DE102009046618B4

DE102009046618B4 - Vorrichtung zur Befestigung und Kontaktierung von Stellgliedern

Info

Publication number: DE102009046618B4
Application number: DE102009046618.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Ruhstorfer; Michael Linder; Mark Pelzl; Markus Moosmann; Karlheinz Mayr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: WO2011057899A1; US20120214330A1; CN102598434B; DE102009046618A1; CN102598434A; US8753139B2

Abstract

Vorrichtung zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung von mindestens einem erste elektrische Kontakte (9a, 9b) aufweisenden Stellglied (2) in einem Gehäuse (3), wobei den ersten elektrischen Kontakten (9a, 9b) zweite elektrische Kontakte (11a, 11b) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) auf einem Anschlusselement (4) angeordnet sind, welches in das Gehäuse (3) steckbar ist und durch die Steckbewegung gleichzeitig die elektrische Kontaktierung und eine formschlüssige Halterung des mindestens einen Stellgliedes (2) bewirkt und das Stellglied (2) auf seinem Umfang Aussparungen (8a, 8b) aufweist und die ersten elektrischen Kontakte (9a, 9b) im Bereich der Aussparungen (8a, 8b) angeordnet sind und das Anschlusselement (4) mindestens zwei jeweils die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) aufweisende Finger (10a, 10b) umfasst, welche einerseits formschlüssig in die Aussparungen (8a, 8b) eingreifen und andererseits den Kontakt zwischen den ersten und zweiten elektrischen Kontakten (9a, 9b; 11a, 11b) herstellen und das Gehäuse (3) Ausnehmungen (3a, 3b) aufweist, in welche die stirnseitigen Enden der Finger (10a, 10b) steckbar sind und diese formschlüssig eingreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind insbesondere für elektrohydraulische Steuerungen oder hydraulische Schaltgeräte von Automatgetrieben für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Schaltgerät umfasst mehrere Aktuatoren, auch Aktoren oder Stellglieder genannt, welche in einem Gehäuse angeordnet sind und elektrisch angesteuert werden.
Durch die DE 43 44 584 A1 wurde eine Vorrichtung in Form einer Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe bekannt, wobei auf einem Steuergehäuse eine Leiterplatte mit einer Vielzahl von elektrisch ansteuerbaren Magnetventilen befestigt ist. Die Magnetventile sind einerseits mittels Schraubbolzen und Niederhaltern mechanisch mit der Leiterplatte verbunden und andererseits über seitlich angeordnete Kontakte mit auf der Leiterplatte verlegten Leiterbahnen verbunden, welche zu einem Zentralstecker führen. Die Montage der Magnetventile ist relativ aufwändig, da die mechanische Befestigung und die elektrische Kontaktierung unabhängig voneinander in verschiedenen Arbeitsgängen erfolgen.
Durch die DE 37 30 571 A1 wurde eine Vorrichtung zur Halterung und elektrischen Kontaktierung von elektromagnetisch betätigbaren Kraftstoffeinspritzventilen bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfasst zwei miteinander verrastbare Teile, nämlich einen die Einspritzventile aufnehmenden Grundkörper und eine so genannte Kontaktierungsleiste, welche elektrische Leiter und Kontaktelemente zur Kontaktierung der Magnetventile umfasst. Bei der Montage beider Teile wird die Kontaktierungsleiste auf den Grundkörper aufgesetzt und mit diesem durch Rastarme mechanisch verbunden, wobei gleichzeitig der elektrische Kontakt zu den Magnetventilen hergestellt wird.
Aus der DE 198 20 901 A1 ist eine elektrische Steckverbindung für elektrische Bauteile bekannt, die eine konstruktiv vorgegebene Ausrichtung eines einzelnen Steckers zu den Kontakten nicht erforderlich macht und zum anderen auch nach dem Aufsetzen des Steckers auf die Kontakte einen freien Zugang eines Justiermittels ermöglicht. Der Stecker und/oder die Rundkontakte und/oder das Bauteil weisen dabei zudem wenigstens einen Rasthaken und eine Rastkerbe zur axialen und/oder radialen Arretierung des Steckers an den Rundkontakten auf.
Die DE 43 32 118 A1 beschreibt eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Brennstoffeinspritzventil und einem Steckergehaeuse. Beim Aufsetzen des Steckergehäuses werden die Steckelemente von im Steckergehäuse vorgesehenen, korrespondierenden Steckeraufnahmen aufgenommen, wobei das Ventilgehäuseende teilweise in eine Ausnehmung des Steckergehäuses eingeführt ist.
Aus der EP 0 306 739 A2 ist eine Vorichtung zur Halterung, Kraftstoffversorgung und elektrischen Kontaktierung von elektromagnetisch betaetigbaren Kraftstoffeinspritzventilen für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt. Dabei werden in Steckern angeordnete erste elektrisch leitende Kontaktelemente, die mit zweiten elektrisch leitenden Kontaktelementen der Kraftstoffeinspritzventile kontaktierbar sind, beschrieben. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass alle in dem Grundkörper angeordneten Kraftstoffeinspritzventile gleichzeitig mittels einer Kontaktierungsleiste elektrisch kontaktiert und in dem Grundkörper gehalten werden können.
Die DE 10 2005 046 152 A1 beschreibt eine Steckerleiste, insbesondere für Ventile in Automatikgetrieben für Kraftfahrzeuge, mit einem Träger und Ventil-Einzelsteckern. Die Vorrichtung soll dabei eine toleranzausgleichende Funktion bieten. Dazu weist jeder Ventil-Einzelstecker mindestens eine Scharnier-Feder auf. Die gesamte Steckerleiste ist mit Trägerleiste, Ventil-Einzelstecker, Scharnier-Feder und Wegbegrenzer aus einem Kunststoffspritzteil gefertigt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass die Stellglieder gleichzeitig, d. h. in einem Arbeitsgang mechanisch am Gehäuse befestigt und elektrisch kontaktiert werden. Es ist somit auch Aufgabe der Erfindung, dass die Vorrichtung möglichst einfach und schnell montierbar ist, um die Fertigungskosten zu reduzieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sind die zweiten elektrischen Kontakte auf einem Anschlusselement angeordnet, welches in das Gehäuse gesteckt wird und dabei sowohl eine elektrische Kontaktierung der Stellglieder als auch deren mechanische Befestigung am Gehäuse bewirkt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Anschlusselementes als Steckteil und die entsprechende Anordnung der elektrischen Kontakte kann die gesamte Vorrichtung, umfassend das Gehäuse, die Stellglieder und das steckbare Anschlusselement in einem Arbeitsgang, d. h. mit minimalem Zeitaufwand montiert werden, wodurch die Fertigungskosten reduziert werden.
Am Stellglied oder den Stellgliedern sind Aussparungen, vorzugsweise eine Ringnut angeordnet, in deren Bereich die ersten elektrischen Kontakte, d. h. die Kontakte des Stellgliedes angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass beim Stecken des Anschlusselementes der elektrische Kontakt hergestellt wird.
Das Anschlusselement weist mindestens zwei Finger oder Steckelemente auf, an welchen die zweiten elektrischen Kontakte angeordnet sind. Durch die steckbaren Finger, welche in die Aussparungen formschlüssig eingreifen, wird einerseits eine mechanische Befestigung des Anschlusselementes am Gehäuse sowie eine mechanische Befestigung der Stellglieder als auch deren elektrische Kontaktierung erreicht.
Das Gehäuse weist Ausnehmungen und/oder Durchtrittsöffnungen auf, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Gehäuse erreicht wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten elektrischen Kontakte federnd an den Fingern befestigt, sodass sie beim Einstecken des Anschlusselementes federnd über die ersten elektrischen Kontakte des Stellgliedes gleiten können und gleichzeitig den für eine elektrische Verbindung erforderlichen Kontaktdruck herstellen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen das Stellglied eine umlaufende Ringnut und das Anschlusselement einen der Ringnut angepassten Bogen zwischen zwei benachbarten Fingern auf. Dadurch wird beim Einstecken des Anschlusselementes ein Formschluss mit dem Stellglied erreicht, welches somit mechanisch fixiert ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse mehrere in einer Reihe angeordnete Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Stellglieder auf. Das Anschusselement weist eine dementsprechende Anzahl von Fingern und zweiten elektrischen Kontakten auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine beliebige Anzahl von Stellgliedern gleichzeitig mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlusselement einschließlich der Finger als Kunststoffspritzteil ausgebildet, welches gleichzeitig die elektrischen Leiter für die Stromzuführung zu den zweiten elektrischen Kontakten aufnimmt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine elektrohydraulische Steuerung und ist bevorzugt als hydraulisches Schaltgerät für ein Automatgetriebe ausgebildet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

1 eine erfindungsgemäße Anordnung von Stellgliedern in einem Gehäuse,
2 einen Längsschnitt in der Ebene II-II gemäß 3 durch ein Stellglied, ein Anschlusselement und ein Gehäuse,
3 einen Querschnitt in der Ebene III-III gemäß 2,
4 einen Längsschnitt durch das Stellglied, das Anschlusselement und das Gehäuse in der Ebene IV-IV gemäß 2,
5 das Anschlusselement mit Finger und elektrischen Kontakten in einer 2D-Ansicht und
6 das Anschlusselement in 3D-Darstellung mit Fingern zur Befestigung und elektrischen Kontakten.

1 zeigt in einer 3D-Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung von Stellgliedern 2 in einem Gehäuse 3. Das Gehäuse 3 ist durch eine Steckverbindung mit einem Anschlusselement 4 verbunden, welches einen zentralen Anschlussstecker 5 aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist vorzugsweise als hydraulisches Schaltgerät eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge ausgebildet und dient somit unter anderem der Betätigung von Schaltelementen (Kupplungen, Bremsen) des Automatgetriebes. Das Gehäuse 3 weist mehrere Aufnahmeöffnungen 6 auf, welche nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und der Aufnahme von Stellgliedern dienen, von denen lediglich zwei Stellglieder 2 dargestellt sind. Die Stellglieder 2, auch als Aktuatoren oder Aktoren bezeichnet, sind vorzugsweise als Druckregler ausgebildet. Andere nicht dargestellte Stellglieder 2 können als elektromagnetische Ventile unterschiedlicher Bauart und Charakteristik ausgebildet sein. Die Stellglieder 2 werden über das Anschlusselement 4 unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert und angesteuert. Hierzu sind im Anschlusselement 4 nicht dargestellte elektrische Leiter verlegt, welche in dem zentralen Anschlussstecker 5 zusammengeführt sind. Der Anschlussstecker 5 ist mit einer nicht dargestellten Steuereinheit, vorzugsweise einer elektronischen Getriebesteuerung verbunden. Die Montage der Vorrichtung 1 erfolgt in der Weise, dass zunächst die Stellglieder 2 in die Aufnahmeöffnungen 6 eingesetzt werden. Anschließend wird das Anschlusselement 4 mit dem Gehäuse 3 durch Stecken verbunden, wobei gleichzeitig eine mechanische Befestigung der Stellglieder 2 im Gehäuse 3 und eine elektrische Kontaktierung der Stellglieder 2 mit dem Anschlusselement 4 erfolgt. Dies wird im Folgenden näher beschrieben.
2 zeigt die Anordnung eines Stellgliedes 2 im Gehäuse 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Für gleiche Teile werden die gleichen Bezugszahlen wie in 1 verwendet. Der in 2 dargestellte Schnitt ist in der Ebene II-II gemäß 3 geführt. Das Stellglied 2 weist ein zylindrisches Gehäuse 7 auf, in dessen im Gehäuse 3 angeordneten Bereich seitliche Aussparungen 8a, 8b vorgesehen sind, welche eine zumindest teilweise umlaufende Ringnut im zylindrischen Gehäuse 7 bilden. Das Stellglied 2 weist erste elektrische Kontakte 9a, 9b auf, welche einerseits innerhalb des zylindrischen Gehäuses 7 angeordnet sind und andererseits im Bereich der Aussparungen 8a, 8b nach außen treten, also frei liegen. In die Aussparungen 8a, 8b greifen Finger 10a, 10b des Anschusselementes 4 (vgl. 1) formschlüssig ein. Auf der Innenseite der Finger 10a, 10b, d. h. auf der dem Stellglied 2 zugewandten Seite sind zweite elektrische Kontakte 11 a, 11b vorgesehen, welche in entsprechenden Schlitze der Finger 10a, 10b federnd eingesetzt sind und die ersten elektrischen Kontakte 9a, 9b berühren. Durch die Anfederung der zweiten elektrischen Kontakte 11a, 11b wird der erforderliche Kontaktdruck sichergestellt.
3 zeigt einen Schnitt in der Ebene III-III gemäß 2, d. h. einen Querschnitt durch das Stellglied 2 mit Blickrichtung auf die Finger 10a, 10b, welche Teil des Anschlusselementes 4 sind. Die parallel zueinander angeordneten Finger 10a, 10b sind durch einen U-förmigen Bereich oder Bogen 10c miteinander verbunden, greifen jeweils zwischen benachbarten Stellgliedern 2 durch und weisen auf beiden Seiten zweite elektrische Kontakte 11a, 11b auf. Die Aussparungen 8a, 8b bilden eine umlaufende Ringnut 8c (teilweise strichpunktiert dargestellt), in welche der Bogen 10c formschlüssig eingreift. Das Gehäuse 3 weist Ausnehmungen 3a, 3b auf, in welche die stirnseitigen Enden der Finger 10a, 10b formschlüssig eingreifen.
Die Montage des Anschlusselementes 4, der Stellglieder 2 und des Gehäuses 3 erfolgt durch eine Steckbewegung in eine Richtung, welche durch einen Pfeil S dargestellt ist. Zunächst werden die Stellglieder 2 in das Gehäuse 3 eingesetzt und fixiert. Anschließend wird das Anschlusselement 4 mit den Fingern 10a, 10b in Richtung des Pfeiles S in das Gehäuse 3 hineingesteckt, sodass die stirnseitigen Enden der Finger 10a, 10b in den Ausnehmungen 3a, 3b aufgenommen sind. Bei der Steckbewegung in Richtung des Pfeiles S gleiten die federnd angeordneten zweiten elektrischen Kontakte 11a, 11b an den ersten elektrischen Kontakten 9a, 9b entlang, bis das Anschlusselement 4 zum Anschlag kommt. Bei der Steckbewegung schiebt sich der Bogen 10c in die Ringnut 8c und stellt somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement 4 und dem Stellglied 2 her, welches somit mechanisch fixiert ist. Gleichzeitig wird der Kontakt zwischen den ersten elektrischen Kontakten 9a, 9b und den zweiten elektrischen Kontakten 11 a, 11b, welche mit nicht dargestellten Leitern im Anschlusselement 4 verbunden sind, hergestellt.
4 zeigt einen Schnitt in der Ebene IV-IV gemäß 2. Der erste elektrische Kontakt 9b ist im Bereich der Aussparung 8b angeordnet und wird von dem im Finger 10b angeordneten zweiten elektrischen Kontakt 11b kontaktiert. Das Gehäuse 3 weist eine Durchtrittsöffnung 3c auf, durch welche der Finger 10b gesteckt und somit gegenüber dem Gehäuse 3 fixiert ist. Aus der Darstellung in 4 ist ferner ersichtlich, dass der Finger 10b beidseitig, d. h. oben und unten an den Flanken der Aussparung 8b respektive Ringnut anliegt. Das Stellglied 2 ist somit bezüglich seiner Längsachse m gegenüber dem Gehäuse 3 fixiert.
5 zeigt das Anschlusselement 4 mit Finger 10a als Einzelteil in vergrößerter 2D-Darstellung. Der Finger 10a weist eine abnehmende Dicke d auf, d. h. er verjüngt sich in Richtung auf sein freies Ende und weist im Bereich seiner Verbindung mit dem Anschlussstück 4 seine größte Dicke d_max auf. Durch diese Konizität wird eine Keilwirkung beim Eingriff in die Aussparungen 8a, 8b und damit eine spielfreie klemmende Befestigung erreicht, wodurch gleichzeitig ein Lösen der Verbindung verhindert wird. Der Kontakt 11a ist - ebenso wie die anderen zweiten elektrischen Kontakte mit nicht dargestellten elektrischen Leitern verbunden, welche durch das Anschlusselement 4 geführt sind. Letzteres kann vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein. Die Leiter sind somit vom Kunststoff umspritzt.
6 zeigt in einer 3D-Darstellung einen Ausschnitt des Anschlusselementes 4 mit zwei Fingern 10a, 10b, welche jeweils auf beiden Seiten zweite elektrische Kontakte 11a, 11b aufweisen. Zwischen den Fingern 10a, 10b erstreckt sich der Bogen 10c. Wie bereits in 3 teilweise dargestellt, greift ein Finger 10a, 10b jeweils zwischen zwei benachbarten Stellgliedern ein und stellt somit auf beiden Seiten einen elektrischen Kontakt her. Das Anschlusselement 4 kann somit auf eine beliebige Anzahl von Stellgliedern ausgelegt werden.
Bezugszeichen

1: Vorrichtung
2: Stellglied
3: Gehäuse
3a: Ausnehmung
3b: Ausnehmung
4: Anschlusselement
5: Anschlussstecker
6: Aufnahmeöffnungen
7: zylindrisches Gehäuse
8a: Aussparung
8b: Aussparung
8c: Ringnut
9a: erster elektrischer Kontakt
9b: erster elektrischer Kontakt
10a: Finger
10b: Finger
10c: Bogen
11a: zweiter elektrischer Kontakt
11b: zweiter elektrischer Kontakt
S: Steckrichtung
d: Dicke
dmax: maximale Dicke
m: Längsachse

Claims

Vorrichtung zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung von mindestens einem erste elektrische Kontakte (9a, 9b) aufweisenden Stellglied (2) in einem Gehäuse (3), wobei den ersten elektrischen Kontakten (9a, 9b) zweite elektrische Kontakte (11a, 11b) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) auf einem Anschlusselement (4) angeordnet sind, welches in das Gehäuse (3) steckbar ist und durch die Steckbewegung gleichzeitig die elektrische Kontaktierung und eine formschlüssige Halterung des mindestens einen Stellgliedes (2) bewirkt und das Stellglied (2) auf seinem Umfang Aussparungen (8a, 8b) aufweist und die ersten elektrischen Kontakte (9a, 9b) im Bereich der Aussparungen (8a, 8b) angeordnet sind und das Anschlusselement (4) mindestens zwei jeweils die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) aufweisende Finger (10a, 10b) umfasst, welche einerseits formschlüssig in die Aussparungen (8a, 8b) eingreifen und andererseits den Kontakt zwischen den ersten und zweiten elektrischen Kontakten (9a, 9b; 11a, 11b) herstellen und das Gehäuse (3) Ausnehmungen (3a, 3b) aufweist, in welche die stirnseitigen Enden der Finger (10a, 10b) steckbar sind und diese formschlüssig eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten elektrischen Kontakte (9a, 9b) am Umfsang des mindestens einen Stellgliedes (2) und die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) auf den dem Umfang zugewandten Seiten der Finger (10a, 10b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) federnd in den Fingern (10a, 10b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (8a, 8b) als Ringnut (8c) ausgebildet sind, welche sich mindestens über den halben Umfang des Stellgliedes (2) erstreckt, und dass das Anschlusselement (4) zwischen den mindestens zwei Fingern (10a, 10b) einen Bogen (10c) aufweist, welcher formschlüssig in die Ringnut (8c) eingreift.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (3) eine Vielzahl von Stellgliedern (2) nebeneinander in einer Reihe angeordnet ist, dass die Stellglieder (2) Zwischenräume zwischen sich belassen und dass das Anschlusselement (4) eine Vielzahl von Fingern (10a, 10b) aufweist, welche in die Zwischenräume steckbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elektrischen Kontakte (11a, 11b) mit elektrischen Leitern im Anschlusselement (4) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter in einem zentralen Anschlussstecker (5) zusammengeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (4) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist und die elektrischen Leiter in sich aufnimmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) eine elektrohydraulische Steuerung für ein Automatgetriebe umfasst und als hydraulisches Schaltgerät ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Stellglieder als Druckregler (2a) ausgebildet sind.