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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebesteuervorrichtung. Derartige Getriebesteuervorrichtungen weisen üblicherweise zwei einander gegenüber angeordnete Gegenbauteile, wie beispielsweise Steuerkästen, auf, sowie eine flächige Getriebesteuerplatte, die zwischen den beiden Gegenbauteilen angeordnet ist. Diese Getriebesteuerplatte hat zum einen die Aufgabe, den Zwischenraum zwischen den beiden Gegenbauteilen bzw. ihren Kanalabschnitten und Bohrungen in Form einer Flachdichtung abzudichten und zum anderen die Aufgabe, Durchgangsöffnungen zwischen Kanälen bzw. Bohrungen in den gegenüberliegenden Gegenbauteilen für ein Fluid zur Verfügung zu stellen, wobei das Fluid in den Kanälen die Funktion eines Getriebes steuert. Die Dichtfunktion wird dabei üblicherweise durch geprägte Sicken und/oder partielle Beschichtungen realisiert. Getriebesteuerplatten weisen also Durchflussöffnungen für ein Fluid auf, über die das Fluid von einer Seite der Getriebesteuerplatte zur anderen Seite der Getriebesteuerplatte durchströmen kann. In derartigen Durchflussöffnungen können zusätzliche Funktionselemente vorhanden sein, beispielsweise Ventilelemente, die den Durchfluss in eine Richtung sperren oder auch kombinierte Ventil-Blendenelemente, die den Durchfluss in eine oder beide Richtungen begrenzen.
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So zeigt beispielsweise die
DE 20 2012 009 539 U1 eine Getriebesteuerplatte, bei der innerhalb einer Durchflussöffnung in der Getriebesteuerplatte ein bewegliches Ventilelement angeordnet ist. Die Befestigung derartiger Funktionselemente erfolgt üblicherweise durch zusätzliche Maßnahmen und ist aufwendig und kostenintensiv.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebesteuervorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der Ventile einfach, kostengünstig und zuverlässig realisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Getriebesteuervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Die erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung weist zwei einander gegenüberliegend angeordnete Gegenbauteile auf. Dies können beispielsweise Steuerkästen (Unterkasten und Oberkasten) und dergleichen sein. Weiterhin befindet sich zwischen den beiden gegenüberliegend angeordneten Gegenbauteilen eine flächige Getriebesteuerplatte. Diese Getriebesteuerplatte weist mindestens eine Durchflussöffnung für ein Fluid auf, das in kommunizierender Verbindung mit Fluidkanälen oder mit einem Fluidkanal und einer Bohrung in den Gegenbauteilen zu beiden Seiten der Getriebesteuerplatte steht.
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Die Fluidkanäle in den Gegenbauteilen verlaufen parallel zur Ebene der Getriebesteuerplatte. Die Bohrungen verlaufen senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Getriebesteuerplatte.
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Wie herkömmliche Getriebesteuerplatten auch, weist die erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte mindestens eine flächige Trägerlage auf. Die Mittelebene dieser Trägerlage soll – wenn nicht im Einzelfall etwas anderes angegeben ist – die Ebene der Getriebesteuerplatte definieren.
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Der einem ersten Gegenbauteil zugewandten ersten Oberfläche der Trägerlage benachbart (mit einer oder mehreren dazwischen liegenden Zwischenlagen) ist eine erste Funktionslage angeordnet. Zwischen der ersten Funktionslage und der Trägerlage ist wiederum eine Federlage angeordnet. Wie oben beschrieben, erstreckt sich die mindestens eine Durchflussöffnung durch die gesamte Getriebesteuerplatte, d. h. auch die erste Funktionslage und die Federlage weisen eine Öffnung auf, die zusammen mit der Öffnung in der Trägerlage die Durchflussöffnung durch die Getriebesteuerplatte bilden. Dabei können die lichten Weiten der Öffnungen in den einzelnen Lagen unterschiedlich groß oder auch gleich groß sein. Die Öffnungen können auch unterschiedliche Gestalt aufweisen oder in Teilöffnungen unterteilt sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn einige oder sämtliche dieser Öffnungen konzentrisch zueinander angeordnet sind, sie können jedoch auch nicht-konzentrisch ausgeführt sein.
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Die Federlage weist nun mindestens einen Federteller auf, der in Projektion der Getriebesteuerplatte senkrecht zu ihrer flächigen Ausdehnung innerhalb der Durchflussöffnung in der Federlage angeordnet ist. Die Durchflussöffnung in der ersten Funktionslage und der Federteller sind nun so ausgestaltet, dass der Federteller im unbelasteten Zustand des Federtellers auf dem an den Umfangsrand der Durchflussöffnung angrenzenden Bereich der ersten Funktionslage aufliegt und die Durchflussöffnung verschließt. Unter angrenzendem Bereich der ersten Funktionslage ist dabei derjenige Bereich der Funktionslage zu verstehen, der sich unmittelbar an den Umfangsrand der Durchgangsöffnung anschließt.
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Beispielsweise kann der Federteller einen größeren Umfang als die lichte Weite der Durchflussöffnung in der ersten Funktionslage aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung ermöglicht es, dass der Durchfluss eines Fluides durch die mindestens eine Durchflussöffnung lediglich in eine Richtung erfolgen kann, nämlich in diejenige, bei der der Federteller von seiner Auflage auf der ersten Funktionslage aufgrund des Fluiddruckes abhebt. Diese wird im Folgenden als Hauptströmungsrichtung bezeichnet. Dadurch öffnet sich ein (Ring-)Spalt zwischen dem Umfangrand der Durchgangsöffnung in der ersten Funktionslage und dem Federteller, so dass das Fluid durch diesen Spalt und weiter durch die Durchgangsöffnung auf die andere Seite der Getriebesteuerplatte fließen kann. In Gegenrichtung wird der Federteller durch den Druck des Fluides auf die erste Funktionslage aufgepresst und sperrt hierdurch den Durchgang des Fluides durch die Durchflussöffnung. Handelt es sich um ein kombiniertes Ventil-Blendenelement, so tritt keine vollständige Sperrung bei Verschluss des Federtellers ein, sondern ein begrenzter Fluidstrom entgegen der Hauptströmungsrichtung ist weiterhin möglich.
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Die Konstruktion des Ventils bzw. Ventil-Blendenelements ermöglicht somit eine reproduzierbare Steuerung des Fluides, auch wenn der an das Ventil bzw. Ventil-Blendenelement angrenzende Bereich der Getriebesteuerplatte zumindest auf einen Gegenbauteil bzw. im Falle der Verbindung zwischen zwei Kanälen auf beiden Gegenbauteilen nicht umlaufend aufliegt und gestützt ist.
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Auf der Trägerlage kann weiterhin zu ihrer zweiten Oberfläche benachbart eine zweite Funktionslage angeordnet sein. Die zweite Funktionslage kann Strömungsleitelemente aufweisen, die im Bereich der Durchflussöffnung durch die zweite Funktionslage bzw. ausgehend von dieser in Flussrichtung oder Gegenflussrichtung angeordnet sind und ein durchströmendes Fluid in eine Rotationsbewegung um die Längsachse der Flussrichtung versetzen.
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Vorteilhafterweise weist die Getriebesteuerplatte mindestens ein Wegbegrenzungselement zur Begrenzung des Weges des Federtellers in Richtung der zweiten Seite der Trägerlage auf. Das Wegbegrenzungselement kann vorteilhafterweise einstückig mit der Trägerlage oder mit der zweiten Funktionslage ausgebildet sein und weiter vorteilhafterweise in Projektion der Getriebesteuerplatte senkrecht zu ihrer flächigen Ausdehnung innerhalb der Durchflussöffnung in der Trägerlage und/oder in der zweiten Funktionslage sowie beabstandet zum Umfang der Durchflussöffnung in der Trägerlage und/oder der zweiten Funktionslage angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist das Wegbegrenzungselement konzentrisch zum Federteller angeordnet, so dass der Federteller bei maximaler Auslenkung mittig auf dem Wegbegrenzungselement aufliegt.
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Das Wegbegrenzungselement kann vorteilhafterweise an mindestens zwei Verbindungsstellen mit dem Umfangsrand der Durchflussöffnung der Trägerlage oder der zweiten Funktionslage verbunden sein. Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung über ein oder mehrere Paare benachbarter Verbindungsstellen, die ebenfalls Teil der Trägerlage oder der zweiten Funktionslage sein können. Diese können vorteilhafterweise längs des Umfangsrandes der Trägerlage oder der zweiten Funktionslage so angeordnet sein, dass die Mitten der Verbindungsstellen jeweils benachbarter Verbindungsstellen um mindestens 85° längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung versetzt zueinander angeordnet sind.
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Als Verbindungselemente können beispielsweise ein oder mehrere Stege verwendet werden, die in Projektion der Getriebesteuerplatte senkrecht zu ihrer flächigen Ausdehnung in die Durchflussöffnung ragen und die gegebenenfalls an ihren in die Durchflussöffnung ragenden Enden miteinander verbunden sind. Sie können dabei einen die Durchflussöffnung überspannenden gemeinsamen Steg oder auch im Bereich ihrer Verbindung miteinander einen Stern mit drei oder mehr Stegelementen bilden. In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung kann als Verbindungselement auch lediglich ein Steg verwendet werden, der frei in die Durchflussöffnung ragt. Hierzu ist es dann vorteilhaft, wenn der Steg eine Mindestbreite von 0,1 bis 0,9 mm aufweist und/oder mit der die betreffende Durchflussöffnung umgebenden Federlage, aus der dieser Steg gebildet ist längs eines Kreisabschnitts von mindestens 25°, vorteilhafterweise mindestens 30° des Kreisumfangs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung einstückig verbunden ist. Letzteres ist insbesondere für einzelne Stege vorteilhaft, die nicht mit weiteren Stegelementen zusammenwirken.
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Vorteilhafterweise kann das Wegbegrenzungselement elastisch gelagert sein und so einen federnden Anschlag für den Federteller bilden. Die Federraten für die Federlage und für dieses elastisch gelagerte Wegbegrenzungselement können unterschiedlich gewählt werden. So ist es möglich, das Öffnungsverhalten des Federtellers variabel längs des Öffnungsweges zu gestalten. Beispielsweise kann das Wegbegrenzungselement eine höhere Federrate aufweisen als die Federlage, so dass die Öffnungsbewegung des Federtellers nach Kontakt mit dem Wegbegrenzungselement deutlich langsamer oder mit geringerer Auslenkung bei gleichem Druck auf den Federteller verläuft.
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Sowohl der Federteller als auch das Wegbegrenzungselement können eine Verformung, beispielsweise eine Prägung, aufweisen, die gegen die Flussrichtung des Fluides (Durchlassrichtung des Federtellers) aus dem Federteller bzw. dem Wegbegrenzungselement hervorragt. Diese kann als eine allgemein konvexe Ausformung oder auch in Form eines Napfes ausgestaltet sein. Diese konvexe oder napfförmige Prägung dient als Strömungsleitelement für das durchströmende Fluid, das dabei um den Federteller bzw. das Wegbegrenzungselement herumgeleitet wird. Dies verringert den Strömungswiderstand dieser Elemente.
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Vorteilhafterweise weist die erste Funktionslage umlaufend um die Durchgangsöffnung längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung eine Verformung wie beispielsweise eine (z. B. geprägte) Sicke oder (z. B. geprägte, z. B. wellenförmige) Profilierung, einen Metallring, einen Bördel oder ein beispielsweise angespritztes Gummielement auf, die in Richtung des Federtellers hervorsteht. Diese bilden für den Federteller ein Auflager, das sowohl die Abdichtung zwischen der ersten Funktionslage und dem Federteller verbessert und zum anderen den Federteller in Durchflussrichtung vorspannt. Über die Gestaltung dieser Prägung, dieses Metallrings oder des Gummielementes kann das Öffnungsverhalten des Federtellers bestimmt werden. Eine derartige Verformung kann jedoch auch ersatzweise oder ergänzend am Federteller längs dessen Außenrand ausgebildet sein, so dass sie in Richtung auf die erste Funktionslage aus dem Federteller hervorsteht, sie bildet hier das Abdicht- und Vorspannelement, die erste Funktionslage das Auflager. Ist sowohl am Federteller als auch an der ersten Funktionslage eine derartige Verformung ausgebildet, können diese Verformungen so angeordnet sein, dass sie bei Kontakt zwischen dem Federteller und der ersten Funktionslage aufeinander zu liegen kommen.
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Auch das Wegbegrenzungselement kann eine entsprechende Verformung, beispielsweise eine Prägung (z. B. eine Sicke oder eine wellenförmige Profilierung), einen Metallring, einen Bördel oder ein Gummielement aufweisen, die als Auflager für den Federteller zur Begrenzung von dessen Öffnungsweg dienen.
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Im Wegbegrenzungselement, in der ersten Funktionslage und/oder im Federteller angeordnete Profilierungen oder Sicken weisen vorteilhafterweise eine senkrecht zur neutralen Faser der jeweiligen Lage bestimmte Dicke auf, die in den Flanken der Profilierung oder der Sicken verringert ist, vorzugsweise um ≥ 15% verringert ist, vorzugsweise um ≥ 22% verringert ist verglichen mit den in der Lagenebene benachbarten Bereichen. Ist wie oben beschrieben ein umgebördelter Bereich vorgesehen, so kann dessen Dicke gegenüber der Dicke des angrenzenden Bereiches verringert sein, vorzugsweise um ≥ 8% verringert sein. Derjenige Lagenabschnitt, der umgebördelt ist und der das freie Ende dieser Lage aufweist ist also in seiner Dicke gegenüber dem nicht-umgebördelten Abschnitt dieser Lage verringert. Durch die Umbördelung ergibt sich in Summe der beiden Lagenabschnitte jedoch eine Verdickung.
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Die Befestigung des Federtellers in der Federlage erfolgt über einen oder mehrere Haltearme. Diese Haltearme können einstückig mit dem Federteller als Teil der Federlage verbunden sein, so dass der die Durchgangsöffnung umgebende Bereich der Federlage, die Haltearme und der Federteller insgesamt die Federlage bilden. Einzelne Haltearme können dabei weiter auch verzweigt sein, was ihnen eine verbesserte Dauerhaltbarkeit verleiht.
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Besonders vorteilhaft ist eine spiralförmige Ausgestaltung und Anordnung der Haltearme zwischen dem Umfangsrand des Federtellers und dem Umfangsrand der Durchflussöffnung. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine vorbestimmte Federcharakteristik der Haltearme senkrecht zur Lagenebene erzielt, beispielsweise eine lineare oder nicht-lineare Federkennlinie. Dadurch kann das Abheben der Federtellers von seinem Auflager gesteuert werden. Eine spiralförmige Ausgestaltung der Haltearme zwischen dem Federteller und dem äußeren Umfangsrand der Durchflussöffnung in der Federlage ermöglicht es, dass bei zunehmender Auslenkung des Federtellers zwischen den Haltearmen zunehmend größere Durchflussbereiche geöffnet werden, über die das Fluid zwischen dem äußeren Umfangrand der Durchflussöffnung und dem äußeren Umfangsrand des Federtellers hindurchfließen kann.
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Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, eine weitere Funktionslage auf der zweiten Seite der Trägerlage anzuordnen. Diese kann starr ausgestaltet sein und im Bereich der Durchflussöffnung ein weiteres Wegbegrenzungselement aufweisen. Insbesondere, wenn das oben beschriebene erste Wegbegrenzungselement elastisch gelagert ist und folglich in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen selbst ausgelenkt wird, kann ein derartiges weiteres, relativ starres Wegbegrenzungselement eingesetzt werden, um die Auslenkung des ersten Wegbegrenzungselementes seinerseits zu begrenzen.
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Weiter ist es möglich, in der Getriebesteuerplatte mindestens zwei Durchflussöffnungen anzuordnen, die einen entgegengesetzt zueinander gerichteten Durchfluss des Fluides ermöglichen. Hierzu wird beispielsweise zwischen der Trägerlage und der zweiten Funktionslage eine zweite Federlage angeordnet. Die Durchflussöffnung der einen Durchflussöffnung wird dann punktsymmetrisch zur Durchflussöffnung an der anderen Durchflussöffnung gestaltet, wobei eine Federlage jeweils nur für eine Durchflussöffnung einen Federteller aufweist.
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Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Getriebesteuervorrichtungen gegeben. Dabei werden jeweils in Verbindung miteinander eine Vielzahl von vorteilhaften Merkmalen einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung dargestellt. Diese einzelnen optionalen Merkmale können jedoch nicht nur gemeinsam sondern auch einzeln oder in Kombination mit anderen optionalen Merkmalen aus anderen Beispielen die vorliegende Erfindung weiterbilden.
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Für gleiche oder ähnliche Elemente werden im Folgenden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, so dass deren Beschreibung teilweise nicht wiederholt wird.
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Es zeigen
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1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Getriebesteuervorrichtungen;
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4 eine erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte in Explosionsdarstellung;
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5 bis 9 weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Getriebesteuerplatten;
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10 eine Aufsicht im Ausschnitt auf eine erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte;
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11 verschiedene Ausgestaltungsformen von Federlagen in erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtungen;
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12 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer zweiter Funktionslagen zur Verwendung in erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtungen;
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13 und 14 jeweils eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung; und
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15 zeigt verschiedene Auflage- und/oder Dichtelemente erfindungsgemäßer Getriebesteuervorrichtungen.
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1 zeigt eine Getriebesteuervorrichtung 1. Diese Getriebesteuervorrichtung 1 weist einen Oberkasten 2 und einen Unterkasten 3 auf, zwischen denen eine Getriebesteuerplatte 4 angeordnet ist. In dem Oberkasten 2 ist ein Fluidkanal 7 und in dem Unterkasten 3 ein Fluidkanal 6 vorgesehen, die über eine Durchflussöffnung 5 in der Getriebesteuerplatte 4 miteinander verbunden sind. Beide Kanäle 6 und 7 verlaufen parallel zur Ebene der Getriebesteuervorrichtung 1 bzw. der Getriebesteuerplatte 4.
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Die einzelnen Abschnitte der Durchflussöffnung 5 in den verschiedenen Lagen der Getriebesteuerplatte 4 sind jeweils zusätzlich mit dem Bezugszeichen der jeweiligen Lage gekennzeichnet. Die Getriebesteuerplatte 4 in 1a weist eine Trägerlage 10, eine Federlage 20, eine erste Funktionslage 30 und eine zweite Funktionslage 31 auf. Die einzelnen Abschnitte der Durchflussöffnung 5, die sich konzentrisch durch sämtliche Lagen der Getriebesteuerplatte 4 erstrecken, sind folglich mit den Bezugszeichen 5-10, 5-20, 5-30 und 5-31 bezeichnet.
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Die Trägerlage 10 der Getriebesteuerplatte 4 weist eine erste Seite 11 und eine zweite Seite 12 auf. Benachbart zur ersten Seite 11 ist die Federlage 20 und anschließend die erste Funktionslage 30 angeordnet. Benachbart zur zweiten Seite 12 der Trägerlage 10 ist die zweite Funktionslage 31 angeordnet.
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Die Federlage 20 weist einen äußeren Haltebereich 22 auf, der zwischen der Trägerlage 10 und der ersten Funktionslage 30 angeordnet ist. Ausgehend von diesem Haltebereich 22 erstrecken sich Haltearme 24 bis zu einem Federteller 21, der hier konzentrisch in der Mitte der Durchflussöffnung 5-20 angeordnet ist.
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Die erste Funktionslage weist eine Durchflussöffnung 5-30 auf, deren lichte Weite kleiner ist als der Außendurchmesser des Federtellers 21. Aufgrund der konzentrischen Anordnung der Durchflussöffnung in der Federlage 20 und der ersten Funktionslage 30 liegt der Federteller 21 daher auf einem den Umfangsrand der Durchflussöffnung 5-30 in der ersten Funktionslage 30 umgebenden Bereich auf der ersten Funktionslage 30 auf, soweit kein Fluiddruck durch das Fluid in dem Kanal 6 auf den Federteller 21 ausgeübt wird. Der Auflagebereich ist im vorliegenden Beispiel in der ersten Funktionslage 30 mit einer in Richtung des Federtellers 21 hervorragenden Sicke/Prägung 35 versehen. Diese Sicke 35 umläuft den Umfangsrand der Durchflussöffnung 5-30 vollständig und verbessert die Abdichtung zwischen dem Federteller 21 und der ersten Funktionslage 30 bei aufliegendem Federteller 21. Weiterhin spannt diese Sicke 35 den Federteller 21 vor, so dass ein definierter Druckunterschied zwischen dem Fluidkanal 6 und dem Fluidkanal 7 erforderlich ist, um den Federteller 21 von der Sicke 35 abzuheben und so den Durchfluss des Fluides aus dem Kanal 6 in den Kanal 7 zu ermöglichen. Ein Fluss von dem Kanal 7 in den Kanal 6 ist nicht möglich, da in diesem Falle der Federteller 21 auf die Sicke 35 aufgedrückt wird.
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Die zweite Funktionslage 31 weist ebenfalls eine Durchgangsöffnung 5-31 auf. In dieser ist mittig und konzentrisch zu der Durchgangsöffnung 5-31 ein Wegbegrenzungselement 34 in Form einer Scheibe angeordnet. In der 1a ist nicht zu erkennen, wie dieses Wegbegrenzungselement 34 mit dem Haltebereich 39 in der Lage 31 verbunden ist. Dies wird beispielhaft in den 12, insbesondere in 12b dargestellt und dort beschrieben.
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1b zeigt einen Schnitt durch die Getriebesteuervorrichtung der 1a längs der Linie A-A in 1a.
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In diesem Schnitt ist zu erkennen, dass der Strömungsquerschnitt des Kanals 6 kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Kanals 7. Dies ermöglicht es, die erste Funktionslage 30 bis zu dem die Durchgangsöffnung 5-30 umgebenden Durchgangsrand zumindest abschnittsweise auf dem Unterkasten 3 zu lagern.
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Die Zusammenschau von 1-a und 1-b verdeutlicht, dass sowohl die erste Funktionslage 30 als auch die zweite Funktionslage 31 abschnittsweise, nämlich in dem Bereich, der in 1-a rechts dargestellt ist und der Fortführung der beiden Kanäle 6 und 7 dient, nicht auf den Steuerkästen 2 bzw. 3 aufliegt. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Ventilkonstruktion in sich soviel Eigensteifigkeit aufweist, dass sowohl das Öffnen des Ventils, d. h. das Abheben des Federtellers 21 als auch das Schließen und Abdichten des Ventils dauerhaft und reproduzierbar gewährleistet sind.
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2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Getriebesteuervorrichtung.
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Während in der Getriebesteuervorrichtung gemäß 1 die Fluidkanäle 6 und 7 sich ausgehend von der Durchflussöffnung 5 in eine Richtung und in der Ebene der flächigen Ausdehnung der Getriebesteuervorrichtung 1 bzw. der Getriebesteuerplatte 4 erstrecken, erstreckt sich nunmehr der Fluidkanal 7 in zwei Richtungen ausgehend von der Durchgangsöffnung 5. Die Getriebesteuerplatte 4 ist so ausgebildet wie diejenige in 1.
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In 3 ist eine weitere Getriebesteuervorrichtung 1 dargestellt, bei der nunmehr beide Kanäle 6 und 7 sich jeweils in zwei verschiedene Richtungen erstrecken. Auch hier ist die Getriebesteuerplatte 4 so ausgebildet wie diejenige in 1.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte 4 in Explosionsdarstellung mit Trägerlage 10, Federlage 20, erster Funktionslage 30 und zweiter Funktionslage 31. Sämtliche Lagen weisen Schraubenlöcher 51a bis 51d auf, mit denen die Getriebesteuerplatte 4 zwischen den Gegenbauteilen befestigt werden kann. Darüberhinaus weisen die Lagen eine Vielzahl von nicht näher gekennzeichneten Fluiddurchgangsöffnungen auf, die auf der Unterseite der ersten Funktionslage 30 und auf der Oberseite der zweiten Funktionslage 31 in Bereichen münden, die Kanälen oder Bohrungen in den Steuerkästen gegenüberliegen. Diese Bereiche sind von Sicken 50 begrenzt. Zusätzlich weist die Trägerlage 10 eine Durchgangsöffnung 5-10 auf. Die weiteren Lagen weisen entsprechende Durchgangsöffnungen 5-31, 5-20 und 5-30 auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. In der Federlage 20 ist in der Durchlassöffnung 5-20 über spiralförmige Haltearme 24 ein Federteller 21 angeordnet. In der zweiten Funktionslage ist in der Durchgangsöffnung 5-31 ein Wegbegrenzungselement 34 über Haltearme 38 an einem Haltebereich 39 angeordnet. Die Durchgangsöffnung 5-31 wird also teilweise durch das Wegbegrenzungselement 34 wieder bedeckt, so dass lediglich zwischen den Haltearmen 38 und dem Wegbegrenzungselement 34 und dem äußeren Haltebereich 39 vier einzelne Durchgangsabschnitte der Durchgangsöffnung 5-31 verbleiben. Die Haltearme 38 sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet. In der ersten Funktionslage 30 ist zudem eine Sicke 35 vorgesehen, die die Durchgangsöffnung 5-30 konzentrisch umgibt und damit ein Auflager für den Federteller 21 bildet.
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Die Durchgangsöffnung 5-30 in der ersten Funktionslage 30 weist eine geringere lichte Weite auf als der Außendurchmesser des Federtellers 21. Dadurch liegt der Federteller 21 auf dem Umfangsrand um die Durchlassöffnung 5-30 in der ersten Funktionslage 30 auf, sofern kein Fluiddruck aus dem Kanal 6 anliegt.
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5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung 1. Die Getriebesteuerplatte 4 weist einen Aufbau auf, der demjenigen in 1 weitgehend entspricht. Nunmehr sind jedoch in der Getriebesteuerplatte 4 zwei Durchflussöffnungen 5a und 5b angeordnet, die einen entgegengesetzt zueinander gerichteten Durchfluss des Fluides ermöglichen. Die Durchflussöffnung 5a entspricht in ihrer Ausgestaltung sowie der Ausgestaltung der Trägerlage 10, der Federlage 20a, der ersten Funktionslage 30a und der zweiten Funktionslage 31 vollständig derjenigen der 1. Lediglich zwischen der Trägerlage 10 und der zweiten Funktionslage 31 ist eine weitere Federlage 20b angeordnet. Diese weist eine entsprechende Durchflussöffnung auf, ist jedoch für die Durchflussöffnung 5a von keiner wesentlichen funktionellen Bedeutung. Wird jedoch die Durchflussöffnung 5b betrachtet, so zeigt sich, dass diese genau punktsymmetrisch zur Durchflussöffnung 5a ausgestaltet ist, so dass nunmehr die zweite Funktionslage 31 die Funktion einer ersten Funktionslage 30b, die Federlage 20b die Funktion der Federlage 20a und die erste Funktionslage 30a die Funktion einer zweiten Funktionslage mit Wegbegrenzungselement 34 erfüllen. 5 zeigt folglich ein Beispiel, wie eine Vielzahl von entsprechend gestalteten Durchgangsöffnungen 5a, 5b mit in im Wesentlichen punktsymmetrischer Weise ausgestaltetem Fluiddurchgang in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerplatte 4 vorgesehen werden können. Die Symmetrie betrifft dabei insbesondere den Lagenaufbau, die Gestaltung des einzelnen Ventils kann unterschiedlich sein. Auch können sich die Lagendicken unterscheiden.
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6 zeigt eine weitere Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung im Ausschnitt. In diesem Falle ist die zweite Funktionslage ersetzt durch einen Überstand 34' der Trägerlage 10, wobei die lichte Weite der Durchflussöffnung 5-10 zumindest im Bereich des Überstands 34' kleiner ist als der Außendurchmesser des Federtellers 21. Die Trägerlage weist folglich mit dem Element 34' zugleich auch ein Wegbegrenzungselement für den Federteller 21 auf. Wesentlich ist dabei, dass die Dicke des Wegbegrenzungselementes 34' erheblich geringer ist als die Dicke der Trägerlage 10 radial außerhalb des Wegbegrenzungselementes und auf diese Weise ein Weg für den Federteller 21 zwischen dem Auflager 35 und dem Wegbegrenzungselement 34' zur Verfügung gestellt wird. Die Haltearme 38 des Wegbegrenzungselements 34' sind weiterhin nicht vollständig umlaufend um die Durchgangsöffnung 5-10 angeordnet, sondern stellen einzelne Stege dar, die in die Durchflussöffnung 5-10 ragen. Zwischen den einzelnen Stegen verbleibt ein freier Raum als Durchflussöffnung, durch den das Fluid auf die zweite Seite 12 der Trägerlage 10 fließen kann. Alternativ kann der Überstand 34' auch so verlaufen, dass er in seiner Mitte die Durchflussöffnung konzentrisch zur übrigen Durchflussöffnung 4-10 verläuft, der Überstand 34' weist dann allerdings abschnittsweise Durchbrüche auf, wie z. B. in 12-c gezeigt. Durchbrüche sind grundsätzlich auch bei einem abschnittsweisen Verlauf des Überstands 34' möglich.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung im Ausschnitt. Dieses Beispiel entspricht vollständig demjenigen in 1 mit der einzigen Änderung, dass der Federteller 21 nunmehr eine konkav-konvexe Prägung 29 aufweist, so dass er in Richtung der ersten Funktionslage 30 und gegen die Durchflussrichtung gewölbt ist. Diese Wölbung 29 besitzt eine Leitfunktion für das Fluid, das nach Abheben des Federtellers 21 von seinem Sitz 35 um den Federteller 21 und um das Wegbegrenzungselement 34 geführt wird, so dass der Strömungswiderstand reduziert ist.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung 1. Dieses Beispiel entspricht ebenfalls vollständig demjenigen in 1 mit dem einzigen Unterschied, dass nunmehr der Federteller 21 eine mittige Durchlassöffnung 25 aufweist. Durch diese Durchlassöffnung 25 wird im geschlossenen Zustand des Ventils eine Blendenwirkung erzielt, so dass ein begrenzter Strom an Fluid von der Oberseite der Getriebesteuerplatte 4 zur Unterseite gewährleistet ist, also entgegen der üblichen Strömungsrichtung.
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9 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung im Ausschnitt.
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Dieses Beispiel entspricht ebenfalls vollständig demjenigen in 1, jedoch ist zusätzlich auf der zweiten Seite 12 der Trägerlage 10 zwischen der Trägerlage 10 und der zweiten Funktionslage 31 eine zweite Federlage 40 angeordnet. Diese ist ausgestaltet wie die erste Federlage 20, wobei jedoch die Federrate der Federlage 40 hier verschieden ist von derjenigen der Federlage 20. Wird nun der Federteller 21 mit Druck in Durchflussöffnung beaufschlagt, so wird der Federteller 21 ausgelenkt, bis er an den Federteller 41 stößt. Der Federteller 41, der über Haltearme 44 an einem außenseitigen Haltebereich 42 befestigt ist, wird dann ebenfalls durch den Fluiddruck in Richtung des Wegbegrenzungselementes 34 gedrückt. Die Öffnung des Ventils in dieser Ausführungsform erfolgt folglich zweistufig mit den Federraten der Federlage 20 und der kombinierten Federrate der Federlage 20 und der Federlage 40.
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Um dem Federteller 41 Spielraum zur Bewegung in Fluidrichtung zu geben, weist die zweite Funktionslage zwischen dem Haltebereich 39 und den nicht dargestellten Haltearmen für das Wegbegrenzungselement 34 eine von der zweiten Federlage 40 wegführende Kröpfung 37 auf. Diese Kröpfung 37 ist umlaufend um die Durchflussöffnung angeordnet, so dass das Wegbegrenzungselement 34 im Ruhezustand beabstandet zum Federteller 41 ist.
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10 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Getriebesteuerplatte 4 zur Verwendung in einer Getriebesteuervorrichtung 1 im Ausschnitt. In Aufsicht auf die zweite Funktionslage 31 weist diese Wegbegrenzungselemente 34 auf, die über Haltearme 38 am umgebenden Bereich 39 der zweiten Funktionslage 31 fixiert sind. Weiterhin zeigt die Funktionslage 31 in den Durchflussräumen, die zwischen den Haltearmen 38 offen bleiben, Strömungsleitelemente 36 auf, die ein hindurch strömendes Fluid in eine gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehung versetzen.
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11a bis 11f zeigen verschiedene Ausführungsformen für die erste Federlage 20, sie sind analog für die gegebenenfalls vorhandene zweite Federlage verwendbar. Die einzelnen Ausgestaltungsformen in den 11a bis 11f unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Gestalt der Haltearme 24. Diese sind in 11a konzentrisch spiralförmig angeordnet. In 11b sind die Haltearme 24 ebenfalls konzentrisch spiralförmig angeordnet, sind jedoch breiter als die Haltearme 24 in 11a. In 11c sind konzentrische Haltearme dargestellt, wobei jeweils aufeinanderfolgende Haltearme 24 an zwei gegenüberliegenden Stellen miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstellen sind für in radialer Richtung aufeinanderfolgende Verbindungsstellen jeweils um 90° versetzt zueinander.
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In 11d sind ebenfalls konzentrisch umlaufende Haltearme 24 dargestellt, die eine besondere Form aufweisen, so dass die zwischen den Haltearmen 24 verbleibende Durchgangsfläche für das Fluid hinreichend groß ist.
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In 11e sind ähnliche Haltearme 24 wie in 11d dargestellt, jedoch ist deren Zahl größer, zudem sind die Haltearme verzweigt.
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Auch in 11f sind konzentrische, verzweigte Haltearme 24 dargestellt, die jeweils untereinander sichelförmige Durchflussbereiche für das Fluid freilassen.
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In 12 sind verschiedene Ausführungsformen für die zweite Funktionslage 31 mit Wegbegrenzungselement 34 dargestellt.
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In 12a ist das Wegbegrenzungselement durch zwei gebogene Wegbegrenzungselemente 34a und 34b in Form von die Durchflussöffnung 5-31 überspannenden Stegen realisiert. Die Mitten der beiden Verbindungsstellen je eines Stegs sind jeweils um ca. 120° zueinander versetzt.
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In 12b ist ein Wegbegrenzungselement 34 über Haltearme 38a bis 38d mit dem Haltebereich 39 der zweiten Funktionslage 31 einstückig verbunden. Die Haltearme sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet. Sie lassen zwischen sich insgesamt vier Durchflussbereiche 53a bis 53d frei.
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In 12c ist eine Abwandlung der Anordnung aus 12b dargestellt. Das Wegbegrenzungselement 34 weist mittig eine zusätzliche Durchflussöffnung 53e auf, die durch einen anliegenden Federteller verschlossen werden kann.
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12d zeigt ein weiteres Wegbegrenzungselement, das durch zwei sich überschneidende Stege aus Teilarmen 38b und 38d bzw. 38a und 38c aufweist. In der Mitte treffen sich diese Stege und bilden das Wegbegrenzungselement 34.
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In 12e ist eine Abwandlung der Ausgestaltung der 12d dargestellt. Es sind nunmehr nicht vier Arme verwendet, die gemeinsam zwei die Durchflussöffnung überspannende Stege bilden, sondern lediglich drei Arme 38a bis 38c, die sich mittig in der Durchflussöffnung treffen und so ein sternförmiges Wegbegrenzungselement 34 bilden.
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12f zeigt eine weitere Ausführungsform für eine zweite Funktionslage 31. Diese weist einen einzelnen in die Durchflussöffnung 5 ragenden Arm 38 als Wegbegrenzungselement 34' auf. Dieser besitzt eine Breite und Dicke, die ihm die erforderliche Stabilität als Wegbegrenzungselement verleiht und ist hierzu vorzugsweise in der Trägerlage 10 ausgebildet. Insbesondere ist er über einen Kreisabschnitt von ca. 30° längs des Umfangsrandes der Durchflussöffnung 5 in der zweiten Funktionslage 31 mit diesem Umfangsrand verbunden.
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13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung, die weitgehend derjenigen der 1, insbesondere der 1-b, entspricht. Anders als in 1 weist der Unterkasten 3 im Bereich des Ventils jedoch keinen parallel zur Ebene der Getriebesteuerplatte verlaufenden Kanal, sondern eine Bohrung 6' auf, die senkrecht zur Ebene der Getriebesteuerplatte 4 verläuft. Die Getriebesteuerplatte 4 liegt somit im dargestellten Bereich um die Durchflussöffnung 5 umlaufend auf dem Unterkasten 3 auf, erfährt jedoch im Bereich des Kanals 7 keine Stützung durch den Oberkasten 2, so dass nur die konstruktionsbedingte Eigenstabilität der Getriebesteuerplatte im Bereich des Ventils die reproduzierbare Ventilfunktion gewährleistet.
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Weiter unterscheidet sich die Ausführungsform der 13 von 1 dadurch, dass das Wegbegrenzungselement 34 umlaufende sickenförmige Prägungen 32 aufweist, die als weiteres Auflager für den Federteller 21 dienen.
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14 stellt eine den 1 bis 3 ähnliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebesteuervorrichtung 1 dar, bei der nun im Oberkasten 2 anstelle eines Kanals 7 eine in Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Getriebesteuerplatte 4 verlaufende Bohrung 7' vorgesehen ist. Der Kanal 6 im Unterkasten 3 ist nach rechts offen. Wieder verbleibt im Bereich um das Ventil ein Umfangsbereich, der nicht von beiden Steuerkästen 2, 3 gestützt ist und nur durch die Eigenstabilität der Getriebesteuerplatte 4 ihre Dichtigkeit und dauerhaft reproduzierbare Ventil- bzw. Blendenfunktion erhält. Wie in 8 weist diese Ausführungsform nämlich eine Blendenöffnung 25 im Ventilteller 21 auf, die einen begrenzten Fluidstrom entgegen der Hauptströmungsrichtung des Ventils durch die Durchgangsöffnung 5 ermöglicht.
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Weiter unterscheidet sich die 14 von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass das Vorspannungs- und Abdichtelement 26 für den Federteller 21 nun nicht in der ersten Funktionslage 30, sondern im Federteller 21, d. h. in der Federlage 20 ausgebildet ist. Dies kann insbesondere aus Herstellungsgründen oder Platzgründen in einigen Anwendungsfällen gegenüber einem Auflager 35 in der ersten Funktionslage 30 bevorzugt sein. Wiederum dient das Auflager 26 der Abdichtung und der Vorspannung des Federtellers 21.
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15 zeigt sechs beispielhafte Ausführungsformen 15a bis 15f für Auflage- und/oder Dichtelemente 35 als Auflager bzw. Dichtelement für den Federteller 21 jeweils in Schnittdarstellung eines Schnitts durch das jeweils umlaufenden Auflage- und/oder Dichtelement 35, wobei die Durchflussöffnung 5 jeweils rechts an den dargestellten Abschnitt angrenzt. Wie in 14 gezeigt wird, können analoge Elemente auch im Federteller 21 selbst ausgebildet werden, dort sind sie mit 26 bezeichnet.
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15a zeigt eine Sicke 35a, wie sie in bereits in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen des Getriebesteuersystems 1 in der ersten Funktionslage 30 ausgebildet ist. Die Sicke weist zwischen zwei Sickenfüßen 301 zwei ansteigende Flankenbereiche 303 und ein Sickendach 302 auf. Die Materialstärke ist dabei – senkrecht zur neutralen Faser des Blechs – im Bereich der Sickenflanken um mehr als 25% gegenüber der Materialstärke im Bereich des Sickendachs, die im Wesentlichen der Materialstärke im Bereich der Sickenfüße entspricht, reduziert: DF < 0,75 Dmax. Diese Flankenverjüngung bewirkt eine Erhöhung der Steifigkeit der Sicke, was eine besonders gute Abdichtung und sichere Auflage des Federtellers gerade auch im Bereich ober- und/oder unterhalb von Kanälen bewirkt.
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15b zeigt eine Halbsicke 35b als Auflage- und/oder Dichtelement 35. Diese Halbsicke weist zwischen zwei Knickstellen 311, 313 einen ansteigenden Bereich 312 auf.
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In 15c ist ein gebördeltes Auflage- und/oder Dichtelement 35c gezeigt. Der Randbereich 322, d. h. das freie Ende der Lage 30 ist hierzu auf den Bereich 321 zurückgefalzt. Dabei bildet sich ein neuer, gebogener Rand 323 aus. Je nach Ausmaß des Umfalzens kann ein Freiraum 324 zwischen dem umgebördelten Bereich 322 und dem benachbarten Bereich 321 verbleiben. Das gebördelte Auflage- und/oder Dichtelement 35c weist als solches bereits eine ausreichende Steifigkeit auf, um Kanäle zu überbrücken. Um diese Steifigkeit weiter zu erhöhen kann der umgebördelte Bereich 322 verjüngt werden, so dass DB < DL.
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Während die Ausführungsformen der 15a bis 15c das Auflage- und/oder Dichtelement 35 aus dem Material der Lage 30 selbst bilden, stellen 15d bis 15f Ausführungsformen dar, bei denen ein zusätzliches Element das Auflage- und/oder Dichtelemente 35 bildet. Es handelt sich dabei um ein ringförmig umlaufendes elastisches Element (15d u. 15e) oder um ein ringförmig umlaufendes metallisches Element (15f).
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Im Ausführungsbeispiel der 15d ist als Auflage- und/oder Dichtelement 35d am zur Durchgangsöffnung 5 weisenden Rand 333 ein elastisches Elemente 334 aufgebracht, das sich von der Oberseite 331 der Lage 30 über die Seitenkante 333 auf die Unterseite 332 erstreckt und bildet dabei eine Überhöhung über Ober- und Unterseite 331, 332. Im Ausführungsbeispiel der 15e erstreckt sich das elastische Element 344 hingegen nur auf der dem in der Einbausituation der Federlage 20 zugewandten Oberseite 341 der Lage 30; Seitenrand 343 und Unterseite 342 bleiben frei.
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In
15f ist schließlich ein metallischer Ring
352 auf die Oberfläche
351 der Lage
30 aufgebracht, der bündig mit der Kante
353 abschließt. Die Dicke von Ring
352 und Lage
30 ist hier im Wesentlichen identisch, könnte jedoch auch unterschiedlich gewählt werden. Ebenfalls können identische Metallbleche oder Bleche aus unterschiedlichen Metallen zum Einsatz kommen. Vorzugsweise ist der Ring
352 mit der Lage
30 befestigt, insbesondere stoffschlüssig befestigt und vorzugsweise mit der Lage
30 verschweißt. Bezugszeichenliste
| 1 | Getriebesteuervorrichtung |
| 2 | Oberkasten |
| 3 | Unterkasten |
| 4 | Getriebesteuerplatte |
| 5, 5a, 5b | Durchflussöffnung |
| 5-10 | Durchflussöffnung der Trägerlage |
| 5-20 | Durchflussöffnung der Federlage |
| 5-30 | Durchflussöffnung der ersten Funktionslage |
| 5-31 | Durchflussöffnung der zweiten Funktionslage |
| 5-40 | Durchflussöffnung der 2. Federlage |
| 6, 7 | Kanal |
| 6', 7' | Bohrung |
| 10 | Trägerlage |
| 11 | erste Seite der Trägerlage |
| 12 | zweite Seite der Trägerlage |
| 20 | Federlage |
| 21 | Federteller |
| 22 | Haltebereich i. d. Federlage |
| 24 | Haltearme |
| 25 | Durchlassöffnung/Blendenöffnung |
| 26 | Vorspannungs- und Dichtelement im Federteller |
| 29 | Wölbung im Federteller |
| 30 | erste Funktionslage |
| 31 | zweite Funktionslage |
| 32 | Sicke i. d. 2. Funktionslage/im Wegbegrenzungselement |
| 34 | Wegbegrenzungselement |
| 35 | Auflager/Sicke/Dichtelement i. d. 1. Funktionslage |
| 36 | Strömungsleitelemente |
| 37 | Kröpfung |
| 38 | Haltearme des Wegbegrenzungselements |
| 39 | die Haltearme des Wegbegrenzungselements umgebender Bereich |
| 40 | zweite Federlage |
| 41 | Federteller |
| 42 | Haltebereich i. d. 2. Federlage |
| 44 | Haltearme |
| 50 | Sicken |
| 51 | Schraubenloch |
| 53 | Durchflussöffnung/Durchflussbereich |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012009539 U1 [0002]
