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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Kfz-Antriebseinheit, wobei in dem Gehäuse ein elektrischer Motor und / oder ein Getriebe anordenbar sind / ist, wobei das Gehäuse eine Entlüftung besitzt, die eine semipermeable Membran aufweist, wie im Patentanspruch 1 beansprucht, und eine Antriebseinheit wie im Patentanspruch 8 beansprucht.
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Antriebseinheiten, insbesondere elektrische Antriebe für Kraftfahrzeuge, welche zumindest einen Elektromotor aufweisen, weisen Bereiche bzw. Bauteile auf, die (definiert) gegen äußere Einflüsse abgedichtet und geschützt werden müssen. Hierzu wird ein herkömmliches Gehäuse der Antriebseinheit zusätzlich mit Dichtungen versehen, die in der Regel zwischen dem Gehäuse und den relevanten Strukturbauteilen der Antriebseinheit angebracht sind, wodurch ein umschlossener Innenraum von einem Außenraum ausreichend separiert / getrennt wird. Dadurch wird ein Eintritt von unerwünschten Medien, beispielsweise Wasser oder (Schmutz-)Partikel, sowie ein Austritt von (Arbeits-)Medien der Antriebseinheit, beispielsweise Öl, Partikel oder andere Betriebsflüssigkeiten, verhindert.
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Aufgrund von Temperaturänderungen während des Betriebs der Antriebseinheit dehnt sich die Luft oder andere gasförmige Medien innerhalb der von den Dichtungen umschlossenen / abgedichteten Innenräume der Antriebseinheit aus bzw. zieht sich zusammen, was innerhalb der umschlossenen Bereiche zu Druckdifferenzen führt, sofern keine Möglichkeit zum Luft- / Gasaustausch besteht. Um diese Möglichkeit des Luftaustausches zu ermöglichen und gleichzeitig den Ein- / Austritt von unterwünschten Materialien in / aus der Antriebseinheit zu verhindern, werden im Stand der Technik semipermeable Membranen als Dichtungen mit einer Entlüftungsfunktion verwendet. Oft sind diese semipermeablen Membranen jedoch für abrasive Medien, beispielsweise Öl, oder für mechanische Einwirkungen, beispielsweise durch einen Hochdruckreiniger, anfällig, weshalb diese Membranen meist mit großem Aufwand geschützt werden müssen.
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Die
DE 196 35 180 A1 zeigt ein Gehäuse für eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Verstellantrieb für ein Schiebedach oder ein Fenster eines Kraftfahrzeuges, mit einer Öffnung, welche mit einer gasdurchlässigen, flüssigkeitsundurchlässigen Membran abgedeckt ist.
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Die
DE 10 2021 203 580 A1 zeigt ein Getriebegehäuse, das dazu ausgelegt ist, einen vierstufigen Zahnradsatz in Kombination mit einem Schaltaktuator und einer Differenzialsperre aufzunehmen, wobei der vierstufige Zahnradsatz eine Eingangswelle, eine erste Vorgelegewelle, eine zweite Vorgelegewelle und eine Ausgangswelle umfasst.
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Die
DE 10 2017 121 056 A1 zeigt ein Getriebe, umfassend ein Getriebegehäuse, eine Ölführungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, innerhalb des Getriebegehäuses aufgewirbeltes Öl aufzufangen und wieder in das Getriebegehäuse zu lenken, und eine Entlüftungseinrichtung, die an das Ölauffangelement angeschlossen ist, wobei die Ölführungseinrichtung einen Ölberuhigungsraum mit mindestens einer Ölansaugöffnung, durch die das aufgewirbelte Öl in den Ölberuhigungsraum einströmen und sich darin beruhigen kann, und mit zumindest einem Ölauslass, der an die Entlüftungseinrichtung angeschlossen ist und durch den das Öl nach der Beruhigung ausströmen kann, aufweist, wobei die Ölführungseinrichtung ein Ölauffangelement umfasst, welches stirnseitig vor dem Getriebegehäuse angeordnet ist, wobei der Ölberuhigungsraum zumindest teilweise integral mit dem Ölauffangelement ausgebildet ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse für eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, nämlich, dass ein Schacht die Membran beherbergt. Dadurch wird ein Gehäuse für eine, bspw. elektrische, Antriebseinheit, mit einer Entlüftung bereitstellbar, mithilfe dessen eine (Öl-)Benetzung einer semipermeablen Entlüftungs-Membran / Dichtungs-Membran verhindert und / oder zumindest reduziert wird, sodass die Membran vor dem in der Antriebseinheit, insbesondere in einer E-Achse der Antriebseinheit, befindlichen Öl geschützt wird.
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Die Erfindung betrifft demzufolge ein Gehäuse für eine (elektrische) Kfz-Antriebseinheit, in welchem ein elektrischer Motor / Elektromotor und / oder ein Getriebe anordenbar bzw. angeordnet sind / ist. Das Gehäuse hat ferner eine Entlüftung, die eine semipermeable Membran aufweist, welche in einem Schacht des Gehäuses beherbergt ist.
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Anders ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße Gehäuse für eine Antriebseinheit einen Schacht in Form eines Kanonenrohrs auf, welcher vorzugsweise einen kreisrunden, elliptischen oder polygonalen Querschnitt besitzt, in welchem eine semipermeable (Dicht-)Membran mit einer Entlüftungsfunktion angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Schacht als mindestens eine Durchgangsbohrung / Durchgangsloch ausgestaltet / geschaffen und verläuft linear, gebogen oder gekrümmt durch das Gehäuse der Antriebseinheit in den Innenraum der Antriebseinheit. Das heißt, der Innenraum der Antriebseinheit wird vorzugsweise über diesen Schacht mit der Umgebung / Außenraum verbunden. Vorzugsweise ist der Schacht des Gehäuses derart angeordnet, sodass dieser nicht mit anderen Bauteilen des Gehäuses bzw. der Antriebseinheit, beispielsweise Stecker, Header oder Kabel, kollidiert und außerdem eine Montage von Bauteilen, beispielsweise eines Inverters, aufwandfrei möglich ist.
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Durch diese Anordnung der semipermeablen Membran innerhalb eines (Gehäuse-)Schachts sind die vorstehend beschriebene Entlüftungsfunktion sowie der Schutz vor einem Ein- und Austritt von unerwünschtem Material / Partikeln sichergestellt. Ein Kontakt der semipermeablen Membran mit dem innerhalb der Antriebsmaschine befindlichen Öl wird gleichzeitig erschwert, wodurch eine kostengünstige und bauraumoptimierte Lösung zum Schutz der Membran sichergestellt ist. Insbesondere wird die Membran als Entlüfter vor dem in der E-Achse der Antriebsmaschine auftretenden Öl geschützt.
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Erfindungsgemäß legt die Membran eine Schnittstelle im / am Gehäuse fest, welche im Betrieb der Antriebseinheit an einem, bezüglich der Schwerkraftsausrichtung obersten Punkt des Gehäuses angeordnet ist.
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Mit anderen Worten ist der Schacht zur Entlüftung derart in dem Gehäuse der Antriebseinheit angebracht / vorgesehen, sodass die Membran im Betriebszustand der Antriebseinheit an einem möglichst hohen Punkt / Lage des Gehäuses angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass sich die Öffnung des Schachts stets oberhalb dem Füllstand bzw. der Flusshöhe des Öls befindet, wodurch eine mögliche Berührung des Öls mit der Membran weitestgehend verhindert wird.
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Erfindungsgemäß fällt der Schacht von der Membran aus gesehen, entlang einer horizontalen Achse in Schwerkraftrichtung ab.
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Anders ausgedrückt, ist das Gehäuse der Antriebseinheit derart ausgebildet, dass der Schacht zur Entlüftung gegenüber einer horizontalen Achse angewinkelt bzw. in einer Schräglage angeordnet ist. Ausgehend von der Membran aus, welche vorteilhafterweise an einem (äußeren) Ende des Schachts angeordnet ist, fällt der Schacht bezüglich der Schwerkraftrichtung entlang dieser horizontalen Achse ab. Aufgrund dieser schiefen Lage / Ausrichtung des Schachts wird sichergestellt, dass ein Ausfließen des Öls aus dem Inneren der Antriebseinheit, sprich von dem tiefst gelegenen Ende des Schachts, in den Schacht erschwert ist. Durch die Schräglage des Schachts wird das Fließen des Öls entlang dem Schacht bis an dessen äußere Ende verhindert. Demzufolge ist das Risiko einer Berührung der Membran mit Öl aus der Antriebseinheit zusätzlich vermindert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zur Erhöhung des Schutzes vor einer Benetzung, ist die Membran des erfindungsgemäßen Gehäuses von zumindest einem Ende oder von beiden Enden des Schachts beabstandet.
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In anderen Worten ist die semipermeable Membran in einer ersten Ausführungsform vorzugsweise derart innerhalb des (Gehäuse-)Schachts angeordnet, sodass die Membran an einem Ende des Schachts angebracht ist und von dem anderen Ende des Schachts beabstandet ist. Nichtsdestotrotz ist eine Anordnung der Membran zwischen den beiden Enden des Schachts, also in einem mittleren Abschnitt des Schachts, denkbar. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Membran an dem Ende des Schachts, welches sich am weitesten entfernt von dem Innenraum bzw. der E-Achse der Antriebseinheit befindet. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts der Membran mit dem Öl der Antriebsmaschine weiter reduziert.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Schacht durch das Gehäusematerial ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Schacht, in welchem die Membran angeordnet ist, vollständig durch das Gehäuse der Antriebseinheit ausgebildet. Dadurch kann auf kostenintensive weitere Einzelbauteile verzichtet werden, was auch die Montage erleichtert.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Membran in einem Durchmesser-Vergrößerungsbereich des Schachts befestigt. Dadurch wird die Montage erleichtert.
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Anders ausgedrückt, weist der Schacht in einer bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses an der Stelle, welche die Membran umfangsseitig umgibt / umschließt, einen größeren Durchmesser auf als die restlichen Abschnitte des Schachts. Vorzugsweise ist der Übergang zwischen den Abschnitten des Schachts mit unterschiedlichem Durchmesser in Form einer Stufe ausgebildet, an welchem die Membran im angebrachten / montierten Zustand anliegt bzw. angrenzt. Dadurch ist die Position der Membran in axialer Richtung des Schachts festgelegt / definiert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Schacht einen Durchmesser von wenigstens 3mm auf, insbesondere 4mm oder 5mm mit einer Toleranz von etwa ±1 0%. Dabei ist dieser Durchmesser jedoch nicht größer als 150mm. Diese Größenordnung für den Durchmesser des Schachts stellt eine optimale Entlüftungsfunktion für die Antriebseinheit sicher.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Schacht ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von größer als 5 auf. Vorzugsweise ist das Verhältnis aus der Länge und dem Durchmesser des Schachts 5,5, 6,0, 6,5, oder 7,0, jedoch immer kleiner als 150.
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Wenn besonders vorteilhafterweise das Längen-Durchmesser-Verhältnis möglichst genau 5 ist, ist sichergestellt, dass der Schacht ausreichend lang ausgebildet ist und der Weg / Strecke, den das Öl oder eine andere Flüssigkeit bis zur Membran zurücklegen muss, groß genug ist, um den Kontakt zwischen dem Öl und der Membran zu verhindern.
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In einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung endet das membranferne Ende des Schachts in einer Beruhigungskammer der Antriebseinheit, in welcher ein Fluid der Antriebseinheit beruhigt wird. Mit anderen Worten mündet der Schacht in einen Abschnitt / Bereich im Inneren der Antriebseinheit, in welchem die innenliegenden Bauteile eine möglichst geringe Dynamik aufweisen. In dieser Beruhigungskammer im Inneren der Antriebseinheit wird ein Fluid, insbesondere ein Öl, weitestgehend zur Ruhe gebracht. Dadurch, dass die Dynamik des Öls am Ausgang zum Schacht möglichst geringgehalten ist, wird ein Austritt dieses Öls über den Schacht zur Membran am außenliegenden Ende des Schachts erschwert. Insbesondere ist die Beruhigungskammer derart in dem Gehäuse angeordnet, dass diese nicht mit anderen Bauteilen kollidiert und dass eine Montage anderer Bauteile einwandfrei durchführbar ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse, in welchem ein elektrischer Motor und / oder ein Getriebe angeordnet sind / ist, wie bspw. in Patentanspruch 8 beansprucht.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Merkmale werden mit denselben Bezugszeichen referenziert. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen untereinander ausgetauscht werden sowie in einer bestimmten Kombination auftreten können.
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1 ist eine Seitenansicht auf die Außenseite eines Gehäuses einer Antriebseinheit gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform.
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2 ist eine längsgeschnittene perspektivische Darstellung des Gehäuses der in 1 dargestellten Ausführungsform einer Antriebseinheit, wobei die Schnittebene im Bereich eines (Entlüftungs-)Schachts verläuft.
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3 ist eine längsgeschnittene perspektivische Darstellung des Gehäuses der Antriebseinheit aus 2, wobei die Schnittebene im Bereich einer Beruhigungskammer angeordnet ist.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung sowie eine der vorteilhaften Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht auf die Außenseite eines erfindungsgemäßen Gehäuses 1 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform. Das abgebildete Gehäuse 1 weist einen Raum auf, in welchem ein (nicht abgebildeter) Elektromotor und / oder ein Getriebe anordenbar sind / ist. In dieser Ansicht verläuft eine (E-)Achse des Elektromotors bzw. des Getriebes aus der Bildebene heraus und das Gehäuse 1 weist am oberen Ende einen Vorsprung bzw. eine Ausbuchtung auf, von welchem sich der Schacht 2 in Form eines Rohrs erstreckt.
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Dieser Schacht 2 verläuft in dieser Abbildung fast horizontal entlang der Bildebene, senkrecht zur (E-)Achse des Elektromotors bzw. des Getriebes, und ist zudem einstückig mit dem Gehäuse 1, insbesondere dem Vorsprung, ausgebildet. Das Ende des Schachts 2, welches nicht in den Vorsprung des Gehäuses 1 verläuft, mündet in einen flachen, stufenhaften Abschnitt, der senkrecht zum Schacht 2 verläuft. Dieser Abschnitt ist einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet und weist als Ausgang des Schachts 2 einen Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3 auf, dessen Durchmesser größer als der des restlichen Schachts 2 ausgebildet ist. In diesen Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3 ist zur Dichtung eine semipermeable Membran (nicht abgebildet) mit gleichzeitiger Entlüftungsfunktion anordenbar bzw. befestigbar. Zudem ist in dieser Ansicht das außenliegende Ende des Schachts 2 mit dem Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3 an einem möglichst hohen Punkt des Gehäuses, und zwar bezüglich der Schwerkraftrichtung angeordnet. Ferner ist in dieser Seitenansicht des Gehäuses 1 eine Mehrzahl an Durchgangslöchern 6, 7, 8 abgebildet, die aus der Abbildungsebene heraus verlaufen und für eine Verschraubung des abgebildeten Gehäuseteils mit einem nicht abgebildeten restlichen Gehäuseteil vorgesehen sind.
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2 zeigt eine längsgeschnittene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses 1 der Antriebseinheit entlang des Schachts 2 gemäß einer der vorteilhaften Ausführungsform aus 1. Der abgebildete Axialschnitt verläuft zum einen durch den Schacht 2, zum anderen durch eine Beruhigungskammer 5 des Gehäuses 1. Die Beruhigungskammer 5 ist im Inneren des in 1 abgebildeten Vorsprungs angeordnet. Ein Ende des Schachts 2 schließt sich an der Beruhigungskammer 5 an und verläuft, bezüglich der Schwerkraftrichtung gesehen, schräg nach oben und endet in dem Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3, welches das andere Ende des Schachts 2 ausbildet. Der schräge Verlauf des Schachts 2 ist anhand einer gestrichelten Linie als horizontale Achse 4 in 2 verdeutlicht. Des Weiteren ist der Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3, in welchem die semipermeable Membran anordenbar ist, innerhalb des flachen, stufenhaften Abschnitt angeordnet, der senkrecht zum Schacht 2 ausgebildet ist. Aufgrund des vergrößerten Durchmessers des Schachts 2 an dem beruhigungskammerfernen Ende, sprich dem außenliegenden Ende, grenzt der Durchmesser-Vergrößerungsbereich 3 stufenweise bzw. in Anlage an einer Stufe an den restlichen Teil des Schachts 2. Die semipermeable Membran liegt im angebrachten / montierten Zustand bzw. im Betrieb der Antriebseinheit an diesem restlichen Teil des Schachts 2 an. Ferner sind in dieser Schnittansicht die Durchgangslöcher 6, 7, 8 aus der 1 abgebildet.
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3 ist eine längsgeschnittene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses 1 der Antriebseinheit aus der 2 entlang der Beruhigungskammer 5. Diese Abbildung zeigt das Gehäuse 1 der Antriebseinheit von einer innenliegenden Seite, welche die der in 1 abgebildeten Außenseite des Gehäuses 1 gegenüberliegt. Der Axialschnitt dieser Ansicht verläuft durch die Beruhigungskammer 5 hindurch und an dem Schacht 2 vorbei, welcher in dieser Ansicht nicht abgebildet ist, da dieser von einer Gehäusewand abgedeckt ist. In der Beruhigungskammer ist die innenliegende Ende bzw. die Ausgangsöffnung zum Schacht 2 abgebildet. Zudem sind die Durchgangslöcher 6, 7, 8 zur Befestigung / Verschraubung des abgebildeten Teils des Gehäuses 1 abgebildet, welche in dieser Ansicht entlang eines vorstehenden Abschnitts des Gehäuses 1 verlaufen. Der Schacht 2 ist also in Bezug auf die (E-)Achse des Elektromotors bzw. des Getriebes in einem äußeren Bereich der Antriebseinheit angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Schacht
- 3
- Durchmesser-Vergrößerungsbereich
- 4
- horizontale Achse
- 5
- Beruhigungskammer
- 6, 7, 8
- Durchgangslöcher
