DE19947200A1

DE19947200A1 - Elektrohydraulische Steuereinheit

Info

Publication number: DE19947200A1
Application number: DE1999147200
Authority: DE
Inventors: Steffen Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: DE19947200B4

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Steuereinheit (10) und mit daran verankerten Aktuatoren (14). Diese haben eine Betätigungseinrichtung (16) und ein in Ausnehmungen (20) der Anschlußplatte (12) angeordnetes Ventilteil (18). Die Aktuatoren (14) sind druckdicht an der Anschlußplatte (12) verankert. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, die Ausnehmungen (20) und das Ventilteil (18) mit einander zugeordneten Mitteln (36, 40, 44) zur gegenseitigen Verankerung zu versehen und mit Hilfe eines Werkzeugs (46), das eine teilweise Umformung und eine teilweise Aufschmelzung dieser Mittel (36, 40, 44) bewirkt, zu verbinden. Vorteilhafterweise ist die Verankerung an dem von der Betätigungseinrichtung (16) abgewandten Ende des Ventilteils (18) vorgesehen. Dadurch sind die Aktuatoren (14) und insbesondere deren Betätigungseinrichtungen (16) kompakter ausführbar und in höherer Packungsdichte kostengünstig an der Anschlußplatte (12) verankerbar.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Steuereinheit entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Derartige Steuereinheiten werden beispielsweise in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt und bestehen aus einer Anschlußplatte mit mehreren daran verankerten Aktuatoren. Diese umfassen eine extern ansteuerbare Betätigungseinrichtung, ein von der Betätigungseinrichtung beaufschlagbares Steuerglied und ein Ventilteil zur Steuerung von Verbindungen zwischen Druckmittel führenden Kanälen. Das Ventilteil ist in der Anschlußplatte angeordnet.

Aus der DE 93 00 848 U1 ist eine entsprechende elektrohydraulische Steuereinheit bereits bekannt. Bei dieser Steuereinheit erfolgt die Verankerung der Aktuatoren an der Anschlußplatte konventionell auf mechanischem Weg durch einen Haltebügel und eine Schraubverbindung. Zur Abdichtung der Druckmittel führenden Kanäle gegeneinander bzw. nach außen sind herkömmliche O-Ring-Dichtungen vorhanden. Diese Art der Verankerung und Abdichtung der Aktuatoren ist aufgrund der Vielzahl einzeln zu montierender Teile relativ aufwendig und birgt ein relativ hohes Beschädigungsrisiko. Ferner beansprucht der Haltebügel und die Schraubverbindung aufgrund ihrer Anordnung am Umfang des Aktuators viel Bauraum und schränkt dementsprechend die Packungsdichte von Aktuatoren auf der Anschlußplatte ein. Neben den bekannten Dauerhaltbarkeitsproblemen von Schraubverbindungen, die beispielsweise auf Temperaturschwankungen oder Schüttelbelastungen zurückgehen können, besteht im Falle mehrerer auf diese Weise befestigter Aktuatoren zudem die Schwierigkeit einer äußerst schlechten Zugänglichkeit der Schraubverbindung.

Diese Probleme umgeht die aus der DE 195 21 510 C2 bekannte elektrohydraulische Steuereinheit, indem die Verankerung des Aktuators an der Anschlußplatte mittels einer Schweißung erfolgt. Separate Dichtmittel und Befestigungselemente können somit eingespart werden. Nachteilig dabei ist dennoch, daß bei dieser Steuereinheit das Ventilteil des Aktuators einteilig mit der Anschlußplatte ausgeführt ist, so daß die Verankerung des Aktuators im Bereich der Betätigungseinrichtung erfolgen muß. Dazu muß das Gehäuse dieser Betätigungseinrichtung zusätzlich mit einer Ummantelung aus Kunststoff versehen werden, wodurch sich dessen Bauraumbedarf erhöht und die Herstellkosten verteuern. Desweiteren ist zwischen den einzelnen Aktuatoren genügend Freiraum vorzusehen, damit die Zuführung des Schweißwerkzeugs gewährleistet werden kann. Bei einer Schweißung sind zudem die thermischen Belastungen der Bauteile nur schwer steuerbar, so daß es leicht zu Vorschädigungen kommen kann. Die maximale Packungsdichte von Aktuatoren ist auch bei dieser Steuereinheit begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist eine elektrohydraulische Steuereinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß die Aktuatoren äußerst platzsparend und in hoher Packungsdichte an der Anschlußplatte verankerbar sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Anschlußplatte und die Ventilteile der Aktuatoren aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt sind und angeformte, einander zugeordnete Mittel zur gegenseitigen Verankerung aufweisen. Die Verankerung selbst erfolgt durch ein Werkzeug, das diese Mittel zumindest abschnittsweise aufschmelzt und gleichzeitig abschnittsweise umformt. Somit wird eine axial besonders belastbare und dauerhafte Verankerung geschaffen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt diese Verankerung an dem von der Betätigungseinrichtung abgewandt liegenden Ende des Ventilteils, so daß auf eine separate Kunststoffummantelung der Betätigungseinrichtung verzichtet werden kann. Dies spart Kosten und Bauvolumen ein. Da das Bauvolumen die Anzahl der auf einer Anschlußplatte anordenbaren Aktuatoren bestimmt, trägt dies zur Erhöhung der Packungsdichte bei. Eine Erhöhung der Packungsdichte wird ferner dadurch begünstigt, daß zwischen den Aktuatoren kein Platz für die Zuführung eines Werkzeugs zur Hestellung der Verbindung freigehalten werden muß, da nunmehr dieses Werkzeug in Gegenrichtung zum Aktuator in die Ausnehmung der Anschlußplatte eingeführt werden kann. Das Ventilteil des Aktuators ist aus Kunststoff hergestellt und läßt sich damit einteilig mit einem Spulenkörper ausbilden, auf den die im Inneren der Betätigungseinrichtung untergebrachte Spule aufgewickelt ist. Die Herstellung des Ventilteils erfolgt somit im Rahmen der Herstellung des Spulenkörpers bzw. der Umspritzung der Spule und erfordert keine separaten Arbeitsvorgänge.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Steuereinheit als Ausschnitt im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung dargestellte Steuereinrichtung 10 besteht aus einer nur ausschnittsweise gezeichneten Anschlußplatte 12 und exemplarisch nur einem daran verankerten Aktuator 14. Dieser Aktuator 14 weist eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung 16 und ein koaxial dazu angeordnetes Ventilteil 18 auf. Dieses Ventilteil 18 ragt in eine dafür vorgesehene Ausnehmung 20 der Anschlußplatte 12 hinein. Das Ventilteil 18 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser der Betätigungseinrichtung 16 ist. Dadurch ergibt sich an der Übergangsstelle zwischen beiden Bauelementen eine Anlagefläche 22, mit der sich der Aktuator 14 an der ihm zugewandten Oberseite der Anschlußplatte 12 abstützt.

Eine detailliertere Beschreibung des Aufbaus der Betätigungseinrichtung 16 oder des Ventilteils 18 ist für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Es ist davon auszugehen, daß die Betätigungseinrichtung 16 beispielsweise einen Magnetkreis konventioneller Bauweise umfaßt, der einen mit einem Steuerglied zusammenwirkenden Anker beaufschlagt. Das Steuerglied steuert Verbindungen zwischen Druckmittel führenden Kanälen, die in die Ausnehmung 20 einmünden und die mit zugeordneten Anschlüssen des Ventilteils 18 hydraulisch gekoppelt sind. Das Ventilteil 18 kann als hinlänglich bekanntes Sitz- oder Schieberventil ausgeführt sein; die Aktuatoren 14 können Druck- oder Stromregelfunktionen haben oder können als Proportionalventile, Prioritätsventile, Mehrwegeventile ausgebildet sein.

Das Ventilteil 18 ist in einen Flansch 24, eine sich daran anschließende Verjüngung 26 und in ein Flanschende 28 gegliedert. Der Außendurchmesser des Flanschendes 28 liegt maßlich zwischen dem des Flansches 24 und der Verjüngung 26. Im Bereich der Verjüngung 26 ist beispielhaft ein Mündungsquerschnitt 30 erkennbar, durch den Druckmittel in oder aus einem Ringraum 32 strömen kann, der von der Innenwandung der Ausnehmung 20 und den Stirnflächen des Flansches 24 und des Flanschendes 28 begrenzt ist. Über eine radiale Erweiterung 34 der Ausnehmung 20 ist der Ringraum 32 zur Umgebung hin offen.

Das Flanschende 28 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 36, der von einem zentrischen Druckmittelkanal 38 durchsetzt ist und der an seinem Umfang in einen umlaufenden, axial vorstehenden ersten Bund 40 übergeht. Dieser Bund 40 weist in Umfangsrichtung mehrere zueinander beabstandete Rücknahmen 42 auf, die an ihrem Grund einen Abstand A zum Ende des zylindrischen Abschnitts 36 einhalten.

Im Querschnitt betrachtet hat der Bund 40 eine in Richtung seiner Stirnseite spitz zulaufende Kontur. Dies wird durch dessen innere Wandung erreicht, die zur äußeren Wandung hin geneigt bzw. gerundet ist, während die äußere Rundung parallel zur Längsachse L des Aktuators 14 verläuft.

Die die Anschlußplatte 12 durchdringenden Ausnehmung 20 bildet im Bereich des Flanschendes 28 des Aktuators 14 einen Vorsprung aus, der einen, zum ersten Bund 40 benachbart liegenden zweiten Bund 44 bildet. Zwischen dem ersten Bund 40 und dem zweiten Bund 44 besteht ein axialer Versatz V, der kleiner dimensioniert ist, als die maximale Tiefe T der Rücknahmen 42 des ersten Bundes 40. Damit steht dieser erste Bund 40 abseits der Rücknahmen 42 gegenüber dem zweiten Bund 44 vor, wogegen er im Bereich dieser Rücknahmen 42 zurücktritt.

In seinem Querschnitt ist der zweite Bund 44 spiegelsymmetrisch zum ersten Bund 40 ausgeführt und läuft demzufolge ebenfalls spitz zu. Allerdings ist beim zweiten Bund 44 die Außenwandung relativ zur Innenwandung geneigt bzw. gerundet. Desweiteren unterscheidet sich der.zweite Bund 44 vom ersten Bund 40 dadurch, daß er ohne Rücknahmen 42 auskommt und somit in Umfangsrichtung eine konstante Höhe aufweist. Das dem zugespitzten Ende gegenüberliegende und somit der Betätigungseinrichtung 16 zugewandte Ende des zweiten Bundes 44 ist als Stufe mit rechtwinkligen Kanten ausgeführt und ragt aufgrund des axialen Versatzes V zwischen den Bunden 40, 44 bis in den Bereich der Ausnehmung 20 hinein, in dem sich die Verjüngung 26 des Ventilteils 18 befindet.

Die Darstellung zeigt die Anschlußplatte 12 und den Aktuator 14 in unverankertem Zustand. Zur Verankerung der beiden Bauteile miteinander ist ein Werkzeug 46 vorgesehen, das in Gegenrichtung zum Aktuator 14 in die Ausnehmung 20 einführbar ist. Dieses Werkzeug 46 weist einen Kopf 48 auf, der an seiner mit den Bunden 40 und 44 in Wechselwirkung tretenden Stirnfläche mit einer Nut 50 versehen ist.

Letztere ist im wesentlichen halbkreisförmig ausgeführt und umschließt die beiden Bunde 40, 44. Dabei ist die Nut 50 auf die Abmessungen der Bunde 40 und 44 derart abgestimmt, daß ihr Innendurchmesser geringfügig kleiner als der vom ersten Bund 40 des Aktuators 14 bestimmte Innendurchmesser ist, wogegen ihr Außendurchmesser etwas größer als der vom zweiten Bund 44 der Anschlußplatte 12 festgelegte Außendurchmesser ist.

Aufgrund dieser konstruktiven Gestaltung kommt das Werkzeug 46 zuerst mit den vorstehenden Abschnitten des ersten Bundes 40 in Berührung, die im Falle einer Übertragung von Wärmeenergie durch das Werkzeug 46 auf das Ventilteil 18 als erste aufschmelzen. Die Schmelze sammelt sich im Nutgrund des Werkzeugs 46, da die bestehenden Spalte zwischen dem Werkzeug 46 und den Bunden 40, 44 ein Wegfließen der Schmelze nach außen verhindern. Mit zunehmender Schließbewegung des Werkzeugs 46 (Richtungspfeil R) werden auch die zugespitzten Enden des zweiten Bundes 44 angeschmolzen. Die entstehende Schmelze füllt dabei die von den Rücknahmen 42 des ersten Bundes 40 gebildeten Hohlräume zumindest teilweise auf. Somit wird aufgeschmolzenes bzw. erwärmtes Material sowohl vom ersten Bund 40 radial nach außen als auch vom zweiten Bund 44 radial nach innen verdrängt. Zudem ist die Tiefe der Nut 50 im Werkzeug 46 darauf abgestimmt eine gewisse Verdichtung der auftretenden Schmelze vorzunehmen.

Die Verbindungsstelle zwischen der Anschlußplatte 12 und den Aktuatoren 14 weist demnach einen vom Werkzeug 46 entfernt liegenden ersten Bereich auf, in dem die Bunde 40 und 44 aufgrund der Erwärmung und der Umformung durch das Werkzeug 46 formschlüssig miteinander verzahnt sind und einen zweiten dem Werkzeug 46 zugewandten Bereich, in dem die Bunde 40 und 44 durch die Materialaufschmelzung stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beide Bereiche gehen ansatzlos ineinander über und können über eine Veränderung der vom Werkzeug 46 übertragenen Energie anwendungsspezifisch variiert werden. Eine stoff- und formschlüssige Verankerung des Aktuators 14 an der Anschlußplatte 12 verhindert eine axiale Relativbewegung zwischen beiden Bauteilen zuverlässig und läßt neben reinen Scherspannungen auch Druck- und Biegespannungen zu. Letztere wirken sich wesentlich günstiger auf die Dauerhaltbarkeit der Verbindung aus.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Diesbezüglich bleibt anzumerken, daß die Energieübertragung im Werkzeug 46 sowohl durch Ultraschall als auch konventionell durch Kontaktwärme erfolgen kann.

Claims

1. Elektrohydraulische Steuereinheit (10), insbesondere für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einer wenigstens eine Ausnehmung (20) aufweisenden Anschlußplatte (12) und einem in die Ausnehmung (20) eingesetzten Aktuator (14), der zur Steuerung von Verbindungen zwischen Druckmittel führenden Kanälen, die in die Ausnehmung (20) einmünden eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung (16) und ein mit der Betätigungseinrichtung (16) zusammenwirkendes Ventilteil (18) aufweist, wobei die Anschlußplatte (12) und das Ventilteil (18) aus thermoplastischem Material bestehen und mit angeformten, einander zugeordneten Mitteln (36, 40, 44) zur stoff- und formschlüssigen Verankerung des Aktuators (14) an der Anschlußplatte (12) versehen sind.

2. Elektrohydraulische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (36, 40, 44) im Bereich des von der Betätigungseinrichtung (16) abgewandt liegenden Endes des Aktuators (14) angeordnet sind.

3. Elektrohydraulische Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (36, 40, 44) jeweils einen axial vorspringenden, umlaufenden Bund (40, 44) aufweisen und daß wenigstens einer der Bunde (40, 44) mit wenigstens einer an seinem Umfang angeordneten Rücknahme (42) versehen ist.

4. Elektrohydraulische Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (40, 44) im Querschnitt zu ihren stirnseitigen Enden hin zugespitzt sind, indem ihre voneinander abgewandten Wandungen abgeschrägt oder gerundet sind und die einander zugewandten Wandungen parallel zueinander verlaufen.

5. Elektrohydraulische Steuereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bunden (40, 44) im unverankerten Zustand ein axialer Versatz (V) besteht.

6. Elektrohydraulische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (18) einen gegenüber der Betätigungseinrichtung (16) kleineren Außendurchmesser hat und daß der Übergang vom Ventilteil (18) zur Betätigungseinrichtung (16) eine Schulter (22) bildet, mit der sich der Aktuator (14) an der Anschlußplatte (12) abstützt.

7. Elektrohydraulische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (16) der Aktuatoren (14) eine auf eine Spulenkörper gewickelte Magnetspule oder eine mit Kunststoff umspritzte Magnetspule aufweist und daß diese Kunststoffteile einteilig mit dem Ventilteil (18) des Aktuators (14) ausgeführt sind.

8. Verfahren zur Verankerung von mindestens einem Aktuator (14) an einer Anschlußplatte (12) einer elektrohydraulischen Steuereinheit (10), insbesondere für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einer wenigstens eine Ausnehmung (20) aufweisenden Anschlußplatte (12) und einem in die Ausnehmung (20) eingesetzten Aktuator (14), der zur Steuerung von Verbindungen zwischen Druckmittel führenden Kanälen, die in die Ausnehmung (20) einmünden eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung (16) und ein mit der Betätigungseinrichtung (16) zusammenwirkendes Ventilteil (18) aufweist, wobei die Anschlußplatte (12) und das Ventilteil (18) aus thermoplastischem Material bestehen und mit angeformten, einander zugeordneten Mitteln (36, 40, 44) zur stoff- und formschlüssigen Verankerung des Aktuators (14) an der Anschlußplatte (12) versehen sind und von einem Energie übertragenden Umformwerkzeug (46), das an seiner den Mitteln (36, 40, 44) zugewandten Stirnfläche mit einer diese Mittel (36, 40, 44) umschließenden Nut (50) ausgestattet ist, derart beaufschlagt werden, daß die Mittel (36, 40, 44) zumindest im Bereich ihrer stirnseitigen Enden aufgeschmolzen werden und wobei das Umformwerkzeug (46) mit einer Kraft auf die Anschlußplatte (20) und das Ventilteil (18) derart einwirkt, daß die Mittel (36, 40, 44) zumindest teilweise umgeformt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformwerkzeug (46) in Gegenrichtung zum Aktuator (14) in die Ausnehmung (20) der Anschlußplatte (12) eingeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie vom Umformwerkzeug (46) auf die Mittel (36, 40, 44) durch Kontaktwärme übertragen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie vom Umformwerkzeug (46) auf die Mittel (36, 40, 44) durch Ultraschallwellen übertragen wird.