DE19734491A1 - Wickelkörper für Magnetspulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkörper für elektro­ magnetische Spulen mit einem hohlzylindrischen Wickelteil und zwei den Wickelraum in axialer Richtung begrenzenden Endscheiben.

Derartige Wickelkörper werden vorzugsweise aus geeignetem Kunststoff in großer Stückzahl für die Herstellung elek­ tromagnetischer Spulen benötigt. Bei elektrischen bzw. elektronischen Regelvorrichtungen für hydraulische Kraft­ fahrzeugbremssysteme dienen derartige Spulen zur Betäti­ gung von Magnetventilen. Dabei wird häufig eine kompakte Blockbauweise angestrebt, bei der die elektrischen und elektronischen Bauteile auf einer Leiterplatte zusammen­ gefaßt werden, die ihrerseits dann mit einem Pumpen- bzw. Ventilblock zusammengebaut werden muß. Für derartige Anwendungsfälle ergibt sich das Problem, daß der Pumpen- bzw. Ventilblock und die Leiterplatte maßlich exakt auf­ einander abgestimmt werden müssen, damit ein einwandfrei­ es Zusammenspiel der beiden Baugruppen gewährleistet wer­ den kann. Werden die elektromagnetischen Spulen der Bau­ gruppe Pumpen- bzw. Ventilkörper zugeordnet, müssen ihre elektrischen Anschlüsse an die Leiterplatte in einen ge­ sonderten Arbeitsgang hergestellt werden. Werden anderer­ seits die elektromagnetischen Spulen der Baugruppe Lei­ terplatten zugeordnet, müssen sie innerhalb vorgegebener Toleranzen auf der Leiterplatte axial und radial beweg­ lich angeordnet werden, damit sie maßlich dem Ventil­ stößel einwandfrei zugeordnet werden können und damit allfällige Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden kön­ nen. Daraus ergibt sich die weitere Schwierigkeit, daß beim Transport und bei der Montage der Leiterplatte die Drahtenden der Spulen, die auf der Leiterplatte angelötet sind, erheblichen mechanischen Belastungen unterliegen. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, diese "Schwachstelle" durch Verwendung zusätzlicher Bauteile zu entlasten und damit den Bruch der Spulenanschlüsse zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aufgezeigte Problem fertigungstechnisch möglichst einfach und kosten­ günstig zu lösen, d. h. eine Möglichkeit zu schaffen, bei der die elektromagnetischen Spulen auf der Leiterplatte angeordnet und fertig kontaktiert werden können, ohne daß der erforderliche maßliche Spielraum für den Zusammenbau mit dem Pumpen- bzw. Ventilblock zu verlieren und ohne die Kontaktstelle mechanisch übermäßig zu belasten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine der Endscheiben des Wickelkörpers mit zwei elastischen Kontaktarmen zur Aufnahme der Enden des Spulendrahtes auszustatten. Mittels derartiger elasti­ scher Kontaktarme kann eine mechanisch entlastete Löt­ stelle geschaffen werden, ohne daß der eigentliche Wic­ kelkörper fest mit der Leiterplatte verbunden werden muß. Da die Enden des Spulendrahtes außerdem zwischen Wickel­ körper und Kontaktstelle von den Kontaktarmen aufgenommen werden, ergibt sich ein wirksamer Schutz auch gegen son­ stige Beschädigungen der nicht besonders widerstands­ fähigen Drahtenden.

Die Kontaktarme werden vorzugsweise einstückig mit der Endscheibe ausgebildet. Sie erstrecken sich zweck-mäßi­ gerweise unmittelbar oberhalb der Spulenauflageebene von der Endscheibe aus radial nach außen. Alternativ kann man vorsehen, daß sich die Kontaktarme unmittelbar oberhalb der Spulenauflageebene von der Endscheibe aus ein Stück radial nach außen und dann ringförmig konzentrisch um die Endscheibe herum erstrecken. Auf diese Weise kann ein langer und sehr elastischer Kontaktarm geschaffen werden, ohne daß der Platzbedarf für die elektromagnetische Spule wesentlich über den Durchmesser der Endscheibe hinaus vergrößert werden muß.

Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Er­ findungsgedankens sind in den Unteransprüchen 5 bis 16 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wickelkörper in der Seitenansicht und

Fig. 2-6 verschiedene Ausführungsformen der Kon­ taktarme in der Draufsicht auf die Unter­ seite des Wickelkörpers.

Der in Fig. 1 dargestellte Wickelkörper 1 besteht in an sich bekannter Weise aus einem hohlzylindrischen Wickel­ teil 2 und zwei den Wickelraum in axialer Richtung be­ grenzenden Endscheiben 2, 3. Bei einem derartigen Wickel­ körper ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine der End­ scheiben 2 mit zwei elastischen Kontaktarmen 4, 5 zur Aufnahme der Enden des Spulendrahtes ausgestattet ist. Auf diese Weise kann das Ende des Spulendrahtes vom Wic­ kelkörper 1 weg bis zur Lötstelle geführt werden, ohne daß die Spule zwingend mit der Leiterplatte verbunden sein muß und ohne daß das empfindliche Drahtende mecha­ nisch überbeansprucht wird. An den äußeren Enden der Kon­ taktarme 4, 5 können Rasthaken 13 vorgesehen werden, die in entsprechende Bohrungen der Leiterplatte eingreifen und die Enden der Kontaktarme 4, 5 unabhängig vom Löt­ vorgang mechanisch fixieren. Die Kontaktarme 4, 5 werden zweckmäßigerweise einstückig mit der Endscheibe 2 ausge­ bildet und im Querschnitt den jeweiligen Erfordernissen angepaßt. Sie erstrecken sich vorzugsweise unmittelbar oberhalb oder unterhalb der Spulenauflageebene von der Endscheibe 2 aus radial nach außen. Dabei ist prinzipiell auch die Länge der Kontaktarme 4, 5 beliebig wählbar. Eine obere Grenze ergibt sich lediglich aus der Größe der Leiterplatte bzw. aus dem Bauraum, den man für die An­ ordnung der elektromagnetischen Spule zur Verfügung stel­ len kann oder will.

Wie aus Fig. 1 außerdem ersichtlich, kann man am Wickel­ körper 1 selbst noch Hilfs-Rasthaken 14 vorsehen, um die elektromagnetischen Spulen für Transportzwecke mit der Leiterplatte verbinden zu können, ohne deren für die Mon­ tage mit dem Pumpen- bzw. Ventilblock erforderlichen Be­ wegungsspielraum einzuengen.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, kann man die Kon­ taktarme 4, 5 aber auch im wesentlichen ringförmig aus­ bilden, so daß sie sich konzentrisch um die Endscheibe 2 herum erstrecken. Auf diese Weise kann man lange Kontakt­ arme 4, 5 realisieren, ohne im Flächenbedarf für die elektromagnetische Spule wesentlich über den Durchmesser der Endscheibe 2 hinausgehen zu müssen. Dabei können u. a. die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Formen der Kontakt­ arme realisiert werden, die aus sich heraus verständlich sind und keiner ausführlichen Beschreibung bedürfen. Erwähnt sei lediglich, daß sowohl die Ausgangspunkte 7, 8, 7', 8' wie auch die Endpunkte 9, 10, 11, 12 der Kon­ taktarme nebeneinander oder aber diametral gegenüberlie­ gend vorgesehen werden können. Selbstverständlich sind auch alle möglichen anderen Ausgangs- und Endpunkte denk­ bar, um entsprechenden Vorgaben der Leiterplatte genügen zu können. Dabei sind die äußeren Enden der Kontaktarme jeweils etwa rechtwinklig nach außen abgewinkelt und mit dem Ende des Spulendrahtes umwickelt, um eine sichere Kontaktierung zu erreichen. Gleichzeitig sind die nach oben aus der Zeichenebene vorstehenden Pinne 13 vom äu­ ßersten Ende der Kontaktarme 4, 5 etwas zurückgesetzt angeordnet, weil sie im Wickelbereich sonst stören wür­ den.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine Ausbildungsart der erfindungsgemäß vorgesehenen, elastischen Kontaktarme 4', 5', die in Form von radial nach außen gerichteten Stiften, mäanderförmigen Plättchen oder ähnlich gestalte­ ten Elementen ausgebildet sind. Der Spulendraht wird um die radialen Stifte oder Plättchen gewickelt. Es entsteht ein SMD-Fuß, der auf einen Lötpad aufgesetzt und im Ofen zusammen mit den anderen Bauteilen angelötet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein einfaches und ko­ stengünstiges Befestigungskonzept für elektromagnetische Spulen auf einer Leiterplatte. In die am Wickelkörper ausgebildeten Kontaktarme wird der Spulendraht beim Wic­ keln eingelegt und schließlich mehrfach, eng anliegend um das äußerste Ende gewickelt, wodurch ein Füßchen für ei­ nen SMD-Kontakt gebildet wird. Derartige SMD-Füße werden auf einen Lötpad gesetzt und im Ofen zusammen mit allen anderen Bauteilen angelötet.

Die an den Enden der Kontaktarme vorgesehenen Pinne kön­ nen entweder in entsprechende Bohrungen der Platine ge­ schoben und mit dieser verschweißt werden, oder aber als Rasthaken ausgebildet sein und somit die Enden der Kon­ taktarme ohne zusätzlichen Arbeitsvorgang an der Platine festlegen. Zur beweglichen Befestigung durch Spulen sind keinerlei zusätzliche Teile oder Elemente nötig.

Mit dem erfindungsgemäßen Wickelkörper werden außerdem die folgenden technischen Vorteile erreicht:
Die flexiblen Kontaktarme erlauben einen radialen als auch einen axialen Toleranzausgleich.

Der Wickelkörper oder durch die Umspritzung angebrachte, verschweißte oder verpreßte Kunststoffpin fixiert die Spule und entlastet die Lötstelle von schädlichen Zug- Druck- oder Schehrkräften.

Es können verschieden dicke Spulendrähte, auch extrem dünne Drähte, eingesetzt werden, ohne daß ein dickerer Verbindungsdraht eingesetzt werden müßte. Dadurch werden Kosten für Material und Montage gespart.

Zur Verlötung an der Platine wird der eigentliche Spulen­ draht verwendet, wodurch eine Quelle für Fertigungsfehler ausgeschaltet wird.

Die Verlötung der Bauteile kann, wie erwähnt, gemeinsam mit dem ohnehin stattfindenden SMD-Lötprozeß stattfinden, d. h. es ist nur noch ein einziger Lötprozeß erforderlich.

Die Bestückung der Leiterplatten mit den SMD-Spulen kann durch den gleichen Bestückungsautomaten und sogar im gleichen Prozeßschritt erfolgen wie für die übrigen Halb­ leiterbauteile.

Der übliche In-Circuit Test kann bereits mit montierten Spulen erfolgen.

Claims (16)

1. Wickelkörper für elektromagnetische Spulen mit einem hohlzylindrischen Wickelteil (1) und zwei den Wic­ kelraum in axialer Richtung begrenzenden Endscheiben (2, 3), dadurch gekennzeichnete daß eine der End­ scheiben (2) mit zwei elastischen Kontaktarmen (4, 4', 5, 5') zur Aufnahme der Enden des Spulendrahtes ausgestattet ist.

2. Wickelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') einstückig mit der Endscheibe (2) ausgebildet sind.

3. Wickelkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') sich unmittelbar oberhalb oder unterhalb der Spulenaufla­ geebene (6) von der Endscheibe (2) aus radial nach außen erstrecken.

4. Wickelkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktarme (4, 5) sich unmittel­ bar oberhalb oder unterhalb der Spulenauflageebene (6) von der Endscheibe (2) aus einem Stück radial nach außen und dann ringförmig, konzentrisch um die Endscheibe (2) herum erstrecken.

5. Wickelkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktarme (4, 5) von nebeneinander­ liegenden Stellen (7, 8) der Endscheibe (2) ausge­ hen.

6. Wickelkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') von diame­ tral gegenüberliegenden Stellen (7', 8') der End­ scheibe (2) ausgehen.

7. Wickelkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Kontaktarme (4, 5) über fast 180° und je nach Ausgangspunkt bis zu etwa diametral gegenüberliegenden oder nebeneinander liegenden Stel­ len (11, 12) erstrecken.

8. Wickelkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') über etwa 90° und je nach Ausgangspunkt bis zu ne­ beneinander oder diametral gegenüberliegenden Stel­ len (9, 10) erstrecken.

9. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (4',5') in Form von radial nach außen gerichteten Stiften, mäanderförmig gestalteten Plättchen oder dergl., ausgebildet sind.

10. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') einen Längenbereich mit reduziertem Material­ querschnitt aufweisen.

11. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') am Ende gabelförmig ausgebildet und/oder für das Umwickeln mit Spulendraht eingerichtet sind.

12. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') endseitig einen axial nach außen vorstehenden Pin (13) aufweisen.

13. Wickelkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Pin (13) als Rasthaken, vorzugsweise geschlitzt, ausgebildet ist.

14. Wickelkörper nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pin einstückig mit der nach dem Wickeln erfolgenden Umspritzung durch Spule aus­ gebildet ist.

15. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Endscheibe (2) mit den Kontaktarmen (4, 5) ein oder mehrere Hilfs-Rast­ haken für Transport- oder Aufhängungszwecke vorgese­ hen sind.

16. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der zylindrische Wickel­ teil (1), die Endscheiben (2, 3) und die Kontaktarme (4, 4', 5, 5') durch Spritzgießen eines geeigneten Kunststoffes einstückig hergestellt sind.