DE202016102270U1

DE202016102270U1 - Mechatronikeinheit mit Schichtaufbau

Info

Publication number: DE202016102270U1
Application number: DE202016102270.3U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-07-31
Anticipated expiration: 2026-04-29
Also published as: WO2017186933A1

Abstract

Mechatronikeinheit, aufweisend zumindest ein Schichtsystem mit einer Vielzahl von aufeinander angeordneten Schichten, wobei in dem Schichtsystem zumindest ein Kanal für Hydraulikfluid ausgebildet ist, der in zumindest einem Bereich in einem Winkel von kleiner als 90 Grad zur Fläche der Schichten des Schichtsystems verläuft, wobei der zumindest eine Kanal sich in zumindest einem der zumindest einen Bereiche, in denen dieser Kanal in einem Winkel von kleiner als 90 Grad zur Fläche der Schichten verläuft, in zumindest zwei der Schichten erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mechatronikeinheit mit einer Vielzahl von aufeinander angeordneten Schichten, in der sich zumindest ein Kanal in einem Bereich, in dem dieser Kanal parallel zu den Schichten verläuft, in zumindest zwei der Schichten erstreckt.
Mechatronikeinheiten dienen der Steuerung von Vorrichtungen wie beispielsweise Getrieben von Kraftfahrzeugen. Eine gängige Form der Steuerung ist dabei die hydraulische Steuerung.
Die genannten Kraftfahrzeuggetriebesteuerungen weisen meist zwei Gehäuseteile auf, die üblicherweise in einem gießenden Verfahren hergestellt werden. Die gegossenen Gehäuseteile sind über eine Getriebesteuerplatte verbunden. In derartigen Getriebesteuerungen werden Kanäle für Hydraulikfluid ausgebildet, indem in die Gehäuseteile entsprechende Vertiefungen eingebracht werden. Werden die Gehäuseteile mit der Getriebesteuerplatte zwischen den Gehäuseteilen bestimmungsgemäß verbunden, so schließt die Getriebesteuerplatte die Vertiefungen in den Gehäuseteilen zu Kanälen ab. An geeigneten Stellen enthält die Getriebesteuerplatte Durchlässe, über welche die Kanäle der Gehäuseteile miteinander in Verbindung stehen.
Die Herstellung der beiden Gehäuseteile durch gießende Verfahren, insbesondere mittels Spritzguss, führt zu einer Beschränkung der möglichen Kanalgeometrien. Es können nur solche Kanalgeometrien realisiert werden, die durch eine Gussform erzeugt werden können. Auf diese Weise können beispielsweise keine sich in einem der Gehäuseteile kreuzenden Kanäle erzeugt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mechatronikeinheit anzugeben, die so aufgebaut ist, dass in ihr beliebige Kanalformen erzeugt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Mechatronikeinheit nach Anspruch 1. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit an.
Erfindungsgemäß wird eine Mechatronikeinheit angegeben, die zumindest ein Schichtsystem mit einer Vielzahl von aufeinander angeordneten Schichten aufweist. Die Schichten eines gegebenen Schichtsystems sind dabei vorteilhafterweise aufeinander angeordnet und erstrecken sich bevorzugt parallel zueinander. Vorteilhafterweise grenzen dabei einander benachbarte der Schichten flächig aneinander an. Das Schichtsystem kann also ein Stapel mit einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Schichten sein.
Optional können mehrere derartige Schichtsysteme vorgesehen sein. Die Schichten unterschiedlicher Schichtsysteme können dabei parallel zueinander liegen oder in einem nicht verschwindenden Winkel von beispielsweise 90° zueinander stehen.
Erfindungsgemäß ist in dem zumindest einen Schichtsystem zumindest ein Kanal für ein Hydraulikfluid ausgebildet. Als Kanal wird hierbei vorzugsweise ein Hohlraum verstanden, der zumindest bereichsweise einen zu den Schichten senkrechten Querschnitt hat, der vollständig vom Schichtsystem umschlossen wird, und der zumindest in einer, vorzugsweise in zumindest zwei Öffnungen aus dem Schichtsystem austritt. Die genannten Öffnungen befinden sich also vorteilhafterweise in zumindest einer Außenfläche des Schichtsystems.
Erfindungsgemäß weist zumindest einer der Kanäle zumindest einen Bereich auf, in dem er in einem Winkel von kleiner als 90° zur Fläche der Schichten des Schichtsystems verläuft. Der Kanal verläuft also zumindest bereichsweise nicht senkrecht zur Fläche der Schichten, durch welche er verläuft. Dass der Kanal in einem Bereich in einem bestimmten Winkel verläuft, kann hier so verstanden werden, dass eine Flussrichtung von Fluid, das den Kanal von einer seiner Öffnungen aus kommend durchfließt, in dem besagten Bereich in Richtung einer Durchflussrichtung fließt, die in dem besagten Winkel zur Fläche der Schichten steht. Als Richtung, in die der Kanal verläuft, kann also die Durchflussrichtung von Fluid in dem Kanal an der entsprechenden Stelle oder im entsprechenden Bereich angesehen werden.
Vorteilhafterweise kann der Kanal zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgestaltet sein mit einer beliebig geformten Zylindergrundfläche. Die Zylindergrundfläche kann kreisförmig, quadratisch, rechteckig sein oder beliebige andere Geometrien aufweisen. In Bereichen, wo der Kanal eine solche Zylinderform aufweist, kann als Richtung, in welcher der Kanal verläuft, die Richtung angesehen werden, in der die Zylinderachse dieser Zylinderform liegt. Der Kanal kann dann als von jener Form angesehen werden, die durch paralleles Verschieben der Zylindergrundfläche in Richtung der Zylinderachse gebildet wird.
Erfindungsgemäß erstreckt sich der zumindest eine Kanal in zumindest einem der Bereiche, in denen dieser Kanal in einem Winkel von kleiner als 90° zur Fläche der Schichten verläuft, in zumindest zwei der Schichten des Schichtsystems, in dem der Kanal verläuft. Verläuft beispielsweise der Kanal in einem Winkel von Null Grad zur Fläche der Schichten des Schichtsystems, so hat der Kanal eine Höhe, gemessen in Richtung senkrecht zur Fläche der Schichten des Schichtsystems, von mindestens zwei Schichten.
Der beschriebene erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es, in der Mechatronikeinheit und insbesondere in dem Schichtsystem Kanäle von beliebiger Geometrie zu erstellen. Die Kanäle können dadurch gebildet werden, dass in die Schichten Durchgangsöffnungen eingebracht werden. Dabei können die Durchgangsöffnungen so eingebracht werden, dass die Durchgangsöffnungen benachbarter Schichten jeweils den Kanal fortsetzen. Der Rand der Durchgangsöffnungen begrenzt den Kanal in zur Fläche der Schichten paralleler Richtung. In zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung kann der Kanal durch die Oberflächen der Schichten begrenzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest einer der Kanäle sich in einem Bereich, in dem dieser Kanal in einem Winkel von kleiner als 90° zur Fläche der Schichten verläuft und sich in zumindest zwei Schichten erstreckt, in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung durch zumindest zwei bezüglich des Kanals gegenüberliegende der Schichten begrenzt werden. Bezeichnet man die Richtung senkrecht zur Fläche der Schichten als Oben-Unten-Richtung, so kann der Kanal also in diesem Bereich nach oben und nach unten durch jeweils eine der Schichten begrenzt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kanal in diesem Bereich parallel zur Fläche der Schichten verläuft.
Vorteilhafterweise können Schichten des Schichtsystems miteinander durch zumindest abschnittsweises Verlöten verbunden sein. Vorteilhaft können alle jeweils benachbarten Schichten durch zumindest abschnittsweises Verlöten miteinander verbunden sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zumindest zwei benachbarte der Schichten oder alle benachbarten der Schichten jeweils um zumindest eine Durchgangsöffnung in zumindest einer der jeweiligen benachbarten Schichten herum miteinander verlötet sein. Auf diese Weise können gleichzeitig die Schichten miteinander verbunden werden und die Durchgangsöffnungen zwischen den Schichten abgedichtet werden.
Es ist auch möglich und vorteilhaft, dass zumindest zwei benachbarte der Schichten oder alle benachbarten der Schichten jeweils zumindest abschnittsweise linienförmig und/oder flächig miteinander verlötet sind. Zumindest zwei benachbarte Schichten oder alle benachbarten der Schichten können auch vollflächig miteinander verlötet sein. Die beschriebenen Möglichkeiten der Verbindung benachbarter Schichten können beliebig miteinander kombiniert werden. Es können also einige benachbarte Schichten um Durchgangsöffnungen miteinander verlötet sein, während andere benachbarte Schichten beispielsweise linienförmig, flächig oder vollflächig miteinander verbunden sind.
Vorteilhafterweise sind die miteinander verlöteten Schichten mit Aluminium-Lot und/oder mit Keramik-Lot miteinander verlötet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest eine der Schichten zumindest eine Vertiefung und/oder zumindest eine Öffnung aufweisen, in die beim Löten Lot hineinfließen kann. Derartige Vertiefungen bzw. Öffnungen können überschüssiges Lot aufnehmen. Im fertig hergestellten Zustand können daher die Vertiefungen oder Öffnungen ganz oder teilweise mit Lot gefüllt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest ein Kanal vorgesehen sein, der zumindest einen Abschnitt aufweist, in dem dieser Kanal zumindest drei benachbarte der Schichten in zur Fläche dieser Schichten senkrechter Richtung durchläuft. Der Kanal kann also in diesem Bereich einen senkrecht zur Fläche der Schichten stehenden Abschnitt aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest einer der Kanäle in einem Bereich, in dem dieser Kanal parallel zur Fläche der Schichten verläuft, mit gegenüberliegenden Enden dieses Teils in Durchgangsöffnungen in der gleichen Schicht einmünden, die den Kanal in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung begrenzt. Eine solche Ausgestaltung kann einer U-Form des Kanals in diesem Bereich entsprechen.
Die erfindungsgemäße Realisierung von Kanälen in Schichtsystemen erlaubt es, Kanäle im Schichtsystem auszubilden, die beliebige Querschnitte haben können. Der Querschnitt des Kanals in Richtung senkrecht zu dessen Verlauf kann beispielsweise kreisförmig, oval, quadratisch, rechteckig oder anders geformt sein. Allgemein gesprochen kann zumindest einer der zumindest einen Kanäle auf zumindest einem Teil seiner Ausdehnung einen zur Fläche der Schichten senkrechten und zur Richtung des Verlaufs des Kanals senkrechten Querschnitt aufweisen, dessen Ausdehnung in zur Fläche der Schichten paralleler Richtung in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung variiert. Es ist auch möglich, dass zumindest einer der zumindest einen Kanäle auf zumindest einem Teil seiner Ausdehnung einen zur Fläche der Schichten senkrechten und zu einer Richtung des Verlaufs des Kanals senkrechten Querschnitt aufweist, dessen Ausdehnung in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung in zur Fläche der Schichten paralleler Richtung variiert. Sofern der Kanal durch Öffnungen in den Schichten gebildet wird, die zylinderförmige Öffnungswände haben, kann die Form des Querschnitts gestuft sein. Die genannten Querschnitte des Kanals können aber auch weniger gestuft oder stetig realisiert werden, wenn die Stufung beispielsweise durch Anprägung reduziert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann in zumindest einem der Kanäle zumindest ein Durchflusssteuerungsbauteil angeordnet sein, das eingerichtet ist, einen Durchfluss durch den Kanal zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere kann ein solches Durchflusssteuerungsbauteil vorteilhaft eingerichtet sein, um beispielsweise einen Volumenstrom, einen Druck und/oder eine andere Eigenschaft des Hydraulikfluids, die mit dem Fließen zusammenhängt, zu steuern und/oder zu regeln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest einer der Kanäle zumindest drei der Schichten in zur Fläche dieser Schichten senkrechter Richtung durchlaufen. Der Kanal kann dann im Bereich einer dieser zumindest drei Schichten einen kleineren Querschnitt haben als im Bereich der anderen der zumindest drei Schichten. Auf diese Weise kann im Kanal eine Blende oder Engstelle erzeugt werden.
Vorteilhaft kann eine Schichtdicke der mittleren der zumindest drei Schichten kleiner sein, als eine Schichtdicke der anderen zumindest drei Schichten.
Eine Blende kann auch als Insert gefertigt sein. Dieses kann vorteilhaft eine Dicke aufweisen, die mehr als einer Schichtdicke entspricht und sich beispielsweise genau über zwei Schichten erstreckt.
Wegen besserer Stanzbarkeit ist es vorteilhaft, wenn die Blende in der dünnsten Lage angeordnet ist. Andererseits kann die Blende auch ein kleines Loch in einer relativ dicken Lage sein, da dies eine Bremswirkung der Blende begünstigt. Letzteres ist allerdings schwieriger herstellbar.
Vorteilhaft kann auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit sein, in der die Mechatronikeinheit zumindest zwei der Kanäle aufweist, zwischen denen innerhalb der Mechatronikeinheit keine fluiddurchlässige Verbindung besteht. Fluid, das in den einen der Kanäle eingebracht wird, kann also nicht im Inneren der Mechatronikeinheit in den anderen Kanal gelangen. Auf diese Weise können in der Mechatronikeinheit getrennte Fluidsysteme realisiert werden, beispielsweise eines für Öl und eines für Wasser.
Vorteilhafterweise können in der Mechatronikeinheit ein oder mehrere Ventile realisiert sein. So kann beispielsweise in zumindest einem der Kanäle ein Rückschlagventil angeordnet sein, das so eingerichtet ist, dass es einen Durchfluss von Hydraulikfluid durch den Kanal in einer Richtung erlaubt und in entgegengesetzter Richtung blockiert. Ebenso kann das erfindungsgemäße Hydrauliksteuermodul vorteilhaft zumindest einen Magnetventil, zumindest ein Federventil, zumindest ein Blendenelement und/oder zumindest ein weiteres Ventilelement aufweisen.
Vorteilhaft ist es auch möglich, dass in zumindest einem Kanal zumindest ein Ventilgehäuse angeordnet ist, das zumindest abschnittsweise durch zumindest einige der Schichten gebildet wird. Ein solches Ventilgehäuse kann beispielsweise Teil eines Wegeventils sein.
Vorteilhafterweise kann die Mechatronikeinheit zumindest ein nicht-flächiges Ventilgehäuse aufweisen, das mit dem Schichtsystem verlötet ist. Ein derartiges Ventilgehäuse kann beispielsweise auf jener dem Schichtsystem abgewandten Seite einer der äußersten Schichten des Schichtsystems über einer Öffnung eines der Kanäle angeordnet sein. Das Ventilgehäuse ist dann mit dem entsprechenden Kanal in hydraulikfluiddurchlässiger Verbindung und erlaubt die Kontrolle des Fluidflusses durch diesen Kanal. Das Ventilgehäuse weist vorteilhaft ein Ventil auf.
Neben den bereits genannten optionalen Ventil- und Blendenelementen kann das Schichtsystem weitere Blenden- und/oder Ventilelemente aufweisen. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, dass das Schichtsystem zumindest ein Magnet-, Feder-, Sieb-, oder Sensorelement aufweist. Ein Magnet- und/oder Siebelement kann beispielsweise dazu dienen, im Hydraulikfluid mitgetragene Verunreinigungen aufzufangen.
Die Schichten des Schichtsystems können vorteilhafterweise eine Dicke von kleiner oder gleich 4 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 1,5 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 mm und/oder größer oder gleich 0,2 mm, vorzugsweise größer oder gleich 0,3 mm, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,5 mm haben.
Die Dicke wird dabei in Richtung senkrecht zur Fläche der Schicht gemessen.
Besonders vorteilhaft weisen zumindest einige, vorzugsweise alle der Schichten Aluminium auf oder bestehen daraus. Aluminiumschichten sind insbesondere vorteilhaft, wenn die Mechatronikeinheit mittels Durchlauflöten hergestellt wird. Optional kann eine Zwischenlage aus einem anderen Material, beispielsweise aus Stahl, vorgesehen sein, beispielsweise als Insert in einem Aluminium-Rahmen oder als eine Lage mit einer Vielzahl von Löchern, bei der die Löcher einen Durchtritt von Lot erlauben und bei der die beidseitig der die Löcher aufweisenden Lage angeordneten Lagen durch die Löcher hindurch verlötet sind.
Es ist außerdem bevorzugt, wenn sich die Schichten eben erstrecken. Die größten Oberflächen der Schichten sind in diesem Fall also eben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Mechatronikeinheit zumindest eine Dichtungslage aufweisen, welche das Schichtsystem nach außen begrenzt, wobei die Dichtungslage Dichtelemente aufweisen kann, die in die Dichtungslage eingeformt sind, beispielsweise als Sicken einer metallischen Dichtungslage, und/oder auf die Dichtungslage aufgebracht sind, beispielsweise als partielle oder vollflächige Beschichtung, insbesondere als Dichtraupen. Alternativ oder zusätzlich sind auch Weichstoff-Dichtungslagen möglich. Besonders vorteilhaft ist zumindest eine Dichtungslage auf jener dem Schichtsystem abgewandten Seite einer oder beider äußerster der Schichten angeordnet. Auf diese Weise können auf das Schichtsystem Elemente wie beispielsweise Ventile montiert werden, die durch die Dichtelemente abgedichtet werden.
Vorzugsweise weist das Schichtsystem zumindest drei, vorzugsweise zumindest fünf, besonders bevorzugt zumindest zehn der Schichten auf. Die Zahl der Schichten kann in der Praxis abhängig davon gewählt werden, welche Kanalgeometrien realisiert werden sollen. Grundsätzlich sind eine beliebige Anzahl von Schichten größer oder gleich drei möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Mechatronikeinheit zumindest ein weiteres der Schichtsysteme aufweisen, dessen Schichten beispielsweise senkrecht zu den Schichten des zumindest einen anderen Schichtsystems stehen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhang einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale können auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein und zwischen den Beispielen kombiniert werden.
Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Mechatronikeinheit mit Ventilgehäusen,
2 ein beispielhaftes Schichtsystem in perspektivischer Schnittansicht,
3 ein beispielhaftes Schichtsystem in einer Schnittansicht,
4 Beispiele verschiedener Kanalformen,
5 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Schichtsystems mit Vertiefungen, in die Lot hineinfließen kann,
6 eine erfindungsgemäße Mechatronikeinheit mit einem Wegeventil,
7 ein erfindungsgemäßes Schichtsystem mit einer Blendenschicht,
8 ein erfindungsgemäßes Schichtsystem mit zwei Rückschlagventilen, und
9 ein erfindungsgemäßes Schichtsystem mit lagenförmig freistehenden Konturen.
1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit mit einem Schichtsystem 1, welches neun aufeinander angeordnete Schichten 1a bis 1i aufweist.
Das Schichtsystem 1 ist in einem aufgeschnittenen Zustand dargestellt, wodurch ein Teil der inneren Struktur des Schichtsystems 1 sichtbar wird. Es ist zu erkennen, dass das Schichtsystem 1 eine Vielzahl von Kanälen 2 für Hydraulikfluid aufweist, von denen einige in zumindest einem Bereich parallel zu einer Ebene verlaufen, in der sich die Schichten 1a–1i des Schichtsystems 1 erstrecken. Beispielsweise erstreckt sich der Kanal 2a im zu erkennenden Abschnitt parallel zur Ebene, in der sich die Schichten 1a bis 1i erstrecken. Der Kanal 2a läuft dort, wo er parallel zur Fläche der Schichten 1a bis 1i verläuft, in dreien der Schichten 1f, 1g und 1h. Der Kanal 2a erstreckt sich also in drei der Schichten 1f, 1g und 1h. Auch der Kanal 2b erstreckt sich in dreien der Schichten, nämlich den Schichten 1b, 1c und 1d. Der Kanal 2c weist beispielsweise einen Bereich auf, in dem er parallel zu der Ebene der Schichten 1a bis 1i verläuft. In diesem Bereich erstreckt sich der Kanal 2c in den Schichten 1f, 1g und 1h.
Die Kanäle 2 werden in den Bereichen, in denen sie parallel zur Ebene der Schichten 1a bis 1i verlaufen und sich in zumindest zwei Schichten erstrecken, in zur Fläche der Schichten 1a bis 1i senkrechter Richtung durch zwei bezüglich des entsprechenden Kanals 2 gegenüberliegende der Schichten 1a bis 1i begrenzt. So werden beispielsweise die Kanäle 2a und 2c durch die Schichten 1e und 1i begrenzt, die einander bezüglich des entsprechenden Kanals gegenüberliegen. Der Kanal 2b wird beispielsweise durch die Schichten 1a und 1e begrenzt, die einander bezüglich des Kanals 2b gegenüberliegen.
Einige der Kanäle 2, wie beispielsweise der Kanal 2c weisen einen Bereich auf, in dem sie drei oder mehr benachbarte der Schichten 1a bis 1e in zur Fläche dieser Schichten in senkrechter Richtung durchlaufen.
Im in 1 gezeigten Beispiel weist die Mechatronikeinheit außerdem Durchgangsöffnungen 3 auf, die sich durch alle Schichten 1a bis 1i des Schichtsystems 1 erstrecken. Diese Durchgangsöffnungen 3 können beispielsweise zum Verschrauben verwendet werden.
Im in 1 gezeigten Beispiel weist die Mechatronikeinheit drei Ventilgehäuse 4a, 4b und 4c auf, die auf einer Oberseite des Schichtsystems 1 angeordnet sind. Diese Ventilgehäuse 4a bis 4c weisen Fluidöffnungen 5 auf, durch welche Fluid in die Ventilgehäuse 4a bis 4c ein- und aus ihnen herausfließen kann. Die Fluidöffnungen 5 sind über Öffnungen in der obersten Schicht 1a des Schichtsystems 1 angeordnet, durch welche jeweils einer der Kanäle 2 sich in der Schicht 1a öffnet. Hydraulikfluid kann also aus dem entsprechenden Kanal 2 durch die oberste Schicht 1a in das entsprechende Ventilgehäuse 4a durch eine der Ventilöffnungen 5 eintreten oder aus dem Ventilgehäuse in den Kanal 2 eintreten. Die Ventilgehäuse 4a, 4b und 4c weisen außerdem Öffnungen 6 auf ihrer Oberseite auf, durch welche Fluid in das Ventilgehäuse eintreten oder aus diesem austreten kann. Durch in 1 nicht gezeigte Ventile in den Ventilgehäusen 4a, 4b und 4c können selektive Verbindungen zwischen den Öffnungen 5 und den Öffnungen 6 hergestellt werden.
2 zeigt ein Beispiel eines Schichtsystem 1 mit sieben Schichten 1a bis 1g. Das in 2 gezeigte Schichtsystem 1 ist angeschnitten, so dass eine innere Struktur des Schichtsystems 1 erkennbar ist. Das Schichtsystem 1 weist wiederum Kanäle 2 im Inneren auf, die zumindest abschnittsweise parallel zur Ebene der Schichten 1a bis 1g verlaufen. Das Schichtsystem in 2 kann beispielsweise eine Getriebemechatronik sein. Wie in 1 erstrecken sich zumindest einige der Kanäle 2 dort, wo sie parallel zu den Ebenen der Schichten 1a bis 1g des Schichtsystems 1 verlaufen durch zumindest zwei der Schichten 1a bis 1g. Beispielsweise erstreckt sich der Kanal 2a durch die Schichten 1e und 1f. Der Kanal 2b erstreckt sich durch die Schichten 1b und 1c, ebenso wie der Kanal 2c. Der Kanal 2c ist über eine Öffnung in der Schicht 1d mit dem Kanal 2a verbunden. Auf seiner gegenüberliegenden Seite endet der Kanal 2c in einer Öffnung in der obersten Schicht 1a.
Im in 2 gezeigten Beispiel weist das Schichtsystem 1 außerdem eine Durchgangsöffnung 3 auf, die einen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur Durchgangsachse hat. Die Durchgangsöffnung steht senkrecht zur Ebene der Schichten 1a bis 1g.
3 zeigt einen Schnitt durch ein beispielhaftes Schichtsystem entsprechend der Erfindung. Das Schichtsystem 1 weist hierbei fünf Schichten 1a bis 1e auf. Eine Durchgangsöffnung 3 erstreckt sich senkrecht zu den Schichtebenen durch alle Schichten 1a bis 1e. Ein Kanal 2a öffnet sich mit einer Seite zweimal in der obersten Schicht 1a, nämlich in den beiden Öffnungen 2a‘ und 2a‘‘, und mit der anderen Seite in der untersten Schicht 1e in der Öffnung 2a*. In einem Teilbereich verläuft er in zwei Richtungen parallel zur Ebene der Schichten 1a bis 1e und erstreckt sich in diesem Bereich in den Schichten 1b und 1c. Diese Kanalführung erlaubt beispielsweise das Zuführen eines Hydraulikfluides von den Öffnungen 2a‘ und 2a* zur Öffnung 2a‘‘. Es kann also Hydraulikfluid sowohl von einer Oberfläche des Schichtsystems zur gegenüberliegenden Oberfläche fließen, also auch von einem Teilbereich einer Oberfläche zu einem anderen Teilbereich derselben Oberfläche.
4 zeigt einen Schnitt durch ein Schichtsystem 1 mit acht Schichten 1a bis 1h. Im gezeigten Schichtsystem sind zwei Kanäle 2a und 2b realisiert, die in Richtung senkrecht zur Figurenebene verlaufen. Zu erkennen ist in 4 daher ein Querschnitt der Kanäle 2a und 2b in Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Kanäle verlaufen. Der Querschnitt des Kanals 2a ist rechteckig. Er wird begrenzt durch die Öffnungswände der Öffnungen in den Schichten 1b, 1c, 1d, 1e, 1f und 1g sowie nach oben durch die Schicht 1a und nach unten durch die Schicht 1h.
Der Kanal 2b hat einen gestuft kreisförmigen Querschnitt. Es ist zu erkennen, dass sich die Ausdehnung dieses Kanals 2b in zur Fläche der Schichten 1a bis 1h paralleler Richtung in zur Fläche der Schichten 1a bis 1h senkrechter Richtung variiert. Es variiert darüber hinaus auch die Ausdehnung des Querschnitts in zur Fläche der Schichten 1a bis 1h senkrechter Richtung in zur Fläche der Schichten parallelen Richtungen.
Beliebige andere Querschnittsgeometrien können in entsprechender Weise realisiert werden. Die Stufung kann vermindert oder ganz vermieden werden, indem die in die Schichten 1b bis 1g eingebrachten Öffnungen entsprechend angeprägt werden.
5 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Schichtsystems mit fünf Schichten 1a bis 1e. Ähnlich wie in 3 ist in 5 ein Kanal 2a realisiert, der sich in einem Bereich, in dem er parallel zur Ebene der Schichten 1a bis 1e verläuft, in den Schichten 1b, 1c und 1d erstreckt und in gegenüberliegenden Schichten 1a und 1e in Öffnungen endet. Es ist außerdem ein aus der Figurenebene heraustretender Kanal 2b gezeigt, der sich in den Schichten 1b, 1c und 1d erstreckt.
Im in 5 gezeigten Beispiel sind in die Schichten 1b und 1d Vertiefungen 7 eingebracht, in die Lot hineinfließen kann. Beim Verlöten der Schichten 1a bis 1e kann daher überschüssiges Lot in diese Vertiefungen 7 hineinfließen. Im fertig hergestellten Zustand können die Vertiefungen 7 ganz oder teilweise mit Lot gefüllt sein.
Die benachbarten der Schichten 1a bis 1e können hier zumindest abschnittsweise miteinander verlötet sein. Eine Verlötung kann beispielsweise um eine Durchgangsöffnung 2a, 3a oder 3b herum erfolgen. Es können aber auch benachbarte Schichten zumindest abschnittsweise linienförmig und/oder flächig und/oder vollflächig miteinander verlötet sein.
6 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit. Im in 6 gezeigten Beispiel weist die Mechatronikeinheit ein erstes Schichtsystem 1 sowie darüber hinaus ein zweites Schichtsystem 8 auf. Das erste Schichtsystem 1 weist elf Schichten 1a bis 1k auf und das zweite Schichtsystem 8 weist fünf Schichten 8a bis 8e auf. Die Schichten 8a bis 8e des zweiten Schichtsystems 8 erstrecken sich senkrecht zu den Schichten 1a bis 1k des ersten Schichtsystems 1.
Im in 6 gezeigten Beispiel weist die Mechatronikeinheit ein Wegeventil 9 auf. Das Wegeventil 9 weist einen Steller 10 auf, der in Richtung senkrecht zur Ebene der Schichten des Schichtsystems 1 zwischen zwei Positionen verschiebbar ist. Durch Verstellen des Stellers 10 kann eine Verbindung eines Kanals 2c, der sich in den Schichten 1e und 1f erstreckt, wahlweise mit einem Kanal 2a hergestellt werden, der sich in den Schichten 1b und 1c erstreckt oder mit einem Kanal 2b, der sich in den Schichten 1h und 1i erstreckt. Hierzu weist das Ventil 9 eine Öffnung zum Kanal 2a, eine Öffnung zum Kanal 2b und eine Öffnung zum Kanal 2c auf. Befindet sich der Steller 10 in der in 6 gezeigten Position, so besteht eine fluiddurchlässige Verbindung zwischen dem Kanal 2b und dem Kanal 2c. Wird der Steller 10 in die andere Position bewegt, in 6 senkrecht nach oben, so wird eine Verbindung hergestellt zwischen dem Kanal 2a und dem Kanal 2c.
Der Kanal 2c verläuft an seinem dem Wegeventil 9 abgewandten Ende in das zweite Schichtsystem 8. Aus dem Schichtsystem 1 austretend, verläuft er dabei zunächst in Richtung senkrecht zu den Schichten 8a bis 8e des Schichtsystems 8 und erstreckt sich dann in den Schichten 8b und 8c und hat dort eine Durchflussrichtung parallel zu den Schichten 8a bis 8e des Schichtsystems 8.
Der Kanal 2a mündet an seinem dem Ventil 9 abgewandten Ende durch eine Öffnung in der obersten Schicht 1a in einen Anschluss 22, der hier als rechtwinklig gebogenes Rohr ausgebildet ist.
Weiter zeigt 6 schematisch ein Befestigungselement 6, das auf der obersten Schicht 10a zu liegen kommt und beispielsweise auf der Oberfläche dieser Schicht ebenfalls mittels Lötens befestigt ist. Das Befestigungselement 6 kann beispielsweise als Gewindebolzen ausgebildet sein, so dass über diesen eine Befestigung des Hydrauliksteuermoduls an einem anderen Bauteil möglich ist.
7 zeigt ein weiteres Beispiel eines Schichtsystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Schichtsystem 1 weist hierbei acht Schichten 1a bis 1h auf. Ein Kanal 2 erstreckt sich von einer Öffnung in der obersten Schicht 1a ausgehend in den Schichten 1b und 1c parallel zur Ebene der Schichten, dann senkrecht zur Ebene der Schichten durch die Schichten 1d, 1e, 1f und 1g hindurch und dann in der Schicht 1g parallel zur Ebene der Schichten, um schließlich in der Schicht 1h nach außen zu treten. Der Kanal 2 wird durch Durchgangsöffnungen gebildet, die in die Schichten 1a bis 1h eingebracht sind. Im in 7 gezeigten Beispiel hat dabei die Öffnung in der Schicht 1d einen sehr viel geringeren Durchmesser, als in den angrenzenden Schichten 1e und 1c, wodurch die Schicht 1d als Blende im Kanal 2 wirkt. Vorteilhafterweise ist die Schicht 1d dünn ausgestaltet, um die Verarbeitung zu vereinfachen.
8 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Schichtsystems 1 mit elf Schichten 1a bis 1k. Ein Kanal 2 erstreckt sich im Schichtsystem 1, indem er durch die oberste Schicht 1a in das Schichtsystem eintritt, dann parallel zu den Schichtebenen in den Schichten 1b und 1c verläuft, dann senkrecht zu den Schichtebenen durch die Schichten 1d bis 1h verläuft und anschließend in den Schichten 1i und 1j parallel zu den Schichtebenen verläuft um durch eine Öffnung in der untersten Schicht 1k auszutreten. Im in 8 gezeigten Beispiel ist ein Kugelrückschlagventil 11 im Kanal 2 in jenem Bereich angeordnet, in dem der Kanal 2 durch die Schichten 1i bis 1h verläuft. Das Kugelrückschlagventil 11 weist einen Anschlag bzw. Ventilsitz 12 in Richtung unten auf, durch den hindurch ein Kanal 15 tritt. Eine Kugel 13 wird durch eine Feder 14 in den Anschlag 12 gegen die obere Öffnung des Kanals 15 gedrückt und verschließt diesen im Normalfall. Strömt nun Fluid von unten, das heißt durch die Öffnung in der Schicht 1k durch den Kanal 2, so drückt dieser die Kugel 13 gegen die Federkraft 14 nach oben, wodurch der Kanal 15 freigegeben wird und das Fluid durchfließen kann.
Beispielhaft sind zu beiden Seiten des Rückschlagventils 11 zwei alternative Möglichkeiten für die Befestigung dieses Rückschlagventils 11 im Schichtsystem 1 dargestellt. Während auf der rechten Seite ein Gewinde 12a gezeigt ist, ist auf der linken Seite eine Presspassung 12b angedeutet. Alternativ könnte das Rückschlagventil 11 auch mit dem Schichtsystem 1 verlötet sein.
In 8 ist darüber hinaus ein weiteres Rückschlagventil 16 gezeigt, das als auf einer Dichtsicke 17 aufliegendes Plättchen 18 ausgestaltet ist. Die Dichtsicke 17 ist dabei in ein Blech 20 eingebracht, das in die Schicht 1e eingeklemmt ist. Das Plättchen 18 ist im gezeigten Beispiel aus einem Blech 21 geschnitten, welches ebenfalls in die Schicht 1e eingeklemmt ist. Das Plättchen 18 ist mit dem Rest des Blechs 21 über eine geschnittene Feder 14‘ verbunden, die das Plättchen gegen die Sicke 17 drückt. Dem Plättchen gegenüber angeordnet ist ein Anschlag 19, der von einem Abschnitt des Blechs 23 gebildet wird. Strömt nun Fluid von unten gegen das Blättchen 18, so wird dies angehoben und gegen den Anschlag 19 gedrückt. Dabei öffnet sich ein Durchlass durch das Ventil 16 an dem Blättchen 18 vorbei.
9 zeigt ein weiteres Beispiel eines Schichtsystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Schichtsystem 1 weist hierbei fünf Schichten 1a bis 1e auf. In das Schichtsystem 1 ist ein Kanal 2 eingebracht. Es ist zu erkennen, dass das erfindungsgemäße Konzept die Bildung lagenförmig freistehender Konturen erlaubt. Die aufeinander aufliegenden Endabschnitte der lagenförmig freistehenden Konturen bilden dabei eine ausreichend stabile Stützstruktur, wobei die freistehenden Konturen in jeder Lage unterschiedlich ausgebildet sind. Es resultiert ein zentraler Würfel, der in seiner Funktion einer Säule vergleichbar ist, wobei sich im gesamten Kanal keine die Strömung behindernde Querschnittsverengung ergibt. Auf ähnliche Weise können auch sich kreuzende Kanäle aufgebaut werden.

Claims

Mechatronikeinheit, aufweisend zumindest ein Schichtsystem mit einer Vielzahl von aufeinander angeordneten Schichten, wobei in dem Schichtsystem zumindest ein Kanal für Hydraulikfluid ausgebildet ist, der in zumindest einem Bereich in einem Winkel von kleiner als 90 Grad zur Fläche der Schichten des Schichtsystems verläuft, wobei der zumindest eine Kanal sich in zumindest einem der zumindest einen Bereiche, in denen dieser Kanal in einem Winkel von kleiner als 90 Grad zur Fläche der Schichten verläuft, in zumindest zwei der Schichten erstreckt.
Mechatronikeinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest einer der zumindest einen Kanäle in zumindest einem der zumindest einen Bereiche, in denen dieser Kanal in einem Winkel von kleiner als 90 Grad zur Fläche der Schichten verläuft und sich in zumindest zwei der Schichten erstreckt, in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung durch zumindest zwei bezüglich des Kanals gegenüberliegende der Schichten begrenzt wird.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei benachbarte der Schichten zumindest abschnittsweise miteinander verlötet sind.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei benachbarte der Schichten oder alle benachbarten der Schichten jeweils um zumindest eine Durchgangsöffnung in zumindest einer der jeweiligen benachbarten Schichten herum miteinander verlötet sind.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei benachbarte der Schichten oder alle benachbarten der Schichten jeweils zumindest abschnittsweise linienförmig und/oder flächig und/oder vollflächig miteinander verlötet sind.
Mechatronikeinheit nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die miteinander verlöteten Schichten mit Aluminium-Lot und/oder mit Keramik-Lot miteinander verlötet sind.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Schichten zumindest eine Vertiefung und/oder zumindest eine Öffnung aufweist, in die Lot hineinfließen kann und/oder die teilweise oder vollständig mit Lot gefüllt ist.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der zumindest einen Kanäle auf zumindest einem Teil seiner Ausdehnung zumindest drei benachbarte der Schichten in zur Fläche dieser Schichten senkrechter Richtung durchläuft.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein parallel zur Fläche der Schichten verlaufender Teil zumindest eines der Kanäle mit gegenüberliegenden Enden dieses Teils in Öffnungen in der gleichen der den Kanal in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung begrenzenden Schichten einmündet.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der zumindest einen Kanäle auf zumindest einem Teil seiner Ausdehnung einen zur Fläche der Schichten senkrechten und zu einer Richtung eines Verlaufs des Kanals senkrechten Querschnitt aufweist, dessen Ausdehnung in zur Fläche der Schichten paralleler Richtung in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung variiert.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der zumindest einen Kanäle auf zumindest einem Teil seiner Ausdehnung einen zur Fläche der Schichten senkrechten und zu einer Richtung eines Verlaufs des Kanals senkrechten Querschnitt aufweist, dessen Ausdehnung in zur Fläche der Schichten senkrechter Richtung in zur Fläche der Schichten paralleler Richtung variiert.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zumindest einem der zumindest einen Kanäle zumindest ein Durchflusssteuerungsbauteil angeordnet ist, das eingerichtet ist, einen Volumenstrom, einen Druck und/oder eine andere Eigenschaft des Hydraulikfluids durch den Kanal zu steuern und/oder zu regeln.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der zumindest einen Kanäle zumindest drei der Schichten in zur Fläche dieser Schichten senkrechter Richtung durchläuft, wobei der Kanal im Bereich einer dieser zumindest drei Schichten einen kleineren Querschnitt hat als im Bereich der anderen dieser zumindest drei Schichten.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Mechatronikeinheit zumindest zwei der Kanäle ausgebildet sind, zwischen denen innerhalb der Mechatronikeinheit keine fluiddurchlässige Verbindung besteht.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zumindest einem der zumindest einen Kanäle ein Rückschlagventil angeordnet ist, das so eingerichtet ist, dass es einen Durchfluss von Hydraulikfluid durch den Kanal in einer Richtung erlaubt und in entgegengesetzter Richtung blockiert.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend ein Ventilgehäuse, das zumindest abschnittsweise durch zumindest einige der Schichten gebildet wird.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend zumindest ein nicht-flächiges Ventilgehäuse, wobei das nicht-flächige Ventilgehäuse mit dem Schichtverbund verlötet ist.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest ein Ventil und/oder zumindest ein Ventilgehäuse, das an einer äußeren der Schichten des Schichtsystems angeordnet ist und hydraulikfluiddurchlässig an zumindest einen der zumindest einen Kanäle angeschlossen ist.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest ein Magnet-, Feder-, Sieb-, Sensor-, oder zumindest ein weiteres Blenden- oder Ventilelement.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten eine Dicke von kleiner oder gleich 4 mm vorzugsweise kleiner oder gleich 1,5 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 mm und/oder größer oder gleich 0,2 mm, vorzugsweise größer oder gleich 0,3 mm, besonders bevorzugt größer oder gleich 0, 5 mm haben.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere der Schichten, vorzugsweise alle der Schichten, Aluminium aufweisen oder daraus bestehen.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichten sich eben erstrecken.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend mindestens eine Dichtungslage, die die Schichten nach außen begrenzt, wobei die Dichtungslage Dichtelemente aufweist, die in die Dichtungslage eingeformt und/oder auf die Dichtungslage aufgebracht sind.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Schichtsystem zumindest 3, vorzugsweise zumindest 5 der Schichten, vorzugsweise zumindest 10 der Schichten aufweist.
Mechatronikeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest ein weiteres der Schichtsysteme, dessen Schichten senkrecht stehen zu den Schichten des zumindest einen Schichtsystems.