DE4427767C2 - Spulenkörper mit Umspritzung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper mit Umspritzung und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Aus dem DE 92 13 889 U1 ist eine nicht umspritzte Spule bekannt, deren Spulenkörper im Hinblick auf eine mögliche Beschädigung des Spulendrahtes bei der Montage der Steckeranschlußfahnen in die Steckkanäle des Spulenkörpers ausgebildet ist. Da der Spulendraht bereits bei teilweise eingerasteten Steckeranschlußfahnen montiert wird, liegt der Spulendraht bei vollständig eingerasteten Steckeranschlußfahnen undefiniert in den Einlaufkanälen. Nachteilig dabei ist, daß aufgrund der undefinierten Lage des Spulendrahtes dieser, würde er nachfolgend mit Kunststoff umspritzt, zu einer Vorschädigung oder Schädigung führen, da infolge der undefinierten Spulendrahtführung der Spulendraht infolge von Quer- oder Scherspannungen zur Beschädigung neigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den an sich bekannten Spulenkörper derart weiterzubilden, daß dessen Spulendraht beim Umspritzen nicht zu einer Beschädigung oder Vorschädigung neigt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der beiden unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen Spulenkörpern mit Umspritzung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 treten beim Umspritzen der Rinnen lediglich Zugspannungen auf, jedoch keine Scher- beziehungsweise Biegespannungen, die auf den Spulendraht einwirken können. Dadurch ist die Gefahr des Bruches beziehungsweise der Vorschädigung des Spulendrahtes herabgesetzt. Diese Zugspannung wirkt an den Übergangsstellen zu den Drahtanschlußfahnen nur mit einem geringen Kerbfaktor, wodurch die Gefahr einer Drahtvorschädigung durch die Zugspannung zusätzlich reduziert ist. Durch eine besondere Ausbildung der gleichzeitig das Gehäuse bildenden Umspritzung beziehungsweise des oberen Bereichs des Spulenkörpers kann gleichzeitig bei der Herstellung der Umspritzung des Spulenkörpers eine gezielte Führung der Kunststoffschmelze, und somit eine besonders geringe Beanspruchung des Spulendrahtes sowohl während des Einspritzvorgangs, als auch während des Betriebs infolge verringerter Wärmeausdehnung erzielt werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen ersten Spulenkörper in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 einen Spulenkörper mit Umspritzung in perspektivischer Ansicht und

Fig. 3 einen zweiten Spulenkörper mit Umspritzung in abgewandelter Form in Draufsicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein Spulenkörper 10, der beispielsweise Bestandteil eines nicht dargestellten Magnetventils ist, hat einen hülsenförmigen Spulenkern 11. Innerhalb des Spulenkerns 11 ist in der Praxis beispielsweise ein hier ebenfalls nicht dargestellter Magnetkern mit einem Anker angeordnet. Der Spulenkern 11 ist von zwei im wesentlichen scheibenförmigen Flanschen 12, 13 begrenzt. Spulenkern 11 und Flansche 12, 13 sind einteilig aus Kunststoff hergestellt. Auf dem Spulenkern 11 ist zwischen den Flanschen 12, 13 ein isolierter, vorzugsweise aus Kupfer bestehender Spulendraht 14 in mehreren Lagen aufgewickelt, wobei der Einfachheit halber lediglich eine Lage in der Zeichnung dargestellt ist. Auf der äußeren Stirnseite des einen Flansches 13 ist ein seitlich bis an den Außendurchmesser des Flansches 13 ragender Aufsatz 15 angeformt, der parallel zur Oberfläche des Flansches 13 von zwei metallischen Flachsteckern 16, 17 durchdrungen ist. Die Flachstecker 16, 17 weisen im wesentlichen rechteckige Querschnittsflächen auf. Der Aufsatz 15 unterteilt die Flachstecker 16, 17 einerseits in Steckerfahnen 18, 19 und andererseits in Drahtanschlußfahnen 21, 22. Die Drahtanschlußfahnen 21, 22, die mit dem jeweiligen Anfang bzw. Ende des Spulendrahtes 14 zum Beispiel verlötet oder verschweißt sind, überragen den Flansch 13 etwas.

Im Aufsatz 15 sind in der senkrecht zum Flansch 13 verlaufenden Oberfläche den Drahtanschlußfahnen 21, 22 zugeordnete Drahtführungskanäle 23, 24 ausgebildet, in denen der Spulendraht 14 geführt ist. Die geradlinigen Drahtführungskanäle 23, 24 stellen die kürzeste Verbindung zwischen den in den Aufsatz 15 ragenden Enden der Drahtanschlußfahnen 21, 22 und dem Spulenkern 11 dar. Weiterhin hat der Flansch 13 zwei zu dem jeweiligen Drahtführungskanal 23, 24 gerichtete Einschnitte 26, 27, die in die Drahtführungskanäle 23, 24 münden. Die Ausbildung der Drahtführungskanäle 23, 24 in dem Aufsatz 15 ist derart, daß diese im wesentlichen senkrecht zum Flansch 13 und parallel zum Spulenkern 11 verlaufen. Zumindest der Grund desjenigen der beiden Drahtführungskanäle 23, 24, der der ersten Spulendrahtlage, d. h. dem Beginn der Wicklung auf dem Spulenkern 11 auf dem Spulenkern 11 zugeordnet ist, ist als Kanal bis zur Unterseite des Flansches 13 hinab ausgebildet. Die Drahtführungskanäle 23, 24 haben jeweils Seitenwände 28, 29, deren Höhe so gewählt ist, daß der Spulendraht 14 mindestens vollständig in die Drahtführungskanäle 23, 24 eintaucht.

Die Drahtführungskanäle 23, 24 enden seitlich unmittelbar neben den Drahtanschlußfahnen 21, 22, die an diesen Stellen Ausstanzungen 30 haben. Im Bereich der Ausstanzungen 30 sind über den Drahtanschlußfahnen 21, 22 halbzylinderförmige Wickelführungen 31, 32 angeordnet, die an dem Aufsatz 15 angeformt sind, und die einen kerbfaktorarmen Übergang für den Spulendraht 14 von den Drahtführungskanälen 23, 24 auf die Drahtanschlußfahnen 21, 22 sicherstellen. Ferner sind auf der dem Aufsatz 15 gegenüberliegenden Seite an den Wickelführungen 31, 32 halbkreisförmige Drahtführungsflansche 33, 34 angeformt, die das Abrutschen des Spulendrahtes 14 von den Wickelführungen 31, 32 verhindern.

Der Spulenkörper 10 ist zumindest im Bereich des Spulenkerns 11 und auf der den Drahtanschlußfahnen 21, 22 zugewandten Seite des Aufsatzes 15 mit Kunststoff umspritzt. Dazu wird in einem entsprechend ausgebildeten Formwerkzeug der umwickelte Spulenkörper 10 in ein hülsenförmiges Flußleitelement 35 eingelegt und als Baugruppe umspritzt. Das Formwerkzeug ist derart ausgebildet, daß durch das Umspritzen ein weitgehend topfförmiges, das Flußleitelement 35 und somit den Spulenkörper 10 umschließendes Gehäuse 37 gebildet wird. Da das Flußleitelement 35 in Höhe des Spulenkerns 11 Löcher 36 hat, werden auch die Zwischenräume zwischen den Spulenwicklungen und den Innenseiten des Flußleitelements 35 mit Kunststoff ausgefüllt. Das Gehäuse 37 hat in seinem oberen Bereich drei kreissegmentförmige Anformungen 38 bis 40, die bis in Höhe des Aufsatzes 15 reichen. Die Anformungen 38 bis 40 sind so ausgebildet, daß der Spulenkörper 10 oberhalb des Flansches 13 im Bereich der Steckerfahnen 18, 19 zwei miteinander in Verbindung stehende Freiräume 41a, b hat. Weiterhin ist zwischen den Anformungen 38 und 39 bzw. 39 und 40 jeweils eine Aussparung 42, 43 ausgebildet. Diese Aussparungen 42, 43 werden während des Umspritzens durch entsprechende Anformungen im Formwerkzeug erzielt. Die Aussparungen 42, 43 dienen dazu, daß während des Spritzvorgangs, wobei der flüssige Kunststoff im Bereich der Anformungen 38 und 40 in das Formwerkzeug eingespritzt wird, keine Kunststoffschmelze auf direktem Weg in die Drahtführungskanäle 23, 24 gelangt. Vielmehr füllt die Kunststoffschmelze die Drahtführungskanäle 23, 24 von unten nach oben aus, das heißt, daß die Kunststoffschmelze in den Drahtführungskanälen 23, 24 in Achsrichtung aufsteigt und dabei den Spulendraht 14 ausschließlich in Längsrichtung beansprucht, was infolge der Längsorientierung der Moleküle zur geringsten Wärmeausdehnung führt. Durch die im Bereich der Ausstanzungen 30 ausgebildeten Wickelführungen 31, 32 wirken sich durch die Bewegung der Kunststoffschmelze verursachte Zugspannungen im Spulendraht 14 nur im geringen Maße aus, so daß die Gefahr einer Beschädigung des Spulendrahtes 14 gering ist. Der Fluß der Kunststoffschmelze wird durch die spezielle Form des Gehäuses 37 mit den Anformungen 38 und 40 also gezielt in Längsrichtung der Drahtführungskanäle 23, 24 geführt, so daß der Vorteil der geradlinigen Spulendrahtführung in den Drahtführungskanälen 23, 24 verstärkt wird. Da die Kunststoffschmelze nicht nur die Drahtführungskanäle 23, 24 ausfüllt, sondern darüberhinaus den Bereich zwischen dem Aufsatz 15 bis zum Außendurchmesser des Gehäuses 37, ergibt sich durch die Drahtführungskanäle 23, 24 zusätzlich der Vorteil, daß die noch nicht plastifizierte Kunststoffschmelze oberhalb der Drahtführungskanäle 23, 24 abscheren kann. Dies ist besonders wichtig während der sogenannten Nachdruckphase des Spritzprozesses, wenn die Volumenschwindung der Umspritzung ausgeglichen wird. In dieser Phase können durch die sich weiterbewegende, niedrigviskose Kunststoffschmelze hohe Spannungen im umspritzten Spulendraht 14 auftreten. Diese Bewegung wirkt sich jedoch insbesondere senkrecht zum Spulendraht 14 nicht mehr aus, da die Kunststoffschmelze oberhalb der Drahtführungskanäle 23, 24 abscheren kann.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) wird die oben beschriebene gezielte Führung der Kunsstoffschmelze anstatt durch die Aussparungen 42, 43 beim Umspritzen des Spulenkörpers 10a dadurch erzielt, daß der Aufsatz 15a soweit über den Flansch 13 seitlich hinaus verbreitert ist, daß dieser nahezu die Breite des Gehäuses 37a an der entsprechenden Stelle besitzt. Das Gehäuse 37a hat in diesem Fall keine Aussparungen 42, 43. Durch die geänderte Ausbildung des Aufsatzes 15a wird erreicht, daß die Kunststoffschmelze bei einer Einspritzung im Bereich der Anformungen 38 und 40 gegen den Aufsatz 15a prallt, dieser also ein Hindernis für die Kunststoffschmelze in Richtung der Drahtführungskanäle 23, 24 darstellt. Auch in diesem Fall wird die Kunststoffschmelze also, dem Weg des geringsten Fließwiderstandes folgend, den Spulenkörper 10a, und somit auch die Drahtführungskanäle 23, 24 von unten nach oben in Achs- und somit in Spulendrahtrichtung auffüllen. Die Erfindung ist nicht nur auf die Anwendung auf ein oben beschriebenes Magnetventil beschränkt. Vielmehr sind auch Anwendungen im Bereich umspritzter Spulenkörper beispielsweise bei Drehzahlgebern, Relais oder Einspritzventilen denkbar. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die Drahtführungskanäle 23, 24 und somit die Verlegung des Spulendrahtes 14 so ausgelegt ist, daß beim Umspritzen des Spulenkörpers 10, 10a die Kunststoffschmelze den Spulendraht 14 nur in seiner Längsrichtung beansprucht und so orientiert wird, daß sich die geringste Wärmeausdehnung ergibt. Weiterhin sollte diese Längsbeanspruchung des Spulendrahtes 14 durch geeignete Maßnahmen, in den Ausführungsbeispielen durch die Wickelführungen 31, 32 abgeschwächt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das durch die Kunststoffschmelze gebildete Gehäuse 37 so ausgelegt werden kann, daß dadurch eine gezielte Führung der Kunststoffschmelze erzielt wird.

Claims (3)

1. Spulenkörper (10, 10a) mit Umspritzung mit einem Spulenkern (11), um den wenigstens eine Lage eines Spulendrahtes (14) gewickelt ist, einem oberhalb des Spulenkerns (11) auf einem Flansch (13) angeordneten Aufsatz (15, 15a) mit Anschlußsteckern (21, 22), die mit dem Spulendraht (14) elektrisch leitend verbunden sind, mit zwischen den Anschlußsteckern (21, 22) und dem Spulenkern (11) ausgebildeten, rinnenförmigen Spulendrahtführungen (23, 24), wobei die Spulendrahtführungen (23, 24) im Aufsatz (15, 15a) geradlinig ausgebildet sind und im Wesentlichen senkrecht zum Flansch (13) und in Achsrichtung des Spulenkerns (11) verlaufen, und mit einem den Spulenkörper (10, 10a) umgebenden Gehäuse (37) aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß den Anschlußsteckern (21, 22) halbzylinderförmige Wickelführungen (31, 32) zugeordnet sind, die oberhalb der Anschlußstecker (21, 22) auf der den Spulendrahtführungen (23, 24) gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und daß das Gehäuse (37) Aussparungen (42, 43) seitlich der Anschlußstecker (21, 22) aufweist.

2. Spulenkörper (10, 10a) mit Umspritzung mit einem Spulenkern (11), um den wenigstens eine Lage eines Spulendrahtes (14) gewickelt ist, einem oberhalb des Spulenkerns (11) auf einem Flansch (13) angeordneten Aufsatz (15, 15a) mit Anschlußsteckern (21, 22), die mit dem Spulendraht (14) elektrisch leitend verbunden sind, mit zwischen den Anschlußsteckern (21, 22) und dem Spulenkern (11) ausgebildeten, rinnenförmigen Spulendrahtführungen (23, 24), wobei die Spulendrahtführungen (23, 24) im Aufsatz (15, 15a) geradlinig ausgebildet sind und im Wesentlichen senkrecht zum Flansch (13) und in Achsrichtung des Spulenkerns (11) verlaufen, und mit einem den Spulenkörper (10, 10a) umgebenden Gehäuse (37) aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß den Anschlußsteckern (21, 22) halbzylinderförmige Wickelführungen (31, 32) zugeordnet sind, die oberhalb der Anschlußstecker (21, 22) auf der den Spulendrahtführungen (23, 24) gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und daß der Aufsatz (15a) nahezu bis auf den Außendurchmesser des Gehäuses (37a) ragt. (Fig. 3)

3. Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers mit Umspritzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Umspritzen des Spulenkörpers (10, 10a) verwendete, das Gehäuse (37, 37a) bildende Kunststoffschmelze so in die Spulendrahtführungen (23, 24) eingebracht wird, daß die Kunststoffschmelze die Spulendrahtführungen (23, 24) in deren Achsrichtung auffüllt.