DE4343325A1 - Ventilsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen oder pneumatischen Sy­ stems mit mehreren in einem Ventilblock angeordneten Magnetventilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 sowie deren Verwendung in einem Kfz.

Ein ABS (Antiblockier)-System gehört heutzutage zuneh­ mend zur Standardausrüstung eines Kraftfahrzeuges. Hierbei kann das Bremsverhalten jedes Rades des Kraft­ fahrzeuges über ein diesem Rad zugeordnetes Einlaß- und Auslaßventil gesteuert werden, so daß insgesamt 8 Ma­ gnetventile ein hydraulisches System bilden. Zusätzlich können noch weitere Magnetventile für ein ASR (Anti­ schlupfregelung)-System vorgesehen werden. Die Steue­ rung dieser Magnetventile erfolgt über Magnetspulen mittels einer Steuerelektronik, die in der Regel in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges untergebracht ist. Nachteilig ist der dabei erforderliche Kabelbaum zur Verbindung der Magnetspulen mit der Steuerelektronik. Die Magnetspulen werden auf die auf dem Ventilblock an­ geordneten Ventildome geschoben, wobei die Magnetspulen selbst von einem Spulenhalter aufgenommen werden. Da die Lage der Magnetspulen durch die Ventildome vorgege­ ben ist, muß der Spulenhalter eine hohe Paßgenauigkeit für die Magnetspulen aufweisen. Ferner muß der Spulen­ halter auch gewährleisten, daß ein ausreichender Ma­ gnetschluß zwischen jeder Magnetspule und dem Ventil­ block sichergestellt ist, um ein sicheres Ansprechen der in den Ventildomen sich bewegenden Ventilnadeln zu gewährleisten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Ventilsteuervorrichtung der eingangs ge­ nannten Art anzugeben, die einfach und damit kostengün­ stig herzustellen ist und gleichzeitig einen sicheren Magnetschluß zwischen jeder Magnetspule und dem Ventil­ block gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wonach auf der dem Ven­ tilblock abgewandten Seite des Magnetspulenhalters eine Leiterplatte zur Aufnahme der Steuerelektronik vorgese­ hen ist, so daß hierdurch ein Kabelbaum entfällt. Fer­ ner trägt die dem Ventilblock zugewandte Seite des Ma­ gnetspulenhalters Schächte zur Aufnahme der Magnetspu­ len, deren Tiefe ungefähr der Länge der Magnetspulen entspricht. Ferner ist auf dem Schachtboden jedes Schachtes ein elastisches Federelement angeordnet, das die Magnetspule gegen den Ventilblock drückt. Schließ­ lich weist jede Magnetspule erste Mittel auf, die mit dem Schacht zugeordneten zweiten Mittel beim Einführen der Magnetspule in den Schacht als Schnappverriegelung derart zusammenwirken, daß ein Herausziehen der Magnet­ spule aus dem Schacht verhindert wird, wobei die ersten und zweiten Mittel derart elastisch ausgebildet sind, daß die Magnetspule in der Ebene senkrecht zu ihrer Spulenachse nach allen Richtungen in geringem Maß ver­ schiebbar bleibt.

Durch die elastischen Federelemente wird gewährleistet, daß die Magnetspulen ständig gegen den Ventilblock ge­ drückt werden, wodurch ein ausreichend hoher Magnet­ schluß sichergestellt ist. Mit den durch die ersten und zweiten Mittel beweglich gehaltenen Magnetspulen werden Maßdifferenzen zwischen den Schächten in bezug auf die Abstände der Ventildome ausgeglichen, so daß der Spu­ lenhalter keine so hohe Maßgenauigkeit in bezug auf die Schachtabstände aufweisen muß.

Nachdem die Leiterplatte auf den Spulenhalter montiert ist, werden die Magnetspulen so in die Schächte des Spulenhalters eingeführt, daß deren Anschlußdrähte di­ rekt auf die Leiterplatte geführt werden, um dort eine entsprechende Lötverbindung zu bilden.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der ersten und zweiten Mittel besteht darin, daß die ersten Mittel aus mehreren elastischen, einseitig an der Magnetspule be­ festigten Haltefingern bestehen, an deren freien Enden jeweils eine Rastnase angeordnet ist, die beim Einfüh­ ren der Magnetspule in den Schacht federnd in eine als zweites Mittel ausgebildete, am Umfang des Schachtes angeordnete Nut einrastet. Vorzugsweise kann dabei der Haltefinger an der am Schachtboden anliegenden Stirn­ fläche der Magnetspule befestigt sein und eine Länge aufweisen, die ungefähr der halben Länge der Magnet­ spule entspricht.

Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung kann mit Vorteil in einem ABS- oder ASR-System eines Kraftfahr­ zeuges eingesetzt werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Anordnung aus 8 Magnetspulen,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Steuervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung aus Magnetspule, Federelement und zugeordnetem Ventildom der Steuervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Federelementes nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Spulenschachtes mit dazugehöriger Magnetspule beim Einführen dieser Magnetspule in den Spulenschacht,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des in dem Spulen­ schacht nach Fig. 5 verwendeten Federelemen­ tes und

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Magnetspule mit Hal­ tefingern und Anschlußdrähten.

In den Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Teile bzw. Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ventilsteuervorrich­ tung enthält 8 Magnetspulen, die von einer auf einer Leiterplatte 6 angeordneten Steuerelektronik gesteuert werden. Eine solche Ventilsteuervorrichtung wird in ABS- bzw. ASR-Regelungen eingesetzt. Die genannten 8 Magnetspulen sind in zwei parallelen Reihen zu je 4 Ma­ gnetspulen angeordnet, wobei jeweils zwei gegenüberlie­ gende Magnetspulen ein Auslaß- bzw. Einlaßventil einer einem Rad eines Fahrzeuges zugeordneten Bremse steuert.

Nach Fig. 2 besteht die Ventilsteuervorrichtung 1 aus einem Spulenhalter 4, der zwecks Aufnahme der Magnet­ spulen 3 acht Spulenschächte 5 aufweist. Als Magnetspu­ len 3 werden Ringspulen mit einer Mittelbohrung 3a ver­ wendet (vgl. Fig. 3), wobei nach Fig. 5 eine solche Magnetspule 3 mit einer Drahtwicklung 3b und einem Ringjoch 3C aufgebaut sowie mit einer Vergußmasse 3d vergossen ist. Solche Magnetspulen 3 werden in die Schächte 5 des Spulenhalters 4 eingesetzt, wobei gleichzeitig die Anschlußdrähte 11 in Durchgangsbohrun­ gen 16, die zwischen gegenüberliegenden Schächten 5 in der Ebene des Schachtbodens 5a angeordnet sind (vgl. Fig. 1 und 5), eingefädelt werden. Ein derartig mon­ tierter Spulenhalter 4 wird so auf einen die Ventile tragenden Ventilblock 2 gesetzt, daß die Ventildome 13 in die Mittelbohrungen 3a der Magnetspulen 3 reichen und diese Magnetspulen 3 so formschlüssig auf dem Ven­ tilblock aufsitzen, daß zwischen dem Ringjoch 3c der Magnetspulen 3 und dem Ventilblock 2 ein optimaler Ma­ gnetschluß zustande kommt (vgl. Fig. 2 und 3).

Um ein sicheres Andrücken der Magnetspule 3 auf den Ventilblock 2 sicherzustellen, wird zwischen der Ma­ gnetspule 3 und dem Schachtboden 5a ein Federelement 8 angeordnet, wie dies aus den Fig. 2, 3 und 5 zu er­ sehen ist. Nach den Fig. 2, 3, 4 und 5 ist dieses Federelement 8 als elastische Haube ausgebildet, kann jedoch auch, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, als elasti­ sche Hülse ausgeformt sein. Ist der Spulenhalter 4 mit dem Ventilblock 2 zusammengebaut, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, übt dieses elastische Federelement 8 ständig einen Druck auf die Magnetspule 3 aus, so daß deren Ringjoch 3c formschlüssig mit dem Ventilblock 2 verbunden ist. Die Magnetspule 3 weist neben den schon genannten Teilen 3b, 3c und 3d gemäß den Fig. 5 und 7 eine Haltespinne 9b auf, an die gleichmäßig am Umfang der Magnetspule verteilte Haltefinger 9 angeflanscht sind. Diese Haltespinne 9b ist auf derjenigen Stirnsei­ te der Magnetspule 3 angeordnet, die über das elasti­ sche Federelement 8 in Kontakt mit dem Schachtboden 5a kommt (vgl. auch Fig. 3). Die an jeder Magnetspule 3 vorgesehenen vier Haltefinger 9 verlaufen parallel zur Längsachse der Magnetspule und sind einendig an der Stirnseite befestigt und verlaufen nahezu parallel zur Mantelfläche des Ringjoches 3c. Dadurch wird der ei­ gentliche äußere Durchmesser d der Magnetspule 3 an den Stellen, wo die Haltefinger 9 angebracht sind, auf ei­ nen Durchmesser D vergrößert (vgl. Fig. 5 und 7). Um eine solche Magnetspule 3 in einen Schacht 5 einführen zu können, weist dieser im Bereich der Haltefinger 9 an den Schachtwänden Aussparungen auf, so daß in diesem Bereich der lichte Durchmesser des Schachtes 5 dem durch die Haltefinger 9 vorgegebenen Durchmesser D ent­ spricht. Beim Einführen der Magnetspule 3 in den Schacht 5 stößt nun die nach außen am freien Ende des Haltefingers 9 angebrachte Rastnase 9a an den Rand des Schachtes 5 an. Da die Haltefinger 9 elastisch sind, wird die Rastnase 9a beim weiteren Einführen der Ma­ gnetspule 3 an die Mantelfläche der Magnetspule ge­ drückt. Ist nun die Magnetspule 3 vollständig in den Schacht 5 eingeführt, kann sich der Haltefinger 9 mit der Rastnase 9a in einer ebenfalls in der Schachtwand angeordneten Nut 10 entspannen. Im eingebauten Zustand der Magnetspule stößt somit die Rastnase an das Ende der Nut 10, so daß ein selbständiges Herausfallen der Magnetspule aus dem Schacht 5 verhindert wird, wie dies auch aus Fig. 2 zu ersehen ist.

Der wesentlichste Vorteil der Haltefinger 9 im einge­ bauten Zustand der Magnetspulen 3 besteht darin, daß diese in senkrechter Richtung zu ihrer Längsachse in geringem Maße aufgrund der elastischen Haltefinger 9 verschiebbar sind. Dadurch werden zwischen dem Ventil­ block 2 und dem Spulenhalter 4 auftretende Maßunge­ nauigkeiten ausgeglichen, bzw. der Spulenhalter 4, ins­ besondere die Spulenschächte 5, müssen keine so großen Paßgenauigkeiten aufweisen. Somit paßt sich die Lage der Magnetspulen 3 an diejenige der Ventildome 13 des Ventilblockes 2 an.

Jede Magnetspule weist zwei Anschlußdrähte 11 auf, die durch entsprechende Durchgangsbohrungen 16 im Bereich des Schachtbodens des Spulenhalters 4 auf die Leiter­ platte 6 geführt sind, um dort verlötet zu werden (vgl. Fig. 2). Dabei sind die Durchgangsbohrungen 16 von je­ weils zwei gegenüberliegenden Magnetspulen, die jeweils in einer Reihe der Magnetspulenanordnungen liegen, in einer Reihe zusammengefaßt, wie es in Fig. 1 darge­ stellt ist.

Auf der die Leiterplatte 6 tragenden Seite des Spulen­ halters 4 ist auf einer Längsseite auch eine Stecker­ leiste 15 über Anschlußleitungen mit der Leiterplatte verbunden. Da diese Steuervorrichtung 1 im Motorraum angeordnet werden kann, wird die Verbindung zu einer im Fahrgastraum angeordneten Zentralelektronik mittels ei­ nes Verbindungskabels hergestellt, dessen Stecker von einem an den Spulenhalter 4 angeflanschten Stecker­ schacht 14 aufgenommen und zentriert wird (vgl. Fig. 1). Da üblicherweise die Steuerelektronik für die Ma­ gnetventile ebenfalls im Fahrgastraum untergebracht sind, entfällt nunmehr, da die die Steuerelektronik tragende Leiterplatte 6 ebenfalls von dem Spulenhalter 4 aufgenommen wird, eine Kabelverbindung.

Nach Fig. 2 kann die Leiterplatte 6, eine flexible Leiterplatte, verwendet werden, die dann von einer Grundplatte 7 getragen wird. Eine solche Grundplatte 7 besteht vorzugsweise aus Aluminium. Schließlich wird die die Leiterplatte 6 tragende Seite des Spulenhalters 4 mit einem haubenförmigen Deckel 12 abgedeckt, der so­ mit zusammen mit dem Spulenhalter 4 ein vollständiges Gehäuse bildet.

Beim Einsatz einer solchen beschriebenen Ventilsteuer­ vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, muß diese fahrraum­ tauglich, d. h., insbesondere gegen den Eintritt von Feuchtigkeit geschützt werden. Hierzu wird die Ventil­ steuervorrichtung 1 gemäß Fig. 2 mit einem elastischen Material, beispielsweise Silikongel, ausgegossen, wo­ durch alle verbleibenden Hohlräume, sowohl im Bereich der Spulenschächte 5 als auch im Bereich der Leiter­ platte 6 ausgefüllt werden. Durch die elastische Eigen­ schaft des Vergußmaterials bleibt die Beweglichkeit der Magnetspulen 3 sowohl in deren Längsrichtung als auch in senkrechter Richtung zur Längsrichtung der Magnet­ spulen verschiebbar.

Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung ist nicht auf die Anwendung in ABS- und ASR-Systemen beschränkt, sondern ist überall im Kraftfahrzeug einsetzbar, wo Ma­ gnetventile zum Einsatz kommen.

Claims (5)

1. Ventilsteuervorrichtung (1) zur Steuerung eines hy­ draulischen/pneumatischen Systems mit mehreren in einem Ventilblock (2) angeordneten Magnetventilen, denen je­ weils eine Magnetspule (3) zugeordnet ist, die in einem Spulenhalter (4) angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) es ist eine Leiterplatte (6) vorgesehen, die auf der dem Ventilblock (2) abgewandten Seite des Spu­ lenhalters (4) angeordnet ist und eine Steuerelek­ tronik aufnimmt,
• b) die dem Ventilblock (2) zugewandte Seite des Spu­ lenhalters (4) weist zur Aufnahme der Magnetspulen (3) Spulenschächte (5) auf, deren Tiefe ungefähr der Länge der Magnetspulen (3) entsprechen,
• c) zwischen jeder Magnetspule (3) und dem zugehörigen Spulenschachtboden (5a) ist ein elastisches Feder­ element (8) angeordnet, das die Magnetspule (3) gegen den Ventilblock (2) drückt,
• d) jede Magnetspule (3) weist erste Mittel (9, 9a, 9b) auf, die mit dem Spulenschacht (5) zugeordne­ ten zweiten Mittel (10) beim Einführen der Magnet­ spule (3) in den Spulenschacht (5) als Schnappver­ riegelung derart zusammenwirken, daß ein Heraus­ ziehen der Magnetspule (3) aus dem Spulenschacht (5) verhindert wird und
• e) die ersten und zweiten Mittel (9, 9a, 9b, 10) sind derart elastisch ausgebildet, daß die Magnetspule (3) in der Ebene senkrecht zu ihrer Spulenachse (13) nach allen Richtungen in geringem Maße ver­ schiebbar bleibt.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (11) der Magnet­ spule (3) direkt auf die Leiterplatte (6) geführt wer­ den.

3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel (9, 9a, 9b) aus mehreren elastischen, einseitig an der Magnetspule (3) befestigten Haltefingern (9) bestehen, an deren freien Enden jeweils eine Rastnase (9a) angeordnet ist, die beim Einführen der Magnetspule (3) in den Spulen­ schacht (5) federnd in eine als zweites Mittel ausge­ bildete, am Umfang des Spulenschachtes (5) angeordneten Nut (10) einrastet.

4. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltefinger (9) an der dem Spu­ lenschachtboden (5) zugewandten Stirnfläche der Magnet­ spule (3) befestigt ist und eine Länge aufweist, die ungefähr der halben Länge der Magnetspule (3) ent­ spricht.

5. Verwendung einer Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche für ein ABS (Antiblockier­ schutz)-System und/oder ein ASR (Antischlupfregelung)- System eines Kraftfahrzeuges.