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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilspulenmodul für Kraftfahrzeugbremssysteme gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ventilspulenmodule der eingangs genannten Art finden in Bremsensteuergeräten für elektrohydraulische oder elektropneumatische Bremssysteme von Kraftfahrzeugen Anwendung. Diese Bremsensteuergeräte umfassen dabei in an sich bekannter Weise elektrisch anzusteuernde Ventilspulen, mit welchen hydraulisch oder pneumatisch wirkende Schalt- oder Regelventile zur Druck- und somit Bremskraftregelung geschaltet werden.
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Die
EP 0 705 747 A1 beschreibt eine elektrohydraulische Kontrolleinheit für ein Bremssystem, bei der Ventilspulen mittels Ventilspulenmontageelementen an einer Trägerplatte montiert sind, wobei an den Ventilspulenmontageelementen zentral angeordnete Rasthaken in dafür vorgesehene Öffnungen an der Trägerplatte eingerastet werden. Bei dieser Lösung nachteilig ist jedoch die weitgehend steife mechanische Verbindung zwischen Trägerplatte und Ventilspulen. Um Fertigungstoleranzen und Wärmeausdehnung verbessert zu begegnen, werden die Ventilspulen gemäß der
EP 0 520 047 B1 mittels an einer federnd gelagerten Trägerplatte angeordneter elastischer Halterungen befestigt, wodurch eine axiale und radiale Verlagerung der Ventilspulen möglich ist.
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Aus der
DE 100 03 205 A1 ist ein Elektromagnet zur Anordnung in einem Bremsensteuergerät bekannt, welcher ein, aus einem einstückigen Stanz-Biegeteil gefertigtes Spulenjoch mit Ausnehmungen zur Durchführung des Ventildoms und der Spulenkontakte aufweist, wobei zwischen den zum Spulenjoch geformten Enden des Stanz-Biegeteils ein Luftspalt bestehen bleibt.
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In der
US 3,262,027 ist ein Ventilspulenmodul mit einem ein- oder zweistückigen Stanz-Biegeteil als Spulenjoch beschrieben, wobei dieses Flügel aufweist, die zur Formung des Spulenjochs derart gebogen werden, dass sich ein geschlossener magnetischer Kreis ergibt, jedoch die zu fertigende Geometrie und Anzahl sowie Komplexität der Verfahrensschritte einen erheblichen Aufwand darstellen.
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Bremsensteuergeräte für Kraftfahrzeuge werden in hohen Stückzahlen produziert, woraus zusätzlich ein großer Material-, Herstellungs- und Transportkostenaufwand hervorgeht. Aufgrund der Steigerung der Anzahl funktioneller Baugruppen im Kraftfahrzeug besteht die Notwendigkeit, den Platzbedarf sowie das Gewicht bereits vorhandener Systeme zu verringern. Demgegenüber steht, dass beispielsweise durch eine zunehmende Unterstützung des Fahrzeugführers durch eine größer werden Zahl von Fahrerassistenzsystemen eine wachsenden Leistungsfähigkeit dieser Systeme gefordert wird. Dafür ist unter anderem die Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen, wie Vibrationen und Temperaturschwankungen, und der Funktionsumfang weiter zu verbessern. Der Komfort der Fahrzeuginsassen nimmt ebenfalls eine beständig wachsende Bedeutung als Verkaufsargument ein, was insbesondere die Vermeidung der Erzeugung, für die Fahrzeuginsassen unangenehmer optischer, haptischer oder akustischer Störungen betrifft.
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Diese Anforderungen werden durch bekannte Ventilspulenmodule insbesondere im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen nicht ausreichend erfüllt. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Ventilspulenmodul bereitzustellen, welches den Anforderungen moderner und zukünftiger Kraftfahrzeugbremssysteme besser gewachsen ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ventilspulenmodul gemäß Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Ventilspulenmodul zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Hydraulik- und/oder Pneumatikventils eines Bremsensteuergeräts eines Kraftfahrzeugbremssystems, umfassend zumindest eine Halterung zum Befestigen des Ventilspulenmoduls an zumindest einer Trägerplatte und/oder Leiterplatte, einen Spulenkörper mit einer Ventildomdurchführung, eine Zylinderspule, eine Spulenanschlusskontaktierung und ein Spulenjoch, wobei das Spulenjoch aus einem einteiligen verarbeiteten Stanz-Biegeteil besteht, zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass das Spulenjoch die Zylinderspule und den Spulenkörper derart umschließt, dass an einer der Ventildomspitze eines Ventildoms des Hydraulik- und/oder Pneumatikventils zugewanden Seite des Spulenjochs zumindest zwei überlappende Enden des Stanz-Biegeteils vorhanden sind. Dabei ist das Stanz-Biegeteil bevorzugt im Wesentlichen rechteckförmig ausgelegt.
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Der Herstellungsprozess des Spulenjochs wird durch den material- und fertigungstechnisch einfach zu realisierenden Aufbau in vorteilhafter Weise wesentlich verbessert. Dies wird insbesondere durch die einfachen Geometrien der Bauteile und konstruktive Verringerung der in einem Herstellungsprozess zu fertigenden Komponenten erreicht. Beispielsweise kann ein aufwändiger Tiefziehprozess zur Vergrößerung der Übergangsflächen des magnetischen Flusses vom Spulenjoch zum Ventildom durch das erfindungsgemäße Ventilspulenmodul eingespart werden.
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Aufgrund des oder der sich ergebenden geschlossenen magnetischen Kreise wird vorteilhafterweise ein im Wesentlichen symmetrischer Magnetfluss erreicht, wodurch die Spulen bei gleicher baulicher Auslegung eine größere magnetische Kraftwirkung aufbringen oder kleiner dimensioniert werden können, als es beispielsweise für Spulenjoche mit einem geöffneten Spulenjoch der Fall ist. Dadurch kann für eine jeweilige Serie von Bremsensteuergeräten eine verbesserte Anpassung des gewünschten Verhältnisses von Leistungsfähigkeit und Platzbedarf vorgenommen werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die, insbesondere zwei, überlappenden Enden jeweils zumindest eine Ventildomaufnahmeöffnung auf, wobei die Ventildomaufnahmeöffnungen der überlappenden Enden derart überlappen, dass die Ventildomspitze durch die Ventildomaufnahmeöffnungen der überlappenden Enden hindurchtritt.
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Ein Vorteil ist, dass das an einen großen ferritischen Ventilsockel angedrückte Ventilspulenmodul einen homogeneren Magnetfluss vom Ventilsockel zur Ventilspitze im Spulenjoch ermöglicht. Durch die Überlappung der Enden des Stanz-Biegeteils auf Seiten der Ventildomspitze und Hindurchführung der Ventildomspitze durch die Ventildomaufnahmeöffnungen wird in vorteilhafter Weise ein Angleichen der Übergangsfläche der Ventildomspitze zum Spulenjoch des magnetischen Flusses an die Übergangsfläche des Ventildomsockels zum Spulenjoch erreicht. Dadurch erfolgt eine effizientere Ausnutzung des Spulenjochmaterials.
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Bevorzugt ist eine durch ein Fügeverfahren erzeugte Fixierung der Enden des verarbeiteten Stanz-Biegeteils vorgesehen. Ein unerwünschtes Öffnen des Spulenjochs, beispielsweise durch Vibrationen im laufenden Betrieb, wird dadurch vorteilhaft vermieden.
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Weiterhin bevorzugt ist, dass das verarbeitete Stanz-Biegeteil und/oder das Spulenjoch zumindest teilweise verzinkt ist. Da durch das erfindungsgemäße Ventilspulenmodul auf einen Tiefziehprozess verzichtet werden kann, kann eine Verzinkung als Oberflächenschutz vorteilhafterweise als ausreichend angesehen werden.
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Die an dem Spulenkörper angeordnete Halterung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform aus dem vom Spulenjoch umschlossenen Bereich der Zylinderspule und des Spulenkörpers zur Trägerplatte und/oder Leiterplatte herausgeführt. Besonders bevorzugt ist zudem, dass die Halterung elastisch und/oder federnd ausgelegt ist. Das Spulenjoch kann somit vorteilhafterweise ohne zusätzliche spezielle metallische Federelemente oder Silikon- oder Elastomerbauteile verbaut werden. Dadurch werden Material sowie Prozessschritte eingespart. Die Montage an eine Leiter- und/oder Trägerplatte erfolgt in vorteilhafterweise durch ein simples Einrasten der Halterung.
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Die Halterung ist dabei besonders bevorzugt stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssig mit dem Spulenkörper verbunden. Der Spulenkörper kann somit vorteilhaft mit den Halterungen ein gemeinsames Bauteil bilden, welches in einer geringen Anzahl an oder in einem einzigen Fertigungsschritt hergestellt werden kann.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilspulenmoduls ist die Halterung mit einem Deckelement des Spulenkörpers verbunden, wobei das Deckelement insbesondere im Bereich der Verbindung von Halterung und Deckelement aus dem vom Spulenjoch umschlossenen Bereich der Zylinderspule und des Spulenkörpers herausragt. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise ein herstellungstechnisch einfaches Herausführen der am Spulenkörper angeordneten Halterung. Andererseits dienen die Halterungen, insbesondere im Bereich der Verbindung mit dem Deckelement, als erster Anschlag bei der Montage während des seitlichen Einschiebens des Spulenkörpers mitsamt Ventilspule in das Spulenjoch.
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Der Spulenkörper weist zudem, entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, zumindest eine Rastausformung auf, wobei die Rastausformung insbesondere auf der, der Halterung gegenüberliegenden Seite der überlappenden Enden des Spulenjochs vorgesehen ist. Der Vorteil besteht darin, dass durch die Rastausformung ein zweiter Anschlag gebildet wird, welcher in Kombination mit dem oben genannten, ersten Anschlag ein herausfallen von Spulenkörper und Ventilspule aus dem Spulenjoch verhindert.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
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Es zeigen:
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1 eine Darstellung des an einer Trägerplatte montierten erfindungsgemäßen Ventilspulenmoduls,
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2 eine Schnitt- und Perspektivdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenjochs,
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3 perspektivische Darstellungen weiterer bevorzugter Ausführungsformen des Spulenjochs mit unterschiedlichen mechanischen Fixierungen und
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4 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenkörpers.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des an einer Trägerplatte 8 einer elektrohydraulischen Kontrolleinheit montierten Ventilspulenmoduls 1 dargestellt. Ventilspulenmodul 1 wird in an sich bekannter Weise auf einen in 1 nicht dargestellten Ventildom einer Hydraulikeinheit aufgeschoben. Trägerplatte 8 kann dabei als fester Teil des Gehäuses der elektrohydraulischen Kontrolleinheit selbst oder als separate Montageeinheit ausgeführt sein. Über die durch dafür vorgesehene Öffnungen von Trägerplatte 8 geführten elastischen Halterungen 2 und damit verbundene Tragelemente 2’ ist Ventilspulenmodul 1 an Trägerplatte 8 montiert. Die Tragelemente 2’ weisen dazu Halteelemente 2’’ auf, welche zum Einrasten der Halterungen 2 an Trägerplatte 8 dienen und auf der dem Ventilspulenmodul zu- und abgewandten Seite von Trägerplatte 8 aufliegen. Weiterhin können nicht abgebildete Ausformungen an Trägerplatte 8 eine Fixierung der Tragelemente 2’ oder Halteelemente 2’’ an Trägerplatte 6 unterstützen.
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Wie in 1 weiterhin dargestellt ist, sind die Halterungen 2 einander gegenüberliegend ausgeführt, wodurch nach der Montage, aufgrund der sich ergebenden entgegenwirkenden Kräfte, eine Fixierung vorliegt. Um die Stabilität dieser elastischen Aufhängung weiter zu erhöhen, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel an Spulenjoch 5 befestigte elastische oder federnde Elemente 3 vorgesehen, die auf der dem Ventilspulenmodul 1 zugewandten Seite von Trägerplatte 8 aufliegen. Zur Fixierung von Ventilspule 6 mit Spulenjoch 5 sind an Deckelement 10’ von Spulenkörper 10 die Rastausformungen 7 vorgesehen. Zur Ansteuerung eines Ventils des elektrohydraulischen Bremssystems wird Zylinderspule 6 über Spulenanschlusskontaktierungen 4 mit einem nicht dargestellten Schaltungsträger elektrisch verbunden.
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2 zeigt in a) eine Schnitt- und in b) eine Perspektivdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des aus einem einstückigen und im Wesentlichen rechteckförmigen Stanz-Biegeteil hergestellten Spulenjochs 5. In 2a) ist zur Veranschaulichung zusätzlich Ventildom 11 abgebildet, wobei zur Vereinfachung der Darstellung weitere wesentliche Komponenten von Ventilspulenmodul 1 nicht abgebildet sind. Durch Überlappung der Enden 5’’ des zum Spulenjoch 5 geformten Stanz-Biegeteils an Ventildomspitze 11’ werden die Übergangsflächen des magnetischen Flusses des größeren Ventildomsockels 11’’ zum Spulenjoch 5 und von der Ventildomspitze 11’ zu Spulenjoch 5 in ihren Ausdehnungen angenähert. Zudem ergibt sich ein geschlossener, weitgehend symmetrischer magnetischer Kreis. Zum Aufschieben von Ventilspulenmodul 1 auf Ventildom 11 einer Hydraulikeinheit sind im Spulenjoch 5 Ventildomaufnahmeöffnungen 9 vorgesehen, welche im Überlappungsbereich der Enden 5’’ des Stanz-Biegeteils weitgehend überlappend angeordnet sind. Im montierten Zustand liegt somit, auch ohne zusätzliche Fixierung der Enden, eine durch den Ventildom 11 realisierte Sicherung gegenüber einer Öffnung von Spulenjoch 5 vor.
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In 3a) bis e) sind weitere Ausführungsbeispiele von Spulenjoch 5 dargestellt, wobei insbesondere unterschiedliche mechanische Fixierungen 5’ der Enden des Stanz-Biegeteils 5’’ aufgezeigt werden. Durch diese wird eine weitere Sicherung gegen ein Öffnen von Spulenjoch 5 realisiert, welches beispielsweise durch Vibrationen oder Temperatureffekte hervorgerufen werden kann. Gemäß den Ausführungsbeispielen von Spulenjoch 5 der 3a), b), c) und d) erfolgt die Fixierung 5’ der Enden 5’’ in der Weise, dass an Spulenjoch 5 Ausformungen vorgesehen sind, die derartig ineinander greifen, dass ein Öffnen verhindert wird. Die explizite Struktur der Ausformungen kann, unabhängig von den dargestellten Ausführungsbeispielen, unterschiedlichste Formen annehmen, insofern die entsprechende Funktion erfüllt ist. Ein überlappendes Ende 5’’ des zu Spulenjoch 5 geformten Stanz-Biegeteils kann zur Fixierung 5’, wie in 3e) dargestellt, mit dem weiteren Ende verschweißt oder verlötet sein.
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Das Ausführungsbeispiel von Spulenjoch 5 gemäß 3c) weist die Besonderheit auf, dass keine Überlappung der Enden vorgesehen ist. Beispielsweise durch einen nach dem Stanzprozess durchgeführten Tiefziehprozess kann der Übergangsquerschnitt von Spulenjoch 5 auf Höhe der Ventildomspitze entsprechend 3c) vergrößert werden.
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Die in den 4a) bis c) zeigen unterschiedliche Darstellungen eines Ausführungsbeispiels von Spulenkörper 10. 4a) stellt Spulenkörper 10 in seitlicher Schnittdarstellung und b) in seitlicher Ansicht dar. Die Bezugsnummerierung entspricht der in 1 und die abgebildeten Pfeile dienen der Veranschaulichung der jeweiligen, insbesondere durch die Form und das Material der Halterungen 2 hervorgerufenen elastischen oder federnden Wirkungsrichtungen. Diese Freiheitsgrade sind besonders für den Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Umwelteinflüssen notwendig. Spulenkörper 10 weist eine Ventildomdurchführung 9’ auf, durch den Ventildom 11 im montierten Zustand des Bremsensteuergeräts hindurchgeführt ist, wobei die Ventildomaufnahmeöffnungen 9 von Spulenjoch 5 und Ventildomdurchführung 9’ von Spulenkörper 10 zueinander überlappend ausgerichtet sind, so dass ein Aufschieben von Ventilspulenmodul 1 auf Ventildom 11 vorgenommen werden kann. Zur Bildung der in 4 nicht dargestellten Ventilspule 6 ist, um den durch Deckelement 10’ und Sockelelement 10’’ begrenzten und im Durchmesser kleineren Teil von Spulenkörper 10, ein Wicklungsdraht gewickelt.
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Halterungen 2 sind mit Spulenkörper 10 bzw. Deckelement 10’ stoffschlüssig verbunden, wobei auch andere Techniken zur Verbindung von Spulenkörper 5 mit Halterungen 2 angewendet werden können. 4c) stellt Spulenjoch 5 in lediglich angedeuteter Form dar, um die Positionierung von Spulenkörper 10 in Relation zu Spulenjoch 5 aufzeigen zu können. Deckelement 10’ geht zumindest um den Bereich der Verbindung mit Halterungen 2 über Spulenjoch 5 und Sockelelement 10’’ hinaus, wobei auch Spulenanschlusskontaktierungen 4 davon umfasst sind. Die sich ergebende Erhöhung von Halterungen 2 und Spulenanschlusskontaktierung 4 dienen solchermaßen als erster Rastanschlag zu den auf der gegenüberliegenden Seite der überlappenden Enden 5’’ des zum Spulenjoch 5 geformten Stanz-Biegeteils und damit einen zweiten Rastanschlag bildenden Rastausformungen 7. Damit wird eine Fixierung von Spulenkörper 10 mit Spulenjoch 5 realisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilspulenmodul
- 2
- Halterung
- 2’
- Tragelement
- 2’’
- Halteelement
- 3
- Elastisches Element
- 4
- Spulenanschlusskontaktierung
- 5
- Spulenjoch
- 5’
- Fixierung
- 5’’
- Enden des Stanz-Biegeteils
- 6
- Zylinderspule
- 7
- Rastausformung
- 8
- Trägerplatte
- 9
- Ventildomaufnahmeöffnung
- 9’
- Ventildomdurchführung
- 10
- Spulenkörper
- 10’
- Deckelement
- 10’’
- Sockelelement
- 11
- Ventildom
- 11’
- Ventildomspitze
- 11’’
- Ventildomsockel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0705747 A1 [0003]
- EP 0520047 B1 [0003]
- DE 10003205 A1 [0004]
- US 3262027 [0005]
