DE10337197B4 - Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils - Google Patents

Abstract

Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils (10), insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Verdrahtungselement (18), wobei
– das Elektromagnetventil (10) über ein außerhalb eines Ventilgehäuses (11) angeordnetes Kontaktgehäuse (20) verfügt,
– innerhalb des Kontaktgehäuses (20) ein Kontaktelement (23.1, 23.2) angeordnet ist, welches in einem montierten Zustand des Elektromagnetventils (10) mit einem freiliegenden Gegenkontaktelement (24.1, 24.2) des Verdrahtungselements (18) in Kontakt steht und
– das Verdrahtungselement (18) auf einer Oberseite eines Trägerelements (17) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass
– das Trägerelement (17) Ausnehmungen (28.1, 28.2, 28.3) aufweist, in welche Wände (Seitenwände 27.1, 27.2; Trennwand 25) des Kontaktgehäuses (20) zumindest teilweise hineinragen,
– das Elektromagnetventil (10) über zwei Kontaktelemente (23.1, 23.2) verfügt, welche beide innerhalb des Kontaktgehäuses (20) angeordnet sind und
– zwischen den Kontaktelementen (23.1, 23.2) eine Trennwand (25) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils, insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• In der DE 199 46 438 C1 ist eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Verdrahtungselement beschrieben. Das Elektromagnetventil verfügt über ein außerhalb eines Ventilgehäuses angeordnetes Kontaktgehäuse, in welchem ein Kontaktelement angeordnet ist. In einem montierten Zustand des Elektromagnetventils steht das Kontaktelement mit einem freiliegenden Gegenkontaktelement des Verdrahtungselements in Kontakt. Das Verdrahtungselement in Form einer flexiblen Leiterplatte ist auf einer Oberseite eines Trägerelements angeordnet.
• In einem Betriebsfluid des Elektromagnetventils, beispielsweise im Getriebeöl eines Automatikgetriebes, finden sich sehr häufig Schmutzpartikel in Form von Metallspänen, die von der Fertigung oder der Montage des Automatikgetriebes oder von einem Abrieb und einem Verschleiß während des Betriebs des Automatikgetriebes herrühren. Durch einen Spalt, welcher sich zwischen dem Kontaktgehäuse und dem Verdrahtungselement bzw. dem Kontaktelement ergibt, können Metallspäne in das Kontaktgehäuse eindringen und zu einem Kurzschluss zwischen zwei Anschlüssen des Elektromagnetventils, einem Anschluss und der metallischen Außenwand des Ventilgehäuses oder einem Anschluss und einem metallischen Befestigungskörper führen. Ein Kurzschluss kann zu Beschädigungen am Elektromagnetventil und am Automatikgetriebe führen. Außerdem ist bei Vorliegen eines Kurzschlusses, wenn überhaupt, nur ein eingeschränkter Betrieb des Automatikgetriebes und damit des Kraftfahrzeugs möglich.
• Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils vorzuschlagen, mittels welcher ein zuverlässiger Betrieb des Elektromagnetventils ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Das Trägerelement, an dessen Oberseite das Verdrahtungselement angeordnet ist, weist erfindungsgemäß Ausnehmungen auf, in welche Wände des Kontaktgehäuses zumindest teilweise hineinragen. Die Ausnehmungen sind beispielsweise in Form von Nuten ausgeführt, in welche die Wände des, insbesondere aus Kunststoff bestehenden, Kontaktgehäuses beispielsweise 0,5 bis 2,5 mm weit eintauchen. In die Ausnehmungen ragen insbesondere Seitenwände des Kontaktgehäuses ein, welche nicht direkt oberhalb, sondern nur neben dem Verdrahtungselement angeordnet sind. Zusätzlich kann auch das Verdrahtungselement und das Trägerelement sich entsprechende Ausnehmungen aufweisen, in welche eine Stirnwand des Kontaktgehäuses eintaucht, welche teilweise direkt oberhalb des Verdrahtungselements angeordnet ist.
• Das Verdrahtungselement kann beispielsweise als eine flexible Leiterplatte, eine sogenannten Flexfolie, oder auch als ein Stanzgitter ausgeführt sein. Das Gegenkontaktelement kann zusätzlich auf das Verdrahtungselement aufgebracht oder lediglich als ein freiliegender Bereich des Verdrahtungselement ausgeführt sein.
• Die Ausnehmungen des Trägerelements und die darin hineinragenden Wände des Kontaktgehäuses bilden zusammen eine sogenannte Labyrinthdichtung, die ein Eindringen von größeren Schmutzpartikeln in das Kontaktgehäuse wirkungsvoll verhindert. Ein Kurzschluss kann beispielsweise durch einen Metallspan verursacht werden, der einen Abstand zwischen den Kontaktelementen, Gegenkontaktelementen oder Verdrahtungselementen der beiden Anschlüsse oder einen Abstand zwischen einem Anschluss und der metallischen Außenwand des Ventilgehäuses oder dem metallischen Befestigungskörper überbrücken kann. Dafür ist eine Mindestgröße des Metallspans notwendig. Die Ausnehmungen und die Wände des Kontaktgehäuses sind insbesondere so ausgelegt, dass ein Eindringen eines Schmutzpartikels mit der genannten Mindestgröße wirkungsvoll verhindert wird.
• Damit werden Schmutzpartikel, welche Beschädigungen an dem Elektromagnetventil auslösen könnten, von den gefährdeten Stellen der Kontaktierung ferngehalten, womit Beschädigungen und Kurzschlüsse wirkungsvoll vermieden werden. Dies ermöglicht einen zuverlässigen und ausfallfreien Betrieb des Elektromagnetventils und damit des Kraftfahrzeugs in welchem das Elektromagnetventil Verwendung findet.
• Das Elektromagnetventil verfügt über zwei Kontaktelemente, welche beide innerhalb eines gemeinsamen Kontaktgehäuses angeordnet sind. Zwischen den Kontaktelementen ist eine Trennwand angeordnet, welche insbesondere in eine Ausnehmung des Trägerelements hineinragt. Die Trennwand teilt einen Innenraum des Kontaktgehäuses in zwei Teilbereiche auf. Ein Metallspan kann erst einen Kurzschluss am Elektromagnetventil auslösen, wenn er eine Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen oder zwischen mit den Kontaktelementen leitend verbundenen Bauteilen herstellt. In dem sehr unwahrscheinlichen Fall, dass ein Metallspan in das Kontaktgehäuse gelangt, wird er durch die Trennwand daran gehindert, die genannte Verbindung herzustellen. Die Sicherung gegen das Herstellen der Verbindung ist noch höher, wenn die Zwischenwand mit dem Trägerelement eine weitere Labyrinthdichtung bildet. Damit wird ein besonders ausfallsicherer Betrieb des Elektromagnetventils gewährleistet.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Teil des Kontaktgehäuses zweistückig mit dem Ventilgehäuse ausgeführt. Das Kontaktelement muss bei der Herstellung mit einer Magnetspule des Elektromagnetventils leitend verbunden, beispielsweise verschweißt oder verlötet, werden. Das Herstellen der leitenden Verbindung kann nicht bei vollständig montiertem Kontaktgehäuse erfolgen, da dann die entsprechenden Stellen nicht zugänglich sind. Das Herstellen der Verbindung kann erfolgen, ohne dass der vom Ventilgehäuse getrennte Teil des Kontaktgehäuses montiert ist. Anschließend kann das Kontaktgehäuse, beispielsweise durch Aufclipsen des genannten Teils des Kontaktgehäuses, vervollständigt werden. Damit ist die Herstellung des Elektromagnetventils besonders einfach und kostengünstig.
• In Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kontaktgehäuse aus wenigstens zwei Teilgehäusen, wobei ein Teilgehäuse des Kontaktgehäuses einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgeführt ist. Beim Herstellvorgang des Elektromagnetventils wird die Magnetspule und weitere Bauteile in die metallische Außenwand eingesetzt und anschließend als einen Teil des Ventilgehäuses mit Kunststoff umspritzt. Bei diesem Spritzvorgang kann gleichzeitig das genannte Teilgehäuse hergestellt werden. Damit kann das Elektromagnetventil besonders kostengünstig hergestellt werden.
• In Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Kontaktgehäuse über eine Rückwand, welche zwischen dem Kontaktelement und einer, insbesondere metallischen, Außenwand des Ventilgehäuses angeordnet ist. Ein Metallspan könnte einen Kurzschluss zwischen einem Anschluss des Elektromagnetventils und der metallischen Außenwand des Ventilgehäuses erzeugen. Durch die Rückwand des Kontaktgehäuses wird dies wirkungsvoll verhindert. Die Sicherheit gegen einen Kurzschluss ist besonders hoch, wenn eine untere Kante der Rückwand in Richtung Trägerelement unterhalb des Verdrahtungselements angeordnet ist. Damit ist zwischen den gefährdeten Stellen der Kontaktierung und der metallischen Außenwand ein Labyrinth ausgebildet, welches es für einen Metallspan quasi unmöglich macht, eine Verbindung zwischen der Kontaktierung und der Außenwand herzustellen.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Elektromagnetventil und dem Befestigungskörper ein Stützring angeordnet, welcher eine nicht leitende Oberfläche aufweist. Der Stützring kann dazu entweder aus einem nicht leitenden Werkstoff ausgeführt sein oder mit einer nicht leitenden Beschichtung überzogen, beispielsweise zinkphosphatiert, sein. Der Stützring ist insbesondere so hoch, dass sich seine Oberkante vom Trägerelement gesehen oberhalb des Verdrahtungselements befindet. Dies ermöglicht einen weiteren Schutz gegen einen Kurzschluss zwischen dem Kontaktelement und der metallischen Außenwand des Ventilgehäuses.
• In Ausgestaltung der Erfindung ragt die Trennwand über eine Stirnwand des Kontaktgehäuses hinaus. In den Bereichen außerhalb des Kontaktgehäuses ist das Verdrahtungselement durch eine Abdeckung gegen Metallspäne geschützt. Ein Metallspan könnte einen Kurzschluss auslösen, indem er die beiden Kontaktelemente miteinander verbindet, ohne dabei vollständig in das Kontaktgehäuse einzudringen. Dadurch, dass die Trennwand über die Stirnwand des Kontaktgehäuse hinausragt, wird der Weg, den der Metallspan zur Herstellung der Verbindung überbrücken muss, erheblich länger und deutlich verwinkelter. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Metallspan die genannte Verbindung herstellt, geht damit gegen Null. Somit wird ein besonders ausfallsicherer Betrieb des Elektromagnetventils gewährleistet.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine schematische Schnittdarstellung eines in einem Befestigungskörper eingesetzten Elektromagnetventils und eine mit dem Elektromagnetventil in elektrischer Verbindung stehende flexible Leiterplatte,
• 2 ein vereinfachter Schnitt entlang der Linie II-II in 1 und
• 3 ein vereinfachter Schnitt entlang der Linie III-III in 1.
• Gemäß 1 verfügt ein Elektromagnetventil 10 über ein zylindrisches Ventilgehäuse 11, welches mittels eines Stützrings 30 im Bodenbereich mit einem Befestigungskörper 12 einer in einem nicht dargestellten Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs befindlichen Baugruppe gekoppelt ist. Der Stützring 30 ist aus Stahl gefertigt und verfügt über eine zinkphosphatierte Oberfläche. In dem Elektromagnetventil 10 ist in ebenfalls nicht dargestellter Weise eine axial orientierte Magnetspule vorgesehen, deren Spulenloch von einem Magnetanker durchsetzt ist. Der Magnetanker ist bewegungsmäßig mit einem Kolbenelement 13 gekoppelt, das das Ventilgehäuse 11 bodenseitig verlässt und in einem Zylinderraum 14 des Befestigungskörpers 12 abdichtend längsverschieblich aufgenommen ist. Das Kolbenelement 13 und der Zylinderraum 14 definieren eine Druckkammer 15, deren Dichtigkeit durch Ringdichtungen 16.1 und 16.2 gewährleistet wird. Die Druckkammer 15 ist mit Getriebeöl gefüllt und steht über Ölkanäle mit einer hydraulisch betätigbaren Getriebeschaltmechanik (nicht dargestellt) in Verbindung.
• Auf der Oberseite des Befestigungskörpers 12 erstreckt sich ein aus Kunststoff gefertigtes Trägerelement 17. Dieses wiederum trägt an seiner Oberseite ein elektrisches Verdrahtungselement 18 in Form einer flexiblen Leiterplatte. Das Verdrahtungselement 18 verbindet eine Vielzahl von weiteren innerhalb des Automatikgetriebes verteilt angeordneten elektronischen oder elektromechanischen Baugruppen (z.B. eine Steuerungseinrichtung, Aktoren, Sensoren). Das Trägerelement 17 dient dabei zur Abstützung und definierten Wegführung des Verdrahtungselements 18 innerhalb des Automatikgetriebes. Der Stützring 30 reicht vom Befestigungskörper 12 und dem Trägerelement 17 aus gesehen über das Verdrahtungselement 18 hinaus, so dass eine Oberkante 31 des Stützrings 30 oberhalb des Verdrahtungselements 18 angeordnet ist.
• An einer Außenwand 19 des Ventilgehäuses 11 ist ein Kontaktgehäuse 20 angebracht, welches aus einem ersten oberen Teilgehäuse 21 und einem zweiten unteren Teilgehäuse 22 besteht. Das erste Teilgehäuse 21 ist als ein separates Bauteil ausgeführt, wohingegen das zweite Teilgehäuse 22 einstückig mit dem Ventilgehäuse 11 ausgeführt ist. Das Verdrahtungselement 18 ragt bodenseitig in das Kontaktgehäuse 20 hinein.
• Innerhalb des Kontaktgehäuses 20 sind zwei Kontaktelemente 23.1 und 23.2 untergebracht. In der dargestellten Ansicht sind die Kontaktelemente 23.1 und 23.2 hintereinander angeordnet, so dass nur ein Kontaktelement 23.1 sichtbar ist. Die Kontaktelemente 23.1 und 23.2 sind im Ventilgehäuse 11 verankert und stehen in nicht dargestellter Weise mit der Magnetspule des Elektromagnetventils 10 in elektrischer Verbindung. Die Kontaktelemente 23.1 und 23.2 stehen außerdem mit freiliegenden Gegenkontaktelementen 24.1 und 24.2 des Verdrahtungselements 18 in elektrischer Verbindung. Die Gegenkontaktelemente 24.1 und 24.2 sind ebenfalls hintereinander angeordnet, so dass nur das Gegenkontaktelement 24.1 sichtbar ist.
• Das Kontaktgehäuse 20 verfügt in Richtung Außenwand 19 des Ventilgehäuses 11 über eine Rückwand 32. Die Rückwand 32 ist also zwischen den Kontaktelementen 23.1, 23.2 und der Außenwand 19 angeordnet. Die Rückwand 32 reicht in Richtung Trägerelement gesehen bis unterhalb des Verdrahtungselements 18, so dass eine untere Kante 33 der Rückwand 32 unterhalb des Verdrahtungselements 18 angeordnet ist.
• Das Kontaktgehäuse 20 ist im Bodenbereich nicht öldicht abgeschlossen, so das ein Eindringen/Austreten von Getriebeöl in das/aus dem Kontaktgehäuse 20 zwischen dem zweiten Teilgehäuse 22 und dem Verdrahtungselement 18 bzw. dem Trägerelement 17 möglich ist.
• Die Ausgestaltung des Kontaktgehäuses 20, des Verdrahtungselements 18 und des Trägerelements 17 sind in den 2 und 3 an Hand von Schnitten in axialer Richtung des Ventilgehäuses 11 (entlang der Linien II-II, 2) und in radialer Richtung des Ventilgehäuses 11 (entlang der Linie III-III, 3) detaillierter dargestellt.
• Gemäß 2 wird ein Innenraum des Kontaktgehäuses 20 durch eine Trennwand 25, welche parallel zu Seitenwänden 27.1 und 22.2 des Kontaktgehäuses 20 angeordnet ist, in zwei Teilbereiche 26.1 und 26.2 getrennt. In je einem Teilbereich 26.1 und 26.2 sind die Kontaktelemente 23.1 und 23.2 angeordnet. Das Trägerelement 17 weist Ausnehmungen 28.1, 28.2 und 28.3 in Form von rechteckigen Nuten auf, in welche die Seitenwände 27.1, 27.2 sowie die Trennwand 25 hineinragen bzw. eintauchen. Die Ausnehmungen 28.1, 28.2 und 28.3 können beispielsweise eine Tiefe von 0,5 bis 2,5 mm aufweisen und können auch in einer anderen Form ausgeführt sein.
• Gemäß 3 verfügt das Kontaktgehäuse 20 über eine Stirnwand 29 welche die beiden Seitenwände 27.1 und 27.2 verbindet. Parallel zur Stirnwand 29 verbindet die Rückwand 32 ebenfalls die beiden Seitenwände 27.1 und 27.2. Die Kontaktelemente 23.1 und 23.2 sind zwischen der Rückwand 32 und der Stirnwand 29 angeordnet. Die Seitenwände 27.1, 27.2, die Stirnwand 29, die Rückwand 32 und die Trennwand 25 sind in der 3 mit punktierten Linien dargestellt.
• Die Ausnehmung 28.3 und die darin hineinragende Trennwand 25 ragen über die Stirnwand 29 hinaus. Die Trennwand 25 kann beispielsweise 1 bis 5 mm über die Stirnwand hinausragen. Die Ausnehmungen 28.1, 28.2 und 28.3 reichen alle bis zur Außenwand 19 des Ventilgehäuses 11, so dass sich zwischen den Seitenwänden 27.1, 27.2 bzw. der Trennwand 25 und dem Ventilgehäuse 11 quasi kein Spalt ergibt. Die Seitenwände 27.1 und 27.2 tauchen in ihrer kompletten Länge, also zwischen der Außenwand 19 und der Stirnwand 29 in die Ausnehmungen 28.1 und 28.2 ein.
• Es ist nicht zwingend notwendig, dass das Trägerelement als ein eigenes Bauteil ausgeführt ist, das Verdrahtungselement kann auch direkt auf der Oberseite des Befestigungskörpers aufliegen. In diesem Fall dient der Befestigungskörper als Trägerelement.

Claims (8)

1. Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektromagnetventils (10), insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Verdrahtungselement (18), wobei – das Elektromagnetventil (10) über ein außerhalb eines Ventilgehäuses (11) angeordnetes Kontaktgehäuse (20) verfügt, – innerhalb des Kontaktgehäuses (20) ein Kontaktelement (23.1, 23.2) angeordnet ist, welches in einem montierten Zustand des Elektromagnetventils (10) mit einem freiliegenden Gegenkontaktelement (24.1, 24.2) des Verdrahtungselements (18) in Kontakt steht und – das Verdrahtungselement (18) auf einer Oberseite eines Trägerelements (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Trägerelement (17) Ausnehmungen (28.1, 28.2, 28.3) aufweist, in welche Wände (Seitenwände 27.1, 27.2; Trennwand 25) des Kontaktgehäuses (20) zumindest teilweise hineinragen, – das Elektromagnetventil (10) über zwei Kontaktelemente (23.1, 23.2) verfügt, welche beide innerhalb des Kontaktgehäuses (20) angeordnet sind und – zwischen den Kontaktelementen (23.1, 23.2) eine Trennwand (25) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Kontaktgehäuses (20) zweistückig mit dem Ventilgehäuse (11) ausgeführt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktgehäuse (20) aus wenigstens zwei Teilgehäusen (21, 22) besteht und – ein Teilgehäuse (22) des Kontaktgehäuses (20) einstückig mit dem Ventilgehäuse (11) ausgeführt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktgehäuse (20) über eine Rückwand (32) verfügt, welche zwischen dem Kontaktelement (23.1, 23.2) und einer Außenwand (19) des Ventilgehäuses (11) angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Kante (33) der Rückwand (32) in Richtung Trägerelement (17) unterhalb des Verdrahtungselements (18) angeordnet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen dem Elektromagnetventil (10) und dem Befestigungskörper (12) ein Stützring (30) angeordnet ist und – der Stützring (30) eine nicht leitende Oberfläche aufweist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (25) in eine Ausnehmung (28.3) des Trägerelements (17) hineinragt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (25) über eine Stirnwand (29) des Kontaktgehäuses (20) hinaus ragt.