DE102004046844A1

DE102004046844A1 - Druckventil für Getriebegehäuse

Info

Publication number: DE102004046844A1
Application number: DE102004046844A
Authority: DE
Inventors: Cecilia Björkman; Jens Rehfeldt; Cornelia Pötters
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2005-10-06
Also published as: WO2005098291A1

Abstract

Ein vertikal in ein Getriebegehäuse (6) einzusetzender Ventilstopfen (1) zum Ent- und Belüften des Getriebeinnenraums (7) besteht aus einer nach außen abschließenden luftdurchlässigen und oleophoben Membran (5) und einem nach innen gerichteten Ventilkörper (3), die zusammen eine Kammer (4) bilden. Der Ventilkörper (3) bildet durch Bohrungen (12, 13) und Verschlüsse (10, 11) sowohl ein Entlüftungsventil als auch ein Belüftungs- bzw. Ansaugventil. Bei einem Überdruck im Getriebeinnenraum (7) wird durch das Entlüftungsventil im Ventilkörper (3) Luft mit verschmutzendem Öldampf in die Kammer (4) geführt, das die Membran (5) nicht passieren kann und sich infolgedessen in der Kammer (4) sammelt. Bei einem Unterdruck im Getriebeinnenraum (7) wird das gesammelte Öl durch das Ansaugventil wieder in den Getriebeinnenraum (7) zurückgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sammelt sich das in die Kammer (4) ausgetretene Öl in einer taschenförmigen Ausnehmung (16) auf der Oberseite des Ventilkörpers (3), von wo es bei einem Unterdruck wieder in den Getriebeinnenraum (7) eingesogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilstopfen zum Be- und Entlüften eines ölführenden Getriebegehäuses.
An Maschinen und Getriebe, die in besonders verschmutzungssensitiven Produktionsumgebungen eingesetzt werden, wie z.B. in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie, oder in High-Tech Industrien wie der Optik oder Chipproduktion, werden besonders hohe Reinheitsanforderungen gestellt. Bereits kleinste Mengen an austretenden Ölen oder Schmierstoffen oder sonstigen verunreinigenden Flüssigkeiten können ganze Produktchargen und Betriebsanlagen nachhaltig verunreinigen und hohe Kosten zu Folge haben.
Entlüftungsventile von Getrieben bilden häufig eine besondere Quelle von Verschmutzungen. Beim regelmäßigen Entlüften des Getriebeinnenraums wird ein temperaturbedingter Überdruck abgebaut, so daß mit der unter hohem Druck entweichenden Luft häufig auch heißer Ölschaum, Ölnebel, Öltropfen oder Öldampf in die Umgebung entweicht. Ein derartiger unkompensierter und regelmäßige Austritt von Öl ist aufgrund der Gefahr für das Bedienpersonal und der Verschmutzung der Produktionsräume für viele Anwendungen, insbesondere für die oben genannten Industrien, inakzeptabel.
Andererseits muß auch der Getriebeinnenraum vor Verschmutzung durch Feuchtigkeits- oder Staubeintritt geschützt werden, so daß Getriebe häufig nur mit unidirektionalen, von innen nach außen wirkenden Überdruckventilen ausgestattet sind. Dabei besteht neben dem Problem des Ölaustritts das zusätzliche Problem, daß ein aufgrund eines Temperaturabfalls im Getriebe entstehender Unterdruck nicht automatisch ausgeglichen wird.
Bei den ebenfalls verwendeten offenen Ventilkonstruktionen, z.B. Labyrinth-Dichtungen, besteht das weitere Problem, daß das Getriebe oder die Anlage nicht gekippt werden kann, ohne das Öl austreten würde. Ein derartiges Ventil muß zur Montage und zum Transport mit einer speziellen Abdichtung versiegelt und nach der Montage in einem separaten Arbeitsgang in Betrieb gesetzt werden.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 199 01 798 ein bidirektional wirkendes Ventil, das sowohl einen Überdruck als auch einen Unterdruck im Gehäuseinnern auszugleichen vermag. Diese Lösung weist jedoch auch den Nachteil auf, daß beim Entlüften des Gehäuses unweigerlich Ölnebel und Öldampf austreten, infolge des Drucks in die Umgebung gesprüht werden und dort Verunreinigungen verursachen. Ebenso kann durch das Unterdruckventil Staub und Flüssigkeit in das Gehäuse eindringen und dort Schädigungen des Getriebes verursachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein Ventil vorzuschlagen, das die genannten Nachteile vermeidet, insbesondere das Austreten von Getriebe-Öl in die Umgebung beim Entlüften und das Eindringen von Schmutz und Wasser in das Getriebe beim Belüften vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventilstopfen mit den Merkmalen der Anspruchs 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Ventilstopfen ist so aus einzelnen Komponenten aufgebaut, daß er in eine Lüftungsöffnung eines Getriebegehäuse vertikal eingesetzt und wirksam werden kann. Die einzelnen Komponenten des Ventilstopfens sind axial in einem Ventilgehäuse angeordnet, das aus einer um laufenden Wand besteht, deren jeweilige Kopfseiten im eingesetzten Zustand als innere Kopfseite in Richtung des Getriebeinnenraums zeigt, und als äußere Kopfseite fort von dem Getriebe in Richtung der Umgebung zeigt.

Die äußere Kopfseite des Ventilgehäuses ist mit einer porösen Membran dicht verschlossen, die gas- und insbesondere luftdurchlässig ist. Vorzugsweise ist die Membrane darüber hinaus flüssigkeitsabweisend, d.h bei einem Wasserdruck von ca. 0,6 bar für 60 Sekunden wasserdicht. Derartige Messungen werden durchgeführt, indem eine Probe des zu untersuchenden Materials einem ausreichenden Wasserdruck für eine definierte Zeitspanne ausgesetzt wird.

Darüber hinaus ist die Membrane vorzugsweise oleophob. Eine solche oleophobe Membrane kann eine Ölabweisungsgrad von größer/gleich 4, vorzugsweise größer/gleich 6 nach der AATCC-Testmethode 118-1989 ASTM aufweisen.

In Innern des Ventilgehäuses ist unterhalb der Membran ein Ventilkörper so eingefügt, daß er mit der Innenwand des Ventilgehäuses abdichtend abschließt, so daß die aus dem Getriebe entweichende bzw. in das Getriebe einströmende Luft ausschließlich durch zwei dafür im Ventilkörper vorgesehene Bohrungen strömen kann. Der Ventilkörper ist mit seinem Umfang an die Querschnittsgeometrie des Ventilgehäuses angepaßt und bildet eine äußere Hauptfläche in Richtung der Membran und eine innere Hauptfläche in Richtung des Getriebeinnenraums aus. Durch den Ventilkörper hindurch verlaufen zwei Bohrungen, die jeweils in einer der Hauptflächen beginnen und in der anderen der Hauptflächen münden. Die beiden Bohrungen bilden jeweils zusammen mit entsprechend am Ventilkörper angebrachten, sich nur in eine Richtung öffnenden Verschlüsse ein Überdruck- bzw. Entlüftungs ventil, durch das ein Überdruck im Gehäuseinnenraum abgebaut wird, sowie ein Unterdruck- bzw. Ansaugventil, durch das ein im Gehäuseinnern herrschender Unterdruck abgebaut wird.

Durch die Anordnung der Membran und des Ventilkörpers wird im Innern des Ventilgehäuses eine Kammer gebildet, in die in eingesetztem Zustand bei einem Überdruck im Getriebe Luft und gegebenenfalls Öl aus dem Getriebe durch das Entlüftungsventil einströmt. Ebenso strömt bei einem Unterdruck Luft durch die Kammer und das Ansaugventil in das Getriebegehäuse ein.

Prinzipiell können die beiden Bohrungen identisch ausgebildet sein, ihre entgegengesetzt wirkenden Ventilfunktionen erhalten sie durch jeweils entsprechend angeordnete Verschlüsse. Diejenige Bohrung, die Teil des Entlüftungsventils ist, ist auf der äußeren Hauptfläche des Ventilkörpers durch einen einseitig wirkenden Verschluß verschlossen, der einem Überdruck im Getriebegehäuse nachgibt um diesen auszugleichen und einem Unterdruck standhält. Dementsprechend ist diejenige Bohrung, die Teil des Ansaugventils ist, auf der inneren Hauptfläche des Ventilkörpers mit einem zur Wirkungsweise des Entlüftungsventilverschlusses analog wirkenden weiteren Verschluß verschlossen, der einem Unterdruck im Gehäuseinnern nachgibt um diesen auszugleichen und einem Überdruck standhält.

Falls bei einem Überdruck im Getriebe mit der entweichenden Luft auch Öl durch das Entlüftungsventil entweicht, spritzt es als Ölschaum oder Ölnebel u. U. mit hohem Druck und hoher Temperatur in die Kammer zwischen dem Ventilkörper und der Membran. Da die Membran gasdurchlässig und flüssigkeitsabweisend, insbesondere ölabweisend ist, kann die Luft aus der Kammer in die Umgebung entweichen, während die Öl-Anteile in der Kammer verbleiben. Durch diese Anordnung kann beim Druckausgleich kein Öl in die Umgebung gelangen und dort Verschmutzungen oder Schäden verursachen.

Aufgrund der vertikalen Ausrichtung des Ventilstopfens sammelt sich das in der Kammer befindliche Öl auf der äußeren Hauptfläche des Ventilkörpers. Wenn sich das Ansaugventil bei entsprechendem Unterdruck im Getriebegehäuse öffnet, um Luft anzusaugen, wird das in der Kammer verbliebene überschüssige Öl in den Getriebeinnenraum zurückgesogen. Auf diese Weise befinden sich in der Kammer zu jedem Zeitpunkt nur beschränkte Ölmengen, die jedenfalls keine für die Arbeitsweise der Membran kritische Ölmenge darstellt. Die Membran wird somit vor übermäßiger Verschmutzung durch Öl geschützt und ihre Funktion dauerhaft aufrechterhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verschlüsse als Dichtlippen ausgebildet, die mit einer in Verschlußrichtung wirkenden Vorspannung die jeweilige Bohrung verschließen. Infolge dieser Vorspannung öffnet sich die Dichtlippe des Entlüftungsventils erst bei einem bestimmten Überdruck im Gehäuseinnern. Und die Dichtlippe des Ansaugventils öffnet sich aufgrund der Vorspannung bei einem bestimmten Unterdruck im Gehäuseinnern.

Bei einer darauf aufbauenden Ausführungsform des Ventilkörpers sind die Dichtlippen kappenförmig mit einem umlaufenden Rand ausgestaltet und können als Ganzes über je eine der Hauptseiten des Ventilkörpers gestülpt werden. Dabei legt sich der umlaufende Rand jeder der Dichtlippen um den seitlichen Umfang des Ventilkörpers und bildet eine wirksame Abdichtung zwischen dem Ventilkörper und der Innenwand des Ventilgehäuses.

Die kappenförmigen Dichtlippen können ihre jeweilige Ventilklappen-Funktion aufrechterhalten, indem sie auf der Hauptfläche des Ventilkörpers, auf der sie angebracht sind, die zu verschließende Bohrung bedecken (auf der inneren Hauptfläche die Bohrung des Ansaugventils und auf der äußeren Hauptfläche die Bohrung des Entlüftungsventils) und die jeweils andere Bohrung unbedeckt lassen (auf der inneren Hauptfläche die Bohrung des Entlüftungsventils und auf der äußeren Hauptfläche die Bohrung des Ansaugventils).

Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die beiden Bohrungen jeweils diagonal durch den Ventilkörper verlaufen und sie radial derart gegeneinander versetzt sind, daß die von den jeweiligen Dichtlippen zu bedeckenden Enden der Bohrungen jeweils mit größerem radialen Abstand vom Zentrum der jeweiligen Hauptfläche aus der Hauptfläche austritt, während die jeweils unbedeckten Enden der Bohrungen, in entsprechend geringerem radialen Abstand von Zentrum der Hauptfläche aus der Hauptfläche austritt. Aus Sicht jeder der Hauptflächen befindet sich somit die zu bedeckende Bohrung eher am Rand und die nicht zu bedeckende Bohrung eher im Zentrum.

Bei einer derartigen Anordnung der Bohrungen kann über jede der Hauptflächen des Ventilkörpers eine kappenförmige Dichtlippe übergestülpt werden, in der eine zentrale Öffnung ausgespart ist, die die nicht zu bedeckende, eher zentral aus der Hauptfläche austretende Bohrung unbedeckt läßt. Die jeweils zu bedeckende Bohrung wird dann entsprechend durch den verbleibenden Teil der Dichtlippe bedeckt und bildet ein Ventil. Bei einer Ausgestaltung sind die Dichtlippen rotationssymmetrisch aufgebaut, so daß sie austauschbar auf jeder der Hauptflächen des Ventilkörpers eingesetzt werden können.

Es ist besonders vorteilhaft, die Dichtlippen aus einem elastomeren Kunststoff herzustellen. Die benötigte Vorspannung der kappenförmigen Dichtlippen kann dann durch eine entsprechende, in Verschlußrichtung wirkende Vorformung der Dichtlippen erreicht werden, oder durch eine konvexe Formung der Hauptflächen des Ventilkörpers. Die Vorspannung ist so bemessen, daß das Entlüftungsventil bzw. das Ansaugventil bei einem Überdruck bzw. einem Unterdruck bis maximal 250 mbar öffnet. Bevorzugt öffnen sich die Dichtlippen bei einem Über- bzw. Unterdruck im Bereich von 150 bis 200 mbar.

Bei einer Ausgestaltung können die beiden Dichtlippen auch aus jeweils unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein, so daß sich für sie auch individuell unterschiedliche Öffnungsdrücke ergeben. So kann es sinnvoll sein, für die das Ansaugventil bildende Dichtlippe ein weicheres Material und für die das Entlüftungsventil bildende Dichtlippe ein härteres Material vorzusehen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen die Materialien der Dichtlippen so zu wählen, daß das Ansaugventil sich bei einem Öffnungsdruck von 50 mbar und das Entlüftungsventil sich bei einem Öffnungsdruck von 200 mbar öffnet.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mündet die Bohrung des Ansaugventils auf der äußeren Hauptseite in eine möglichst großflächige taschenförmige Ausnehmung, die in die äußere Hauptfläche des Ventilkörpers eingearbeitet ist. Da bei der üblichen vertikalen Verwendung des Getriebestopfens die Ausnehmung den tiefsten Punkt der Kammer bildet, wirkt die Ausnehmung als Trichter indem sich etwaiges in der Kammer befindliches Öl in der taschenförmigen Ausnehmung sammelt. Von dort wird es beim Ausgleich eines Unterdrucks im Gehäuseinnenraum unmittelbar durch die Bohrung des Ansaugventils ins Gehäuseinnere gesogen.

Darüber wird bei einer darauf aufbauenden Ausgestaltung des Ventilkörpers auch die inneren Hauptfläche mit einer taschenförmigen Ausnehmung ausgestattet, in die diejenige Bohrung mündet, die ein Teil des Entlüftungsventils ist. Diese innerer taschenförmige Ausnehmung hat entgegen der Ausnehmung in der äußeren Hauptfläche zunächst keine Funktion. Der Vorteil dieser Anordnung liegt jedoch darin, das nunmehr beide Hauptflächen des Ventilkörpers identisch aufgebaut sind und sich insofern seine Montage wesentlich vereinfacht, da es keine bevorzugte Einbaurichtung gibt.

Als Membran wird vorzugsweise eine poröse, polymere Membran verwendet, die beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder einem Fluorpolymer besteht. Als Fluorpolymere wird vorzugsweise gerecktes Polytetrafluorethylen (ePTFE) verwendet. Derartige poröse Membrane haben Porengrößen von 0,1 bis 20 μm, sind vorzugsweise hydrophob sowie oleophob und gewährleisten einen ausreichenden Luftdurchsatz selbst bei Verschmutzung von Innen durch in die Kammer austretendes Öl. Da die Verschmutzung durch in der Kammer befindlichen Öls durch das sukzessive Einsaugen minimiert wird, kann ein ausreichender Luftdurchsatz auch über längere Betriebszeiten gewährleistet werden.

Als zusätzliches Filterelement kann in das Ventilgehäuse unterhalb des Ventilkörpers als innerstes Element ein Ölabscheider angebracht werden, der beim Betrieb des Getriebes als Anspritzschutz wirkt und das unmittelbare Einwirken von Öl auf die innere Hauptfläche des Filterkörpers verhindert. Ein derartiger Ölabscheider kann als Drahtnetz oder -gestrick realisiert sein oder aus anderen groben Filtergeweben bestehen. Auch sind in diesem Zusammenhang Labyrinth-Dichtungen einsetzbar.

Der Ventilstopfen wird in die Lüftungsöffnung des Getriebegehäuses vertikal abdichtend eingesetzt, so daß die bidirektionale Ventilfunktion und die Rückführung des in die Kammer austretenden Öls gewährleistet ist. Dazu ist die Außenwand des Ventilgehäuses mit einer entsprechenden Befestigungs und Abdichteinrichtung versehen, beispielsweise mit einem Gewinde oder einer sonstigen Arretiervorrichtung, die mit dem Getriebegehäuse abdichtend zusammenwirkt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise zweier besonderen Ausführungsform verdeutlichet:
1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Ventilstopfens in einer lateralen Querschnittsansicht;
2 zeigt eine Ausführungsform des Ventilstopfens mit einem Ventilkörper mit diagonal versetzten Bohrungen;
3 zeigt eine Ausführungsform des Ventilstopfens mit einem Ventilkörper mit taschenförmigen Ausnehmungen;
4 zeigt eine Ausführungsform des Ventilstopfens mit Membranbefestigung und fixiertem Ventilkörper.
Um die angestrebte Ent- und Belüftungsfunktion des Ventilstopfens 1 zu gewährleisten, muß er im wesentlichen vertikal in das Getriebegehäuse 6 eingesetzt werden. Gleichwohl sind auch leichte Abweichungen um einige Winkelgrade von dem vertikalen Idealsitz möglich. Bei der folgenden Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des Ventilstopfens 1 wird, wie in den 3 und 4 illustriert, dementsprechend von einem vertikal in das Getriebegehäuse 6 eingesetzten Ventilstopfen 1 ausgegangen. Relative Positions- und Richtungsangaben beziehen sich insofern immer auf die vertikale Orientierung des Ventilstopfens 1.
1 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Ventilstopfens 1, der in ein Getriebegehäuse 6 eingesetzt ist. Der Ventilstopfen 1 besteht aus einem Ventilgehäuse 2, in das als Abschluß des Ventilstopfens 1 zum Außenraum (nach oben) eine mikroporöse Membran 5 und in Richtung des Getriebeinnenraums 7 (nach unten) ein Ventilkörper 3 eingesetzt sind. Durch diese beiden Filterkomponenten 3, 5 reduziert der Ventilstopfen 1 den Ölanteil in der aus dem Getriebeinnenraum 7 entweichenden Luft in zwei Schritten. Er repräsentiert insofern einen Luftfilter mit Ventilfunktion zum kontrollierten Ent- und Belüften des Getriebes.
Der Ventilkörper 3 und die Membran 5 bilden durch ihre axial übereinanderliegende Anordnung eine Kammer 4, in der sich Öl sammelt, das zusammen mit der aus dem Getriebeinnenraum 7 ausströmenden Luft den Ventilkörper 3 passiert hat und die mikroporöse Membran 5 nicht überwinden kann. Dabei realisiert der Ventilkörper 3 durch das Zusammenwirken zweier Bohrungen 14, 15, die den Ventilkörper 3 jeweils vollständig zwischen seinen beiden Hauptflächen 8, 9 durchdringen, mit je einem der beiden schematisch angedeuteten, jeweils einseitig wirkenden Verschlüsse 10, 11 zwei entgegengesetzt wirkende Ventilfunktionen, ein Entlüftungsventil (Überdruckventil 10, 15) und ein Ansaug- bzw. Belüftungsventil (Unterdruckventil 12, 14).
Das Entlüftungsventil wird durch das Verschließen der Bohrung 15 mit dem auf der äußeren Hauptfläche 9 des Ventilkörpers 3 angebrachten Verschluß 11 gebildet. Der Verschluß 11 ist dabei so konzipiert, daß er bei einem tem peratur- oder luftdruckbedingten Überdruck im Getriebeinnenraum 7 zunächst das Entweichen von Luft aus der Bohrung 15 in die Kammer 4 verhindert. Erst wenn der Überdruck im Getriebeinnenraum 7 einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht und überschreitet, gibt der Verschluß 11 nach, die Luft entweicht in die Kammer 4 und es kommt zu einem Druckabfall im Getriebeinnenraum 7 bis unterhalb des Schwellenwertes. In entgegengesetzter Richtung, also von der Kammer 4 in den Getriebeinnenraum 7 ist der Verschluß 11 jedoch vollständig flüssigkeitsundurchlässig, unabhängig von einem etwaigen Unterdruck im Getriebeinnenraum 7.
Durch das plötzliche Entweichen der Luft aus dem Entlüftungsventil kann auch etwas Öl, Ölnebel oder Öldampf zusammen mit der Luft und unter hoher Temperatur in die Kammer 4 spritzen. Da das Öl die Membran 5 als zweite Filterstufe nicht passieren kann, sammelt sich das Öl auf der äußere Hauptseite 9 des im wesentlichen vertikal montierten Ventilkörpers 3 über der Bohrung 14.
Die Bohrung 14 bildet zusammen mit dem auf der inneren Hauptfläche 8 des Ventilkörpers 3 angebrachten Verschluß 12 als Pendant zum Entlüftungsventil ein Ansaugventil. Der Verschluß 12 hält dabei einem vorbestimmten Unterdruck im Gehäuseinnenraum 7 stand, bevor er bei Überschreiten eines Schwellenwertes nachgibt und durch Einsaugen von Luft aus der Kammer 4 in den Getriebeinnenraum 7 den Unterdruck ausgleicht. Mit der eingesaugten Luft wird gleichzeitig sich in der Kammer 4 befindliches Öl in den Getriebeinnenraum 7 eingesogen.
Im Zusammenwirken der Membran 5 und des als Doppelventil wirkenden Ventilkörpers 3 verhindert die Membran 5 das Austreten von Getriebeöl aus der Kammer 4 in den Außenraum. Der Ventilkörper 3 saugt etwaiges beim Entlüften des Getriebeinnenraums 7 in die Kammer 4 ausgetretenes Öl beim Belüften wieder in den Getriebeinnenraum 7 ein, schützt die oberhalb der Kammer 4 liegende mikroporöse Membran 5 somit unmittelbar vor übermäßiger Verschmutzung und verhindert mittelbar das Austreten von Öl in den Außenraum und die sich daraus ergebenden negativen Folgen. Andererseits verhindert die Membran 5 das Eindringen von Schmutz und Staub in die Kammer 4 und ein Verschmutzen von in der Kammer 4 befindlichem Öl und somit des gesamtem Getriebeinnenraums 7.
Die ventilbildenden Verschlüsse 10, 11 können auf vielerlei verschiedene Arten realisiert werden, beispielsweise als Kugelventile, als Klappventile oder als Dichtlippen, wie in den nachfolgenden Figuren gezeigt.
2 zeigt eine Ausführungsform des in 1 illustrieren erfindungsgemäßen Grundprinzips. Neben den beiden aus 1 bekannten Filterstufen der Membran 5 und des Ventilkörpers 3, besitzt der Ventilstopfen 1 der 2 mit dem unterhalb des Ventilkörpers 3 im Ventilgehäuse 2 angebrachten Ölspritzschutz 25 eine dritte Filterstufe. Alle drei Filterkomponenten reduzieren sukzessive den Anteil von Öl in der aus dem Getriebeinnenraum 7 entweichenden Luft und repräsentieren insofern einen dreistufigen Luftfilter mit Ventilfunktion. Über der Membran 5 als äußerem Element des Ventilstopfens 1 kann zusätzlich eine geeignet geformte Schutzkappe, z.B. als Lochblech oder dergleichen (nicht dargestellt) angebracht werden, die u.U. fest mit dem Ventilstopfen 1 oder dem Getriebengehäuse 6 verbunden ist, um die Membran 5 vor mechanischen Einwirkungen oder Grobverschmutzung schützen, ohne den Luftdurchsatz der Membran 5 zu beeinträchtigen.
Der innere Ölspritzschutz 25, der bei der Entlüftung eines in Betrieb befindlichen Getriebe eine erste Anspritzfläche bietet, realisiert eine erste Grobfilterung. Er verhindert, daß Spritzöl, Ölschaum oder Ölnebel direkt und ungehindert auf die Unterseite des Ventilkörpers 3 (dessen innere Hauptfläche 8) einwirken kann, behindert jedoch nicht den zur Entlüftung aus dem Getriebeinnenraum 7 entweichenden Luftstrom. Der Ölspritzschutz 25 kann auf vielerlei verschiedene Art und Weise ausgestaltet sein. So kann beispielsweise ein Gitternetz oder ein Flachdrahtgestick verwendet werden. Ebenso können Schaumstoff, Sinterbronze und ähnliche Filtergewebe zum Einsatz kommen.
Der Ventilkörper 3 und die Membran 5 sind beide durch Einspritzen, Einkleben, Einklemmen, Umspritzen oder durch ähnliche Techniken in dem Ventilgehäuse 2 abdichtend fixiert. In der durch ihre axial übereinanderliegende Anordnung gebildeten Kammer 4 sammelt sich Öl, das zusammen mit der aus dem Getriebeinnenraum 7 ausströmenden Luft sowohl den Ölspritzschutz 25 als auch den Ventilkörper 3 passiert hat.
Als ventilbildende Verschlüsse werden zwei kappenförmige Dichtlippen 12, 13 verwendet, die beim Zusammenwirken mit den Bohrungen 14, 15 zwei entgegengesetzt wirkende Ventile realisieren. Dabei wird das Entlüftungsventil durch das Bedecken der Bohrung 15 mit der auf der äußeren Hauptfläche 9 des Ventilkörpers 3 sitzenden Dichtlippe 13 gebildet, während das Ansaugventil durch Bedecken der Bohrung 14 mit der auf der inneren Hauptfläche 8 sitzenden Dichtlippe 12 gebildet wird.
Wenn sich infolge eines Überdrucks im Gehäuseinnenraum 7 der Luftdruck in der Bohrung 15 entsprechend erhöht, gibt die mit einer gewissen Vorspannung in Verschlußrichtung (nach innen bzw. unten) wirkende Dichtlip pe 13 bei Erreichen eines vorbestimmten Überdrucks nach, die Luft entweicht in die Kammer 4 und es kommt zu einem erwünschten Druckabfall im Getriebeinnenraum 7. Ebenso gibt die Dichtlippe 12 bei Erreichen eines vorbestimmten Unterdrucks im Getriebeinnenraum 7 nach, sorgt für einen Druckausgleich und führt etwaiges in der Kammer 4 befindliches Öl wieder zurück in das Getriebegehäuse 7.
Aus dieser Fähigkeit des automatischen Einsaugens von Öl durch das Ensaugventil, ergibt sich eine wesentliche Eigenschaft der auf der äußeren Hauptfläche 9 des Ventilkörpers 3 aufliegenden Dichtlippe 13. Sie muß so konstruiert sein, daß sie einerseits die Bohrung 15 mit Vorspannung verschließt, um die Funktionalität eines Entlüftungsventils sicherzustellen. Andererseits enthält sie eine Öffnung, die die Bohrung 14 unbedeckt läßt, damit die Luftzufuhr für die zusammen mit der Dichtlippe 12 als Ansaugventil fungierende Bohrung 14 sichergestellt ist.
Es ist vorteilhaft, beide Dichtlippen 12, 13 identisch auszugestalten. Dies ist zwar für die einwandfreie Funktionsweise der Erfindung unbedeutend, bringt jedoch Vorteile bei der Herstellung und Montage der Dichtlippen 12, 13. In den 2 und 3 sind die Dichtlippen 12, 13 kappenartig, mit jeweils einem umlaufenden Rand 19, 18 und einer zentralen Öffnung ausgeformt, so daß sie zur Montage über die jeweilige Hauptfläche 8, 9 übergestülpt werden. Durch die zentrale Öffnung jeder der Dichtlippen 12, 13 bleibt einerseits die von der entsprechenden Hauptfläche 8, 9 ins Innere des Ventilkörpers 3 führende zentrale Bohrung 15, 14 der Hauptfläche 8, 9 unbedeckt, während die weiter am Rand der Hauptfläche 8, 9 befindliche, aus dem Ventilkörper 3 herausführende Bohrung 14, 15 bedeckt wird.
Als zusätzliche vorteilhafte Eigenschaft sind die Dichtlippen 12, 13 mit der zentralen Öffnung rotationssymmetrisch ausgestaltet. Dies vereinfacht ihre Montage, denn es muß beim Überstülpen über eine der Hauptflächen 8, 9 des Ventilkörpers 3 keine bevorzugte Orientierung beachtet werden. Natürlich sind auch nicht-rotationssymmetrische aber identische Dichtlippen 12, 13 ohne Abstriche bei der Funktion des Ventilstopfens 1 einsetzbar.
Um die Ventilwirkungen der solcherart vorteilhaft identisch ausgestalteten Dichtlippen 12, 13 sicherzustellen, sind die Bohrungen 14, 15 im Ventilkörper entsprechend diagonal und radial gegeneinander versetzt angeordnet. Die einen Teil des Entlüftungsventils bildende Bohrung 15 beginnt im Zentrum der inneren Hauptfläche 8, läuft diagonal durch den Ventilkörper 3 hindurch und erreicht die äußere Hauptfläche 9 mit einem gewissen radialen Abstand versetzt vom Zentrum der äußeren Hauptfläche 9, wo sie durch die Dichtlippe 13 abgedeckt wird. Damit korrespondierend beginnt die einen Teil des Ansaugventils bildende Bohrung 14 mit der Ausnehmung 15 im Zentrum der äußeren Hauptfläche 9, läuft diagonal durch den Ventilkörper 3 und erreicht die innere Hauptfläche 8 in einem gewissen radialen Abstand versetzt vom Zentrum der inneren Hauptfläche 8, wo sie schließlich von der Dichtlippe 12 bedeckt wird.
Die Dichtlippen 12, 13 bestehen vorzugsweise aus einem elastomeren Kunststoff, dessen Materialeigenschaften auch bei den in Getrieben üblicherweise zu erwartenden Temperaturen über lange Betriebszeiten konstant bleibt. Die Vorspannung der beiden Dichtlippen 12, 13 kann auf zwei Arten erreicht werden: Einerseits kann sie bei der Herstellung der Dichtlippen 12, 13 durch eine Vorformung erreicht werden, dergestalt, daß die auf den Hauptseiten 8, 9 aufliegenden Hauptflächen der Dichtlippen 12, 13 in einem spitzen Winkel gegen die jeweiligen umlaufenden Ränder 19, 18 der Dichtlippen 12, 13 vor geneigt sind. Die solcherart vorgeformten Dichtlippen 12, 13 bilden beim Überstülpen über die im wesentlichen vertikalen Hauptflächen 8, 9 des Ventilkörpers 3 naturgemäß eine Vorspannung in die jeweilige Verschlußrichtung aus.
Eine weiter Möglichkeit, die Vorspannung der Dichtlippen 12, 13 zu erzeugen, ist die entsprechende Gestaltung der Hauptflächen 8, 9 des Ventilkörpers als konvexe in Richtung des Zentrum ansteigende Ebenen. Dadurch werden die Dichtlippen 12, 13 entgegen der Verschlußrichtung ausgelenkt (Dichtlippe 12 nach unten, Dichtlippe 13 nach oben), wodurch wiederum eine in Verschließrichtung wirkende Vorspannung erreicht wird.
Zur Verwendung identischer, rotationssymmetrischer Dichtlippen ist es nicht notwendig, daß die Bohrungen 14, 15 jeweils genau im Zentrum der entsprechende Hauptfläche 8, 9 beginnen. Es müssen vielmehr lediglich die durch Dichtlippen 12, 13 zu bedeckenden Bohrungen 14, 15 einer Hauptseite 8, 9 in einer größeren radialen Distanz von Zentrum der jeweiligen Hauptfläche 8, 9 liegen als die entsprechenden nicht zu bedeckenden Bohrungen 15, 14.
Ebenso ist es nicht notwendig, nur je eine Bohrung 14 zum Ansaugen von Luft und Öl und eine Bohrung 15 zum Entlüften vorzusehen. Es können genausogut mehrere und unterschiedliche Anzahlen von Bohrungen für jede der beiden Ventilfunktionen verwendet werden. Diese müssen dann nur jeweils auf einer der Hauptflächen 8, 9 von der entsprechenden Dichtlippe 12, 13 abgedeckt werden, um die Ventilfunktion sicherzustellen. Allerdings muß zumindest je ein Entlüftungsventil und ein Ansaugventil existieren.
3 illustriert eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilstopfens 1. Hierbei ist der Ventilkörper 3 mit taschenförmigen Ausnehmungen 16, 17 ausgestattet und in eine Lüftungsöffnung eines Getriebegehäuses 6 eingesetzt bzw. eingeschraubt.
Die sichere Befestigung des Ventilstopfens 1 wird durch ein Gewinde 23 erreicht, das in entsprechend korrespondierender Weise auf der Außenwand des Ventilgehäuses 2 und in der Innenseite der Lüftungsöffnung angebracht ist. Das Gewinde 23 ist so konstruiert, daß der Ventilstopfen 1 abdichtend in das Getriebegehäuse 6 eingeschraubt werden kann, so daß weder Luft noch Flüssigkeiten aus dem Getriebeinnenraum 7 entweichen oder dort eindringen können. Als dichtende Befestigungsvorrichtungen kommen außer dem in 3 angedeuteten Gewinde 23 viele andere Techniken in Fragen, z.B. Schnappverschlüsse und sich verjüngende, konische Ventilstopfen mit Dichtringen die die in die Lüftungsöffnung eingepreßt werden und dergleichen mehr. Das Ventilgehäuse 2 kann vorteilhaft aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein.
Wie in 2 besteht der Getriebenstopfen 1 in 3 aus einem Ventilgehäuse 2 in das von Innen nach Außen ein Ölspritzschutz 25, ein Ventilkörper 3 mit schräg angeordneten Bohrungen 14, 15 und ventilbildenden Dichtlippen 12, 13 und eine mikroporöse Membran 5 eingesetzt sind.
Durch Entlüften des Getriebeinnenraums 7 kann Öl, Ölnebel oder Öldampf zusammen mit der Luft in die Kammer 4 gelangen. Dort sammelt sich das Öl aufgrund der vertikalen Anordnung des Ventilstopfens 1 in der taschenförmigen Ausnehmung 16, die trichterähnlich in die äußere Hauptseite 9 des Ventilkörpers 3 eingearbeitet ist und die den tiefsten Punkt der Kammer 4 repräsentiert. Abhängig von der Größe der aus der Ausnehmung 16 durch den Ventilkörper 3 nach unten führenden Bohrung 14 und der Trägheit und Oberflächenspannung des Öls, kann das sich in der Ausnehmung 16 sammelnde Öl von dort bereits weiter in die Bohrung 12 fließen.
Die Trichterwirkung der Kammer 4 könnte in einer Ausgestaltung der Erfindung noch dadurch verstärkt werden, daß die Dichtlippe 13 entsprechend radial nach außen ansteigend vorgeformt ist. In diesem Falle könnte der Ventilstopfen auch mit größeren Abweichungen von der idealen vertikalen Position erfindungsgemäß eingesetzt werden.
In dieser Ausführungsform muß die auf der äußeren Hauptfläche 9 des Ventilkörpers 3 aufliegende Dichtlippe 13 so konstruiert sein, daß sie die Bohrung 15 mit Vorspannung verschließt und sie mit einer Öffnung die taschenförmige Ausnehmung 16 und die Bohrung 14 unbedeckt läßt. Dabei ist es vorteilhaft, die taschenförmige Ausnehmung 16 und die entsprechende Öffnung der Dichtlippe 13 möglichst groß zu gestalten, um das in die Kammer 4 austretende Öl möglichst effizient darin sammeln zu können. Natürlich ist darauf zu achten, daß die Ventilfunktion der Dichtlippe 13 nicht beeinträchtigt wird.
Ähnlich wie in 2 gezeigt, ist es aus Herstellungs-, Montage- und Kostengründen auch in der Ausführungsform der 3 vorteilhaft, die beiden kappenartigen Dichtlippen 12, 13 identisch, vorzugsweise rotationssymmetrisch, mit jeweils einem umlaufenden Rand 19, 18 auszustatten, so daß sie zur Montage beliebig über die jeweilige Hauptfläche 8, 9 übergestülpt werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ventilkörpers 3 ist in der inneren Hauptfläche 8 eine zweite taschenförmige Ausnehmung 17 vorgesehen. Die se hat zunächst keine Funktion, führt aber zu identischen Ausgestaltungen beider Hauptflächen 8, 9 des Ventilkörpers 3, so daß dieser auch bei genau umgekehrter Montage im Ventilgehäuse erfindungsgemäß funktioniert. Die Seitensymmetrie des Ventilkörpers 3 hat deshalb sowohl fertigungs- als auch montagetechnische Vorteile, da nunmehr beide Hauptflächen 8, 9 gleichwirkend sind.
Da der Umfang des Ventilkörpers 3 aufgrund einer bevorzugten Querschnittsform des Ventilgehäuses 2 in der Regel nahezu kreisrund ausgebildet ist, sind die Dichtlippen 12, 13, die über die Hauptflächen 8, 9 des Ventilkörper 3 übergestülpt werden, ebenfalls von rundem Umfang. Selbstverständlich können je nach Anwendung und Getriebeform auch andere, von der idealen Kreisform abweichende Querschnittsflächen gewählt werden, wie, z.B. rechteckige, ellipsoide, oder polygonale Geometrien. Die Funktionsweise des Ventilstropfens 1 wird dadurch nicht beeinträchtigt.
Als weitere erfindungswesentliche Funktion der Dichtlippe 13 ergibt sich zur Sicherstellung der Entlüftungsfunktion das Verschließen der Bohrung 15 mit einer Vorspannung, die auf den im Gehäuseinnenraum maximal erwünschten Druck abgestimmt ist. Dabei hängen die Druckverhältnisse im Getriebeinnenraum 7 direkt von den zu erwartenden Temperaturen beim Betrieb des Getriebes zusammen. Da beispielsweise bei Getrieben im Automobilbereich in der Regel Temperaturen von ca. 150° C auftreten, ist hier mit Drücken von ca. 500 bis 600 mbar zu rechen. Bei einem entsprechend eingerichteten Ventilstopfen 1 öffnet sich die Dichtlippe 13 im Bereich von 150 bis 200 mbar um für einen Druckausgleich im Getriebeinnenraum 7 zu sorgen. Häufig werden Getriebe auch erst bei Drücken von bis zu 250 mbar entlüftet, so daß in solchen Fällen die Eigenschaften der Dichtlippe 13 entsprechend anzupassen sind.
Analog zur Funktion der Dichtlippe 13 als Überdruckventil arbeitet auch die die Bohrung 14 auf der inneren Hauptfläche 8 des Ventilkörpers 3 mit Vorspannung verschließende Dichtlippe 12. Ihre Vorspannung ist auf einen im Getriebeinnenraum 7 erwünschten maximalen Unterdruck abgestimmt. Bei entsprechend niedrigen Drücken öffnet sich die Dichtlippe 12 und der Unterdruck im Getriebeinnenraum 7 wird durch die aus der Kammer 4 einströmende Luft ausgeglichen.
Die Dichtlippen 12, 13 können auf verschiedene Weisen an dem Ventilkörper 3 befestigt werden. Die in 3 dargestellte Lösung sieht im Umfang des Ventilkörpers 3 eine umlaufende Nut 20 vor, in die entsprechend an den umlaufenden Rändern 18, 19, der Dichtlippen 12, 13 angebrachte Vorsprünge 21 beim Überstülpen einrasten. Ebensogut können die Dichtlippen 12, 13 mit dem Ventilkörper 3 verklebt sein. Auch bedarf es zur Befestigung der Dichtlippen 12, 13 nicht unbedingt der umlaufenden Ränder 18, 19. Die Dichtlippen könnten auch als Scheiben mit zentraler Öffnung realisiert sein, die auf den jeweiligen Hauptflächen 8, 9 befestigt sind.
Die bei einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehenen umlaufenden Ränder 18, 19 führen zu einer weitern vorteilhaften Funktion der Dichtlippen 12, 13. Wie 3 zeigt, dienen die umlaufenden Ränder 18, 19 als Dichtungen zwischen dem eigentlichen Ventilkörper 3 und der Innenwand 24 des Ventilgehäuses 2. Zusätzlich sorgen in Richtung der Innenwand 24 gerichtete umlaufende Wülste 22, die sich im eingesetzten Zustand gegen die Innenwand 24 des Ventilgehäuses 2 drücken, für eine Abdichtung des Ventilkörpers 3 gegen das Ventilgehäuse 2.
Die nach Außen abschließende Filterfunktion nimmt die poröse Membran 5 wahr. Sie ist luftdurchlässig und wasserabweisend. Der Grad der Luftdurchlässigkeit wird gemessen, indem ein Prüfdruck von 12 mbar auf der zu testenden Membran aufgebracht und der Luftdurchsatz mit Massendurchflußsensoren gemessen wird. Bei zwei getesteten Membranen ergaben sich Luftdurchsätze von 4,44 bzw. 4,38 ln/h pro cm² bei 12 mbar (ln = Normliter).
Ebenso wurde der Wassereintrittsdruck als Maß für die wasserabweisenden Eigenschaften einer Membran anhand einer aus gerecktem Polytetrafluorethylen (ePTFE) bestehenden Membran getestet, die zwischen zwei Testplatten eingespannt wurde. Über die untere Platte konnte dabei ein Wasserdruck auf die Membran ausgeübt werden. Zwischen der oberen Platte und der Membran wurde ein pH-Papier zum Nachweis des Wasserdurchtritts durch die Membran angeordnet. Der Druck wurde in kleinen Stufen erhöht und nach jeder Erhöhung wurden 10 Sekunden abgewartet, bevor das pH-Papier untersucht wurde. Der Wassereintrittsdruck ist der Wasserdruck, bei dem sich das pH-Papier wegen Wasserdurchbruchs färbt. Erfindungsgemäß werden Membranen eingesetzt, die bei einem Wasserdruck von 0,6 mbar wasserdicht sind und auch nach 60 Sekunden des Einwirkens des Wasserdrucks keine Anzeichen eines Wasserdurchbruchs aufweisen.
Die Membran 5 verhindert zunächst, daß das in der Kammer 4 befindliche Öl, das mitunter mit hohem Druck aus der Bohrung 15 in die Kammer 4 spritz, verschmutzend in die Umgebung des Getriebes gelangen kann. Bei dem Membranmaterial handelt es sich vorzugsweise um Polymere, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Fluorpolymere. Als Fluorpolymere kommen Tetrafluorethylen/ (perfluoralkyl)-Vinylethercopolymer (PFA), Tetrafluorethylen/ Hexafluorpropylencopolymer (FEP) und Polytetrafluorethylen (PTFE) in Betracht, wobei Polytetrafluorethylen, insbesonde re gerecktes Polytetrafluorethylen (ePTFE), zu bevorzugen ist. Das Membranmaterial ist porös und kann je nach Anwendungsbereich Poren einer Größe von 0,1 bis 20 μm besitzen. Derartige Membranen sind von Natur aus hydrophob und werden vorzugsweise oleophob ausgerüstet.
Eine poröse Membran 5 aus einem der genannten Materialien schützt den Getriebeinnenraum 7 vor Staub und Wassereintritt aus der Umgebung.
Der Luftdurchsatz könnte höchstens durch sich auf der Innenseite der Membran befindliches Öl eingeschränkt sein. Aufgrund des erfindungsgemäßen Zusammenwirkens der oleophoben Membran 5 mit dem in der Ausnehmung 16 beginnenden Ansaugventil bleibt das überschüssige Öl zunächst in der Kammer 4 und wird regelmäßig durch das Ansaugventil wieder in den Getriebeinnenraum 7 zurückgeführt. Es verbleibt dadurch niemals genug Öl in der Kammer 4 um die Membran 5 so nachhaltig zu verschmutzen, das ihr Luftdurchsatz und damit die Be- und Entlüftung des Getrieben oder ihrer Filterfunktion gefährdet wäre.
Bei Tests mit zwei Membranen ergaben sich Luftdurchsätze von 4,44 bzw. 4,38 ln/h pro cm² bei 12 mbar (ln = Normliter). Ausgehend von diesen Werten wurde die Veränderung des Luftdurchsatzes der beiden Membranen infolge ihres Einsatzes in einem erfindungsgemäßen Ventilstopfen 1 beim Betrieb eines Getriebes getestet. Der Ventilstopfen 1 wurde dabei so an dem Getriebegehäuse 6 angebracht, daß das der Ventilkörper 3 während des Betriebs des Getriebes nicht direkt dem Getriebeöl ausgesetzt war.
Beide Membranen wurden in mehreren aufeinanderfolgenden Zyklen getestet, wobei ein Zyklus 5 Betriebsstunden (Temperaturanstieg bis ca. 100 bis 120 °C) und 5 Ruhestunden (Temperaturabfall auf Raumtemperatur) umfaßt.
Zunächst wurde die erste Membran (Luftdurchsatz vor Test: 4,44 ln/h pro cm² bei 12 mbar) für 60 Zyklen getestet. Danach wurde das Getriebe abkühlen gelassen und so umgedreht, so daß das Öl nunmehr direkt auf dem Ventilkörper 3 stand. Danach wurde die Membran 5 entfernt und ihr Luftdurchsatz gemessen, es ergab sich ein Wert von 4,16 ln/h pro cm² bei 12 mbar.
Das Getriebegehäuse 6 mit dem Ventilstopfen 1 wurde nach einem 3-wöchigen Verbleib in der umgedrehten Position wieder in die normale Betriebsposition zurückgeführt. Danach wurde die zweite Membran (Luftdurchsatz von Test: 4,38 ln/h pro cm² bei 12 mbar) in den Ventilstopfen 1 eingesetzt und für mindestens 10 Zyklen getestet. Es ergab sich anschließend ein Luftdurchsatz von 4,60 ln/h pro cm² bei 12 mbar für die zweite Membran.
Im Ergebnis ist festzuhalten, daß sich bei beiden getesteten Membranen der Luftdurchsatz bei Benutzung in einem erfindungsgemäßen Ventilstopfen nicht reduzierte, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Membran 5 eines erfindungsgemäßen Ventilstopfens 1 auch bei intensivem Einsatz einen ausreichenden Luftdurchsatz garantieren kann.
Die Konstruktion des Ventilstopfens 1 und das Zusammenwirken seiner Filter- und Ventilkomponenten hat zu Folge, das ein mit einem erfindungsgemäßen Ventilstopfen 1 ausgestattetes Getriebe, transportiert und beliebig gelagert werden, ohne das Öl in die Umwelt austritt. Wenn der eingesetzte Ventilstopfen 1 aus der üblichen vertikalen in eine horizontale Position gebracht wird, verhindert die Membran den Austritt von etwaigem in der Kammer befindlichem Öl. Beim nächsten Betreib des Getriebes wird das Öl wieder durch das Ansaugventil in den Getriebeinnenraum 7 zurückgeführt.
4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Ventilstopfens 1 mit den Angaben der Längenmaße der wichtigsten Baugruppen.
Als im Vergleich zu 2 und 3 zusätzliches Element ist eine Befestigungsvorrichtung 26 dargestellt, mit der die Membran 5 im/am Ventilstopfen 1 befestigt wird. Die Befestigungsvorrichtung 26 besteht im wesentlichen aus einem Deckel mit zentraler Öffnung 33, der mittels eines Innengewindes 25 auf ein Außengewinde 30 des Ventilgehäuses 2 aufgeschraubt wird. Der Deckel bildet eine innere Klemmfläche 28 aus, in die die Membran 5 eingelegt wird. Durch Aufschrauben des Deckels wird die Membran 5 zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Deckel eingespannt und somit befestigt. Falls die Membran 5 aufgrund von Verschleiß in ihrer Funktion beeinträchtigt sein sollte, kann sie durch Abschrauben der Befestigungsvorrichtung 24 einfach ausgetauscht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Befestigungsvorrichtung 26 zusätzlich eine Schutzfunktion für die Membran 5 übernehmen, um diese vor Verschmutzung, direkter Einwirkung von Wasser oder Strahlung und insbesondere mechanischer Beeinträchtigung zu schützen. Dazu kann anstelle der zentralen Öffnung 33 ein mechanisch stabiles Schutzelement, beispielsweise ein Lochblech oder ein anderes aus einem stabilen Material wie z.B. Metal oder dergleichen bestehendes Schutzelement verwendet werden. Hierbei ist auf ausreichend große bzw. viele Luftöffnungen zu achten, so daß der Luftdurchsatz der Membran 5 durch das Schutzelement nicht beeinträchtigt wird. Um ein direktes Einwirken von Grobschmutz und mechanischen Kräften auf die Membran 5 zu verhindern, kann das Schutzelement derart ausgestaltet sein, daß es lediglich seitliche Luftöffnungen aufweist und somit keinen direkten Zugang zur Membran 5 bietet.
Die in 4 dargestellte Befestigungsvorrichtung 26 hat einen Außendurchmesser von 25 mm und einen Innendurchmesser, der so gewählt ist, daß die Schutzvorrichtung 26 abdichtend auf das Ventilgehäuse 2, dessen Außendurchmesser 20 mm beträgt, aufgeschraubt werden kann. Die Höhe der Befestigungsvorrichtung 26 beträgt 15 mm. Alternativ denkbar ist auch, daß die Befestigungsvorrichtung 26, insbesondere wenn sie auch eine Schutzfunktion übernimmt, direkt mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden wird.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung weist die 4 Elemente 29, 31 zur Fixierung des Ventilkörpers 3 im Ventilgehäuse 2 auf. Das Ventilgehäuse 2 bildet hierzu zwischen der Position des Ventilkörpers 3 und dem Ölabscheider 25 eine – von oben in das Ventilgehäuse 2 blickend – ins innere des Ventilgehäuses gerichtete Stufe 31 aus. Durch die Stufe 31 unterteilt sich das Ventilgehäuse 2 in einen oberen Hauptteil mit größerem Durchmesser und einen unteren Schaft 32 mit geringerem Durchmesser, in dem der Ölabscheider 25 angebracht ist. Die Ausführungsform der 4 nennt in diesem Zusammenhang für den oberen Hauptteil des Ventilkörpers 3 einen Außendurchmesser von 20 mm und einen Innendurchmesser von 17 mm, während der Schaft 32 einen Außendurchmesser von 12 mm aufweist. Der Schaft 32 weist ein Außengewinde 23 auf, um den Ventilkörper 3 in dem Getriebegehäuse 6 befestigen zu können.
Die Stufe 31 bildet einen Sitz für den Ventilkörper 3, der als separates Bauteil im Ventilstopfen 1 angeordnet ist. Beim Einlegen oder Austauschen eines Ventilkörpers 3 in das Ventilgehäuse 2 wird der Ventilkörper 3 im Innern des Ventilgehäuses 2 bis zu der Stufe 31 vorgeschoben, wodurch sich eine Fixierung des Ventilkörpers in Richtung des Schafts 32 einstellt. Der Ventil körper hat in der in 4 dargestellten Ausführungsform eine Höhe von 6,3 mm.
Als zweites Fixierungselement neben der Stufe 31, ist über dem eingesetzten Ventilkörper 3 ein Fixierungsring 29 angebracht, der an der Innenwand des Ventilgehäuses 2 anliegt. Der Fixierungsring 29 hat einen Innendurchmesser von 17 mm und eine Höhe, die im wesentlichen der Höhe der Kammer 4 entspricht. Sofern die Membran 5 durch die Befestigungsvorrichtung 26 auf/an dem Ventilgehäuse 1 befestigt ist, fixiert der Fixierungsring 29 den Ventilkörper 3 von oben in seiner Position. Auf diese Weise wird ein vertikales Verschieben des Ventilkörpers verhindert und eine ausreichende Größe der Kammer 4 sichergestellt.
Selbstverständlich ist darauf zu achten, daß weder die Stufe 31 noch der Fixierungsring 29 die Dichtlippen 12, 13 blockieren oder diese in irgendeiner Weise in ihrer Funktion beeinträchtigen.

Claims

Ventilstopfen (1) zum vertikalen Einsetzen in eine Lüftungsöffnung eines ölführenden Getriebegehäuses (6), bestehend aus einem Ventilgehäuse (2), das nach außen von einer gasdurchlässigen und flüssigkeitsabweisenden Membran (5) abgedichtet ist und in dessen Innern ein Ventilkörper (3) dichtend eingefügt ist, so daß zwischen dem Ventilkörper (3) und der Membran (5) eine Kammer (4) gebildet wird, wobei der Ventilkörper (3) im eingesetzten Zustand eine in Richtung der Kammer (4) orientierte äußere Hauptfläche (9) und eine in Richtung eines Getriebeinnenraums (7) des Getriebegehäuses (6) orientierte innere Hauptfläche (8) besitzt sowie zwei Bohrungen (14, 15) aufweist, die im eingesetzten Zustand die Kammer (4) mit dem Getriebeinnenraum (7) verbinden, und wobei die eine der Bohrungen (14) durch einen Verschluß (10) auf der inneren Hauptfläche (8) verschlossen ist, der zusammen mit der Bohrung (14) als Einsaugventil wirkt, und die andere Bohrung (15) durch einen Verschluß (11) auf der äußeren Hauptfläche (9) verschlossen ist, der zusammen mit der Bohrung (15) als Entlüftungsventil wirkt.
Ventilstopfen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse (10, 11) jeweils in Verschlußrichtung vorgespannte Dichtlippen (12, 13) sind.
Ventilstopfen (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dichtlippen (12, 13) kappenförmig über eine der Hauptflächen (8, 9) des Ventilkörpers (3) überstülpbar ausgestaltet ist, so daß sich ein umlaufender Rand (18, 19) der Dichtlippe (12, 13) über einem seitlichen Um lauf des Ventilkörpers (3) derart erstreckt, daß der Ventilkörper (3) gegen das Innere des Ventilgehäuses (2) abdichtet ist.
Ventilstopfen (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dichtlippen (12, 13) derart ausgestaltet ist, daß sie die zu verschließende Bohrung (14, 15) einer Hauptfläche (8, 9) bedeckt und die andere Bohrung (15, 14) der Hauptfläche (8, 9) unbedeckt läßt.
Ventilstopfen (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14, 15) diagonal und radial versetzt durch den Ventilkörper (3) durchtreten, so daß von den beiden Bohrungen (14,15), die aus einer der Hauptflächen (8, 9) austreten, die von einer der Dichtlippen (12, 13) zu verschließende Bohrung (14, 15) in größeren radialen Abstand zum Zentrum der Hauptfläche (8, 9) austritt als die nicht zu verschließende Bohrung (14, 15), wobei die Dichtlippe (12, 13) rotationssymmetrisch mit einer zentralen Öffnung ausgestaltet ist, die die nicht zu verschließende Bohrung (14, 15) freilegt.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der kappenförmigen Dichtlippen (12, 13) aus einem elastomeren Kunststoff besteht und derart vorgeformt ist, daß sich eine in Verschlußrichtung wirkende Vorspannung ausbildet, wenn die Dichtlippe (12, 13) über eine der Hauptflächen (8, 9) des Ventilkörpers (3) übergestülpt ist.
Ventilstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Bohrungen (14) in einer taschenförmigen Ausnehmung (16) der äußeren Hauptfläche (9) mündet, so daß infolge eines Überdrucks im Getriebeinnenraum (7) aus dem Entlüftungsventil in die Kammer (4) austretende Öltropfen sich in der taschenförmigen Ausnehmung (16) sammeln und bei einem Unterdruck im Getriebeinnenraum (7) durch das Einsaugventil in den Getriebeinnenraum (7) eingesogen werden.
Ventilstopfen (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hauptfläche (8) des Ventilkörpers (3) eine taschenförmige Ausnehmung (17) umfaßt, in die diejenige Bohrung (15) mündet, die auf der äußeren Hauptfläche (9) durch die als Teil des Entlüftungsventils wirkende Dichtlippe (13) verschlossen ist.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) eine poröse Membran ist.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) oleophob ist.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) expandiertes Polytetrafluorethylen (ePT-FE) aufweist.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtlippen (12, 13) jeweils bei einem Überdruck von maximal 250 mbar öffnen.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtlippen (12, 13) jeweils bei einem Überdruck im Bereich von 150 mbar bis 200 mbar öffnen.
Ventilstopfen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) derart ausgestalten ist, daß es die Lüftungsöffnung des Getriebes (6) abdichtet.
Ventilstopfen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (2) in Richtung des Getriebeinnenraums (7) ein Ölspritzschutz (23) angebracht ist.