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Die
Erfindung betrifft eine Ventilträgereinrichtung,
mit mindestens einem einstückigen,
aus Kunststoffmaterial bestehenden Tragkörper, der mindestens eine Ventil-Bestückungsfläche aufweist,
die in eine Vielzahl von mit je mindestens einer elektrisch betätigbaren
Ventileinheit bestückbaren,
in einer Reihe aufeinanderfolgenden Bestückungsplätzen eingeteilt ist, an denen
den Tragkörper
durchziehende fluidische Tragkörperkanäle ausmünden, und
der eine Tragflächenanordnung
aufweist, die eine elektrische Leiterstruktur trägt, die zum einen mit einer
tragkörperfest
fixierten, eine elektrische Kommunikation mit einer externen elektronischen
Steuereinrichtung ermöglichenden
Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung verbunden ist, und mit
der zum anderen die an den Bestückungsplätzen zu
installierenden Ventileinheiten elektrisch kontaktierbar sind.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Ventilanordnung, die mindestens eine
mit Ventileinheiten bestückte
Ventilträgereinrichtung
des vorgenannten Typs beinhaltet.
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Eine
aus der
DE 10203792
A1 bekannte Ventilträgereinrichtung
und Ventilanordnung der vorgenannten Art enthält einen aus Kunststoffmaterial bestehenden
Tragkörper,
der eine in mehrere Bestückungsplätze eingeteilte
Ventil-Bestückungsfläche definiert,
auf der mehrere elektrisch betätigbare
Ventileinheiten montiert sind. Ihre elektrischen Steuersignale erhalten
die Ventileinheiten über
eine sich aus parallelen Leiterzügen
zusammensetzende Leiterstruktur, die durch partielles Eingießen in einer
Tragfläche
des Tragkörpers
verankert sein kann und einenends mit einer als Stecker ausgebildeten
Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung verbunden ist. Zur Kontaktierung
der Ventileinheiten sind die im Übrigen isolierten
Leiterzüge
zur Bildung von Kontaktfeldern lokal freigelegt. Unter anderem bedingt
durch die aufwendige Art der Verankerung der Leiterzüge im Tragkörper ist
die Herstellung allerdings relativ aufwendig. Außerdem können die Ventileinheiten nur
mit einer relativ einfachen Technologie von außen her angesteuert werden.
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Aus
der
EP 1484511 A1 ist
eine Ventilbaugruppe bekannt, deren Ventileinheiten über elektrische
Verkettungsmodule ansteuerbar sind, welche mit in MID-Technologie
(MID = Moulded Interconnect Device) ausgeführten elektrischen Leitern
ausgestattet sind und die auch mit elektrischen Komponenten bestückt sein
können.
Die Unterteilung in einzelne Verkettungsmodule ist zwar Garant für eine erhöhte Variabilität, wirkt
sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten aus, da eine Vielzahl
von Verbindungskontakten bereitgestellt werden muss und die Verbindungsbereiche
in der Regel einer besonderen Abdichtung bedürfen, um Kontaktproblemen vorzubeugen.
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Aus
der
DE 199 21 659
C2 ist eine Mikroventileinrichtung bekannt, die ein aus
einer Außenwand und
einer Zwischenwand bestehendes Gehäuse aufweist, in dem mehrere
Mikroventile untergebracht sind. Die Mikroventile sitzen an entgegengesetzten Seiten
eines plattenförmigen
Ventilträgers,
der in das Gehäuse
eingesetzt ist. Die Zwischenwand des Gehäuses trägt eine Ansteuerelektronik,
die über
eine am Gehäuse
ausgebildete Leiterstruktur mit den Mikroventilen verbunden ist.
Das Gehäuse
ist zusammen mit der Leiterstruktur als integrales MID-Bauteil ausgebildet
und mit den Elektronikkomponenten der Ansteuerelektronik bestückt.
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Aus
der
EP 0 606 048 A1 ist
eine fluidische Ventileinheit bekannt, die einen in einer Grundplatte angeordneten
elektropneumatischen Wandler aufweist, der mit einer Leiterplatte
verbunden ist. Auf der Leiterplatte kann eine Leuchtdiode als Schaltanzeige angebracht
sein.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach und kostengünstig herstellbare Ventilträgereinrichtung
und Ventilanordnung bereitzustellen, mit der bei Bedarf auch komplexere
Ansteuerungsaufgaben bewältigt
werden können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einer Ventilträgereinrichtung der eingangs
genannten Art vorgesehen, dass der einstückige Tragkörper zusammen mit der Leiterstruktur
als integrales MID-Bauteil (MID = Moulded Interconnect Device) ausgebildet
ist, das mit mindestens einer mit der Leiterstruktur kontaktierten
Elektronikkomponente einer Ventil-Ansteuerelektronik bestückt ist,
wobei der Tragkörper
einen die Ventil-Bestückungsfläche aufweisenden
Hauptkörper
und mindestens einen über
ein einen flexiblen Materialsteg enthaltendes Festkörperscharnier
einstückig
daran angelenkten Abdeckkörper
enthält,
wobei der Abdeckkörper
zwischen einer an den Hauptkörper
herangeschwenkten und dabei zusammen mit diesem einen die Leiterstruktur
und die Ventil-Ansteuerelektronik zumindest teilweise enthaltenden Elektrikraum
umgrenzenden Abdeckstellung und einer vom Hauptkörper weggeschwenkten und dadurch
die Leiterstruktur und die Ventil-Ansteuerelektronik zugänglich machenden
Offenstellung relativ zum Hauptkörper
verschwenkbar ist.
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Ferner
wird die Aufgabe gelöst
durch eine Ventilanordnung, die mindestens eine an ihrer Ventil-Bestückungsfläche mit
Ventileinheiten bestückte Ventilträgereinrichtung
des vorgenannten Aufbaues aufweist.
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Indem
der Tragkörper
zusammen mit der Leiterstruktur als MID-Bauteil konzipiert ist, besteht die
Möglichkeit,
eine komplexe und auch dreidimensionale Leiterstruktur mit einfachen
Mitteln zu realisieren. Die einzelnen Leiterzüge können in optimaler Verteilung
an dem Tragkörper
vorgesehen werden, um mit minimalem Platzbedarf eine sichere Kontaktierung
sämtlicher
am Tragkörper
zu installierender Ventileinheiten zu gewährleisten. Bevorzugt verwendbare
Realisierungsformen für
die MID-Technologie gehen insbesondere aus der
DE 10217698 A1 hervor,
auf deren Inhalt zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Als besonders zweckmäßig wird
angesehen, die Leiterstruktur mit der Technologie der sogenannten
Laser-Direkt-Strukturierung auszubilden,
die in der
DE 10217698
A1 erläutert
ist, oder durch Aufbringen mittels Heißprägetechnik. In Verbindung mit
der Einstückigkeit
des Tragkörpers wird
der Vorteil erzielt, dass auf lediglich auf Berührung basierenden Kontaktstellen
zwischen den Leiterzügen
zumindest weitestgehend verzichtet werden kann, was ohne großen Abdichtungsaufwand eine
hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Schließlich
ergibt sich durch die mit dem MID-Bauteil integ rierte Ventil-Ansteuerelektronik
der Vorteil einer variablen Ventilbeschaltung und mithin ein breites
Anwendungsfeld. Die Ventil-Ansteuerelektronik kann als Elektronikkomponente
insbesondere mindestens einen sogenannten ASIC enthalten (ASIC =
Application Specific Integrated Circuit), in dem von außen über die
Kommunikations-Schnittstellen-einrichtung zugeführte Betätigungssignale in die erforderlichen Steuersignale
für die
einzelnen Ventileinheiten umgewandelt werden, der aber auch die
Möglichkeit
bieten kann, den Ventileinheiten zugeordnete Diagnosesignale über die
Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung zu einer externen elektronischen
Steuereinrichtung zurückzusenden.
Der ASIC kann vorteilhaft durch ein Flip-Chip-Verfahren oder ähnliches
aufgebracht werden.
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Der
einstückige
Tragkörper
ist in einen die Bestückungsfläche aufweisenden
Hauptkörper
und mindestens einen über
ein einen flexiblen Materialsteg enthaltendes Festkörperscharnier
einstückig
daran angelenkten Abdeckkörper
unterteilt. Der Abdeckkörper
kann zwischen einer an den Hauptkörper herangeschwenkten Abdeckstellung
und einer vom Tragkörper
weggeschwenkten Offenstellung um das Festkörperscharnier verschwenkt werden.
In der Abdeckstellung begrenzt er zusammen mit dem Tragkörper einen
Elektrikraum, der zumindest teilweise die elektrische Leiterstruktur
und die Ventil-Ansteuerelektronik
beinhaltet. Diese ist somit in der Abdeck stellung vor äußeren Einflüssen geschützt untergebracht.
Gleichwohl besteht wegen der Verschwenkbarkeit in die Offenstellung
die Möglichkeit
eines problemlosen Zuganges für
beispielsweise Kontroll- oder Reparaturarbeiten.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zweckmäßigerweise
ist an dem Tragkörper an
jedem Bestückungsplatz
eine mit der Leiterstruktur elektrisch leitend verbundene tragkörperfeste elektrische
Anschlusseinrichtung vorhanden, die der elektrischen Kontaktierung
der am zugeordneten Bestückungsplatz
zu installierenden Ventileinheit dient. Unter Fortführung der
integrierten MID-Gestaltung können
die Kontaktelemente aus federelastischen Kunststoffkörpern bestehen,
die zur Realisierung der elektrischen Kontaktflächen metallisiert und einstückig mit
der Leiterstruktur verbunden sind.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Bauform ist die Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung
des Tragkörpers
für die Übermittlung
serieller elektrischer Steuersignale ausgelegt. Die Ventil-Ansteuerelektronik
beinhaltet in diesem Fall einen Seriell-Parallel-Signalwandler,
der in der Lage ist, die eingehenden seriellen Betätigungssignale
in individuelle Steuer signale für
die einzelnen Ventileinheiten umzuwandeln, und eventuell auch umgekehrt.
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Um
den Betriebszustand der Ventilanordnung und/oder einzelner Ventileinheiten
visualisieren zu können,
kann die Ventil-Ansteuerelektronik
mindestens ein Leuchtanzeigeelement beinhalten.
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Der
Tragkörper
hat zweckmäßigerweise Längsgestalt,
wobei die Aufreihungsrichtung der Bestückungsplätze mit der Längsrichtung
des Tragkörpers
zusammenfällt.
Die elektrische Leiterstruktur mit zugeordneter Ventil-Ansteuerelektronik
befindet sich hierbei zweckmäßigerweise
im Bereich einer Längsseite
des Tragkörpers.
Die Anordnung kann sich auf eine einzige Längsseite beschränken.
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Zweckmäßigerweise
lässt sich
die Abdeckstellung des Abdeckkörpers
durch Verrastung am Hauptkörper
lösbar
fixieren.
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Die
elektrische Leiterstruktur kann zumindest partiell an der dem Elektrikraum
zugewandten Innenfläche
des Abdeckkörpers
angeordnet sein. Dort kann sich auch mindestens eine Elektronikkomponente
der Ventil-Ansteuerelektronik befinden. Sind Teile der Leiterstruktur
sowohl am Abdeckkörper
als auch am Hauptkörper
angeordnet, ist zweckmäßigerweise
mindestens ein Leiterzug der Leiterstruktur so angeordnet, dass
er das Fest körperscharnier überquert.
Da letzteres eine einstückige
Verbindung zwischen dem Abdeckkörper
und dem Hauptkörper
herstellt, ist keine Unterbrechung der elektrisch leitenden Metallisierung
erforderlich.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
die Teile der Leiterstrukturen beispielsweise auch mittels Federkontakten
elektrisch miteinander verbunden sein, die insbesondere nur in der
Abdeckstellung miteinander in Kontakt stehen. Letzteres ermöglicht bei
Bedarf auch eine Überwachung
dahingehend, ob der Abdeckkörper
die Offenstellung oder die Abdeckstellung einnimmt. Eine weitere
Verbindungsmöglichkeit bietet
die Verwendung eines oder mehrerer flexibler Kabel, beispielsweise
eines mehradrigen Flachbandkabels.
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Damit
die das Festkörperscharnier überquerenden
Leiterzüge
nicht Gefahr laufen, bei zu häufigem
Verschwenken des Abdeckkörpers
vom Tragkörper
abzuplatzen, ist es zweckmäßig, über das Festkörperscharnier
hinweg einen zur Scharnierachse schrägen Leiterzugverlauf vorzusehen.
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Die
Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung befindet sich zweckmäßigerweise
am Hauptkörper.
Dadurch kann der Elektrikraum geöffnet
werden, ohne die Position der Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung verändern und
eine dort vorgesehene elektrische Verbindung lösen zu müssen.
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Die
Kontaktelemente der vorzugsweise vorhandenen elektrischen Anschlusseinrichtungen
für die
Ventileinheiten können
sich ebenfalls an dem Abdeckkörper
befinden. Um die Zugänglichkeit
für die Anschlusskontakte
der Ventileinheiten zu gewährleis ten,
kann der Abdeckkörper
mit geeigneten Wanddurchbrechungen ausgestattet sein.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
mit einer bevorzugten Bauform der erfindungsgemäßen Ventilträgereinrichtung
ausgestattete vorteilhafte Ventilanordnung, wobei der besseren Übersichtlichkeit
wegen nur eine der installierbaren Ventileinheiten abgebildet ist,
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2 die
Ventilträgereinrichtung
aus 1 bei komplett entfernten Ventileinheiten und
bei in die Offenstellung verschwenktem Abdeckkörper und
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3 den
in 2 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt III im
Bereich des Festkörperscharniers
in einer vergrößerten Draufsicht.
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Die
in 1 gesamthaft abgebildete Ventilanordnung 1 enthält eine
mit mehreren elektrisch betätigbaren
Ventileinheiten 2 lösbar
bestückte
Ventilträgereinrichtung 3,
die in 2 nochmals in Alleinstellung abgebildet ist.
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Genauer
gesagt sind die Ventileinheiten 2 an einem einstückigen,
aus spritzgegossenem Kunststoffmaterial bestehenden Tragkörper 4 in
bevorzugt lösbarer
Weise montiert, wobei die Ventilträgereinrichtung 3 im
vorliegenden Fall über
nur einen Tragkörper 4 verfügt, sich
prinzipiell jedoch auch aus einer Gruppe solcher Tragkörper 4 zusammensetzen kann.
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Der
Tragkörper 4 ist
insbesondere platten- oder blockförmig gestaltet, wobei er insbesondere eine
Längserstreckung
mit Längsachse 5 aufweist und über einen
im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt verfügt.
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An
einer seiner vier Längsseiten
weist der Tragkörper 4 eine
Ventil-Bestückungsfläche 6 auf. Diese
ist in Richtung der Längsachse 5 in
mehrere aufeinanderfolgende Bestückungsplätze 7 eingeteilt, an
denen jeweils eine der elektrisch betätigbaren Ventileinheiten 2 montiert
oder montierbar ist.
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Der
Tragkörper 4 ist
in Längsrichtung
von zwei Fluidkanälen 8, 9 durchzogen,
die im Innern des Tragkörpers 4 verzweigt
sind und zu jedem Bestückungsplatz 7 ausmünden. Der
erste Fluidkanal 8 ist ein Speisekanal, der zweite Fluidkanal 9 ein
Abführkanal. Über eine
an den ersten Fluidkanal 8 angeschlossene Druckquelle P
kann ein fluidisches Druckmedium, beispielsweise Druckluft, eingespeist werden.
Der zweite Fluid kanal 9 kann mit der Atmosphäre R verbunden
werden. Zugehörige
Anschlussöffnungen 8a, 9a befinden
sich an einer ersten (12a) der beiden stirnseitigen Außenflächen 12a, 12b des Tragkörpers 4.
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Die
beiden Fluidkanäle 8, 9 gehen
aus fertigungstechnischen Gründen
in der Regel bis zur zweiten stirnseitigen Außenfläche 12b durch, sind
dort jedoch mittels geeigneter Verschlussmaßnahmen fluiddicht verschlossen.
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Die
an den Bestückungsplätzen 7 vorgesehenen
Kanalausmündungen
der beiden Fluidkanäle 8, 9 sind
mit Bezugsziffern 8b, 9b identifiziert.
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Sämtliche
Bestückungsplätze 7 sind
also über
die Kanalausmündungen 8b, 9b jeweils
an einen gemeinsamen ersten Fluidkanal 8 und einen gemeinsamen
zweiten Fluidkanal 9 für
die Zufuhr und Abfuhr des Druckmediums angeschlossen.
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An
jedem Bestückungsplatz 7 befindet
sich ferner die Kanalausmündung 10b eines
dem jeweiligen Bestückungsplatz 7 individuell
zugeordneten Arbeitskanals 10, der den Tragkörper 4 ebenfalls
durchsetzt. Alle diese Arbeitskanäle 10 münden andernends
mit Anschlussöffnungen 10a an
einer gemeinsamen Verbraucher-Anschlussfläche 13 außen am Tragkörper 4 aus,
wobei diese Verbraucher-Anschlussfläche 13 zweckmäßigerweise eine
der beiden sich längsseits
an die Ventil-Bestückungsfläche 6 anschließenden längsseitigen
Außenflächen des Tragkörpers ist.
Die Anschlussöffnungen 10a der
Arbeitskanäle 10 sind
ausgebildet, um Fluidleitungen 14 anschließen zu können, mit
denen eine Verbindung zu zu betätigenden
Verbrauchern herstellbar ist, beispielsweise zu fluidbetätigten Antrieben.
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Die
den Tragkörper
durchziehenden Kanäle 8, 9, 10 können als
Tragkörperkanäle bezeichnet werden.
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Jede
Ventileinheit 2 enthält
an ihrer der Ventil-Bestückungsfläche 6 zugewandten
Unterseite eine Reihe von Ventilkanalmündungen, die mit den Kanalmündungen 8b, 9b, 10b des
zugeordneten Bestückungsplatzes 7 kommunizieren,
wenn die Ventileinheit 2 dort installiert ist. Diese Ventilkanalmündungen kommunizieren
mit einer im Innern der zugeordneten Ventileinheit 2 befindlichen
Ventilkammer, in der sich ein nur schematisch angedeutetes, bewegliches Ventilglied 15 befindet,
dessen Schaltposition durch eine elektrisch betätigbare Antriebseinrichtung 16 der
Ventileinheit 2 vorgegeben werden kann. Je nach Schaltstellung
wird hierbei der zugeordnete Arbeitskanal 10 alternativ
mit dem Speisekanal 8 oder dem Abführkanal 9 verbunden.
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Wenn
die Ventileinheiten 2 über
andere Funktionalitäten
verfügen,
beispielsweise über
eine 4/2- oder 5/2-Funktionalität,
ergibt sich eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der im Tragkörper 4 verlaufenden
fluidischen Tragkörperkanäle. Das
Ausführungsbeispiel
jedenfalls ist zur Bestückung
mit Ventileinheiten 2 ausgelegt, die über eine 3/2-Ventilfunktionalität verfügen.
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Exemplarisch
sind die Ventileinheiten 2 jeweils vom direkt elektrisch
betätigbaren
Typ. Die Antriebseinrichtung 16 bewirkt ohne fluidische
Vorsteuerung eine direkte Aktivierung des zugeordneten Ventilgliedes 15 und
ist zu diesem Zweck beispielsweise als Elektromagneteinrichtung
oder als piezoelektrische Einrichtung ausgeführt. Abweichend hiervon könnten die
Antriebseinrichtungen 16 jedoch auch elektrofluidischer
Art sein, die ein das Umschalten des Ventilgliedes 15 hervorrufendes
fluidisches Steuersignal generieren können, in welchem Falle es sich
bei den Ventileinheiten 2 um sogenannte vorgesteuerte Ventileinheiten
handeln würde.
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Die
die gewünschte
Schaltstellung vorgebenden elektrischen Steuersignale empfangen
die Ventileinheiten 2 über
nach unten vorstehende und in den Tragkörper 4 eintauchende
Anschlusskontakte 17, die insbesondere stiftförmig ausgebildet
sein können.
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In 1 ist
die Ventilanordnung 1 mit nur einer Ventileinheit 2 gezeigt,
und zwei weitere Ventileinheiten 2 sind strichpunktiert
angedeutet. In der Praxis werden jedoch auch die anderen, hier im
nicht bestückten
Zustand gezeigten Bestückungsplätze 7 mit
je einer Ventileinheit 2 oder alternativ mit einer die Kanalmündungen 8b, 9b, 10b verschließenden Verschlusseinrichtung
bestückt
sein.
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Für die Zufuhr
der elektrischen Steuersignale zu den Anschlusskontakten 17 ist
an dem Tragkörper 4 eine
in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 18 bezeichnete elektrische
Leiterstruktur angebracht, die sich aus einer Vielzahl elektrisch
leitender, bevorzugt nach Art von Leiterbahnen ausgebildeter Leiterzüge 22 zusammensetzt.
Diese elektrische Leiterstruktur 18 befindet sich an als
Tragflächenanordnung 23 bezeichneten
Flächenabschnitten
des Tragkörpers 4. Durch
die elektrische Leiterstruktur 18 wird eine Verbindung
zwischen einerseits einer tragkörperfest
angeordneten Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 und
andererseits den einzelnen Bestückungsplätzen 7 zugeordneten
elektrischen Anschlusseinrichtungen 25 hergestellt. Letztere
dienen zur Kontaktierung der Anschlusskontakte 17 der Ventileinheiten 2. Über die
Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 ist ein Signaltransfer
zwischen der Ventilanordnung 1 und einer in 1 schema tisch angedeuteten
externen elektronischen Steuereinrichtung 26 möglich.
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An
Bord des Tragkörpers 4 befindet
sich ferner eine Ventil-Ansteuerelektronik 27,
die über
eine oder mehrere Elektronikkomponenten 28 verfügt, die am
Tragkörper 4 befestigt
und in der erforderlichen Weise mit der elektrischen Leiterstruktur 18 elektrisch
leitend verbunden sind. Die Ventil-Ansteuerelektronik 27 ermöglicht insbesondere
eine Signalverarbeitung, um über
die Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 in die
Ventilanordnung 1 eingespeiste elektrische Betätigungssignale
als elektrische Steuersignale zuordnungsrichtig zu den einzelnen
Anschlusseinrichtungen 25 weiterzuleiten. Über die
Ventil-Ansteuerelektronik 27 können aber auch andere ventilspezifische
Aufgaben bewältigt
werden, so beispielsweise eine Spannungserhöhung bei piezo-elektrischen
Antriebseinrichtungen 16 oder eine Haltestromabsenkung
bei elektromagnetischen Antriebseinrichtungen 16.
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Von
Vorteil ist jedenfalls, dass der Tragkörper 4 zusammen mit
der an ihm fixierten elektrischen Leiterstruktur 18 als
integrales MID-Bauteil ausgebildet ist. Der Tragkörper 4 bildet
somit einen spritzgegossenen Schaltungsträger mit in MID-Technologie aufgebrachten
Leiterzügen 22 (MID
= Moulded Interconnect Device).
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Aufgrund
dieser Herstellungstechnologie besteht eine hohe Variabilität bei der
Herstellung der Leiterstruktur 18 und bei der bedarfsgemäßen Verteilung
der Leiterzüge 22 über die
Tragflächenanordnung 23 hinweg.
Es kann praktisch jeder beliebige Außenflächenabschnitt des Tragkörpers 4 als
Bestandteil der Tragflächenanordnung 23 herangezogen
werden.
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Bevorzugt
wird bei der Herstellung die MID-Technologie des sogenannten Laser-Direkt-Strukturierens
eingesetzt. Hierbei wird das Schaltungs-Layout auf einem Tragkörper 4 erstellt, der
aus einem Hochleistungskunststoff (beispielsweise sogenanntes PBTMID),
besteht, wobei mit einem dem gewünschten
Verlauf der Leiterzüge 22 folgenden
Laserstrahl bestimmte Oberflächenbereiche
des Tragkörpers 4 aktiviert
werden, an denen durch nachfolgende außenstromlose Metallisierung
eine die Leiterzüge 22 bildende
Metallschicht aufgebracht wird. Da hier keine Lösungsmittel und auch kein Ätzprozess
notwendig sind, ergeben sich unter anderem ökologische Vorteile wie auch
geringe Werkzeugkosten.
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Prinzipiell
kann die Strukturierung jedoch auch mittels anderer MID-Technologien
hergestellt werden, für
die beispielsweise die
DE
10217698 A1 direkt oder mittels Zitatverweisen einige Ausführungsmöglichkeiten
erläutert.
Für die
Realisierung des Tragkörpers
4 kann
jedes sich für
MID-Herstellungs verfahren eignende Kunststoffmaterial, einschließlich Kunstharzmaterial,
verwendet werden.
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Die
Ventil-Ansteuerelektronik 27 des Ausführungsbeispiels enthält eine
integrierte Elektronikkomponente 28, die einen Seriell-Parallel-Signalwandler 28a bildet.
Die Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 ist hier
zum Empfang serieller elektrischer Steuersignale ausgebildet, die
von der elektrischen Leiterstruktur 18 in serieller Übertragungstechnik
an den Seriell-Parallel-Signalwandler 28a übermittelt
werden, der anhand der aufgeprägten
Adressierung eine wunschgemäße Aufsplittung
der empfangenen Signale vornimmt und diese über individuell zu den einzelnen
elektrischen Anschlusseinrichtungen 25 führende Leiterzüge 22, 22a an
die jeweils angesprochene Ventileinheit 2 weiterleitet.
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Sind
die Ventileinheiten 2 mit elektronischen Diagnosemitteln
ausgestattet, beispielsweise mit Sensormitteln zur Erfassung mindestens
eines Betriebszustandes, können
auf umgekehrtem Signalweg die entsprechenden Diagnosesignale zunächst parallel
zum Seriell-Parallel-Wandler 28a geleitet werden, der sie
dann nach entsprechender Konvertierung in serieller Übertragungsform
zur Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 leitet,
von wo sie der externen elektrischen Steuereinrichtung 26 zugeführt werden
können.
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Exemplarisch
ist eine weitere Elektronikkomponente 28 unter anderem
als Visualisierungskomponente 28b konzipiert, die in den
Leiterverlauf zwischen der Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 und
dem Seriell-Parallel-Wandler 28a eingeschaltet ist und
die anhand der durchgeschleusten Steuersignale eine Aktivierung
von als Leuchtanzeigeelemente 28c ausgeführten weiteren
Elektronikkomponenten 28 bewirken kann. Dies ermöglicht eine
Visualisierung eines oder mehrerer Betriebszustände der gesamten Ventilanordnung
und/oder der individuellen Ventileinheiten 2.
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Diese
Ausstattung der Ventil-Ansteuerelektronik 27 wird derzeit
als besonders vorteilhaft angesehen, kann jedoch nach Bedarf und
dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend variiert werden. Aufgrund
der relativ einfachen Erstellung des Schaltungs-Layouts mittels
MID-Technologie ist eine variable elektrische Ausstattung des Tragkörpers 4 bei der
Herstellung der Ventilträgereinrichtung 3 möglich.
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Die
elektrischen Anschlusseinrichtungen 25 sind zweckmäßigerweise
in das MID-Konzept eingegliedert. Hierzu können sie jeweils ein oder mehrere mit
dem Tragkörper 4 einstückige und
jeweils elektrisch leitend metallisierte Kontaktelemente 32 aufweisen,
die mit der elektrischen Leiterstruktur 18 elektrisch leitend
verbunden sind. Die Kontaktelemente können hierbei jeweils einen
mit dem Tragkörper 4 einstückigen Metallisierungsträger aufweisen, der
eine mit der Leiterstruktur 18 kontaktierte Metallschicht
trägt,
welche bei installierter Ventileinheit 2 von deren Anschlusskontakt 17 elektrisch
leitend kontaktiert wird. Um hierbei eine sichere elektrische Verbindung
zu erhalten, sind die Kontaktelemente 32 zweckmäßigerweise
federnd nachgiebig ausgebildet, sodass sie unter Vorspannung an
den Anschlusskontakten 17 der Ventileinheiten 2 anliegen
können.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung der elektrischen Leiterstruktur 18 einschließlich der
Komponenten der Ventil-Ansteuerelektronik 27 auf eine einzige
Längsseite
des Tragkörpers 4 konzentriert.
Diese Längsseite
befindet sich, sofern nur eine einzige Verbraucheranschlussfläche 13 vorhanden
ist, zweckmäßigerweise
auf der dieser entgegengesetzten Seite des Tragkörpers 4. Dadurch ist
eine gewisse örtliche
Trennung gewährleistet,
was die Handhabung und auch Zugänglichkeit
erleichtert.
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Als
besonders vorteilhaft wird die beim Ausführungsbeispiel realisierte
Unterteilung des Tragkörpers 4 in
einen Hauptkörper 33 und
einen an diesem mittels eines Festkörperscharniers 35 verschwenkbar
angelenkten Abdeckkörpers 34 angesehen. Über das
sowohl mit dem Hauptkörper 33 als
auch mit dem Abdeckkör per 34 einstückige Festkörperscharnier 35 kann
trotz dieser Aufsplittung der einstückige Charakter des Tragkörpers 4 aufrechterhalten
werden.
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In
Verbindung mit der vorteilhaften Längsgestalt des Tragkörpers 4 verläuft die
Unterteilung zwischen Hauptkörper 33 und
Abdeckkörper 34 insbesondere
in Richtung der Längsachse 5,
und zwar bevorzugt über
die gesamte Länge
des Tragkörpers 4 hinweg.
Der Abdeckkörper 34 ist
mithin längsseits neben
dem Hauptkörper 33 angeordnet.
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An
dem Hauptkörper 33 befindet
sich die Ventil-Bestückungsfläche 6,
und es sind vorzugsweise sämtliche
fluidischen Komponenten des Tragkörpers 4 an oder in
dem Hauptkörper 33 ausgebildet. Dies
gilt insbesondere für
die als Tragkörperkanäle bezeichenbaren
ersten und zweiten Fluidkanäle 8, 9 und
Arbeitskanäle 10.
Auch die Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24, die
beispielsweise als Steckanschlussvorrichtung ausgebildet ist, befindet
sich aus noch zu erläuternden
Gründen
vorzugsweise an dem Hauptkörper 33.
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Die
durch das Festkörperscharnier 35 definierte
Scharnierachse 36 verläuft
zweckmäßigerweise
parallel zu der Längsachse 5.
Durch gemäß Doppelpfeil 37 erfolgendes
Verschwenken des Abdeckkörpers 34 bezüglich des
Hauptkörpers 33 kann
der Ab deckkörper 34 wahlweise
in einer an den Hauptkörper 33 herangeschwenkten
Abdeckstellung (1) oder in mindestens einer
vom Hauptkörper 33 weggeschwenkten
Offenstellung (2) positioniert werden. In der
Offenstellung ist ein zumindest den größten Teil der elektrischen
Leiterstruktur 18 und der Elektronikkomponenten 28 enthaltender Elektrikraum 38 zugänglich,
der in der Abdeckstellung verschlossen ist, da er hier von dem Hauptkörper 33 und
dem Abdeckkörper 34 gemeinsam
umgrenzt wird.
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Mithin
ist die elektronische Ausstattung des Tragkörpers 4 in der Abdeckstellung
zur Umgebung hin abgeschirmt und in der Offenstellung für etwa gewünschte Manipulationen
frei zugänglich.
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Exemplarisch
hat der Hauptkörper 33 eine quaderförmige Gestalt.
Eine seiner längsseitigen
Außenflächen bildet
die Ventil-Bestückungsfläche 6, während die
sich auf einer Seite längsseits
daran anschließende
Außenfläche eine
erste Tragfläche 23a der
Tragflächenanordnung 23 repräsentiert.
Deren der Ventil-Bestückungsfläche 6 entgegengesetztem Randbereich
ist das Festkörperscharnier 35 zugeordnet,
das andererseits an einem der beiden Längsränder des als Deckel fungierenden
Abdeckkörpers 34 angreift.
Letzterer ist an der dem Hauptkörper 33 zugewandten
Innenseite zweckmäßigerweise
vertieft aus gebildet und verfügt
somit über
eine haubenartige Struktur, deren dem Hauptkörper 33 zugewandte
Innenfläche
eine zweite Tragfläche 23b der
Tragflächenanordnung 23 bildet.
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Auch
die erste Tragfläche 23a kann
eine die Elektronikkomponenten 28 zumindest partiell aufnehmende
Vertiefung des Hauptkörpers 33 definieren.
Je nach Platzbedarf kann dann der Abdeckkörper 34 gleichwohl
haubenartig strukturiert sein oder auch nur eine einfache plattenförmige Gestaltung aufweisen.
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Jedenfalls
ist der Abdeckkörper 34 in
der Abdeckstellung so an den Hauptkörper 33 herangeschwenkt,
dass er die erste Tragfläche 23a überdeckt,
wobei gleichzeitig die zweite Tragfläche 23b durch den
Hauptkörper 33 abgedeckt
wird.
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Das
Festkörperscharnier 35 ist
insbesondere nach Art eines sogenannten Filmscharniers ausgebildet.
Es enthält
einen durchgehenden oder mehrfach unterteilten Materialsteg 42 aus
Kunststoff, der einerseits am Hauptkörper 33 und andererseits
am Abdeckkörper 34 angeformt
ist und dessen Dicke derart gering gewählt ist, dass unter Gewährleistung
der notwendigen Festigkeit eine die Schwenkbewegung garantierende
Flexibilität
vorliegt. Um Letztere zu begünstigen,
kann der Materialsteg 42 eine dahingehende Formgebung aufweisen,
dass sich im Übergangsbereich
zwischen den beiden Tragflächen 23a, 23b eine
Art Rinne 43 einstellt (siehe auch 3).
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Zweckmäßigerweise
sind Verschlussmittel 44 vorhanden, die ein lösbares Fixieren
des Abdeckkörpers 34 am
Hauptkörper 33 in
der Abdeckstellung ermöglichen.
Die Verschlussmittel 44 sind insbesondere zur Herstellung
einer lösbaren
Rastverbindung ausgeführt.
Exemplarisch ist hierzu eine Rasthakenanordnung vorgesehen.
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Wie
schon angedeutet, erstreckt sich die elektrische Leiterstruktur 18 sowohl über die
am Hauptkörper 33 angeordnete
erste Tragfläche 23a als
auch über
die am Abdeckkörper 34 angeordnete zweite
Tragfläche 23b.
Einige der Leiterzüge 22 überqueren
dabei das Festkörperscharnier 35.
Da diese Abschnitte der Leiterzüge
beim Öffnen
und Schließen
des Elektrikraumes 38 einer Biegebeanspruchung unterliegen,
sind sie mit einem bezüglich der
Scharnierachse 36 schrägen
Verlauf über
das Festkörperscharnier 35 hinweg
geführt
(siehe 3), was sich als vorteilhaft erwiesen hat, weil hierdurch
die Beanspruchung und die Gefahr eines Ablösens vom Tragkörper 4 verringert
werden.
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Indem
sich die Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 am
Hauptkörper 33 befindet – zweckmäßigerweise
in eine zum Ab deckkörper 34 hin
offene Aufnahmevertiefung 45 des Hauptkörpers 33 eingesetzt –, erfährt sie
beim Verschwenken des Abdeckkörpers 34 keine
Positionsänderung.
Das mit ihr kuppelbare, in 1 strichpunktiert
angedeutete Schnittstellen-Gegenstück 46, über das
die externe Steuereinrichtung 26 anschließbar ist,
kann somit stets angeschlossen bleiben.
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Die
Elektronikkomponenten 28 sind beim Ausführungsbeispiel über die
beiden Tragflächen 23a, 23b verteilt.
Die Leuchtanzeigeelemente 28c sitzen an der ersten Tragfläche 23a und
sind bei in Abdeckstellung befindlichem Abdeckkörper 34 durch mit
ihnen fluchtende Wanddurchbrechungen 47 des Abdeckkörpers 34 hindurch
von außen
her sichtbar.
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Prinzipiell
kann die elektrische Leiterstruktur 18 wie auch die Ventil-Ansteuerelektronik 27 auch
jeweils nur am Hauptkörper 33 oder
am Abdeckkörper 34 angeordnet
sein.
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Die
schon erwähnten
Kontaktelemente 32 der elektrischen Anschlusseinrichtungen 25 befinden sich
zweckmäßigerweise
am Abdeckkörper 34.
Exemplarisch sind sie innen am Abdeckkörper 34 angeordnet,
und zwar in der Nähe
eines Wandabschnittes 48 des Abdeckkörpers 34, der sich
in der Abdeckstellung des Abdeckkörpers 34 an die Ventil-Bestückungsfläche 7 anschließt, und
zwar insbesondere mit dieser in einer gemeinsamen Ebene liegend.
Besagter Wandabschnitt verfügt über den
Kontaktelementen 32 gegenüberliegende Wanddurchbrechungen 52,
welche in der Abdeckstellung des Abdeckkörpers 34 so platziert
sind, dass sie den Durchgriff der Anschlusskontakte 17 der
installierten Ventileinheiten 2 ermöglichen.
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Bevorzugt
sind die Wanddurchbrechungen 52, in der Abdeckstellung
gesehen, zum Hauptkörper 33 hin
offen. Da auch die freien Enden der Kontaktelemente 32 entsprechend
orientiert sind, besteht die Möglichkeit,
den Abdeckkörper 34 auch
dann zwischen der Abdeckstellung und der Offenstellung zu verschwenken,
wenn die Ventileinheiten 2 an der Ventil-Bestückungsfläche 6 montiert
bleiben. Beim Verschwenken des Abdeckkörpers 34 findet dann
je nach Schwenkrichtung ein gleichzeitiges Lösen oder Herstellen der elektrischen
Verbindungen zwischen sämtlichen
Anschlusseinrichtungen 25 und den vorhandenen Ventileinheiten 2 statt.
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Der
Abdeckkörper 34 kann
zusätzlich
noch mit geeignet gestalteten geometrischen Strukturen ausgestattet
sein, insbesondere in einstückig
angeformter Weise, die in der Abdeckstellung die Ventileinheiten 2 auf
dem Hauptkörper 33 fixieren
und insbesondere festklemmen. Durch Verschwenken des Abdeckkörpers 34 können die
Ventileinheiten 2 somit entweder festgelegt oder zur Demontage
freigegeben werden.
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Die
Kontaktelemente 32 können
zumindest teilweise auch an dem Hauptkörper 33 angeordnet sein,
was den Vorteil bietet, dass die Ventileinheiten 2 auch
bei in Offenstellung befindlichem Abdeckkörper 34 betrieben
werden können,
beispielsweise für Wartungsarbeiten.
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Zu
der Kommunikations-Schnittstelleneinrichtung 24 ist noch
nachzutragen, dass diese insbesondere so installiert ist, dass ihr
mit dem Schnittstellen-Gegenstück 46 kuppelbarer
Schnittstellenbereich an der gleichen ersten stirnseitigen Außenfläche 12a des
Tragkörpers 4 angeordnet
ist, wo sich auch die Anschlussöffnungen 8a, 9a für die beiden
Fluidkanäle 8, 9 befinden.