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Die
Erfindung betrifft eine Fluidkanalanordnung mit einem, insbesondere
aus Kunststoff hergestellten, Grundkörper, der wenigstens
einen von einem Fluid durchströmbaren Kanalraum begrenzt,
sowie eine Fluidanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Fluidanordnung.
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Aus
der
DE 32 38 750 C1 ist
eine Schaltkarte bekannt, welche zugleich elektrische und fluidische Bauelemente
trägt, wobei im Inneren eines Plattenkörpers der
Schaltkarte Strömungsmittelkanäle ausgebildet
sind, die von fluidischen Steckkontakten ausgehen und in die Bestückungsfläche
der Schaltkarte ausmünden. Die Strömungsmittelkanäle
stehen in Verbindung mit Speiseöffnungen und Arbeitsöffnungen
von fluidischen Bauelementen und ermöglichen eine Fluidversorgung
der fluidischen Bauelemente mittels der Schaltkarte. Mit Hilfe der
bekannten Schaltkarte kann eine kompakte und integrierte Anordnung
von elektrischen Leitungen und Fluidleitungen geschaffen werden,
um elektrisch ansteuerbare fluidische Bauelemente mit den für
ihren Betrieb notwendigen Energieströmen zu versorgen.
Die Strömungsmittelkanäle sind in Hartschaumplatten
ausgebildet, die miteinander verklebt sind und die in vorausgehenden
Arbeitsschritten mit den Nuten zur Bildung der Strömungsmittelkanäle
versehen werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fluidkanalanordnung, eine
Fluidanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Fluidanordnung zu
schaffen, die eine vereinfachte Aufbauweise gestatten.
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Für
die Fluidkanalanordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe
der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei ist vorgesehen, dass der Grundkörper wenigstens einen Verbindungsbereich
aufweist, der endseitig am Kanalraum angeordnet ist und der zur
stoffschlüssigen Festlegung, insbesondere Verlötung
und/oder Verklebung, an einer Trägerplatte ausgebildet
ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Fluidkanalanordnung kann
eine flexibel gestaltbare Fluidversorgung für fluidische
Bauelemente, insbesondere fluidische Ventile und/oder fluidische
Antriebsmittel und/oder für fluidtemperierte, insbesondere
fluidgekühlte, elektrische oder elektronische Bauelemente,
verwirklicht werden. Dazu werden eine oder mehrere Fluidkanalanordnungen
in der Art oberflächenmontierbarer elektronischer Bauelemente
auf eine Trägerplatte aufgesetzt. Auf der Trägerplatte
können auch ein oder mehrere fluidische, insbesondere fluidelektrische,
Bauelemente angeordnet sein. Die Fluidkanalanordnungen bilden eine
oder mehrere kommunizierende Verbindungen zwischen den fluidischen Bauelementen,
insbesondere unter Zuhilfenahme der Trägerplatte, aus.
Die Fluidkanalanordnungen werden hierbei mit den Verbindungsbereichen
an entsprechenden Verbindungsstellen der Trägerplatte verbunden
und dadurch an der Trägerplatte festgelegt.
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Das
vorzugsweise aus mehreren Fluidkanalanordnungen gebildete Fluidkanalsystem
zur Fluidversorgung der fluidischen Bauelemente kann durch Hinzufügen
oder Aussparen von Fluidkanalanordnungen flexibel an die Erfordernisse
der fluidischen Bauelemente angepasst werden. Bei der Trägerplatte
kann es sich um eine Grundplatte handeln, die lediglich mit Lötstellen
für die Fluidkanalanordnungen versehen ist und nicht für
die Weiterleitung elektrischer Signale vorgesehen ist. Alternativ
kann die Trägerplatte auch als Leiterplatte mit in wenigstens
einer Lage angeordneten elektrischen Leiterbahnen ausgeführt
sein.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine, insbesondere
abdichtende, Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich am Grundkörper
und der Verbindungsstelle an der Trägerplatte als Lötverbindung,
als Klebeverbindung oder als kombinierte Löt- und Klebeverbindung
ausgebildet ist. Eine Lötverbindung zwischen dem Grundkörper und
einer als Lötfläche ausgebildeten Verbindungsstelle
wird vorzugsweise mit Hilfe einer Lötpaste hergestellt.
Die Lötpaste kann ein zähflüssiges Gemisch aus
metallischen Lotpartikeln und einem Bindemittel sein, das mit Hilfe
einer Dosiereinrichtung oder im Siebdruckverfahren auf die Trägerplatte
aufgebracht wird. Anschließend wird der Fluidkanal aufgesetzt und
die Lötverbindung wird durch Hitzeeinwirkung hergestellt.
Vorzugsweise wird durch die Lötverbindung eine Abdichtwirkung
zwischen Fluidkanalanordnung und Trägerplatte erzielt,
so dass keine weiteren Abdichtmaßnahmen erforderlich sind.
Für eine Klebeverbindung wird der Klebstoff mit einer Dosiereinrichtung,
insbesondere mit einer Kanüle, auf die Verbindungsstelle
aufgetragen und anschließend die Fluidkanalanordnung aufgesetzt.
Eine Aushärtung des Klebers kann insbesondere durch Wärmeeinwirkung
hervorgerufen werden. Bei einer kombinierten Löt- und Klebeverbindung
kann vorgesehen sein, die Fluidkanalanordnung nach Aufbringen von
Lötpaste und Klebstoff zunächst mit Hilfe von
abseits der Verbindungsstelle angeordneten Klebestellen zu fixieren und
anschließend die Verlötung vorzunehmen. Dies ist
insbesondere bei beidseitig mit Fluidkanalanordnungen bestückten
Trägerplatten von Interesse, bei denen ansonsten aufgrund
Schwerkrafteinwirkung die Gefahr eines Ablösens der Fluidkanalanordnungen
während des Lötvorgangs gegeben wäre.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen werden, nach Durchführung
des Lötvorgangs eine bereichsweise Unterfüllung
eines zwischen Fluidkanalanordnung und Trägerplatte ausgebildeten
Spalts mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffs vorzunehmen. Dadurch
wird eine verbesserte mechanische Verbindung zwischen Trägerplatte
und Fluidkanalanordnung erreicht. Zudem kann vorgesehen sein, einen
dünnflüssigen Klebstoff an die Lötstellen
zu dosieren, um eventuell vorhandene Undichtigkeiten der Lötverbindung
zu verschließen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Grundkörper aus Kunststoff, insbesondere
als Kunststoffspritzgussteil, hergestellt ist, da hierdurch eine
kostengünstige Herstellung und eine große Bandbreite
an unterschiedlichen Geometrien verwirklicht werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Kanalraum rinnenartig ausgebildet und der Verbindungsbereich
umlaufend an einer, vorzugsweise ebenen, Stirnfläche des
Kanalraums angeordnet. Daraus ergibt sich, dass der Kanalraum erst
bei Anbringung der Fluidkanalanordnung an der Trägerplatte
allseitig begrenzt wird. Hierdurch wird eine besonders kostengünstige
Herstellung von Fluidkanalanordnungen, insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren,
ermöglicht. Zufuhr und Abfuhr des Fluids sind dabei durch Öffnungen
in der Trägerplatte vorgesehen. Für eine Verbindung, insbesondere
Verlötung und/oder Verklebung, der Fluidkanalanordnung
mit der Trägerplatte ist an derjenigen Stirnfläche
der Fluidkanalanordnung, die mit der Ausnehmung für den
Kanalraum versehen ist, der Verbindungsbereich umlaufend ausgeführt.
Bei Aufsetzen der Fluidkanalanordnung auf die mit einer korrespondierend
geformten Verbindungsstelle ausgebildete Trägerplatte wird
somit eine rahmenartige Verbindung geschaffen. Diese Verbindung
zwischen Trägerplatte und Fluidkanalanordnung gewährleistet die
benötigte Abdichtung des Kanalraums gegenüber der
Umgebung. Alternativ oder ergänzend können benachbart
zur Stirnseite der Fluidkanalanordnung gelegene Wandbereiche mit
einem umlaufenden Verbindungsbereich versehen sein.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Kanalraum zwischen einem Eintrittsbereich und wenigstens
einem Austrittsbereich vollständig vom Grundkörper
umschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform der Fluidkanalanordnung
ist lediglich eine abdichtende Verbindung des oder der Eintrittsbereiche
und des oder der Austrittsbereiche mit der Trägerplatte
oder einem fluidischen Bauelement erforderlich. Der vom Grundkörper
umschlossene Abschnitt des Kanalraums zwischen Eintritts- und Austrittsbereich
weist eine geschlossene Wandung auf und bedarf daher keiner zusätzlichen
Abdichtmaßnahmen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsbereich
an einem Metallteil ausgebildet, das am Grundkörper angebracht,
insbesondere formschlüssig verankert, ist. Die Ausbildung
des Verbindungsbereichs an einem Metallteil ist vorteilhaft, wenn
eine besonders robuste Verbindung zwischen Fluidkanalanordnung und
Trägerplatte erforderlich ist. Das Metallteil kann bei
dem Kunststoffspritzvorgang für den Grundkörper
als Einlegeteil umspritzt werden. Alternativ kann das Metallteil
in den Grundkörper eingepresst werden, gegebenenfalls unter
Zuhilfenahme von Ultraschallenergie oder thermischer Energie. Vorzugsweise
ist das Metallteil formschlüssig im Grundkörper
aufgenommen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Verbindungsbereich als, insbesondere elektrolytisch
abgeschiedene, stoffschlüssig am Grundkörper anhaftende
Metallisierung ausgebildet ist. Eine Metallisierung wird insbesondere
aus einer gestaltlosen Masse oder einem Fluid auf den Grundkörper
abgeschieden und bildet den oder die Verbindungsbereiche. Die Abscheidung erfolgt
beispielsweise durch Kondensation eines Metalldampfs an der Oberfläche
des Grundkörpers oder durch Einsatz von nasschemischen,
stromlosen oder galvanischen Verfahren. Durch die Metallisierung kann
insbesondere eine kostengünstige Lötverbindung
der Fluidkanalanordnung mit der Trägerplatte oder den fluidischen
Bauelementen hergestellt werden. Für die Gestal tung der
Verbindungsbereiche besteht eine große gestalterische Freiheit,
da der Grundkörper bei Herstellung im Kunststoffspritzgussverfahren
als Massenprodukt auch komplexe Formen aufweisen kann und die Abscheidung
der Metallisierung im Wesentlichen unabhängig von der körperlichen
Gestalt des Verbindungsbereichs ist. Ergänzend oder alternativ
kann vorgesehen werden, dass das Kunststoffmaterial, aus dem die
Fluidkanalanordnung hergestellt ist, einen vorgebbaren Gehalt an
Metallpartikeln enthält und somit ohne zusätzliche
Metallisierung verlötbar ist. Die eventuell zusätzlich
vorgesehene Metallisierung dient dann in erster Linie der Schaffung
eines durchgehenden, zuverlässig verlötbaren Lötbereichs.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kanalraum
zwei geradlinig erstreckte Kanalabschnitte umfasst, die einen, insbesondere
stumpfen, Winkel einschließen. Hierdurch können
Fluidkanalanordnungen, die eine begrenzte Länge des Kanalraums
aufweisen, kostengünstig im Kunststoffspritzgussverfahren
hergestellt werden. Die beiden geradlinig erstreckten Kanalabschnitte werden
in der Kunststoffspritzgussform durch Schieber freigestellt. Somit
kann in einem einzigen Arbeitsgang ein Kanalraum im Grundkörper
geschaffen werden, dessen Eintrittsbereich und Austrittsbereich
für eine vorteilhafte Verbindung vorzugsweise in einer gemeinsamen
Stirnflächenebene angeordnet sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kanalraum
wenigstens zwei geradlinig erstreckte Kanalabschnitte umfasst, die zumindest
im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Dadurch
kann eine Fluidkanalanordnung im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden,
die bei geringer Bauhöhe eine erhebliche Längenausdehnung
aufweisen kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens
ein Kanalabschnitt endseitig mit einem Dichtmittel verschlossen
ist. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn der Kanalraum
mehrere geradlinig erstreckte Kanalabschnitte aufweist, die zumindest
teilweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Bei einer Herstellung einer
derartigen Fluidkanalanordnung im Kunststoffspritzgussverfahren
müssen Schieber in der Kunststoffspritzgussform vorgesehen
werden, die gegebenenfalls unerwünschte Öffnungen
im Grundkörper erzeugen. Diese Öffnungen werden
zur Gewährleistung eines eindeutig bestimmten Kanalraums
mit Hilfe von Dichtmitteln, insbesondere mit Kunststoffstopfen,
verschlossen.
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Vorzugsweise
sind zur Verbindung vorgesehene Stirnflächen der Verbindungsbereiche
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Üblicherweise weist
die Trägerplatte, auf der die Fluidkanalanordnung aufgebracht
werden soll, eine ebene Oberfläche auf. Eine abdichtende
Verbindung, insbesondere Lötverbindung, zwischen Fluidkanalanordnung
und Trägerplatte wird somit begünstigt, wenn die
Verbindungsbereiche ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper
einen Rücksprung aufweist, der beabstandet zu der gemeinsamen
Ebene der Verbindungsbereiche angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt,
dass das Lötzinn oder der Klebstoff während des
Verbindungsvorgangs nicht durch Kapillarwirkung in einen zwischen
Grundkörper und Trägerplatte ausgebildeten Kapillarspalt abgezogen
wird. Hierdurch könnte ansonsten die Dichtigkeit der Löt-
oder Klebeverbindung in Frage gestellt werden. Vorzugsweise weist
der Grundkörper eine der Trägerplatte gegenüberliegende
Planfläche auf, die zur gemeinsamen Ebene der Verbindungsbereiche
parallel zurückversetzt angeordnet ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn wenigstens ein Verbindungsbereich stutzenförmig,
insbesondere rohrabschnittsförmig, vom Grundkörper
abragt und zur Aufnahme in einer, vorzugsweise metallisierten, Bohrung
ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausbildung des Verbindungsbereichs
kann in einfacher Weise eine zuverlässig abdichtende Löt-
oder Klebeverbindung zwischen der Fluidkanalanordnung und der Trägerplatte
herge stellt werden. Dabei ragt der vorzugsweise an einem Metallteil
ausgebildete Verbindungsbereich in eine Bohrung in der Trägerplatte
hinein, die vorzugsweise metallisiert ist, um während des
Löt- oder Klebevorgangs durch Kapillarwirkung einen um
den Verbindungsbereich umlaufenden Abdichtungsbereich zu schaffen.
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Für
eine Fluidanordnung wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen
des Anspruchs 13 gelöst. Dabei weist die Fluidanordnung
eine Trägerplatte auf, die mit wenigstens einer fluidischen
Einrichtung versehen ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass auf der Trägerplatte wenigstens eine Fluidkanalanordnung
nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angebracht ist. Bei der
Trägerplatte handelt es sich vorzugsweise um eine glasfaserverstärkte Kunstharzplatte,
auf der in der Art elektrischer Leiterplatten Durchgangsbohrungen
und, vorzugsweise beidseitig, insbesondere metallisierte, Verbindungsbereiche
zur Verklebung oder Verlötung der Fluidkanalanordnungen
aufgebracht sind. Die fluidischen Einrichtungen sind insbesondere
als Ventile, Stellantriebe und/oder Sensoren ausgebildet. Um eine
einfache Fluidversorgung der fluidischen Einrichtungen zu ermöglichen,
sind auf der Trägerplatte erfindungsgemäße
Fluidkanalanordnungen aufgeklebt und/oder aufgelötet, die
kommunizierende Kanäle zwischen wenigstens einem Versorgungsanschluss für
das Fluid und den fluidischen Einrichtungen ausbilden. Bevorzugt
werden die kommunizierenden Kanäle durch Kombination von
wenigstens zwei Fluidkanalanordnungen, die an entgegengesetzten
Oberflächen der Trägerplatte angeordnet sind und
einer in der Trägerplatte vorgesehenen Durchgangsbohrung geschaffen.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Fluidkanalanordnungen
in der Art diskreter Bauelemente kann eine große Variabilität
der Fluidanordnung erzielt werden, indem durch Bestücken
beziehungsweise Nichtbestücken der Trägerplatte
mit fluidischen Einrichtungen und zugehörigen Fluidkanalanordnungen
eine einfache Variation der bereitzustellenden Funktionsumfänge
erreicht wird.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Verbindungsbereiche
der Fluidkanalanordnung abdichtend mit Verbindungsstellen der Trägerplatte
verbunden sind. Durch die abdichtende Verbindung, insbesondere Verlötung
oder Verklebung, der Fluidkanalanordnung mit der Trägerplatte kann
auf zusätzliche Dichtmaßnahmen oder entsprechende
Steckkupplungen zwischen kommunizierenden Fluidkanalanordnungen
verzichtet werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Trägerplatte beidseitig auf größten
Oberflächen mit Fluidkanalanordnungen versehen ist, die
durch Bohrungen in der Trägerplatte kommunizierend ver bunden
sind. Dadurch wird eine günstige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden
größten Oberflächen der Trägerplatte
gewährleistet. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Fluidkanalanordnungen kann somit eine hohe Integrationsdichte der
Fluidanordnung erreicht werden.
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Vorzugsweise
ist die Trägerplatte mit mehreren, elektrisch voneinander
isolierten Leiterbahnen versehen und trägt wenigstens eine
fluidelektrische Einrichtung. Bei der fluidelektrischen Einrichtung kann
es sich insbesondere um ein elektrisch betätigtes Fluidventil,
eine fluidische Stelleinrichtung mit elektrischer Positionsermittlung
oder um fluidische Sensoren handeln, die ein elektrisches Ausgangssignal
bereitstellen. Die elektrische Versorgung derartiger fluidelektrischer
Einrichtung erfolgt über elektrische Leiterbahnen, die
in wenigstens einer Ebene der Trägerplatte angeordnet sind.
Zur Ansteuerung der fluidelektrischen Einrichtungen und/oder auch zur
Verarbeitung von Signalen der fluidelektrischen Einrichtungen können
elektrische oder elektronische Bauteile wie Kondensatoren, Widerstände
oder integrierte Bauelemente, insbesondere integrierte Schaltkreise,
vorgesehen sein.
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Für
das Verfahren wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des
Anspruchs 17 gelöst. Dabei ist vorgesehen, wenigstens eine
Fluidkanalanordnung auf die Trägerplatte aufzusetzen und
in einem Verbindungsschritt abdichtend anzubringen, insbesondere
zu verkleben und/oder zu verlöten. Vorzugsweise findet
eine Platzierung der Fluidkanalanordnungen auf der Trägerplatte
mit einer automatischen Bestückungseinrichtung statt, wie
sie in identischer oder ähnlicher Form auch für
die Bestückung elektrischer und elektronischer Bauteile
eingesetzt wird. Besonders bevorzugt sind die Fluidkanalanordnungen
in gleicher Weise wie elektrische oder elektronische Bauelemente
in Magazinen an der Bestückungseinrichtung angeordnet und
werden von der Bestückungseinrichtung zeitgleich oder im gleichen
Arbeitsgang wie die elektronischen Bauelemente auf die Trägerplatte
aufgesetzt. Anschliesend findet in einem gemeinsamen Verbindungsverfahrensschritt,
insbesondere durch Heißluft- oder Infraroteinwirkung, die
Verbindung der Bauteile mit der Trägerplatte statt. Somit
kann die Herstellung einer Fluidanordnung in der gleichen effizienten
und großserientauglichen Weise wie die Herstellung einer elektrischen
oder elektronischen Baugruppe erfolgen. Bestückungsvarianten
zur Realisierung unterschiedlicher Produkte werden durch einfaches
Bestücken beziehungsweise Nichtbestücken der entsprechenden
Bauelemente auf die Trägerplatte erzielt. Manuelle Arbeiten
zur Ankopplung von Fluidschläuchen an die fluidischen oder
fluidelektrischen Einrichtungen entfallen zumindest nahezu vollständig.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein fluidelektrisches Modul mit elektrischen, fluidelektrischen
und fluidischen Bauteilen, die auf einer Leiterplatte angebracht
sind,
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2 eine
Schnittdarstellung des fluidelektrischen Moduls gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Kanalstücks,
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4 eine
geschnitten dargestellte Vorderansicht des Kanalstücks
gemäß 3,
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5 eine
zweite Ausführungsform eines Kanalstücks,
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6 eine
geschnitten dargestellte Vorderansicht einer dritten Ausführungsform
eines Kanalstücks,
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7 eine
Ansicht von unten auf das Kanalstück gemäß 6,
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8 eine
Seitenansicht auf das Kanalstück gemäß 6,
und
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9 eine
geschnitten dargestellte Vorderansicht einer vierten Ausführungsform
eines Kanalstücks.
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Eine
in den 1 und 2 schematisch dargestellte Fluidanordnung
ist als fluidelektrisches Modul 10 ausgeführt.
Das Modul 10 umfasst elektronische Bauteile, insbesondere
Widerstände 12 und Leuchtdioden 14. Weiterhin
sind fluidelektrische Bauelemente, beispielsweise die als fluidelektrische
Anordnungen ausgeführten, insbesondere zur Beeinflussung
von Druckluftströmen eingerichteten, Stellventile 16 vorgesehen.
Fluidische Bauelemente, insbesondere als Fluidkanalanordnungen ausgeführte Kanalstücke 18,
Verteilerkanäle 20 und Schlauchkupplungen 22 dienen
zur Bereitstellung und Weiterleitung eines Arbeitsfluids, insbesondere
Druckluft.
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Die
vorgenannten Komponenten sind auf einer als Leiterplatte 24 ausgeführten
Trägerplatte angebracht. Diese dient als Tragstruktur und
ist in bekannter Weise, insbesondere durch nasschemische Strukturierung
einer Kupferkaschierung, mit nicht näher dargestellten,
elektrisch leitfähigen Leiterbahnen versehen. Über
die elektrisch voneinander isolierten Leiterbahnen kann ein Austausch
elektrischer Signale zwischen den elektrischen Bauteilen 12, 14 und den
fluidelektrischen Bauelementen 16 stattfinden. Beispielsweise
können über den an der Leiterplatte 24 angebrachten
Busstecker 26 verschiedene elektrische Signale an die Leiterbahnen
bereitgestellt werden und an zugeordnete elektrische Bauteile 12, 14 und
damit gekoppelte Stellventile 16 weitergeleitet werden.
Mit Hilfe der Stellventile 16 können Arbeitsfluidströme,
die über wenigstens eine Schlauchkupplung sowie die Kanalstücke 18 und
die Verteilerkanäle 20 strömen können,
beeinflusst werden.
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Wie
aus den 1 und 2 zu entnehmen ist,
sind die Kanalstücke 18 und die Verteilerkanäle 20 jeweils
auf den größten Oberflächen 28, 30 der Leiterplatte 24 aufgebracht.
Sowohl die Kanalstücke 18 als auch die Verteilerkanäle 20 sind
auf der Leiterplatte 24 jeweils abdichtend aufgebracht,
insbesondere verlötet oder verklebt. Dabei wird über
die nicht näher dargestellte Löt- oder Klebeverbindung
sowohl die gewünschte Dichtwirkung als auch die mechanische
Befestigung der Kanalstücke 18 und der Verteilerkanäle 20 erreicht.
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Die
Kanalstücke 18 und die Verteilerkanäle 20 sind
derart auf der Leiterplatte 24 angeordnet, dass sie über
Bohrungen 32 kommunizierend miteinander sowie mit den Stellventilen 16 verbunden
sind. Damit wird ein gezielt steuerbares Strömen von Arbeitsfluid,
insbesondere an die zugeordneten Schlauch kupplungen 22,
ermöglicht. Den Kanalstücken 18 kommt
die Aufgabe zu, den Arbeitsfluidstrom zwischen einem Eintrittsbereich 40 und
einem Austrittsbereich 42 zu führen. Die Verteilerkanäle 20 haben
die Aufgabe, eine Verteilung eines ankommenden Arbeitsfluidstroms
auf mehrere Kanalstücke 18 vorzunehmen. Durch
die Aufbauweise der Kanalstücke 18 und der Verteilerkanäle 20,
die nachfolgend näher beschrieben wird, können
diese wie oberflächenmontierbare elektrische oder elektronische
Bauteile (SMD-Bauteile) verarbeitet werden. Dies ermöglicht
eine einfache und kostengünstige Variation der Arbeitsfluidführung
auf der Leiterplatte 24 durch entsprechende Bestückungsvarianten
der Kanalstücke 18 und/oder der Verteilerkanäle 20.
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In
den 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform
eines Kanalstücks 18 näher dargestellt. Das
Kanalstück 18 umfasst einen wannenartigen Grundkörper 34,
der beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
Der Grundkörper 34 ist an einer Stirnseite, die
der schematisch dargestellten Leiterplatte 24 zugewandt
ist, mit einem aufmetallisierten und verzinnten Lötrand 36 versehen.
Der Lötrand 36 wird während eines Lötvorgangs
abdichtend mit einer Lötstelle 37 auf der Leiterplatte 24 verlötet.
Die Lötstelle 37 ist insbesondere als rahmenförmige
Kupferauflage auf der Leiterplatte 24 ausgebildet. Durch
die Verlötung wird neben der Fluiddich tigkeit zwischen
Kanalstück 18 und Leiterplatte 24 auch eine
stabile mechanische Festlegung des Kanalstücks 18 gewährleistet.
Das Kanalstück 18 und die Oberfläche
der Leiterplatte 24 bilden einen Kanalraum 38,
durch den ein Arbeitsfluidstrom hindurchtreten kann. Bohrungen 40, 42 in
der Leiterplatte 24 dienen als Eintrittsbereich und als
Austrittsbereich für das Arbeitsfluid.
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Die
Aufbauweise für das Kanalstück 18 gemäß der 3 und 4 ermöglicht
eine besonders kostengünstige Herstellung des Grundkörpers 34.
Allerdings muss eine fluiddichte Verlötung des Kanalstücks 18 über
die Umfangslänge des Lötrands 36 gewährleistet
werden. Die Schaffung einer abdichtenden Verbindung zwischen Kanalstück 18 und
Leiterplatte 24 kann durch Aufbringung eines dünnflüssigen
Klebstoffs längs der Umfangslänge des Lötrands 36 nach
Durchführung des Lötvorgangs unterstützt
werden.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele
sind die Bezugszeichen jeweils um 100 erhöht.
Dies gilt auch für in den Figuren dargestellte funktionsgleiche
Komponenten, die jeweils für eine Figur beschrieben werden.
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Zur
Vereinfachung des Lötvorgangs kann ein Kanalstück 118 eingesetzt
werden, wie es in der 5 dargestellt ist. Der Grundkörper 134 des
Kanalstücks 118 weist zwei in stumpfem Winkel
zueinander ausgerichtete Kanalabschnitte 144 auf, die vorzugsweise
einen kreisrunden Querschnitt haben. Die Kanalabschnitte 144 werden
beispielsweise bei der Herstellung des Grundkörpers 134 im
Kunststoffspritzgussverfahren durch Linearschieber eingebracht.
Die nicht gezeigten Linearschieber werden während des Spritzgussvorgangs
in eine ebenfalls nicht dargestellte Spritzgussform eingefahren
und geben nach Beendigung des Spritzgussvorgangs die Kanalabschnitte 144 frei.
An einer Unterseite 146 des Grundkörpers 134 sind
zwei beabstandet voneinander angeordnete, mit im Wesentlichen quadratischem
Querschnitt verwirklichte Lötbereiche 136 vorgesehen,
die in Richtung der schematisch dargestellten Leiterplatte 24 von
einer der Leiterplatte 124 gegenüberliegenden
Stirnfläche 150 des Grundkörpers 134 abgesetzt
sind. Die Lötbereiche 136 sind jeweils mit einer
Metallisierung und einer Verzinnung versehen. Durch die von der
Stirnfläche 150 abgesetzten Lötbereiche 136 wird
während der Durchführung des Lötvorgangs
sichergestellt, dass das auf den Lötrand 136 aufgebrachte
Lötzinn nicht durch Kapillarkräfte in den Bereich
der Stirnfläche 150 gezogen wird. Dadurch kann
eine abdichtende Lötverbindung des Kanalstücks 118 mit
der Leiterplatte 124 gewährleistet werden.
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Bei
der in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform
eines Kanalstücks 218 ist der Grundkörper 234 ebenfalls
im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt. Als Eintrittsbereich
dient die Bohrung 240, als Austrittsbereich dient die Bohrung 242.
Die Bohrungen 240, 242 münden jeweils
in eine Längsbohrung 252, die sich in Richtung
der längsten Kante des Kanalstücks 218 erstreckt
und mit den Bohrungen 240, 242 den Kanalraum 238 bildet.
Die Längsbohrung 252 wird während des
Kunststoffspritzgussvorgangs für den Grundkörper 234 durch einen
in der nicht dargestellten Kunststoffspritzgussform vorgesehenen
Dorn freigestellt. Die Längsbohrung 252 ist endseitig
mit einem schematisch dargestellten Hinterschnitt 254 versehen,
der eine abdichtende, formschlüssige Verrastung eines Dichtstopfens 256 ermöglicht.
Aufgrund der Herstellweise für den Grundkörper 234 mit
dem zur Freistellung der Längsbohrung 252 vorgesehenen
Dorn in der Kunststoffspritzgussform können auch größere
Beabstandungen zwischen den Bohrungen 240, 242 erreicht werden.
Das heißt, dass die Länge des Kanalstücks 218 verändert
werden kann, ohne die Breite oder Höhe des Kanalstücks 218 verändern
zu müssen. Wie beim Kanalstück gemäß 5 sind
auch bei dem in den 6 bis 8 dargestellten
Kanalstück jeweils abgesetzte Lötbereiche 236 vorgesehen,
die ein Abfließen des Lötzinns während
des Lötvorgangs von der, insbesondere ringförmig
gestalteten, Lötstelle 237 vermeiden sollen.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die Längsbohrung
mit Hilfe von Dornen und/oder Schiebern in der Kunststoffspritzgussform von
beiden Seiten in den Grundkörper eingebracht, so dass sehr
große Längen des Kanalstücks verwirklicht
werden können.
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Die
in der 9 dargestellte Ausführungsform eines
Kanalstücks 318 unterscheidet sich von der in
den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform
durch die rotationssymmetrischen Lötstutzen 358.
Die Lötstutzen 358 sind aus Metall hergestellt
und in Bohrungen 340, 342 des Grundkörpers 334 eingepresst,
welche den Eintrittsbereich und den Austrittsbereich für
den Kanalraum 338 bilden. Die Lötstutzen 358 sind
sowohl für die Verlötung des Kanalstücks 318 als
auch für eine zuverlässig abdichtende Verbindung
mit der Leiterplatte 324 vorgesehen. Zu diesem Zweck sind
die den Lötstellen 337 zugeordneten Bohrungen 332 an
ihrer Umfangswand mit einer Metallisierung versehen, um mit den
Lötstutzen 358 eine umlaufende, zylinderhülsenförmige Lötverbindung
einzugehen. Mit Hilfe der Lötstutzen 358 und der
metallisierten Bohrungen 332 kann eine besonders robuste
und zuverlässig abdichtende Lötverbindung zwischen
den Kanalstücken 318 und der Leiterplatte 324 geschaffen
werden.
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Die
Kanalstücke 18, 118, 218 und 318 können
auch aus Metall, insbesondere aus Aluminium- oder Zinklegierungen,
hergestellt sein. Als Herstellungsverfahren kommen beispielsweise
das Druckgussverfahren und das Feingussverfahren in Frage. Bei Verwendung
eines Metalls für die Kanalstücke 18, 118, 218, 318,
das nicht lötbar ist, kann wie bei einem Kunststoffgrundkörper
eine randseitige Beschichtung der Stirnfläche des Kanalraums
vorgesehen werden, um die Lötbarkeit sicherzustellen. Bei der
Ausführungsform gemäß 9 dienen
die Lötstutzen 358 der Herstellung der Lötverbindung
mit der Leiterplatte 324, während der Grundkörper 334 aus
einem nicht lötbaren Metall hergestellt sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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