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Die
Erfindung betrifft eine Ventilaufnahmevorrichtung, eine Ventileinheit
mit einer Ventilaufnahmevorrichtung und eine Leiterbahnträgervorrichtung mit
einer Ventileinheit.
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Bei
Kraftfahrzeugen besteht immer häufiger die Anforderung,
eine Steuerelektronik und die dazugehörigen Sensoren in
einem Automatikgetriebe zu integrieren. Auch bei der Steuerung von
Motoren und Bremsanlagen ist diese Art der Integration in zunehmendem
Maß gewünscht. In den dabei eingesetzten mechatronischen
Systemen kommen dabei häufig flexible Leiterbahnträger
oder Flexfolien zum Einsatz. Die auf einem Schaltungsträger
aufgebrachte Steuerelektronik muss gegenüber den in den
Motoren und Getrieben verwendeten Ölen, die chemisch höchst aggressive
Additive enthalten, abgeschirmt werden. Zugleich müssen
elektrische Leitungen durch die Abschirmung hindurchgeführt
werden, um Komponenten eines Motors oder eines Getriebes elektronisch steuern
zu können. Technologische Systemanforderungen ergeben sich
insbesondere in Bezug auf Dichtigkeit gegenüber den Umgebungsmedien
(Öl, Benzin, Wasser) und der Funktionsfähigkeit über
einen großen Temperaturbereich (–40°C
bis +140°C).
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In
der deutschen Patentanmeldung
DE 199 61 116 A1 ist eine Leiterbahnträgeranordnung
mit einem einlagigen Leiterbahnträger und einem dem Leiterbahnträger
zugeordneten Schaltungsträger, insbesondere für
ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, gezeigt. Mittels
des flexiblen Leiterbahnträgers werden unter anderem Aktoren
wie beispielsweise elektrisch betätigbare Ventile des Motors-
und/oder Getriebesteuergeräts mit elektronischen und/oder
elektrischen Bauelementen auf dem Schaltungsträger verbunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ventilaufnahmevorrichtung,
eine Ventileinheit mit einer Ventilaufnahmevorrichtung und Leiterbahnträgervorrichtung
mit einer Ventileinheit zu schaffen, die kostengünstig
realisierbar sind und eine sichere Anbindung der Ventileinheit an
einen Leiterbahnträger ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Ventilaufnahmevorrichtung
mit einer Ventilhalteeinheit, die ausgebildet ist zur Halterung
eines elektrisch betätigbaren Ventils, einer Kontaktaufnahmeeinheit,
die starr mit der Ventilhalteeinheit gekoppelt ist, und einem elektrischen Kontaktelement,
das starr in der Kontaktaufnahmeeinheit angeordnet ist und einen
ersten Kontaktabschnitt aufweist, der ausgebildet ist zur elektrischen Kopplung
mit einem elektrischen Leiterbahnträger, und einen zweiten
Kontaktabschnitt aufweist, der ausgebildet ist zur elektrischen
Kopplung mit dem elektrisch betätigbaren Ventil.
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Dies
hat den Vorteil, dass die Ventilaufnahmevorrichtung als modulare
Einheit aufgebaut ist und so an eine Schnittstelle des elektrischen
Leiterbahnträgers angeschlossen werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ventilhalteeinheit,
die Kontaktaufnahmeeinheit und das elektrische Kontaktelement einstückig
miteinander ausgebildet. Die einstückige Ausbildung der Ventilhalteeinheit,
der Kontaktaufnahmeeinheit und des elektrischen Kontaktelements
miteinander hat den Vorteil, dass so auf einfache Weise eine starre Einheit
aus Ventilhalteeinheit, Kontaktaufnahmeeinheit und elektrischem
Kontaktelement erreicht werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventilhalteeinheit
eine Befestigungsvorrichtung auf, die ausge bildet ist zur mechanisch festen
Kopplung des elektrisch betätigbaren Ventils mit der Ventilhalteeinheit.
Dies ermöglicht, das Ventil zusammen mit der Ventilaufnahmevorrichtung
als modulare Einheit aufzubauen. Das Ventil kann so an eine Schnittstelle
des elektrischen Leiterbahnträgers angeschlossen werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Befestigungsvorrichtung
der Ventilhalteeinheit als Schnappvorrichtung ausgebildet. Dies
hat den Vorteil, dass sich das Ventil einfach in die Ventilhalteeinheit
der Ventilaufnahmevorrichtung einsetzen lässt, wobei eine
verliersichere Kopplung der Ventilhalteeinheit mit der Ventilaufnahmevorrichtung erreicht
werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Befestigungsvorrichtung
derart ausgebildet, dass das elektrisch betätigbare Ventil
in der Ventilhalteeinheit in einem vorgegebenen Bereich begrenzt
bewegbar ist. Damit kann erreicht werden, dass sich das Ventil einfach
in der Ventilhalteeinheit bewegen lässt, um so Toleranzen
von mechanischen Bauteilen, an die es angeschlossen ist, auszugleichen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste
Kontaktabschnitt des elektrischen Kontaktelements als mechanisch
starrer Flachkontakt ausgebildet. Damit lässt sich erreichen,
dass das elektrische Kontaktelement in einfacher Weise, beispielsweise
durch Schweißen, mit dem elektrischen Leiterbahnträger
gekoppelt werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zweite
Kontaktabschnitt des elektrischen Kontaktelements in einer kreiszylindrischen
Form zur elektrischen Kopplung mit einer elektrischen Anschlussleitung
des elektrisch betätigbaren Ventils ausgebildet. Dies hat
den Vorteil, dass die elektrische Anschlussleitung des Ventils ohne
eine Gefahr der Beschädigung in einfacher Weise durch Löten, Schweißen
oder Wi ckeln mit dem elektrischen Kontaktelement gekoppelt werden
kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventilaufnahmevorrichtung
eine Kanaleinheit auf, die zwischen der Ventilhalteeinheit und der
Kontaktaufnahmeeinheit angeordnet ist und die ausgebildet ist zur
Aufnahme einer elektrischen Anschlussleitung des elektrisch betätigbaren
Ventils. Dies ist besonders vorteilhaft, da die elektrische Anschlussleitung
des Ventils in der Kanaleinheit so gegen Umwelteinflüsse
geschützt werden kann und damit sicher und ohne eine Gefahr
der mechanischen Beschädigung oder eines elektrischen Kurzschlusses
in einfacher Weise in der Kanaleinheit der Ventilaufnahmevorrichtung
geführt werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kanaleinheit
mindestens einen Kanal auf, der ausgebildet ist zur Aufnahme genau
einer der elektrischen Anschlussleitungen des elektrisch betätigbaren
Ventils. Dies hat den Vorteil, dass die elektrischen Anschlussleitungen
des Ventils in einfacher Weise in jeweils einem Kanal der Ventilaufnahmevorrichtung
geführt werden können, so dass elektrische Kurzschlüsse
zwischen den Anschlussleitungen vermieden werden können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens
einer der Kanäle in einer Richtung des Verlaufs einer der
elektrischen Anschlussleitungen des elektrisch betätigbaren
Ventils allseitig von Wänden umschlossen. Damit können
in besonders einfacher Weise Kurzschlüsse zwischen den Anschlussleitungen
vermieden werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventilhalteeinheit
eine Zugentlastungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist zur mechanischen
Zugentlastung einer elektrischen Anschlussleitung des elektrisch
betätigbaren Ventils. Dies ist vorteilhaft, da so eine
Zugentlastung der elektrischen Anschlussleitung nahe am Ventil realisiert
werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventilaufnahmevorrichtung
mehrere Ventilhalteeinheiten auf. Dies hat den Vorteil, dass die
Ventilaufnahmevorrichtung sich zusammen mit mehreren Ventilen als
modulare Einheit aufbauen lässt und sich zusammen mit diesen
an eine Schnittstelle des elektrischen Leiterbahnträgers
anschließen lässt.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Ventileinheit
mit einer Ventilaufnahmevorrichtung und einem elektrisch betätigbaren
Ventil, wobei das elektrisch betätigbare Ventil in einer
Ventilhalteeinheit der Ventilaufnahmevorrichtung gehaltert ist,
und eine elektrische Anschlussleitung aufweist, die elektrisch direkt
mit einem elektrischen Kontaktelement der Ventilaufnahmevorrichtung
gekoppelt ist.
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Dies
ist vorteilhaft, da bei einem Anschluss der Ventileinheit mit der
Ventilaufnahmevorrichtung an einen elektrischen Leiterbahnträger
mit einer flexiblen Leiterbahnfolie ein Teil der flexiblen Leiterbahnfolie
eingespart und durch konventionelle elektrische Anschlussleitungen
ersetzt werden kann, so dass eine kostengünstige Lösung
erreicht werden kann. Elektrische Anschlussleitungen können
ohne Unterbrechung von dem Ventil bis zu dem elektrischen Kontaktelement
der Ventilaufnahmevorrichtung geführt werden, so dass auf
Zwischenkontaktierungen verzichtet werden kann und dadurch eine hohe
Qualität der Signalkette erreicht werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts der
Erfindung weist das elektrisch betätigbare Ventil eine
elektromagnetische Spule mit einer Spulenleitung auf, und die Spulenleitung
der elektromagnetischen Spule ist identisch mit der elektrischen
Anschlussleitung des Ventils. Damit kann ganz auf Zwischenkontaktierungen
zwischen der elektromagnetischen Spule des Ventils und den elektrischen
Kontaktelementen der Ventilaufnahmevorrichtung verzichtet werden.
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Gemäß eines
dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Leiterbahnträgervorrichtung
mit einer Ventileinheit, einer Bodenplatte, einer Deckplatte, die
auf der Bodenplatte angeordnet ist, wobei die Bodenplatte und die
Deckplatte so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie zusammen einen
Hohlraum zwischen der Bodenplatte und der Deckplatte ausbilden,
und einem elektrischen Leiterbahnträger, der zwischen der
Bodenplatte und der Deckplatte angeordnet und ausgebildet ist zur
fluiddichten Abdichtung des Hohlraums, der mit dem Schaltungsträger
elektrisch gekoppelt ist und der einen Leiterbahnkontakt aufweist,
der direkt außerhalb des Hohlraums angeordnet ist, wobei
ein elektrisches Kontaktelement der Ventileinheit elektrisch mit dem
Leiterbahnkontakt des elektrischen Leiterbahnträgers gekoppelt
ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ventilaufnahmevorrichtung und eines
Ventils,
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht der Ventilaufnahmevorrichtung, des
Ventils und teilweise des Leiterbahnträgers, und
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3 eine
perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer Leiterbahnträgervorrichtung mit
daneben angeordneter Ventilaufnahmevorrichtung mit Ventil.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder gleicher Funktion sind figurenübergreifend
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
eine Ventilaufnahmevorrichtung 10 und ein Ventil 40.
Die Ventilaufnahmevorrichtung 10 hat eine Ventilhalteeinheit 12,
eine Kanaleinheit 14 und eine Kontaktaufnahmeeinheit 16,
die bevorzugt aus einem Kunststoff gebildet sind.
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Insbesondere
sind die Ventilhalteeinheit 12, die Kanaleinheit 14 und
die Kontaktaufnahmeeinheit 16 als Kunststoffspritzgussteile
ausgebildet.
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Die
Ventilhalteeinheit 12 ist ein Hohlzylinder mit einem kreisförmigen
Querschnitt, in dem das kreiszylindrische, elektrisch betätigbare
Ventil 40 gehaltert werden kann. Die Ventilhalteeinheit 12 hat
ein Aufnahmesicherungselement 30, das zungenförmig ausgebildet
ist und einen zahnförmigen Endabschnitt 32 aufweist,
dessen Bedeutung weiter unten erklärt werden soll.
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Die
Kanaleinheit 14 ist zwischen der Ventilhalteeinheit 12 und
der Kontaktaufnahmeeinheit 16 starr angeordnet. Sie hat
mehrere Wände 26, zwischen denen Kanäle 28 angeordnet
sind, deren Funktion weiter unten erläutert werden soll.
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Die
Kontaktaufnahmeeinheit 16 ist starr mit einem ersten Endabschnitt 29a der
Kanaleinheit 14 gekoppelt.
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In
der Kontaktaufnahmeeinheit 16 ist ein elektrisches Kontaktelement 18 starr
angeordnet. Das elektrische Kontaktelement 18 hat einen
ersten Kontaktabschnitt 20, der als mechanisch starrer Flachkontakt
ausgebildet ist. Weiter hat das elektrische Kontaktelement 18 einen
zweiten Kontaktabschnitt 24, der in Form eines kreiszylindrischen
Stifts ausgebildet ist. Zwischen dem ersten Kontaktabschnitt 20 und
dem zweiten Kontaktabschnitt 24 hat das elektrische Kontaktelement 18 einen
Zwischenabschnitt 22, der eine elektrische Kopplung zwischen den
Kontaktabschnitten 20, 24 ermöglicht.
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Die
Kanaleinheit 14 hat weiter eine Zugentlastungsvorrichtung 34,
die an einem der Ventilhalteeinheit 12 zugewandten zweiten
Endabschnitt 29b der Kanaleinheit 14 angeordnet
ist. Die Zugentlastungsvorrichtung 34 ist vorzugsweise
aus zwei Stiften 36 ausgebildet, die eine kreiszylindrische
Form haben.
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Das
Ventil 40 hat einen Ventilkörper 41,
in dem vorzugsweise eine Magnetspule zur Betätigung des
Ventils 40 angeordnet ist. Das Ventil 40 hat zwei elektrische
Anschlussleitungen 42, mit denen die Versorgung des elektrisch
betätigbaren Ventils 40, insbesondere der Magnetspule,
mit elektrischer Energie möglich ist. Im eingebauten Zustand
des Ventils 40 hat die elektrische Anschlussleitung 42 eine
Zugentlastungswicklung 46, die um einen der Stifte 36 der
Zugentlastungsvorrichtung 34 gewickelt ist. Im ersten Endabschnitt 29a der
Kanaleinheit 14 sind die elektrischen Anschlussleitungen 42 jeweils
mittels einer Anschlusswicklung 44 um die zweiten Kontaktabschnitte 24 des
Kontaktelements 18 gewickelt. Damit wird eine elektrische
Kopplung zwischen den Anschlussleitungen 42 und den elektrischen
Kontaktelementen 18 der Ventilaufnahmevorrichtung 10 erreicht.
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Das
elektrische Kontaktelement 18 ist bevorzugt mit einem elektrischen
Leiterbahnträger 60, der vorzugsweise ein flexibler
Leiterbahnträger ist, elektrisch gekoppelt. Der Leiterbahnträger 60 hat
Leiterbahnen 62, die an ihren Enden Leiterbahnkontakte 64 aufweisen
(2, 3). Zur elektrischen Kopplung
der elektrischen Kontaktelemente 18 mit dem elektrischen
Leiterbahnträger 60 wird jeweils der erste Kontaktabschnitt 20 des
elektrischen Kontaktelements 18 mit dem jeweiligen Leiterbahnkontakt 64 der
Leiterbahn 62 auf dem elektrischen Leiterbahnträger 60 verschweißt.
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Der
Ventilkörper 41 des Ventils 40 hat eine längliche
Nut 48, in die der zahnförmige Endabschnitt 32 des
Aufnahmesicherungselements 30 der Ventilhalteeinheit 12 eingreifen
kann. Durch die zahnförmige Ausführung des Endabschnitts 32 des
Aufnahmesicherungselements 30 wirken das Aufnahmesicherungselement 30 und
die Nut 48 als Schnappvorrichtung zusammen. Durch die Ausbildung
der Nut 48 im Ventilkörper 41 als längliche
Nut ist das elektrisch betätigbare Ventil 40 in
der Ventilhalteeinheit 12 begrenzt bewegbar. Die Bewegung
des Ventils 40 ist sowohl in axialer Richtung als auch
in radia ler Richtung der hohlzylinderförmigen Ventilhalteeinheit 12 möglich.
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Die
elektrischen Anschlussleitungen 42 sind zwischen der Zugentlastungsvorrichtung 34 und
den zweiten Kontaktabschnitten 24 des Kontaktelements 18 in
den Kanälen 28 zwischen den Wänden 26 der Kanaleinheit 14 angeordnet.
Damit ist es möglich, die elektrischen Anschlussleitungen 42 sicher
voneinander beabstandet zu halten, so dass eine elektrische Kopplung
zwischen den beiden elektrischen Anschlussleitungen 42 vermieden
werden kann. Bevorzugt ist insbesondere, wenn die Kanäle 28 der
Kanaleinheit 14 an ihrem oberen offenen Ende zusätzlich mit
einer weiteren Wand 26 abgedeckt werden, um so zu vermeiden,
dass durch das Auftreten von elektrisch leitenden Spänen
ein Kurzschluss zwischen den beiden elektrischen Anschlussleitungen 42 auftreten
kann (2).
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2 zeigt
eine Ventileinheit 50 mit der Ventilaufnahmevorrichtung 10 und
dem elektrisch betätigbaren Ventil 40, wobei das
Ventil 40 in der Ventilhalteeinheit 12 der Ventilaufnahmevorrichtung 10 gehaltert
ist, und die elektrischen Anschlussleitungen 42 elektrisch
direkt mit den elektrischen Kontaktelementen 18 der Ventilaufnahmevorrichtung 10 gekoppelt
sind.
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Die
in 3 dargestellte perspektivische, teilweise geschnittene
Ansicht veranschaulicht den Aufbau einer Leiterbahnträgervorrichtung 70.
Sie umfasst eine Bodenplatte 66 und eine Deckplatte 68. Zwischen
der Bodenplatte 66 und der Deckplatte 68 ist ein
Hohlraum 69 ausgebildet, in dem vorzugsweise ein Schaltungsträger 72 angeordnet
ist, der vor mechanischen und/oder chemischen Einflüssen
geschützt werden soll. Der Schaltungsträger 72 ist
mittels Drahtbrücken 74 mit den Leiterbahnen 62 auf dem
Leiterbahnträger 60 elektrisch gekoppelt. Der Leiterbahnträger 60 ist
zwischen der Bodenplatte 66 und der Deckplatte 68 durchgeführt
und ermöglicht so eine elektrische Anbindung des Schaltungsträgers 72 außerhalb
des Hohlraums 69.
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Die
Bodenplatte 66 ist flach ausgebildet. Die Bodenplatte 66 und
die Deckplatte 68 sind vorzugsweise aus Aluminium oder
einem anderen geeigneten Leichtmetall oder einer Aluminium- oder
Leichtmetalllegierung ausgebildet.
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Die
Deckplatte 68 weist einen Randbereich 76 auf,
der vorzugsweise mittels einer Klebedichtung mit der Bodenplatte 66 beziehungsweise
dem Leiterbahnträger 60 gekoppelt ist. Durch die
Klebedichtung, die vorzugsweise ein Epoxydharz aufweist, kann eine
dichte Kopplung der Deckplatte 68 mit der Bodenplatte 66 und
damit eine gute Abdichtung des Hohlraums 69 gegenüber
der Umgebung erreicht werden. Die Deckplatte 68 kann in
dem Randbereich 76 vorzugsweise auch mittels einer Einlegedichtung oder
mittels einer Vergussdichtung mit der Bodenplatte 66 beziehungsweise
dem Leiterbahnträger 60 gekoppelt sein.
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Die
Ventilaufnahmevorrichtung 10 und das Ventil 40 bilden
eine Ventileinheit 50, die als modulare Einheit mit dem
als Flachkontakt ausgebildeten ersten Kontaktabschnitten 20 des
Kontaktelements 18 mit den Leiterbahnen 62 des
elektrischen Leiterbahnträgers 60 gekoppelt werden
kann, insbesondere durch Laserschweißen.
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Ist
der elektrische Leiterbahnträger 60 ein flexible
Folie, so ist es mit der vorgestellten Ventilaufnahmevorrichtung 10 möglich,
einem Teil des flexiblen Leiterbahnträgers 60 einzusparen
und diesen durch elektrische Anschlussleitungen 42 zu ersetzen. Dies
ist insbesondere möglich, wenn die Ventileinheit 50 mit
der Ventilaufnahmevorrichtung 10 direkt außerhalb
des Randbereichs 76 der Deckplatte 68 an den elektrischen
Leiterbahnträger 60 mit einer flexiblen Leiterbahnfolie
gekoppelt ist. Es kann so ein Teil der flexiblen Leiterbahnfolie
eingespart werden, indem die konventionellen elektrischen Anschlussleitungen 42 des
Ventils 40 von dem Ventil 40 bis zu den elektrischen
Kontaktelementen 18 der Ventilaufnahmevorrichtung 10 geführt
werden. Die elektrischen Kontaktelemente 18 der Ventilaufnahmevorrichtung 10 sind
wiederum direkt mit den Leiterbahnkontakten 64 des elektrischen
Leiterbahnträger 60 elektrisch gekoppelt. Damit
kann auch auf Zwischenkontaktierungen verzichtet werden, so dass
eine hohe Qualität der Signalübertragung von der
Leiterplatte 60 auf das Ventil 40 möglich
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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