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Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksystemsteuerplatte mit mindestens einer Dichtungslage und einer Vielzahl von Fluidurchgangsöffnungen und Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel, die sich durch die mindestens eine Dichtungslage erstrecken sowie ein Hydrauliksteuersystem mit einer solchen Hydrauliksystemsteuerplatte sowie ein Getriebe mit einem solchen Hydrauliksteuersystem und/oder einer solchen Hydrauliksystemsteuerplatte.
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Derartige Hydrauliksteuersysteme dienen insbesondere der hydraulischen Steuerung, beispielsweise von Getrieben in Fahrzeugen und führen in ihren Kanälen entsprechend unter Druck stehende Steuermedien, insbesondere Hydrauliköl, die beispielsweise Ventile und andere Schaltvorrichtungen betätigen können. Damit die Hydraulikölströme an die gewünschte Schaltvorrichtung gelangen können, sind die Kanäle der mindestens zwei kanalführenden Bauteile in einem komplexen Muster angeordnet. Insbesondere weisen die Kanäle vielfache Verzweigungen auf. Der Übertritt der Hydraulikölströme zwischen den kanalführenden Bauteilen erfolgt über mit Durchgangsöffnungen versehenen Hydrauliksystemsteuerplatten, die gleichzeitig die Abdichtung zwischen den verschiedenen Kanälen gewährleisten.
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Aus der
DE 10 2008 062 829 A1 der Anmelderin ist eine Hydrauliksystemsteuerplatte bekannt, die aus mehreren Metalllagen aufgebaut ist. Für eine effiziente Abdichtung des in den Kanälen fließenden Steuerfluids zwischen den verschiedenen Strömungswegen sind hier in den Dichtlagen Sicken eingeformt, wobei die Dichtlagen zusätzlich auf ihren Oberflächen Beschichtungen zur Mikroabdichtung aufweisen können.
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Neuere Entwicklungen sehen vor, die kanalführenden Bauteile zumindest abschnittsweise nicht als metallische Gussbauteile herzustellen, sondern aus Kunststoff, da hiermit ein geringeres Bauteilgewicht, geringere Bauteilkosten, geringere Werkzeugkosten sowie höhere Werkzeugstandzeiten erreicht werden können. Insbesondere wenn die kanalführenden Bauteile nicht aus metallischen Werkstoffen gefertigt sind, sondern aus Kunststoffen, ergeben sich im Betrieb aufgrund der geringeren Festigkeit der Werkstoffe Bauteilverformungen bzw. höhere Dichtspalte. Ähnliche Bauteilverformungen und vergrößerte Dichtspalte können bei Magnesiumgussbauteilen resultieren oder wenn die Gussbauteile zwar aus festen Werkstoffen wie Aluminiumlegierungen oder Grauguss hergestellt sind, ihre Wandstärken aber sehr dünn ausgeführt sind.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Hydrauliksystemsteuerplatte zur Verfügung zu stellen, bei der sichergestellt ist, dass diese mit geringen Linienpressungen höhere Rückfederraten und somit ein höheres Abdichtpotential ermöglicht. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung ein Hydrauliksteuersystem zur Verfügung zu stellen, bei dem das Gewicht gegenüber dem Stand der Technik reduziert ist und dennoch dauerhaft eine sichere Abdichtung gewährleistet ist. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein hydraulisches Getriebe anzugeben, bei dem das Steuersystem einen geringeren Anteil am Gesamtgewicht hat.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Hydrauliksystemsteuerplatte gemäß Anspruch 1, dem Hydrauliksteuersystem gemäß Anspruch 25 und dem Getriebe gemäß Anspruch 26. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft also eine Hydrauliksystemsteuerplatte mit mindestens einer ersten Dichtungslage. Diese erste Dichtungslage besteht aus mindestens einem thermoplastischen oder mindestens einem duroplastischen Werkstoff oder enthält mindestens einen solchen. Durch die mindestens eine Dichtungslage hindurch erstreckt sich einerseits eine Vielzahl von Fluiddurchgangsöffnungen, die im verbauten Zustand der Hydrauliksystemsteuerplatte Kanäle der angrenzenden Bauteile miteinander fluidisch verbinden. Diese Fluiddurchgangsöffnungen dienen also der Leitung von Hydrauliksteuerfluid, insbesondere Hydrauliköl. Andererseits erstreckt sich eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel durch die mindestens eine Dichtungslage hindurch, mit denen die Hydrauliksystemsteuerplatte mit den angrenzenden Bauteilen verbunden werden kann. Zumindest ein Teil der Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel ist jeweils zumindest abschnittsweise mit mindestens einer metallischen Hülse verstärkt. Hierdurch wird dauerhaft eine definierte Verpressungssituation gewährleistet und ein unzulässiges Setzen der Hydrauliksystemsteuerplatte im Krafteinleitungsbereich vermieden.
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Enthält die mindestens eine Dichtungslage mindestens einen thermoplastischen Werkstoff oder besteht insgesamt aus einem thermoplastischen Werkstoff, so kann dieser aus der Gruppe enthaltend Polyphenylensulfide (PPS), Polyetherimide (PEI), Polyimide (PI), Polyphthalamide (PPA), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyamid (PA) ausgewählt sein. Hierbei ist PPS wegen seiner ausgezeichneten mechanischen Stabilität und Formtreue besonders bevorzugt.
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Enthält die mindestens eine Dichtungslage mindestens einen duroplastischen Werkstoff oder besteht insgesamt aus einem duroplastischen Werkstoff, so kann dieser aus der Gruppe enthaltend Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Epoxidharz (EP), Phenolharz (PF) und Melamin-Formaldehyd-Harze (MF) ausgewählt sein.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine thermoplastische und/oder mindestens eine duroplastische Werkstoff faserverstärkt ist und als Verstärkungsfaser ein oder mehrere der Faserarten Kohlefasern, Glasfasern, Polyesterfasern und Aramidfasern verwendet werden.
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Zur Abdichtung mindestens einer der Fluiddurchgangsöffnungen kann die erste Dichtungslage mindestens ein erstes Dichtungselement aufweisen, das aus einem elastomeren Werkstoff und/oder einem thermoplastischen Elastomer besteht oder zumindest einen dieser Stoffe enthält. Das erste Dichtungselement umläuft dabei vorzugsweise nicht nur die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung, sondern in deren Verlängerung auch einen Kanal oder Kanalabschnitt in dem an die erste Hydrauliksystemsteuerplatte angrenzenden kanalführenden Bauteil.
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Zur Aufnahme des mindestens einen ersten Dichtungselements kann die erste Dichtungslage in mindestens einer ihrer Oberflächen mindestens eine nutförmige Vertiefung aufweisen, in der sich das mindestens eine erste Dichtungselement zumindest abschnittsweise erstreckt. Die Tiefe der nutförmigen Vertiefung ist dabei bevorzugterweise so auf das erste Dichtungselement abgestimmt, dass dieses im verbauten Zustand der Hydrauliksystemsteuerplatte einerseits zuverlässig abdichtet aber andererseits nicht überpresst wird.
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Vorzugsweise besteht das mindestens eine erste Dichtungselement aus NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), EVM (Ethyl-Vinyl-Acetat-Copolymer), ACM (Polyacrylat-Kautschuk), AEM (Ethylen-Acrylat-Kautschuk), HNBR (Hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), Silikon (VMQ) oder FKM (Fluorpolymer-Kautschuk) oder enthält zumindest einen dieser Werkstoffe.
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Zur Vermeidung eines übermäßigen Setzens der Bereiche der Hydrauliksystemsteuerplatte, in die die Schraubenkräfte eingeleitet werden, ist in mindestens einer Durchgangsöffnung für Befestigungsmittel mindestens eine oder genau eine metallische Hülse angeordnet. Wird genau eine metallische Hülse eingesetzt, kann diese durch die gesamte Dicke der ersten Dichtungslage hindurchreichen. Es ist jedoch ebenso möglich, dass zwei Hülsen miteinander verbunden werden, die dann zusammen durch die gesamte Dicke der ersten Dichtungslage hindurchreichen.
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Die Hülse kann dabei ein einfaches rohrförmiges Bauteil sein. Ebenso ist es möglich, dass die Hülse zumindest an einem ihrer Enden einen Kragen aufweist, der z. B. mittels Umformens des Rohrendes gebildet wird. Ebenso ist es möglich, dass eine separate Scheibe als Kragen an das rohrförmige Bauteil angefügt, beispielsweise eingepresst wird. Auch die Verbindung zweier Hülsen bzw. Hülsenabschnitte erfolgt vorteilhafterweise über eine Pressverbindung.
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Vorteilhafterweise ist die erste Dichtungslage zumindest abschnittsweise mit einem metallischen Flachbauteil verstärkt. Dieses verhindert unzulässige Verformungen der ersten Dichtungslage und sorgt somit für Formstabilität.
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Hierbei ist es möglich, dass in mindestens einer Durchgangsöffnung für Befestigungsmittel mindestens eine metallische Hülse so angeordnet ist, die sich von einer Oberfläche des metallischen Flachbauteils bis über die dieser nächstliegende Oberfläche der ersten Dichtungslage hinaus erstreckt, also über die Oberfläche der ersten Dichtungslage übersteht. Dies erlaubt beispielsweise eine Abstützung der Hülse in einer entsprechend ausgebildeten Öffnung eines angrenzenden Bauteils. Es ist jedoch auch möglich, dass die Hülse zwar auf dem metallischen Flachbauteil aufsitzt, aber mit der Oberfläche der ersten Dichtungslage abschließt.
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Ebenso ist es möglich, dass in mindestens einer Durchgangsöffnung für Befestigungsmittel nicht nur eine, sondern zwei metallische Hülsen angeordnet sind. Die Anordnung erfolgt vorteilhafterweise so, dass jede der metallischen Hülsen sich von einer Oberfläche des metallischen Flachbauteils in Richtung der dieser nächstliegenden Oberfläche der ersten Dichtungslage bis über die dieser nächstliegende Oberfläche der ersten Dichtungslage hinaus erstreckt. Beide metallischen Hülsen stützen sich dabei auf dem metallischen Flachbauteil ab und stehen über die jeweilige Oberfläche der ersten Dichtungslage über. Auch hier ist es möglich, dass mindestens eine der Hülsen zwar auf dem metallischen Flachbauteil aufsitzt, aber mit der Oberfläche der ersten Dichtungslage abschließt.
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In einer besonders einfach herzustellenden Ausführungsform besteht das metallische Flachbauteil aus mindestens einem Metallblech oder enthält mindestens ein Metallblech. Hinsichtlich seines Gewichts ist dabei Blech aus einer Aluminiumlegierung vorteilhaft, während im Hinblick auf die mechanische Stabilität der Hydrauliksystemsteuerplatte Stahlblech besonders bevorzugt ist. Edelstahlblech oder verzinktes Blech ist besonders vorteilhaft, wenn das metallische Flachbauteil zumindest abschnittsweise dem Hydrauliköl ausgesetzt ist.
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Das Metallblech kann dabei als Glattblech, als geprägtes Blech oder als Spießblech ausgebildet sein. Eine besonders sichere Verankerung des metallischen Flachbauteils im Kunststoffmaterial der ersten Dichtungslage ergibt sich bei Spießblechen aufgrund der Perforationen, die ein Hindurchtreten des Polymermaterials ermöglichen.
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Anstelle eines Metallblechs kann das metallische Flachbauteil auch aus einem metallischen Gewebe, beispielsweise einem kalandrierten metallischen Gewebe bestehen oder ein solches enthalten. Auch hier bieten die Öffnungen des metallischen Flachbauteils hervorragende Verankerungsmöglichkeiten des Gewebes im Polymerkörper.
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Das metallische Flachbauteil kann auf einer Oberfläche der ersten Dichtungslage so auf- bzw. angebracht sein, dass es zumindest abschnittsweise die Oberfläche dieser Dichtungslage bildet. Vorteilhafterweise ist das metallische Flachbauteil jedoch in den Kunststoffkörper eingebettet, beispielsweise vollständig oder im Wesentlichen vom Kunststoffkörper umgeben, insbesondere umspritzt. Prinzipiell ist es auch möglich, innerhalb eines Kunststoffkörpers einer ersten Dichtungslage mehrere metallische Flachbauteile zu integrieren, beispielsweise sowohl ein Blech als auch ein Gewebe einzubetten oder ein Gewebe einzubetten und ein Blech auf einer Oberfläche anzubringen.
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Dabei ist es insbesondere bei einem im Wesentlichen vollständig im Innern des Kunststoffkörpers eingebetteten metallische Flachbauteil vorteilhaft, wenn dieses zumindest eine der mindestens einen Fluiddurchgangsöffnung(en) so umgibt, dass es vom Innenrand dieser Fluiddurchgangsöffnung beabstandet ist; die Fluiddurchgangsöffnung(en) also vom Kunststoffkörper umgeben ist/sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass das metallische Flachbauteil zumindest an dieser Fluiddurchgangsöffnung nicht mit korrosivem Hydrauliköl in Kontakt kommt.
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Es ist jedoch ebenso möglich, dass das metallische Flachbauteil sich zumindest an einer Fluiddurchgangsöffnung bis an den Innenrand dieser Fluiddurchgangsöffnung erstreckt. Die größere Flächenerstreckung des metallischen Flachbauteils kann die mechanische Stabilität der Hydrauliksystemsteuerplatte verbessern.
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Weiter ist es möglich, dass sich das metallische Flachbauteil zumindest abschnittsweise über den Bereich mindestens einer der mindestens einen Fluiddurchgangsöffnung(en) erstreckt. Dabei ist es vorteilhaft, dass das metallische Flachbauteil im Bereich dieser Fluiddurchgangsöffnung selbst mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist. Es kann sich dabei um eine einzige Durchgangsöffnung handeln, so dass das metallische Flachbauteil eine Art Blende oder Drossel in der Hydrauliksystemsteuerplatte ausbildet. Es kann sich jedoch auch um eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen handeln, die eine Art Sieb oder Filter ausbilden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das metallische Flachbauteil aus einem Spießblech oder einem Gewebe besteht oder dieses enthält, so dass die Durchgangsöffnungen im metallischen Flachbauteil bereits enthalten sind.
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Ebenso ist es möglich, dass in die Hydrauliksystemsteuerplatte ein Kunststoffsieb, beispielsweise als Filter, integriert ist. Beispielsweise kann ein Kunststoffgewebe beim Fertigen der ersten Dichtungslage aus Kunststoff in diese eingespritzt werden, so dass nur in den als Filteröffnungen vorgesehenen Durchgangsöffnungen der ersten Dichtungslage das Kunststoffsieb verbleibt. In den übrigen Bereichen kann das Kunststoffsieb mit dem Kunststoffmaterial zusammenschmelzen und so die Siebbereiche der Durchgangsöffnungen abdichten. Ebenso ist es möglich, eine solche Kunststoffsieblage auf eine erste Dichtungslage aufzulegen und auf dieser beispielsweise mittels Reibschweißens zu befestigen. Ebenso ist es möglich, zwei Dichtungslagen so miteinander zu verschweißen, dass eine Kunststoffsieblage zwischengefasst ist. Bei all diesen Varianten wird das Kunststoffsieb in den Bereichen, die als ungefilterte Durchgangsöffnungen, etwa als Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel benötigt werden, so freigeschnitten, dass die freizuhaltenden Durchgangsöffnungen kein Siebmaterial mehr aufweisen.
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Für eine gezielte Fluidführung und geringe Reibung bei der Fluidführung ist es besonders vorteilhaft, wenn in der ersten Dichtungslage mindestens eine der mindestens einen Fluiddurchgangsöffnung(en) zumindest in einem einer der Oberflächen der ersten Dichtungslage benachbarten Bereich von einer Zylinderform abweicht, insbesondere angefast ist oder eine sonstige Durchmesseränderung aufweist. Eine derartige Fase oder sonstige Durchmesseränderung beeinflusst die Geräuschentwicklung, insbesondere wird die Geräuschentwicklung beim Durchfließen von Hydrauliksteuerflüssigkeit reduziert. Die reproduzierbare Herstellung einer solchen Fase ist mit dem Kunststoffmaterial der mindestens einen Dichtungslage wesentlich einfacher als in einem metallischen Material.
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Mindestens eine der Fluiddurchgangsöffnungen der ersten Dichtungslage weist einen Durchmesser auf, der zumindest in einem Abschnitt oder über die gesamte Länge dieser Fluiddurchgangsöffnung ≤ 1,0 mm, vorzugsweise ≤ 0,8 mm, vorzugsweise ≤ 0,5 mm, insbesondere ≤ 0,3 mm ist. Mit derart kleinen Fluiddurchgangsöffnungen lässt sich das Hydraulikfluid besonders gut steuern. Die Herstellung derart kleiner Durchgangsöffnungen ist in Kunststoffkörpern wesentlich einfacher als in Metallkörpern. Weist die mindestens eine Dichtungslage also einen metallischen Flachkörper als Armierung auf, so ist es bevorzugt, wenn der vorgenannte geringe Durchmesser lediglich im Kunststoffkörper ausgebildet ist, der metallische Flachkörper aber einen größeren Durchmesser aufweist, der bis zur eigentlichen Durchgangsöffnung hin vom Kunststoffmaterial ausgefüllt ist.
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Weiter kann in der ersten Dichtungslage mindestens eine der mindestens einen Fluiddurchgangsöffnung(en) so ausgebildet sein, dass in ihr ein Ventil oder eine Drossel ausgebildet ist oder in diese Fluiddurchgangsöffnung ein Ventil oder eine Drossel integriert ist. Die unmittelbare Ausbildung kann, wie schon zuvor geschildert, über einen verringerten Durchmesser der betreffenden Fluiddurchgangsöffnung in dem metallischen Flachbauteil verglichen mit dem umgebenden Kunststoff realisiert werden. Dies ist aber ebenso dadurch möglich, dass innerhalb des Kunststoffbauteils der Durchmesser abschnittsweise verändert wird.
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Vorzugsweise weist die erste Dichtungslage in ihren beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen jeweils mindestens eine nutförmige Vertiefung auf. In den nutförmigen Vertiefungen der ersten Oberfläche können sich so die ersten Dichtungselemente zumindest abschnittsweise erstrecken, während sich in den nutförmigen Vertiefungen der zweiten Oberfläche zweite Dichtungselemente zumindest abschnittsweise erstrecken können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei Projektion der ersten und zweiten Dichtungselemente in die Erstreckungsebene, d. h. die neutrale Faser der ersten Dichtungslage, die ersten und zweiten Dichtungselemente abschnittsweise unterschiedliche Verläufe aufweisen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die ersten und zweiten Dichtungselemente in einer derartigen Projektion in sämtlichen ihrer Abschnitte unterschiedliche Verläufe aufweisen. Insbesondere am Außenrand der Hydrauliksystemsteuerplatte ist es vorteilhaft, wenn die ersten und zweiten Dichtungselemente in einer derartigen Projektion zusammenfallen.
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Die Tiefe der mindestens einen nutförmigen Vertiefung kann zwischen 0,5 und 2,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm, jeweils ein- oder auch ausschließlich der Grenzwerte, betragen. Dabei ist es zwar möglich, dass sich die Tiefe über den Verlauf einer nutförmigen Vertiefung ändert, vorzugsweise weist eine nutförmige Vertiefung jedoch konstante Tiefe auf. Ebenso ist es möglich, dass voneinander beabstandete nutförmige Vertiefungen einer Oberfläche der ersten Dichtungslage unterschiedliche Tiefen aufweisen.
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Die Breite der mindestens einen nutförmigen Vertiefung kann zwischen 0,5 und 4,0 mm, vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0 mm, jeweils ein- oder auch ausschließlich der Grenzwerte, betragen. Auch hier ist es möglich, dass die Breite einer nutförmigen Vertiefung über ihren gesamten Verlauf konstant bleibt oder variiert. Ebenso ist es möglich, dass verschiedene, voneinander beabstandete nutförmige Vertiefungen einer Oberfläche der ersten Dichtungslage identische oder unterschiedliche Breiten aufweisen.
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Die Hydrauliksystemsteuerplatte kann auf mindestens einer Oberfläche der ersten Dichtungslage mindestens eine weitere Lage aufweisen. Die mindestens eine weitere Lage kann aus einem Kunststoff oder aus einem metallischen Werkstoff bestehen oder diesen enthalten Vorzugsweise weist die mindestens eine weitere Dichtungslage weitere Dichtungselemente auf. Die Dichtungslagen können miteinander verbunden sein, beispielsweise mittels Reibschweißen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Hydrauliksteuersystem mit mindestens einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte. Das erfindungsgemäße Hydrauliksteuersystem weist mindestens ein erstes kanalführendes Bauteil auf, das zur ersten Dichtungslage benachbart ist. Dabei begrenzt das mindestens eine erste Dichtungselement der ersten Dichtungslage zumindest einen Kanal dieses ersten kanalführenden Bauteils in der Lagenebene der Dichtungslage (20) betrachtet seitlich zumindest abschnittsweise, insbesondere umlaufend. Ein Randbereich des Dichtungselements kann dabei durchaus mit dem betreffenden Kanal zumindest abschnittsweise überlappen. Das erfindungsgemäße Hydrauliksteuersystem kann darüberhinaus ein weiteres kanalführendes Bauteil aufweisen, das vorzugsweise ebenfalls zur Hydrauliksystemsteuerplatte benachbart ist, dabei aber auf der anderen Oberfläche der Hydrauliksystemsteuerplatte angeordnet ist. Hierzu weist vorteilhafterweise die Hydrauliksystemsteuerplatte und insbesondere deren erste Dichtungslage wie zuvor schon geschildert auch auf ihrer zweiten Oberfläche nutartige Vertiefungen und darin angeordnete zweite Dichtelemente auf. Weitere kanalführende Bauteile, die dann bevorzugt wiederum durch eine erfindungsgemäße Hydrauliksystemsteuerplatte abgedichtet sind, sind prinzipiell möglich. Dabei müssen nicht sämtliche kanalführende Bauteile dieselbe Flächenausdehnung bezogen auf eine zu mindestens einer Hydrauliksystemsteuerplatte parallele Ebene aufweisen.
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Vorteihafterweise enthält mindestens eines der kanalführenden Bauteile des Hydrauliksteuerungssystems Ventile oder grenzt an ein weiteres Bauteil an, in dem Ventile angeordnet sind.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein hydraulisches Getriebe mit einer erfindungsgemäße Hydrauliksystemsteuerplatte und/oder einem erfindungsgemäßen Hydrauliksteuersystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann dabei insbesondere einen Verbrennungsmotor, einen Elektroantrieb, einen Brennstoffzellantrieb oder einen Hybridantrieb aufweisen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen lediglich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. In den Figuren bezeichnen gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen gleiche bzw. ähnliche Teile, sie sind aber zur Vermeidung von Wiederholungen nicht notwendigerweise bei der Beschreibung jedes Ausführungsbeispiels explizit genannt. In den nachfolgenden Zeichnungen sind auch nicht für die Erfindung wesentliche Merkmale angegeben. Dies sind neben den gemäß dem unabhängigen Anspruch vorgesehenen Merkmalen weitere optionale und vorteilhafte Merkmale. Diese können sowohl für sich als auch in Kombination mit weiteren derartigen Merkmalen in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel oder auch mit weiteren derartigen Merkmalen in anderen Ausführungsbeispielen in Kombination erfindungsgemäß eingesetzt werden.
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In den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1: Einen schematischen Aufbau eines Hydrauliksteuersystems;
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2: In perspektivischer Ansicht ein herkömmliches Hydrauliksteuersystems mit einer herkömmlichen Hydrauliksystemsteuerplatte; und
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3 bis 12: Jeweils eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte.
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1 stellt extrem schematisch den Aufbau eines Hydrauliksteuersystems 12 dar. Dieses Hydrauliksteuersystem 12 umfasst drei kanalführende Bauteile 70a, 70b, 70c sowie zwei zwischen diesen kanalführenden Bauteilen 70a, 70b, 70c angeordnete Hydrauliksystemsteuerplatten 10a und 10b. Sämtliche genannte Bauteile sind in der Darstellung als Draufsicht mit ihrer Oberseite zum Betrachter weisend nebeneinander dargestellt, Fluiddurchgangsöffnungen in den Hydrauliksystemsteuerplatten 10a und 10b reichen also im Wesentlichen senkrecht in die Zeichnungsebene hinein. Zumindest in einem Teil der kanalführenden Bauteile 70a, 70b, 70c, insbesondere in den kanalführenden Bauteilen 70a, 70c sind Ventile angeordnet, die über das im Hydrauliksteuersystem 12 geführte Hydrauliköl betätigt werden und damit beispielsweise ein Automatikgetriebe eines Fahrzeuges steuern. Eine abweichende Anzahl kanalführender Bauteile, insbesondere zwei kanalführende Bauteile, ist ebenso möglich. Die kanalführenden Bauteile 70a, 70b weisen im Wesentlichen gleiche maximale Flächenausdehnung auf, während das kanalführende Bauteil 70c zumindest in der in der Zeichenebene von unten nach oben weisenden Richtung eine geringere Ausdehnung zeigt und auch die Hydrauliksystemsteuerplatte 10b zwischen den kanalführenden Bauteilen 70b und 70c eine geringere Ausdehnung ausweist als die Hydrauliksystemsteuerplatte 10a, da in dem Bereich des kanalführenden Bauteils 70b, der nicht an einen Bereich des kanalführenden Bauteils 70c angrenzt, im vorliegenden Beispiel keine Öffnungen vorhanden sind.
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Eine typische Anordnung eines Hydrauliksteuersystems 12 des Stands der Technik ist in 2 wiedergegeben. Zwischen zwei kanalführenden Bauteilen 70a, 70b ist eine dreilagige Hydrauliksystemsteuerplatte 110 angeordnet, die aus zwei metallischen Dichtungslagen 111, 112 und einer dazwischen angeordneten, ebenfalls metallischen Trägerlage 113 besteht. Weiter ist in 2 dargestellt, dass die beiden kanalführenden Bauteile 70a, 70b über eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 80 unter Zwischenfassung der Hydrauliksystemsteuerplatte 110 miteinander und ggf. an weiteren Bauteilen befestigt werden. Die Dichtungslagen 111, 112 weisen dabei jeweils Dichtungselemente 113 auf, die sowohl entlang des Außenrandes der Dichtungslagen als auch entlang von Kanälen in den angrenzenden kanalführenden Bauteilen 70a, 70b als auch um Durchgangsöffnungen 115 in der Hydrauliksystemsteuerplatte 110 die Abdichtung des Hydrauliksteuerfluids, nämlich des Hydrauliköls umlaufen. Die Abdichtung erfolgt dabei insbesondere auch zwischen Bereichen, die jeweils Hydrauliksteuerfluid, aber mit unterschiedlichem Druck, führen. Die Dichtungselemente sind hier eingeprägte Sicken, die insbesondere dadurch dauerhaft elastisch sind, dass die Dichtungslagen 111, 112 aus federelastischem Stahl bestehen. Insbesondere wenn die kanalführenden Bauteile 70a, 70b aus einem Kunststoffwerkstoff oder einem Magnesiumwerkstoff hergestellt sind oder zumindest abschnittsweise sehr dünnen Kanalwände aufweisen, ergibt sich mit metallischen Hydrauliksystemsteuerplatten des Stands der Technik das Problem, dass bei zu großen Drücken die Kanalwände der Kanäle 71a, 71b oder gar gesamte Bereiche der kanalführenden Bauteile sich verformen können. Weiterhin stellt es eine große Herausforderung dar, in metallischen Getriebesteuerplatten reproduzierbar und präzise Durchgangsöffnungen sehr geringen Durchmessers herzustellen, wie sie für die gezielte Führung von geringen Mengen an Hydrauliksteuerfluid notwendig sind.
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Hier kann mit einer Hydrauliksystemsteuerplatte, deren mindestens eine Dichtungslage aus Kunststoff besteht oder Kunststoff enthält, Abhilfe geschaffen werden. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Hydrauliksystemsteuerplatte 10 aus glasfaserverstärktem Polyphenylensulfid. Sie besteht aus einem einlagigen Kunststoffkörper als erster und hier einziger Dichtungslage 20 und weist im dargestellten Abschnitt eine Durchgangsöffnung 15 für Hydraulikfluid mit einem Durchmesser von nur 0,7 mm auf. In den beiden Oberflächen 25, 26 dieser ersten Dichtungslage 20 sind nutförmige Vertiefungen 23, 24 vorgesehen, in denen sich zumindest abschnittsweise die ersten Dichtungselemente 21 – auf der nach oben weisenden Oberfläche 25 der Dichtungslage 20 – und die zweiten Dichtungselemente 22 – auf der nach unten weisenden Oberfläche 26 der Dichtungslage 20 erstrecken. Die Dichtungselemente 21, 22 erstecken sich dabei entlang von Kanälen in den hier nicht dargestellten abzudichtenden kanalführenden Bauteilen und umschließen hierbei üblicherweise mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung 15. Das Volumen und das Profil der ersten und zweiten Dichtungselemente 21, 22 ist dabei – wie auch in den folgenden Ausführungsformen – auf die Breite und Tiefe der nutförmigen Vertiefungen 23, 24 abgestimmt. Die Breite NB der nutförmigen Vertiefungen 23, 24 ist im gezeigten Abschnitt für sämtliche nutförmigen Vertiefungen 23, 24 im Wesentlichen identisch und beträgt ca. 3,5 mm, auch die Tiefe NT der nutförmigen Vertiefungen 23, 24 ist im gezeigten Abschnitt für sämtliche nutförmigen Vertiefungen 23, 24 im Wesentlichen identisch und beträgt ca. 1 mm.
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Weiter weist die Hydrauliksystemsteuerplatte 10 eine Durchgangsöffnung 16 für Befestigungsmittel auf. In dieser Durchgangsöffnung 16 für Befestigungsmittel ist eine Hülse 5 vorgesehen, die hier aus einem einzigen Bauteil besteht, das auf beiden Oberflächen der ersten Dichtungslage 20 jeweils einen Kragen 7a, 7b aufweist. Die Hülse 5 besteht aus einem Stahlblech und ist in die erste Dichtungslage 20 eingespritzt. Die Hülse sorgt dafür, dass es im Krafteinleitungsbereich der ersten Dichtungslage bzw. der Hydrauliksystemsteuerplatte zu keinem wesentlichen Setzen des Kunststoffkörpers kommt.
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Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10 in 4 weist zum einen eine Fase 17 am unteren Ende der Fluiddurchgangsöffnung 15b auf. Die Fase weist einen maximalen Durchmesser von 5 mm auf, während die Fluiddurchgangsöffnung 15b an ihrem oberen Ende einen Durchmesser von lediglich 0,5 mm aufweist. Hierdurch strömt das Hydrauliksteuerfluid besonders geräuscharm nach unten aus der Fluiddurchgangsöffnung 15b ab. Die Fase 17 lässt sich in einer mittels Kunststoffspritzguss hergestellten ersten Dichtungslage 20, die hier aus faserverstärktem Epoxidharz besteht, besonders einfach herstellen. Weiter weicht die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch ab, dass die Hülse hier nicht aus einem eingegossenen einteiligen Bauteil besteht, sondern aus einer von unten in die fertig gegossene Kunststoffplatte eingeführte Hülse 5 mit lediglich einem Kragen 7, die von einer Scheibe 6 nach oben hin abgedeckt ist. Die Verbindung von Hülse und Scheibe 6 ist beispielsweise dadurch realisiert, dass sowohl die Hülse als auch die Scheibe in den Kunststoffkörper eingepresst sind, was hier jedoch nicht dargestellt ist.
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Im Hinblick auf die Gestaltung der der Fluiddurchgangsöffnung 5 entspricht das dritte Ausführungsbeispiel der 5 wieder dem ersten Ausführungsbeispiel der 3. Hier ist nun jedoch die erste und einzige Dichtungslage 20 der Hydrauliksystemsteuerplatte 10 abweichend ausgeführt. In ihren Kunststoffkörper ist ein metallisches Flachbauteil 40 aus einem Glattblech 41 eingespritzt, die den aus glasfaserverstärktem Polyamid 6.6 bestehenden Kunststoffkörper verstärkt und so die mechanische Stabilität der Hydrauliksystemsteuerplatte 10 erhöht. Die Verbindung wird bei dieser Ausführungsform durch eine Haftvermittlerschicht auf sämtlichen Oberflächen des metallischen Flachbauteils gewährleistet, die hier nicht näher dargestellt ist. Das metallische Flachbauteil 40 reicht bei dieser Ausführungsform bis an die als einfaches Rohr ausgebildete Hülse 5 heran.
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6 stellt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10 dar, bei der wiederum ein metallisches Flachbauteil 40 zur Verstärkung in den Kunststoffkörper der ersten und einzigen Dichtungslage 20 eingebettet ist. Hier ist das metallische Flachbauteil jedoch nicht als Glattblech ausgeführt, sondern als geprägtes Blech 46 aus Baustahl, das in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Dicken aufweist und dadurch eine besonders zielgerichtete Verstärkungswirkung bietet. Das geprägte Blech 46 ist von den Durchgangsöffnungen beabstandet und wird somit auch seitlich vom Kunststoffkörper umgeben. Dies gewährleistet eine ausreichende Einbettung des metallischen Flachbauteils 40 in die erste Dichtungslage 20, ohne dass ein Haftvermittler eingesetzt werden muss. Es ist jedoch zur weiteren Verbesserung der Verbindung zwischen Kunststoffkörper und Blech 46 möglich, einen Haftvermittler vollflächig oder partiell einzusetzen. Neben der verbesserten Haftung zwischen Kunststoffkörper und Blech ermöglicht diese Ausführungsform auch, dass das metallische Flachbauteil durch den Kunststoff vom Hydrauliksteuerfluid, beispielsweise an der Durchgangsöffnung 15 abgeschirmt ist, so dass das Korrosionsrisiko deutlich vermindert ist.
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Auch die Hülse 5 in der Durchgangsöffnung 16 für Befestigungsmittel weicht in dieser Ausführungsform von den vorangegangenen ab. Sie besteht hier aus zwei mit jeweils einem Kragen 7a, bzw. 7b versehenen Hülsen aus Aluminium 5a, 5b, die am Ende ihres Schaftbereichs jeweils verjüngt sind und mit diesen verjüngten Bereichen ineinandergesteckt sind. Hierdurch lassen sich die beiden Hülsen 5a, 5b problemlos nach der Fertigung der ersten Dichtungslage 20 in diese einfügen.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 ist das metallische Flachbauteil 40 als Glattblech ausgeführt, weist aber im Unterschied zur 5 Durchgangsöffnungen 47 auf, die ein Durchdringen des Kunststoffmaterials durch das metallische Flachbauteil 40 und somit eine verbesserte Einbettung des metallischen Flachbauteils 40 in die erste Dichtungslage 20 ermöglichen. Das metallische Flachbauteil reicht hier an sämtliche Durchgangsöffnungen für Fluide bzw. an die Hülse 5 heran, was aus mechanischer Sicht vorteilhaft ist. Darüberhinaus weicht diese Ausführungsform von den vorhergehenden dadurch ab, dass eine zusätzliche Durchgangsöffnung 15d für Hydrauliksteuerfluid vorhanden ist, in der ein Ventil 35 integriert ist. Hierdurch ist also ein Teil der Steuerfunktion von den hier nicht dargestellten kanalführenden Bauteilen in die Hydrauliksystemsteuerplatte 10 verschoben. Neben den Perforationen 47 weist das metallische Flachbauteil 40 zudem weitere Perforationen 37 auf, die nicht im Kunststoffkörper eingebettet sind und im Bereich der Durchgangsöffnung 15a als Sieb wirken. Die Hülse 6 ist wie im Ausführungsbeispiel der 4 ausgebildet.
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Auch in der sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10 in 8 ist ein metallisches Flachbauteil 40 in die erste Dichtungslage 20 integriert. Hier ist das metallische Flachbauteil als Spießblech 42 mit Perforationen 43 ausgeführt. Durch die Spießung, die hier in nur eine Richtung und rasterartig ausgeführt ist, ergibt sich eine besonders gute Einbettung des metallischen Flachbauteils 40 in den Kunststoffkörper der ersten und einzigen Dichtungslage 20. Anstelle einer nur einseitigen Spießung ist auch eine beidseitige Spießung denkbar, bei der z. B. alternierend Kragen in beide Richtungen weisen. Ebenso ist es möglich, anstelle einer gerasterten Spießung, wie sie üblicherweise mittels einer Walze hergestellt wird, eine nicht-gerasterte Spießung zu verwenden, bei der mit einem nicht-gerasterten Spießwerkzeug an jenen Stellen das Blech nicht gespießt wird, an denen dies aus mechanischen Gründen nachteilhaft ist. Die Ausführungsform der Hülse 5 entspricht grundsätzlich derjenigen der 7, die Einbaurichtung ist jedoch umgekehrt.
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Die in 9 dargestellte siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10 umfasst wie die vorangehenden Ausführungsbeispiele nur eine einzige Dichtungslage 10. Hier ist jedoch zusätzlich eine weitere Durchgangsöffnung 15e für Hydrauliksteuerfluid vorgesehen, die nicht über in einer Oberfläche 25, 26 vorgesehene nutförmige Vertiefungen mit darin angeordneten ersten und ggf. zweite Dichtungselemente abgedichtet ist, sondern über ein umlaufend um die Durchgangsöffnung 15e abschnittsweise in einer jeweils in der oberen und unteren Oberfläche 25, 26 des Kunststoffkörpers umlaufenden Stufe 38, 38' angeordnetes weiteres Dichtelement 18, das über beide Oberflächen 25, 26 übersteht. Zudem ist anstelle eines Blechs ein metallisches Gewebe 44 mit Perforationen 45 als metallisches Flachbauteil 40 eingesetzt. Dieses vermag zwar nur begrenzt mechanische Steifigkeit zu verleihen, reicht aber in einem stark faserverstärkten Kunststoffkörper aus Polyphenylensufid aus. Vorteihaft an dem metallischen Gewebe 44 ist seine extrem gute Einbettung in den Kunststoffkörper. Darüberhinaus bietet es die Möglichkeit, Durchgangsöffnungen mit einem Sieb zu versehen, indem das metallische Gewebe im Bereich der betreffenden Durchgangsöffnungen nicht ausgeschnitten bzw. anderweitig entfernt wird. So ergibt sich das Sieb in der Durchgangsöffnung 15a durch das Überspannen dieser Durchgangsöffnung 15a mit dem metallischen Gewebe 44.
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10 zeigt eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10, die neben der ersten Dichtungslage 20 eine zweite Dichtungslage 60 aufweist. In keiner der beiden Dichtungslagen 20, 60 ist hier ein metallisches Flachbauteil integriert, es wäre jedoch prinzipiell möglich, ein solches in einer oder beiden Dichtungslagen 20, 60 vorzusehen. In den voneinander abgewandten Oberflächen 25, 65 sind nutförmige Vertiefungen 23, 62 vorgesehen, in denen erste und weitere Dichtelemente 21, 61 angeordnet sind. Die Hülse 5 unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen dadurch, dass sie nur auf ihrer Unterseite einen Kragen 7 aufweist und auf ihrer Oberseite über die Oberfläche 25 übersteht, so dass sie in das hier nicht dargestellte angrenzende Bauteil eindringen und sich dort ggf. abstützen kann. Diese achte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden aber vor allem dadurch, dass an den einander zugewandten Oberflächen der beiden Dichtungslagen 20, 60 in der ersten Dichtungslage 20 zwei Kanäle 33a, 33b und in der zweiten Dichtungslage ein diese beide Kanäle 33a, 33b verbindender Kanal 63 angeordnet ist. Die Kanäle 33a, 33b, 63 können dabei beim Herstellen der Dichtungslagen 20, 60 unmittelbar eingeformt werden. Der Zufluss des Hydrauliksteuerfluids zu den Kanälen 33a, 33b liegt außerhalb der Schnittebene. Mittels dieser Abfolge von Kanälen ist es möglich, dass Hydrauliksteuerfluid die Kanäle in den kanalführenden angrenzenden Bauteilen und damit das dort geführte Hydrauliksteuerfluid kreuzt.
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In 11 ist eine Hydrauliksystemsteuerplatte 12 eines neunten Ausführungsbeispiels dargestellt. Diese Hydrauliksystemsteuerplatte 12 unterscheidet sich von den vorangehenden Beispielen dadurch, dass das metallische Flachbauteil 40 nicht im Inneren des Kunststoffkörpers der ersten Dichtungslage 20 eingebettet ist, sondern auf deren Oberfläche angegebracht ist. Das metallische Flachbauteil 40 kann beispielsweise aus einem Metall bestehen, das auf seiner Oberfläche ausreichend nachgiebig ist, um das Gegenbauteil unmittelbar abzudichten. Vorteilhafterweise weist das metallische Flachbauteil 40 jedoch auf seiner Oberfläche 26 abschnittsweise eine hier nicht dargestellte Beschichtung auf, die der Abdichtung eines kanalführenden Bauteils dient. Dieses neunte Ausführungsbeispiel kann insbesondere dann vorteilhaft zum Einsatz kommen, wenn die Grenzfläche zwischen einem kanalführenden Bauteil aus Kunststoff und einem kanalführenden Bauteil aus Metall, insbesondere aus Aluminiumdruckguss, das vorzugsweise ausreichend dicke Kanalwände aufweist, abzudichten ist. Die metallische Oberfläche 26 kommt dann am metallischen kanalführenden Bauteil, die Kunststoffoberfläche 25 am kanalführenden Bauteil aus Kunststoff zu liegen. Weiter ist in die erste Dichtungslage 20 ein Kunststoffsieb 49 eingebettet, das abschnittsweise mit dem Kunststoffkörper verschmolzen ist und im Bereich der Durchgangsöffnung 15f wie das metallische Gewebe 44 in 9 ein Sieb ausbildet. Das metallische Flachbauteil 40 ist beispielsweise mittels Reibschweißens mit demjenigen Kunststoffkörper verbunden, der nach dem Verschmelzen des ursprünglichen Kunststoffkörpers mit dem Kunststoffsieb 49 resultiert.
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12 stellt ein zehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hydrauliksystemsteuerplatte 10 in ihrem zusammengesetzten Zustand und somit ein erfindungsgemäßes Hydrauliksteuersystem 12 dar. Das Hydrauliksteuersystem 12 ist dabei so dargestellt, dass die Befestigungsmittel 80 noch fehlen, somit noch keine Verbindung der Bauteile stattgefunden hat und die Dichtelemente 21, 22 entsprechend noch nicht verpresst sind. Im ersten kanalführenden Bauteil 70a sind zwei Kanäle bzw. Durchgangsöffnungen 71a, 74a dargestellt, im zweiten kanalführenden Bauteil 70b ebenfalls zwei Kanäle bzw. Durchgangsöffnungen 71b, 74b. Die beiden Kanäle 71a, 71b sind gegeneinander versetzt und es besteht im dargestellten Querschnitt eines Abschnittes der Hydrauliksystemsteuerplatte 10 keine unmittelbare fluidische Verbindung zwischen beiden Kanälen 71a, 71b. Die beiden Kanäle 71a, 71b werden jeweils zu beiden Seiten von ersten bzw. zweiten Dichtelementen 21, 22 abgedichtet, die sich in Vertiefungen 23, 24 in den Oberflächen 25, 26 der ersten und einzigen Dichtungslage 20 erstrecken. Die Durchgangsöffnungen 74a, 74b fluchten jedoch miteinander und sind über eine Durchgangsöffnung 15c in der Hydrauliksystemsteuerplatte 10 unmittelbar in fluidischer Kommunikation. Um das Fluidvolumen zu begrenzen, ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 15c in einem Abschnitt der ersten Dichtungslage 20 reduziert, d. h., dass die ersten Dichtungslage 20 eine Drossel 36 ausbildet. Die Verengung der Drossel 36 wird dabei vom Kunststoffkörper ausgebildet. Anstelle einer einzigen Hülse sind hier zwei Hülsen in der Durchgangsöffnung 16 angeordnet. Diese sitzen beide auf dem metallischen Flachbauteil 40 auf, das hierzu über den Innenrand 19 des Kunststoffkörpers über und in die Durchgangsöffnung 16 hineinragt. Die beiden Hülsen 5a, 5b ragen auch jeweils über die Oberflächen 25, 26 hinaus und in entsprechende Durchgangsöffnungen der kanalführenden Bauteile 70a, 70b hinein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008062829 A1 [0003]
