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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Deckel eines elektromagnetischen
Ventils, ein elektromagnetisches Ventil mit einem erfindungsgemäßen Deckel
und ein entsprechendes Montageverfahren, wie ein solches Ventil
mit einem Deckel verbunden werden kann.
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Elektromagnetische
Ventil im automobilen Einsatz werden an zahlreichen Stellen im Automobil verbaut,
so zum als Steuerventil für Nockenwellenversteller, als
Hochdruckventile für den Common-Rail-Bereich, wie zum Beispiel
ein Common-Rail-Druckregelventil oder ein Common-Rail-Durchflussregelventil,
und als Getriebesteuerventile für Getriebeschaltkästen.
Die Ventile werden in der Regel von Steuergeräten angesteuert, wobei
in der Regel jedes Ventil wenigstens zwei elektrische Kontakte aufweist,
die in einem Steckergehäuse angeordnet sind. Bei mehrfach
integrierten elektromagnetischen Ventilen sind auch teilweise höhere
Kontaktzahlen, zum Beispiel 3 oder 4, in dem Stecker integriert.
Der von außen zugängliche elektrische Kontakt
wird dann nach innen an die elektromagnetische Ventilsteuereinheit,
die Spule, herangeführt. Der Stecker sitzt häufig
an oder in dem Ventildeckel, der auf der Oberseite des Ventils,
der hydraulisch abgewendeten Seite, befestigt ist. Eine sehr plastische
Schnittdarstellung lässt sich zum Beispiel aus der
1 der
DE 39 33 331 A1 entnehmen,
die die Weiterleitung von dem Steckerkontakt bis zur Spule darstellt.
Die Stifte der Spule durchbrechen hierbei den Steckerkontaktfortsatz,
sie durchstoßen die Steckerkontaktfortsätze.
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Anhand
eines Common-Rail-Ventils soll die besondere Problematik der bisher
bekannten Ventilkonstruktionen erörtert werden. Die Problematik
lässt sich entsprechend abgewandelt auch auf die übrigen automobiltauglichen
Ventile, wie Ventile in Getriebesteuerboxen oder Nockenwellenverstellerventile
in Zylinderköpfen, übertragen. Häufig
werden die beim Ventilhersteller vorjustierten Ventile durch die
exakte Einschraublage und die exakte Einschraubtiefe in das ventilaufnehmende
Gehäuse, wie zum Beispiel eine Kraftstoffhochdruckpumpe
oder einen Motorblock, endgültig in Bezug auf ihre Kennlinien,
wie zum Beispiel die Strom-Durchfluss-Kennlinie (I-Q-Kennlinie)
fein justiert. Beim Einschrauben erfährt das aufnehmende
Material des Gehäuses häufig eine Stauchung, weil
es in der Regel weicher ist, als das schraubgewindetragende Ventil.
Insbesondere bei Hochdruckbauteilen, die Drücke von mehr
als 2000 bar sicher abdichten sollen, wird das Ventil mit einem
hohen Drehmoment während des Verschraubens angezogen. Das
Ventil dreht sich beim Verschrauben mehrfach um die eigene Achse.
Bei seitlich herausstehenden Steckern, die häufig aus dem oberen
Teil des Ventils herausragen, stellt die Drehbewegungsumlaufbahn
der äußeren Steckerbegrenzung den minimal vorzuhaltenden
Freiraum dar. Der Freiraum wird häufig jedoch von dem Ventilverschrauber
nicht über die gesamten 360° des Verdrehweges
zur Verfügung gestellt, denn zum Beispiel bei einem Common-Rail- Motorsystem
soll der Abstand zwischen Rail und Motorblock möglichst
gering sein, so dass zwar das Ventil selber an dem Railende angebracht
werden kann, jedoch der seitliche Steckerabgang nur noch in einem
Bereich von weniger als 180° um die Drehachse des Ventils
ausreichend Platz findet. Als weitere Schwierigkeit tritt hinzu,
dass die Hersteller von Motoren exakte Positionsangaben, zum Beispiel
eines zulässigen Winkelbereiches von ±30° oder
sogar nur ±15° um eine Wunscheinbaulage, angeben.
Bei der automatisierten Verschraubung des Ventils in den Motorblock
oder in die Hochdruckpumpe muss die Maschine für die Verschraubung zwei
Arbeitsschritte ausführen. Um mit hoher Wahrscheinlichkeit
den gewünschten exakten Schaltpunkt des Ventils auf der
einzustellenden Kennlinie finden zu können, ist das Ventil
in einer Ausgangslage zu drehen, von der aus der Einschraubevorgang
beginnt. Danach greift der schraubenschlüsselartige Verdreharm
der Montagemaschine an, der dann das Anzugsmoment aufbringen kann.
Die Taktung dieses Vorgangs verlangsamt den Herstellprozess von Hochdruckdieselpumpen
mit integrierten Ventilen. Aufgrund der Stauchungen des das Ventil
aufnehmenden Gehäuses muss die Verschraubung beim ersten
Mal richtig ausgeführt sein, ein erneutes Herausdrehen
des Ventils mit einem nachfolgenden neuerlichen Versuch verringert
die Wahrscheinlichkeit, dass die Hochdruckpumpe bei allen Druckverhältnissen
sicher dicht bleibt. Die exakter Sollpositionsangaben des Steckers
in Bezug auf das Ventil werden von den Motorenherstellern dadurch
gerechtfertigt, dass nur bei bestimmten Positionen ein Kabelbruch über
die garantierte Fahrzeuglaufzeit aufgrund der Beschleunigungen und
Schwingungen des Motors unterbleibt.
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Ein
Ventilhersteller soll ein Ventil zur Verfügung stellen,
das zwar einen seitlich oder schräg herausführenden
Stecker im oberen Bereich des Ventils aufweist, auf der anderen
Seite aber für das sichere Verschrauben bei gleichzeitiger
Feinjustierung möglichst keinen Verschraubungsfreiraum
beanspruchen soll. Ist das Ventil verschraubt, so soll der Stecker möglichst
exakt positioniert sein, zum Beispiel in einem Bereich von ±10° zu
einer angegebenen Idealposition. Die Anpassung der radialen Beabstandung der
einzelnen Steckerkontakte zur Ventilspule sind zum Beispiel aus
der
EP 1 120 592 A2 (Anmelderin Framatome
Connectors International, Anmeldetag 18.01.2001) oder der
DE 39 26 454 C2 (Patentinhaberin
ITT Automotive Europe GmbH, Anmeldetag 10.08.1989) bekannt. Die
Lösung, den Stecker in das Ventil und sein Gehäuse
hineinzudrücken und später, in der Endlage, wieder
herauszuziehen, ist aufgrund der Dichtigkeitsanforderungen bei den
gewählten Betriebsdrücken nicht zu realisieren.
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Flächige
Kontaktierungen zur Herstellung elektrischer Kontaktübergänge
lassen sich aus der
DE
197 40 570 C2 (Patentinhaberin Siemens AG, Anmeldetag 15.09.1997)
und der
DE 198 44
742 C1 (Patentinhaberin Siemens AG, Anmeldetag 29.09.1998)
entnehmen. Die
CA 02298985 (Anmelderin
Borg Warner Inc., Anmeldetag 18.02.2000) zeigt die Kabelzugentlastung
des Steckerkontaktkabels durch eine radiale Spulennut.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung nahmen sich der Aufgabe an,
möglichst keinen zusätzlichen Freiraum für
den Eindrehvorgang des Ventils in das aufnehmende Gehäuse
beanspruchen zu müssen und trotzdem das Ventil möglichst
fein justieren zu können.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Ventildeckel
nach Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechendes Ventil wird
in Anspruch 10 beschrieben. Ein Montageverfahren für ein
erfindungsgemäßes Ventil wird in Anspruch 17 beschrieben.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen
zu entnehmen.
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Elektrohydraulische
Ventile, die im Kraftfahrzeug eingesetzt werden können,
können einen vom Ventilkörper, der gleichzeitig
ein Gehäuse darstellt, abgesetzten Deckel aufweisen, der
auf ein Ende des Ventils, insbesondere das von der Hydraulikseite
abgewandte Ende, aufgesetzt werden kann. Aus dem Deckel steht ein
Stecker, der zum Beispiel zwei Kontakte hat, ein Kontakt für
die Masse und ein Kontakt für die positive Spannung, heraus.
Der Stecker kann radial aus dem Deckel herausgeführt sein.
Der Stecker kann schräg aus dem Deckel herausgeführt sein.
Der Deckel ist gewölbt. Die elektrischen Kontakte des Steckers,
die an einen Stecker eines Kabels anschließbar sind, werden
durch den Deckel durchgeführt, damit eine elektrische Verbindung
zur Innenseite des Ventils gegeben ist. Die elektrischen Kontakte
führen nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
auf die Unterseite des Deckels. Auf der Unterseite sind die Kontakte
aufgeweitet fortgeführt. Sie stellen flächige
Kontakte dar. Nach einer Ausgestaltung handelt es sich um elektrische
Kontaktbögen. Ein einzelner Kontakt mündet bogenförmig.
Durch eine Oberflächenberührung kann der elektrische
Steckerkontakt im Bereich des Kontaktbogens weitergeführt
werden. Die größere Kontaktfläche wird
durch das weiterführende Bauteil punktuell oder in einem kleinen
Ausschnittsbereich berührt. Die elektrische Kontaktierung
wird durch ein Anliegen zwischen dem Kontaktbogen bzw. der Kontaktfläche
und dem weiterführenden elektrischen Bauteil, das zum Beispiel zu
einer Spule oder einem Wicklungsende einer Spule führt,
hergestellt. Die größere, innen liegende, auf der
Unterseite des Deckels sich befindliche Kontaktfläche ermöglicht
die nachträgliche Verlagerung und Drehung des Deckels,
der vom Ventil abnehmbar ist und durch zusätzliche Maßnahmen,
wie zum Beispiel eine Verschraubung, mit dem übrigen Ventil
fest verbunden wird.
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Die
Kontaktflächen stellen Leiterbahnen dar. Sie sind schleiferbahnähnlich.
Bei diesem Vergleich gilt die Weiterführung, zum Beispiel über
eine Kontaktscheibe, als der oder die abgreifenden Schleifer. Die
elektrische Kontaktbildung wird durch die durchtrittsfreie, zerstörungsfreie
Leiterbahnenberührung hergestellt. Hierdurch ist auch ein
mehrfaches Anpassen oder Ausrichten des Deckels an das Ventil möglich.
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Nach
einer Ausgestaltung kann der Stecker einstückig an den
Deckel angeformt sein. Der Stecker kann in einem Winkel, der von
der Horizontalen der Steckerebene abweicht, schräg aus
dem Deckel über den Deckelrand hinausragen. Der Fortsatz
des Steckers sorgt für die räumlichen Montageschwierigkeiten,
wobei durch die Einstückigkeit zwischen Deckel und Stecker
die leichtere Herstellbarkeit des Deckels garantiert wird.
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Der
Deckel kann konkav geformt sein, wobei auch Ausgestaltungen mit
heruntergezogenen Rändern an Platten bzw. an Deckflächen
als konkav gelten. Auf der Unterseite kann der Deckel einen umlaufenden
Rand aufweisen. Zur Verstärkung der Dichtwirkung kann in
den umlaufenden Rand eine Hutschnurdichtung oder ein Dichtring eingelegt
sein. Der Dichtring läuft in dem Deckelrand umlaufend als
geschlossene Dichtung. Der Deckelrand hat einen so gewählten
Durchmesser, dass er über den Ventilgehäusegrundkörper überstehen
kann. Der Innendurchmesser des Deckels ist minimal größer
als der Außendurchmesser des Ventilsgehäusegrundkörpers,
in dem die elektrischen Bauteile wie Spule oder Anker angeordnet
werden.
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Die
flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Deckel und Ventilgehäusegrundkörper
lässt sich über ein Schraubgewinde herstellen.
Nach einer Ausgestaltung wird hierzu ein zusätzliches Einsatzstück
vorgesehen, das ungefähr in der Mitte des Deckels eingeschraubt
werden kann, damit das Einsatzstück wie eine Mutter den
Deckel mit einem darunter liegenden Bauteil des Ventils verschraubt.
Alternativ oder ergänzend lässt sich der Deckel
mit einem Innenschraubgewinde am unteren Rand, in der Nähe des
Dichtringes, ausstatten, damit der Deckel auf das Ventil aufgeschraubt
werden kann. Die Schraubgewinde erzeugen eine mechanisch feste Verbindung, die
vorzugsweise auch flüssigkeitsdicht, zum Beispiel gegen
Spritzwasser, ist.
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Der
Kontaktbogen kann als Schleife gestaltet sein. Das bedeutet, der
Kontaktbogen ist geschlossen. Der Kontaktbogen, wenn er eine Schleife
ist, erstreckt sich auf einem Weg von 360°. Der Kontaktbogen
weist eine gewisse Breite auf, so dass ein sicherer Kontakt zwischen
dem Kontaktbogen und dem weiterführenden elektrischen Bauteil
herstellbar ist, hilfreich ist hierbei ein breiterer oder gleich
breiter Kontaktbogen als der schleiferähnliche elektrische Abnehmer.
Ist der Kontaktbogen als Schleife ausgestaltet, so lässt
sich der Deckel in jeder beliebiger Position anordnen. Mit einem
solchen Ventil können beliebige Relativbeziehungen zwischen
Deckel und Ventilgrundkörper eingenommen werden. Der Ventilverschrauber
wählt selbst die geeignete Deckelposition, die nachträglich
durch das zusätzliche Schraubengewinde im Deckel oder die
zusätzlichen Schraubengewinde am Deckel fixiert wird.
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Liegen
mehrere Kontaktbögen, zum Beispiel zwei Kontaktbögen,
vor, so lassen sich die einzelnen Kontaktbögen zu einander
konzentrisch anordnen. Sofern ein zusätzliches mittiges
Schraubengewinde vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktbögen
außermittig angeordnet sind. Die Kontaktbögen können
nebeneinander, etwas beabstandet, elektrisch von einander isoliert
angeordnet sein. Für jeden Steckerkontakt ist ein einzelner
Kontaktbogen auf der Unterseite des Deckels vorgesehen. Werden die
Kontaktflächen in das Material des Deckels, der zum Beispiel
aus Kunststoff gefertigt sein kann, integriert, so bauen die Kontakte
nicht zusätzlich in der Höhe des Gesamtventils.
Das Ventil behält seine geringe Höhe bei. Die
Kontaktfläche lassen sich in speziellen Ausnehmungen, die
zum Beispiel Nuten sein können, einlegen. Alternativ kann
im Herstellverfahren des Deckels die einzelne Kontaktfläche
umspritzt werden.
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Durch
die Trennung des Deckels vom Ventil und der nachträglichen
Montage des Deckels auf dem eingeschraubten Ventil lasten beim Einschrauben
des metallischen Ventilgehäuses auf dem aus Kunststoff
gefertigten Ventildeckel keine größeren Verspannungen.
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Die
Erfindung kann mit verschiedenen Ventilen verwendet werden. Verwendbar
ist die Erfindung mit Nockenwellenverstellerventilen, Hochdruckventilen,
Common-Rail-Ventilen und auch Getriebeventilen.
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Zur
Weiterführung der elektrischen Kontakte kann eine zusätzliche
Kontaktscheibe vorgesehen sein. Die Kontaktscheibe kann plattenartig
gestaltet sein. Die Kontaktplatte ist unterhalb des Deckels, am äußeren
Rand des Ventilgehäusegrundkörpers, zu platzieren.
Die elektrischen Signale, die über den Stecker auf die
Kontaktbögen weitergeleitet worden sind, gelangen über
Kontakte in der Kontaktscheibe, die wiederum als Kontaktbögen
ausgestaltet sein können, an die Kontaktstifte der Spule.
Der Deckel und die Kontaktplatte lassen sich zu einander verdrehen.
Durch die zusätzlichen Bauteile Kontaktplatten können
auch vorteilhaft Kontaktierungen und Codierungen im Sinne der Kontaktierung
in das Ventil eingebracht werden. So kann der Kontaktbogen partiell unterbrochen
sein, um dadurch eine Polaritätsänderung des elektrischen
Signals in Bezug auf die angeschlossene Spule herzustellen. Bei
einer solchen Gestaltung lassen sich die Leiterbahnen innerhalb der
Kontaktscheibe, die ebenfalls ein Kunstoffspritzgussteil sein kann,
außermittig zur Kolbenachse des Ventils, in der der Kolben
oder der Stößel des Ventils läuft, anordnen.
Alle Leiterbahnen innerhalb des Ventils, im Deckel, in der Kontaktplatte
und zu den Spulenwicklungen können aus Kupfer gefertigt
sein. Kupfer oder ein sonst wie elektrisch leitfähiges,
weiches Material fördert die Kontaktsicherheit bei der
Oberflächenkontaktberührungen zwischen den einzelnen Leiterbahnenabschnitten
der Durchkontaktierung.
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Die
Berührsicherheit wird weiterhin dadurch gesteigert, dass
die Leiterbahnen als Kontaktbögen oder wenigstens eine
Kontaktbahn der Kontaktplatte als Kontaktbogen gewählt
ist. Die Kontaktbahn kann umlaufend sein. Die Kontaktbahn hat dann
in beide Richtungen wellenförmige Auslenkungen weggehend
von einer axialen Mitte. Selbst bei kleinerem Wärmeverzug
oder zusätzlichen Spannungen im Ventil wird durch die wellenförmige
Auslenkung eine Kontaktierung im Betrieb des Ventils sichergestellt.
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Aus
der Spule stehen nach einer bekannten Ausgestaltung Kontaktfahnen
oder Kontaktstifte heraus. Die Kontaktierung zwischen den Kontaktstiften der
Spule und dem Kontaktbogen kann durch eine Klammer hergestellt werden.
Die Klammer ist ein an den Kontaktbogen angelenktes Blech, zum Beispiel ebenfalls
eine kleine Kupferfahne. Die Klammer ist vorgebogen, so dass eine
Schließkraft eingestellt ist. Die Öffnungsweite
der Klammer ist auf den Kontaktstift der Spule abgestimmt. Die Schließkraft
sorgt für ein sicheres Anliegen an den Kontaktstift.
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Über
ein äußeres Schraubgewinde, insbesondere am hydraulischen
Teil des Ventils, vorzugsweise am Deckel abgewandten Teil des Ventils,
lässt sich das Ventil in ein das Ventil teilweise umgebendes
Gehäuse einschrauben. Durch 360°-Drehbewegungen,
die mehrmals durchzuführen sind, kann das Ventil vollständig
mit seinem Hydraulikteil in das Gehäuse eingeschraubt werden.
Die Kontaktplatte steht im Wesentlichen senkrecht auf der Kolbenachse
des Ventils. Die Kontaktplatte kann zwischen einer Trennwand und
dem aufzuschraubenden Deckel eingespannt sein. Die Kontaktplatte
kann durch zusätzliche Sicherungsmaßnahme gegen
Herausfallen beim deckellosen Ventil gesichert sein. Bei Verwendung einer
Kontaktplatte muss eine flächige Kontaktierung, die zerstörungs-
und durchtrittsfrei ist, zwischen den innen liegenden Kontaktflächen
des Deckels und den Kontaktbahnen der Kontaktscheibe hergestellt
werden. Werden die Flächen ausreichend breit gestaltet,
so garantiert ein solches Ventil eine zuverlässige elektrische
Kontaktierung.
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Ein
solches Ventil lässt sich wie folgt verbauen. Das deckellose
Ventil wird zunächst genommen und mit dem richtigen Drehmoment
wenigstens partiell in das Gehäuse eingeschraubt. Wenn
die gewünschte Einschraubtiefe erreicht ist, die zum Beispiel
durch ein trockenes oder mit einer Flüssigkeit ausführendes
Messverfahren bestimmbar ist, kann die endgültige Ventilposition
festgelegt werden. Danach ist der Deckel aufzusetzen, hierdurch
wird das Ventil nach außen hin zum Beispiel gegen Spritzwasser
geschützt. An den Ventildeckel ist ein Stecker mit Steckerkontakten
angelenkt. Der Ventildeckel lässt sich in eine gewünschte
Relativlage ausrichten. Durch geeignete Arretierungsmaßnahmen,
wie zum Beispiel zusätzliche Schrauben oder durch eine
Verklebetechnik, lässt der Deckel sich mit dem Ventil arretieren.
Wenn das Ventil fertig zusammengebaut ist, kann das entsprechend
Kabel aus einem Kabelbau an den Stecker des Deckels angeschlossen
werden. Das aufnehmende Bauteil, wie zum Beispiel die Hochdruckpumpe,
und das Ventil lassen sich bei diesem Montageverfahren zunächst
zu einander optimal abstimmen, erst danach wird die nachgereihte
Kontaktierung durchgeführt.
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Die
Erfindung kann noch leichter verstanden werden, wenn Bezug auf die
beiliegenden Figuren genommen wird, wobei
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1 ein
erfindungsgemäßes Ventil in Außenansicht
darstellt,
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2 einen
Schnitt durch den Deckelbereicht eines erfindungsgemäßen
Ventils nach 1 darstellt,
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3 und 4 einen
erfindungsgemäßen Deckel aus zwei Perspektiven
darstellen,
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5 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Deckel eines Ventils darstellt,
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6 eine
Kontaktscheibe für ein erfindungsgemäßes
Ventil darstellt,
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7 einen
geeigneten gewellten Kontaktbogen einer erfindungsgemäßen
Leiterbahn für ein erfindungsgemäßes
Ventil darstellt,
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8 einen
erfindungsgemäßen Deckel in Explosionsdarstellung
darstellt und
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9 eine
erfindungsgemäße Kontaktscheibe in Explosionsdarstellung
mit zwei herausgehobenen Leiterbahnen darstellt.
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In
den 1 bis 9 werden verschieden Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Ventils, das in Außenansicht
in 1 dargestellt ist, diskutiert. Insbesondere die 6 und 9 zeigen eine
zusätzlich integrierbare Kontaktscheibe 150, sodass
weitere Leiterbahnen 154, 156 zur Durchleitung der
elektrischen Signale in scheibenförmiger Bauart vorhanden
sind. Die Leiterbahnen sind einzelnen scheibenartig gestaltet. Zwei
Leiterbahnen liegen parallel zueinander. Gleiche bzw. ähnliche
Bauteile und Baugruppen sind durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen
versehen worden, selbst wenn geringfügige Ausführungsvarianten
zwischen den einzelnen Teilen in den diversen Figuren gegeben sein
sollten.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Ventil 1, in dessen
Ventilgehäuse 3 zwei Bereiche gegeben sind, nämlich
eine Ventilbuchse 5 und einen Bereich für den
Ventilmagneten 7. Durch den Ventilmagneten 7 wird
in bekannter Art und Weise ein nicht dargestellter Kolben, der entlang
der Kolbenachse 17 des Ventils 1 verfahrbar ist,
so bewegt, dass die einzelnen Ventilöffnungen 27 im
Bereich der Ventilbuchse 5 unterschiedlich auf und zu steuerbar
aufgrund der elektrischen Erregung des Ventilmagneten 7 sind. Die
elektrische Erregung erhält der Ventilmagnet 7 von
außen über elektrische Steckerkontakte, zum Beispiel
den Steckerkontakt 52, der im Stecker 50 angeordnet
ist. Der Stecker 50 ist an seiner Außenseite mit
unterschiedlichen Steckernasen 56, 58 versehen,
so dass ein geeigneter Gegenstecker, der nicht dargestellt ist,
aufschiebbar ist und durch die Steckernasen 56, 58 gegen
radiales Herunterrutschen – in Bezug auf die Kolbenachse 17 – gesichert wird.
Im Bereich des Ventilmagneten 7 weist das Ventil 1 einen
Ventilgehäusegrundkörper 11 auf. Das Ventil 1 ist
mit einem Ventilschraubgewinde 21 am Ende des Ventilgehäusegrundkörpers 11 bzw.
in dem anschließenden Bereich ausgestattet, so dass der Ventilgehäusegrundkörper 11 mit
seiner sich anschließenden Ventilbuchse 5 in ein
aufnehmendes Gehäuse, zum Beispiel in eine Kraftstoffhochdruckpumpe
oder in einen Zylinderkopf, eingeschraubt werden kann. Der runde
Ventilgehäusegrundkörper 11 weist abgeflachte
Bereiche auf, die zusammen einen Ventilsechskant 25 bilden.
Der Ventilsechskant 25 befindet sich benachbart zum Ventilschraubgewinde 21.
Das Ventilschraubgewinde 21 ist an dem Ventildeckel 100 abgewandten
Seite angeordnet. Der Ventildeckel 100 ist so bemessen,
dass der Deckeldichtrand 122 über den Ventilgehäusegrundkörper 11 übergestülpt
werden kann. Im oberen Bereich wird der Ventilgehäusegrundkörper 11 durch
den Deckel 100 mit dem Deckeldichtrand 122 abgedeckt. Spritzwasser
oder sonstige Flüssigkeiten können nicht in den
elektrischen Teil des Ventils 1 eintreten. Sie bleiben
im Bereich des Deckeläußeren 102. Die Deckeloberseite 104 wird
durch die Deckelbefestigungsschraube 140, die insbesondere
in der axialen Verlängerung der Kolbenachse 17 des
Ventils 1 angeordnet werden kann, durchbrochen. Das Ventil 1 erstreckt
sich somit von dem unteren Ende der Ventilbuchse 5 mit
seiner zentralen Ventilöffnung 27, die insbesondere
als Tankanschluss gestaltet sein kann, bis zur Oberseite der Deckelbefestigungsschraube 140,
die aus der Deckeloberseite heraussteht.
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Im
Bereich des Ventilmagneten 7 ist der Elektromagnet 9,
so wie in 2 dargestellt, angeordnet, der
zur elektrischen Kontaktierung zwei Kontaktstifte 13, 15 in
axialer Verlängerung aufweist. Der Ventilgehäusegrundkörper 11 reicht
mit seinem verjüngten, nach Innen umgelegten Ende, unter
den Ventildeckel 100. Das nach Innen eingekantete bzw. umgebördelte
Ende des dünneren Teils des Ventilgehäusegrundkörpers 11 findet
seine Aufnahme in einer umlaufenden Deckeleintiefung 142.
In dem Deckeldichtrand 122 des Ventildeckels 100 kann
ein Deckeldichtring 124 angeordnet sein, der die Dichtigkeit zum
Elektromagneten 9 des elektrischen Teils des Ventils 1 sicherstellt.
Durch Oberflächengestaltungen auf der Innenseite des Ventilsdeckels 100,
wie zum Beispiel Abschnitte eines Deckelschraubgewindes 128,
kann eine zusätzliche Arretierung – und auch Dichtigkeit – zwischen
Ventildeckel 100 und Ventilgehäusegrundkörper 11 hergestellt
werden. Der Ventilgehäusegrundkörper 11 ist
in seinem steckerseitigen Endbereich so verjüngt, dass
ein Aufnahmeraum für eine Trennwand 19, die ebenfalls
durch Dichtungen gegenüber dem Ventilgehäusegrundkörper 11 abzudichten
ist, geschaffen worden ist. In dem Ventildeckel 100 sind
zwei Leiterbahnen 110, 112 eingelegt, die nicht
aus dem Ventildeckel 100 herausstehen. Die Oberfläche
der Leiterbahnen 110, 112 können elektrisch
kontaktiert werden. Der Ventildeckel 100 bietet Platz,
so dass wenigstens eine Leiterbahn 110, 112 bis
auf eine längliche Oberfläche komplett vom Deckel 100 umschlossen
ist. Die Leiterbahnen 110, 112 liegen außermittig
in Bezug auf die Kolbenachse 17 des Ventils. In Verlängerung
der Kolbenachse 17, als abschließendes Bauteil,
ist die Deckelbefestigungsschraube 140 angeordnet, die
durch ein Deckelschraubeninnengewinde 126 auf einen mittigen Anker 29 der
Trennwand 19 aufgeschraubt werden kann. Der Ventildeckel 100 ist
durch die Verschraubung über das Deckelschraubgewinde 126 zwischen der
Deckelbefestigungsschraube 140 und der im Inneren angeordneten
Trennwand 19 lagesicher und axial unbeweglich eingespannt.
Durch ein Lösen der Deckelbefestigungsschraube 140,
die schmaler als der Ventildeckel 100 ist, kann der Ventildeckel 100 von
dem Ventilgehäusegrundkörper 11 abgezogen werden.
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3 und 4 zeigen
den Ventildeckel 100 in 3D-Darstellung (3)
und von einer Ansicht von unten bzw. innen (4). Der
Ventildeckel 100 hat einen kappenartigen, im wesentlichen
runden, Körper mit einer zentralen Öffnung als
Deckelschraubenausnehmung 144. Aus dem deckelartigen, kappenartigen,
in seinem Innendurchmesser minimal größer als
der Außendurchmesser des als (nicht dargestellten) Ventilgehäusegrundkörpers 11 gestalteten
Rundkörpers weist der Stecker 50 mit seinen unterschiedlichen
Steckernasen 56, 58 seitlich heraus. Der Stecker 50 bildet
den radial entferntesten Punkt, weggehend von dem zentralen Deckelschraubgewinde 126.
Alternativ kann der Stecker 50 nicht waagerecht, sondern
schräg nach Außen aus dem Ventildeckel 100 herausstehen.
Der Stecker 50 ist aus dem Deckeldichtrand 122 auf
der Deckeloberseite 104 herausstehend. Nach unten gestülpt
steht ein mittlerer Bereich, der für die Leiterbahn 110, 112 bestimmt
ist. Außerhalb des mittleren Bereichs ist eine umlaufende
Deckeleintiefung 142 vorhanden, in deren Bereich der Deckel 100 zur
Deckeloberseite 104 dünner ist, als in dem Bereich
mit der zentralen Deckelschraubenausnehmung 144. Der Ventildeckel 100 sieht
von der Deckelunterseite 106 wie ein Springbrunnen mit Podest
aus. In Draufsicht, geblickt von der Deckelunterseite 106,
sind nur die jeweiligen Leiterbahnenoberflächen 114, 116 der
Leiterbahn 110, 112 zu sehen. Die Leiterbahnen 110, 112,
weisen an jeweils einer Stelle eine Kontaktpinanlängung 148 auf,
die für die Kontaktierung zu den Steckerkontakten 52, 54 (nicht
in 4 dargestellt) bestimmt sind. Kronblattförmige
Ausbuchtungen 146, die mehrmals verteilt, zum Beispiel
im Abstand von jeweils 60° über den jeweiligen
Kontaktbogen 108 der Leiterbahn 110, 112, dienen
für eine sichere Durchkontaktierung von einer Kontaktlage
auf die nächste, das heißt, von einer Kontaktebene
auf die nächste, darunter liegende Kontaktebene. Die Kontaktbögen 108 sind
kreisbogenförmig, aus ihnen stehen die kronblattförmigen Ausbuchtungen 146 entweder
nach Außen oder nach Innen heraus. Vorzugsweise hat eine
Leiterbahn, Leiterbahn 110, die Ausbuchtungen 146 nach Außen
gewendet, während eine weitere Leiterbahn 112 die
Ausbuchtungen 146 nach Innen, das heißt, auf die
Deckelschraubenausnehmung 144 gerichtet hat.
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In 5 wird ein erfindungsgemäßer
Deckel in Längsschnitt dargestellt. Die Deckelschraubenausnehmung 144 ist
die zentrale Ausnehmung, durch die die Deckelvertikalrichtung 120 verläuft.
Zur Deckelvertikalrichtung im rechten Winkel angeordnet ist die
Deckelradialrichtung 118. Wird die Deckelradialrichtung 118 über
den runden Körper des Deckels hinaus fortgesetzt, so mündet
der Deckel in den Stecker 50, in dem die Steckerkontakte,
wie zum Beispiel der Steckerkontakt 54, vorzugsweise mittig,
angeordnet sind. Umlaufend auf der Steckeroberfläche des
Steckers 50 sind Steckernasen 56, 58.
Der jeweilige Steckerkontakt, wie zum Beispiel der Steckerkontakt 54,
reicht von Stecker 50 in das Innere des Ventildeckels 100.
Der Steckerkontakt 54 wird über den Kontaktanschluss 134 in
die Kontaktpinanlängung 148 übergeführt,
deren Ende die zweite Leiterbahn 112 ist. Parallel, außerhalb
der Leiterbahn 112, liegt eine weitere Leiterbahn, die
erste Leiterbahn 110. Die zentrale Erhöhung des
Ventildeckels 100 wird durch die Deckeleintiefung 142,
die umlaufend um den mittleren Bereich vorhanden ist, begrenzt.
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Wahlweise
kann in dem Ventil eine zusätzliche Kontaktscheibe 150,
so wie in der 6 dargestellt, vorgehalten werden,
die in ihrem Durchmesser so abgestimmt ist, dass sie in den Ventildeckel 100 nach 5 eingelegt werden kann und eine Kontaktierung
zwischen den Leiterbahnen 110, 112 und den in
der Kontaktscheibe 150 vorhandenen Leiterbahnen 154, 156 herstellt.
Die Leiterbahn 154, 156 haben seitlich angeordnet
Klammern 162, 164, die über Klammeranlängungen 166 mit
den Leiterbahnen 154, 156 verbunden sind. Die
Klammern 162, 164 sind in ihrer Öffnungsweite
und in ihrer Schließkraft auf die Kontaktstifte 13, 15 (2)
abgestimmt. Die Kontaktscheibe 150 kann von oben auf die
Kontaktstifte 13, 15 aufgeschoben werden.
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In
diesem Zusammenhang wird auch auf die 9 verwiesen,
die die Kontaktscheibe 150 in Explosionsdarstellung darlegt.
Die Leiterbahnen 154, 156, die eine wellenförmige
Auslenkung 158 haben können, sind in der Kontaktplatte 152 eingelegt.
Die über die Klammeranlängung 166 befestigten
Klammern 162, 164 führen durch Kontaktplattenlöcher 168 auf
die abgewandte Seite der Kontaktplatte 152. Die Leiterbahnen 154, 156 können
bis auf ihre wellenförmige Auslenkung 158 als
im Wesentlichen rund und rotationssymmetrisch betrachtet werden,
wobei einzelne Bereiche Kontaktbogenumlenkungen 170, zum
Beispiel um Platz für die Klammern 162, 164 zu schaffen,
aufweisen können.
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Die
einzelnen Leiterbahnen, so wie zum Beispiel Leiterbahnen 110, 112, 154, 156,
können einzeln mit wellenförmigen Auslenkungen 158,
so wie in 7 dargestellt, ausgestaltet
sein. Die wellenförmigen Auslenkungen 158 variieren
die jeweilige Leiterbahn in ihrer Höhe in Bezug auf die
axiale Richtung 160 der jeweiligen Leiterbahn. An die Leiterbahn kann
eine Klammer, insbesondere für eine Steckverbindung mit
den Kontaktstiften 13, 15 der Spule ausgestaltet
sein. Die Klammer 164 ist als Dreieckskontakt ausgestaltet,
zwischen dem der Kontaktstift der Spule einfahren kann.
-
Die 8 mag
das Verständnis des Betrachters dahingehend fördern,
dass der Ventildeckel in Explosionsdarstellung abgebildet ist. Die
Steckerkontakte 52, 54, die im eingebauten Zustand
im Inneren des Steckers 50 mit seinen Steckernasen 56, 58 liegen,
sind in dieser Darstellung aus dem Ventildeckel herausgehoben. Die
Steckerkontakte 52, 54 zusammen mit den Kontaktschleifen 130, 132 sehen
silhouettenförmig wie Pfannen aus, deren Griffe die Steckerkontakte 52, 54 sind.
Der Ventildeckel hat Deckelausnehmungen 138, die zum Beispiel über
ein Spritzgussverfahren herstellbar sind, in denen die Kontaktschleifen 130, 132 so
liegen können, dass nur eine Oberfläche des Kontaktbogens 108 berührbar ist.
Eine Verlagerung der Kontaktierungen in ihrer Höhe wird
durch den Kontaktanschluss 136 des Steckers 50 bzw.
den Kontaktanschluss 134 des Steckers 50 realisiert.
Die Kontaktanschlüsse 134, 136 gehen über
die Kontaktpinanlängung 148 in die Kontaktbögen 108 über.
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Soll
das erfindungsgemäße Ventil als Hochdruckregelventil
in eine Dieselhochdruckpumpe eingeschraubt werden, so wird das in 1 dargestellte Ventil
ohne Deckel 100 über das Schraubgewinde 21 in
das Gegenschraubgewinde hineingeschraubt. Ein geeigneter Drehmomentschlüssel
oder Sechskantschlüssel kann am Ventilsechskant 25 angreifen
und mit einem kontrollierten Drehmoment das Ventil, das Drücke
von mehr als 2000 bar regeln können soll, einschrauben.
Anschließend lässt sich der Ventildeckel 100 beliebig
auf das eingeschraubten Ventil 1 durch Überstülpen
auf den Ventilgehäusegrundkörper 11 aufsetzen
und mit der Deckelbefestigungsschraube 140, nachdem der
Stecker 50 ausgerichtet ist, festschrauben. Das in 2 dargestellte
zusätzliche Deckelschraubgewinde 128 kann als
Formschlusselement im Randbereich des Deckeldichtrandes 122 ausgestaltet
sein, so dass über das Deckelschraubgewinde 128 eine
erste axiale Fixierung des noch nicht festgeschraubten Ventildeckels 100 erfolgt.
In diesem Fall ist das Deckelschraubgewinde 128 wie ein
erster Schnappverschluss. Die Lage des Steckers 50 kann
somit auf wenige Grad genau zu dem Ventilgehäusegrundkörper 11 ausgerichtet
werden, ein aufzusteckendes Kabel kann ohne zusätzlichen
Bewegungsbogen, der schwinganfällig ist, ausgelegt sein.
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Nach
einem Aspekt kann die Erfindung darin gesehen werden, dass schichtweise
die einzelnen Kontaktlagen aufgereiht sind. Hierdurch können
die einzelnen Lagen nebeneinander angeordnet werden. Die Kontaktierung
erfolgt aus einer Lage auf die nächste Lage über
die Oberfläche eines lageveränderlichen Bogens.
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Nach
einem weiteren Aspekt kann die Erfindung darin gesehen werden, dass
die Kontaktbögen in einer Ausgestaltung wie Ringe aussehen,
die konzentrisch in der gleichen Ebene liegen. Durch die Bogenbildung
bzw. durch die Ringbildung kann das darüberliegende Bauteil,
z. B. der Deckel, relativ zu dem darunter liegenden Bauteil, z.
B. der Kontaktscheibe, im Winkelmaß verdreht werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt kann die Erfindung darin gesehen werden, dass
axiale und radiale bzw. horizontale und vertikale Unebenheiten zwischen
den einzelnen Lagen ausgleichbar gestaltet sind, indem die Kontaktbögen
bzw. die Kontaktringe gewellt und mit Ausbuchtungen gestaltet sind.
Hierdurch wird weiterhin der Kontakt zwischen den einzelnen Lagen
sichergestellt, insbesondere bei dem Zustand, dass der Deckel verdreht
wird oder durch thermische oder sonstige Verwerfungen eine axiale Verschiebung
erfährt.
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Nach
einem weiteren Aspekt kann die Erfindung darin gesehen werden, dass
das Bauteil „Ventildeckel" ein in sich abgeschlossenes
Bauteil ist, so dass nach einer Befestigung des Ventils und einer möglichen
Einstellung bzw. Justierung des Ventils der verschließende
Deckel, an den das Ventilkabel geführt wird, aufsetzbar
ist.
-
Vorliegend
ist die Erfindung vorrangig anhand eines Hochdruckkraftstoffsystems
erklärt worden, bei diesem sind zwei elektrische Kontakte,
einer für die Masse und einer für die positive
Steuerspannung, ausreichend. Die Erfindung lässt sich unproblematisch
auch auf Ausführungsbeispiele von elektrischen, automobilen
Bauteilen übertragen, bei denen mehr als zwei Kontakte über
einen nachträglich aufsetzbaren Deckel durchzuschleifen
sind. Genauso gehört zum Umfang der vorliegenden Erfindung
eine Deckelgestaltung mit großflächigen Kontaktflächen, so
dass die Kontaktplatte mit umlaufenden Kontaktbögen nicht
mehr benötigt wird.
-
- 1
- Ventil
- 3
- Ventilgehäuse
- 5
- Ventilbuchse
- 7
- Ventilmagnet
- 9
- Elektromagnet
- 11
- Ventilgehäusegrundkörper
- 13
- Erster
Kontaktstift der Spule
- 15
- Zweiter
Kontaktstift der Spule
- 17
- Kolbenachse
des Ventils
- 19
- Trennwand
- 21
- Ventilschraubgewinde
- 23
- Ventilüberwurfmutter
- 25
- Ventilsechskant
- 27
- Ventilöffnung,
insbesondere für die Durchleitung der Flüssigkeit
- 29
- Anker
- 50
- Stecker
- 52
- Erster
Steckerkontakt
- 54
- Zweiter
Steckerkontakt
- 56
- Steckernase,
erster Typ
- 58
- Steckernase,
zweiter Typ
- 100
- Ventildeckel
- 102
- Deckeläußeres
- 104
- Deckeloberseite
- 106
- Deckelunterseite
- 108
- Kontaktbogen
- 110
- Erste
Leiterbahn des ersten Typs
- 112
- Zweite
Leiterbahn des ersten Typs
- 114
- Leiterbahnoberfläche,
insbesondere der ersten Leiterbahn
- 116
- Leiterbahnoberfläche,
insbesondere der zweiten Leiterbahn
- 118
- Deckelradialrichtung
bzw. Deckelhorizontalrichtung
- 120
- Deckelvertikalrichtung
- 122
- Deckeldichtrand
- 124
- Deckeldichtring
- 126
- Deckelschraubgewinde,
insbesondere in der Deckelmitte
- 128
- Deckelschraubgewinde,
insbesondere integriert im Deckelrand
- 130
- Erste
Kontaktschleife
- 132
- Zweite
Kontaktschleife
- 134
- erster
Kontaktanschluss des Steckers
- 136
- zweiter
Kontaktanschluss des Steckers
- 138
- Deckelausnehmung,
z. B. Deckelnut
- 140
- Deckelbefestigungsschraube
- 142
- Deckeleintiefung
- 144
- Deckelschraubausnehmung
- 146
- Kronblattförmige
Ausbuchtung
- 148
- Kontaktpinanlängung
- 150
- Kontaktscheibe
- 152
- Kontaktplatte
- 154
- Erste
Leiterbahn des zweiten Typs
- 156
- Zweite
Leiterbahn des zweiten Typs
- 158
- Wellenförmige
Auslenkung
- 160
- Axiale
Richtung der Leiterbahnen
- 162
- Erste
Klammer
- 164
- Zweite
Klammer
- 166
- Klammeranlängung
- 168
- Kontaktplattenloch
- 170
- Kontaktbogenumlenkung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3933331
A1 [0002]
- - EP 1120592 A2 [0004]
- - DE 3926454 C2 [0004]
- - DE 19740570 C2 [0005]
- - DE 19844742 C1 [0005]
- - CA 02298985 [0005]