DE102019114055A1

DE102019114055A1 - Druckausgleichselement

Info

Publication number: DE102019114055A1
Application number: DE102019114055.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Schieck; Marcel Peltrie
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-12-03
Also published as: WO2020239169A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element für den Druckausgleich zwischen einem Gehäuseinnenraum und einem angrenzenden äußeren Bereich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element für den Druckausgleich zwischen einem Gehäuseinnenraum und einem angrenzenden äußeren Bereich.
Druckausgleichsanordnungen finden unter anderem bei Getriebeeinrichtungen Anwendung und sollen vermeiden, dass sich im Getriebeinneren Überdruck während der Erwärmung im Rahmen eines anhaltenden Betriebes aufbaut. Umgekehrt ermöglichen derartige Druckausgleichsanordnungen auch einen Zustrom von Umgebungsluft in den Innenbereich eines Gehäuses, wenn z.B. nach Betriebsende die im Innenraum angeordneten Komponenten erkalten und sich dabei das Volumen der im Gehäuse vorhandenen restlichen Luft reduziert. Insbesondere zur Vermeidung des Zutritts von Verunreinigungen in den Gehäuseinnenbereich werden hierbei die Durchtrittsquerschnitte klein dimensioniert, so dass zumindest keine größeren Partikel über das den Druckausgleich ermöglichende Element in den Gehäuseinnenbereich gelangen.
Die DE 10 2010 012 018 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung mit einem Hauptkörper aus einem elastomeren Material und einem Deckflächenabschnitt mit einem darin ausgebildeten Einschnitt. Dieser Einschnitt fungiert als Ventil, das die bei geringer Druckdifferenz einen schmalen Durchgangsquerschnitt freigibt und damit einen Druckausgleich ermöglicht.
Die DE 10 2017 125 603 A1 beschreibt eine Druckausgleichsanordnung mit einer Kappe mit einem für eine Entlüftung vorgesehenen Schlitz, wobei die Kappe vermittels besonderer Formgebung auf einem Kanalelement lösbar fixiert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckausgleichselement so auszubilden, dass dieses auch den gestiegenen Anforderungen an einen druckfreien Getriebe-, Motor- oder Leistungselektronikraum standhält, also insbesondere nicht nur eine Entlüftung, sondern auch eine Belüftung ermöglicht wird. Dabei soll eine zuverlässige Dichtwirkung bei geringem Bauraum gewährleistet sein und eine einfache und kostengünstige Fertigung und Montage möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Druckausgleichselement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement weist zur Überdeckung einer Öffnung bzw. eines Luftdurchlasses in einem Gehäuse als Oberfläche eine sogenannte Abdeckfläche auf. Dieser Abdeckfläche gegenüber angeordnet ist eine Unterseite. Im Folgenden ist mit „oben“ die dem abzudeckenden Gehäuse äußere Seite bezeichnet. Dementsprechend ist mit „unten“ die dem abzudeckenden Gehäuse innere Seite bezeichnet.
In einem Teil dieser Abdeckfläche ist ein Bereich als Aufwölbung ausgebildet und bildet so einen konvexen Bereich. Die Flächenüberdeckung dieses konvexen Bereichs ist außer an die aus der Abdeckfläche nach außen/oben ragende Wölbung an keine bestimmte Form gebunden, weist jedoch aus Fertigungsgründen vorzugsweise eine ovale Form auf. Im oberen Bereich der Aufwölbung befindet sich ein erster Luftdurchlass, der beispielsweise als Schlitzform ausgebildet sein kann. Die Orientierung relativ zur Abdeckfläche ist an keine bestimmte Richtung gebunden, erstreckt sich jedoch vorzugsweise in einer Längsrichtung der ovalen Flächenüberdeckung des konvexen Bereichs.
Betrachtet man die der Abdeckfläche gegenüberliegende Unterseite des Druckausgleichselements, so stellt sich der konvexe Bereich aus dieser Perspektive als Vertiefung dar.
Ein im Inneren des Gehäuses anstehender Überdruck kann durch diesen Luftdurchlass nach außen entweichen, da der konvexe Bereich sich leichter nach außen verformt und damit leichter den Durchlass nach außen öffnet, als dies in einer planen Fläche der Fall wäre. Das Öffnungsverhalten in Abhängigkeit zum anstehenden Innendruck ist also durch die Dimensionierung des konvexen Bereichs und des ersten Luftdurchlasses einstellbar.
Erfindungsgemäß ist ein weiterer Teil der Abdeckfläche als Vertiefung ausgebildet und bildet so einen konkaven Bereich. Die Flächenüberdeckung dieses konkaven Bereichs ist außer an die in die Abdeckfläche nach innen/unten ragende Vertiefung an keine bestimmte Form gebunden, weist jedoch aus Fertigungsgründen vorzugsweise eine ovale Form auf. Im unteren Bereich der Vertiefung befindet sich ein zweiter Luftdurchlass, der wiederum beispielsweise als Schlitzform ausgebildet sein kann. Dessen Orientierung relativ zur Abdeckfläche ist an keine bestimmte Richtung gebunden, erstreckt sich jedoch vorzugsweise in einer Längsrichtung der ovalen Flächenüberdeckung des konkaven Bereichs.
Betrachtet man die der Abdeckfläche gegenüberliegende Unterseite des Druckausgleichselements, so stellt sich der konkave Bereich aus dieser Perspektive als Aufwölbung dar.
Ein im Außenbereich des Gehäuses anstehender Überdruck kann durch diesen Luftdurchlass nach innen ausgleichen, da der konkave Bereich sich leichter nach innen verformt und damit leichter den Durchlass nach innen öffnet, als dies in einer planen Fläche der Fall wäre. Das Öffnungsverhalten in Abhängigkeit zum anstehenden Außendruck ist also durch Dimensionierung des konkaven Bereichs und des zweiten Luftdurchlasses einstellbar. Damit ist es möglich, die Entlüfter- und Belüfter-Kennlinien separat voneinander einzustellen.
Die beiden Luftdurchlässe können unterschiedliche räumliche Orientierungen aufweisen und können unterschiedliche Größe - bei einer Schlitzform also unterschiedliche Länge - aufweisen. Damit ist das Prinzip für den Ausgleich von Unterdruck und Überdruck gleichartig aber auch unterschiedlich einstellbar.
Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement funktioniert damit bei anstehendem Druck stets so, dass einer der beiden Luftdurchlässe öffnet, während der andere geschlossen bleibt - je nachdem, ob der Druck von außen oder von innen ansteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind entlang der Abdeckfläche - beispielsweise in einem Umfangsbereich - mindestens zwei Vorsprünge als Einbaucodierung ausgebildet. Diese weisen unterschiedliche Form auf, um sicherzustellen, dass ein bestimmungsgemäß eindeutiger Einbau des Druckausgleichselements in einem Halterungsteil gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist in oder an der Abdeckfläche mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich ausgebildet, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist auf einer Unterseite des Druckausgleichselements - also auf der der Abdeckfläche gegenüberliegenden Fläche - ein weiterer konkaver Formausgleichsbereich ausgebildet, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
Bevorzugt ist das Druckausgleichselement aus einem elastomeren Werkstoff gebildet. Besonders kostengünstig ist die Herstellung insbesondere wenn das Druckausgleichselement aus einem einheitlichen elastomeren Werkstoff besteht. Vorzugsweise ist das Druckausgleichselement als ein rundes Bauteil ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform können es neben dem konvexen und dem konkaven Bereich weitere konkave und/oder konvexe Bereiche ausgebildet sein, deren Anzahl und Form unterschiedlich sein können.
Weiterhin von der Erfindung umfasst ist eine Druckausgleichsanordnung bestehend aus einem Halterungsteil, auf das das erfindungsgemäße Druckausgleichselement aufgebracht wird und mittels einer Abdeckung abgedeckt wird. Dabei kann die Abdeckung alleine als Berührschutz des Druckausgleichselements dienen oder zusätzlich für die Befestigung dessen auf dem Halterungsteil dienen. Hierfür können Abdeckungsbefestigungen in Form mehrerer am Umfang der Abdeckung angeordneter Schnapparme vorgesehen sein, die in das Halterungsteil lösbar einschnappbar sind und damit das Druckausgleichselement indirekt auf dem Halterungsteil fixieren.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigt

1 eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement,
2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement,
3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement,
4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichsanordnung,
5 eine Seitenansicht durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichsanordnung.

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung das erfindungsgemäße Druckausgleichselement 10 als ein rundes Bauteil mit einer Abdeckfläche 15 zur Überdeckung einer Öffnung bzw. eines Luftdurchlasses in einem Gehäuse. In einem Teil dieser Abdeckfläche 15 ist ein konvexer Bereich 11 ausgebildet, der sich aus der Abdeckfläche 15 aufwölbt und hier oval ausgeformt ist. Im Scheitelbereich der Aufwölbung befindet sich ein schlitzförmiger erster Luftdurchlass 13, der sich in einer Längsrichtung der ovalen Form des konvexen Bereichs 11 erstreckt.
Ein weiterer Teil der Abdeckfläche 15 ist als Vertiefung ausgebildet und bildet so einen konkaven Bereich 12. Im unteren Bereich der Vertiefung befindet sich ein schlitzförmiger zweiter Luftdurchlass 14, der sich ebenfalls in einer Längsrichtung des konkaven Bereichs erstreckt.
Entlang des Umfangs sind zwei Vorsprünge als Einbaucodierung 18 ausgebildet, die eine unterschiedliche Form aufweisen, um sicherzustellen, dass ein bestimmungsgemäß eindeutiger Einbau des Druckausgleichselements 10 gewährleistet ist.
Weiter weist das Druckausgleichselement in der Abdeckfläche einen konkaven Formausgleichsbereich 16 auf, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche 15 hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements 10 weiter zu verbessern.
2 zeigt die Anordnung aus 1 in einer Draufsicht.
3 zeigt das erfindungsgemäße Druckausgleichselement 10 in einer Schnittansicht. Hier ist auch die Unterseite 17 des Druckausgleichselements 10 zu erkennen, in der ebenfalls ein Formausgleichsbereich 16 ausgebildet ist, um eine symmetrische Steifigkeit über die Abdeckfläche hinweg zu verbessern und so das Ent- bzw. Belüftungsverhalten des Druckausgleichselements weiter zu verbessern.
4 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Druckausgleichsanordnung umfassend eine Halterungsteil 20 und das beschriebene Druckausgleichselement, dass von einer Abdeckung auf dem Halterungsteil 20 gehalten wird. Das Halterungsteil 20 umfasst Halterungsbefestigungen 21 zu dessen Befestigung in einem Durchlass und einen O-Ring 22 zur Abdichtung. Durch den Halterungsdurchlass 23 erfolgt der Luftaustausch zwischen einem nicht dargestellten Gehäuseinnenraum und einem nicht dargestellten Außenbereich.
5 zeigt die Anordnung aus 4 in einer Seitenansicht, so dass Abdeckungsbefestigungen 31 der Abdeckung 30 erkennbar sind, die auf das Halterungsteil aufgebracht werden und damit das Druckausgleichselement auf diesem lösbar fixieren.
Bezugszeichenliste

10: Druckausgleichselement
11: konvexer Bereich
12: konkaver Bereich
13: erster Luftdurchlass
14: zweiter Luftdurchlass
15: Abdeckfläche
16: Formausgleichsbereich
17: Unterseite
18: Einbaucodierung
20: Halterungsteil
21: Halterungsbefestigung
22: O-Ring
23: Halterungsdurchlass
30: Abdeckung
31: Abdeckungsbefestigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010012018 A1 [0003]
DE 102017125603 A1 [0004]

Claims

Druckausgleichselement (10), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Abdeckfläche (15) ein konvexer Bereich (11) mit einem ersten Luftdurchlass (13) und ein konkaver Bereich (12) mit einem zweiten Luftdurchlass (14) ausgebildet ist.
Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und/oder der zweite Luftdurchlass (14) schlitzförmig ausgebildet ist/sind.
Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und der zweite Luftdurchlass (14) unterschiedliche räumliche Orientierungen aufweisen.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftdurchlass (13) und der zweite Luftdurchlass (14) unterschiedliche Größe aufweisen.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich (11) und der konvexe Bereich (12) unterschiedliche Form und/oder Größe aufweisen.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckfläche mindestens zwei Einbaucodierungen (18) mit unterschiedlicher Form ausgebildet sind.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Abdeckfläche (15) mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich (16) ausgebildet ist.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an einer der Abdeckfläche (15) gegenüberliegenden Unterseite (17) mindestens ein konkaver Formausgleichsbereich (16) ausgebildet ist.
Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mehrere konvexe Bereiche (11) und mehrere konkave Bereiche aufweist.
Druckausgleichsanordnung umfassend ein Halterungsteil (20) und ein mit dem Halterungsteil (20) mittels einer Abdeckung (30) lösbar verbindbares Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.