DE102009031472A1

DE102009031472A1 - Druckausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE102009031472A1
Application number: DE200910031472
Authority: DE
Inventors: Thomas Sippel
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: DE102009031472B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckausgleichseinrichtung mit einem Gehäuse, das eine als Stufenbohrung 4 ausgebildete Gehäusewandöffnung aufweist, deren große Stufe 6 zum Gehäuseinneren 3 gerichtet und in der ein Druckausgleichselement angeordnet ist, das eine mit ihrem umlaufenden Randbereich auf der zwischen den Stufen 5, 6 der Stufenbohrung 4 gebildeten Ringschulter 7 aufliegende und mittels eines Sicherungselements fixierte und gegen die Ringschulter 7 kraftbeaufschlagte gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran 10 ist. An der Ringschulter 7 ist ein die kleine Stufe 5 der Stufenbohrung 4 umschließender, axial zur Membran 10 hervorstehender ringartiger Dichtansatz 8 ausgebildete, der einen größeren Innendurchmesser als die kleine Stufe 5 der Stufenbohrung 4 aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckausgleichseinrichtung mit einem Gehäuse, das eine als Stufenbohrung ausgebildete Gehäusewandöffnung aufweist, deren große Stufe zum Gehäuseinneren gerichtet und in der ein Druckausgleichselement angeordnet ist, das eine mit ihrem umlaufenden Randbereich auf der zwischen den Stufen der Stufenbohrung gebildeten Ringschulter aufliegende und mittels eines Sicherungselements fixierte und gegen die Ringschulter kraftbeaufschlagte gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran ist.
Derartige Druckausgleichseinrichtungen kommen häufig in Kraftfahrzeugen zur Anwendung. Die Gehäuse dienen dabei zur Aufnahme von Antriebsvorrichtungen oder elektronischen Baugruppen.
Durch das Druckausgleichselement sollen z. B. durch Temperaturschwankungen bedingte Feuchtigkeitseintritte in das Gehäuse verhindert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckausgleichseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut und leicht montierbar ist sowie zu einem guten Luftdurchlass bei gleichzeitig guter Verhinderung eines Feuchtigkeitseintritts in das Gehäuse führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Ringschulter ein die kleine Stufe der Stufenbohrung umschließender, axial zur Membran hervorstehender ringartiger Dichtansatz ausgebildet ist, der einen größeren Innendurchmesser als die kleine Stufe der Stufenbohrung aufweist.
Durch den einteilig mit dem Gehäuse ausgebildeten Dichtansatz ist keine separate Montage eines Dichtelements erforderlich.
Durch den Dichtansatz erfolgt eine Verformung der Membran im Bereich des Dichtansatzes und somit eine Anlage der Membran in diesem Bereich mit erhöhter Anlagekraft an der Ringschulter.
Dies führt zu der erforderlichen hohen Dichtheit der Anordnung der Membran an der Ringschulter.
Durch diese erhöhte Anlagekraft im Bereich des Dichtansatzes kann die Kraftbeaufschlagung der Membran in ihrem an der Ringschulter anliegenden Randbereich gering gehalten werden.
Dies führt dazu, dass in dem äußeren Randbereich der kleinen Stufe der Stufenbohrung allenfalls nur eine geringe Verdichtung der Membran erfolgt und somit die vorbestimmte Gasdurchlässigkeitsrate der Membran nur unwesentlich verringert wird.
Der radiale Abstand des Dichtansatzes zur Innenwand der kleinen Stufe beabstandet gleichzeitig den Bereich der Membran von der Stufenbohrung, bei dem eine erhöhte Verdichtung der Membran erfolgt, so dass keine wesentliche Beeinflussung der Gasdurchlässigkeitsrate der Membran erfolgt.
Zur Erhöhung der Dichtfunktion trotz nur moderater Kraftbeaufschlagung der Membran führt es, wenn an der Ringschulter mehrere die kleine Stufe der Stufenbohrung umschließende ringartige Dichtansätze unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind, wobei der Dichtansatz geringsten Durchmessers einen größeren Innendurchmesser aufweist als die kleine Stufe der Stufenbohrung und die Höhe der Dichtansätze mit zunehmendem Durchmesser größer ist.
Zur leichten Herstellbarkeit können die Dichtansätze die kleine Stufe der Stufenbohrung konzentrisch umschließen.
Die Dichtansätze können unterschiedliche Querschnitte besitzen.
Eine besonders hohe Dichtwirkung wird aber erreicht, wenn die Dichtansätze einen Dreiecksquerschnitt aufweisen und mit einer Spitze des Dreiecks zur Membran gerichtet sind, da an der Spitze der Dichtansätze eine hohe Anlagekraft an der Membran erzeugt wird.
Der Winkel der zur Membran gerichteten Spitze des Dreiecks kann annähernd zwischen 75° und 110°, insbesondere annähernd zwischen 85° und 100° betragen.
Vorzugsweise beträgt der Winkel der zur Membran gerichteten Spitze des Dreiecks annähernd 90°.
Zum Erreichen der erforderlichen Dichtwirkung bei moderater Kraftbeaufschlagung der Membran entspricht vorzugsweise die Höhe der Dichtansätze annähernd 15% bis 25%, insbesondere annähernd 20% der Dicke der Membran.
Um eine Materialverdichtung der Membran an nicht durch die Ringschulter abgestützten Bereichen zu vermeiden, ist die Membran ringartig von dem Sicherungselement gegen die Ringschulter beaufschlagt.
Dabei erfolgt eine Konzentration der Materialverdichtung der Membran auf den für die Abdichtung wesentlichen Bereich dadurch, dass die Kraftbeaufschlagung der Membran durch das Sicherungselement axial dem Dichtansatz gegenüberliegend erfolgt.
Weist die Membran radiales Spiel in der großen Stufe der Stufenbohrung auf, so ist sichergestellt, dass es nicht zu einer radialen Kraftbeaufschlagung der Membran kommen kann, was zu einer Materialverdichtung und Beeinflussung der Gasdurchlässigkeitsrate führen würde.
In einfacher Ausbildung kann das Sicherungselement einen Scheibenring aufweisen mittels dem die Membran kraftbeaufschlagt ist.
Ist der Innendurchmesser des Scheibenrings ≤ dem Durchmesser der kleinen Stufe der Stufenbohrung, so kann es durch den Innendruck im Gehäuse nicht zu einem Aufwölben der Membran in einem radial über den Durchmesser der kleinen Stufe der Stufenbohrung hinausreichenden Bereich kommen, wodurch die Gasdurchlässigkeitsrate verändert werden würde.
In einfacher und leicht montierbarer Ausbildung kann das Sicherungselement ein Federring mit einem gegenüber dem Innendurchmesser der großen Stufe der Stufenbohrung größeren Außendurchmesser sein, der mit seiner radial umlaufenden Außenkontur mit radialer Vorspannung an der Innenwand der großen Stufe in Anlage ist, wobei vorzugsweise der Querschnitt des Federrings tellerartig ist und der radial innere Bereich des Federrings den Scheibenring bildet.
Diese Ausbildung erfordert nur das Einlegen der Membran in die große Stufe der Stufenbohrung und ein Einsetzen sowie auf die Membran drücken des Federrings mit einer vorbestimmten Montagekraft.
Mit seiner radial umlaufenden Außenkontur verklemmt sich der Federring in seiner Sollposition an der Innenwand der großen Stufe und beaufschlagt die Membran permanent mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Ringschulter der Stufenbohrung.
Vorzugsweise ist die Membran elastisch verformbar.
Ebenfalls vorzugsweise besteht die Membran aus einem mikroporösen Werkstoff, bei dem es durch die erfindungsgemäß reduzierte Kraftbeaufschlagung auch nicht zu einer wesentlichen Veränderung der Porösität und damit der Gasdurchlässigkeit des Werkstoffs kommt.
Besonders vorteilhaft kann die Membran aus PTFE (Poly-Tetra-Fluor-Ethylen) oder aus PES (Poly-Ether-Sulfon) bestehen.
In dem Gehäuse können elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sein, wobei das Gehäuse Teil eines Drosselklappenstutzens sein kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt eines Gehäuses mit Druckausgleichselement im Bereich einer Stufenbohrung,
2 einen vergrößerten Ausschnitt „X” aus 1,
3 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses nach
1 im Bereich der Stufenbohrung im Querschnitt.
In den Figuren ist eine Wand 1 eines Gehäuses dargestellt, in der eine Gehäusewandöffnung ausgebildet ist, die vom Gehäuseäußeren 2 zum Gehäuseinneren 3 führt.
Die Gehäusewandöffnung besteht aus einer Stufenbohrung 4, deren kleine Stufe 5 zum Gehäuseäußeren 2 und deren große Stufe 6 zum Gehäuseinneren 3 führt.
Der Übergang von der kleinen Stufe 5 zur großen Stufe 6 ist durch eine radial zur Stufenbohrung 4 gerichtete Ringschulter 7 gebildet.
In einem radialen Abstand zur Innenwand der kleinen Stufe 5 ist die kleine Stufe 5 konzentrisch umschließend ein ringförmiger Dichtansatz 8 einteilig mit der Wand 1 ausgebildet.
Der Dichtansatz 8 steht axial aus der Ebene der Ringschulter 7 zum Gehäuseinneren 3 gerichtet hervor und besitzt einen Dreieckquerschnitt.
Die zum Gehäuseinneren 3 gerichtete Spitze des Dichtansatzes 8 weist einen Winkel 9 von 90° auf.
In die große Stufe 6 der Stufenbohrung 4 ist vom Gehäuseinneren 3 her eine scheibenförmige Membran 10 aus einem mikroporösen Werkstoff eingelegt und durch einen Federring 11 mit einer bestimmten Kraft zur Anlage an der Ringschulter 7 beaufschlagt.
Dadurch kommt es unter elastischer Verformung der Membran zu einem Eindringen des Dichtansatzes 8 in die Membran 10.
Der Federring besitzt einen tellerartigen Querschnitt, wobei der radial innere Bereich einen Scheibenring 12 bildet, der sich etwa radial zur Stufenbohrung 4 erstreckt und flach auf der Membran 10 aufliegt.
Mit seiner radial umlaufenden Außenkontur 13, deren Durchmesser im nicht eingebauten Zustand größer ist als der Durchmesser der großen Stufe 6, ist der Federring 11 unter radialer Vorspannung an der Innenwand der großen Stufe 6 in Anlage.
Da der radial äußere Bereich 14 des Federrings 11 zum Gehäuseinneren 3 hin geneigt ist, bildet er im eingebauten Zustand eine Sperre in Löserichtung des Federrings 11.
Damit die Membran 10 sicher nicht in der großen Stufe 6 radial kraftbeaufschlagt ist, ist sie mit radialem Spiel 15 in die große Stufe 6 eingesetzt.
Die axiale Höhe 16 des Dichtansatzes 8 beträgt 20% der Dicke 17 der Membran 10.
Bezugszeichenliste

1: Wand
2: Gehäuseäußeres
3: Gehäuseinneres
4: Stufenbohrung
5: kleine Stufe
6: große Stufe
7: Ringschulter
8: Dichtansatz
9: Winkel
10: Membran
11: Federring
12: Scheibenring
13: Außenkontur
14: äußerer Bereich
15: Spiel
16: Höhe
17: Dicke

Claims

Druckausgleichseinrichtung mit einem Gehäuse, das eine als Stufenbohrung ausgebildete Gehäusewandöffnung aufweist, deren große Stufe zum Gehäuseinneren gerichtet und in der ein Druckausgleichselement angeordnet ist, das eine mit ihrem umlaufenden Randbereich auf der zwischen den Stufen der Stufenbohrung gebildeten Ringschulter aufliegende und mittels eines Sicherungselements fixierte und gegen die Ringschulter kraftbeaufschlagte gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ringschulter (7) ein die kleine Stufe (5) der Stufenbohrung (4) umschließender, axial zur Membran (10) hervorstehender ringartiger Dichtansatz (8) ausgebildet ist, der einen größeren Innendurchmesser als die kleine Stufe (5) der Stufenbohrung (4) aufweist.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ringschulter mehrere die kleine Stufe der Stufenbohrung umschließende ringartige Dichtansätze unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind, wobei der Dichtansatz geringsten Durchmessers einen größeren Innendurchmesser aufweist als die kleine Stufe der Stufenbohrung und die Höhe der Dichtansätze mit zunehmendem Durchmesser größer ist.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtansätze (8) die kleine Stufe (5) der Stufenbohrung (4) konzentrisch umschließen.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtansätze (8) einen Dreiecksquerschnitt aufweisen und mit einer Spitze des Dreiecks zur Membran (10) gerichtet sind.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (9) der zur Membran (10) gerichteten Spitze des Dreiecks annähernd zwischen 75° und 110° beträgt.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (9) der zur Membran (10) gerichteten Spitze des Dreiecks annähernd zwischen 85° und 100° beträgt.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (9) der zur Membran (10) gerichteten Spitze des Dreiecks annähernd 90° beträgt.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (16) der Dichtansätze (8) annähernd 15% bis 25% der Dicke (17) der Membran (10) entspricht.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (16) der Dichtansätze (8) annähernd 20% der Dicke (17) der Membran (10) entspricht.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) ringartig von dem Sicherungselement gegen die Ringschulter (7) kraftbeaufschlagt ist.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung der Membran (10) durch das Sicherungselement axial dem Dichtansatz (8) gegenüberliegend erfolgt.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) radiales Spiel (15) in der großen Stufe (6) der Stufenbohrung (4) aufweist.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement einen Scheibenring (12) aufweist, mittels dem die Membran (10) kraftbeaufschlagt ist.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Scheibenrings (12) ≤ dem Durchmesser der kleinen Stufe (5) der Stufenbohrung (4) ist.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement ein Federring (11) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser der großen Stufe (6) der Stufenbohrung (4) größeren Außendurchmesser ist, der mit seiner radial umlaufenden Außenkontur (13) mit radialer Vorspannung an der Innenwand der großen Stufe (6) in Anlage ist.
Druckausgleichseinrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Federrings (11) tellerartig ist und der radial innere Bereich des Federrings (11) den Scheibenring (12) bildet.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) elastisch verformbar ist.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) aus einem mikroporösen Werkstoff besteht.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus PTFE (Poly-Tetra-Fluor-Ethylen) oder aus PES (Poly-Ether-Sulfon) besteht.
Druckausgleichseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse elektrische und/oder elektronische Komponenten angeordnet sind.
Druckausgleichseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Teil eines Drosselklappenstutzens ist.