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Die Erfindung befasst sich mit einer Entlüftungseinrichtung, insbesondere für ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug. Die
DE 10 2015 214 923 A1 befasst sich mit einem Druckausgleichselement und einem Gehäuse mit einem solchen Druckausgleichselement.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Entlüftungseinrichtung in einem Kraftfahrzeuggetriebe beschrieben, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf eine derartige Verwendung zu verstehen. In einem Kraftfahrzeug ist der Traktionsmotor, also der Antriebsmotor zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen, über ein Getriebe mit den Antriebsrädern dauerhaft oder selektiv gekoppelt. Unabhängig davon, ob dieses Getriebe eine starre Übersetzung aufweist oder schaltbar ist, ist dieses hohen Temperaturschwankungen unterworfen, welche einen Druckausgleich des Getriebeinnenraums gegenüber der das Getriebe umgebenden Umwelt notwendig machen. Um einen solchen Druckausgleich zu ermöglichen weist ein solches Getriebe wenigstens eine Entlüftungseinrichtung auf. Eine Bauart einer solchen Entlüftungseinrichtung ist ein sogenannter Membranentlüfter, wobei die Membran Wasserundurchlässig aber Luftdurchlässig ist, dies weist also das Funktionsprinzip von sogenannter Sport- oder Funktionsbekleidung auf. In dem Getriebe entsteht, insbesondere aufgrund der Bewegung von Bauteilen in dem Getriebe, wie Getriebewelle und Zahnrädern, ein sogenanntes Aerosol, also eine Mischung aus Luft und feinen Schmierstofftröpfchen. Beim Durchtritt von Luft aus dem Getriebeinnenraum können sich die Schmierstofftröpfchen an der Membrane ab- oder anlagern, dies ist unerwünscht, da dies die Funktion der Entlüftungseinrichtung beeinträchtigen kann.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Entlüftungseinrichtung mit einer Entlüftungsmembran mit verbesserter Funktionssicherheit anzugeben. Diese Aufgabe wird durch einen Entlüftungseinrichtung gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand er abhängigen Patentansprüche.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einer Entlüftungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Ermöglichen eines Druckausgleichs zwischen einem in einem Gehäuse angeordneten Innenraum und einer dieses Gehäuse umgebenden Umwelt zu verstehen. Vorzugsweise ist das Gehäuse ein Gehäuse einer Kraftfahrzeugantriebskomponente, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuggetriebes oder eines Antriebsmotors und weiter vorzugsweise eines elektrischen Antriebsmotors. Insbesondere ist die Kraftfahrzeugantriebskomponente wenigstens teilweise mit einem Fluid, vorzugsweise einem Motor- oder Getriebeöl befüllt. Insbesondere im Betrieb der Kraftfahrzeugantriebskomponente bildet sich in dem zu entlüftenden Innenraum, in welchem dieses Fluid wenigstens zeitweilig aufgenommen ist, ein sogenanntes Aerosol.
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Dabei ist in diesem Sinn unter einem Aerosol Luft zu verstehen, in welcher feine Fluidtröpfen, vorzugsweise feine Schmierstofftröpfchen, enthalten sind. Bei einer Strömung, welche typischer weise beim Druckausgleich für diesen Innenraum auftritt, führt die, im Fall eines Überdrucks in dem Innenraum, gegenüber einer die Kraftfahrzeugantriebskomponente umgebenden Umwelt, zu einer Aerosolströmung aus dem Innenraum in diese Umwelt, wobei eine solche (Aerosol-)Strömung feine Schmierstofftröpfchen mit sich führt.
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Vorzugsweise weist die Entlüftungsvorrichtung wenigstens eine Luftzuführeinrichtung auf, eine Einrichtung also, mittels welcher ein Druckausgleich zwischen einer die Kraftfahrzeugantriebskomponente umgebenden Umwelt und einem Innenraum dieser Kraftfahrzeugantriebskomponente ermöglicht ist, insbesondere wenn in der Umwelt eine höherer Druck herrscht als in dem zu entlüftenden Innenraum. Weiter vorzugsweise ist die Luftzuführeinrichtung demnach dazu eingerichtet, eine Luftströmung aus der die Kraftfahrzeugantriebskomponente umgebenden Umwelt in den Innenraum dieser zu ermöglichen. Weiter vorzugweise weist die Entlüftungsvorrichtung neben der Luftzuführeinrichtung auch eine Luftabführeinrichtung auf, wobei dieser beiden Einrichtungen örtlich getrennt an der Kraftfahrzeugantriebskomponente angeordnet und damit als räumlich getrennte Einrichtungen ausgebildet sein können und in einer anderen Ausführungsform können diese beiden Einrichtung vorzugsweise in einem einteiligen oder bevorzugt mehrteiligen Luftzuführgehäuse integriert sein.
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Die Luftzuführeinrichtung weist insbesondere einen sogenannten Luftführungsbereich auf, mit welchem die Luftzuführeinrichtung mit einem zu entlüftenden Innenraum, insbesondere der Kraftfahrzeugantriebskomponente, wenigstens zeitweise oder dauerhaft fluidleitend verbunden ist. Weiter weist die Luftzuführeinrichtung einen Membranentlüfter auf. Vorzugsweise ist der Membranentlüfter dazu eingerichtet einen Feuchtigkeitseintritt über die Luftzuführeinrichtung in den zu entlüftenden Innenraum zu mindern oder vorzugsweise zu verhindern. Der Membranentlüfter weist insbesondere zum Darstellen dieser Funktionalität eine Entlüftermembran auf. Eine derartige Entlüftermembran weist wenigstens im Wesentlichen das Funktionsprinzip von Funktionsbekleidung mit wasserabweisenden Eigenschaften von „außen“ nach „innen“ auf. Die Entlüftermembran ist demnach in einer ersten Strömungsrichtung wasser- beziehungsweise wasserdampfdurchlässig und in einer zweiten Strömungsrichtung wasser- beziehungsweise wasserdampfundurchlässig. Weiter ist der Membranentlüfter wenigstens zeitweise fluidleitend mit dem Luftführungsbereich verbunden, so dass ein Druckausgleich, wenigstens für bestimmte Druckverhältnisse zwischen dem zu entlüftenden Innenraum und der die Kraftfahrzeugantriebskomponenten umgebenden Umwelt ermöglicht ist.
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Im Sinn der Erfindung ist eine Zuluftrichtung als eine gedachte Strömungsrichtung aus der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt, durch die Entlüftermembran hindurch und zu dem Luftführungsbereich hin zu verstehen. Weiter ist die Entlüftermembran derart in einem Luftzuführungsgehäuse angeordnet, dass diese in der Zuluftrichtung wasserdampfundurchlässig ist. Insbesondere mittels einer solchen Anordnung der Entlüftermembran ist verhinderbar, dass Feuchtigkeit aus der Umgebung in den zu entlüftenden Innenraum über die Entlüftungsvorrichtung dringt.
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Die Luftzuführeinrichtung weist ein Zuluftabsperrventil auf, welches vorzugsweise als Zuluftrückschlagventil ausgebildet ist, mit welchen eine Fluidströmung durch dieses Ventil in einer Strömungsrichtung verhindert ist und in der entgegengesetzten Richtung ermöglicht ist. Das Zuluftabsperrventil ist in Zuluftrichtung stromabwärts zu der Entlüftermembran und stromaufwärts zum Luftführungsbereich angeordnet weiter ist dieses dabei derart angeordnet beziehungsweise angesteuert, dass durch dieses Zuluftabsperrventil eine Fluidströmung vom Luftführungsbereich zu der Entlüftermembran, also entgegen der Zuluftrichtung, verhindert ist. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung der Erfindung ist es verhindert, dass Aerosol aus dem zu entlüftenden Innenraum über die Luftführungsbereich an die Entlüftermembran gelangt und damit ist eine negative Auswirkung des Aerosols auf die Entlüftermembran verhindert und damit die Funktionssicherheit der Entlüftungsvorrichtung verbessert.
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Weiter vorzugsweise ist neben beziehungsweise zusätzlich zu der Luftzuführeinrichtung eine Luftabführeinrichtung vorgesehen, welche insbesondere einen Druckausgleich in einer Situation ermöglicht, in welcher in dem zu entlüftenden Innenraum der Kraftfahrzeugantriebskomponente eine höherer Druck herrscht als in der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt. Um insbesondere die vorgenannten Funktionalität zu ermöglichen, weist die Luftabführeinrichtung wenigstens eine und vorzugsweise einen Vielzahl von, Luftaustrittsöffnung auf. Vorzugsweise ist eine derartige Luftaustrittsöffnung als eine Ausnehmung in der Luftabführeinrichtung ausgebildet. Insbesondere über die wenigstens eine Luftabführeinrichtung ist es ermöglicht, dass Luft aus der Entlüftungsvorrichtung an die diese umgebende Umwelt abgebbar ist, anders gewendet ist die Luftabführeinrichtung über diese Luftaustrittsöffnung fluidleitend mit der die Luftabführeinrichtung umgebenden Umwelt verbunden. Weiter weist die Luftabführeinrichtung einen Luftabführbereich auf, mit welchem die Luftabführeinrichtung mit dem zu entlüftenden Innenraum fluidleitend verbindbar ist. In der Luftabführeinrichtung ist eine gedachte Strömungsrichtung als sogenannte Abluftrichtung definiert, welche von dem Luftabführbereich zu der wenigstens einen Luftaustrittsöffnung gerichtet ist.
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Weiter ist in der Abluftrichtung stromaufwärts zur Luftaustrittsöffnung und stromabwärts zu dem Luftabführbereich ein Abluftabsperrventil angeordnet, welches vorzugsweise als Abluftrückschlagventil ausgebildet ist. Mit einem derartigen Abluftabsperrventil ist eine Strömung eines Fluids in der einen Richtung in der Luftabführeinrichtung verhinderbar und in der anderen, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung, ermöglicht. Das Abluftabsperrventil ist derart in der Luftabführeinrichtung aufgenommen beziehungsweise angesteuert, dass eine Fluidströmung von der wenigstens einen Luftaustrittsöffnung hin zum Luftabführbereich, also entgegen der Abluftrichtung, verhindert ist und weiter vorzugsweise ist eine Fluidströmung in Abluftrichtung durch das Abluftabsperrventil ermöglicht.
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Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung der Entlüftungsvorrichtung weist diese zwei Wege zur Verbindung des zu entlüftenden Innenraums mit der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt auf, wobei in jedem dieser Wege (Luftzuführeinrichtung, Luftabführeinrichtung) lediglich eine Strömungsrichtung ermöglicht ist und wobei die Strömungsrichtung in den beiden Wegen entgegengesetzt sind, so dass im Ergebnis die Entlüftermembran nicht mit Aerosol beaufschlagt ist und ein sicherer Druckausgleich ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Luftabführbereich der Luftabführeinrichtung und der Luftführungsbereich der Luftzuführeinrichtung wenigstens abschnittsweise als ein gemeinsamer Bereich ausgebildet und weiter vorzugsweise sind diese in ein gemeinsames Luftführungsgehäuse integriert beziehungsweise in diesem ausgebildet oder bevorzugt als ein gemeinsamer Bereich in diesem Aufzufassen. Wie dargelegt ergibt sich eine Luftströmung durch die Entlüftungsvorrichtung aufgrund der Druckverhältnisse in dem zu entlüftenden Innenraum, welcher fluidleitend mit dem Luftabführbereich und dem Luftzuführbereich verbunden ist, und der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt, so dass ein derartiger gemeinsamer Bereich entweder als Luftabführbereich oder als Luftzuführbereich fungiert. Insbesondere mittels einer solchen integrierten Bauweise, ist ein besonders platzsparender Aufbau der Entlüftungsvorrichtung ermöglicht.
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In einer bevorzugt Ausführungsform ist wenigstens eines dieser Absperrventile, also entweder das Zuluftabsperrventil oder das Abluftabsperrventil oder bevorzugt beide, als sogenanntes Rückschlagventil ausgebildet, also als Zuluftrückschlagventil oder als Abluftrückschlagventil. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eines dieser Rückschlagventile als sogenanntes Pilzventil ausgebildet. In diesem Sinn ist unter einem Pilzventil eine Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper welcher als einen Bestandteil ein Elastomer aufweist oder welcher aus diesem besteht und welcher einen Halteabschnitt aufweist mit welchem der Ventilkörper gegenüber einem Ventilsitz gehalten ist. Weiter ist mit dem Ventilkörper wenigstens eine Durchströmungsöffnung verschließbar und weiter ist die Durchströmungsöffnung derart verschließbar, dass eine Durchströmung durch diese lediglich in einer Strömungsrichtung ermöglicht ist und in der anderen Strömungsrichtung durch den Ventilkörper verhindert ist. Ein sogenanntes Pilzventil ist aus dem Stand der Technik als solches bekannt und weist eine hohe Funktionssicherheit auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden Einrichtungen, also die Luftzuführeinrichtung und die Luftabführeinrichtung einen gemeinsamen Ventilkörper auf, mit welchem jeweils ein Strömungsweg verschließbar und der andere öffenbar ist. In einer solchen Ausführungsform ist dieser Ventilkörper vorzugsweise zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung hin und herbewegbar, wobei in der ersten Entstellung eine Strömung in Zuluftrichtung durch die Luftzuführeinrichtung verhindert und in Abluftrichtung durch die Luftabführeinrichtung ermöglicht ist und in der anderen Endstellung ist eine Strömung in Zuluftrichtung durch die Luftzuführeinrichtung ermöglicht und in Abluftrichtung durch die Luftabführeinrichtung verhindert. Anders gewendet ist es mittels des beweglichen Ventilkörpers ermöglicht in der Entlüftungsvorrichtung, wenn dieser in der einen Endstellung steht, eine Strömung in Abluftrichtung zuzulassen und in Zuluftrichtung abzusperren und wenn dieser in der anderen Endstellung steht eine Strömung in Zuluftrichtung zu zulassen und in Abluftrichtung abzusperren.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale der Erfindung so wie bevorzugte Ausführungsformen dieser anhand der Figuren näher erläutert, dabei sind auch andere als die dargestellten Merkmalskombinationen möglich, es zeigen:
- 1: eine schematisierte erste Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung in Schnittdarstellung,
- 2: eine schematisierte zweite Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung in Schnittdarstellung,
- 3: eine schematisierte dritte Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung in Schnittdarstellung.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher die Luftzuführeinrichtung 2 und die Luftabführeinrichtung 3, welche für den Druckausgleich des zu entlüftenden Innenraums 1, gegenüber der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt sorgen, baulich voneinander getrennt sind. Durch die Luftzuführeinrichtung 2 strömt Luft bei einem in der Umgebung höherem Druck als in dem zu entlüftenden Innenraum 1 durch die Zuluftschutzkappe 10, über den Membranentlüfter 6 und in diesem durch die Entlüftermembran 7 in der Zuluftrichtung 14. Das Zuluftrückschlagventil 4 ist zur Steuerung der Strömung durch die Zulufteinrichtung 2 derart in diese eingesetzt, dass nur eine Strömung in Zuluftrichtung 14 durch diese möglich ist und in der entgegengesetzten Richtung verhindert ist. Aerosol, wie es in dem zu entlüftenden Innenraum 1 durch das Plantschen von Bauteilen wie Zahnräder entstehen kann, kann zwar in den Luftführungsbereich 12 der Luftzuführeinrichtung 2 eintreten, wird dann aber vom Zuluftrückschlagventil 2 am weiterströmen zum Membranentlüfter 6 mit der Entlüftermembran 7 gehindert, so dass diese von einer Beaufschlagung mit Tröpfen, insbesondere Schmierstofftröpfchen, aus dem Aerosol geschützt ist.
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Weiter weist die Entlüftungsvorrichtung die Luftabführeinrichtung 3 auf, durch welche eine Strömung in Abluftrichtung 13 ermöglicht ist und entgegen dieser Richtung durch das Abluftrückschlagventil 5 verhindert ist. Bei Überdruck im zu entlüftenden Innenraum 1 gegenüber der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt, strömt Luft aus diesem Innenraum 1 über die Luftabführbereich 1 durch das Abluftrückschlagventil 5 durch die Luftaustrittsöffnung 8 und durch die Abluftschutzkappe 9 aus der Luftabführeinrichtung 3.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung dargestellt, dabei wird nachfolgend im Wesentlichen auf die Unterschiede zu der in 1 dargestellten Ausführungsform eingegangen.
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Der Luftführungsbereich 11 und der Luftabführbereich sind baulich miteinander vereint so dass die Entlüftungsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse integriert ist, um den Innenraum 1 zu entlüften, also einen Druckausgleich mit der die Entlüftungsvorrichtung umgebenden Umwelt herzustellen. Die Luftabführeinrichtung 3 weist ein Abluftrückschlagventil 5 auf, welches eine Durchströmung der Luftabführeinrichtung 3 in Abluftrichtung 13 ermöglicht aber entgegen dieser verhindert.
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Die Luftzuführeinrichtung 2 weist den Membranentlüfter 6 mit Entlüftermembran 7 auf, wobei die Entlüftermembran 7 mittels des Zuluftrückschlagventils 4 vor einer Beaufschlagung mit Aerosol geschützt ist, da das Zuluftrückschlagventil 4 eine Strömung in Zuluftrichtung 14 ermöglicht und entgegen dieser verhindert.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung dargestellt, wobei diese ein Luftdruck gesteuertes Zuluftabsperrventil mit darin integrierten Abluftabsperrventil ausgebildet ist, dieses kann auch als Ventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen also als 3/2 Wegeventil verstanden werden. Dabei wird der Steuerraum 5a mit einer Steuerleitung mit den zu entlüftenden Innenraum 1 verbunden. Mittels eines Federelements wird der Ventilkörper 4a in eine Endstellung gedrängt, so dass eine Strömung aus dem zu entlüftenden Innenraum über die Luftführungsbereich 12, welcher hier ebenfalls gemeinsam mit dem Luftabführbereich ausgebildet ist, durch die Luftaustrittsöffnung 8 und die Abluftschutzkappe 9 ermöglicht ist.
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Sinkt im Betrieb des der Antriebskomponenten oder nach dem Betrieb der Antriebskomponente der Druck im Innenraum 1 gegenüber dem Druck in der Umgebung ab, so wird der Ventilkörper 4a aufgrund des Unterdrucks im Steuerraum in eine Stellung bewegt, in welcher der Strömungsweg durch die Luftabführeinrichtung 3 abgesperrt ist und der Strömungsweg in Zuluftrichtung 14 durch die Luftzuführrichtung 2 freigegeben ist. Dabei sind andere Druckbeaufschlagungen des Ventilkörpers als die dargestellte möglich. Das Zuluftabsperrventil beziehungsweise das Abluftabsperrventil arbeiten in dieser Ausführungsform als Weiche, welche einen von zwei möglichen Strömungswegen freigibt und den zweiten absperrt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zu entlüftender Innenraum
- 2
- Luftzuführeinrichtung
- 3
- Luftabführeinrichtung
- 4
- Zuluftrückschlagventil
- 4a
- Ventilkörper
- 5
- Abluftrückschlagventil
- 5a
- Steuerraum
- 6
- Membranentlüfter
- 7
- Entlüftermembran
- 8
- Luftaustrittsöffnung
- 9
- Abluftschutzkappe
- 10
- Zuluftschutzkappe
- 11
- Luftabführbereich
- 12
- Luftführungsbereich
- 13
- Abluftrichtung
- 14
- Zuluftrichtung
- 15
- Drucksteuerleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015214923 A1 [0001]