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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Gehäuse
für eine
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch
11.
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In 5 ist
ein in der Praxis eingesetztes Druckausgleichselement 90 der
Anmelderin gezeigt. Das bekannte Druckausgleichselement 90 umfasst eine
luftdurchlässige
und wasserabweisende Druckausgleichsmembran 91, die eine
nicht gezeigte, zentrische Druckausgleichsöffnung verschließt. Das Druckausgleichselement 90 hat
die Aufgabe, einen Luftaustausch zwischen einem Gehäuseinnenvolumen
und der Atmosphäre
zu ermöglichen,
um das Auftreten von kritischen Über-
oder Unterdrücken
im Gehäuse
durch Temperaturschwankungen zu vermeiden. Gleichzeitig ist es Aufgabe
des Druckausgleichselementes, einen Flüssigkeitseintritt in das Gehäuseinnere
zu vermeiden. Wie sich aus 5 weiter
ergibt, umfasst das bekannte Druckausgleichselement 90 eine
O-Ringdichtung 92, die vier Rastarme 93 radial
außen
umschließt.
Die O-Ringdichtung 92 dient zum Abdichten eines Umfangsspaltes
zwischen den Rastarmen 93 und einer nicht gezeigten Gehäuseöffnung zur
Aufnahme der Rastarme 93. Im montierten, d. h. verrasteten
Zustand des Druckausgleichselementes 90 ist die O-Ringdichtung 92 axial verpresst,
wodurch die Rastarme 93 unter einer andauernden axialen
Vorspannung stehen, woraus, insbesondere bei hinzutretenden Schwingungen
im Betrieb einer mit dem Druckausgleichsele ment 90 ausgestatteten
Vorrichtung, eine Bruchgefahr resultiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckausgleichselement,
insbesondere für
Kraftfahrzeuganwendungen, vorzuschlagen, das ein robusteres Verrastungskonzept
aufweist. Bevorzugt soll das Druckausgleichselement schüttgutfähig sein. Ferner
besteht die Aufgabe darin, ein Gehäuse für eine Antriebsvorrichtung,
insbesondere einen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug mit einem
optimierten Druckausgleichselement vorzuschlagen.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Druckausgleichselementes mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Gehäuses mit den Merkmalen des
Anspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest
zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten
Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Ringdichtung zum Abdichten
eines Umfangsspaltes zwischen dem Druckausgleichselement und einer Gehäuseöffnung nicht
mehr unmittelbar radial angrenzend an die Rastarme, sondern axial
benachbart, vorzugsweise mit Axialabstand, zu den Rastarmen anzuordnen.
Eine derartige Anordnung der Ringdichtung ermöglicht es, das Druckausgleichselement
derart mit dem Ge häuse
einer Antriebsvorrichtung zu verrasten, dass eine dauerhafte axiale
Vorspannung der Rastarme zumindest vermindert wird, vorzugsweise
vollständig
unterbleibt. Anders ausgedrückt
kann durch die Anordnung der Ringdichtung mit Axialabstand zu den
Rastarmen eine, vorzugsweise ausschließlich, radiale Verpressung
der Ringdichtung in einer Gehäuseöffnung realisiert
werden, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass die Rastarme aufeinander
zu verstellt werden, wodurch die Rastverbindung gelöst oder
zumindest geschwächt werden
könnte.
Bevorzugt ist die Ringdichtung mit ausreichend Axialspiel angeordnet,
um eine Axialverpressung durch Verrasten der Rastarme mit dem Gehäuse zumindest
weitgehend zu verhindern.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Ringdichtung, vorzugsweise mit Axialspiel, in einer Umfangsnut des
Druckausgleichselementes angeordnet ist, wobei die Umfangsnut wiederum
axial benachbart zu den Rastarmen angeordnet ist. Hierdurch wird
die Ringdichtung beim Rastvorgang radial nach innen gegen den Grund
der Umfangsnut und nicht gegen die Rastarme verpresst, wodurch eine
Lockerung der Rastverbindung mit Vorteil unterbleibt.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform,
bei der das Druckausgleichselement insgesamt ausschließlich zwei
Rastarme zum Verrasten des Druckausgleichselementes mit dem Gehäuse der
Antriebsvorrichtung aufweist. Insbesondere dann, wenn die beiden
Rastarme, zumindest im Bereich ihrer freien Enden, abgeflacht ausgebildet
sind, ist es möglich,
das vorgeschlagene Druckausgleichselement sowohl in einem Langloch
als auch in einem Rundloch zu verrasten. Das in 5 gezeigte Druckausgleichselement
nach dem Stand der Technik lässt
sich dagegen ausschließlich
in einem Rundloch verrasten. Durch das Vorsehen von nur zwei Rastarmen
wird die Flexibilität
bei der Ausgestaltung des Gehäuses
bzw. der Gehäuseöffnung zur
Aufnahme des Rastelementes wesentlich erhöht.
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Um
einen möglichst
großen
Rastweg (Klipsweg) zu erhalten, um also zu ermöglichen, dass die Rastarme
möglichst
weit nach innen gebogen werden können,
ohne sich unmittelbar gegenseitig zu blockieren bzw. aneinander
anzustoßen,
gibt es mehrere Möglichkeiten,
die in Summe oder auch einzeln realisiert werden können. So
ist es beispielsweise möglich,
die Rastarme asymmetrisch auszubilden, um ein Aneinanderanschlagen
bereits nach einem kurzen zurückgelegten
Rastweg zu verhindern. Auch ist es möglich, symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildete
Rastarme asymmetrisch zueinander anzuordnen, um zumindest ein Stück weit
ein Aneinandervorbeischwenken der Rastarme beim Verrasten zu ermöglichen.
Zusätzlich
oder alternativ ist es möglich,
dass die Vorzugsschwenkachsen der Rastarme nicht parallel, sondern
(leicht) winklig zueinander verlaufen, damit die Rastarme nicht
unmittelbar aufeinander zu, sondern zumindest ein Stück weit seitlich
aneinander vorbeischwenken, wenn die Rastarme in die Aufnahmeöffnung des
Gehäuses
eingeführt
werden.
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Um
eine noch weitergehende Entlastung der Rastgeometrie zu realisieren,
ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rastarme
im Vergleich zum Stand der Technik lang ausgebildet sind, um somit
lange Hebelarme zu realisieren, die die Belastung der Anbindung
der Rastarme an das restliche Druckausgleichselement minimieren.
Bevorzugt beträgt
die Länge
zumindest eines der Rastarme, vorzugsweise die Länge sämtlicher Rastarme, mindestens
der fünffachen
Axial erstreckung der, insbesondere als O-Ringdichtung ausgebildeten,
Ringdichtung.
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Insbesondere
dann, wenn das Druckausgleichselement als Schüttgut transportiert und gelagert
werden soll, muss vermieden werden, dass die das Schüttgut bildenden
Druckausgleichselemente miteinander verhaken. Hierzu wird gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, die offenen Bereiche
der Verrastgeometrie zu schützen.
Hierzu ist es möglich,
an mindestens einem der Rastarme einen endseitigen Fortsatz vorzusehen,
der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er ein axiales Hineingleiten
eines Druckausgleichselementes in den Bereich zwischen den Rastarmen
eines anderen Druckausgleichselementes verhindert. Besonders bevorzugt
ist eine Ausführungsform,
bei der sämtliche,
vorzugsweise beide, Rastarme jeweils einen endseitigen Fortsatz
aufweisen, wobei die Fortsätze bevorzugt
zumindest näherungsweise
nach radial innen gerichtet sind. Dabei ergibt sich bevorzugt eine
in erster Näherung
L-förmige
Ausformung der Rastarme.
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Zusätzlich oder
alternativ zu dem Vorsehen mindestens eines endseitigen Fortsatzes
zum Verhindern eines axialen Verhakens zweier Druckausgleichselemente
kann eine Ausführungsform
realisiert werden, bei der ein seitliches, d. h. radiales Einschieben,
eines Druckausgleichselementes in die Verrastgeometrie eines anderen
Druckausgleichselementes vermieden wird. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass an mindestens einem der Rastarme mit Axialabstand zu dessen
freiem Ende mindestens ein seitlicher, vorzugsweise im Wesentlichen
nach radial innen gerichteter, Abstandhalter vorgesehen ist. Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der mehrere auf die, vorzugsweise beiden, Rast arme verteilte
Abstandhalter vorgesehen sind, die in einer Art Labyrinth angeordnet
sind bzw. ein Labyrinth bilden, um ein seitliches Verhaken zweier
Druckausgleichselemente zumindest weitgehend zu verhindern.
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Um
einen möglichst
großen
Rastweg zu realisieren, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die
Längserstreckung
der Abstandhalter, vorzugsweise quer zur Längserstreckung der Rastarme,
bei einem näher
an dem freien Ende der Rastarme angeordneten Abstandhalter geringer
ist als bei einem Abstandhalter der mit einem größeren Axialabstand zu dem freien
Ende der Rastarme angeordnet ist. Bevorzugt nimmt die Längenerstreckung
der Abstandhalter, insbesondere linear, mit geringer werdendem Axialabstand
zu dem freien Ende der Rastarme ab.
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Die
Erfindung führt
auch auf ein Gehäuse
für eine
Antriebsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen.
Bevorzugt handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung um einen Fensterverstellantrieb
oder einen Scheibenwischerantrieb, wobei in dem Gehäuse ein
Getriebe, vorzugsweise ein Schneckengetriebe und/oder ein elektrischer
Antriebsmotor angeordnet sind/ist. Das insbesondere aus Kunststoff
ausgebildete Gehäuse
zeichnet sich durch ein mit dem Gehäuse verrastetes Druckausgleichselement
aus, wobei das Druckausgleichselement bevorzugt wie zuvor beschrieben
ausgebildet ist.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform
des Gehäuses,
bei dem die Ringdichtung, insbesondere ausschließlich, radial verpresst ist.
Bevorzugt wird eine Axialverpressung der Ringdichtung vollständig vermieden,
um eine axiale Vor spannung der Verrastgeometrie, vorzugsweise vollständig, zu vermeiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1:
eine perspektivische Seitenansicht eines Druckausgleichselementes,
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2:
eine um 90° gedrehte
perspektivische Seitenansicht des Druckausgleichselementes gemäß 1,
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3:
eine vergrößerte Detaildarstellung aus 2,
in der der Aufbau und die Anordnung von zwei Rastarmen gezeigt ist,
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4:
eine Schnittansicht entlang einer zentrischen Schnittlinie, und
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5:
ein im Vergleich zu den zuvor gezeigten Druckausgleichselementen
um 90° gedrehtes Druckausgleichselement
nach dem Stand der Technik.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In
den 1 bis 4 ist – teils ausschnittsweise – ein Druckausgleichselement 1 gezeigt,
das mit einem nicht gezeigten Gehäuse einer Antriebsvorrichtung
verrastbar ist. Das Druckausgleichselement 1 umfasst einen
Trägerkörper 2 aus
einem thermoplastischen Kunststoff, hier Polybuthylenterephthalat
(PBT). Wie sich insbesondere aus 4 ergibt,
ist in dem Trägerkörper 2 eine
zentrische, durchgehende Luftaustauschöffnung 3 vorgesehen,
die von einer ballig angeordneten Druckausgleichsmembran 4 verschlossen
ist. Die Druckausgleichsmembran 4 besteht in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel aus
gewebten Polytetrafluorethylen (PTFE) und ist wasserundurchlässig, jedoch
durchlässig
für Luft,
so dass ein Luftaustausch zwischen einem Gehäuseinneren und der Atmosphäre durch
die Luftaustauschöffnung 3 und
die Druckausgleichsmembran 4 hindurch möglich ist, ohne dass die Gefahr
eines Wassereintritts in das Gehäuseinnenvolumen
besteht.
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Radial
außerhalb
der Druckausgleichsmembran 4 ragen, ausgehend von einem
Grundplattenabschnitt 25, vier um 90° zueinander versetzte Stege 5 axial
in Richtung von dem nicht gezeigten Gehäuseweg, wobei sich die Stege 5 koaxial
zur Längsmittelachse
L des Trägerkörpers 2 erstrecken.
Die Stege 5 dienen zum Tragen eines Schutzdeckels 6 (vgl. 1 und 2)
mit Axialabstand zu der Druckausgleichsmembran 4. Durch
den Schutzdeckel 6 wird eine Beschädigung der Druckausgleichsmembran 4 bei
der Montage und im Betrieb vermieden.
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Zum
Verrasten des Druckausgleichselementes 1 mit dem Gehäuse umfasst
der Träger
zwei einstückig
mit diesem ausgebildete Rastarme 7, 8. Die Rastarme 7, 8 erstrecken
sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse L ausgehend
von einem mittleren Abschnitt 9 des Trägerkörpers 2, der sich axial
zwischen den Rastarmen 7, 8 und der Druckausgleichsmembran 4 befindet,
und der axial an die Rastarme 7, 8 sowie dem Grundplattenabschnitt 25 angrenzt.
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In
diesen mittleren Abschnitt 9 ist axial benachbart und mit
Axialabstand zu den Rastarmen 7, 8 eine Umfangsnut 10 eingebracht,
in der eine Ringdichtung 11 (hier O-Ringdichtung) mit Axialspiel
aufgenommen ist. Die O-Ringdichtung überragt die Umfangsnut 10 in
radialer Richtung nach außen
und wird bei dem Rastvorgang zum Verrasten des Druckausgleichselementes 1 mit
dem Gehäuse
in radialer Richtung verpresst.
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Durch
das radiale Verpressen werden die Rastarme 7, 8 nicht
tangiert – die
Ringdichtung 11 wird lediglich radial nach innen gegen
den Grund der Umfangsnut 10 gepresst.
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Wie
sich insbesondere aus 3 ergibt, weisen beide Rastarme 7, 8 im
Bereich ihres jeweiligen freien Endes 12, 13 jeweils
eine Anlaufschräge 14, 15 auf,
aufgrund derer die Rastarme 7, 8 beim Einschieben
derselben in eine Aufnahmeöffnung
des Gehäuses
im Wesentlichen aufeinander zu bewegt werden, bis die Rastarme 7, 8 am
Ende des Verschiebeweges wieder nach radial außen in einen entsprechenden
Freiraum ausschwenken und mit jeweils einer der Druckausgleichsmembran 4 zugewandten äußeren Rastschulter 16, 17 in
eine entsprechende, nicht gezeigte Ausnehmung eingreifen und/oder
eine Schulter des Gehäuses
bzw. den Öffnungsrand
der Aufnahmenöffnung
des Gehäuses hintergreifen
und so das Druckausgleichselement 1 sicher an seiner Position
halten. Da dabei die Ringdichtung 11 nicht oder nur geringfügig axial
verpresst wird, entsteht, eine geringe oder bevorzugt keine dauerhafte
axiale, auf die Rastschultern 16, 17 wirkende
Vorspannkraft.
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Wie
insbesondere aus 3 ersichtlich ist, sind die
Rastarme 7, 8 näherungsweise L-förmig ausgeformt
und weisen im Bereich ihres jeweiligen freien Endes 12, 13 jeweils
einen Fortsatz 18, 19 auf, wobei sich die Fortsätze 18, 19 im
Wesentlichen rechtwinklig zur Längsmittelachse
L nach innen erstrecken. Hierdurch wird ein Eingleiten eines anderen
Druckausgleichselementes in den Bereich radial zwischen den beiden
Rastarmen 7, 8 aus axialer Richtung in der Zeichnungsebene
von oben vermieden. Die Fortsätze 18, 19 sind
dabei so ausgerichtet, dass diese eine Verschwenkbewegung bzw. Rastbewegung
der Rastarme 7, 8 näherungsweise aufeinander zu
nicht behindern. Die Fortsätze 18, 19 sind
in zwei Parallelebenen angeordnet.
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Wie
anschaulich an 2 dargestellt ist, entspricht
die Axialerstreckung X1 der Rastarme 7, 8 etwa
der sieben- bis achtfachen Axialerstreckung X2 der
Ringdichtung 11.
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Wie
sich insbesondere aus den 3 und 4 ergibt,
sind axial zwischen den Fortsätzen 18, 19 und
dem mittleren Abschnitt 9 Abstandhalter 20, 21, 22 vorgesehen,
die eine Art Labyrinth bilden und ein seitliches (radiales) Einscheiben
eines anderen Druckausgleichselementes in den Bereich radial zwischen
den gezeigten Rastarmen 7, 8 und damit ein Verhaken
der Druckausgleichselemente 1 verhindern. Zu erkennen ist,
dass die Abstandhalter 20 bis 22 asymmetrisch
zueinander angeordnet sind. Der in 3 in der
Zeichnungsebene links befindliche Rastarm 8 trägt zwei
mit Axialabstand zueinander angeordnete Abstandhalter 20, 22 und
der in der Zeichnungsebene rechts befindliche Rastarm 7 lediglich einen
Abstandhalter 21 der sich in einem Axialbereich zwischen
den Abstandhaltern 20, 22 des in der Zeichnungsebene
linken Rastarms 8 befindet. Ferner ist zu erkennen, dass
die Längserstreckung
der Abstandhalter 20 bis 22 quer zur Längserstreckung
der Rastarme 7, 8 mit abnehmendem Abstand zu den freien
Enden 12, 13 der Rastarme 7, 8 ebenfalls
abnimmt. Ferner ist zu erkennen, dass die freien Enden der Abstandhalter 20, 21 abgeschrägt angeordnet sind,
wobei die den freien Enden 12, 13 zugewandte, in
der Zeichnungsebene obere Seite der Abstandhalter 20, 21, 22 kürzer ist
als die jeweilige untere Seite der Abstandhalter 20, 21, 22.
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Um
die Stabilität
der Rastarme 7, 8 zu erhöhen, sind in einem Axialbereich
zwischen den in der Zeichnungsebene unteren beiden Abstandhaltern 21, 22 von
den Abstandhaltern 21, 22 weg weisenden Verdickungen 23, 24 an
den Rastarmen 7, 8 vorgesehen.
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Insgesamt
ergibt sich insbesondere aus den 3 und 4 eine
asymmetrische Ausformung der Rastarme 7, 8 mit
ihren Fortsätzen 18, 19 und
ihren Abstandhaltern 20 bis 22. Durch die nicht
unmittelbar aufeinander zu weisende Anordnung der Fortsätze 18, 19 sowie
die Wahl der abnehmenden Längserstreckung
der Abstandhalter 20, 21, 22 können die
Rastarme 7, 8 auf einem langen Rastweg nach innen
verstellt werden, ohne sich dabei zu blockieren. Zumindest einer
der Abstandhalter 20 bis 22 kann so bemessen und
angeordnet sein, dass die Rastbewegung nach einem maximal zulässigen Rastweg
durch Anschlagen der entsprechenden Abstandhalter 20, 21, 22 an
dem jeweils gegenüberliegenden
Rastarm 7, 8 begrenzt wird.