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1. (WO2008080860) MAGNETSPULE SOWIE VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Magnetspule sowie Verfahren zu deren Herstellung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetspule sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Magnetspulen werden beispielsweise in Magnetventilen in Kraftfahrzeugen verwendet, beispielsweise bei hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlagen. Die bekannten Magnetspulen weisen dabei grundsätzlich einen Aufbau derart auf, dass ein Wicklungsträger mit einer Wicklung bewickelt ist, wobei der Wicklungsträger aus einem Kunststoff o.a. hergestellt ist und ein zylindrischer Spulenmantel den Wicklungsträger samt Wicklung umgibt. Der Spulenmantel ist dabei topfförmig mit einer mittigen Bodenöffnung ausgebildet und ein der Bodenöffnung gegenüberliegender Bereich ist durch eine separate Abdeckscheibe verschlossen. Die
Abdeckscheibe wird an den Spulenmantel beispielsweise mittels Schweißen verbunden. Eine derartige Magnetspule ist beispielsweise aus der EP 1 307 369 Al bekannt. Die bekannten Magnetspulen weisen jedoch den Nachteil auf, dass ihre Herstellung relativ aufwendig ist und die Magnetspule aus einer Vielzahl von einzelnen Bauteilen hergestellt ist. Es wäre somit wünschenswert, wenn die Magnetspule dahingehend verbessert werden könnte, dass eine Kostenreduzierung und insbesondere eine Reduzierung eines Montageaufwands erreicht werden könnte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Magnetspule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Dabei kann ein Montageaufwand auf ein Minimum reduziert werden und die
Montage in kürzester Zeit erfolgen. Erfindungsgemäß wird dabei ein gesamter Eisenkreis der Magnetspule aus einem Bauteil, welches aus einem ausgestanzten Blechbauteil, das anschließend in vorteilhafter Weise gebogen wird, hergestellt ist.

Das Gehäuse umfasst einen Spulenmantel, ein Deckelelement und ein Bodenelement und ist als einstückiges Bauteil ausgeführt. Das Gehäuse hat in der Magnetspule die Aufgabe, den magnetischen Rückschluss bereitzustellen.

Durch diese erfindungsgemäße Verwendung von Stanz- und Biegetechniken ist es ferner nicht zwingend notwendig, dass eine Fixierung eines Deckelelements oder
Bodenelements am Spulenmantel vorgenommen wird, da aufgrund der Einstückigkeit alle Teile schon miteinander zusammenhängen.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem einstückigen Blechmaterial hergestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Magnetspule, insbesondere zur

Verwendung in einem Magnetventil, umfasst die nachfolgenden Schritte: Zuerst wird ein flacher Zuschnitt aus einem Blechmaterial für das Gehäuse der Magnetspule
bereitgestellt. Der Zuschnitt kann beispielsweise mittels Ausstanzen oder mittels Zuschneiden, z.B. mittels eines Lasers, bereitgestellt werden. Der Zuschnitt aus flachem Blechmaterial weist ein Deckelelement, ein Bodenelement und einen Spulenmantel auf, wobei im Deckelelement eine erste kreisförmige Ausnehmung und im Bodenelement eine zweite kreisförmige Ausnehmung gebildet ist. Anschließend erfolgt ein Tiefziehschritt der ersten und zweiten kreisförmigen Ausnehmungen, um einen ersten und zweiten Magnetübergangsbereich am Gehäuse zu bilden. Dabei ist eine Tiefziehrichtung des ersten Magnetübergangsbereichs entgegengesetzt zu einer Tiefziehrichtung des zweiten

Magnetübergangsbereichs. Anschließend erfolgt ein Umbiegen des Bodenelements um einen Winkel von 90°, so dass der zweite Magnetübergangsbereich zu einer Innenseite der noch fertigzustellenden Magnetspule gerichtet ist. In einem nächsten Schritt erfolgt ein Rollen des Spulenmantels aus der flachen Form in eine zylindrische Form. Dann wird ein Wicklungsträger, auf dem eine Wicklung aufgebracht ist, in die zylindrische Form des gerollten Spulenmantels eingelegt. Der Wicklungsträger kann, falls notwendig, am nun fast fertiggestellten Gehäuse fixiert werden. In einem letzten Schritt wird dann das Deckelelement um einen Winkel von 90° umgebogen, wobei der erste
Magnetübergangsbereich am Deckelelement zur Außenseite der Magnetspule gerichtet ist. Damit ist die Magnetspule fertiggestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt somit nur unter Verwendung von Umformschritten aus einem einstückigen flachen Zuschnitt zum Gehäuse der Magnetspule. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach und kostengünstig durchgeführt werden.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch die folgenden Schritte umfassen. Die ersten drei Schritte, d.h., das Bereitstellen eines flachen Zuschnitts aus einem Blechmaterial, das Tiefziehen der ersten und zweiten kreisförmigen Ausnehmungen und das Umbiegen des Bodenelements um 90°, sind wie in dem im vorherigen Absatz beschriebenen Verfahren ausgeführt. Anschließend erfolgt jedoch in einem nächsten

Schritt ein Umbiegen des Bodenelements in einen Winkel von 90°, wobei der erste Magnetübergangsbereich zur Außenseite der Magnetspule gerichtet ist. Somit ist ein Fertigungszustand des Gehäuses erreicht, bei dem das Bodenelement und das
Deckelelement um 90° gegenüber dem noch flachen Spulenmantel aufgestellt sind. Anschließend erfolgt ein Einfügen des Wicklungsträgers mit einer darauf aufgebrachten

Wicklung und als letzter Schritt erfolgt dann das Rollen des Spulenmantels um den eingelegten Wicklungsträger in eine zylindrische Form, um die Magnetspule
fertigzustellen. Auch dieses alternative Verfahren ist besonders einfach und kostengünstig durchführbar.

Gemäß einem weiteren alternativen Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte. Zuerst wird, wie in den anderen Verfahren, ein flacher Zuschnitt aus einem Blechmaterial o.a. mit einem Spulenmantel, einem Deckelelement und einem Bodenelement sowie einer ersten und einer zweiten kreisförmigen
Ausnehmung im Deckelelement bzw. im Bodenelement bereitgestellt. Anschließend erfolgt der Tiefziehschritt der ersten und zweiten kreisförmigen Ausstanzungen im Deckelelement und im Bodenelement in entgegengesetzten Richtungen, um die
Magnetübergangsbereiche bereitzustellen. Im dritten Schritt erfolgt dann ein Rollen des Spulenmantels und anschließend erfolgt ein Einfügen des Wicklungsträgers mit der darauf aufgebrachten Wicklung. Anschließend erfolgt als letzter Schritt das Umbiegen des Deckelelements und des Bodenelements. Das Umbiegen des Deckelelements und des Bodenelements kann dabei in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder auch gleichzeitig erfolgen.

- A - Weiter bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des
Miteinanderverbindens von einer ersten und zweiten Stoßkante des Spulenmantels.
Hierdurch wird ein besonders stabiles Gehäuse bereitgestellt. Das Miteinanderverbinden kann beispielsweise mittels Schweißen oder Kleben oder Verklinken, d.h., formflächiges Verbinden der beiden Stoßkanten, erfolgen. Auch kann ein Verbinden der beiden

Stoßkanten miteinander dadurch realisiert werden, dass im Spulenmantel ein Schlitz vorgesehen ist, in welchen eine der beiden Stoßkanten eingesteckt wird. Falls notwendig, kann anschließend nochmals ein Fixieren der eingesteckten Stoßkante, z.B. mittels Schweißpunkten o.a., erfolgen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Deckelelement und/oder das Bodenelement zusätzlich noch mit dem Spulenmantel verbunden. Dies kann in gleicher Weise wie ein Verbinden der beiden Stoßkanten des Spulenmantels erfolgen, d.h., mittels Kleben, Schweißen, Formschlüssig oder
Ineinander steckens.

Weiter betrifft die vorliegende Erfindung einen einteiligen Zuschnitt für ein Gehäuse eines Eisenkreises einer Magnetspule. Der Zuschnitt umfasst einen im Wesentlichen rechteckigen Spulenmantel, ein über einen ersten Verbindungssteg am Spulenmantel angeordnetes Deckelelement und ein über einen zweiten Verbindungssteg am
Spulenmantel angeordnetes Bodenelement. Das Deckelelement und das Bodenelement sind dabei an einander gegenüberliegenden Seitenbereichen des Spulenmantels angeordnet. Zur einfachen Herstellbarkeit ist der einteilige Zuschnitt vorzugsweise symmetrisch zu einer ersten und/oder zweiten Mittelachse des Spulenmantels ausgebildet. Der einteilige Zuschnitt ist vorzugsweise aus einem Blechmaterial hergestellt.

Vorzugsweise sind das Deckelelement und das Bodenelement jeweils an der Mitte der einander gegenüberliegenden Seitenbereiche der Magnetspule angeordnet. Dadurch wird ein symmetrischer Zuschnitt in beiden Mittelachsen des Spulenmantels möglich.

Die erfindungsgemäße Magnetspule wird vorzugsweise in Verbindung mit
Magnetventilen, insbesondere Magnetventilen in Kraftfahrzeugen, z.B. bei Injektoren oder bei Magnetventilen für eine Bremsanlage verwendet.

Zeichnung

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Draufsicht eines Zuschnitts für ein Gehäuse einer
Magnetspule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Zuschnitts,

Figur 3 eine Seitenansicht des Zuschnitts nach einem Schritt des Tiefziehens,

Figur 4 eine Seitenansicht des Zuschnitts von Figur 1 nach einem ersten Schritt des Umformens,

Figur 5 eine Seitenansicht des Zuschnitts nach einem Schritt des Rollens des
Spulenmantels,

Figur 6 eine Ansicht von links des in Figur 5 gezeigten Zustands des Zuschnitts,

Figur 7 eine schematische Schnittansicht des in Figur 5 gezeigten Zuschnitts
mit eingeführtem Wicklungsträger,

Figur 8 eine schematische Schnittansicht einer fertigen Magnetspule gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 9 bis 11 teilweise geschnittene Ansichten zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Magnetspule gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 12 und 13 teilweise geschnittene Ansichten einer Magnetspule zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur Herstellung der Magnetspule gemäß einem dritten

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 8 ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetspule 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Figur 1 zeigt einen Zuschnitt 2 aus einem flachen Blechmaterial mit einer Dicke D (vgl. Figur 2). Der Zuschnitt 2 umfasst einen im Wesentlichen rechteckigen Spulenmantel 3, an dessen vier Außenecken vier rechtwinklige Ausnehmungen 3 a, 3b, 3c und 3d gebildet sind. Die Tiefe der Ausnehmungen 3 a, 3b, 3c, 3d in Längsrichtung X-X und in Querrichtung Y-Y des Zuschnitts 2 entspricht dabei der Dicke D des Blechmaterials. Der Zuschnitt 2 umfasst ferner ein
Deckelelement 4 und ein Bodenelement 5, welche einstückig mit dem Spulenmantel 3 gebildet sind. Hierzu ist ein erster Verbindungssteg 6 zwischen dem Spulenmantel 3 und dem
Deckelelement 4 vorgesehen und ein zweiter Verbindungssteg 7 ist zwischen dem Spulenmantel 3 und dem Bodenelement 5 vorgesehen (vgl. Figur 1). Im Deckelelement 4 ist ferner mittig eine kreisrunde Ausnehmung 4a gebildet sowie an dem von dem Spulenmantel 3 fortgerichteten Ende des Deckelelements 4 ein Fixierflansch 4b gebildet. Das Bodenelement 5 weist ebenfalls eine mittige, kreisrunde Ausnehmung 5 a und einen Fixierflansch 5b auf. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Zuschnitt 2 dabei sowohl symmetrisch zur Längsachse X-X als auch zur Querachse Y-Y. Die einander gegenüberliegenden Seiten des Spulenmantels 3, an den das

Deckelelement 4 und das Bodenelement 5 nicht angeordnet sind, sind eine erste Stoßkante 3e und eine zweite Stoßkante 3 f.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Magnetspule 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel läuft dabei wie folgt ab. Erst wird ein Zuschnitt 2 wie in Figur 1 gezeigt, bereitgestellt. Der Zuschnitt 2 kann dabei z.B. mittels Ausstanzen oder mittels Laserschneiden aus einem Blechmaterial bereitgestellt werden. In einem nächsten Schritt erfolgt ein Tiefziehen der Ausnehmungen 4a und 5 a. Hierzu werden die Ausnehmungen 4a, 5 a mittels entsprechender Werkzeuge tiefgezogen, wie in Figur 3 gezeigt. Dadurch entsteht am Deckelelement 4 ein erster Magnetübergangsbereich 14 und am Bodenelement 5 ein zweiter Magnetübergangsbereich 15.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist dabei die Tiefziehrichtung der beiden Ausnehmungen 4a, 5a entgegengesetzt zueinander. D.h., ausgehend von dem ebenen Zuschnitt 2 wird der erste Magnetübergangsbereich 14 nach unten und der zweite Magnetübergangsbereich 15 nach oben tiefgezogen. In einem nächsten Schritt, wie in Figur 4 gezeigt, wird das Bodenelement 5 um einen Winkel α von 90° zum noch flachen Spulenmantel 3 aufgestellt. Dadurch ist der zweite Magnetübergangsbereich 15 zur Innenseite der Magnetspule gerichtet. Im nächsten Schritt, wie in Figur 5 und 6 gezeigt, wird der Spulenmantel 3 gerollt. D.h., aus dem zu beiden Seiten der Querachse Y liegenden flachen Teilbereichen des Spulenmantels werden diese beispielsweise um einen Zylinder herumgerollt, so dass die erste und zweite Stoßkante 3e, 3f miteinander in

Kontakt kommen, wie in Figur 6 gezeigt. Dadurch weist der Spulenmantel 3 eine zylindrische Form auf. Die an den Ecken des Spulenmantels vorgesehenen Ausnehmungen 3 a und 3d nehmen dabei den Fixierflansch 5b des Bodenelements 5 auf. Während des Rollvorgangs kann der Fixierflansch 5b dabei auch als Anschlag dienen. Im nächsten Schritt, wie in Figur 7 gezeigt, wird ein extern schon vorbereiteter Wicklungsträger 8 mit einer darauf aufgebrachten

Wicklung 9 einfach in den nun einseitig offenen, hohlzylindrischen Spulenmantel 3
eingeschoben. Der Wicklungsträger 8 kann dabei lose in den Spulenmantel eingebracht werden. In einem letzten Schritt, wie in Figur 8 gezeigt, wird dann das Deckelelement 4 um einen Winkel ß von 90° in Richtung des Spulenmantels 3 geklappt, so dass ein geschlossenes Gehäuse der Magnetspule, umfassend den Spulenmantel 3, das Bodenelement 5 und das Deckelelement 4 hergestellt ist.

Die erfindungsgemäße Magnetspule 1 wird somit durch ein einfaches und kostengünstiges Verfahren aus einem einzigen Zuschnitt 2 und einem separaten Wicklungsträger 8 mitsamt Wicklung 9 hergestellt. Das Gehäuse, wie es aus dem Zuschnitt 2 umgeformt wurde, benötigt dabei nicht notwendigerweise zusätzliche Schritte für ein spezielles Fixieren von
Einzelbereichen des Gehäuses zueinander, da alle Einzelbereiche miteinander
zusammenhängen. D.h., es muss kein Schweißschritt zur Erzeugung des Gehäuses der
Magnetspule vorgesehen werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass beispielsweise zur Fixierung des Deckelements 4 und des Bodenelements 5 am Spulenmantel 3 ein oder mehrere

Schweißpunkte zwischen den beiden Teilbereichen gesetzt werden. Auch könnten einzelne Teilbereiche miteinander verklebt werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 11 ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetspule 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Das Verfahren des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht dabei den in den Figuren 1 bis 4 des ersten Ausführungsbeispiels dargestellten Schritten. Nach dem Umbiegen des Bodenelements 5 um den Winkel α wird beim zweiten Ausführungsbeispiel allerdings dann der Wicklungsträger 8 mitsamt der darauf bewickelten Wicklung 9 auf den noch flachen Spulenmantel 3 aufgelegt (Figur 9). Hierbei kann der zweite Magnetisierungsbereich 15 als Führungseinrichtung und Positioniereinrichtung verwendet werden. In einem nächsten Schritt, wie in Figur 10 dargestellt, wird das Deckelelement 4 um einen Winkel ß von 90° in Richtung des Wicklungsträgers 8 umgebogen. D.h., das Deckelelement 4 und das Bodenelement 5 sind bezüglich des noch flachen Spulenmantels 3 jeweils um 90° umgebogen. Als letzten Schritt wird beim zweiten Ausführungsbeispiel dann der Spulenmantel 3 um das Deckelelement 4 und das Bodenelement 5 herumgerollt. Damit ist die Herstellung der Magnetspule 1 beendet. Wie im vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kann, falls gewünscht, noch zusätzlich eine Fixierung der Einzelbereiche, welche das Gehäuse der Magnetspule 1 bilden, ausgeführt werden.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 12 und 13 ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetspule gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht betreffend die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Schritte dem ersten bzw. zweiten
Ausführungsbeispiel. Allerdings erfolgt bei dem Verfahren gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel nach dem Tiefziehschritt zur Herstellung der ersten und zweiten
Magnetisierungsbereiche 14, 15 zunächst der Schritt des Rollens des Spulenmantels 3.
Anschließend wird der mit der Wicklung 9 bewickelte Wicklungsträger 8 in den
hohlzylindrischen Spulenmantel 3 eingeführt. Danach werden das Bodenelement 5 und das Deckelelement 4 wieder um 90° umgebogen, um die Magnetspule 1 fertigzustellen. Das

Umbiegen des Deckelelements 4 und des Bodenelements 5 kann dabei gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgen. Falls wieder gewünscht, können zusätzliche Fixiermaßnahmen der einzelnen Bereiche des Gehäuses der Magnetspule miteinander vorgesehen werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Die erfindungsgemäße Magnetspule kann somit nach dem Bereitstellen des Zuschnitts 2 und das Tiefziehen der beiden Magnetisierungsbereiche 14, 15 lediglich durch Umformen des Zuschnitts, insbesondere Rollen bzw. Umbiegen, hergestellt werden.