DE102010035808B4 - Lüftungsanordnung für ein Getriebegehäuse - Google Patents
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Lüftungsanordnung für ein Getriebegehäuse und insbesondere auf eine Anordnung zum Lüften eines abgeschlossenen Hohlraums oder Gehäuses eines Getriebes.
- HINTERGRUND
- Das Integrieren eines Getriebe-Leistungs-Wechselrichter/Gleichrichter-Moduls (TPIM) in ein Getriebe erfordert beispielsweise die Schaffung eines vollständig trockenen Hohlraums. Überdies muss ein solcher Hohlraum aufgrund von Druckschwankungen im Getriebegehäuse aufgrund von Temperaturdifferenzen belüftet werden. Die Anwesenheit von Wasser in einem flüssigen oder Dampfzustand im Hohlraum wäre jedoch mit der Funktion und dem Betrieb des TPIM unverträglich. Herkömmliche Lüftungsöffnungen können verhindern, dass Wasser in flüssiger Form in den TPIM-Hohlraum eintritt, solche Lüftungsöffnungen können jedoch nicht verhindern, dass Wasser in Dampfform in den TPIM-Hohlraum eintritt.
- Eine bekannte Lüftungslösung, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift
DE 39 23 530 A1 bekannt ist, verwendet eine Polytetrafluorethylen-Membran (PTFE-Membran), um den Hohlraum vor Wasser zu schützen. Nachteiligerweise weist diese herkömmliche Lüftungsanordnung einen direkten Weg auf, dass sich Wasser von unkontrolliertem Wasser im Motorraum auf der PTFE-Membran ansammelt und gefriert. Die PTFE-Membran kann nicht atmen, wenn sie mit Eis bedeckt ist. Obwohl derzeitige Getriebelüftungsanordnungen ihren vorgesehenen Zweck erreichen, ist der Bedarf an neuen und verbesserten Lüftungsanordnungskonfigurationen, die verhindern, dass sich Wasser auf der Lüftungsöffnung ansammelt, anhaltend. Folglich besteht auf dem Fachgebiet ein Bedarf an einer Getriebelüftungsanordnung mit einer verbesserten Unterbringung, während eine verbesserte Lüftungsfähigkeit geschaffen wird. - Weitere herkömmliche Lüftungsanordnungen sind aus den Druckschriften
US 5 348 570 A ,DE 10 2007 012 703 A1 ,US 2002/0 090 506 A1 WO 99/29 150 A1 - ZUSAMMENFASSUNG
- Eine erfindungsgemäße Lüftungsanordnung, die mit einem Getriebegehäuse verbunden werden kann, umfasst einen Schaft mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende, einem ringförmigen Flansch und einer Durchgangsbohrung, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Das erste Ende ist an dem Getriebegehäuse befestigt, und das zweite Ende weist mehrere Flansche und einen ringförmigen Rand auf. Die Flansche stehen vom ringförmigen Rand axial entlang des Schafts vor, wobei der ringförmige Flansch um eine äußere Oberfläche des Schafts angeordnet ist und wobei die Flansche um den ringförmigen Rand voneinander beabstandet sind. Ferner umfasst die Lüftungsanordnung eine Membran, die am zweiten Ende des Schafts über der Bohrung angeordnet ist, wobei mehrere Positionsgeber die Membran über der Bohrung positionieren und die Positionsgeber vom ringförmigen Rand vorstehen und um einen inneren Umfang der Flansche angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Lüftungsanordnung eine Kappe mit einer Basis und einer ringförmigen Wand, die sich von der Basis erstreckt, wobei die Basis der Kappe das zweite Ende des Schafts bedeckt und die ringförmige Wand ein Abschlussende aufweist. Die ringförmige Wand der Kappe ist am Abschlussende gegen den ringförmigen Flansch des Schafts an diskreten Stellen verformt. Ein nicht verformter Abschnitt der ringförmigen Wand der Kappe erzeugt mindestens einen Kanal, der sich axial entlang des Schafts erstreckt. Der mindestens eine Kanal erzeugt einen Weg zwischen der Kappe und dem Flansch des Schafts, der ermöglicht, dass Fluid die Kappe verlässt, und im Wesentlichen verhindert, dass Fluid wieder in die Kappe eintritt. Mehrere sekundäre Kanäle sind am ringförmigen Rand angeordnet, wobei ein jeweiliger sekundärer Kanal zwischen jeweils zwei der mehreren Flansche und innerhalb des Schafts angeordnet ist und eine Vertiefung zwischen zwei der Positionsgeber, die sich vom inneren Umfang der jeweiligen Flansche zur äußeren Oberfläche des Schafts erstrecken, bildet und ein jeweiliger sekundärer Kanal einen Weg erzeugt, damit auf der Membran angesammeltes Fluid über den ringförmigen Rand und aus der Kappe abläuft.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kappe gegen den Schaft entlang diskreter Stellen verformt, um vier gleich beabstandete Kanäle zu erzeugen.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung halten die Flansche die Kappe vom ringförmigen Rand fern, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass die Kappe die Bohrung des Schafts absperrt.
- In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das zweite Ende des Schafts vier gleich beabstandete Flansche.
- In einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Ende des Schafts in eine in einer Wand des Getriebegehäuses ausgebildete Öffnung entweder eingepresst oder eingeschraubt.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Membran aus PTFE konstruiert.
- In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Membran ein kreisförmiges äußeres Profil auf.
- In einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Membran an eine äußere Oberfläche des Schafts geklebt.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirkt die Membran als selektive Barriere, die den Durchgang von Luft in die und aus der Bohrung des Schafts ermöglicht und den Durchgang von Fluid und Dampf in diese blockiert.
- In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Getriebegehäuse eine Wand, die einen Hohlraum definiert. Die Lüftungsanordnung arbeitet zum Ein- bzw. Ablassen von Luft in den und aus dem Hohlraum und verhindert im Wesentlichen, dass Fluid in den Hohlraum eintritt.
- In einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kappe entweder eine Nippelkappe [engl.: jiggle cap] oder eine Lüftungskappe.
- Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 ist eine Seitenansicht einer wasserabweisenden Lüftungsanordnung zur Verwendung in einem Getriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 ist eine perspektivische Ansicht der wasserabweisenden Lüftungsanordnung zur Verwendung in einem Getriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Anordnung; -
3 ist eine perspektivische Ansicht des Lüftungsschafts der wasserabweisenden Lüftungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 ist eine perspektivische Ansicht des Lüftungsschafts und der Membran der wasserabweisenden Lüftungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
5 ist eine perspektivische Ansicht der auf dem Lüftungsschaft der wasserabweisenden Lüftungsanordnung installierten Kappe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - BESCHREIBUNG
- In
1 ist nun eine Seitenansicht einer wasserabweisenden bzw. hydrophoben Lüftungsanordnung10 zur Verwendung in einem Getriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Lüftungsanordnung10 weist einen Lüftungsschaft12 mit einem ersten Ende14 , das mit einer Öffnung16 in einem Hohlraum18 in einem Getriebegehäuse20 verbunden werden kann, auf. Das erste Ende14 des Lüftungsschafts12 kann in die Öffnung16 eingepresst, in eine Wand19 des Gehäuses20 eingeschraubt oder ähnlich daran befestigt werden. Die Lüftungsanordnung10 fungiert zum Ab- bzw. Einlassen von Luft aus dem oder in den Hohlraum18 , um den Druck im Gehäuse20 auszugleichen, und zum Verhindern, dass Wasser in den Hohlraum eintritt. Ein zweites Ende22 der Lüftungsanordnung10 ist mit einer Lüftungskappe oder einer Nippelkappe24 bedeckt. Vorzugsweise ist die Kappe24 eine schützende Metallnippelkappe. Der Lüftungsschaft12 umfasst auch eine ringförmige Basis23 , die nahe dem ersten Ende14 angeordnet ist. In einer Ausführungsform liegt eine äußere Oberfläche25 der Basis23 an der Wand19 des Gehäuses20 an, wodurch der Schaft12 am Gehäuse20 abgedichtet ist. - In
2 ist nun eine perspektivische Ansicht der wasserabweisenden Lüftungsanordnung zur Verwendung in einem Getriebe in auseinandergezogener Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in2 gezeigt, ist eine kreisförmige Membran30 zwischen der Kappe24 und dem zweiten Ende22 des Lüftungsschafts12 angeordnet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Lüftungsschaft12 ein zylindrischer Metallschaft. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Membran30 eine kreisförmige Membran, die aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht. Der Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, dass die Membran30 aus anderen Materialien konstruiert sein kann, die ermöglichen, dass die Membran30 als selektive Barriere wirkt, wodurch der Durchgang von Luft in die und aus der Bohrung36 des Lüftungsschafts12 ermöglicht wird und der Durchgang von Fluid und Dampf in diese blockiert wird. Außerdem weist das zweite Ende22 des Lüftungsschafts12 mehrere aufrechte Flansche32 auf, die von einem ringförmigen Rand34 vorstehen. Wie sowohl in2 als auch3 gezeigt, sind vier gleichmäßig beabstandete Flansche32 gezeigt, der Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, dass eine beliebige Anzahl von Flanschen ebenso verwendet werden kann. Die Flansche32 positionieren die Membran30 über einer Durchgangsbohrung36 im Schaft12 und halten die Kappe24 vom zweiten Ende22 fern, wodurch verhindert wird, dass die Kappe24 die Bohrung36 absperrt. Die Flansche32 sind um den Rand34 beabstandet. - In einer Ausführungsform umfasst das zweite Ende
22 des Schafts12 mindestens einen Kanal38 und einen erhabenen Positionsgeber39 . Die Kanäle38 sind zwischen den Flanschen32 angeordnet und sind Vertiefungen, die entlang des Randes34 und innerhalb des Schafts12 angeordnet sind, was einen Weg für die Fluidbewegung erzeugt. Insbesondere stellt die Membran30 mit Bezug auf4 eine selektive Barriere über der Bohrung36 bereit, die nur Luft und nicht Dampf und Fluid in die Bohrung36 lässt. Folglich kann sich Fluid um die oder auf der Membran30 ansammeln. Die Kanäle38 sehen jedoch einen Weg vor, so dass irgendein Fluid, das um die Membran30 eingefangen wird, über den Rand34 und aus der Lüftungsanordnung10 ablaufen kann. Mit Rückbezug auf3 sind die Positionsgeber39 erhabene Abschnitte des Schafts12 , die um den inneren Umfang jedes Flanschs32 angeordnet sind und vom Rand34 vorstehen. Die Flansche32 stehen jedoch vom Rand34 in einem größeren Abstand im Vergleich zu den Positionsgebern39 vor. Mit Bezug auf4 werden Positionsgeber39 verwendet, um die Membran30 weiter über der Bohrung36 anzuordnen. In der Ausführungsform, wie gezeigt, stellen die Positionsgeber39 einen Kontakt mit einer Außenseite41 der Membran30 her, wodurch die Membran30 an der Stelle über der Bohrung36 befestigt wird. Die Positionsgeber39 können auch verwendet werden, um die äußeren Grenzen der Kanäle38 zu definieren. In einer Ausführungsform ist die Membran30 vorzugsweise an das zweite Ende22 des Lüftungsschafts12 geklebt, um die Membran30 sicher über der Bohrung36 zu positionieren. - Mit weitergehendem Bezug auf
3 –4 ist eine perspektivische Ansicht des Lüftungsschafts12 und der Membran30 der wasserabweisenden Lüftungsanordnung10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Lüftungsanordnung10 umfasst ferner einen ringförmigen Flansch40 , der um einen Umfang des Schafts12 angeordnet ist. Der ringförmige Flansch40 ist nahe dem zweiten Ende22 angeordnet und steht radial von einer zylindrischen Außenwand42 des Schafts12 vor. - Mit Bezug auf
5 ist nun eine perspektivische Ansicht der Kappe24 , die auf dem Lüftungsschaft12 der wasserabweisenden Lüftungsanordnung10 installiert ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Kappe24 weist eine Basis44 und eine ringförmige Wand46 auf. Die ringförmige Wand46 endet an einem Abschlussende48 . Die Basis44 und die ringförmige Wand46 der Kappe24 definieren einen inneren Hohlraum (nicht dargestellt) der Kappe24 , wobei der innere Hohlraum der Kappe24 das zweite Ende22 des Schafts22 aufnimmt. Insbesondere bedeckt die Basis44 der Kappe24 das zweite Ende22 des Schafts12 . Die Kappe24 ist am Abschlussende48 der ringförmigen Wand46 an diskreten Stellen50 um den Umfang der Kappe24 an den Flansch40 gequetscht oder anderweitig verformt oder gepresst. Folglich bedeckt die Kappe24 vollständig das zweite Ende22 des Schafts12 . Diese diskrete und beabstandete Quetschung oder Verformung der Kappe24 bildet Kanäle52 , die sich axial entlang des Schafts12 erstrecken. Insbesondere erzeugen die nicht verformten Abschnitte der ringförmigen Wand46 Kanäle52 , die zwischen einer inneren Oberfläche der Kappe24 (nicht dargestellt) und der Außenwand42 (4 ) des Schafts12 ausgebildet sind. - Das Vorsehen von axial verlaufenden Kanälen
52 ermöglicht, dass Wasser oder andere Fluide die Kappe24 verlassen, während gleichzeitig verhindert wird, dass Fluide wieder in den inneren Hohlraum der Kappe24 eintreten. Das heißt, die Kanäle52 definieren einen Weg, der ermöglicht, dass Wasser die Kappe24 verlässt, während er es gleichzeitig schwierig macht, dass Wasser wieder in die Kappe24 eintritt. Die Kanäle52 ermöglichen natürlich, dass Luft durch die Bohrung36 in den und aus dem Hohlraum18 strömt. Wenn man sich1 zuwendet, ist das Abschlussende48 der Kappe24 von der ringförmigen Basis23 versetzt, so dass die Kanäle52 nicht blockiert oder anderweitig abgedichtet sind. Folglich kann sich die Luft immer noch durch die Kanäle52 in die und aus der Kappe24 bewegen. Mit Rückkehr zu5 könnte die Kappe24 in einer Ausführungsform vier gleich beabstandete Kanäle52 umfassen, um zu ermöglichen, dass Fluid die Kappe24 verlässt, selbstverständlich kann jedoch eine beliebige Anzahl von Kanälen52 ebenso verwendet werden. Mit Bezug auf sowohl2 als auch5 könnte der Schaft12 in einer beispielhaften Ausführungsform vier gleich beabstandete Flansche32 aufweisen, die den vier gleich beabstandeten Kanälen52 entsprechen. - Vorteilhafterweise ermöglicht die vorliegende Erfindung die Lüftung von abgeschlossenen Bereichen (d. h. Getriebehohlräumen), ohne Wasser oder Dampf in den abgeschlossenen Bereich zu lassen, während sie gleichzeitig eine minimale Menge an Unterbringungsraum beansprucht. Überdies schafft die Metallnippelkappe
24 einen zusätzlichen Wärmeschutz der PTFE-Membran30 vor direkter Wärmeexposition (Strahlung und Konvektion), die die PTFE-Membran30 beschädigen könnte. Außerdem verhindert die Metallnippelkappe24 ein direktes Spray von Wasserquellen und eine Ansammlung auf der PTFE-Membran30 , was folglich verhindert, dass Wasser die PTFE-Membran bedeckt. Gefrorenes Wasser, das die Membran bedeckt, würde die Lüftungsanordnung10 geschlossen abdichten und verhindern, dass die Lüftungsanordnung10 Luft aus dem oder in den Hohlraum18 ab- bzw. einlassen kann. - Vorteilhafterweise verwendet die vorliegende Erfindung eine selbstklebende PTFE-Membran
30 und bringt die Membran auf einen einfach hergestellten Körper auf, der gedreht und gebohrt ist, der dann in eine Hohlraumwand oder -abdeckung gepresst wird. Dies ermöglicht, dass sich der Hohlraum auf Atmosphärendruck befindet, während äußere Elemente fern gehalten werden. Überdies ermöglicht die relativ kleine Größe der Lüftungsanordnung10 eine leichte Unterbringung in engen Motorräumen.
Claims (8)
- Lüftungsanordnung (
10 ), die mit einem Getriebegehäuse (20 ) verbunden werden kann und umfasst: einen Schaft (12 ) mit einem ersten Ende (14 ), einem zweiten Ende (22 ), einem ringförmigen Flansch (40 ) und einer Durchgangsbohrung (36 ), die sich zwischen dem ersten Ende (14 ) und dem zweiten Ende (22 ) erstreckt, wobei das erste Ende (14 ) an dem Getriebegehäuse (20 ) befestigt ist und das zweite Ende (22 ) mehrere Flansche (32 ) und einen ringförmigen Rand (34 ) aufweist, wobei die Flansche (32 ) vom ringförmigen Rand (34 ) axial entlang des Schafts (12 ) vorstehen, und wobei der ringförmige Flansch (40 ) um eine äußere Oberfläche (42 ) des Schafts (12 ) angeordnet ist und wobei die Flansche (32 ) um den ringförmigen Rand (34 ) voneinander beabstandet sind; eine Membran (30 ), die am zweiten Ende (22 ) des Schafts (12 ) über der Bohrung (36 ) angeordnet ist, wobei mehrere Positionsgeber (39 ) die Membran (30 ) über der Bohrung (36 ) positionieren und die Positionsgeber (39 ) vom ringförmigen Rand (34 ) vorstehen und um einen inneren Umfang der Flansche (32 ) angeordnet sind; und eine Kappe (24 ) mit einer Basis (44 ) und einer ringförmigen Wand (46 ), die sich von der Basis (44 ) erstreckt, wobei die Basis (44 ) der Kappe (24 ) das zweite Ende (22 ) des Schafts (12 ) bedeckt und die ringförmige Wand (46 ) ein Abschlussende (48 ) aufweist, wobei die ringförmige Wand (46 ) der Kappe (24 ) am Abschlussende (48 ) gegen den ringförmigen Flansch (40 ) des Schafts (12 ) an diskreten Stellen (50 ) verformt ist und wobei ein nicht verformter Abschnitt der ringförmigen Wand (46 ) der Kappe (24 ) mindestens einen Kanal (52 ) erzeugt, der sich axial entlang des Schafts (12 ) erstreckt, wobei der mindestens eine Kanal (52 ) einen Weg zwischen der Kappe (24 ) und dem Flansch (40 ) des Schafts (12 ) erzeugt, der ermöglicht, dass Fluid die Kappe (24 ) verlässt, und im Wesentlichen verhindert, dass Fluid wieder in die Kappe (24 ) eintritt, und wobei mehrere sekundäre Kanäle (38 ) am ringförmigen Rand (34 ) angeordnet sind, wobei ein jeweiliger sekundärer Kanal (38 ) zwischen jeweils zwei der mehreren Flansche (32 ) und innerhalb des Schafts (12 ) angeordnet ist und eine Vertiefung zwischen zwei der Positionsgeber (39 ), die sich vom inneren Umfang der jeweiligen Flansche (32 ) zur äußeren Oberfläche (42 ) des Schafts (12 ) erstrecken, bildet und ein jeweiliger sekundärer Kanal (38 ) einen Weg erzeugt, damit auf der Membran (30 ) angesammeltes Fluid über den ringförmigen Rand (34 ) und aus der Kappe (24 ) abläuft. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Kappe (24 ) gegen den Schaft (12 ) entlang diskreter Stellen (50 ) verformt ist, um vier gleich beabstandete Kanäle (52 ) zu erzeugen. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Flansche (32 ) die Kappe (24 ) vom ringförmigen Rand (34 ) fernhalten, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass die Kappe (24 ) die Bohrung (36 ) des Schafts (12 ) absperrt. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende (22 ) des Schafts (12 ) vier gleich beabstandete Flansche (32 ) umfasst. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei das erste Ende (14 ) des Schafts (12 ) in eine Öffnung (16 ), die in einer Wand (19 ) des Getriebegehäuses (20 ) ausgebildet ist, entweder eingepresst oder eingeschraubt ist. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Membran (30 ) aus PTFE konstruiert ist. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Membran (30 ) ein kreisförmiges äußeres Profil aufweist. - Lüftungsanordnung (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Membran (30 ) an eine äußere Oberfläche des Schafts (12 ) geklebt ist.
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