DE202006020018U1

DE202006020018U1 - Bauteil, Verschlusselement und Behälter

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Publication number: DE202006020018U1
Application number: DE202006020018U
Authority: DE
Original assignee: Geiger Technik GmbH
Current assignee: Geiger Automotive GmbH
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2016-08-02

Abstract

Bauteil (8) zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum (5) eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters (1), insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf und der Behälterumgebung, umfassend
wenigstens einen Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) zum Durchtritt eines Druckausgleichmediums zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre außerhalb des Behälters (1) und der Atmosphäre im Innenraum (5) des Behälters (1), wobei in wenigstens einem Abschnitt des Luftaustauschkanals (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) ein für das Druckausgleichsmedium durchlässiges, für Wasser und/oder Staub und/oder Hydraulikflüssigkeit undurchlässiges Einsatzelement (23) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Einsatzelement (23) derart angeordnet ist, dass eine direkte mechanische Einwirkung auf das Einsatzelement (23) aus der Behälterumgebung, insbesondere ein direktes Auftreffen eines Wasser- oder Dampfstrahls auf das Einsatzelement (23), und/oder ein direkter Zugriff auf das Einsatzelement (23) mittels eines starren Elements verhindert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Bauteil Verschlusselement zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf und der Behälterumgebung, umfassend wenigstens einen Luftaustauschkanal zum Durchtritt eines Druckausgleichmediums zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre außerhalb des Behälters und der Atmosphäre im Innenraum des Behälters. Ferner betrifft die Erfindung ein Verschlusselement zum Verschluss eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf sowie einen Behälter zur Integration in einen Fluidkreislauf insbesondere einen Ölausgleichsbehälter zur Aufnahme von Servoöl in einem Hydraulikkreislauf.
STAND DER TECHNIK
Es ist bekannt, in Fluidkreisläufen, beispielsweise in Servosystemen, Ölausgleichsbehälter einzusetzen.
Da sich bei derartigen Systemen der Füllstand und damit das Volumen der im Behälter eingeschlossenen Luft stetig ändern können, ist es notwendig, einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Behälters und der äußeren Atmosphäre zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden Verbindungskanäle, über den ein Luftaustausch zwischen dem Behälter und der Behälterumgebung stattfinden kann, bereitgestellt.
Insbesondere beim Einsatz der Behälter in Fahrzeugen tritt allerdings das Problem auf, dass über den Luftaustauschkanal Wasser und andere Verunreinigungen, beispielsweise Staub- und Sandpartikel, in das innere des Servobehälters geraten und das Servoöl verschmutzen können. Eine Verschmutzung des Servoöls gefährdet jedoch die Funktionsfähigkeit des Servosystems, erhöht die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems und macht relativ kurze Wartungs- und Reinigungszyklen notwendig. Außerdem kann bei Schräglagen eines Fahrzeugs, durch Vibrationen und Beschleunigungskräfte Servoflüssigkeit über den Luftaustauschkanal aus dem Behälter austreten. Der daraus resultierende Verlust an Hydraulikflüssigkeit ist ebenfalls ein unerwünschter Effekt.
Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, den Luftaustauschkanal beispielsweise mit einer Membran luftdurchlässig zu verschließen.
Die Membran kann jedoch insbesondere in einer Umgebung mit hoher Belastung der Luft mit Fremdpartikeln, z.B. Sand oder Staub, durch Anlagerungen von Partikeln in kurzer Zeit verstopfen. Bei einer anschließenden Reinigung kann die Membran beschädigt oder zerstört werden.
TECHNISCHE AUFGABE
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil zum Druckausgleich bzw. einen Behälter für einen Hydraulikkreislauf bereitzustellen, der einerseits dauerhaft einen Druckausgleich ermöglicht, andererseits den Eintritt von Verschmutzungen in das Hydrauliksystem und den Austritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliksystem verhindert. Zudem soll der Behälter gegenüber mechanischen Einwirkungen von außen robust sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Bauteils gemäß dem Schutzanspruch 1 oder 2, eines Verschlusselements gemäß dem Schutzanspruch 21, oder eines Behälters gemäß dem Schutzanspruch 22.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf und der Behälterumgebung, umfasst wenigstens einen Luftaustauschkanal zum Durchtritt eines Druckausgleichmediums zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre außerhalb des Behälters und der Atmosphäre im Innenraum des Behälters, wobei in wenigstens einem Abschnitt des Luftaustauschkanals ein für das Druckausgleichsmedium durchlässiges, für Wasser und/oder Staub und/oder Hydraulikflüssigkeit undurchlässiges Einsatzelement derart angeordnet ist, dass eine direkte mechanische Einwirkung auf das Einsatzelement aus der Behälterumgebung, insbesondere ein direktes Auftreffen eines Wasser- oder Dampfstrahls auf das Einsatzelement, und/oder ein direkter Zugriff auf das Einsatzelement mittels eines starren Elements verhindert wird.
Das Einsatzelement, meist eine Membran, die einen Querschnitt eines Kanals überspannen kann, ermöglicht auf Grund ihrer Durchlässigkeit für Luft einerseits einen Luftaustausch zum Druckausgleich. Andererseits wird der Austritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Systems sowie den Eintritt von Wasser und Verschmutzungen aus der Umgebung verhindert. Dadurch wird die Funktionalität des Hydrauliksystems sichergestellt. Darüber hinaus ist eine Verschmutzung der Hydraulikflüssigkeit durch Wasser und Verunreinigungen aus der Umgebung praktisch ausgeschlossen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Membran am Bauteil ohne direkte Zugriffsmöglichkeit von außen (bei verschlossenem Behälter) wird eine Verschmutzung des Einsatzelements von außen verhindert. Beispielsweise kommen Wassertropfen, die Schmutzpartikel mitführen können und die sich auf der Deckeloberfläche befinden, nicht in direkten Kontakt mit dem Einsatzelement und können sich nicht an dieses anlagern.
Durch die Anordnung des Einsatzelements wird außerdem der Gefahr, dass das Einsatzelement wie Dampfstrahl- oder Druckwasserreinigung beschädigt oder zerstört wird, entgegengetreten. Zudem ist eine Zerstörung durch mechanische Einflüsse, beispielsweise bei der Reinigung des verschmutzten Deckels mittels einer Nadel, eines Stifts, eines Schraubendrehers usw. ausgeschlossen.
Während in konventionellen Systemen Membranen mit kleinem Durchmesser verwendet werden, um einer Zerstörung von außen vorzubeugen, kann durch die Integration des Einsatzelements in das Verschlusselement unzugänglich von außen die Luftdurchtrittsfläche relativ größer gewählt werden. Dadurch wird zum einen die Zeitverzögerung beim Druckausgleich gesenkt, ohne erhöhtes Risiko einer Beschädigung der Membran. Zum anderen erhöhen sich die Möglichkeiten bei der Auswahl des Materials des Einsatzelements.
Das Einsatzelement ist insbesondere in einem innerhalb des Bauteils ausgebildeten Innenvolumen angeordnet.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Bauteil zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf, und der Behälterumgebung. Es umfasst wenigstens einen Luftaustauschkanal zum Durchtritt eines Druckausgleichmediums zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre außerhalb des Behälters und der Atmosphäre im Innenraum des Behälters, wobei in wenigstens einem Abschnitt des Luftaustauschkanals ein für das Druckausgleichsmedium durchlässiges, für Wasser und/oder Staub und/oder Hydraulikiflüssigkeit undurchlässiges Einsatzelement in einem innerhalb des Bauteils ausgebildeten Innenvolumen angeordnet ist. Durch die Anordnung der Membran im Innenraum wird nicht nur der Schutz vor Wasser und Umwelteinflüssen von außen gewährleistet. Zusätzlich wird auch die Benetzung der Membran mit Hydraulikflüssigkeit von innen her verzögert bzw. weitgehend ausgeschaltet. Die Membran ist sowohl von außen als auch von innen her nur indirekt zugänglich. Hydrauliköl kann von innen her nicht direkt auf die Membran auftreffen. Die das Innenvolumen begrenzenden Wände des Bauteils bilden einen Schwallschutz für Hydrauliköl, das in den Bereich der Membran gelangen könnte.
Der Luftaustauschkanal mündet bevorzugt über wenigstens eine äußere Öffnung in die Behälterumgebung, und der Luftaustauschkanal verläuft zwischen dem Einsatzelement und der bzw. den äußeren Öffnungen in wenigstens zwei verschiedenen Raumrichtungen derart, dass keine geradlinige Verbindung zwischen der bzw. den äußeren Öffnungen und dem Einsatzelement hergestellt ist. Für dieses Merkmal soll unabhängig von den vorher beschriebenen kennzeichnenden Merkmalen Schutz beansprucht werden. Der Luftaustauschkanal kann demnach mit einer, vorzugsweise mehreren Richtungsänderungen (z.B. „Knick") zwischen der äußeren Öffnung und dem Einsatzelement, unter Umständen auch zwischen der inneren Öffnung und dem Einsatzelement, ausgebildet sein. Durch die praktisch labyrinthartige Ausbildung der Kanäle wird ein direktes, d.h. geradliniges Auftreffen von Wasser/Schmutz von außen auf das Einsatzelement verhindert. Mechanische Einwirkungen von außen, durch die die Membran beschädigt werden könnte, werden durch die Kanalausbildung von der Membran fern gehalten. Der Luftaustauschkanal kann zwischen dem Einsatzelement und der bzw. den äußeren Öffnungen wenigstens einen Richtungswechsel beschreiben, insbesondere einen Richtungswechsel von etwa 180°.
Das Innenvolumen des Bauteils wird vorzugsweise durch Wandelemente begrenzt und ist über Luftdurchtrittsöffnungen mit dem Innenraum des Behälters und der äußeren Umgebung des Behälters verbunden, und das Bauteil ist im Innenvolumen des Bauteils angeordnet.
Das Innenvolumen des Bauteils wird durch das Einsatzelement insbesondere in wenigstens zwei Bereiche unterteilt.
Das Einsatzelement kann eine Luftdurchtrittsfläche entsprechend einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser von wenigstens 2 mm, insbesondere von wenigstens 3 mm, bevorzugt von wenigstens 4 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 5 mm, aufweisen.
Üblicherweise mag das Einsatzelement einen Querschnitt des Luftaustauschkanals überspannen bzw. überdecken, wobei das Einsatzelement eine ebene, flächige Oberfläche aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Einsatzelement jedoch gewölbt, insbesondere konvex oder konkav gewölbt, im Luftaustauschkanal angeordnet sein. Sofern das Einsatzelement zu den äußeren Öffnungen hin konvex ausgebildet bzw. angeordnet ist, kann von außen zur Membran gelangendes Wasser seitlich abfließen, ohne sich längerfristig an die Membran anzulagern. Das abfließende Wasser kann durch eine entsprechende Ausbildung des Verschlusselements am Rand der Membran aufgefangen und eventuell gezielt abgeleitet werden. Die Membran wird dazu in der Regel an einem Randbereich des Luftaustauschkanals befestigt werden, um einen Querschnitt eines Kanals zu überspannen. Zusätzlich wird die Membran in einem inneren Bereich (d.h. innerhalb der Befestigungspunkte/-linien) deformiert, um eine konvexe bzw. konkave Oberfläche auszubilden. Dazu können ein Spannstift, ein Gerüst, eine siebartige Struktur o.ä. verwendet werden. Durch diese Zusatzmaßnahme wird die Funktionsfähigkeit der Membran weiter sichergestellt.
Die äußere Öffnung bzw. die äußeren Öffnungen sind im bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils vorzugsweise nach unten ausgerichtet. Bei dieser Konfiguration ist es unwahrscheinlich, dass Wasser und Schmutz von sich aus in den Luftaustauschkanal eindringen können. Von außen eindringende Flüssigkeit fließt aufgrund der Schwerkraft sofort wieder ab. Zudem kann die nach unten weisende Öffnung gut versteckt werden, was neben ästhetischen Aspekten auch zu einem verbesserten Schutz vor mechanischen Einwirkungen führt.
Der Luftaustauschkanal weist insbesondere zwischen dem Einsatzelement und der bzw. den äußeren Öffnungen wenigstens einen U-förmig ausgebildeten Abschnitt auf, wobei der U-förmig ausgebildete Abschnitt im bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils vorzugsweise vertikal und mit seiner offenen Seite nach unten hin ausgerichtet ist.
Das Bauteil kann einen Deckel umfassen, der das Innenvolumen wenigstens nach oben hin abgrenzt.
Die äußere Öffnung bzw. die äußeren Öffnungen können seitlich durch einen sich vom Deckel nach unten erstreckenden Flansch abgegrenzt werden.
Das Bauteil kann einen Peilstab aufweisen, der sich in den Innenraum des Behälters erstreckt. Dieser Peilstab kann beispielsweise einstückig mit dem Bauteil oder mit einem Teil des Bauteils ausgebildet sein. Jedoch kann der Peilstab auch als separates Teil geformt und mit dem Bauteil bzw. mit einer Komponente des Bauteils verbunden sein.
Das Einsatzelement kann als luftdurchlässige, wasserdichte und/oder oliophobe Membran ausgebildet sein.
Prinzipiell sind im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Einsatzelemente denkbar, sofern sie einen Luftaustausch zum Druckausgleich ermöglichen, dafür jedoch für Wasser und/oder Öl undurchlässig sind. So kann eine Membran als wasserdichte und für Hydrauliköl undurchlässige Barriere ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch hydrophobe und/oder oliophobe Eigenschaften des Membranmaterials bewerkstelligt werden. Durch die hydrophoben und/oder oliophoben Eigenschaften wird gleichzeitig verhindert, dass Wasser bzw. Öl, welches in Kontakt mit der Membran kommt, sich an diese anlagert, und den Luftaustausch und so die Funktionalität des Druckausgleichelements beeinträchtigt. Eine Benetzung der Membran wird bei niedrigen wie bei hohen Temperaturen vermieden.
Das Einsatzelement kann insbesondere PTFE (Polytetrafluorethylen)-Material umfassen, insbesondere aus PTFE-Material bestehen.
Allerdings sollen auch andere Möglichkeiten nicht ausgeschlossen sein. Beispielsweise ist der Einsatz einer elastischen Membran mit einer definierten geometrischen Öffnung, die sich unter Druckeinwirkung (beim Überschreiten einer bestimmten Druckschwelle) öffnet, ansonsten in einem verschlossenen Zustand bleibt, denkbar. So könnte eine Gummimembran (z.B. Nitril-Butadien-Kautschuk HNBR) mit einem schlitzartigen Schnitt eingesetzt werden, wobei der Schlitz bei einem bestimmten Druckunterschied zwischen den von der Membran getrennten Volumina (d.h. zwischen den Bereichen vor und hinter dem Einsatzelement) und/oder unterhalb einer bestimmten Druckeinwirkung auf einer Seite der Membran eine Öffnung freigibt. Unterhalb dieser Druckdifferenz und/oder Druckeinwirkung bleibt das Einsatzelement für das Druckausgleichsmedium undurchlässig.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Einsatzelement eine hydrophobe und/oder oliophobe Beschichtung aufweisen. Auf diese Weise wird ein Durchtritt von Wasser und/oder Öl durch das Einsatzelement verhindert. Gleichzeitig wird vermieden, dass die Membran mit Wasser- oder Ölmolekülen benetzt wird, so dass auf Dauer eine gleich bleibende gute Durchdringbarkeit der Membran für Luft sichergestellt wird.
Insbesondere ist das Einsatzelement als Membranfolie mit einer Dicke von 150 μm bis 200 μm, insbesondere mit einer Dicke von ca. 190 μm, ausgebildet. Das Einsatzelement weist eine geeignete Porosität auf (z.B. Porengrößen von ungefähr 2 μm). Weitere Eigenschaften des Einsatzelements können ein hoher Luftdurchsatz und ein hoher Wassereintrittsdruck sein.
Das Bauteil ist vorzugsweise im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt.
Das Einsatzelement kann an das Bauteil im Bereich des Luftaustauschkanals angeschweißt oder angeklebt sein.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch die Bereitstellung eines Verschlusselements zum Verschluss eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf, umfassend wenigstens ein Bauteil wie vorher beschrieben.
Das Bauteil ist als Teil des Verschlusses in diesen eingebaut, mit diesem verbunden, oder einstückig mit diesem ausgebildet. Der Verschluss kann beispielsweise ein Schraubverschluss sein, der eine zentrale obere Öffnung des Behälters verschließt. Beispielsweise kann der Verschluss ein Außengewinde aufweisen, der Behälter im Bereich der Öffnung ein entsprechendes Innengewinde.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch die Bereitstellung eines Behälters zur Integration in einen Fluidkreislauf, insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl in einem Hydraulikkreislauf umfassend wenigstens ein Bauteil und/oder ein Verschlusselement wie oben beschrieben.
Der Behälter weist insbesondere einen Anschluss zum Eintritt und/oder Austritt von Servoöl in bzw. aus dem Innenraum des Behälters auf.
Der Behälter weist bevorzugt einen Anschluss zum Eintritt von Servoöl in den Innenraum des Behälters, und einen Anschluss zum Austritt von Servoöl aus dem Innenraum des Behälters auf.
Eine oder mehrere Komponenten des Behälters können aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt sein.
Das Bauteil kann in einer speziellen Ausführungsform in einer Behälterwand integriert angeordnet sein. Das Bauteil kann als Teil des Behälters ausgebildet sein, z.B. in diesen eingebaut, mit diesem verbunden, oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Der Wandbereich kann beispielsweise neben oder in der Nähe der Behälteröffnung angeordnet sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Figuren zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Ölausgleichsbehälter; und
2 eine Schnittansicht durch eine Verschlusskappe mit Peilstab.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Ölausgleichsbehälter 1 für Servoöl in einem Hydraulikkreislauf dargestellt.
Der Ölausgleichsbehälters 1 ist in einem Hydraulikkreislauf integriert. Das Servoöl kann über einen Rücklauf 2 vom Hydraulikkreis in den durch die Behälterwände 4 abgegrenzten Innenraum 5 des Ölausgleichsbehälters 1 zurückfließen. Über einen Sauganschluss 3 kann das Öl bei Bedarf in den Hydraulikkreis zurückgeführt werden. Im regulären Betrieb soll der Ölstand im Behälter 1 zwischen einem minimalen, durch das Niveau h₁ angedeuteten Ölstand, und einem maximalen, durch das Niveau h₂ angedeuteten Ölstand liegen.
Im Innenraum 5 des Behälters 1 können in bekannter Weise beispielsweise Mittel zum Filtern, eines oder mehrere Überdruckventile zur Herstellung eines Kurzschlusses zwischen dem Rücklauf 2 und dem Sauganschluss 3, und ähnliche bekannte Komponenten vorgesehen sein, auf die jedoch in dieser Beschreibung nicht näher eingegangen wird.
An der Oberseite des Behälters 1 ist eine Öffnung 4' vorgesehen, die beispielsweise durch einen Verschluss 6 verschlossen werden kann. Der Verschluss 6 weist ein Außengewinde zum Verschrauben des Verschlusses 6 in einem korrespondierenden Innengewinde im die Öffnung 4' begrenzenden Abschnitt 4'' der Behälterwand 4 auf. Zum besseren Abdichten des Verschlusses 6 gegenüber der Behälterwand 4 kann im Bereich der Öffnung 4' eine Dichtung 7 angeordnet sein.
Der Verschluss 6 weist ein Einschraubteil mit einer zentralen Öffnung 6' auf, die den Innenraum 5 des Behälters 1 mit der äußeren Atmosphäre verbindet und von einem Bauteil 8 verschlossen wird. Das Bauteil 8 kann beispielsweise durch Formschluss, Kraftschluss oder mechanische Verspannung in der Öffnung 6' gehalten werden. Im vorliegenden Beispiel weist der Verschluss 6 einen in die Öffnung 6' des Verschlussdeckels 6 hineinragenden Vorsprung bzw. Flansch 6'' im Umfangsbereich der Öffnung 6' auf, der von entsprechenden an dem Bauteil 8 vorgesehenen Rastnasen bzw. einem ringförmig ausgebildeten Rastvorsprung hintergriffen werden kann.
An der Unterseite des Bauteils 8 ist, integral mit dem Bauteil 8 ausgebildet oder an dem Bauteil 8 befestigt, ein Ölmessstab bzw. Peilstab 9 angeordnet, der nach unten in den Innenraum 5 des Behälters 1 ragt. Mit Hilfe von entsprechenden Markierungen auf dem Peilstab 9 lässt sich der Füllstand, der im Sollbereich zwischen einem minimalen Ölstand h₁ und einem maximalen Ölstand h₂ liegen soll, bestimmen.
Die 2 zeigt weitere Einzelheiten des Bauteils 8.
Ein Grundkörper 10 des Bauteils 8 ist im vorliegenden Fall einstückig mit dem sich an der Unterseite an das Bauteil 8 anschließenden und sich in das Behälterinnere 5 erstreckenden Peilstab 9 (nur abschnittsweise dargestellt) ausgebildet. Der Grundkörper 10 ist aus Kunststoff, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, hergestellt.
Der Grundkörper 10 weist ein Unterteil 11 auf, von dem aus sich der Peilstab 9 nach unten erstreckt.
Vom Unterteil 11 nach oben erstreckt sich ein erstes ringförmiges Wandstück 12 mit im vorliegenden Fall zwei Öffnungen 12a und 12b, über die Luft in ein unteres Innenvolumen 13 treten kann. Nach oben hin vergrößert sich der Radius des Wandstücks 12, so dass im Inneren eine ringförmige Auflagefläche 14 ausgebildet ist.
An ihrer Außenseite oberhalb der Auflagefläche 14 weist das Wandstück 12 eine Anlagefläche 15 zur Anlage an den in die Öffnung 6' des Verschlussdeckels 6 hineinragenden Vorsprung 6'' auf. Eine über den Außenumfang des Wandstücks 12 ausgebildete Rastnase 16, die beim Einsatz des Bauteils 8 in die Öffnung 6' des Verschlussdeckels 6 hinter den Vorsprüngen 6'' eingreift, sorgt für einen sicheren Halt des Bauteils 8 am Verschlussdeckel 6. Das Bauteil 8 könnte im Rahmen der Erfindung jedoch auch einteilig mit dem Verschlussdeckel 6 ausgebildet sein.
Alternativ dazu könnte das Bauteil 8 an einem Wandbereich des Behälters 1 angeordnet sein, z.B. neben der Behälteröffnung 4' (vgl. 1). Mit anderen Worten kann im Rahmen der Erfindung die Konstruktion 8 auch separat von einem Verschluss 6 in einem Wandbereich des Behälters 1 vorgesehen sein.
Im oberen Bereich des Wandstücks 12 schließt sich ein sich nach außen erstreckender Flanschring 17 an. Im äußeren Randbereich des Flanschrings 17 sind Öffnungen bzw. Aussparungen 17a und 17b vorgesehen. Am Flanschring 17 ist ein sich nach oben erstreckender kreisringförmiger Flansch 18 vorgesehen. Der Flansch 18 weist wenigstens eine im oberen Randbereich des Flansches ausgebildete Öffnung oder Aussparung 18a auf.
Nach oben wird der Grundkörper 10 durch einen Deckel 19 abgeschlossen. Dieser ist als separates Teil ausgebildet und am Grundkörper 10 befestigt. Im Außenbereich weist der Deckel 19 einen sich nach unten erstreckenden kreisringförmigen Flansch 20 auf.
Der Deckel 19 liegt einerseits mit seiner Oberseite auf dem oberen Rand des Flansches 18 des Grundkörpers 10 auf.
Der Grundkörper 10 und der darauf angebrachte Deckel 19 begrenzen ein oberes Innenvolumen 21. Insgesamt ist ein Belüftungskanal ausgebildet, der sich über die Öffnungen 12a, 12b vom Innenraum 5 des Behälters 1 in das untere Innenvolumen 13, vom Innenvolumen 13 in das obere Innenvolumen 21, vom Innenvolumen 21 über die Öffnung(en) 18a in ein weiteres, vom Deckel 21, dem Flanschring 19 und dem Flansch 20 begrenztes Volumen 22, und vom Volumen 22 über die Öffnungen 17a, 17b nach unten hin in die Außenumgebung des Behälters 1 erstreckt.
Die zum Druckausgleich durch das Bauteil 8 strömende Luft gelangt somit über einen oder mehrere Kanäle im Innenraum des Grundkörpers 10 nach außen. Selbstverständlich kann der Grundkörper 10 in den verschiedenen Flansch- und Wandelementen jeweils eine oder mehrere Öffnungen aufweisen.
Die Kanäle können so ausgebildet sein, dass Wasser am Eindringen in das obere Innenvolumen 21 gehindert werden. Die Öffnungen 17a, 17b werden durch den Flansch 20 radial nach außen hin begrenzt. Ein Eindringen von Wasser von außen her wird somit erschwert, da die Öffnungen 17a und 17b bei einer bestimmungsgemäßen Positionierung des Verschlusses 6 nach unten hin ausgerichtet sind. Auch der Flansch 18 schützt vor dem Eindringen von Wasser und Verschmutzungen in den Kanalbereich 16. Über die Öffnungen 17a und 17b in das Volumen 22 eingedrungenes Wasser fließt wieder nach außen in die Umgebung zurück.
Innerhalb des Innenvolumens des Bauteils 8 ist erfindungsgemäß ein Druckausgleichselement bzw. eine Membran 23 aus einem Polymermaterial, insbesondere PTFE (Polytetrafluorethylen), angeordnet. Die Membran 23 ist an einem ringförmigen Teil 24, welches als Schwallschutzelement dient, befestigt. Das ringförmige Teil 24 liegt auf der ringförmigen Auflagefläche 14 auf und ist mit dieser über Schweißnaht bzw. Schweißebene verschweißt. Die Membran 23 kann jedoch auch direkt mit der Auflagefläche 14 verbunden sein, d.h. das ringförmige Teil 24 ist nicht notwendig für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die Membran 25, neben Verschweißen, auf jede andere denkbare Weise an dem Bauteil 8 befestigt sein, z.B. durch Ankleben, beispielsweise als selbstklebendes Element. Eine ungummierte Membran 25 kann mittels Ultraschall oder Thermokontakt im Bereich der Kanäle an den Grundkörper 10 des Bauteils 8 angeschweißt werden. In jedem Fall muss eine dauerhafte Verbindung zwischen der Membran 23 und dem Grundkörper 10 hergestellt werden, die den Belastungen durch Druckausgleich sowie Einflüssen von eindringendem Wasser, Öl usw. dauerhaft standhält.
Die Membran 23 kann jedoch im Rahmen der Erfindung den Kanalquerschnitt an jeder über die Öffnungen 17a und 17b direkt nicht erreichbaren Stelle überspannen, z.B. an den Öffnungsbereichen 12a, 12b, im Innenvolumen 13, 21 oder sogar in den Öffnungsbereichen 18a.
Die Membran könnte auch als elastisches teil mit einem definierten Schnitt ausgebildet sein, der eine Öffnung nur bei Erreichen eines von der Druckdifferenz zwischen den Volumina 13 und 21 abhängigen Werts freigibt, ansonsten jedoch verschlossen bleibt.
Das Unterteil 11 sowie das ringförmige Teil 24 wirken als Schwallschutz für vom Innenraum 5 des Behälters hoch schwappendes Hydrauliköl. Der nur indirekte, labyrinthartige Zugang zur Membran 23 vom Innenraum 5 her verhindert, dass Hydrauliköl von innen her direkt auf die Membran auftrifft. Die Volumina 13 und 21 sind so gewählt, dass eine Einwirkung sowohl von außen als auch vom Innenraum 5 des Behälters 1 weitgehend vermieden wird.
Die Membran 23 trennt in der gezeigten Ausführungsform das untere Innenvolumen 13 vom oberen Innenvolumen 21 ab. Sie ist durchlässig für Gase, insbesondere für Luft, jedoch undurchlässig für von außen in das obere Innenvolumen 21 eindringendes Wasser und/oder für durch die Öffnungen 12a und 12b vom Innenraum 5 des Behälters in das untere Innenvolumen 13 eindringendes Servoöl. Die Membran 23 kann beispielsweise mit einer oliophoben und/oder hydrophoben Beschichtung versehen sein. Die Membran 23 sperrt den Innenraum 5 des Behälters 1 von der äußeren Umgebung gegenüber einem Durchtritt von Wasser, Öl, oder das Eindringen von Verschmutzungen ab.
Während ohne Membran 23 ein Druckausgleich praktisch ohne Zeitverzögerung stattfindet, tritt beim Einsatz einer Membran 23 (oder eines sonstigen Einsatzelements) stets eine Zeitverzögerung auf. Die Durchflussrate durch die Membran 23 kann jedoch bei der vorliegenden Erfindung problemlos ausreichend hoch eingestellt werden, da die Membran 23 mit großem Durchmesser, beispielsweise 4 mm, realisiert werden kann. Da sie im Inneren des Verschlusses 6 angeordnet und so vor direktem Zugriff von außen (z.B. Dampfstrahl, mechanische Manipulationen) geschützt ist, können Membranen mit großem Durchmesser eingesetzt werden, so dass auch bei hohen Druckdifferenzen ein Druckausgleich in einer akzeptablen Zeitspanne erfolgen kann.
Durch den oliophoben/hydrophoben Charakter der Membran 23 wird verhindert, dass diese durch den Kontakt mit Servoöl bzw. Wasser verstopft und den Luftdurchtritt und damit den Druckausgleich beeinträchtigt. Einer Verschmutzung, beispielsweise durch im Wasser mitgeführte Partikel, wird vorgebeugt. Auf diese Weise können konstante Eigenschaften hinsichtlich des Druckausgleichs erreicht werden. Auch bei unreiner Luft, beispielsweise beim Vorhandensein von Sandpartikeln in der Luft, gewährleistet die Membran 23 ein hohes Maß an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Funktionstüchtigkeit der Komponenten. Zudem können längere Wartungszyklen realisiert werden.

Claims

Bauteil (8) zum Druckausgleich zwischen dem Innenraum (5) eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters (1), insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf und der Behälterumgebung, umfassend wenigstens einen Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) zum Durchtritt eines Druckausgleichmediums zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre außerhalb des Behälters (1) und der Atmosphäre im Innenraum (5) des Behälters (1), wobei in wenigstens einem Abschnitt des Luftaustauschkanals (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) ein für das Druckausgleichsmedium durchlässiges, für Wasser und/oder Staub und/oder Hydraulikflüssigkeit undurchlässiges Einsatzelement (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) derart angeordnet ist, dass eine direkte mechanische Einwirkung auf das Einsatzelement (23) aus der Behälterumgebung, insbesondere ein direktes Auftreffen eines Wasser- oder Dampfstrahls auf das Einsatzelement (23), und/oder ein direkter Zugriff auf das Einsatzelement (23) mittels eines starren Elements verhindert wird.
Bauteil (8) nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) in einem innerhalb des Bauteils (8) ausgebildeten Innenvolumen (13, 21) angeordnet ist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) über wenigstens eine äußere Öffnung (17a, 17b) in die Behälterumgebung mündet, und der Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) zwischen dem Einsatzelement (23) und der bzw. den äußeren Öffnungen (17a, 17b) in wenigstens zwei verschiedenen Raumrichtungen verläuft derart, dass keine geradlinige Verbindung zwischen der bzw. den äußeren Öffnungen (17a, 17b) und dem Einsatzelement (23) hergestellt ist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenvolumen (13, 21) des Bauteils (8) durch Wandelemente (11, 12, 17, 18, 19) begrenzt und über Luftdurchtrittsöffnungen (12a, 12b, 18a) mit dem Innenraum (5) des Behälters (1) und der äußeren Umgebung des Behälters (1) verbunden ist.
Bauteil (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) das Innenvolumen (13, 21) des Bauteils (8) in wenigstens zwei Bereiche (13, 21) unterteilt.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) eine Luftdurchtrittsfläche entsprechend einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser von wenigstens 2 mm, insbesondere von wenigstens 3 mm, bevorzugt von wenigstens 4 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 5 mm, aufweist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) gewölbt, insbesondere konvex oder konkav gewölbt, im Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 21, 18a, 22, 17a, 17b) angeordnet ist.
Bauteil (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. die äußeren Öffnungen (17a, 17b) im bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils (8) nach unten ausgerichtet sind.
Bauteil (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftaustauschkanal (12a, 12b, 13, 2l, 18a, 22, 17a, 17b) zwischen dem Einsatzelement (23) und der bzw. den äußeren Öffnungen (17a, 17b) wenigstens einen im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Abschnitt aufweist, wobei der U-förmig ausgebildete Abschnitt im bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils (8) vorzugsweise vertikal und mit seiner offenen Seite nach unten hin ausgerichtet ist.
Bauteil (8) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Öffnung bzw. die äußeren Öffnungen (17a, 17b) im bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils (8) nach unten ausgerichtet sind.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) einen Deckel (19) umfasst, der das Innenvolumen (21) wenigstens nach oben hin abgrenzt.
Bauteil (8) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Öffnung bzw. die äußeren Öffnungen (17a, 17b) seitlich durch einen sich vom Deckel (19) nach unten erstreckenden Flansch (20) abgegrenzt werden.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) einen Peilstab (9) aufweist, der sich in den Innenraum (5) des Behälters (1) erstreckt.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) als luftdurchlässige, wasserdichte und/oder oliophobe Membran ausgebildet ist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) PTFE (Polytetrafluorethylen)-Material umfasst, insbesondere aus PTFE-Material besteht.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) ein elastisches Material, insbesondere ein Gummimaterial umfasst, und wenigstens einen definierten Schnitt derart aufweist, dass das Einsatzelement unterhalb einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Bereichen vor und hinter dem Einsatzelement (23) und/oder unterhalb einer bestimmten Druckeinwirkung auf einer Seite des Einsatzelements (23) für das Druckausgleichsmedium undurchlässig ist, beim Überschreiten dieser Druckdifferenz und/oder Druckeinwirkung eine Öffnung zum Druckausgleich freigibt.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) eine hydrophobe und/oder oliophobe Beschichtung aufweist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) als Membranfolie mit einer Dicke von 150 μm bis 200 μm, insbesondere mit einer Dicke von ca. 190 μm, ausgebildet ist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt ist.
Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (23) am Bauteil (8) im Bereich des Luftaustauschkanals befestigt, insbesondere angeschweißt oder angeklebt ist.
Verschlusselement (6) zum Verschluss eines zur Integration in einen Fluidkreislauf vorgesehenen Behälters (1), insbesondere eines Ölausgleichsbehälters zur Aufnahme von Servoöl für einen Hydraulikkreislauf umfassend wenigstens ein Bauteil (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Behälter (1) zur Integration in einen Fluidkreislauf insbesondere Ölausgleichsbehälter zur Aufnahme von Servoöl in einem Hydraulikkreislauf umfassend wenigstens ein Bauteil (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und/oder ein Verschlusselement (6) nach Anspruch 18.
Behälter (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) einen Anschluss (2, 3) zum Eintritt und/oder Austritt von Servoöl in bzw. aus dem Innenraum (5) des Behälters (1) umfasst.
Behälter (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) einen Anschluss (2) zum Eintritt von Servoöl in den Innenraum (5) des Behälters (1), und einen Anschluss (3) zum Austritt von Servoöl aus dem Innenraum (5) des Behälters (1) aufweist.
Behälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Komponenten des Behälters (1) aus Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt sind.
Behälter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) in eine Behälterwand integriert angeordnet ist.