WO2016180972A1

WO2016180972A1 - Druckausgleichselement mit druckausgleichsmembran

Info

Publication number: WO2016180972A1
Application number: PCT/EP2016/060870
Authority: WO
Inventors: Gerd Schollenberger
Original assignee: Berghof Fluoroplastic Technology Gmbh
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2016-11-17
Also published as: DE202015003500U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement (10) für ein Gehäuse (11) um einen variabel gasdruckbeaufschlagten Innenraum (100), aufweisend eine semipermeable Druckausgleichsmembran (20) zum Ausgleich von Gasdruckunterschieden zwischen dem Innenraum (100) und einer Umgebung (200) des Gehäuses (11) und zur Trennung von flüssigen und/oder festen Medien des Innenraums (100) und der Umgebung (200), wobei ein Vorschaltventil (30) zur wenigstens zeitweisen Abtrennung des Gasdrucks des Innenraums (100) von der Druckausgleichsmembran (20).

Description

Druckausgleichselement mit Druckausgleichsmembran

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement für ein Gehäuse um einen variabel gasdruckbeaufschlagten Innenraum, wobei das Druckausgleichselement eine Druckausgleichsmembran zum Ausgleich von Gasdruckunterschieden zwischen dem Innenraum und einer Umgebung des Gehäuses und zur Trennung von flüssigen und/oder festen Medien des Innenraums und der Umgebung aufweist.

In vielen Anwendungen des Maschinenbaus und Fahrzeugbaus wie auch der

Energietechnik sind Getriebe, Kupplungen und/oder ähnliche Bauteile vorgesehen. Da solche Elemente geschmiert werden müssen, sind sie oft in an sich druckdicht ausgeführten Gehäusen untergebracht. Jedoch ziehen verschiedene Einsatzsituationen solcher Komponenten unterschiedliche Temperaturen innerhalb des Gehäuses nach sich, was häufig zu sehr unterschiedlichen Druckverhältnissen in den Gehäusen führt, welche es auszugleichen gilt.

Daher weisen derartige Gehäuse häufig ein Druckausgleichselement auf. Aus dem Stand der Technik (beispielsweise aus der DE 41 35 71 1 A1 ) sind

Druckausgieichselemente bekannt, bei welchen das Gehäuse mit einer verhältnismäßig kleinen Öffnung versehen ist, durch welche der notwendige Druckausgleich erfolgen kann. Allerdings ist durch das Vorhandensein einer solchen Öffnung nicht sichergestellt, dass keine Medien wie Schmutz, Wasser oder Ähnliches aus der Umgebung in das Innere des Gehäuses gelangen und dort schädlich wirken bzw. dass aus dem Inneren des Gehäuses keine Öle und/oder Additive nach außen gelangen, was ebenfalls nicht gewünscht ist.

Ein neuerer bekannter Ansatz ist die Verwendung semipermeabler

Druckausgleichsmembranen, welche einen Ausgleich des Gasdrucks ermöglichen, ohne für die oben genannten Medien von der Umgebung in das Gehäuseinnere hinein oder andersherum durchgängig zu sein. Dabei hat sich jedoch als problematisch erwiesen, dass in verschiedenen Anwendungen, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, die

semipermeablen Membranen während der Lebenszeit der entsprechenden Maschine oder Komponente einmal oder mehrfach gewechselt werden müssen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Druckausgleichselement für ein Gehäuse bereitzustellen, welches eine hohe Lebensdauer im Einsatz mit einer sicheren Trennung von flüssigen und/oder gasförmigen Medien in der Umgebung und Medien im Gehäuse ermöglicht.

Der Grundgedanke der Erfindung sieht zur Lösung dieser Aufgabe eine wenigstens zeitweise Entkopplung von Bedingungen wie einem Gasdruck, einer Temperatur und/oder dem Vorhandensein gewisser Medien im Innenraum des Gehäuses vor.

Konkret wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Druckausgleichselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Druckausgleichselement für ein Gehäuse um einen variabel gasdruckbeaufschlagten Innenraum eine semipermeable

Druckausgleichsmembran zum Ausgleich von Gasdruckunterschieden zwischen dem Innenraum und einer Umgebung des Gehäuses und zur Trennung von flüssigen und/oder festen Medien des Innenraums und der Umgebung auf. Das

Druckausgleichselement weist zusätzlich ein Vorschaltventil zur wenigstens zeitweisen Abtrennung und/oder Entkopplung des Gasdrucks des Innenraums von der

Druckausgleichsmembran auf.

Eine solche Gestaltung kann zur Folge haben, dass nicht mehr jede Veränderung des Gasdrucks im Innenraum des Gehäuses, und sei sie auch noch so klein, zu einem, insbesondere unmittelbaren, Ausgleich dieses Druckmittels der

Druckausgleichsmembran führt. Damit ist die Druckausgleichsmembran einer deutlich geringeren Anzahl von Lastwechseln ausgesetzt, was insbesondere auch dazu führen kann, dass weniger, für die Funktion der Druckausgleichsmembran schädliche flüssige und/oder feste Medien des Innenraums an die Druckausgleichsmembran herangeführt werden.

Vorzugsweise erfolgt die wenigstens zeitweise Abtrennung des Gasdrucks des

Innenraums von der Druckausgleichsmembran auf Basis der Höhe des Gasdruckwerts im Innenraum des Gehäuses, sodass beispielsweise nur bei Überschreiten eines Gasdruckschwellenwertes dieser Gasdruck an der Druckausgleichsmembran anliegt und dort ausgeglichen werden kann. Dies stellt kein Problem dar, da es in den meisten Anwendungen nicht notwendig ist, jeglichen beliebigen Druckunterschied zwischen dem Innenraum und der Umgebung auszugleichen; vielmehr ist es nur notwendig, den Aufbau eines hohen Druckunterschiedes zu vermeiden.

Unter einem Gasdruckschwellenwert kann vorliegend auch eine Gasdruckdifferenz zwischen einem Umgebungsgasdruck und einem Gehäusegasdruck zu verstehen sein. In diesem Fall versteht sich ein positiver Gasdruckschwellenwert insbesondere als ein Gehäusegasdruck, der um diese Gasdruckdifferenz höher ist als ein

Umgebungsgasdruck.

In bestimmten Anwendungen bei Getrieben, Kupplungen oder anderen

Antriebsstrangkom ponenten von Kraftfahrzeugen ist es beispielsweise häufig nicht notwendig, Druckunterschiede von unter 250 mbar auszugleichen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist mittels des Vorschaltventils auch eine Zufuhr flüssiger und/oder fester Medien des Innenraums zu der Druckausgleichsmembran wenigstens zeitweise unterbrechbar. Vorzugsweise ist genau dann die Zufuhr der Medien

unterbrochen, wenn auch der Gasdruck des Innenraums von der

Druckausgleichsmembran abgetrennt ist.

Bei den Medien, deren Zufuhr zeitweise unterbrochen werden soll, handelt es sich insbesondere um Mineralöle, synthetische Öle, Korrosionsschutzmittel und/oder sonstige Additive, welche zum Schmieren der von dem Getriebe umschlossenen Maschinenelemente dienen. Diese Medien können unter anderem die unerwünschte Eigenschaft aufweisen, nach und nach die Poren der semipermeablen

Druckausgleichsmembran zu benetzen bzw. zu besetzen und dadurch den

Druckausgleich zu erschweren und letzten Endes derart zu behindern, dass ein ausreichender Druckausgleich nicht mehr möglich ist. Daher ist es vorteilhaft, durch die Verwendung eines Vorschaltventils die Menge solcher Medien, die an die

Druckausgleichsmembran gelangt, zu minimieren.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Druckausgleichsmembran mit, insbesondere aus, einem PTFE-Material oder einem andern Polyhalogenolefin ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist das Vorschaltventil mit, insbesondere aus, einem Elastomermaterial ausgebildet.

Typische Vertreter der Polyhalogenolefine, die zur Verwendung in dem infrage kommen, sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE) und das

Copolymerisat aus Tetrafluorethyien und Heyafluorpropylen (Polytetrafluorethylen- perfluorpropylen - FEP).

Diese Polyhalogenolefine zeichnen sich infolge der Stabilisierung der C-C-Bindungen durch die Fluoratome durch eine hervorragende chemische Beständigkeit und eine extreme Temperaturbeständigkeit (bis hin zu einem Bereich von T = -269°C bis T = +280°C), was für die Anwendung in einer Druckausgleichsmembran im Gehäuse bspw. eines KfZ-Getriebes vorteilhaft ist. PTFE weist eine maximale

Dauergebrauchstemperatur von ca. 260°C auf.

Die Verwendung eines Elastomermateriais für das Vorschaltventil ist wegen der makroelastischen Eigenschaften von Elastomeren vorteilhaft, insbesondere weil dadurch eine Gestaltung ermöglicht wird, bei welcher eine Elastomerkomponente des

Vorschaltventils bis zu einem bestimmten Druck an einer anderen Komponente des Vorschaltventils anliegt und damit Gasdruck und/oder Medien des Innenraums von der Druckausgleichsmembran trennt; bei einem Überschreiten eines gewissen

Gasdruckschwellwerts kann dann eine derart große Druckkraft auf das Elastomer wirken, dass sich dieses soweit elastisch verformt, dass die hermetische Verbindung mit dem anderen Element des Vorschaltventils verloren geht und somit der Gasdruckwert im Innenraum auch an der Druckausgleichsmembran anliegt. Vorzugsweise ist diese elastische Verformung allerdings derart klein ausgebildet, dass die Menge an

schädlichen Medien, welche an die Druckausgleichsmembran gefördert wird, gering ist.

Elastomere, die zur Verwendung in dem Vorschaltventil infrage kommen, sind Polymere mit gummielastischem Verhalten, die nach einer elastischen Verformung bei Aufhebung der Verformungsursache sofort wieder annähernd ihre Ausgangslage einnehmen, insbesondere solche mit Acrylat-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und/oder Fluorkautschuk (FKM und/oder FPM).

Hermetisch meint vorliegend dicht bezüglich gasförmiger, flüssiger und fester Medien. Ein Gehäuse im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise jenseits seines

Druckausgleichselements in diesem Sinne hermetisch abgedichtet gegenüber der Umgebung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Vorschaltventil eine Ventillippe auf, mittels welcher das Vorschaltventil bei Erreichen oder Überschreiten eines positiven und/oder negativen Gasdruckschwellwerts öffnet, sodass der Gasdruck des Innenraums an der Druckausgleichsmembran anliegt.

Das Vorsehen einer solchen Ventillippe weist den Vorteil auf, dass durch eine geeignete Gestaltung der Dimension der Form und/oder des Materials der Ventillippe ein entsprechend der Anwendung gewünschter Gasdruckschwellwert problemlos eingestellt werden kann.

Vorliegend sind in verschiedenen Anwendungen Betriebssituationen des Gehäuses denkbar, in welchen entweder ein Überdruck im Innenraum des Gehäuses im Verhältnis zum Umgebungsdruck vorliegt oder ein Unterdruck im Verhältnis zum Umgebungsdruck. Wenn im Kontext dieser Erfindung von einem Überschreiten eines negativen Gasdruckschwellwerts die Rede ist, kann sich dieses auf das Überschreiten eines absoluten Betrages und damit auf das Überschreiten einer Gasdruckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Innenraum beziehen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Vorschaltventil wenigstens zwei Ventiisegmente auf, kann aber auch vier, sechs oder eine andere gerade Anzahl an Ventilsegmenten aufweisen. Dies ermöglicht insbesondere eine unterschiedliche Ausbildung von Ventilsegmenten, einerseits zum Ausgleich eines Unterdrucks im Gehäuse, andererseits zum Ausgleich eines Überdrucks im Gehäuse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist wenigstens ein erstes Ventilsegment mit einer ersten Ventillippe ausgebildet, welche nur beim Erreichen oder Überschreiten eines positiven Gasdruckschwellenwertes öffnet.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Minimierung der aus dem Innenraum an die Druckausgleichsmembran angesaugten flüssigen und/oder festen Medien wie Wasser, Schmutz oder anderer schädlicher Medien ermöglicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist wenigstens ein zweites Ventilsegment mit einer zweiten Ventillippe ausgebildet, welche nur beim Erreichen oder Überschreiten eines negativen Gasdruckschwellenwertes öffnet.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Minimierung der aus der Umgebung an die Druckausgleichsmembran angesaugten flüssigen und/oder festen Medien wie Wasser, Schmutz oder anderer schädlicher Medien ermöglicht werden.

In weiteren Anwendungen bei Getrieben, Kupplungen oder anderen

Antriebsstrangkom ponenten von Kraftfahrzeugen sind die Anforderungen bezüglich der maximal möglichen Überdrucks und Unterdrucks unterschiedlich, insbesondere weil die zur hermetischen Abdichtung des Gehäuseinnenraums an den Durchbruchsstellen der verwendeten Wellen durch das Gehäuse verwendeten Radialwellen-Dichtringe in ihrer Einbau-Situation empfindlicher gegen Unterdruck sein können als gegen Überdruck. Beispielsweise droht bei einem Unterdruck von über 50 oder über 100 mbar ein

Versagen der Dichtungswirkung, während ein Überdruck von 150 oder 300 oder 500 mbar gegenüber der Umgebung des Gehäuses noch problemlos ausgehalten wird.

Um einen solchen Druckausgleich bei unterschiedlichen Gasdruckschwellenwerten zu ermöglichen, sind bei einem Druckausgleichselement mit beispielsweise zwei

Ventillippen verschiedene Lösungen einzeln oder in beliebigen Kombinationen im Sinne der Erfindung möglich: Ventillippen mit unterschiedlicher Wandstärke, Ventillippen mit unterschiedlich biegesteifen Material und/oder Ventillippen mit unterschiedlich großen Druckbelastungsflächen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist daher die erste Ventillippe eine erste Ventillippen-Wandstärke auf, und die zweite Ventillippe eine zweite Ventillippen- Wandstärke auf, welche sich von der ersten Ventillippen-Wandstärke unterscheidet, insbesondere kleiner ist als diese.

Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung weist das erste Ventilsegment eine andere, insbesondere größere, Biegesteifigkeit auf als das zweite Ventilsegment.

Gemäß einer weiteren zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung weist das

Druckausgleichselement eine innere Druckbelastungsfläche auf, die der ersten

Ventillippe zugeordnet ist, und eine äußere Druckbelastungsfläche auf, die der zweiten Ventillippe zugeordnet ist, wobei die äußere Druckbelastungsfläche anders,

insbesondere größer, dimensioniert ist als die innere Druckbelastungsfläche. Unter einer Druckbelastungsfläche ist vorliegend insbesondere diejenige Fläche zu verstehen, auf welcher aus dem Innenraum bzw. aus der Umgebung Druck auf eine Ventillippe ausgeübt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Druckausgleichselement eine

Ventilaufnahme zur Aufnahme des Vorschaltventils auf, wobei die Ventilaufnahme innenraumseitig wenigstens ein gasdurchlässiges Medienentkoppelungselement, insbesondere ein Labyrinth mit einem langen Zuführweg, zum teilweisen Fernhalten flüssiger und/oder fester Medien von dem Vorschaltventil, insbesondere mittels

Schwerkraft, aufweist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Menge an schädlichen Medien an der Druckausgleichsmembran weiter reduziert werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Ventilaufnahme zusätzlich eine Membranaufnahme zur Aufnahme der Druckausgleichsmembran auf, welche derart angeordnet ist, dass die Druckausgleichsmembran und das Vorschaltventil bezüglich der Längsachse des Druckausgleichselements voneinander wenigstens einen minimalen Abstand aufweisen.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass das Vorschaltventil nicht an der Druckausgleichsmembran anliegt, wodurch eine Maximierung des zur Verfügung stehenden Querschnitts der Druckausgleichsmembran für den Druckausgleich erreicht wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Ventilaufnahme ein

Ventilfestlegungselement auf, mittels welchem das Vorschaltventil in einem

insbesondere vorbestimmten, Längsabstand von der Druckausgleichsmembran haltbar ist. Dies ermöglicht insbesondere eine sichere Einhaltung des Abstandes zur

Druckausgleichsmembran, insbesondere über die gesamte Lebensdauer des

Druckausgleichselements.

In einer bevorzugten Ausführung ist ein solches Ventilfestlegungselement als

umlaufende Rippe oder einzelne Vorsprünge, insbesondere radial nach innen weisend, ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Druckausgleichselement einen Membranhalter zur Beschränkung des Druckausgleichs auf eine Fläche der

Druckausgleichsmembran auf, wobei der Membranhalter umgebungsseitig ein

Medienentkoppelungselement, insbesondere mit einer Bohrung, zum teilweisen

Fernhalten flüssiger und/oder fester Medien der Umgebung von der Druckausgleichsmembran, insbesondere mittels einer Verringerung des offenen

Querschnitts einer Verbindung der Membran zur Umgebung, aufweist.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Minimierung der Zuführung schädlicher flüssiger und/oder fester Medien aus der Umgebung an die Membran, wie beispielsweise Schmutz und/oder Wasser, an die Druckausgleichsmembran erfolgen.

Um eine kostengünstige und einfache Fertigung und eine fehlerfreie Montage zu erleichtern, ist das Vorschaltventil gemäß einer bevorzugten Weiterbildung symmetrisch bezüglich einer Lageumkehr in Längsrichtung L ausgebildet und/oder als ein einziges Bauteil ausgebildet. Vorzugsweise sind in dieser Weiterbildung die Ventillippen schräg zu der Längsrichtung angeordnet, um ein zuverlässiges Schließen des Vorschaltventils in einer geschlossenen Stellung der Ventillippen zu erleichtern.

Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren, wobei im Einzelnen - teilweise schematisiert - zeigen:

Figur 1 : ein Druckausgleichselement gemäß einer bevorzugten Ausführung der

Erfindung in einer Schnittansicht;

Figur 2: das Vorschaltventil des Druckausgleichselements aus Figur 1 in einer

Draufsicht;

Fig. 3: ein Druckausgleichselement gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung der Erfindung in einer Schnittansicht;

Fig. 4: das Vorschaltventil eines Druckausgleichselements gemäß einer dritten bevorzugten Ausführung der Erfindung in seiner Einbauumgebung in einer

Schnittansicht;

Fig. 5: das Vorschaltventil eines Druckausgleichselements gemäß einer vierten bevorzugten Ausführung der Erfindung in seiner Einbauumgebung in einer Schnittansicht; und Fig. 6: das Vorschaltventil eines Druckausgleichselements gemäß einer fünften bevorzugten Ausführung der Erfindung in seiner Einbauumgebung in einer Schnittansicht.

In Figur 1 ist ein Druckausgleichselement 10 für ein Gehäuse 1 1 gezeigt, wobei das Gehäuse 1 1 mit seiner Gehäusewand 12 einen Innenraum 100 eines Kfz-Getriebes derart umgibt, dass das Kfz-Getriebe an sich hermetisch von der Umgebung 200 abgetrennt ist (die Wellen können beispielsweise mit verschiedenen Radialwellen- Dichtringen abgedichtet sein). Um trotzdem einen Druckausgleich zwischen dem

Gehäuseinneren 100 und der Umgebung 200 zu ermöglichen, ist an einer oberen Position des Gehäuses 1 1 , insbesondere möglichst weit entfernt von einem Ölsumpf des Getriebes, das Druckausgleichselement 10 angeordnet. Das Druckausgleichselement 10 ist dabei entweder mit seiner Ventilaufnahme 13 hermetisch in das Gehäuse eingepresst oder eingeschraubt.

In der Ventilaufnahme 13 sind ein Vorschaltventil 30 und eine Druckausgleichsmembran 20 angeordnet. Die Druckausgleichsmembran 20 und das Vorschaltventil 30 sind voneinander im Abstand x beabstandet, damit die Druckausgieichsfunktion der

Druckausgleichsmembran 20 nicht durch anliegende Elemente des Vorschaltventils 30 behindert wird. Das Vorschaltventil 30 ist an seiner Abfasung 38 mittels des

Ventilsfestlegungseiements 15, welches als umlaufende Rippe ausgebildet ist, in diesem Abstand x festgelegt. Die Montage des Vorschaltventils 30 erfolgt vor der Montage der Druckausgleichsmembran 20 von oben in die Ventilaufnahme 13 (in der Darstellung der Figur 1 ), wobei durch die elastische Verformbarkeit des Vorschaltventils eine

Überwindung der Festlegungsrippe 15 problemlos möglich ist. Ob das Vorschaltventil 30 an der in Figur 1 dargestellten Verengung 15 der Ventilaufnahme anliegt oder nicht, ist in den meisten Anwendungsfällen irrelevant, solang die Verengung 15 geeignet ist, ein Durchrutschen des Vorschaltventils 30 in das Gehäuseinnere 100 zu vermeiden.

Die Montage der Druckausgleichsmembran 20 erfolgt durch Einlegen in die

Membranaufnahme 14 und anschließendes Aufpressen oder Aufschrauben des

Membranhalters 16, welcher dafür sorgt, dass jenseits der freibleibenden Druckausgleichsfläche der Membran 20 kein Medienaustausch zwischen dem Inneren 100 und der Umgebung 200 stattfinden kann, insbesondere nicht zwischen der

Membranaufnahme 14 und der Membran 20 an der Oberfläche der Membran 20 entlang.

Durch das Medienentkopplungselement 17 des Membranhalters 16 ist ein von anderen Medien wenigstens weitgehend ungestörter Druckausgleich zwischen der Umgebung 200 und dem inneren 100 des Gehäuses 1 1 gewährleistet, wobei durch die kleine Ausbildung des Durchmessers der Bohrung 17 eine möglichst umfangreiche

Entkopplung von außen anliegendem Wasser oder Schmutz erfolgt.

Im Betrieb des Druckausgleichelements 10 ist durch die beiden Ventillippen 31 und 32 sichergestellt, dass bei annähernd gleichen Drücken im Inneren 100 und der Umgebung 200 mittels der Ventillippen 31 , 32 die im Inneren 100 des Gehäuses 1 1

vorherrschenden Bedingungen wie Gasdruck und/oder Verschmutzung durch Öl, Korrosionsschutzmittel oder weitere Additive von der Druckausgleichsmembran entkoppelt bleiben, weil die Ventillippen 31 und 32 an der Ventilaufnahme so fest anliegen, dass eine mediendichte Sperre vorliegt.

Wenn nun das Getriebe im Inneren 100 des Gehäuses 11 stark beansprucht wird, steigt die Temperatur dort an, wodurch sich der Gasdruck nach und nach erhöht. Im

vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Geometrie, die Form und das Material der Ventillippe 31 derart ausgebildet, dass das Anliegen an der Ventilaufnahme 13 bei einer Druckdifferenz zwischen dem Inneren 100 und der Umgebung 200 von ca. 250 mbar aufgehoben wird. In diesem Fall wirken ausreichend große Druckkräfte auf die

Innenseite der Ventillippe 31 , um diese in Längsrichtung L nach oben (in der Darstellung der Figur 1), so dass dann der Gasdruck des Innenraums 100 an der

Druckausgleichsmembran 20 anliegt und dort mit dem Druck der Umgebung 100 ausgeglichen werden kann.

Wenn nun beispielsweise das Kraftfahrzeug nach einer starken Beanspruchung sofort abgeschaltet wird, und damit das aufgeheizte Getriebe unmittelbar außer Betrieb gesetzt wird, verbleibt aufgrund des zuvor erfolgten Druckausgleichs über die Ventillippe 31 und die Druckausgleichsmembran 20 verhältnismäßig wenig Gas im ansonsten dichten Innenraum 100 des Gehäuses 1 1. Wenn dann das Getriebe langsam abkühlt, entsteht im Innenraum 100 ein Unterdruck. Wenn dieser dann - im Verhältnis zum Druck in der Umgebung 200 - ausreichend niedriger ist, öffnet analog zu der vorher beschriebenen Öffnungsweise der Ventillippe 31 nun die Ventillippe 32. Beim vorliegenden

Anwendungsbeispiel ist die Ventillippe 32 geometrisch und bezüglich ihres Materials so ausgebildet, dass sie öffnet bzw. auslöst, wenn der Außendruck in der Umgebung 200 um ca. 250 mbar höher ist als der Innendruck im Gehäuseinneren 100. Entsprechend kann dann der Unterdruck im Gehäuseinneren 100 ausgeglichen werden.

Die oben beschriebenen Betriebssituationen einer starken Belastung eines Kfz- Getriebes und einer darauffolgenden unmittelbaren Abschaltung sind jedoch

verhältnismäßig selten. Daher ist ein Druckausgleich an einem derartigen Gehäuse 1 1 nicht sehr oft nötig, weil im alltäglichen Betrieb nur sehr geringe Druckdifferenzen auftreten, welche nicht ausgeglichen werden müssen. Deswegen kann, wie anhand dieser beispielhaften Ausführung der Erfindung dargestellt, das Vorschaltventil 30 so ausgebildet sein, dass es die Druckausgleichsmembran 20 bei Druckdifferenzen unterhalb von 250 mbar von dem Innendruck des Gehäuses 1 1 entkoppelt, und dabei auch für eine wenigstens zeitweise Entkopplung der Zufuhr und damit substantielle Reduzierung der Beaufschlagung der Druckausgleichsmembran mit Ölen,

Korrosionsschutzmitteln oder sonstigen Additiven im Gehäuseinneren 100 sorgt.

Um eine unbehinderte Vermittlung des Gasdrucks zu der Ventillippe 31 sicherzustellen, ist eine Ausnehmung 35 im ersten Ventilsegment 33 des Ventils 30 vorgesehen; analog ist im zweiten Ventilsegment 34 eine Ausnehmung 36 vorgesehen.

Auch die Ausbildung einer Fase 39 an der Ventillippe 31 (und analog auch an der anderen Ventillippe 32) kann zu einer genauen Einstellung eines vorbestimmten bzw. gewünschten Auslöse- bzw. Öffnungsdrucks an dem Vorschaltventil beitragen.

In Figur 2 ist das Vorschaltventil 30 in der Figur 1 dargestellt. Analog zu einer Ausbildung mit zwei Ventilsegmenten 33, 34 ist auch eine Ausbildung mit vier Ventilsegmenten vorgesehen, bei welcher jedes Segment 90° des Umfangs des Vorschaltventils einnimmt.

Fig. 3 zeigt ein Druckausgleichselement, welches sich von dem gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ventillippen-Wandstärke S32 der zweiten Ventillippe 32 unterscheidet, die kleiner ist, als eine erste Ventillippen Wandstärke S31 der ersten Ventillippe 31. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 100 und der Umgebung 200 bei einem Unterdruck im Innenraum bereits ab einem niedrigeren Gasdruckschwellenwert erfolgt als bei einem Überdruck im Innenraum. Denn bei ansonsten gleichen geometrischen Bedingungen und einem identischen Werkstoff beider Ventillippen 31 und 32 ist für ein„Auslösen" oder„Öffnen" der zweiten Ventillippe aufgrund ihrer geringeren Wandstärke S 32 (im Vergleich zur höheren Wandstärke S31 der ersten Ventillippe) eine geringere Druckkraft nötig.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 löst die zweite Ventiilippe 32 bereits bei einem

Unterdruck im Innenraum 100 von ca. 50-100 mbar aus, während die erste Ventillippe 31 erst bei einem Überdruck im Innenraum 100 von ca. 150-300 mbar auslöst.

In Fig. 4 ist ein Vorschaltventil 30 eines weiteren Druckausgleichselements 10 gezeigt, das im Wesentlichen bei den gleichen unterschiedlichen Druckwerten auslöst wie das Druckausgleichselement gemäß Fig. 3. Allerdings wird gemäß Fig. 4 dieser Effekt nicht durch unterschiedliche Wandstärken der Ventillippen erreicht, sondern durch ein unterschiedliches Material des ersten Ventilsegments 33 und damit der ersten Ventillippe 31 einerseits und des zweiten Ventilsegments 34 und der zweiten Ventillippe 32 andererseits.

Beide Ventilsegmente 33 und 34 sind mit unterschiedlichen AEM-Elastomer-Materialen ausgebildet, die sich insbesondere in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden. Ansonsten sind bezüglich ihrer geometrischen Gestaltung sind die beiden Ventilsegmente 33 und 34 jedoch im Wesentlichen identisch ausgebildet. Ein Ventilsegment-Halter 40, der die beiden Ventilsegmente 33 und 34 aufnimmt, ist in der Ventilaufnahme 13 festgelegt, insbesondere verpresst. Um einen Druckausgleich zwischen dem Innen räum 100 und der Umgebung 200 vermitteln zu können, weist der Ventilsegment-Halter 40 eine Entlüftungsausnehmung 42 auf, die in einem Teilabschnitt 44 in der Darstellung der Fig. 4 nur verdeckt (Strichlinie) eingezeichnet ist. Ferner weist der Ventilsegment-Halter 40 eine Belüftungsausnehmung 46 auf, die in einem Teilabschnitt 48 ebenso nur verdeckt eingezeichnet ist (Strichlinie).

Bei Überschreiten des vorgesehenen Überdruck-Gasdruckschwellenwertes (hier 300 mbar) übt nun der über die Entlüftungsausnehmung 42 an der ersten Ventillippe 31 anliegende Druck eine ausreichend hohe Druckkraft auf die erste Ventillippe 31 aus, um diese vom Ventilsegment-Halter 40 abzuheben und damit den Innenraum 100 in einen äußeren Entlüftungshohlraum 50 zu entlüften. Dieser ist Fluid leitend mit der

Belüftungsausnehmung 46 verbunden, die wiederum Fluid leitend mit der Umgebung 200 verbunden ist.

Bei Überschreiten des vorgesehenen Unterdruck-Gasdruckschwellenwertes (hier 100 mbar) übt der über die Belüftungsausnehmung 46 an der zweiten Ventillippe 31 anliegende Druck eine ausreichend hohe Druckkraft auf die zweite Ventillippe 32 aus, um diese vom Ventilsegment-Halter 40 abzuheben und damit dem Innenraum 100 über einen inneren Belüftungshohlraum 52 Luft zuzuleiten. Dieser ist Fluid leitend mit der Entlüftungsausnehmung 42 verbunden, die wiederum Fluid leitend mit dem Innenraum 100 verbunden ist.

In Fig. 5 ist das Vorschaltventil 30 eines weiteren Druckausgleichselements 10 gezeigt. In die Ventilaufnahme 13 ist auf Seiten der Umgebung 200 ein äußerer Ventilsegment- Halter 54 eingepresst und auf Seiten des Innenraums 100 ein innerer Ventilsegment- Halter 56 eingepresst. Zwischen den beiden Ventilsegment-Haltern 54 und 56 ist ein erstes Ventilsegment 33 und ein zweites Ventilsegment 34 angeordnet, wobei deren beide Ventillippen 31 und 32 gemeinsam als runde Scheibe ausgebildet sind und einen AEM-Elastomerwerkstoff aufweisen. Der äußere Ventilsegment-Halter 54 hat einen runden Innenhohlraumdurchmesser D32, der eine Druckbelastungsfläche für die zweite Ventillippe 32 definiert. Zudem weist der äußere Ventilsegment-Halter 54 eine Entlüftungsausnehmung 58 für das erste

Ventilsegment 31 auf.

Der innere Ventilsegment-Halter 56 hat einen runden Innenhohlraumdurchmesser D31 , der eine Druckbelastungsfläche für die erste Ventillippe 31 definiert. Zudem weist der innere Ventilsegment-Halter 56 eine Belüftungsausnehmung 60 für das zweite

Ventilsegment 32 auf.

Indem der Durchmesser D31 kleiner ausgebildet ist als der Durchmesser D32, weist die erste Ventillippe 31 eine geringere Druckbelastungsfläche auch als die zweite Ventillippe 32.

Bei geometrisch und bezüglich Werkstoff gleicher Gestaltung der Ventillippen 31 und 32 ist somit zum Abheben der ersten Ventillippe 31 in Richtung der Umgebung 200 (und damit einer Entlüftung des Innenraums 00) ein höherer Druck erforderlich, um die nötige Druckkraft aufzubringen, als zum Abheben der zweiten Ventillippe 32 in Richtung des Innenraums 100 (und damit einer Belüftung des Innenraums 100).

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die zweite Ventillippe 32 bereits bei einem Unterdruck im Innenraum 100 von ca. 50-100 mbar auslöst, während die erste Ventillippe 31 erst bei einem Überdruck im Innenraum 100 von ca. 150-300 mbar auslöst.

In Fig. 6 ist das Vorschaltventii 30 eines weiteren Druckausgieichselements 10 gezeigt. Das Vorschaltventii 30 weist eine erste Ventillippe 31 und eine zweite Ventillippe 32 auf, wobei beide Ventillippen 31 und 32 symmetrisch bezüglich der Längsachse L

ausgebildet sind. Die Ventillippe 31 liegt (in der Darstellung) oben an der Ventilaufnahme 13 an, während die Ventillippe 32 an einem Vorspann-Element 62 aus einem

Polyamidwerkstoff wie PA 6.6 anliegt, das seinerseits in der Ventilaufnahme 13 festgelegt ist. Die Einstellung unterschiedlicher Entlüftungs- und Belüftungs-Öffnungsdrucke des Vorschaltventils 30 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über eine geeignete

Kombination aus unterschiedlich großen Druckbelastungsflächen D31 und D32 sowie einer unterschiedlichen Biegesteifigkeit bezüglich der beiden entgegengesetzten Auslöserichtungen.

Ein Druckausgleichselement gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist besonders leicht zu montieren.

In den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 4, 5 und 6 ist die nicht dargestellte Druckausgleichsmembran ebenso wie in den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 bis 3 bezüglich der Darstellung umgebungsseitig (auf Seiten der Umgebung 200) angeordnet.

Claims

Druckausgleichselement (10) für ein Gehäuse (1 1 ) um einen variabel

gasdruckbeaufschlagten Innenraum (100), aufweisend eine semipermeable Druckausgleichsmembran (20) zum Ausgleich von Gasdruckunterschieden zwischen dem Innenraum (100) und einer Umgebung (200) des Gehäuses (1 1 ) und zur Trennung von flüssigen und/oder festen Medien des Innenraums (100) und der Umgebung (200),

gekennzeichnet durch

ein Vorschaltventil (30) zur wenigstens zeitweisen Abtrennung des Gasdrucks des Innenraums (100) von der Druckausgleichsmembran (20).

Druckausgleichselement (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Vorschaltventils (30) wenigstens zeitweise eine Zufuhr flüssiger und/oder fester Medien des Innenraums (100) zu der Druckausgleichsmembran (20) unterbrechbar ist.

Druckausgieichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Druckausgleichsmembran (20) mit, insbesondere aus, einem PTFE-Material ausgebildet ist, und/oder

- das Vorschaltventil (30) mit, insbesondere aus, einem Elastomermateriai ausgebildet ist.

Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltventil (30) wenigstens eine makroelastische Ventillippe (31 , 32) aufweist, mittels welcher das Vorschaltventil (30) bei Erreichen oder Überschreiten eines positiven und/oder negativen Gasdruckschwellenwertes öffnet, sodass der Gasdruck des Innenraumes (100) an der

Druckausgleichsmembran (20) anliegt.

5. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Vorschaltventil (30) wenigstens zwei Ventilsegmente (33, 34) aufweist, wobei

- wenigstens ein erstes Ventilsegment (33) mit einer ersten Ventillippe (31 ) ausgebildet ist, welche nur beim Erreichen oder Überschreiten eines positiven Gasdruckschwellenwertes öffnet, und

- wenigstens ein zweites Ventilsegment (34) mit einer zweiten Ventillippe (32) ausgebildet ist, welche nur beim Erreichen oder Überschreiten eines negativen Gasdruckschwellenwertes öffnet.

6. Druckausgleichselement (10) gemäß Anspruch 4, wobei die erste Ventillippe (31 ) eine erste Ventillippen-Wandstärke (S31 ) aufweist, und die zweite Ventillippe (32) eine zweite Ventillippen-Wandstärke (S32) aufweist, welche sich von der ersten Ventillippen-Wandstärke unterscheidet, insbesondere kleiner ist als diese.

7. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das erste Ventilsegment (33) eine andere, insbesondere größere, Biegesteifigkeit aufweist als das zweite Ventilsegment (34).

8. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, welches eine innere Druckbelastungsfläche (D31 ) aufweist, die der ersten Ventillippe (31 ) zugeordnet ist, und welches eine äußere Druckbelastungsfläche (D32) aufweist, die der zweiten Ventillippe (32) zugeordnet ist, wobei die äußere

Druckbelastungsfläche (D32) anders, insbesondere größer, dimensioniert ist als die innere Druckbelastungsfläche (D31 ).

9. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches eine Ventilaufnahme (13) zur Aufnahme des Vorschaltventils (30) aufweist, wobei die Ventilaufnahme (13) innenraumseitig wenigstens ein gasdurchlässiges

Medienentkopplungselement, insbesondere ein Labyrinth mit einem langen Zuführweg, zum teilweisen Fernhalten flüssiger und/oder fester Medien von dem Vorschaltventil (30), insbesondere mittels Schwerkraft, aufweist.

10. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilaufnahme (13) zusätzlich eine Membranaufnahme (14) zur Aufnahme der Druckausgleichsmembran (20) aufweist, welche derart angeordnet ist, dass die Druckausgleichsmembran (20) und das Vorschaltventil (30) bezüglich der Längsachse (L) des Druckausgleichselements (10) voneinander einen minimalen Abstand (x) aufweisen.

11. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilaufnahme (13) ein Ventilfestlegungselement (15) aufweist, mittels welchem das Vorschaltventil (30) in einem Längsabstand (x) von der Druckausgleichsmembran (20) haltbar ist.

12. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches einen Membranhalter (16) zur Beschränkung des Druckausgleichs auf eine Fläche der Druckausgleichsmembran (20) aufweist, wobei der Membranhalter (16) umgebungsseitig ein Medienentkopplungselement (17) , insbesondere mit einer Bohrung, zum teilweisen Fernhalten flüssiger und/oder fester Medien der

Umgebung von der Druckausgleichsmembran, insbesondere mittels einer

Verringerung des offenen Querschnitts einer Verbindung der Membran zur Umgebung, aufweist.

13. Druckausgleichselement (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltventil (30) symmetrisch bezüglich einer Lageumkehr in Längsrichtung (L) ausgebildet ist.