Titel

Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem

Die Erfindung betrifft eine Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Fahrdynamiksystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Magnetventilanordnung.

In Fahrdynamiksystemen, welche Fahrdynamikregelfunktionen und/oder Bremsregelfunktionen ausführen, kommen Magnetventilanordnungen mit Magnetventilen zum Einsatz, welche den Druck einer Bremsflüssigkeit für einzelne Räder bzw. Bremskreise regulieren. Dazu werden von einer Ansteuerelektronik Steuersignale erzeugt und an die Magnetventile der Magnetventilanordnung ausgegeben. Die Magnetventile sind in der Regel in einen Hydraulikblock eingeschraubt oder eingepresst, welcher verschiedene Hydraulikpfade zur Verfügung stellt. Zudem kann eine Sensorik, welche zumindest einen Drucksensor umfasst, und ein Antrieb für eine Fluidpumpe mit dem Hydraulikblock verbunden sein. Die Ansteuerelektronik erzeugt parasitäre, ungewollte elektromagnetische Störungen, welche zum Teil leitungsgebunden von der Ansteuerelektronik auf eine Last, wie beispielsweise den Pumpenantrieb, die Magnetventil, die Sensorik, gekoppelt werden und dort über die angeschlossenen Bremsleitungen zu einer erhöhten EMV- Abstrahlung (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) im Fahrzeug führen können. Eine übliche Gegenmaßnahme besteht darin, diese Störungen vom Hydraulikblock niederimpedant zur Quelle, hier zur Ansteuerelektronik zurückzuführen, damit diese Störungen nicht im Fahrzeug erscheinen. Dies wird in der Regel mit Hilfe einer mechanischen Kontaktierung gelöst, welche allerdings mit großem Aufwand entwickelt werden muss. So können beispielsweise Federn oder Kontaktzungen aber auch Schraubverbindungen oder Kontakte auf die Magnetventile selber eingesetzt werden, um eine niederimpedante Anbindung zwischen dem Hydraulikblock und der Ansteuerelektronik herzustellen, sodass die Störungen zurückgeführt werden können.

Aus der DE 10 2019 133 083 Al ist eine Gehäusebaugruppe mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit bekannt. Elektrische Module in elektrifizierten Fahrzeugen, wie beispielweise ein Batteriepack, ein Steuermodul usw., können eine Komponente, wie beispielsweise eine Batteriebaugruppe, eine Sammelschiene, ein elektrisches Batteriesteuermodul usw., und eine Gehäusebaugruppe umfassen, in welcher die Komponente eingeschlossen ist. Die Gehäusebaugruppe kann ein Substrat auf Polymerbasis und eine Metallfolie beinhalten, welche dazu ausgelegt ist, eine elektromagnetische Verträglichkeit des Substrats auf Polymerbasis zu verbessern. Ein Kompressionsbegrenzer kann in einer Öffnung der Gehäusebaugruppe positioniert und dazu ausgelegt sein, einen leitenden Pfad zwischen der Metallfolie und einer separaten Metallkomponente, wie beispielsweise einem Befestigungselement, des elektrischen Moduls herzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Die Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie das Fahrdynamiksystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 haben jeweils den Vorteil, dass mit Hilfe von modifizierten Magnetbaugruppen mindestens ein Rückführpfad geschaffen wird, so dass die Gesamtimpedanz zwischen einer Ansteuerelektronik und einem Hydraulikblock abgesenkt und die gesamt EMV (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) der Magnetventilanordnung und des korrespondierenden Fahrdynamiksystems verbessert werden kann. Je niederimpedanter dieser mindestens eine Rückführpfad zwischen dem Hydraulikblock und der Ansteuerelektronik ist, desto mehr Störungen lassen sich vom Hydraulikblock zur Ansteuerelektronik zurückführen und kompensieren.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem zur Verfügung, welche einen Hydraulikblock, mehrere Magnetventilen, welche jeweils einen Ventildom und eine Magnetbaugruppe umfassen, und eine Ansteuerelektronik umfasst. Die einzelnen Magnetbaugruppen umfassen jeweils ein Gehäuse und einen im Gehäuse angeordneten Wicklungsträger, auf welchen eine über Anschlussleitungen mit der Ansteuerelektronik verbundene Spulenwicklung aufgewickelt ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Wicklungsträger der einzelnen Magnetbaugruppen ist jeweils ein Freiraum ausgebildet. Hierbei ist eine Füllvorrichtung ausgeführt, den Freiraum zu reduzieren und eine sich zwischen der Spulenwicklung und dem Gehäuse und dem Ventildom ausbildende Koppelkapazität zu erhöhen.

Zudem wird ein Fahrdynamiksystem für ein Fahrzeug, mit einer solchen Magnetventilanordnung vorgeschlagen.

So kann die erfindungsgemäße Magnetventilanordnung beispielswiese in Fahrdynamikregelfunktionen und/oder Bremsregelfunktionen eingesetzt werden, um EMV-Störungen vom Hydraulikblock zur Ansteuerelektronik zurückzuführen und diese zu reduzieren bzw. zu eliminieren.

Die Koppelimpedanz im Magnetventil ist kapazitiv. Das bedeutet, dass eine Erhöhung der Koppelkapazität der Magnetbaugruppe des Magnetventils eine Reduzierung der Koppelimpedanz des Magnetventils bewirkt. Aufgrund der Signalfrequenzen der Störung durch die Steuerelektronik reichen zur Reduzierung der Koppelimpedanz der einzelnen Magnetventile bereits Koppelkapazitäten im Pikofaradbereich (pF-Bereich) aus. Die aktuelle Konstruktion der Magnetventile wird dahingehend optimiert, dass die Koppelkapazität zwischen der Spulenwicklung und dem Gehäuse, welches hier aus einem magnetischen und elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus einem Metall, wie beispielsweise einer Eisenlegierung oder Stahl, besteht und dem Ventildom vergrößert wird. Die Koppelkapazität der Magnetbaugruppe entsteht zwischen der Spulenwicklung und dem inneren sowie dem äußeren Körper bzw. Gehäuse, in welchem die Spulenwicklung angeordnet ist.

Unter der Ansteuerelektronik kann vorliegend eine elektronische Schaltung verstanden werden, welche eine Leiterplatte und mindestens ein elektronisches Bauelement umfasst, um Steuersignale zu erzeugen und an die Magnetventile der Magnetventilanordnung auszugeben. Diese Steuersignale werden üblicherweise als Stromfluss durch eine Spule des jeweiligen Magnetventils zur Verfügung gestellt und führen zu einer Magnetkraft, welche einen beweglichen Anker im Inneren eines Ventildoms des Magnetventils bewegt.

Unter dem Hydraulikblock kann vorliegen ein Metallblock, vorzugsweise aus Aluminium, verstanden werden, in welchen mehrere Hydraulikpfade bzw. Hydraulikkanäle und Anschlussbohrungen eingebracht sind. In die einzelnen Aufnahmebohrungen können die Magnetventile oder Sensoren, wie beispielsweise ein Drucksensor oder ein Temperatursensor, oder Hydraulikleitungen eingeschraubt oder eingepresst werden. Zudem kann ein Antrieb für eine Fluidpumpe mit dem Hydraulikblock verbunden sein.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die erhöhten Koppelkapazitäten der Magnetbaugruppen der einzelnen Magnetventile jeweils eine niederimpedante Rückführung für Störsignale vom Hydraulikblock zur Ansteuerelektronik bewirken können, so dass mehrere elektrisch parallele Rückführungspfade zwischen dem Hydraulikblock und der Ansteuerelektronik entstehen können. Da übliche Fahrdynamik- und/oder Bremsregelsysteme meist acht bis zwölf Magnetventile aufweisen, entspricht eine Gesamtkoppelimpedanz der Rückführung einer Parallelschaltung der Koppelimpedanzen aller Magnetventile. Damit entstehen parasitär acht bis zwölf Koppelkapazitäten in den Spulenwicklungen der eingesetzten Magnetventile. Eine Gesamtkoppelimpedanz ergibt sich aus der Parallelschaltung der Koppelimpedanzen der Magnetventile und ergibt in Summe eine niedrigere Koppelimpedanz des Rückführpfades als nur eine Feder- oder Schraub- oder Klemm- oder Steckverbindung von herkömmlichen Magnetventilanordnungen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Magnetventilanordnung kann die Füllvorrichtung ein Füllmaterial mit einer vorgegebenen Permittivität umfassen, welche sehr viel größer als 1 ist. So können beispielsweise Klebstoffe, Silikone oder Wärmeleitmedien als Füllmaterial verwendet werden, welches flüssig in den Freiraum eingebracht und ausgehärtet werden kann. In alternativer Ausgestaltung der Magnetventilanordnung kann die Füllvorrichtung eine Hülse umfassen, welche zwischen der Spulenwicklung und dem Gehäuse in den Freiraum eingebracht werden kann. Diese Hülse kann beispielsweise nach Abschluss des Wickelvorgangs der Spulenwicklung auf einen Wicklungsträger aufgebracht werden. Vorzugsweise kann die Hülse aus einem Kunststoff material bestehen, dessen Permittivität sehr viel größer als 1 ist.

In weiterer alternativer Ausgestaltung der Magnetventilanordnung kann die Wicklungsstruktur der Spulenwicklung verändert werden. So kann ein zusätzlicher Randabschnitt der Spulenwicklung einen Gesamtquerschnitt der Spulenwicklung vergrößern und die Füllvorrichtung ausbilden. Dadurch liegen Windungen im Randabschnitt der Spulenwicklung sehr nahe am Gehäuse, so dass der Freiraum reduziert und die Koppelkapazität deutlich vergrößert werden kann. Der zusätzliche Randabschnitt der Spulenwicklung kann beispielsweise einen trapezförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Zudem kann zur weiteren Erhöhung der Koppelkapazität zusätzlich zur Änderung der Wicklungsstruktur ein Füllmaterial mit einer vorgegebenen Permittivität, welche sehr viel größer als 1 ist, in den verbliebenen Freiraum eingebracht werden.

Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung wird die Koppelkapazität der einzelnen Magnetventile konstruktiv vergrößert, beispielsweise durch Auffüllen des Freiraums zwischen der Spulenwicklung und dem Gehäuse oder durch Ändern der Wicklungsstruktur der Spulenwicklung, so dass der Abstand minimal ist und die Windungen im Randbereich der Spulenwicklung sehr nah am Gehäuse liegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine schematische ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung für ein Fahrdynamiksystem.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Magnetbaugruppe eines Magnetventils der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Magnetbaugruppe eines Magnetventils der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung aus Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Magnetbaugruppe eines Magnetventils der erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung aus Fig. 1.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetventilanordnung 1 für ein Fahrdynamiksystem einen Hydraulikblock 3, mehrere Magnetventile 10, 10A, 10B, IOC, welche jeweils einen Ventildom 11 und eine Magnetbaugruppe 12, 12A, 12B, 12C umfassen, und eine Ansteuerelektronik 8. Die einzelnen Magnetbaugruppen 12, 12A, 12B, 12C umfassen jeweils ein Gehäuse 13 und einen im Gehäuse 13 angeordneten Wicklungsträger 14, auf welchen eine über Anschlussleitungen 9 mit der Ansteuerelektronik 8 verbundene Spulenwicklung 15 aufgewickelt ist. Zwischen dem Gehäuse 13 und dem Wicklungsträger 14 der einzelnen Magnetbaugruppen Magnetbaugruppe 12, 12A, 12B, 12C ist jeweils ein Freiraum 16 ausgebildet. Hierbei reduziert eine Füllvorrichtung 18 den Freiraum 16 und erhöht eine sich zwischen der Spulenwicklung 15 und dem Gehäuse 13 und dem Ventildom 11 ausbildende Koppelkapazität.

Die Magnetventilanordnung 1 wird vorzugsweise in Fahrdynamiksystemen zur Ausführung von Fahrdynamikregelfunktionen und/oder Bremsregelfunktionen eingesetzt. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ansteuerelektronik 8 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte 8A und mehrere elektronische Bauelemente 8B, um Steuersignale zu erzeugen und über Anschlussleitungen 9 an die Magnetventile 10, 10A, 10B, IOC der Magnetventilanordnung 1 auszugeben. Diese Steuersignale werden im dargestellten Ausführungsbeispiel als Stromfluss durch die Spulenwicklungen 15 des jeweiligen Magnetventils 10, 10A, 10B, IOC zur Verfügung gestellt und führen zu einer Magnetkraft, welche einen nicht näher dargestellten beweglichen Anker im Inneren des Ventildoms 11 des Magnetventils 10, 10A, 10B, IOC bewegt.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist ein als Elektromotor 5A ausgeführter Antrieb 5 für eine nicht näher dargestellte Fluidpumpe mit dem Hydraulikblock 3 verbunden. Der Elektromotor 5A ist über Anschlussleitungen 9 mit der Ansteuerelektronik 8 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikblock 3 als Aluminiumblock ausgeführt, in welchen mehrere nicht näher dargestellte Hydraulikpfade bzw. Hydraulikkanäle und Anschlussbohrungen eingebracht sind. In die einzelnen Aufnahmebohrungen sind die Magnetventile 10, 10A, 10B, IOC einpresst. Zudem sind Hydraulikleitungen 7 in den Hydraulikblock 3 eingeschraubt, welche beispielsweise nicht näher dargestellte Radbremsen mit den Fluidkanälen im Hydraulikblock 3 verbinden.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, sind im dargestellten Ausschnitt der Magnetventilanordnung 1 die Magnetbaugruppen 12, 12A, 12B, 12C von vier Magnetventilen 10, 10A, 10B, IOC sichtbar. Hierbei bewirken die erhöhten Koppelkapazitäten der einzelnen Magnetbaugruppen Magnetbaugruppe 12, 12A, 12B, 12C jeweils eine niederimpedante Rückführung für Störsignale vom Hydraulikblock 3 zur Ansteuerelektronik 8, so dass mehrere elektrisch parallele Rückführungspfade zwischen dem Hydraulikblock 3 und der Ansteuerelektronik 8 entstehen.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Füllvorrichtung 18 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Magnetbaugruppe 12A für ein Magnetventil 10A ein Füllmaterial 18A mit einer vorgegebenen Permittivität, welche sehr viel größer als 1 ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Füllmaterial 18A ein Silikon, welches nach dem Aufbringen der Spulenwicklung 15 auf den Wicklungsträger und dem Einsetzen des Wicklungsträgers 14 in das haubenförmige Gehäuse 13 aus Stahl flüssig in den Freiraum 16 einbracht und ausgehärtet wird. Das haubenförmige Gehäuse 13 weist eine mittige Durchführung auf, welche den Ventildom 11 zumindest teilweise umschließt. Nach dem Einbringen des Füllmaterials 18A wird ein ringförmiger Boden in das offene Ende des Gehäuses 13 eingepresst. Anschließend wird die Magnetbaugruppe auf den Ventildom 11 aufgesteckt oder aufgepresst.

Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann anstatt Silikon ein Klebstoff oder ein Wärmeleitmedium oder ein anderes geeignetes Material als Füllmaterial 18A in den Freiraum 16 eingebracht werden.

Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Füllvorrichtung 18 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Magnetbaugruppe 12 B für ein Magnetventil 10B eine Hülse 18B, welche zwischen der Spulenwicklung 15 und dem Gehäuse 13 in den Freiraum 16 eingebracht ist. Die Hülse 18B besteht aus einem Kunststoffmaterial, dessen Permittivität sehr viel größer als 1 ist.

Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die Füllvorrichtung 18 im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Magnetbaugruppe 12C für ein Magnetventil IOC eine Spulenwicklung 15 mit einer veränderten Wicklungsstruktur. Die Spulenwicklung 15 umfasst einen zusätzlichen Randabschnitt 18C, welcher einen Gesamtquerschnitt der Spulenwicklung 15 vergrößert und die Füllvorrichtung 18 ausbildet. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, weist zusätzliche Randabschnitt 18C der Spulenwicklung 15 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen gestrichelt dargestellten trapezförmigen Querschnitt auf. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, ragt der zusätzliche Randabschnitt 18C der Spulenwicklung 15 zumindest teilweise aus dem Wicklungsträger 14 heraus und reduziert den Freiraum 16 zwischen der Spulenwicklung 15 und dem Gehäuse 13.

Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Magnetbaugruppe 12 weist der zusätzliche Randabschnitt 18C einen rechteckigen Querschnitt auf.