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Die Erfindung betrifft einen Maschinengehäuseentlüfter und ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem solchen Entlüfter. Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der
DE 10 2015 002 320 A1 , ist eine Entlüftungsvorrichtung für ein Getriebegehäuse bekannt.
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Nachfolgend ist die Erfindung im Zusammenhang mit einem Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Anwendung zu verstehen. Soweit in dem Getriebegehäuse die darin aufgenommenen Zahnräder mittels einer Tauchschmierung geschmiert sind, kann es zur Schaumbeziehungsweise Aerosolbildung kommen. Weiter weist ein solches Getriebegehäuse einen Maschinengehäuse- beziehungsweise Getriebeentlüfter auf, welcher insbesondere einen Luftaustausch zwischen der das Getriebegehäuse umgebenden Umwelt und dem Getriebeinnenraum ermöglicht. Aufgrund der Tatsache, der Schaum- beziehungsweise Aerosolbildung in diesem Innenraum, kann dieser Schmierstoffschaum- beziehungsweise dieses Aerosol aus dem Innenraum in die das Getriebegehäuse umgebende Umwelt austreten. Dies führt zu einem Eintrag von Schmierstoff aus dem Getriebeinnenraum in die das Getriebegehäuse umgebende Umwelt und ist ungewollt. Dieses Phänomen führt zur Verschmutzung des betroffenen Getriebegehäuses, beispielsweise eines Achsgetriebes in einem Kraftfahrzeug und kann dazu beitragen, dass eine Undichtigkeit an diesem Getriebegehäuse vermutet wird, welche nicht vorhanden ist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Maschinengehäuseentlüfter und ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem solchen Entlüfter anzugeben, welche verbesserte Betriebseigenschaften aufweisen. Diese Aufgabe wird durch einen Maschinengehäuseentlüfter gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst sowie durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem solchen Entlüfter, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Maschinengehäuseentlüfter eine Einrichtung zum Ermöglichen eines Druckausgleichs und insbesondere eines Medienaustauschs zwischen einem Innenraum eines Maschinengehäuses und einer das Maschinengehäuse umgebenden Umwelt zu verstehen. Weiter ist der Maschinengehäuseentlüfter derart eingerichtet, dass dieser einen freien Durchtritt aus diesem Innenraum in diesen umgebende Umwelt ermöglicht, dass also eine gedachte Strömung aus einem Innenraum eines Maschinengehäuses durch den Maschinengehäuseentlüfter in eine umgebende Umwelt ermöglicht ist, ohne dass das Medium durch eine Membrane tritt. Insbesondere eine derartige Membrane hat regelmäßig den Nachteil, dass diese bei Benetzung mit einem Schmierstoff ihre Funktionstüchtigkeit einbüßen können oder sich verschlechtern.
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Weiter weist der Maschinengehäuseentlüfter eine Ölabscheidereinrichtung auf, welche eine Medieneinlass und einen Medienauslass aufweist, wobei diese Ölabscheidereinrichtung weiter dazu eingerichtet ist, ein Aerosol oder einen Schaum, welcher zum Druckausgleich durch den Maschinengehäuseentlüfter strömt, von Flüssigkeit beziehungsweise Flüssigkeitströpfchen zu befreien oder deren Anteil wenigstens zu verringern. Der Medienauslass des Ölabscheidergehäuses ist mit einer luftdurchlässigen Entlüftungseinrichtung abgedeckt oder mit dieser fluidleitend verbunden, wobei diese Entlüftereinrichtung einen freien Durchtritt aus diesem Innenraum in die Umgebung ermöglicht. Die Ölabscheidereinrichtung weist ein Ölabscheidergehäuse auf, in welchem der Medieneinlass angeordnet ist und der Medieneinlass ermöglicht einem gasförmigen Medium aus einem Innenraum eines Maschinengehäuses den planmäßigen Eintritt in das Ölabscheidergehäuse. Weiter kann dieses Medium durch die Ölabscheidereinrichtung hindurch und durch die Entlüftungseinrichtung in die den Maschinengehäuseentlüfter umgebende Umwelt austreten.
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Insbesondere zum Entfernen von Flüssigkeit aus dem Medium, welches den Maschinengehäuseentlüfter durchströmt, weist das Ölabscheidergehäuse eine Labyrinthentlüftereinrichtung zum Umlenken dieses Mediums auf. Weiter ist eine gedachte geradlinige Strömungsrichtung durch das Ölabscheidergehäuse, sogenannte Entlüftungsrichtung, definiert. Bezogen auf ein zylindrisches Ölabscheidergehäuse kann die Entlüftungsrichtung als Zylinderachse aufgefasst werden, mit der Strömungsrichtung vom Medieneinlass zum Medienauslass.
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Weiter ist vorgeschlagen, dass der Maschinengehäuseentlüfter eine Labyrinthentlüftereinrichtung aufweist, welche in dem Ölabscheidergehäuse angeordnet ist, sodass die Labyrinthentlüftereinrichtung in einer Umfangsrichtung, insbesondere bezogen auf die Entlüftungsrichtung, von dem Ölabscheidergehäuse umgeben ist. Weiter ist die Labyrinthentlüftereinrichtung gegenüber dem Ölabscheidergehäuse als separates Bauteil ausgebildet. Vorzugsweise ist das Ölabscheidergehäuse aus einem metallischen Werkstoff gebildet oder weist einen solchen Werkstoff wenigstens als einen Bestandteil auf und weiter vorzugsweise ist die Labyrinthentlüftereinrichtung aus einem Kunststoff gebildet oder weist einen solchen Werkstoff wenigstens als einen Bestandteil auf. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung ist es ermöglicht, die Labyrinthentlüftereinrichtung in ein Ölabscheidergehäuse einzusetzen, insbesondere dadurch ist eine gute Anpassung an die räumlichen Gegebenheiten ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Labyrinthentlüftereinrichtung eine erste und wenigstens eine zweite Prallwand, welche zum Verhindern einer geradlinigen Strömung durch das Ölabscheidergehäuse eingerichtet sind, auf. Weiter vorzugsweise sind diese Prallwände zueinander beabstandet im Ölabscheidergehäuse angeordnet und vorzugsweise sind diese, wenigstens im Wesentlichen, parallel zueinander angeordnet. Weiter vorzugsweise sind die wenigstens zwei Prallwände mit einem Mittelsteg miteinander verbunden und durch diesen voneinander beabstandet. Insbesondere durch diese Anordnung ergibt es sich, dass die erste und wenigstens eine zweite Prallwand in Entlüftungsrichtung im Ölabscheidergehäuse stromabwärts zum Medieneinlass und stromaufwärts zum Medienauslass, bezogen auf die Entlüftungsrichtung, angeordnet sind.
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Die erste Prallwand ist dabei derart eingerichtet, dass diese das Ölabscheidergehäuse bis auf wenigstens einen ersten durchströmbaren Bereich, sogenannter erster Durchströmungsbereich, abschließt. Zum Abschließen überdeckt die erste Prallwand einen bestimmten Bereich des Querschnitts des Ölabscheidergehäuses, an welchem diese angeordnet ist und weiter ergibt die Summe aus dem abgedeckten und dem durchströmbaren Bereich die volle Querschnittsfläche des Ölabscheidergehäuses an dem Ort, an welchem die erste Prallwand angeordnet ist. Weiter vorzugsweise ist die zweite Prallwand in dem Ölabscheidergehäuse derart angeordnet, dass diese das Ölabscheidergehäuse bis auf wenigstens einen zweiten durchströmbaren Bereich, sogenannter zweiter Durchströmungsbereich, abschließt. Zum Abschließen überdeckt die zweite Prallwand ein bestimmten Bereich des Querschnitts des Ölabscheidergehäuses, an welchem diese angeordnet ist und weiter ergibt die Summe aus dem abgedeckten und dem durchströmbaren Bereich die volle Querschnittsfläche des Ölabscheidergehäuses an dem Ort an welchem die zweite Prallwand angeordnet ist.
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Vorzugsweise verengt die erste Prallwand die im Ölabscheidergehäuse durchströmbare Fläche auf den ersten Durchströmungsbereich, welcher 40% oder weniger der gesamten Querschnittsfläche des Ölabscheidergehäuse, bezogen auf den Ort an welchem die erste Prallwand angeordnet ist, ausmacht. Vorzugsweise verengt die zweite Prallwand die im Ölabscheidergehäuse durchströmbare Fläche auf den zweiten Durchströmungsbereich, welcher 40% oder weniger der gesamten Querschnittsfläche des Ölabscheidergehäuses, bezogen auf den Ort an welchem die zweite Prallwand angeordnet ist, ausmacht. Weiter vorzugsweise findet in wenigstens einer der Prallwände oder in mehreren oder in allen eine Verengung auf weniger als 20% und weiter vorzugsweise auf weniger als 10% statt.
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Insbesondere mit einer solchen wenigstens zweifachen (erste Prallwand, wenigstens eine zweite Prallwand) Verengung der Durchströmungsbereiche auf weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 40%, der gesamten theoretisch möglichen durchströmbaren Fläche im Ölabscheidergehäuse ist ein hoher Abscheidegrad von Flüssigkeit aus dem durch den Maschinengehäuseentlüfter strömenden Medium ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und wenigstens eine zweite Prallwand derart in dem Ölabscheidergehäuse angeordnet, dass der erste und der zweite Durchströmungsbereich gegeneinander verdreht oder gegeneinander verschoben sind. Insbesondere sind wenigstens zwei Durchströmungsbereiche derart gegeneinander verschoben, dass eine geradlinige Strömung in Entlüftungsrichtung durch das Ölabscheidergehäuse durch diese wenigstens zwei Prallwände verhindert ist. Anders gewendet wird mittels der beiden Prallwände und die darin angeordneten zwei Durchströmungsbereiche ein Umlenkung von durch das Ölabscheidergehäuse strömenden Medium erreicht. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch eine Umlenkung einer Medienströmung durch das Ölabscheidergehäuse die Funktionssicherheit des Maschinengehäuseentlüfters verbesserbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Labyrinthentlüftereinrichtung eine Endwand auf, welche wenigstens einen freidurchströmbaren Auslassbereich aufweist, beziehungsweise einen solchen zusammen mit dem Ölabscheidergehäuse ausbildet. Weiter weist das Ölabscheidergehäuse einen Endanschlag, welcher vorzugsweise durch die Endwand der Labyrintheinrichtung kontaktiert ist vorzugsweise in axialer Richtung und insbesondere kontaktiert die Endwand das Ölabscheidergehäuse dort wo der Medienauslass nicht angeordnet ist. Insbesondere kann dieser freidurchströmbare Auslassbereich als der Medienauslass des Ölabscheidergehäuses verstanden werden. Insbesondere mittels der vorgeschlagenen Ausführungsform ist eine sichere Positionierung der Labyrinthentlüftereinrichtung in dem Ölabscheidergehäuse ermöglicht.
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Weiter ist ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, welches wenigstens einen Maschinengehäuseentlüfter aufweist, welcher nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Insbesondere ein derartiger Maschinengehäuseentlüfter ermöglicht die Rückhaltung von Flüssigkeit in dem Innenraum des Kraftfahrzeuggetriebes und stellt dennoch eine Möglichkeit zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Kraftfahrzeuggetriebes und der das Kraftfahrzeug umgebenden Umwelt her.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale und eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei sind auch andere als die dargestellten Kombinationen von Merkmalen grundsätzlich möglich. Dabei zeigt:
- 1: eine perspektivische Schnittdarstellung durch einen an einem Kraftfahrzeuggetriebe angeordneten Maschinengehäuseentlüfter,
- 2: eine perspektivische Darstellung einer Labyrinthentlüftereinrichtung zur Verwendung in einem hohlzylindrischen Ölabscheidergehäuse.
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Bei bekannten Maschinengehäuseentlüfter, insbesondere bei solchen welche einen barrierefreien Druckausgleich, also einen Druckausgleich ohne Durchtritt durch eine Membran ermöglichen, kann dieser Entlüfter aus einem in das Getriebegehäuse eingesetzten, vorzugsweise eingeklebten, Entlüfterunterteil aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Aluminiumwerkstoff, und einer Entlüftungseinrichtung, vorzugsweise einer Entlüfterkappe aufgebaut sein. Labyrinthstrukturen, so wie diese nun mittels der Labyrintheinrichtung als separates Bauteil vorgeschlagen ist, bieten demgegenüber funktionale Vorteile, welche insbesondere ein Entweichen von Öl und Ölschaum verhindern oder wenigstens vermindert.
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Es ist weiter bekannt, dass die Entlüfterkappe kleine Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist, durch welche ein im Maschinengehäuseinnenraum bestehender Überdruck mittels des Maschinengehäuseentlüfters aus diesem entweichen kann und das dabei durch die Entlüfterkappe ausströmende Medium führt kleine Mengen an Öl und Ölschaum mit sich, dieses Medium kann somit als Aerosol aufgefasst werden und diesen Öl beziehungsweise Ölschaum bei den bekannten Lösungen in die Umgebung transportieren.
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Demgegenüber schlägt die Erfindung die in 1 dargestellte Lösung vor, bei welcher eine Ölabscheidereinrichtung 1 mit Labyrintheinrichtung 7 Verwendung findet. Im Fall einer Nachrüstlösung, ist die Labyrintheinrichtung 7 in dem als Ölabscheidergehäuse 5 verwendeten Entlüfterunterteil aufgenommen. Das Entlüfterunterteil oder Ölabscheidergehäuse 5 ist bei manchen bestehenden Maschinengehäuseentlüftern derart konzipiert, dass es ohne eine zusätzliche Änderung mit einer Labyrintheinrichtung 7 weiter verwendet werden kann, weiter kann auch eine Kombination aus einer Labyrintheinrichtung 7 mit darauf angepasstem Ölabscheidergehäuse 5 oder eine Entlüftereinrichtung 4 mit Labyrintheinrichtung 7 als einteilige Lösung zum Einsatz kommen. Durch die vorgeschlagene Gestaltung werden das Öl und der Ölschaum beim Druckausgleich im Ölabscheidergehäuse 5 zurückgehalten und nur die Luft aus dem Innenraum des Maschinengehäuses, beispielsweise einem Getriebegehäuse entweicht in die umgebende Umwelt 6. Dabei tritt aus dem Maschinengehäuse über den Medieneinlass 2 das noch mit Öl kontaminierte Medium in das Ölabscheidergehäuse 5 ein und durchströmt dies grundsätzlich in der Entlüftungsrichtung 8. Durch die im Ölabscheidergehäuse angeordnete Labyrintheinrichtung 7 wird die Medienströmung aber entsprechend der Medienströmung 17 (2) mehrfach umgelenkt.
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Eine Grundüberlegung bei dem dargestellten Maschinengehäuseentlüfter mit Ölabscheidereinrichtung 1 ist, dass die Labyrintheinrichtung 7 in dem vorgesehen Ölabscheidergehäuse 5 dazu führt, dass Ölschaum, Ölnebel und Ölspritzer in verschiedenen Stufen zurückgehalten werden, sodass über den Medienauslass 3, welcher durch den Auslassbereich 15 in der Endwand 14 im Zusammenhang mit dem Ölabscheidergehäuse 5 gebildet ist, und über die Entlüftereinrichtung 4 nur noch Luft entweicht. Wie dargestellt, können in der Endwand 14 mehrere Auslassbereiche 15, 15a angeordnet sein. Die Ölabscheidung im Entlüftergehäuse 5 wird mittels dem gezielt umgelenkten Medienstrom 17 und die Prallwände 9, 10, 10a, 10b, 10c erreicht.
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Der Ölschaum beziehungsweise das Aerosol im Innenraum eines zu entlüftenden Maschinengehäuses entsteht, erläutert am Beispiel eines Achsgetriebes für ein Kraftfahrzeug mit einer Tauch- oder Einspritzschmierung, in diesem Achsgetriebe durch Verwirbeln des Öls bei der Zahnradbewegung, wobei das Öl zur Schmierung notwendig ist. Um den thermisch bedingten Überdruck aus dem Getriebe abzuführen, wird eine Entlüftung mit kleinen Bohrungen oder Ausnehmungen in die das Achsgetriebe umgebende Umwelt 6 eingesetzt. Hierbei kann es vorkommen, dass auch Öl in kleinen Mengen in diese Umwelt 6 gelangt. Die Labyrintheinrichtung 7 im Zusammenhang mit dem Ölabscheidergehäuse 5 hält dabei das im Aerosol enthaltene Öl zurück, bevor dieses zur Entlüftereinrichtung 4 gelangt.
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Durch eine mehrstufige Ausprägung der Labyrintheinrichtung 7, bei welcher die erste Prallwand 9 mit dem ersten Durchströmungsbereich 12 durch den Mittelsteg 11 von der zweiten Prallwand 10 mit dem zweiten Durchströmungsbereich 13 beabstandet ist, kann das Wirkprinzip verbessert werden, insbesondere wenn dieses mit weiteren zweiten Prallwänden 10a-10c, welche ihrerseits durch weitere Mittelstege 11a-11c voneinander beabstandet sind, ergänzt ist. In 2 ist erkennbar, dass die einzelnen Prallwände 9, 10, 10a - 10c voneinander beabstandet und bezüglich der Durchströmungsbereiche 12, 13, 13a-13c, jeweils gegeneinander verdreht sind, sodass sich die umgelenkte Medienströmung 17 durch das Ölabscheidergehäuse 5, verursacht durch die Labyrintheinrichtung 7, ergibt. Anders gewendet dienen mehrere Stufen an der Labyrintheinrichtung, sogenannte Prallwände, welche in 2 tellerförmig ausgeführt sind und an jeweils gegenüberliegenden Stellen Ausschnitte beziehungsweise Durströmungsbereiche 12, 13, 13a-13c aufweisen, als Labyrinth und halten Öl, Ölnebel und Ölschaum zurück.
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Zur axialen Positionierung stützt sich die Endwand 14 am axialen Anschlag 6 des Ölabscheidergehäuses 5 ab, die radiale Positionierung wird mittels der Abstützung der Prallwände 9, 10, 10a-10c erreicht. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die Labyrintheinrichtung 7 in der Entlüftereinrichtung 4 eingepresst, eingeklebt oder mit einem Hinterschnitt fixiert werden. Die Durchströmungsbereiche 12, 13, 13a-13c sind gegenüber der durch die jeweilige Prallwand 9, 10, 10a-10c klein, jedenfalls kleiner als 40% und bevorzugt kleiner als 20%.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ölabscheidereinrichtung
- 2
- Medieneinlass
- 3
- Medienauslass
- 4
- Entlüftungseinrichtung
- 5
- Ölabscheidergehäuse
- 6
- umgebende Umwelt
- 7
- Labyrintheinrichtung
- 8
- Entlüftungsrichtung
- 9
- erste Prallwand
- 10
- zweite Prallwand
- 10a - 10b
- weitere zweite Prallwände
- 11
- Mittelsteg zwischen 9 und 10
- 11a - 11c
- weitere Mittelstege
- 12
- erster Durchströmungsbereich
- 13
- zweiter Durchströmungsbereich
- 13a - 13c
- weitere zweite Durchströmungsbereiche
- 14
- Endwand
- 15
- Auslassbereich
- 16
- Endanschlag von 5
- 17
- Medienströmung umgelenkt durch 7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015002320 A1 [0001]
