 10 eine vorgefertigte Baugruppe, die ab bildungsgemäß von oben in das rahmenförmige Gehäuse 6 einge fügt und jeweils an den Kontaktflächen abgedichtet ist, wo mit sich die Baugruppe hinsichtlich der Gehäuserahmenabdich tung nicht vom Gegenstand nach Fig. 3a-c unterscheidet. Da durch, daß jedoch die Ventilspulen 2 abbildungsgemäß von der Unterseite des Gehäuses 6 durch die Zwischenwand 6' in Rich tung auf das Trägerelement 3 eingefügt werden, ergibt sich die oben dargestellte Abänderung der Montagereihenfolge.

Bei vorliegender Darstellung nach Fig. 4 ist gut die Um spritzung 5 an der Ventilspule 2 zu erkennen, jedoch mit dem Unterschied, daß die Spulendrähte 1 im Bereich der Abkröp fungen 4 durch Wegfall der Ausnehmung 7 nicht mehr freilie gen, sondern durch durch Einbringen von Dichtmasse 8 in eine Öffnung 9 in der Ventilspule 2 allseitig umschlossen sind. Die gleiche Abdichtungsmaßnahme wird für den abbildungsgemä ßen Steckverbinder 13 zum Anschluß an einen Pumpenmotor vor geschlagen. Bei der verwendeten Dichtmasse 8 handelt es sich gleichfalls wie bei der eingangs erwähnten Umspritzung 5 um ein Elastomer oder einen gleichwertigen elastischen Werk stoff.

Zusammenfassend ergibt sich somit ein Ventilsteuergerät, bei dem die Spulendrähte 1 über Z- bzw. S-förmige Abkröpfungen 4 radial nach innen gerichtet sind, die sowohl für die Ein preßtechnik als auch für die Löttechnik geeignet sind. Die hierbei nicht nur die Spulendrähte 1 sondern auch zwischen dem Jochring und dem Spulenkörper sich als Umspritzung 5 erstreckende elastische Masse stellt bei Bestromung der Ven tilspule 2 einen Wärmetransport von der Spulenwicklung zum Jochring sicher und gewährleistet überdies die einwandfreie Fixierung des Spulenkörpers im Jochring. Die Ventilspule 2 zeichnet sich durch eine elastische Spulenaufhängung und ggf. auch -abdichtung am Trägerelement 3 aus. Vorteilhafter weise wird die Ventilspule 2 bei Ausführung der Spulendrähte 1 als Einpreßkontakte verblüffend einfach in die Trägerplat te 3 und damit in die Leiterplatte eingesteckt, wodurch sich eine sichere Befestigung ergibt. Sollen die elektronischen und elektrischen Bauteile auf der Trägerplatte 3 mit dem die Hydraulikventile aufzunehmenden Ventilblock dicht sein, so können die Ventilspulen 2 direkt mit dem Trägerelement 3 eine Baugruppe bilden, die im Gehäuse 6 abgedichtet ist. Das Gehäuse 6 weist hierzu gemäß Fig. 3c zwangsläufig am Gehäu serahmen eine Dichtung auf, die beim Aufsetzen des Ventil steuergerätes auf den Ventilblock die notwendige Abdichtung herstellt.

Soll das Ventilsteuergerät jedoch losgelöst vom Ventilblock eine flüssigkeitsdichte Einheit der elektrischen bzw. elek tronischen Bauelemente aufweisen, so sind gemäß Fig. 4 die Öffnungen 9 in den Ventilspulen 2 mit einer Dichtmasse im Bereich der Spulendrähte 1 auszufüllen. Alternativ dazu könnte natürlich auch jeder der am Ventilblock überstehenden Ventildome oder auch die Kontaktflächen zwischen der Ventil spule 2 und des im Ventilblock eingebrachten Hydraulikven tils mit einer derartigen Dichtmasse 8 bzw. Abdichtung ver sehen werden.

Die Erfindung weist somit unter anderem folgende Vorteile auf:

Vergrößerung der für elektrische und elektronische Bauele mente auf der Trägerplatte zur Verfügung stehenden Fläche.

Integration der elastischen Umspritzung unmittelbar in den Spulenbereich zwecks Darstellung elastischer Eigenschaften der Ventilspulen 2.

Optimale Ausrichtung der Ventilspulen 2 in Richtung der Dome der Hydraulikventile.

Montage- und Befestigungsvereinfachung der Ventilspulen am Trägerelement mittels Einpreßkontakte, die mit relativ ein fachen, durch die Öffnungen 9' der Ventilspulen 2 eingefüg ten und geführten Werkzeugen zustande kommt.

Verwendung gleicher Kontaktabstände in der Trägerplatte 3 zwecks Vereinheitlichung der Leiterplattenbestückung mit unterschiedlichen Ventilspulen 2.

Höhenausgleich von unterschiedlich großen Ventilspulen mit tels einfacher Dimensionierung und Anpassung der Umspritzung 5.

Einfache Funktionsprüfung der Ventilspulen 2, da diese auch noch nach Montage im Gehäuse 6 durch die Öffnungen 9 der Ventilspulen 1 zugänglich sind.

Hohe Positionsgenauigkeit der Ventilspulen gegenüber der Trägerplatte 3 mittels eines einfachen Einpreßwerkzeuges.

Beliebige Abdichtvarianten der Ventilspulen 2 im Gehäuse 6 sind gewährleistet.

Beschränkung einen einzigen Fügevorgang zur Einpressung al ler elektrischer Elemente im Trägerelement 3.

Bezugszeichenliste

1

Spulendraht

2

Ventilspule

3

Trägerelement

4

Abkröpfung

5

Umspritzung

6

Gehäuse

6

' Zwischenwand

7

Ausnehmung

8

Dichtmasse

9

,

9

' Öffnung

10

Metallplatte

11

Stecker

12

Nase

13

Steckverbinder

Claims

1. Ventilsteuergerät, bestehend aus einem Gehäuse zur Auf nahme mehrerer darin angeordneter Ventilspulen, einem Trägerelement, vorzugsweise zur Aufnahme von elektri schen und/oder elektronischen Bauteilen und einer elek trischen Kontaktierung, die mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und den Ventilspulen in Verbindung steht, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Ventilspulen und dem Trägerelement mittels mehrerer Spulendrähte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulendrähte (1) im Bereich zwischen den Ventil spulen (2) und dem Trägerelement (3) in Richtung der Ventilspulenachsen Abkröpfungen (4) aufweisen, die je weils von einer Umspritzung (5) begrenzt oder in dieser eingebettet sind, aus der die Enden der Spulendrähte (1) mit den Abkröpfungen (4) in Richtung auf das Trägerele ment (3) hervorstehen.

2. Ventilsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Umspritzung (5) aus einer elastischen Masse besteht, die sich bis zwischen den Jochring und den Spu lenkörper einer jeden Ventilspule (2) derart erstreckt, daß eine wärmeleitende Verbindung im Betrieb der Ventil spule (2) zwischen jeweils einem Spulenkörper und dem Jochring hergestellt ist.

3. Ventilsteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Umspritzung (5) den Spulenkörper im Joch ring in der Ventilspule (2) fixiert.

4. Ventilsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspritzung (5) außerhalb der Ventilspule (2) nachgiebig, vorzugs weise federnd an dem Gehäuse (6) oder am Trägerelement (3) anliegt.

5. Ventilsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abkröpfung (4) in Radial- als auch Axialrichtung an der Umspritzung (5) abstützt oder vorzugsweise in der Umspritzung eingebet tet ist und daß die der Abkröpfung (4) folgenden Enden der Spulendrähte (1) jeweils in einer Ausnehmung (7) der Umspritzung (5) frei beweglich sind.

6. Ventilsteuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß nach Montage der Ventilspule (2) im Gehäuse (6) durch eine Öffnung (9) in der Ventilspule (2) Dichtmasse (8) in die Umspritzung (5) eingebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsteuergerätes, bestehend aus einem Gehäuse zur Aufnahme mehrerer darin angeordneter Ventilspulen, einem Trägerelement, vorzugs weise zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektro nischen Bauteilen und einem elektrischen Stecker, der mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und den Ventilspulen in Verbindung steht, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Ventilspulen und dem Trägerelement mittels mehrerer Spulendrähte erfolgt, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrens schritte:

- Zwischen Jochring und Spulenkörper der Ventilspule (2) wird eine elastische Masse eingebracht, die sich außer halb der Ventilspule (2) bis kurz vor den Enden der Spu lendrähte als Umspritzung (5) erstreckt
- Die Ventilspulen (2) werden mit den Spulendrähten (1) entweder unmittelbar mit dem Trägerelement (3) als vor montierte Baugruppe in das Gehäuse (6) eingesetzt oder mittelbar durch Öffnungen (9') in einer Zwischenwand (6') des Gehäuses (6) eingeführt und mit dem aus der entgegengelegenen Richtung in das Gehäuse (6) eingefüg ten Trägerelement (3) verbunden
- Auf der von den Ventilspulen (2) abgewandten Seite des Trägerelementes (3) wird eine Platte (Metallplatte 10) befestigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in mehrere für die Aufnahme von Ventildomen vorgesehene Öffnungen (9) der Ventilspulen (2) fließfähige Dicht masse (8) eingefüllt wird, die eine in der Umspritzung (5) vorgesehene Ausnehmung (7) ausfüllt und die Spulen drähte (1) abdichtet.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulendrähte (1) als Einpreßkontakte ausgeführt sind, die nach Einpressen in das Trägerelement (3) mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen des Trägerelementes (3) mechanisch als auch elektrisch ver bunden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Bauteil des Trägerelementes (3) am Ge häuse (6) ein mit einer externen Stromquelle verbind barer Stecker (11) vorgesehen ist, dessen Einpreßkontak te in einer einzigen Einpreßoperation gemeinsam mit den Einpreßkontakten der Spulendrähte (1) am Trägerelement (3) befestigt wird.