DE102005042784A1

DE102005042784A1 - Valve arrangement and cooling device

Info

Publication number: DE102005042784A1
Application number: DE102005042784A
Authority: DE
Inventors: Albert Dr. Köckemann; Gerold Liebler; Joachim Neumann
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-02-01
Also published as: WO2007012402A1

Abstract

Offenbart sind eine elektrohydraulische Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse und zumindest einem Elektronikgehäuse zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik) und eine Kühlvorrichtung für eine derartige Ventilanordnung. Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse steht.Disclosed are an electrohydraulic valve assembly with a valve housing and at least one electronics housing for receiving electronic components for controlling the valve (on-board electronics) and a cooling device for such a valve assembly. According to the invention, the valve arrangement has a cooling element through which a coolant flows or which acts thermoelectrically and is in thermal contact with the electronics housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18.The The invention relates to a valve arrangement according to the preamble of the claim 1 and a cooling device according to the preamble of claim 18.

Eine derartige Ventilanordnung ist beispielsweise aus der DE 195 30 935 C2 bekannt. Bei dieser herkömmlichen elektrohydraulischen Ventilanordnung erfolgt die Betätigung eines Steuerkolbens über ein oder zwei Betätigungsmagnete, die über eine Ansteuerelektronik in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuereinheit angesteuert werden. Die Ansteuerelektronik und ein induktiver Wegaufnehmer zur Lageerfassung des Steuerkolbens sind bei derartigen Ventilen in einem Elektronikgehäuse aus Kunststoff integriert (On Board-Elektronik), das über zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Anlageflächen an dem Ventilgehäuse anliegt und auf diesem befestigt ist. In dem Elektronikgehäuse ist eine mit elektronischen Bauteilen der Ansteuerelektronik bestückte Leiterplatte angeordnet, die zur Verbesserung der Wärmeabfuhr an einem Sockel eines aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Abschlussdeckels des Elektronikgehäuses befestigt ist. Weitere elektronische Leistungsbauelemente der Ansteuerelektronik, wie beispielsweise Leistungstransistoren, sind zur verbesserten Wärmeabführung direkt auf dem Sockel des Abschlussdeckels befestigt. Der Abschlussdeckel ist abschnittsweise mit Kühlrippen versehen, die durch passive, thermische Konvektion mit der Umgebungsluft die Kühlwirkung des Abschlussdeckels verbessern.Such a valve arrangement is for example from the DE 195 30 935 C2 known. In this conventional electrohydraulic valve assembly, the actuation of a control piston via one or two actuation magnets, which are controlled via a control electronics in response to control signals of a control unit. The control electronics and an inductive position transducer for detecting the position of the control piston are integrated in such valves in an electronics housing made of plastic (on-board electronics), which rests on two mutually perpendicular contact surfaces on the valve housing and is fixed thereto. In the electronics housing a stocked with electronic components of the control electronics circuit board is arranged, which is attached to improve the heat dissipation to a base of a good heat conducting material existing end cover of the electronics housing. Further electronic power components of the control electronics, such as power transistors, are mounted directly on the base of the end cover for improved heat dissipation. The end cover is partially equipped with cooling fins, which improve the cooling effect of the end cover by passive, thermal convection with the ambient air.

Nachteilig bei derartigen Ventilanordnungen ist, dass die Wärmeabfuhr über den Abschlussdeckel, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, beispielsweise in warmen Ländern oder im Warmbereich von Arbeitsmaschinen, sowie durch eine verringerte Kühlluftzufuhr, beispielsweise aufgrund von Schallschutzgehäusen nicht ausreicht, um die elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik ausreichend zu kühlen und es aufgrund der hohen Betriebstemperaturen zu einem fehlerhaften Arbeiten und einer verkürzten Lebensdauer der Elektronikbauteile bis hin zum Ausfall der Ansteuerelektronik kommen kann.adversely in such valve arrangements is that the heat dissipation through the end cap, in particular at high ambient temperatures, for example in warm countries or in the warm area of working machines, as well as by a reduced Supply of cooling air, for example, due to soundproof housings is not sufficient to the sufficiently cool electronic components of the control electronics and It is due to the high operating temperatures to a faulty Work and a shortened Lifespan of the electronic components up to the failure of the control electronics come can.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Ventilanordnung zu schaffen, bei der eine verbesserte Kühlung der elektronischen Bauteile ermöglicht ist.In contrast, lies The invention is based on the object, an electro-hydraulic valve assembly to create, in which an improved cooling of the electronic components allows is.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventilanordnung mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 und durch eine Kühl- vorrichtung für derartige Ventilanordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.These Task is through a valve assembly with the feature combination of claim 1 and by a cooling device for such valve assemblies solved with the features of claim 18.

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse und zumindest ein Elektronikgehäuse zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik). Erfindungsgemäß ist ein aktives, d.h. von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse steht.The inventive electrohydraulic valve assembly has a valve body and at least one electronics housing for receiving electronic components for controlling the valve (On-board electronics). According to the invention, an active, i. from a coolant flowed through or thermoelectrically acting cooling element for cooling the electronic Provided components that is in thermal contact with the electronics housing.

Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für eine elektrohydraulische Ventilanordnung hat ein Kühlelement und zumindest ein Halteelement zum Befestigen des Kühlelements an einem Elektronikgehäuse des Ventils. Erfindungsgemäß hat die Kühlvorrichtung ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikge häuse steht. Die Kühlvorrichtung kann als Nachrüstbausatz an bestehenden Ventilen befestigt werden.A Cooling device according to the invention for one electrohydraulic valve assembly has a cooling element and at least one Holding element for securing the cooling element to an electronics housing of the Valve. According to the invention cooler one from a coolant flowed through or thermoelectrically acting cooling element, which is in thermal Contact with the electronics housing stands. The cooling device can as a retrofit kit be attached to existing valves.

Aufgrund der aktiven Kühlung des Elektronikgehäuses über das von Kühlmittel durchströmte oder thermoelektrisch wirkende Kühlelement wird die Wärmeabfuhr, gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 195 30 935 C2 mit passiver Konvektionskühlung, durch die Umgebungsluft wesentlich erhöht, so dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen und verringerter Kühlluftströmung eine ausreichende Kühlung des Elektronikgehäuses und der Elektronikbauteile gewährleistet ist. Dadurch wird die Betriebstemperatur der Ansteuerelektronik gesenkt, so dass ein temperaturbedingtes Fehlverhalten der elektronischen Bauteile bei erhöhter Lebensdauer der Ansteuerelektronik verhindert wird.Due to the active cooling of the electronics housing via the coolant flowed through or thermoelectrically acting cooling element, the heat dissipation, compared to the prior art according to the DE 195 30 935 C2 with passive convection cooling, significantly increased by the ambient air, so that even at high ambient temperatures and reduced cooling air flow sufficient cooling of the electronics housing and the electronic components is guaranteed. As a result, the operating temperature of the control electronics is lowered, so that a temperature-induced malfunction of the electronic components with increased service life of the control electronics is prevented.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Kühlelement zumindest ein thermoelektrisches Peltier-Element. Dieses besteht beispielsweise aus zwei dünnen keramischen Platten zwischen denen abwechselnd p- und n-dotierte Halbleitermaterialien in einer Serienschaltung angeordnet sind. Durch Anlegen einer Gleichspannung wird aufgrund der Serienschaltung aus zwei Materialien mit verschiedenen Niveaus in der thermoelektrischen Spannungsreihe eine der Keramikplatten gekühlt und die andere erwärmt, so dass ein Temperaturgefälle zwischen den Keramikplatten entsteht (Peltier-Effekt). Derartige thermoelektrische Peltier-Elemente erreichen hohe Temperaturdifferenzen (bis 70°C) bei guten Wirkungsgraden und sind aufgrund fehlender beweglicher Bauteile im Betrieb geräuschlos und wartungsfrei. Durch thermischen Kontakt der gekühlten Keramikplatte mit dem Elektronikgehäuse kann die entstehende Wärmemenge der elektronischen Bauteile abgeführt und dadurch die Temperatur der Ansteuerelektronik gesenkt werden.In a preferred embodiment of the invention, the cooling element has at least one thermoelectric Peltier element. This consists for example of two thin ceramic plates between which alternately p- and n-doped semiconductor materials are arranged in a series circuit. By applying a DC voltage, one of the ceramic plates is cooled and the other is heated due to the series connection of two materials with different levels in the thermoelectric voltage series, so that a temperature gradient arises between the ceramic plates (Peltier effect). Such thermoelectric Peltier elements reach high temperature differences (up to 70 ° C) with good efficiencies and are silent and maintenance-free due to the lack of moving components during operation. By thermal contact of the cooled ceramic plate with the electronics housing, the resulting amount of heat of the electronic components can be dissipated and thereby the temperature of Control electronics are lowered.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Kühlelement eine fluidgekühlte Kühlplatte. Aufgrund der thermischen Konvektion des Fluides, beispielsweise Wasser, Öl oder Luft, wird über die Kühlplatte in Abhängigkeit der Kühlmittelart und dessen Strömungsgeschwindigkeit eine hohe Wärmemenge von dem Elektronikgehäuse abgeführt und dadurch die Ansteuerelektronik definiert gekühlt.According to one another preferred embodiment The invention is the cooling element a fluid cooled Cooling plate. Due to the thermal convection of the fluid, for example Water, oil or air, is over the cooling plate dependent on the type of coolant and its flow rate a high amount of heat from the electronics housing dissipated and thereby the drive electronics defined chilled.

Die Kühlplatte hat vorzugsweise zumindest einen Kühlkanal, der über Kühlmittelanschlüsse an einen Kühlkreislauf anschließbar und über diesen mit dem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, versorgbar ist.The cooling plate Preferably, at least one cooling channel, the coolant connections via a Cooling circuit connectable and over this with the coolant, for example, water, can be supplied.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Kühlplatte zwei im Wesentlichen parallele Bohrungen aufweist, die über eine etwa senkrecht zu diesen verlaufende Querbohrung miteinander verbunden sind und einen etwa U-förmigen Kühlkanal in der Kühlplatte ausbilden, der über zwei Kühlmittelanschlüsse mit Kühlmittel versorgbar ist. Der von den Bohrungen gebildete Kühlkanal ist gegenüber einem im Gußverfahren hergestellten Kühlkanal fertigungstechnisch einfach herstellbar.When it has proven particularly advantageous if the cooling plate has two substantially parallel holes, which has a connected approximately perpendicular to these transverse transverse bore are and about U-shaped cooling channel in the cooling plate train that over two coolant connections with coolant is available. The cooling channel formed by the holes is opposite one in the casting process manufactured cooling channel manufacturing technology easy to produce.

Gemäß einer Variante der Erfindung sind in die Kühlplatte zwei schräg zueinander angestellte, miteinander verbundene Bohrungen eingebracht, die einen etwa V-förmigen Kühlkanal in der Kühlplatte ausbilden. Hierzu sind lediglich zwei Bohrungen erforderlich, so dass die Herstellung des Kühlkanals weiter vereinfacht ist.According to one Variant of the invention are in the cooling plate two obliquely to each other Employed, interconnected holes introduced, the one about V-shaped cooling channel in the cooling plate. For this purpose, only two holes are required, so that the production the cooling channel on is simplified.

Vorzugsweise ist das Kühlelement über eine Anlagefläche zumindest abschnittsweise mit einer Seitenfläche des Elektronikgehäuses unmittelbar oder über ein Wärme leitmedium, insbesondere eine Wärmeleitpaste in Anlage gebracht. Dadurch wird die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlelement und dem Elektronikgehäuse weiter verbessert.Preferably is the cooling element over a contact surface at least in sections with a side surface of the electronics housing directly or via a Heat conducting medium, in particular a thermal compound brought into contact. This will heat transfer between the cooling element and the electronics housing further improved.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement über zumindest ein Halteelement mit dem Elektronikgehäuse und/oder dem Ventilgehäuse verbunden.According to one preferred embodiment is the cooling element over at least a holding element connected to the electronics housing and / or the valve housing.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das Halteelement eine das Elektronikgehäuse und das Kühlelement übergreifende Halteplatte ist.It becomes according to the invention Preferably, when the holding element, the electronics housing and the Cooling element overarching Retaining plate is.

Die Halteplatte ist vorzugsweise einerseits über zumindest ein Befestigungselement, insbesondere eine Schraube, mit einem Abschlussdeckel des Elektronikgehäuses und andererseits mit einer Stirnfläche des Kühlele- ments verbunden und trägt dieses.The Retaining plate is preferably on the one hand via at least one fastening element, in particular a screw, with a cover of the electronics housing and on the other hand with an end face of the cooling connected and wearing this.

Die Halteplatte weist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Bohrungssystem mit zueinander versetzt angeordneten Bohrungen zur variablen Positionierung des Kühlelements an dem Elektronikgehäuse auf. Aufgrund der versetzt angeordneten Befestigungsbohrungen kann das Kühlelement auf beiden Seiten des Elektronikgehäuses montiert und dadurch an die jeweiligen Einbaubedingungen des Ventils angepasst werden.The Holding plate has in an advantageous embodiment of the invention Bore system with mutually offset holes for variable positioning of the cooling element on the electronics housing on. Due to the staggered mounting holes can the cooling element mounted on both sides of the electronics housing and thereby on the respective installation conditions of the valve are adapted.

Das Kühlelement ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über ein zusätzliches, als Haltelasche ausgebildetes Halteelement mit dem Ventilgehäuse verbunden. Die Haltelasche hat vorzugsweise an gegenüberliegenden Endabschnitten zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungselementen, insbesondere von Schrauben. Dadurch kann die Haltelasche an einem ersten Endabschnitt mit dem Ventilgehäuse und an einem zweiten Endabschnitt mit dem Kühlele ment verbunden werden, so dass die Befestigung des Kühlelements an dem Elektronikgehäuse und dadurch die Wärmeübertragung zwischen Elektronikgehäuse und Kühlelement weiter verbessert sind.The cooling element is according to one preferred embodiment via a additional, as Retaining tab trained retaining element connected to the valve housing. The retaining tab preferably has two at opposite end portions substantially perpendicular to each other arranged bores for receiving of fasteners, in particular screws. This can the retaining tab at a first end portion with the valve housing and be connected at a second end portion with the Kühlele element, so that the attachment of the cooling element on the electronics housing and thereby the heat transfer between electronics housing and cooling element on are improved.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Halteplatte zumindest abschnittsweise an die Kontur des Abschlussdeckels und/oder die Haltelasche zumindest abschnittsweise an die Kontur des Elektronikgehäuses angepasst. Durch die an die Kontur des Abschlussdeckels angepasste Halteplatte wird die Wärmeaustauschfläche vergrößert und dadurch die Wärmeleitung über den Abschlussdeckel zu dem Kühlelement erhöht, so dass die Kühlwirkung weiter verbessert ist.According to one preferred embodiment the retaining plate is at least partially to the contour of the End cover and / or the retaining tab at least in sections to the contour of the electronics housing customized. By adapted to the contour of the end cap Holding plate increases the heat exchange surface and thereby the heat conduction over the End cover to the cooling element elevated, so the cooling effect is further improved.

Das Bohrungsbild der Halteelemente ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung an das vorhandene Bohrungsbild des Ventilgehäuses und/oder des Abschlussdeckels angepasst. Vorzugsweise greifen die Befestigungselemente der Halteplatte und/oder der Haltelasche in bereits vorhandene Gewindebohrungen des Abschlussdeckels und des Ventilgehäuses ein, so dass die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung bei minimalem fertigungstechnischem Aufwand an herkömmlichen Ventilen befestigbar ist.The Bore pattern of the holding elements is according to an advantageous embodiment the invention of the existing bore pattern of the valve housing and / or adapted to the end cap. Preferably, the fasteners engage the retaining plate and / or the retaining tab in existing threaded holes the end cap and the valve housing, so that the cooling device according to the invention with minimal manufacturing effort on conventional Fastenable valves.

Bei einer besonders kompakten Variante der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist das Kühlelement zumindest abschnittsweise innerhalb des Elektronikgehäuses angeordnet.at a particularly compact variant of the valve arrangement according to the invention is the cooling element at least partially arranged within the electronics housing.

Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, das Kühlelement und/oder die Halteplatte aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium auszubilden. Dadurch wird der thermische Wirkungsgrad des Kühlelements erhöht und die Wärmeabfuhr von dem Elektronikgehäuse verbessert.According to the invention, it is particularly preferred to form the cooling element and / or the retaining plate from a material with high thermal conductivity, for example aluminum. As a result, the thermal efficiency of the cooling element is increased and the heat dissipation from the Elektronikge improved housing.

Die Erfindung ist prinzipiell bei einer Vielzahl elektrohydraulischer Ventilanordnungen mit integrierten elektronischen Bauelementen zur Steuerung des Ventils (On Board-Elektronik), beispielsweise bei Regelventilen mit Ansteuerelektronik oder Pilotventilen von Regelpumpen mit integrierter Elektronik anwendbar. Das Hauptanwendungsgebiet der Ventilanordnung dürfte jedoch bei direktgesteuerten Regel-Wegeventilen mit integrierter Ansteuerelektronik liegen.The Invention is in principle in a variety of electro-hydraulic Valve arrangements with integrated electronic components for Control of the valve (on-board electronics), for example at Control valves with control electronics or pilot valves of control pumps applicable with integrated electronics. The main application area the valve assembly is likely However, with direct-operated control valves with integrated Control electronics are.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following will be a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 eine dreidimensionale Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit Kühlelement; 1 a three-dimensional view of a preferred embodiment of a valve assembly according to the invention with cooling element;

2 eine Draufsicht der Ventilanordnung aus 1; 2 a plan view of the valve assembly 1 ;

3 eine Seitenansicht der Ventilanordnung aus 1; 3 a side view of the valve assembly 1 ;

4 eine Einzeldarstellung der Haltelasche aus 3; 4 a detailed view of the retaining tab 3 ;

5 eine weitere Ansicht der Ventilanordnung aus 1 und 5 another view of the valve assembly 1 and

6 eine Schnittdarstellung der Kühlplatte aus 1. 6 a sectional view of the cooling plate 1 ,

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines direktgesteuerten 4/3-Regel-Wegeventils mit induktiver Wegrückführung erläutert.The In the following, the invention will be described with reference to a directly controlled 4/3 control directional control valve explained with inductive position feedback.

1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer direktgesteuerten 4/3-Regel-Wegeventilanordnung 1, die im Wesentlichen aus einem 4/3-Regel-Wegeventil 2, einer in einem Elektronikgehäuse 4 aus elektrisch isolierendem oder leitendem Kunststoff bzw. Metall integrierten Ansteuerelektronik zur Steuerung des Wegeventils 2 und einem ebenfalls in dem Elektronikgehäuse 4 angeordneten induktiven Wegaufnehmer (nicht dargestellt) besteht. An einer Stirnseite 8 eines im Wesentlichen rechteckigen Ventilgehäuses 6 des Wegeventils 2 ist ein elektrischer Betätigungsmagnet 12 zur Direktbetätigung des Steuerkolbens angeordnet, über den der Steuerkolben in Abhängigkeit von den elektrischen Steuersignalen der Ansteuerelektronik in seine Arbeitspositionen verschoben wird. Zur Energieversorgung und Zuführung der elektrischen Steuersignale sind an einer Schmalseite 16 des Elektronikgehäuses 4 eine elektrische Leitungsanschlusskupplung 18 und ein Anschlusskabel 20 vorgesehen. Das Elektronikgehäuse 4 ist über nicht dargestellte Befestigungselemente an dem Betätigungsmagnet 12 befestigt und stirnseitig über einen Abschlussdeckel 22 aus Aluminium verschlossen, der über Befestigungsschrauben 24 mit dem Elektronikgehäuse 4 verschraubt ist. In dem Elektronikgehäuse 4 sind auf einer mit dem Abschlussdeckel 22 thermisch leitend verbundenen Leiterplatte (nicht dargestellt) elektronische Bauteile der Ansteuerelektronik angeordnet. Weitere elektronische Leistungsbauteile, wie beispielsweise Leistungstransistoren, sind zur guten Wärmeabführung direkt auf einem nicht darge stellten Sockel des Abschlussdeckels 22 befestigt. Der Abschlussdeckel 22 ist abschnittsweise mit Kühlrippen 26 zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche versehen, wobei die Wärme durch Konvektion abgeführt wird. 1 shows a three-dimensional representation of a direct-controlled 4/3 control valve arrangement 1 , which consists essentially of a 4/3-way directional control valve 2 , one in an electronics housing 4 made of electrically insulating or conductive plastic or metal integrated control electronics for controlling the directional control valve 2 and one also in the electronics housing 4 arranged inductive displacement sensor (not shown). At one end 8th a substantially rectangular valve housing 6 of the directional valve 2 is an electrical actuating magnet 12 arranged for direct actuation of the control piston, via which the control piston is moved in response to the electrical control signals of the control electronics in its working positions. For power supply and supply of electrical control signals are on a narrow side 16 of the electronics housing 4 an electrical line connection coupling 18 and a connection cable 20 intended. The electronics housing 4 is not shown fastening elements on the actuating magnet 12 attached and frontally over a cover 22 made of aluminum, which has fastening screws 24 with the electronics housing 4 is screwed. In the electronics housing 4 are on one with the end cover 22 thermally conductive printed circuit board (not shown) arranged electronic components of the control electronics. Other electronic power components, such as power transistors are for good heat dissipation directly on a not presented Darge base of the end cap 22 attached. The end cover 22 is sections with cooling fins 26 provided to increase the heat exchange surface, wherein the heat is dissipated by convection.

Erfindungsgemäß ist ein von einem Kühlmittel durchströmtes Kühlelement 28 zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 der Ventilanordnung 1 steht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kühlelement 28 eine fluidgekühlte Kühlplatte 30 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, die über eine Anlagefläche 32 mit einer Seitenfläche 34 des Elektronikgehäuses 4 in Anlage gebracht ist. Die Kühlplatte 30, im Folgenden anhand 6 näher beschrieben, hat einen Kühlkanal 36, der über zwei Kühlmittelanschlüsse 38, 40 an einen Kühlkreislauf anschließbar und über diesen mit Kühlmittel versorgbar ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel findet als Kühlmittel Wasser Verwendung. Über die Kühlplatte 30 wird in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Kühlkanal 36 die Wärme, wie bei einem Wärmetauscher, über das Kühlmittel abgeführt, wobei die Wärmeübertragungsfläche durch Anlage der Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4 relativ groß ist, so dass die elektronischen Bauteile ausreichend gekühlt werden.According to the invention, a cooling element through which a coolant flows 28 provided for cooling the electronic components, in thermal contact with the electronics housing 4 the valve assembly 1 stands. In the embodiment of the invention shown is the cooling element 28 a fluid-cooled cooling plate 30 having a substantially rectangular cross section, which has a contact surface 32 with a side surface 34 of the electronics housing 4 is brought into plant. The cooling plate 30 , below 6 described in more detail, has a cooling channel 36 that has two coolant connections 38 . 40 can be connected to a cooling circuit and supplied with coolant via this. In the embodiment shown, water is used as the coolant. Over the cooling plate 30 becomes dependent on the flow velocity of the water in the cooling channel 36 the heat, as in a heat exchanger, dissipated via the coolant, the heat transfer surface by conditioning the cooling plate 30 on the electronics housing 4 is relatively large, so that the electronic components are sufficiently cooled.

Bei einer nicht dargestellten erfindungsgemäßen Variante der Ventilanordnung 1 ist ein thermoelektrisch wirkendes Peltier-Kühlelement zur Kühlung der elektronischen Bauteile vorgesehen, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht. Durch thermischen Kontakt der gekühlten Keramikplatte mit dem Elektronikgehäuse 4 kann die entstehende Wärmemenge der elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik abgeführt und dadurch die Temperatur in dem Elektronikgehäuse gesenkt werden.In an inventive variant of the valve arrangement, not shown 1 a thermoelectrically acting Peltier cooling element is provided for cooling the electronic components, which is in thermal contact with the electronics housing 4 stands. By thermal contact of the cooled ceramic plate with the electronics housing 4 can be dissipated, the resulting amount of heat of the electronic components of the control electronics and thereby the temperature in the electronics housing can be lowered.

Aufgrund der aktiven Kühlung des Elektronikgehäuses 4 über das von Kühlmittel durchströmte oder thermoelektrisch wirkende Kühlelement 28 wird die Wärmeabführungsrate, gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 195 30 935 C2 mit lediglich passiver Konvektionskühlung durch die Umgebungsluft wesentlich erhöht, so dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen und verringertem Kühlluftstrom eine ausreichende Kühlung der elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik gewährleistet ist. Dadurch wird die Betriebstemperatur der Ansteuerelektronik gesenkt und ein temperaturbedingtes Fehlverhalten der Elektronik sowie eine Lebenszeitverkürzung der elektronischen Bauteile wirkungsvoll verhindert. Zur Verbesserung der Wärmeleitung und dadurch der Wärmeabführung kann zwischen dem Elektronikgehäuse 4 und dem Kühlelement 28 ein Wärmeleitmedium, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, eingebracht sein.Due to the active cooling of the electronics housing 4 via the coolant flowing through or thermoelectrically acting cooling element 28 becomes the heat removal rate, compared to the prior art according to the DE 195 30 935 C2 substantially increased only by passive convection cooling by the ambient air, so that even at high ambient temperatures and reduced cooling air flow sufficient cooling of the electronic components of the control electronics is guaranteed. As a result, the operating temperature of the control electronics is lowered and a temperature-induced malfunction of the electronics and a lifetime shortening of the electronic components effectively prevented. To improve the heat conduction and thereby the heat dissipation can between the electronics housing 4 and the cooling element 28 a Wärmeleitmedium, such as a thermal paste, be introduced.

Die Kühlplatte 30 ist über ein Halteelement 42 mit dem Abschlussdeckel 22 des Elektronikgehäuses 4 verschraubt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 42 als eine das Elektronikgehäuse 4 und die Kühlplatte 30 übergreifende Halteplatte 44 mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet, die einerseits über eine Schraube 46 mit dem Abschlussdeckel 22 des Elektronikgehäuses 4 und andererseits über zwei Befestigungsschrauben 48, 50 mit einer Seitenfläche 52 der Kühlplatte 30 verschraubt ist und dadurch die Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4 fixiert. Zur Befestigung der Kühlplatte 30 an der Halteplatte 44 sind in der Seitenfläche 52 der Kühlplatte 30 sechs Gewindebohrungen 54 eingebracht (in 1 sind vier der Gewindebohrungen 54 von der Halteplatte 44 verdeckt), von denen jeweils zwei mit den beiden Befestigungsschrauben 48, 50 der Halteplatte 44 in Eingriff gebracht sind. Durch dieses Bohrungsmuster kann die Kühlplatte 30 auf beiden Seiten der Ventilanordnung 1 angebracht und die axiale Positionierung der Kühlplatte 30 gegenüber dem Elektronikgehäuse 4 variiert werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Befestigung der Halteplatte 44 am Abschlussdeckel 22 eine bereits für eine Verschlussschraube eines zur Nullpunkteinstellung des Wegaufnehmers dienenden Potentiometers vorhandene Gewindebohrung (Panzergewinde) als Befestigungsbohrung verwendet. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr von dem Elektronikgehäuse 4 sind die Kühlplatte und die Halteplatte aus Aluminium ausgebildet.The cooling plate 30 is about a holding element 42 with the end cap 22 of the electronics housing 4 screwed. In the embodiment shown, the retaining element 42 as one the electronics housing 4 and the cooling plate 30 overarching retaining plate 44 formed with a substantially rectangular cross section, on the one hand via a screw 46 with the end cap 22 of the electronics housing 4 and on the other hand via two fastening screws 48 . 50 with a side surface 52 the cooling plate 30 screwed and thereby the cooling plate 30 on the electronics housing 4 fixed. For fixing the cooling plate 30 on the retaining plate 44 are in the side surface 52 the cooling plate 30 six threaded holes 54 introduced (in 1 are four of the threaded holes 54 from the retaining plate 44 concealed), two of which each with the two mounting screws 48 . 50 the holding plate 44 are engaged. Through this hole pattern, the cooling plate 30 on both sides of the valve assembly 1 attached and the axial positioning of the cooling plate 30 opposite the electronics housing 4 be varied. In the embodiment shown is for fastening the retaining plate 44 on the end cover 22 an already existing for a screw plug of a zero point adjustment of the transducer potentiometer existing threaded hole (armored thread) used as a mounting hole. To improve the heat dissipation from the electronics housing 4 the cooling plate and the retaining plate are made of aluminum.

Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, die eine Draufsicht der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, hat die Halteplatte 44 ein Bohrungssystem 56 mit zueinander versetzt angeordneten Durchgangsbohrungen 58, 60 (die Durchgangsbohrung 60 ist von der Schraube 46 verdeckt) zur variablen Positionierung der Kühlplatte 30 an dem Elektronikgehäuse 4. Aufgrund der versetzt angeordneten Durchgangsbohrungen 58, 60 kann die Kühlplatte 30 an beiden Seiten des Elektronikgehäuses 4, d.h. auf der Seitenfläche 34 bzw. einer Seitenfläche 62 des Elektronikgehäuses 4 in Abhängigkeit der jeweiligen Einbaubedingungen der Ventilanordnung 1 an den vorhandenen Bohrungen der Abschlussdeckel montiert werden. Die Halteplatte 44 ist über eine Nut 64 (siehe 1), in die jeweils ein Vorsprung 66, 68 des Abschlussdeckels 22 eingreift, an die Kontur des Abschlussdeckels 22 des Elektronikgehäuses 4 angepasst. Durch eine plane Anlagefläche 70 in diesem Bereich des Abschlussdeckels 22 ist die Wärmeableitung von den elektronischen Bauteilen über den Abschlussdeckel 22 und die Halteplatte 44 zu der Kühlplatte 30 weiter verbessert. Das Bohrungsbild 56 der Halteplatte 44 ist an das vorhandene Bohrungsbild des Elektronikgehäuses 4 angepasst, so dass die Schraube 46 zur Befestigung der Halteplatte 44 in eine bereits vorhandene Gewindebohrung des Abschlussdeckels 22 eingreift. Dadurch kann die Kühlplatte 30 bei minimalem fertigungstechnischen Aufwand an dem herkömmlichen Wegeventil 2 befestigt werden.In particular 2 it can be seen, which is a plan view of the valve assembly 1 out 1 shows, has the retaining plate 44 a bore system 56 with mutually staggered through holes 58 . 60 (the through hole 60 is from the screw 46 hidden) for variable positioning of the cooling plate 30 on the electronics housing 4 , Due to the staggered through holes 58 . 60 can the cooling plate 30 on both sides of the electronics housing 4 ie on the side surface 34 or a side surface 62 of the electronics housing 4 depending on the particular installation conditions of the valve assembly 1 be mounted on the existing holes of the end cover. The holding plate 44 is over a groove 64 (please refer 1 ), in each case a projection 66 . 68 of the end cover 22 engages, to the contour of the end cap 22 of the electronics housing 4 customized. Through a flat contact surface 70 in this area of the end cover 22 is the heat dissipation from the electronic components via the end cap 22 and the holding plate 44 to the cooling plate 30 further improved. The hole pattern 56 the holding plate 44 is due to the existing hole pattern of the electronics housing 4 adjusted so that the screw 46 for fixing the retaining plate 44 in an existing threaded hole of the end cover 22 intervenes. This allows the cooling plate 30 with minimal manufacturing effort on the conventional directional control valve 2 be attached.

Gemäß 3, die eine Seitenansicht der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, ist die Kühlplatte 30 zusätzlich zu der Halteplatte 44 über ein als Haltelasche 72 ausgebildetes Halteelement 74 mit dem Betätigungsmagneten 12 verbunden. Hierzu hat die Haltelasche 72, wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, an gegenüberliegenden Endabschnitten 76, 78 zwei senkrecht zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen 80, 82 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 83, 84. Die Haltelasche 72 ist im Bereich der ventilseitigen Befestigungsbohrung 82 über einen Radius R an die Kontur des Elektronikgehäuses 4 angepasst. Aufgrund der senkrecht zueinander angeordneten Durchgangsbohrungen 80, 82 kann die Haltelasche 72 an dem Endabschnitt 78 mit dem Elektronikgehäuse 4 und an dem Endabschnitt 76 mit einer Seitenfläche 86 der Kühlplatte 30 verbunden werden, so dass die Befestigung der Kühlplatte 30 und dadurch die Wärmeübertragung zwischen dem Elektronikgehäuse 4 und der Kühlplatte 30 weiter verbessert sind. Das Bohrungsbild der Haltelasche 72 ist an das Bohrungsbild des Betätigungsmagneten 12 angepasst, so dass die Befestigungsschraube 83 der Haltelasche 72 durch den Betätigungsmagneten 12 hindurch in die bereits vorhandene Gewindebohrung des Ventilgehäuses 6 eingreift. Dadurch kann die Kühlplatte 30 bei minimalem fertigungstechnischem Aufwand an dem herkömmlichen Wegeventil 2 befestigt werden.According to 3 showing a side view of the valve assembly 1 out 1 shows, is the cooling plate 30 in addition to the retaining plate 44 over a holding tab 72 trained holding element 74 with the actuating magnet 12 connected. This has the retaining tab 72 in particular 4 it can be seen at opposite end portions 76 . 78 two mutually perpendicular through holes 80 . 82 for mounting fastening screws 83 . 84 , The retaining tab 72 is in the area of the valve-side mounting hole 82 via a radius R to the contour of the electronics housing 4 customized. Due to the mutually perpendicular through holes 80 . 82 can the retaining tab 72 at the end portion 78 with the electronics housing 4 and at the end portion 76 with a side surface 86 the cooling plate 30 be connected so that the attachment of the cooling plate 30 and thereby the heat transfer between the electronics housing 4 and the cooling plate 30 are further improved. The hole pattern of the retaining tab 72 is to the hole pattern of the actuating magnet 12 adjusted so that the fixing screw 83 the retaining tab 72 through the actuating magnet 12 through into the existing threaded bore of the valve housing 6 intervenes. This allows the cooling plate 30 with minimal production engineering effort on the conventional directional control valve 2 be attached.

Wie 5 zu entnehmen ist, die eine Ansicht von unten der Ventilanordnung 1 aus 1 zeigt, sind zur Befestigung der Kühlplatte 30 über die Haltelasche 72 an dem Betätigungsmagnet 12 vier Gewindebohrungen 98 (zwei Gewindebohrungen 98 sind in 5 von der Haltelasche 72 verdeckt) in der Seitenfläche 86 der Kühlplatte 30 vorgesehen. Dadurch kann die Kühlplatte 30 auf beiden Seiten der Ventilanordnung 1 angebracht und die axiale Positionierung gegenüber dem Elektronikgehäuse 4 variiert werden.As 5 it can be seen, which is a bottom view of the valve assembly 1 out 1 shows, are for fixing the cooling plate 30 over the retaining tab 72 on the actuating magnet 12 four threaded holes 98 (two threaded holes 98 are in 5 from the retaining tab 72 hidden) in the side surface 86 the cooling plate 30 intended. This allows the cooling plate 30 on both sides of the valve assembly 1 attached and the axial positioning relative to the electronics housing 4 be varied.

Gemäß 6, die eine Schnittdarstellung der Kühlplatte 30 aus 1 zeigt, sind in eine Stirnfläche 88 der Kühlplatte 30 zwei parallele Sacklochbohrungen 90, 92 eingebracht, die über eine senkrecht zu diesen verlaufende, ebenfalls als Sacklochbohrung ausgebildete Querbohrung 94 miteinander verbunden sind und den etwa U-förmigen Kühlkanal 36 in der Kühlplatte 30 ausbilden, der über die zwei als Kühlmitteleinlass bzw. Kühlmittelauslass dienenden Kühlmittelanschlüsse 38, 40 mit Kühlmittel versorgbar ist. Die Querbohrung 94 ist über eine Verschlussschraube 96 (siehe 5) verschlossen. Die Ausbildung des Kühlkanals 36 aus den Sacklochbohrungen 90, 92, 94 ermöglicht eine einfache Bauteilgestaltung, so dass die Kühlplatte 30 fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.According to 6 , which is a sectional view of the cooling plate 30 out 1 shows are in an end face 88 the cooling plate 30 two parallel blind holes 90 . 92 introduced, which has a perpendicular to this running, also formed as a blind hole transverse bore 94 connected to each other and the approximately U-shaped cooling channel 36 in the cooling plate 30 form over the two serving as a coolant inlet or coolant outlet coolant connections 38 . 40 can be supplied with coolant. The transverse bore 94 is via a screw plug 96 (please refer 5 ) locked. The formation of the cooling channel 36 from the blind holes 90 . 92 . 94 allows easy component design, allowing the cooling plate 30 Manufacturing technology is easy to produce.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise jedes aus dem Stand der Technik bekannte Kühlmittel, insbesondere Öl zur Kühlung Verwendung finden, das eine ausreichende Wärmeabführung gewährleistet. Erfindungswesentlich ist, dass die elektronischen Bauteile der Ventilanordnung 1 mittels eines von einem Kühlmittel durchströmten oder thermoelektrisch wirkenden Kühlelements 28, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht, aktiv gekühlt werden.The valve arrangement according to the invention 1 is not limited to the embodiment described above. For example, any known from the prior art coolant, in particular oil for cooling use, which ensures sufficient heat dissipation. Essential to the invention is that the electronic components of the valve assembly 1 by means of a coolant flowing through or thermoelectrically acting cooling element 28 in thermal contact with the electronics housing 4 stands, to be actively cooled.

Offenbart sind eine elektrohydraulische Ventilanordnung 1 mit einem Ventilgehäuse 6 und zumindest einem Elektronikgehäuse 4 zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen zur Steuerung des Ventils 2 (On Board-Elektronik) und eine Kühlvorrichtung für eine derartige Ventilanordnung. Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung 1 ein von einem Kühlmittel durchströmtes oder thermoelektrisch wirkendes Kühlelement 28, das in thermischem Kontakt mit dem Elektronikgehäuse 4 steht.Disclosed are an electro-hydraulic valve assembly 1 with a valve housing 6 and at least one electronics housing 4 for receiving electronic components for controlling the valve 2 (On-board electronics) and a cooling device for such a valve assembly. According to the invention, the valve arrangement 1 a coolant flowing through or thermoelectrically acting cooling element 28 in thermal contact with the electronics housing 4 stands.

11: Ventilanordnungvalve assembly
22: Wegeventilway valve
44: Elektronikgehäuseelectronics housing
66: Ventilgehäusevalve housing
88th: Stirnseitefront
1212: Betätigungsmagnetactuating magnet
1616: Schmalseitenarrow side
1818: LeitungsanschlusskupplungLine connection coupling
2020: Anschlusskabelconnection cable
2222: AbschlussdeckelEnd cover
2424: Befestigungsschraubefixing screw
2626: Kühlrippencooling fins
2828: Kühlelementcooling element
3030: Kühlplattecooling plate
3232: Anlageflächecontact surface
3434: Seitenflächeside surface
3636: Kühlkanalcooling channel
3838: KühlmittelanschlussCoolant connection
4040: KühlmittelanschlussCoolant connection
4242: Halteelementretaining element
4444: HalteplatteRetaining plate
4646: Schraubescrew
4848: Befestigungsschraubefixing screw
5050: Befestigungsschraubefixing screw
5252: Seitenflächeside surface
5454: Gewindebohrungthreaded hole
5656: Bohrungssystemdrilling system
5858: DurchgangsbohrungThrough Hole
6060: DurchgangsbohrungThrough Hole
6262: Seitenflächeside surface
6464: Nutgroove
6666: Vorsprunghead Start
6868: Vorsprunghead Start
7070: Anlageflächecontact surface
7272: Haltelascheretaining tab
7474: Halteelementretaining element
7676: Endabschnittend
7878: Endabschnittend
8080: DurchgangsbohrungThrough Hole
8282: DurchgangsbohrungThrough Hole
8383: Befestigungsschraubefixing screw
8484: Befestigungsschraubefixing screw
8686: Seitenflächeside surface
8888: Seitenflächeside surface
9090: SacklochbohrungBlind hole
9292: SacklochbohrungBlind hole
9494: Querbohrungcross hole
9696: VerschlussschraubeScrew
9898: Gewindebohrungthreaded hole

Claims

Electrohydraulic valve arrangement ( 1 ) with a valve housing ( 6 ) and at least one electronics housing ( 4 ) for receiving electronic components for controlling the valve, characterized by a coolant flowing through it or thermoelectrically acting cooling element ( 28 ) in thermal contact with the electronics housing ( 4 ) stands.

Valve arrangement according to claim 1, wherein the cooling element ( 28 ) has at least one Peltier element.

Valve arrangement according to claim 1, wherein the cooling element ( 28 ) a fluid-cooled cooling plate ( 30 ) Has.

Valve arrangement according to claim 3, wherein the cooling plate ( 30 ) at least one cooling channel ( 36 ), which via coolant connections ( 38 . 40 ) can be connected to a cooling circuit and via this with the coolant, in particular water can be supplied.

Valve arrangement according to claim 4, wherein the cooling plate ( 30 ) two substantially parallel bores ( 90 . 92 ), which has an approximately perpendicular to this transverse bore ( 94 ) are interconnected and the approximately U-shaped cooling channel ( 36 ) in the cooling plate ( 30 ) train.

Valve arrangement according to claim 4, wherein the cooling plate ( 30 ) has two obliquely one another employed, interconnected bores having an approximately V-shaped cooling channel in the cooling plate ( 30 ) train.

Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein the cooling element ( 28 ) at least in sections within the electronics housing ( 4 ) is arranged.

Valve arrangement according to one of the claims 1 to 6 , wherein the cooling element ( 28 ) with a contact surface ( 32 ) directly or via a heat conducting medium, in particular a thermal paste, on a side surface ( 34 ) of the electronics housing ( 4 ) is present.

Valve arrangement according to claim 8, wherein the cooling element ( 28 ) via at least one retaining element ( 42 . 74 ) with the electronics housing ( 4 ) and / or the valve housing ( 6 ) connected is.

Valve arrangement according to claim 9, wherein the retaining element ( 42 ) one the electronics housing ( 4 ) and the cooling element ( 28 ) cross-retaining plate ( 44 ).

Valve arrangement according to claim 10, wherein the retaining plate ( 44 ) on the one hand via at least one fastening element ( 46 ), in particular a screw, with a cover ( 22 ) of the electronics housing ( 4 ) and on the other hand with an end face ( 52 ) of the cooling element ( 28 ) and this is wearing.

Valve arrangement according to claim 10 or 11, wherein the retaining plate ( 44 ) a bore system ( 56 ) with mutually offset through holes ( 58 . 60 ) for the variable positioning of the cooling element ( 28 ) on the electronics housing ( 4 ) having.

Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein the cooling element ( 28 ) via a retaining tab ( 72 ) formed retaining element ( 74 ) with the valve housing ( 6 ) or an actuating magnet ( 12 ) connected is.

Valve arrangement according to one of the claims 9 to 12 , wherein the retaining tab ( 72 ) at opposite end portions ( 76 . 78 ) two substantially perpendicular to each other holes ( 80 . 82 ) for receiving fastening elements ( 83 . 84 ), in particular screws.

Valve arrangement according to one of the claims 10 to 14, wherein the retaining plate ( 44 ) to the contour of the end cover ( 22 ) and / or the retaining tab ( 72 ) to the contour of the electronics housing ( 4 ) is adjusted.

Valve arrangement according to one of the claims 10 to 15 , wherein the fastening elements ( 46 . 83 ) of the retaining plate ( 44 ) and / or the retaining tab ( 72 ) in already existing threaded holes of the end cover ( 22 ) and / or the valve housing ( 6 ) intervene.

Valve arrangement according to one of the claims 10 to 16, wherein the cooling element ( 28 ) and / or the retaining plate ( 44 ) are formed of a material with high thermal conductivity, in particular aluminum.

Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein the valve ( 2 ) is a directly controlled directional control valve, in particular a pilot valve for a multi-stage valve or a control pump.

Cooling device for an electrohydraulic valve arrangement ( 1 ), in particular according to one of the preceding claims, with a cooling element ( 28 ) and at least one retaining element ( 42 . 74 ) for securing the cooling element ( 28 ) on an electronics housing ( 4 ) of the valve assembly ( 1 ), wherein the cooling device comprises a cooling element through which flows a coolant or thermoelectrically acting cooling element ( 28 ) in thermal contact with the electronics housing ( 4 ) stands.