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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckausgleichseinrichtung für ein Getriebegehäuse mit einem Beruhigungskörper, zur Bildung eines mit dem Innenbereich des Getriebegehäuses kommunizierenden Beruhigungsraumes und einer Kanaleinrichtung, zur Schaffung eines Druckausgleichskanals über welchen der Beruhigungsraum mit der Außenumgebung des Getriebegehäuses verbunden ist.
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Aus
DE 10 2015 002 320 A1 ist eine Druckausgleichseinrichtung für ein Getriebe bekannt, welche ein Buchsenabschnitt aufweist, der in eine Bohrung eines Getriebegehäuses eingesetzt ist und einen über die Innenwandung des Getriebegehäuses nach innen überstehenden Abschnitt bildet. In diesen Buchsenabschnitt ist vom Außenbereich des Getriebegehäuses her ein Entlüfterzapfen eingesteckt, der innenseitig ein Labyrinth bildet und einen Tassenabschnitt trägt in welchem ein Filtermaterialeinsatz aufgenommen ist. Der Tassenabschnitt ist mit einer Kappe bedeckt. In einem Zwischenbereich zwischen der Kappe und dem Umfangsbereich des Tassenabschnitts sind Durchgangswege ausgebildet, über welche durch den Filtermaterialeinsatz hindurch ein Druckausgleich zwischen der Umgebung des Getriebegehäuses und dem Innenbereich des Getriebegehäuses bewerkstelligt wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckausgleichseinrichtung zu schaffen, die sich durch einen robusten und unter montagetechnischen Gesichtspunkten vorteilhaften Aufbau auszeichnet und durch welche es möglich wird, bei einem Getriebe, insbesondere einem mit hoher Bauteilsdichte realisierten Umlaufrädergetriebe, einen Druckausgleich mit der Umgebung auf zuverlässigem Wege und mit hoher Ölrückhaltesicherheit zu bewerkstelligen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckausgleichseinrichtung für ein Getriebegehäuse mit:
- - einem Beruhigungskörper zur Bildung eines Beruhigungsraumes der im Innenbereich des Getriebegehäuses liegt und über eine Zutrittsöffnung mit dem benachbarten Innenbereich des Getriebegehäuses kommuniziert und
- - einer Kanaleinrichtung zur Schaffung zumindest eines Teilabschnitts eines Druckausgleichskanals, der den Beruhigungsraum mit der Umgebung des Getriebegehäuses verbindet, wobei
- - der Beruhigungskörper durch ein Hohlkörpersegment gebildet ist,
- - das Hohlkörpersegment eine Trennwand bildet, die dem Getriebeinnenbereich zugewandt ist,
- - das Hohlkörpersegment eine in Nachbarschaft zu einer Innenwandung des Getriebegehäuses angeordnete Rückwand bildet,
- - das Hohlkörpersegment eine erste und eine zweite sich zwischen der Trennwand und der Rückwand ersteckende Seitenwandung bildet,
- - die Kanaleinrichtung durch einen Stutzenabschnitt gebildet ist, der von dem Hohlkörpersegment abragt und
- - das Hohlkörpersegment über den Stutzenabschnitt in dem Getriebegehäuse gehalten ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, bei Getriebebauformen die unter hoher Bauteilspackungsdichte realisiert sind, auch bei hohen Betriebsdrehzahlen einen Drucksausgleich mit hoher Rückhaltewirkung zu realisieren, wobei der Beruhigungskörper im Rahmen der Montage des Getriebes über den Stutzenabschnitt präzise lagerichtig angeordnet und im Getriebegehäuse fixiert werden kann. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich hierbei insbesondere für den Einsatz bei Reduktionsgetrieben elektromechanischer Achsantriebssysteme mit hohem Ölfüllungsgrad.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckausgleichseinrichtung derart aufgebaut, dass der Stutzenabschnitt einstückig, d.h. integral mit dem Hohlkörpersegment gefertigt ist. Der Beruhigungskörper ist hierbei vorzugsweise aus Spritzformteil aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.
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Der Beruhigungskörper kann in vorteilhafter Weise derart gestaltet sein, dass die Trennwand und/oder die Rückwand in einer zu einer Getriebeachse radialen Schnittebene einen bezüglich der Getriebeachse konvex gekrümmten Verlauf aufweisen.
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Der Stutzenabschnitt erhebt sich vorzugsweise auf einer der Trennwand abgewandten Seite des Beruhigungskörpers über die dem benachbarten Getriebegehäusebereich zugewandte Rückwand. Die Druckausgleichseinrichtung kann hierbei radial von innen her in das Getriebegehäuse eingesteckt werden. Der Stutzenabschnitt kann auch so gestaltet sein, dass sich dieser seitlich über eine der Seitenwandungen des Hohlkörpersegments erhebt.
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Das zur Aufnahme des Beruhigungskörpers vorgesehene Getriebegehäuse kann so gefertigt sein, dass in dem Getriebegehäuse eine Bohrung bereitgestellt ist und der Stutzenabschnitt dann in diese Bohrung zumindest abschnittsweise eingesteckt ist.
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Der Stutzenabschnitt wird gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung vorzugsweise in der Bohrung fixiert. Diese Fixierung kann auf reibschlüssigem Wege und/oder auch auf formschlüssigem Wege bewerkstelligt werden. Weiterhin ist es auch möglich, die Fixierung unter Einbindung eines Adhäsivmittels zu bewerkstelligen.
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Die Fixierung des Stutzenabschnitts erfolgt vorzugsweise unter Einbindung von Dichtringen diese Dichtringe können hierbei der reibschlüssigen Fixierung dienen, sie können auch in Senkungen, insbesondere Ringnuten eingreifen und hierbei zu einer kraft- und formschlüssigen Sicherung des Stutzenabschnitts in der diesen aufnehmenden Bohrung dienen.
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An dem Stutzenabschnitt können gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auch Raststrukturen ausgebildet sein, die dann beim Einstecken des Stutzenabschnitts in die diesen aufnehmende Bohrung in eine seitens des Getriebegehäuses bereitgestellte Gegengeometrie eingreifen.
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Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, den Beruhigungskörper über seinen Stutzenabschnitt im Getriebegehäuse zu verankern, wobei hierzu Fügetechniken aufgezeigt werden, die eine druckdichte und verliersichere Verbindung zwischen dem Beruhigungskörper und der Entlüftungsbohrung im Getriebegehäuse gewährleisten.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
- 1 eine Axialschnittdarstellung durch einen oberen Teilbereich eines Getriebes, zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinrichtung gemäß einer ersten Variante bei welcher ein Stutzenabschnitt eines Beruhigungskörpers über eine Spiel- bzw. Übergangspassung unter Einsatz von O-Ringen als Dicht- und Verbindungselement in eine Gehäusebohrung eingefügt ist und damit die Druckausgleichseinrichtung im Getriebegehäuse positioniert und hält;
- 2a und 2b Darstellungen zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinrichtung gemäß einer zweiten Variante, bei welcher die Anbindung über zwei oder mehrere Raststrukturen, insbesondere Schnapphaken bewerkstelligt wird, wobei wiederum ein Dichtring für die Abdichtung herangezogen wird;
- 3 eine weitere Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinrichtung gemäß einer dritten Variante bei welcher eine druckdichte und verliergesicherte Anbindung des Beruhigungskörpers an die Gehäusebohrung durch eine Klebeverbindung erreicht wird.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinrichtung für ein Getriebegehäuse 1. Die Druckausgleichseinrichtung umfasst einen Beruhigungskörper 2 zur Bildung eines Beruhigungsraumes 3, der im Innenbereich des Getriebegehäuses 1 liegt und über eine Zutrittsöffnung 4 mit dem benachbarten Innenbereich 5 des Getriebegehäuses 1 kommuniziert. Weiterhin umfasst die Druckausgleichseinrichtung auch eine Kanaleinrichtung 6, zur Schaffung zumindest eines Teilabschnitts eines Druckausgleichskanals 7, der den Beruhigungsraum 3 mit der Umgebung 8 des Getriebegehäuses 1 verbindet.
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Der Beruhigungskörper 2 wird durch ein Hohlkörpersegment gebildet und umfasst eine Trennwand 2a die dem Getriebeinnenbereich 5 zugewandt ist. Weiterhin umfasst der Beruhigungskörper 2 eine in Nachbarschaft zu einer Innenwandung 5a des Getriebegehäuses 1 angeordnete Rückwand 2b, sowie eine erste und eine zweite sich zwischen der Trennwand 2a und der Rückwand 2b ersteckende Seitenwandung 2c, 2d.
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Die Kanaleinrichtung 6 wird durch einen Stutzenabschnitt 6a gebildet, der von dem Hohlkörpersegment des Beruhigungskörpers 2 abragt. Die Druckausgleichsanordnung ist hierbei derart gestaltet, dass das Hohlkörpersegment des Beruhigungskörpers 2 über den Stutzenabschnitt 6a in dem Getriebegehäuse 1 positioniert und in dem Getriebegehäuse 1 gehalten ist.
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Der Beruhigungskörper 2 ist aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und der Stutzenabschnitt 6a ist einstückig, d.h. integral mit dem Hohlkörpersegment des Beruhigungskörpers 2 ausgebildet. Wie nachfolgend noch in Verbindung mit den 2a und 2b näher erläutert werden wird, ist der Beruhigungskörper als um eine Getriebeachse kreissegmentartig („bananenartig“) gekrümmte Hohlkörperstruktur gestaltet, wobei der Innenquerschnitt des Beruhigungsraumes 3 als im Axialschnitt flach rechtförmiger Querschnitt erscheint dessen in Richtung einer Getriebeachse gemessene Breite größer ist als dessen radial zur Getriebeachse gemessene Höhe. Die Trennwand 2a und auch die Rückwand 2b weisen damit in einer zu einer Getriebeachse radialen Schnittebene einen bezüglich der Getriebeachse konvex gekrümmten Verlauf auf.
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Der Stutzenabschnitt 6a bildet Teil eines Strukturabschnitts des Beruhigungskörpers 2 und ist so gestaltet, dass die in den Beruhigungsraum mündende Öffnung 7b des Druckausgleichskanals 7 von dem im Getriebegehäuse 1 sitzenden Endabschnitt des Stutzenabschnitts 6a möglichst weit beabstandet ist, d.h. hier in der Nähe jener Seitenwand 2c in den Beruhigungsraum 3 mündet, die von dem im Getriebegehäuses 1 sitzenden Ende des Stutzenabschnitts 6a abgewandt ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist in dem Getriebegehäuse 1 eine Bohrung 10 ausgebildet und der Stutzenabschnitt 6a ist in diese Bohrung zumindest abschnittsweise mit einer Spiel- oder Übergangspassung eingesteckt. Der Stutzenabschnitt 6a ist so gestaltet, dass sich dieser über eine der Bohrung 10 im Getriebegehäuse 1 zugewandte Seitenwandung 2d des Beruhigungskörpers 2 erhebt.
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Der Stutzenabschnitt 6a ist hierbei in der Bohrung 10 fixiert. Diese Fixierung wird bei diesem Ausführungsbeispiel erreicht, indem die Fixierung unter Einbindung von Dichtringen 11, 12 bewerkstelligt wird. Die Dichtringe 11, 12 können hierbei die Fixierung auf rein reibschlüssigem Wege bewerkstelligen, oder sie können auch in Ringnuten eingreifen die seitens des Stutzenabschnitts 6a und seitens des Getriebegehäuses 1, d.h. im Innenbereich der Bohrung 10 bereitgestellt werden. Die Fixierung kann, insbesondere auch zusätzlich auf formschlüssigem Wege durch z.B. temporär elastisch auslenkbare und dann einrastende Rast- oder Verankerungsstrukturen bewerkstelligt werden, wie dies in Verbindung mit 2a noch weiter vertieft werden wird.
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Die im Getriebegehäuse ausgebildete Bohrung 10 wird auf spanabhebendem Wege gefertigt. Sie mündet in eine Querbohrung 13 in welche ein Zapfenelement 14 eingesteckt ist das Haltestrukturen 14 umfasst, über welche dieses in der Querbohrung 13 formschlüssig gesichert ist. Das Zapfenelement 14 sitzt über eine Dichtung 15 abgedichtet im Getriebegehäuse 1 und ist von einer Elastomerkappe 16 bedeckt. In der Elastomerkappe 16 ist ein Druckausgleichsschlitz 16a ausgebildet, welcher bei Vorherrschen einer Druckdifferenz zwischen der Umgebung 8 des Getriebegehäuses 1 und dessen Innenbereich 5 einen Durchgangsquerschnitt freigibt.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Getriebe ein Reduktionsgetriebe- und/oder Differentialgetriebe eines elektromechanischen Fahrzeugantriebs. Der Beruhigungskörper 2 ist dabei in Nachbarschaft zu einem Hohlrad 17 angeordnet und befindet sich in Einbauposition des Getriebes in einem Kraftfahrzeug im oberen Innenbereich des Getriebegehäuses. Die Erstreckung des Beruhigungskörpers 2 im Getriebegehäuse 1 ist so gewählt, dass sich die Zutrittsöffnung 4 des Beruhigungsraumes 3 in Umlaufrichtung abwärts der Mündung 7b des Kanals 7 befindet. Der Beruhigungskörper 2 ist dabei derart ausgelegt, dass sich dieser in Bezug auf eine Getriebeachse (Zentralachse des Hohlrades) über einen Winkel im Bereich von 25 bis 75° erstreckt. Die Lage der Zutrittsöffnung 4 ist so gewählt, dass diese in eine Richtung weist, die einer Ölwirbel- oder Ölringlaufrichtung abgewandt ist, oder zumindest so orientiert ist, dass die Dynamik des im Regelbetrieb des Getriebes in diesem aufgeschleuderten Getriebeöles dieses Öl nicht aktiv in den Beruhigungsraum 3 hinein drängt.
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Im Beruhigungsraum 3 selbst, können weitere Dämpfungsstrukturen, wie Lamellen oder Diaphragmen angeordnet sein, die bewirken, dass eine möglichst weitgehende Abscheidung von Öl und Ölnebel aus jenem Gasvolumenstrom erfolgt, der im Rahmen eines Druckausgleichs über den Kanal 7 strömt.
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Die in 1 gezeigte erste Variante ist gekennzeichnet durch einen Stutzen 6a, dessen Außendurchmesser so dimensioniert ist, dass er mit der Bohrung 10 eine Spiel- bzw. Übergangspassung darstellt. Dadurch lässt sich der Stutzen 6a des Beruhigungskörpers 2 (z.B. durch Handmontage) in die Bohrung 10 fügen. Darüber hinaus sind am Stutzenende ein oder mehrere O-Ring-Nuten 11a, 12a vorgesehen. In diesen Nuten werden O-Ringe 11, 12 eingelegt, die einerseits die Verbindung abdichten und andererseits den Stutzen 6a des Beruhigungskörpers 2 in der Bohrung 10 fixieren
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Die Darstellung nach 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckausgleichseinrichtung für ein Getriebegehäuse 1. Die Druckausgleichseinrichtung umfasst wiederum einen Beruhigungskörper 2 zur Bildung eines Beruhigungsraumes 3, der im Innenbereich des Getriebegehäuses 1 liegt und über eine Zutrittsöffnung 4 mit dem benachbarten Innenbereich 5 des Getriebegehäuses 1 kommuniziert. Die Druckausgleichseinrichtung umfasst auch eine Kanaleinrichtung 6, zur Schaffung zumindest eines Teilabschnitts eines Druckausgleichskanals 7, der den Beruhigungsraum 3 mit der Umgebung 8 des Getriebegehäuses 1 verbindet.
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Der Beruhigungskörper 2 wird auch hier durch ein Hohlkörpersegment gebildet und umfasst eine Trennwand 2a die dem Getriebeinnenbereich 5 zugewandt ist. Weiterhin umfasst der Beruhigungskörper 2 eine in Nachbarschaft zu einer Innenwandung 5a des Getriebegehäuses 1 angeordnete Rückwand 2b, sowie eine erste und eine zweite sich zwischen der Trennwand 2a und der Rückwand 2b ersteckende Seitenwandung 2c, 2d.
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Die Kanaleinrichtung 7 wird durch einen Stutzenabschnitt 6a gebildet, der von dem Beruhigungskörpers 2 abragt. Abweichend von der Variante nach 1 ist hier der Stutzenabschnitt 6a derart gestaltet, dass sich der Stutzenabschnitt 6a auf einer der Trennwand 2a abgewandten Seite dem Hohlkörpersegment 2 über die dem benachbarten Getriebegehäusebereich 5a zugewandte Rückwand 2b erhebt im wesentlichen senkrecht. Der Stutzenabschnitt 6a ist mit Raststrukturen 6b versehen, die in eine seitens des Getriebegehäuses 1 bereitgestellte Gegengeometrie 1a eingreifen.
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Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist wenigstens ein Dichtring 11 vorgesehen, über welchen der Fügespalt zwischen der Außenwandung des Stutzenabschnitts 6a und der Innenwandung der Bohrung 10 abgedichtet wird. In einen hier als direkte Verlängerung des Kanals 7 realisierten Bohrungsabschnitt ist wiederum ein Zapfenelement 14 eingesteckt das Haltestrukturen 14a umfasst, über welche dieses in der Bohrung 10 formschlüssig gesichert ist. Das Zapfenelement 14 sitzt über eine Dichtung 15 abgedichtet im Getriebegehäuse 1 und ist von einer Elastomerkappe 16 bedeckt. In der Elastomerkappe 16 ist ein Druckausgleichsschlitz 16a ausgebildet, welcher bei Vorherrschen einer Druckdifferenz zwischen der Umgebung 8 des Getriebegehäuses 1 und dessen Innenbereich 5 einen Durchgangsquerschnitt freigibt.
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Die Darstellung nach 2b veranschaulicht in Form einer perspektivischen Einzelteildarstellung den Aufbau des Beruhigungskörpers 2 wie er bei dem Ausführungsbeispiel nach 2a zur Anwendung gelangt. Der Beruhigungskörper 2 ist hier aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und der Stutzenabschnitt 6a ist einstückig, d.h. integral mit dem Hohlkörpersegment des Beruhigungskörpers 2 ausgebildet. Der Beruhigungskörper 2 ist als um eine Getriebeachse X kreissegmentartig („bananenartig“) gekrümmte Hohlkörperstruktur gestaltet und weist den im Axialschnitt nach 2a ersichtlichen flach rechtförmigen Innenquerschnitt auf, dessen in Richtung einer Getriebeachse gemessene Breite größer ist als dessen radial zur Getriebeachse gemessene Höhe. Die Trennwand 2a und auch die Rückwand 2b weisen damit in einer zu einer Getriebeachse radialen Schnittebene einen bezüglich der Getriebeachse X konvex gekrümmten Verlauf auf. Die Hohlkörperstruktur ragt auf einer der Zutrittsöffnung 4 abgewandten Seite in Längsrichtung über den Anbindungsbereich des Stutzenabschnitts 6a hinaus. In jenem Überstandsbereich ist in der Seitenwand 2c ein Druckausgleichsfenster 2e ausgebildet, das einen Ausgleich des statischen Druckes im Beruhigungsraum 3 über dessen gesamte Länge ermöglicht.
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Die in den 2a und 2b veranschaulichte zweite Variante basiert auf der Befestigung des Beruhigungskörpers 2 mithilfe von Schnapphaken 6b. Die Schnappverbindung kann so ausgeführt sein, dass sich zwei oder mehr Hebel 6c mit Schnappnasen 6b einander gegenüber liegen. Angrenzend an die Schnapphaken 6d ist eine Dichtfläche für ein Dichtelement 12 (z.B einen O-Ring) vorgesehen, womit die Verbindung abgedichtet wird. Dadurch gelingt eine druckdichte und verliergesicherte Verbindung zwischen dem Beruhigungskörper 2 und der Entlüftungsbohrung 10 im Getriebegehäuse 1. Wichtige Grundelemente der Verbindung sind somit die Schnappnasen 6b zur Befestigung, eine Dichtfläche (für ein Dichtelement, z.B. einen O-Ring) sowie ein Bund 6d, der als Anschlag für die axiale Positionierung in der Bohrung 10 dient.
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Für die Darstellung nach 3 gelten die Ausführungen zu 1 sinngemäß. Abweichend von der Variante nach 1 sind hier an dem Stutzenabschnitt 6a Klebenuten 11a, 12a ausgebildet die mit Klebstoff ausgefüllt sind welcher mit dem Getriebegehäuse 1 eine haftende Verbindung eingeht. Dieses Konzept kann auch in Verbindung mit den gemäß 1 eingesetzten Dichtringen umgesetzt werden.
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Die zur Aufnahme des Stutzenabschnitts 6a vorgesehene Bohrung 10 und der Stutzenabschnitt 6a selbst sind hinsichtlich ihrer Abmessungen derart aufeinander abgestimmt, dass der Stutzenabschnitt 6a mit einer Spielpassung in der Bohrung 10 sitzt. Der Zwischenraum wird von dem Adhäsivmittel (Klebstoff) ausgefüllt. Diese Klebevariante kann ebenfalls in Verbindung mit Raststrukturen realisiert werden wie sie im Ausführungsbeispiel nach 2a zur Verankerung des Stutzenabschnitts 6a im Getriebegehäuse 1 herangezogen wurden.
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Die dritte Variante zur Befestigung des Beruhigungskörpers ist ähnlich zur ersten Variante ausgeführt. Sie eignet sich als Alternativ- oder Ergänzungsvariante zu den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2a. Der Außendurchmesser des Stutzens 6a ist wiederum der manuellen Montage wegen als Spiel- bzw. Übergangspassung ausgeführt. Ebenfalls befinden sich am Ende des Stutzens 6a ein oder mehrere Nuten 11a, 12a, die allerdings eine geringere Tiefe als in Variante 1 nach 1 aufweisen. In diese Nuten 11a, 12a kann Klebstoff eingebracht werden, womit der Beruhigungskörper 2 bei der Montage in der Gehäusebohrung 10 verklebt wird. Somit fixiert der Klebstoff in den Nuten 11a, 12a nicht nur den Bauteilsabschnitt 6a des Beruhigungskörpers 2 in der Bohrung 10, sondern sorgt zusätzlich für eine druckdichte Anbindung an das Gehäuse 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015002320 A1 [0002]
