DE102008050933B4

DE102008050933B4 - Laminierte Struktur für ein Fluid

Info

Publication number: DE102008050933B4
Application number: DE102008050933.7A
Authority: DE
Inventors: Keiichi Minegishi; Yasunori Yoshida; Kouji Wada; Youichi Kawamura
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2028-10-11
Also published as: JP5252264B2; CN101408269B; US20090098407A1; JP2009097520A; CN101408269A; DE102008050933A1; US7923124B2

Abstract

Eine laminierte Struktur (10) für ein Fluid mit:
drei Blockelementen (12, 14, 16), die durch ein erstes Blockelement (12), ein Zwischenelement (14) und ein zweites Blockelement (16) gebildet werden,
wobei das erste Blockelement (12), das Zwischenelement (14) und das zweite Blockelement (16) in dieser Reihenfolge gestapelt und miteinander verbunden sind,
wobei die Blockelemente (12, 14, 16) miteinander durch Schweißen oder durch Diffusionsverbinden verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätskonstante des Zwischenelements (14) so gewählt ist, dass sie größer ist als die Elastizitätskonstanten des ersten Blockelements (12) und des zweiten Blockelements (16),
dass die ersten und zweiten Blockelemente (12, 16) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus einer aluminium-magnesium-silizium-basierten Legierung hergestellt sind, und
dass das Zwischenelement (14) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus einer aluminium-kupfer-magnesium-basierten Legierung, hergestellt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine laminierte Struktur für ein Fluid, in der Fluiddurchgänge ausgebildet sind. Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung eine laminierte Struktur für ein Fluid, wobei ein Zwischenelement zwischen metallischen Blockelementen angeordnet ist, um darin Fluiddurch-gänge auszubilden, wobei die Elastizitätskonstante des Zwischenelementes größer ist als die der metallischen Blockelemente und wobei außerdem die Elemente miteinander durch Diffusionsverbinden (Diffusions-Kontaktherstellen) oder Schweißen verbunden werden. Konkret betrifft somit die Erfindung eine laminierte Struktur für ein Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Zwecke der Lieferung eines Druckfluids zu einer gewünschten Stelle und zum Antreiben einer fluid-betätigten Vorrichtung ist ein Fluiddurchgang zwischen einer Druckfluidzufuhrquelle (beispielsweise einer Unterdruckzufuhr-quelle) und der fluid-betätigten Vorrichtung angeordnet. Diese Arten von Fluiddurchgängen werden hergestellt, indem Löcher in metallische oder Kunststoffblöcke gebohrt werden und indem darin Nuten durch Fotoätzen oder in manchen Fällen durch Pressen ausgebildet werden. In jüngerer Zeit wurden zum Platzsparen oder gemäß den Einsatzbedingungen verschiedener Vorrichtungen Strukturen eingesetzt, bei denen Fluiddurchgänge in drei Dimensionen innerhalb eines Blockkörpers ausgebildet sind. Entsprechend diesen Erfordernissen wird eine Struktur eingesetzt, bei welcher eine Mehrzahl von Blöcken, die den Block-körper bilden, aufeinander gestapelt oder laminiert werden.
Bei dieser Art von laminierter Struktur für ein Fluid wurden verschiedene Verfahren eingesetzt, um die Mehrzahl von Blöcken, die gestapelt und miteinander laminiert sind, zu verbinden.
Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen ein Magnesiumpulver oder dergleichen auf Verbindungsflächen einer Mehrzahl von Aluminiumlegierungselementen aufgebracht wird, und daran eine Diffusionsverbindung durchgeführt wird (vergleiche japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. JP 2001-262331 A und JP 08-033990 A sowie N. Matsumoto et al, „Electric-Joining of 5052 and 6063A1 Alloys“, 2006 Japan Institute of Metals, Lecture Outline Series (139. Treffen), Japan Institute of Metals, 16. September 2006), und bei denen eine Plattierungsschicht auf der Verbindungsfläche eines Basismaterials, das mit einem anderen Blockelement diffusionsverbunden wird, ausgebildet ist (vergleiche japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 06-218559 A ). Außerdem ist es bekannt, eine Silberschicht an der Verbindungsfläche zwischen einem Aluminiumelement und einem Kupferelement auszubilden, um diese beiden Elemente zu verbinden (vergleiche japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2005-052885 A ).
Bei den in den oben beschriebenen Druckschriften offenbarten technischen Konzepten treten aber dann, wenn solche Elemente mit anderen Elementen in einem Zustand verbunden werden, in dem darin Fluidströmungsdurchgänge ausgebildet sind, Fälle auf, bei denen diese Fluiddurchgänge durch die anderen Elemente deformiert werden. Durch solche deformierten Strömungsdurchgänge wird beispielsweise der Fluidwiderstand geändert, und es wird schwierig, Fluiddruckvorrichtungen mit einem gewünschten Druck (beispielsweise bei einem bestimmten Vakuum oder Unterdruck) anzutreiben und zu steuern. Wenn die Elemente aus Kunstharzen gebildet sind, ist außerdem ihre Festigkeit gering und über einen längeren Zeitraum können leicht Veränderungen auftreten. Dies kann dazu führen, dass ihre Funktionen in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen variieren.
Aus der gattungsgemäßen DE 199 42 914 A1 ist ein Gehäuse für ein hydraulisches Ventil bekannt, das aus mehreren plattenartigen Segmentblechen besteht, die miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei eine erste Gruppe von Segmentblechen Ausnehmungen aufweist, die mit dem Ventil die Funktion von Dichtstellen übernehmen, und eine zweite Gruppe von Segmentblechen, die mit Ausnehmungen versehen sind, die die Funktion von Druckmittelkanälen übernehmen. Die Segmentbleche der ersten Gruppe bestehen aus legiertem Stahl während die Segmentbleche der zweiten Gruppe aus unlegiertem Stahl bestehen.
Die GB 11 17 185 beschreibt einen Fluidlogikkreismechanismus mit mehreren übereinandergestapelten Blockelementen, in denen Fluidkanäle und -durchgänge ausgebildet sind. Ventileinheiten werden auf einer Platte angeordnet, die über eine Dichtung auf einer weiteren Platte angeordnet ist. Über die Dichtung werden die Fluidkanäle in den Platten miteinander verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme gemacht und hat die Aufgabe, eine laminierte Struktur für ein Fluid zu schaffen, bei dem Blockelemente gestapelt sind, und in dem Fall, dass Fluidströmungsdurchgänge in ihrem Inneren ausgebildet sind, eine Deformierung dieser Strömungsdurchgänge auf ein Minimum reduziert werden kann. Außerdem soll die Festigkeit der laminierten Struktur höher, die Haltbarkeit exzellent, und eine Fluiddruckvorrichtung in einem gewünschten Zustand angetrieben oder gesteuert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die laminierte Struktur für ein Fluid gekennzeichnet durch eine laminierte Struktur, bei der zwei oder mehr Blockelemente gestapelt sind, wobei die Elastizitätskonstanten von Blockelementen, die nebeneinander angeordnet sind, jeweils unterschiedlich sind.
Die laminierte Struktur für ein Fluid weist erfindungsgemäß drei Blockelemente (das heißt ein erstes Blockelement, ein Zwischenelement und ein zweites Blockelement) aufweisen, wobei das erste Blockelement, das Zwischenelement und das zweite Blockelement in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt sind und jeweils miteinander verbunden sind, und wobei außerdem die Elastizitätskonstante des Zwischenelementes so gewählt ist, dass sie größer ist als die Elastizitätskonstanten des ersten Blockelements und des zweiten Blockelements.
Die Elemente werden miteinander durch Schweißen oder durch Diffusionsverbinden verbunden. Wenn das erste und das zweite Blockelement aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung hergestellt sind, und vorzugsweise aus einer aluminium-magnesium-silizium-basierten Legierung, und wenn das Zwischenelement aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung und vorzugsweise aus einer aluminium-kupfer-magnesium-basierten Legierung hergestellt ist, können außerdem Effekte erreicht werden, bei denen die laminierte Struktur sowohl leichtgewichtig ist als auch eine exzellente Haltbarkeit aufweist. Da das Zwischenelement eine höhere Elastizität aufweist als die Strömungsdurchgänge und die ersten und zweiten Blockelemente, kann eine größere Festigkeit erreicht werden, wobei auch die Haltbarkeit exzellent ist.
In Weiterbildung der laminierten Struktur der vorliegenden Erfindung kann durch Laminieren des ersten Blockelements, des Zwischenelementes und des zweiten Blockelements in dieser Reihenfolge, wobei die Elastizitätskonstante des Zwischenelements so gewählt ist, dass sie größer ist als die Elastizitätskonstanten des ersten Blockelements und des zweiten Blockelements, eine Deformation der Strömungsdurchgänge, die in dem ersten Blockelement ausgebildet sind, minimiert werden, und es kann eine laminierte Struktur für ein Fluid erhalten werden, in der hochgenaue Strömungsdurchgänge ausgebildet sind.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer laminierten Struktur für ein Fluid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der laminierten Struktur für ein Fluid gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, die eine Verschiebungsverteilung in X-Richtung zeigt, in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist;
3B ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, die eine Verschiebungsverteilung in X-Richtung zeigt, in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 6 mm ist;
3C ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, die eine Verschiebungsverteilung in X-Richtung zeigt, in einem Querschnitt einer Platte der gleichen Dicke wie die laminierte Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist;
4A ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, die eine Verteilung der äquivalenten Belastung zeigt, in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist;
4B ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, die eine Verteilung der äquivalenten Belastung zeigt, in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 6 mm ist;
4C ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungsweise einer Simulation, das die Verteilung der äquivalenten Belastung zeigt, in einem Querschnitt einer Platte der gleichen Dicke wie die laminierte Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Größe einer Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht der laminierten Struktur für ein Fluid, bei der eine Vorbearbeitung durchgeführt wurde, bevor Elektromagnetventile daran befestigt werden;
6A und 6B sind perspektivische Ansichten der laminierten Struktur für ein Fluid, an der Elektromagnetventile befestigt sind; und
7 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer laminierten Struktur für ein Fluid, die ein modifiziertes Beispiel der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer laminierten Struktur 10 für ein Fluid, während 2 eine erläuternde perspektivische Ansicht der laminierten Struktur 10 gemäß 1 ist.
Wie in 1 gezeigt ist, besteht die laminierte Struktur 10 für ein Fluid aus einem ersten Blockelement 12, einem Zwischenelement 14 und einem zweiten Blockelement 16. Das erste Blockelement 12 besteht aus einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und noch stärker bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung der 6000er Reihe gemäß dem JIS Standard. Eine JIS (Japan Industrial Standard) Aluminiumlegierung der 6000er Reihe besteht im Wesentlichen aus Komponenten aus Aluminium, Magnesium und Silizium. Nuten 18 bis 24 und eine Ablassöffnung 26, durch welche ein Druckfluid fließt, sind in dem ersten Blockelement 12 ausgebildet.
Das Zwischenelement 14 besteht aus einer Metallplatte, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung und noch stärker bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung der 2000er Reihe gemäß dem JIS Standard. Eine Aluminiumlegierung der 2000er Reihe gemäß dem JIS Standard besteht grundsätzlich aus Komponenten aus Aluminium, Kupfer und Magnesium. Außerdem ist die Elastizitätskonstante des Zwischenelements 14 größer als die Elastizitätskonstante des ersten Blockelements 12. Noch stärker bevorzugt ist die Elastizitätskonstante in Längsrichtung und die seitliche Elastizitätskonstante des Zwischenelements 14 jeweils größer als die Elastizitätskonstanten in Längs- und seitlicher Richtung des ersten Blockelements 12.
In dem Zwischenelement 14 sind Durchgangsöffnungen ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 30 kommuniziert mit der Nut 18 an einem Endabschnitt 18a der Nut 18, die Durchgangsöffnung 32 kommuniziert mit der Nut 20 an einem Endabschnitt 20a der Nut 20, die Durchgangsöffnung 34 kommuniziert mit der Nut 22 an einem Endabschnitt 22a der Nut 22 und die Durchgangsöffnung 38 kommuniziert mit einer dreizweigigen Nut 24 an derem einen Endabschnitt 24a. Außerdem kommuniziert die Durchgangsöffnung 42 mit der Nut 22 an dem anderen Endabschnitt 22b der Nut 22, während die Durchgangsöffnung 44 mit der Nut 24 an dem anderen Endabschnitt 24b kommuniziert, der an einem der anderen Enden der Nut 24 ausgebildet ist. Außerdem kommuniziert die Durchgangsöffnung 46 mit der Nut 18 an einem anderen Ende 18b der Nut 18, die Durchgangsöffnung 48 kommuniziert mit Nut 24 an deren anderem Endabschnitt 24c, der an einem anderen der anderen Enden der Nut 24 ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung 50 kommuniziert mit der Nut 20 an einem gekrümmten Abschnitt 20b derselben, welcher in der Mitte entlang der Nut 20 ausgebildet ist. Außerdem kommuniziert die Durchgangsöffnung 52 mit der Nut 20 an einem Endabschnitt 20c derselben an dem anderen Ende der Nut 20, die Durchgangsöffnung 54 kommuniziert mit der Ablassöffnung 26, und die Durchgangsöffnung 56 kommuniziert mit der Nut 18 an einem Endabschnitt 18c eines Nutenabschnitts, der an einer mittleren Stelle von der Nut 18 abzweigt. Fluidströmungsdurchgänge werden durch die Nuten 18, 20, 22, 24 des ersten Blockelements 12 und die untere Fläche 57 des Zwischenelementes 14 gebildet.
Das zweite Blockelement 16 besteht aus dem gleichen Material wie das erste Blockelement 12. Eine Einlassöffnung 58, eine Auslassöffnung 60 und eine Ablassöffnung 62 sind in dem zweiten Blockelement 16 ausgebildet. Eine dreizweigige Nut 64, durch welche das Fluid hindurchtritt, ist an einem Bodenabschnitt 63 des zweiten Blockelements 16 ausgebildet. Die Einlassöffnung 58 kommuniziert mit der Nut 18 an einem Endabschnitt 18a derselben über die Durchgangsöffnung 30, die Auslassöffnung 60 kommuniziert mit der Nut 20 an einem Endabschnitt 20a derselben über die Durchgangsöffnung 32, und die Ablassöffnung 62 kommuniziert mit der Nut 22 an einem Endabschnitt 22a derselben über die Durchgangsöffnung 34. Außerdem kommuniziert ein Endabschnitt 64a an einem Ende der Nut 64 mit der Durchgangsöffnung 38, ein Endabschnitt 64b an einem anderen Ende der Nut 64 kommuniziert mit der Durchgangsöffnung 36, und ein Endabschnitt 64c an dem anderen Ende der Nut 64 kommuniziert mit der Durchgangsöffnung 40. Somit wird durch die obere Fläche 65 des Zwischenelements 14 und die Nut 64 des zweiten Blockelements 16 ein Fluidströmungsdurchgang gebildet.
Die laminierte Struktur 10 für ein Fluid gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Das erste Blockelement 12, das Zwischenelement 14 und das zweite Blockelement 16 sind in dieser Reihenfolge (in Z-Richtung in 1) gestapelt und miteinander durch Diffusionsverbinden verbunden. Dieses Diffusionsverbinden wird durchgeführt, indem eine Druckkraft in der Z-Richtung auf die laminierte Struktur 10 aufgebracht wird, wobei die laminierte Struktur 10 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Die laminierte Struktur 10 für ein Fluid, die durch Diffusionsverbinden des ersten Blockelements 12, des Zwischenelements 14 und des zweiten Blockelements 16 gebildet wird, ist in 2 gezeigt.
Die 3A und 3B sind erläuternde Diagramme der Wirkungen einer Simulation, die eine Verschiebungsverteilung in X-Richtung zeigen, bei einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2 für Fälle, bei denen eine Druckkraft auf die laminierte Struktur 10 für ein Fluid aufgebracht wird. Hierbei zeigt 3A einen Fall, bei dem die Größe einer Kompressionsverschiebung in Z-Richtung gleich 3 mm ist, und 3B zeigt einen Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung in Z-Richtung gleich 6 mm ist. 3C ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungen einer Simulation, dass die Verschiebungsverteilung in X-Richtung zeigt, bei einem Schnitt entlang der Z-Richtung für einen Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung in der Z-Richtung gleich 3 mm ist, wobei eine Platte die gleiche Dicke wie die laminierte Struktur 10 aufweist und aus einer Legierung der 6000er Reihe des JIS hergestellt ist.
Die 4A und 4B sind erläuternde Diagramme der Wirkungen einer Simulation, die die Verteilung der äquivalenten Belastungen zeigen, bei einem Schnitt entlang der Linie II-II in 2 für Fälle, bei denen einen Druckkraft auf die laminierte Struktur 10 für ein Fluid aufgebracht wird. Hierbei zeigt 4A einen Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung in Z-Richtung gleich 3 mm ist. 4B zeigt einen Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung in Z-Richtung gleich 6 mm ist. 4C ist ein erläuterndes Diagramm der Wirkungen einer Simulation, das die Verteilung einer äquivalenten Belastung zeigt, bei einem Schnitt entlang der Z-Richtung für einen Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung in der Z-Richtung gleich 6 mm ist, wobei eine Platte die gleiche Dicke aufweist wie die laminierte Struktur 10 und aus einer Legierung der 6000er Reihe gemäß dem JIS-Standard hergestellt ist. In diesem Fall wird die äquivalente Belastung durch die mittlere quadratische Abweichung (Standardabweichung) der X-Richtung und der Y-Richtung dargestellt.
Bei den in den 3A bis 3C und den 4A bis 4C gezeigten Simulationsergebnissen werden die Verschiebungen und äquivalenten Belastungen in X-Richtung für Fälle verglichen, bei denen die Werte der Druckkraft geändert werden, wobei Druckkraftwerte verwendet werden, bei denen eine Diffusionsverbindung erreicht wird.
Im Hinblick auf die Größe der Verschiebung wird, unter Konzentration auf die Verschiebungen in der Nähe der oberen Fläche des ersten Blockelements 12, in der die Nuten ausgebildet sind, bei einem kleinen Verschiebungsbereich, der ein Bereich ist, in dem die Verschiebung bei oder unter 0,143 * 10^-3 (mm) liegt, in dem Fall, dass die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist, wie es in 3A gezeigt ist, der Bereich einer kleinen Verschiebung etwa 50% in einer Breitenrichtung einnehmen. In dem Fall, dass die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 6 mm ist, wie es in 3B gezeigt ist, nimmt der Bereich der kleinen Verschiebung etwa 25% in der Breitenrichtung ein. In dem Fall, der in 3C gezeigt ist, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung ebenfalls gleich 3 mm ist, nimmt der Bereich der kleinen Verschiebung etwa 12% in der Breitenrichtung ein. Wie sich aus den 3A und 3B erkennen lässt, kann bei den laminierten Strukturen 10 für ein Fluid mit der gleichen dreilagigen Struktur in dem Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist, ein Bereich der geringen Verschiebungsgröße erreicht werden, der etwa zweimal größer ist als bei dem Fall, bei dem die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 6 mm ist. Wie sich aus den 3A und 3C erkennen lässt, kann außerdem auch dann, wenn die Größen der Kompressionsverschiebungen bei 3 mm gleich sind, bei der laminierten Struktur 10 für ein Fluid ein Bereich kleiner Verschiebungen erreicht werden, der etwa vier mal größer ist als bei einer Platte, die aus einem einzigen Material hergestellt ist.
Hinsichtlich der äquivalenten Belastung kann außerdem bei Konzentration auf Verschiebungen in der Nähe der oberen Fläche des ersten Blockelements 12, in dem die Nuten ausgebildet sind, für einen Bereich niedriger Belastung, der ein Bereich ist, in dem die äquivalente Belastung bei oder unterhalb von 0,477 *10¹⁰ (Pa) liegt, in dem Fall, dass die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist, wie es in 4A gezeigt ist, der Bereich geringer Belastung etwa 90% in einer Breitenrichtung einnehmen. In dem Fall, dass die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 6 mm ist, wie es in 4B gezeigt ist, tritt der Bereich niedriger Belastung in der breiten Richtung überhaupt nicht auf, und der gesamte Bereich wird durch ein äquivalente Belastung von 0,718*10¹⁰ (Pa) oder größer eingenommen. In dem in 4C gezeigten Fall, in dem die Größe der Kompressionsverschiebung ebenfalls gleich 3 mm ist, nimmt der Bereich niedriger Belastung etwa 50% in der Breitenrichtung ein.
Wie man aus den 4A und 4B erkennt, kann bei laminierten Strukturen 10 für ein Fluid mit der gleichen dreilagigen Struktur in dem Fall, in dem die Größe der Kompressionsverschiebung gleich 3 mm ist, ein Bereich geringer Belastung erreicht werden. Wenn die Größe der Kompressionsverschiebung aber gleich 6 mm ist, kann ein Bereich geringer Belastung nicht erreicht werden. Wie sich aus in 4A und 4C erkennen lässt, kann außerdem selbst dann, wenn die Größen der Kompressionsverschiebung jeweils bei 3 mm gleich sind, in der laminierten Struktur 10 für ein Fluid ein Bereich geringer Belastung erhalten werden, der etwa zweimal größer ist als bei einer Platte, die aus einem einzigen Material hergestellt ist.
Dementsprechend kann bei der laminierten Struktur 10 für ein Fluid eine Verringerung der Auswirkungen der Verschiebungsmenge und der Belastungen zwischen dem Zwischenelement 14 und den ersten und zweiten Blockelementen 12, 16 möglich gemacht werden, wenn ein Material mit einer vergleichsweise geringen Elastizitätskonstante für das erste Blockelement 12 und das zweite Blockelement 16 ausgewählt wird, d.h., wenn das erste Blockelement 12 und das zweite Blockelement 16 aus einem weichem Material hergestellt werden, während andererseits für das Zwischenelement 14, das zwischen dem ersten Blockelement 12 und dem zweiten Blockelement 16 angeordnet ist, ein Material mit einer vergleichsweise hohen Elastizitätskonstante ausgewählt wird, d.h. wenn eine Struktur mit einem darin gestapelten harten Material ausgewählt wird. Als Folge hiervon kann die Deformation von Strömungsdurchgängen, die in dem ersten Blockelement 12 und dem zweiten Blockelement 16 ausgebildet sind, auf ein Minimum verringert werden. Eine laminierte Struktur 10 für ein Fluid, in dem Strömungsdurchgänge ausgebildet sind, die sowohl eine hohe Präzision als auch eine exzellente Haltbarkeit aufweisen, kann erreicht werden.
Als nächstes soll ein Verfahren für einen Fall beschrieben werden, bei dem beispielsweise Elektromagnetventile (Solenoidventile) an der laminierten Struktur 10 für ein Fluid angebracht und mit dieser verwendet werden. 5 ist eine perspektivische Ansicht der laminierten Struktur 10 für ein Fluid, an welcher Vorbearbeitungsschritte durchgeführt wurden, bevor daran Elektromagnetventile befestigt werden. Die 6A und 6B sind perspektivische Ansichten der laminierten Struktur 10 für ein Fluid, wobei daran Elektromagnetventile befestigt sind.
Bei der laminierten Struktur 10 für ein Fluid wird zunächst, wie in 5 gezeigt ist, dass zweite Blockelement 16 ausgeschnitten, so dass ein Teil eines Eckabschnitts größtenteils ausgehöhlt wird. Anschließend werden Befestigungslöcher 66a, 66b, die Durchgangsöffnungen bilden, von der oberen Fläche des zweiten Blockelements 16 ausgebildet, und gleichzeitig damit wird eine Durchgangsöffnung 68 ausgebildet, die mit der Nut 64 an deren Endabschnitt 64b kommuniziert. Außerdem wird eine Durchmessererweiterung durchgeführt, um Verbindungsanschlüsse an der Einlassöffnung 58 und der Auslassöffnung 60 anbringen zu können.
Als nächstes werden Gewindelöcher 70a bis 70d und Befestigungslöcher 72a bis 72c in dem Zwischenelement 14 ausgebildet, um daran die Elektromagnetventile befestigen zu können. In diesem Fall wird eine Nut 74, die mit der Ablassöffnung 26 in Verbindung steht, an einer Bodenfläche des ersten Verbindungselements 12 der laminierten Struktur 10 ausgebildet zusammen mit der Ausbildung von Befestigungslöchern (nicht dargestellt) zum Anbringen von Sensoren 84, die später beschrieben werden.
Als nächstes wird ein Verbinder 76a in der Einlassöffnung 58 angebracht, ein Verbinder 76b wird in der Auslassöffnung 60 angebracht, und ein Verbinder 76c wird in der Durchgangsöffnung 68 angebracht. In diesem Fall wird ein Elektromagnetventil 78a an einer Position angeordnet, die den Befestigungslöchern 72a zugeordnet ist, ein Elektromagnetventil 78b wird an einer Position angeordnet, die den Befestigungslöchern 72b zugeordnet ist, und ein Elektromagnetventil 78c wird an einer Position angeordnet, die den Befestigungslöchern 72c zugeordnet ist. Eine Schraube 80a wird in das Gewindeloch 70a eingeschraubt, eine Schreibe 80b wird in das Gewindeloch 70b eingeschraubt, eine Schraube 80c wird in das Gewindeloch 70c eingeschraubt, und eine Schreibe 80d wird in das Gewindeloch 70d eingeschraubt. Außerdem wird eine Druckplatte 82 an einem Seitenflächenabschnitt des Elektromagnetventils 78c angeordnet. Auf diese Weise werden die Elektromagnetventile 78a bis 78c an dem Zwischenelement 14 befestigt. Ein elektromagnetbetätigtes Ventilelement (nicht dargestellt) im Inneren des Elektromagnetventils 78a wird angetrieben, um die Durchgangsöffnungen 42, 44 zu öffnen und zu schließen. Ein elektromagnetbetätigtes Ventilelement (nicht dargestellt) im Inneren des Elektromagnetventils 78b wird angetrieben, um die Durchgangsöffnungen 46, 48, 50 zu öffnen und zu schließen. Ein elektromagnetbetätigtes Ventilelement (nicht dargestellt) im Inneren des Elektromagnetventils 78c wird angetrieben, um die Durchgangsöffnungen 52, 54, 56 zu öffnen und zu schließen. Außerdem sind die Sensoren 84 an der Bodenfläche des ersten Blockelements 12 angeordnet, um die Strömungsmenge und den Fluiddruck des Fluids, das durch die Durchgangsöff-nungen 36 und 40 strömt, zu erfassen.
In die laminierte Struktur 10 für ein Fluid, an welcher die Elektromagnetventile 78a bis 78c befestigt wurden, wird von dem Verbinder 76a ein Fluid eingeführt. Die Ventilelemente (nicht dargestellt) der Elektromagnetventile 78a bis 78c werden jeweils angetrieben, wobei durch Öffnen und Schließen der Durchgangsöffnungen das Fluid über den Verbinder 76b abgeführt wird.
Wie oben beschrieben wurde, umfasst die laminierte Struktur 10 für ein Fluid gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das erste Blockelement 12, das Zwischenelement 14 und zweite Blockelement 16, wobei diese Elemente in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt sind. Durch Einstellen der Elastizitätskonstante des Zwischenelements 14, so dass sie größer ist als die Elastizitätskonstanten des ersten Blockelements 12 und des zweiten Blockelements 16, kann außerdem eine Deformierung der Nuten 18, 20, 22, 24, die in dem ersten Blockelement 12 ausgebildet sind, minimiert werden. Es kann eine laminierte Struktur für ein Fluid erhalten werden, in der sehr präzise Strömungsdurchgänge ausgebildet sind.
Als nächstes wird eine laminierte Struktur 10A für ein Fluid gemäß einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 7 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der laminierten Struktur 10A für ein Fluid, die eine modifiziertes Beispiel der oben genannten laminierten Struktur 10 ist.
Obwohl bei der laminierten Struktur 10, die in den 5, 6A und 6B gezeigt ist, die Befestigungslöcher 66a, 66b usw. ausgebildet wurden, nachdem das erste Blockelement 12, das Zwischenelement 14 und das zweite Blockelement 16 diffusionsverbunden wurden, kann die laminierte Struktur 10A für ein Fluid auch durch Diffusionsverbinden hergestellt werden, nachdem die Befestigungslöcher 66a, 66b schon vorab in dem ersten Blockelement 12, dem Zwischenelement 14 und dem zweiten Blockelement 16 ausgebildet wurden, so lange das erste Blockelement 12, das Zwischenelement 14 und das zweite Blockelement 16 zuverlässig diffusionsverbunden werden können. Im Einzelnen werden die Nuten 18, 20, 24, die Ablassöffnungen 26, die Befestigungslöcher 66c, 66d und die Befestigungsöffnungen 86 zum Anbringen der Sensoren 84 in dem ersten Blockelement 12 ausgebildet. Außerdem wird die Nut 74 in dessen Bodenfläche ausgebildet. Als nächstes werden die Durchgangsöffnungen, die Befestigungslöcher 66e, 66f, die Gewindelöcher 70a bis 70d und die Befestigungslöcher 72a bis 72c in dem Zwischenelement 14 ausgebildet. Außerdem werden die Einlassöffnungen 78, die Auslassöffnungen 60, die Ablassöffnungen 62, die Befestigungslöcher 66g, 66h und die Durchgangsöffnung 68 in dem zweiten Blockelement 16 ausgebildet. Dann kann die laminierte Struktur 10A für ein Fluid durch Stapeln des ersten Blockelements 12, des Zwischenelements 14 und des zweiten Blockelements 16 in dieser Reihenfolge und durch Diffusionsverbinden dieser Elemente hergestellt werden.
Bei der oben beschriebenen laminierten Struktur 10 für ein Fluid war außerdem eine dreilagige Struktur, die aus drei Elementen bestand, vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Beispielsweise kann die laminierte Struktur auch aus zwei Elementen geformt werden, die entweder aus dem ersten Blockelement 12 oder dem zweiten Blockelement 16 zusammen mit dem Zwischenelement 14 gebildet wird. Außerdem kann die laminierte Struktur auch eine mehrlagige Struktur aufweisen, die aus vier oder mehr Elementen besteht.
Außerdem werden die jeweiligen Elemente der oben beschriebnen laminierten Struktur 10 für ein Fluid jeweils miteinander durch Diffusionsverbinden verbunden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verbindungsverfahren beschränkt. Beispielsweise können die Elemente auch durch ein Schweißverfahren, wie Druckschweißen, Druckverbinden oder dergleichen verbunden werden.

Claims

Eine laminierte Struktur (10) für ein Fluid mit: drei Blockelementen (12, 14, 16), die durch ein erstes Blockelement (12), ein Zwischenelement (14) und ein zweites Blockelement (16) gebildet werden, wobei das erste Blockelement (12), das Zwischenelement (14) und das zweite Blockelement (16) in dieser Reihenfolge gestapelt und miteinander verbunden sind, wobei die Blockelemente (12, 14, 16) miteinander durch Schweißen oder durch Diffusionsverbinden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizitätskonstante des Zwischenelements (14) so gewählt ist, dass sie größer ist als die Elastizitätskonstanten des ersten Blockelements (12) und des zweiten Blockelements (16), dass die ersten und zweiten Blockelemente (12, 16) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus einer aluminium-magnesium-silizium-basierten Legierung hergestellt sind, und dass das Zwischenelement (14) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus einer aluminium-kupfer-magnesium-basierten Legierung, hergestellt ist.