DE102022128421A1

DE102022128421A1 - Maschinengehäuseelement mit einer Druckausgleichsnut, Maschinengehäuse und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022128421A1
Application number: DE102022128421.2A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Rosenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Maschinengehäuseelement (1), das zum Bilden einer Maschinenkammer (6) mit einem zweiten Maschinengehäuseelement (3) verbindbar ist, indem Flanschflächen (4, 5) der Maschinengehäuseelemente (1, 3) flächig miteinander verbunden werden. Dabei ist in der ersten Flanschfläche (4) eine Druckausgleichsnut (8) ausgebildet, die mittels ihrer Nutmündungen (9, 12) an einer kammerseitigen Außenoberfläche (10) und an einer umgebungsseitigen Außenoberfläche (11) des ersten Maschinengehäuseelements (1) mündet. Die Druckausgleichsnut (8) weist eine Nutlänge auf, die länger ist als eine Strecke, um welche in der Druckausgleichsnut (8) befindliche Luft mittels Wasser, das durch die abgesehen von den Nutmündungen (9, 12) abgedichtete Druckausgleichsnut (8) hindurchstrebt, bei maximal zulässiger Wattiefe eines Kraftfahrzeugs, das das Maschinengehäuseelement (1) aufweist, komprimierbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein solches Kraftfahrzeug und ein Maschinengehäuse (2), das das Maschinengehäuseelement (1) und ein zweites Maschinengehäuseelement (3) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinengehäuseelement mit einer Druckausgleichsnut sowie ein Maschinengehäuse, das ein solches Maschinengehäuseelement oder mehr solcher Maschinengehäuseelemente aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das das Maschinengehäuse aufweist.
Bei elektrischen Anordnungen, beispielsweise bei elektrischen Antriebsaggregaten, die eine elektrische Maschine (beispielsweise als Traktionsmaschine) aufweisen, kommt es des Öfteren vor, dass eine Kammer, etwa Maschinenkammer, der elektrischen Anordnung fluidisch gegen einen Außenbereich der Kammer abgedichtet ist, obwohl ein Maschinenelement, etwa eine Welle etc., sich von einem Inneren der Kammer in den Außenbereich erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich eine Rotorwelle aus einer Statorkammer in den Außenbereich der Statorkammer, zum Beispiel in eine Bürstenkammer der elektrischen Maschine, wobei die Statorkammer und die Bürstenkammer entlang der Rotorwelle mittels einer Radialwellendichtung fluidisch voneinander abgedichtet sind. Um eine besonders zuverlässige Dichtwirkung der Radialwellendichtung zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass aufseiten des Außenbereichs (zum Beispiel in der Bürstenkammer) kein Druck aufgebaut wird, der axial, das heißt entlang der Rotorwelle, in nachteiliger Weise auf die Radialwellendichtung wirkt. Ein solcher unerwünschter Druckaufbau tritt zum Beispiel dann auf, wenn die Luft in der Bürstenkammer, zum Beispiel aufgrund eines Fahrbetriebs, erwärmt wird.
In der Praxis bzw. in Kundenhand tritt aber auch die Situation auf, dass mit dem Kraftfahrzeug gewatet wird, das heißt mit dem Kraftfahrzeug Wasser bis zu einer vorgegebenen, maximal zulässigen Tiefe durchfahren wird. Dabei darf kein Wasser in die Bürstenkammer eindringen. Es herrscht daher ein Zielkonflikt zwischen dem Bedarf, die Bürstenkammer effizient zu entlüften, um einen Druckaufbau in der Bürstenkammer zu verhindern, und dem Bedarf, die Bürstenkammer möglichst dicht auszuführen, um die Vorgabe nach einem bestimmungsgemäßen, schadlosen Watbetrieb mit dem Kraftfahrzeug zu erfüllen.
Zum Erfüllen der Watbetriebsvorgabe wird zurzeit zum Beispiel versucht, eine permanent offene Entlüftungsöffnung der Bürstenkammer nach außen (in Fahrzeughochrichtung betrachtet) möglichst weit oben zu platzieren, sodass bei der Wasserdurchfahrt das Wasser die Öffnung nicht erreichen kann. Da aber bei einer gesetzlich vorgeschriebenen Dichtheitsprüfung (gemäß DIN 40050) das zu prüfende Bauteil vollständig in Wasser einzutauchen ist, ist ein immer weiteres Verlegen der Entlüftungsöffnung nach oben nicht möglich. Zwar sind Entlüftungskonzepte bekannt, welche ihre Öffnung so weit oberhalb der Wat-Linie haben, dass auf zusätzliche Maßnahmen, wie Membranen etc., verzichtet werden kann. Dann sind aber Leitungen (Schläuche, Rohre etc.) erforderlich, welche besonders viel Bauraum erfordern.
So werden an den entsprechenden Öffnungen heutzutage zum Beispiel Schwimmer-Ventile oder eine Kombination aus einem Ein-Wege Ventil und einer Membran eingesetzt. Diese sind aber gegen Staub (sowohl von außen als auch aus der zu entlüftenden Kammer kommend) zu schützen und/oder robust genug auszubilden. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Ferner ist es problematisch, eine zuverlässige Funktion der VentilMembran-Kombinationen zu gewährleisten, insbesondere, wenn diese Salzwasser und den damit einhergehenden Salzablagerungen unterworfen sind. Weiter erfordern solche herkömmlichen Entlüftungs- oder Druckausgleichsvorrichtungen besonders viel Bauraum, wodurch eine bei batterieelektrischen Kraftfahrzeugen (Hybrid- oder Elektrofahrzeugen) ohnehin angespannte Packaging-Situation noch weiter verschärft wird.
Beispielsweise ist ein elektromotorischer Antrieb mit einer herkömmlichen Druckausgleichsvorrichtung in der DE 201 19 461 U1 offenbart, bei dem eine Mikroöffnung derart ausgebildet ist, dass bei Normaldruck keine Flüssigkeit in einen Gehäuseinnenraum eindringen kann. Ferner zeigt die DE 10 2021 203 301 A1 eine elektrische Maschine mit einem herkömmlichen Druckausgleichselement, das eine Membran aufweist, die für gasförmige Medien durchlässig und für Flüssigkeiten undurchlässig ist. Überdies offenbart die DE 37 07 050 A1 ein an einer Wand eines Gehäuses angeordnetes Druckausgleichselement mit einer luftdurchlässigen Membran, die mittels eines Spritzschutzes (Abdeckteils) gegen ein Anspritzen mit einer Flüssigkeit gesichert ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine möglichst aufwandsarme Möglichkeit für einen effizienten Druckausgleich einer Maschinenkammer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
Gemäß der Erfindung wird ein erstes Maschinengehäuseelement vorgeschlagen, das zum Bilden einer Maschinenkammer mit einem zweiten Maschinengehäuseelement verbindbar ist. Ferner wird erfindungsgemäß ein Maschinengehäuse vorgeschlagen, das eine Maschinenkammer begrenzt. Zum Herstellen des Maschinengehäuses bzw. der Maschinenkammer werden eine erste Flanschfläche des ersten Maschinengehäuseelements und eine damit korrespondierende, zweite Flanschfläche des zweiten Maschinengehäuseelements kraft-, form- und/oder stoffschlüssig flächig miteinander verbunden, etwa miteinander verschraubt, verklebt, verschweißt etc. Das Maschinengehäuse kann ferner aus drei oder mehr Maschinengehäuseelementen gebildet sein, zwei oder mehr - fluidisch miteinander verbundene oder fluidisch voneinander abgedichtete - Maschinenkammern aufweisen etc. Insbesondere kann eine der Maschinenkammern des Maschinengehäuses durch drei oder mehr Maschinengehäuseelemente begrenzt sein.
In der ersten Flanschfläche ist als Druckausgleichsvorrichtung für die Maschinenkammer eine Druckausgleichsnut ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist in der zweiten Flanschfläche die Druckausgleichsnut oder eine weitere Druckausgleichsnut ausgebildet. Die jeweilige Druckausgleichsnut kann spanend und/oder spanlos hergestellt sein. Beispielsweise ist es denkbar, die Druckausgleichsnut mittels Fräsens zu erzeugen. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Druckausgleichsnut unter einem Urformen des entsprechenden Maschinengehäuseelements ausgebildet wird und - insbesondere - nach dem Urformen spanend nachbearbeitet wird. Abgesehen von der Druckausgleichsnut bzw. den Druckausgleichsnuten sind die Maschinengehäuseelemente beim Maschinengehäuse über ihre Flanschflächen fluidisch dicht miteinander verbunden. Dadurch ist die Maschinenkammer abseits der Druckausgleichsnut bzw. Druckausgleichsnuten fluidisch dicht, das heißt dicht gegen ein Einströmen eines Fluids. Zwischen den Flanschflächen kann das Maschinengehäuse ein Dichtungselement aufweisen, etwa eine Silikondichtung oder dergleichen.
Bei dem Maschinengehäuse handelt es sich insbesondere um ein Gehäuse für eine elektrische Maschine, deren Rotorwelle sich in die hierhin beschriebene Maschinenkammer hineinerstreckt. Demnach handelt es sich bei der Maschinenkammer zum Beispiel um eine Bürstenkammer für die elektrische Maschine. Das Maschinengehäuse kann eine weitere Maschinenkammer aufweisen, bei der es sich insbesondere um eine Statorkammer für die elektrische Maschine handelt. Wenn die elektrische Maschine als eine Nassläufermaschine ausgeführt ist, sind die Statorkammer und die Bürstenkammer am Sitz der Rotorwelle, wo diese eine Trennwand zwischen Stator- und Bürstenkammer durchdringt, mittels einer Radialwellendichtung fluidisch gegeneinander abzudichten.
Es wird weiter gemäß der Erfindung ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das das Maschinengehäuse, das heißt das erste und das zweite Maschinengehäuseelement, aufweist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein ganz oder teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, also um ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, dessen elektrische Maschine mittels des Maschinengehäuses wie oben beschrieben beherbergt wird.
Es wird ein Koordinatensystem für die Maschinengehäuseelemente festgelegt, das mit einem Koordinatensystem des Maschinengehäuses sowie des Kraftfahrzeugs, in das das Maschinengehäuse eingebaut ist/wird, zusammenfällt. Wird also hierin auf eine Längs-/X-, Quer-/Y- oder Hoch-/Z-Richtung bzw. -achse des jeweiligen Maschinengehäuseelements oder dessen Elemente bzw. Bauteile bezuggenommen, wird dadurch auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage des jeweiligen Maschinengehäuseelements oder des Maschinengehäuses in Bezug auf das bestimmungsgemäß über seine Räder auf dem Boden aufgestellte Kraftfahrzeug abgestellt. Aus vorgegebenen zu erreichenden Gesamtfahrzeugeigenschaften (insbesondere aufgrund einer kundennahen Forderung, mit dem Kraftfahrzeug bis zu einer bestimmten Wattiefe schadlos Wasser durchfahren zu können) resultiert eine Watebene, die parallel zu einer Z-Ebene des Kraftfahrzeugs ist und über die vorgegebene Wattiefe zu einer Radaufstandsebene des Kraftfahrzeugs beabstandet ist. Bei einem bestimmungsgemäßen, nicht missbräuchlichen Watbetrieb des Kraftfahrzeugs darf dann Wasser, zum Beispiel Meer- bzw. Salzwasser, durchfahren werden, das höchstens so tief ist, wie die Wattiefe. Bei der Konstruktion bzw. Herstellung des jeweiligen Maschinengehäuseelements wird daher die durch das Kraftfahrzeug bestimmte Watebene berücksichtigt, und zwar in Bezug auf die bestimmungsgemäße Einbaulage des jeweiligen Maschinengehäuseelements oder des Maschinengehäuses.
Die Druckausgleichsnut weist einerseits eine Nutinnenmündung auf, mittels derer die Druckausgleichsnut an einer kammerseitigen Außenoberfläche des ersten Maschinengehäuseelements mündet. Des Weiteren weist die Druckausgleichsnut eine Nutaußenmündung auf, mittels derer die Druckausgleichsnut an einer umgebungsseitigen Außenoberfläche des ersten Maschinengehäuseelements mündet. Für das Maschinengehäuse gilt also entsprechend, dass die Druckausgleichsnut mittels ihrer Nutinnenmündung in die Maschinenkammer mündet und mittels ihrer Nutaußenmündung in eine Umgebung des Maschinengehäuses, sodass die Umgebung und die Maschinenkammer mittels der Druckausgleichsnut fluidisch miteinander verbunden sind. Die Druckausgleichsnut weist eine Nutinnenwand auf, die einen freien Nutquerschnitt der Druckausgleichsnut innenseitig begrenzt.
Die Nutaußenmündung mündet in bestimmungsgemäßer Einbaulage beim Waten mit dem Kraftfahrzeug unterhalb der für das Kraftfahrzeug vorgegebenen Watebene, die quer zur Hochachse z angeordnet ist. Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die Druckausgleichsnut bzw. deren freier Nutquerschnitt mit einem Fluid, etwa Luft, Wasser etc., durchströmbar. Allerdings ist beim Maschinengehäuse ein Durchströmen der Druckausgleichsnut mit Wasser oder einer wasserähnlichen Flüssigkeit verhindert. Denn das Wasser, das beim Waten mit dem Kraftfahrzeug unterhalb der Watebene danach strebt, durch die Druckausgleichsnut hindurch in die Maschinenkammer einzudringen, müsste unter einem Komprimieren der in der Druckausgleichsnut befindlichen Luft durch die Druckausgleichsnut strömen. Anders ausgedrückt müsste das Wasser den Luftdruck überwinden, der im Inneren der Maschinenkammer bzw. in der Druckausgleichsnut herrscht. Dies ist aber verhindert, da die Druckausgleichsnut zwischen deren Nutmündungen eine Nutlänge aufweist, die länger ist als eine Strecke, um welche die in der abgesehen von den Nutmündungen abgedichtete Druckausgleichsnut befindliche Luft sich durch das Wasser bei maximal zulässiger Wattiefe komprimieren lässt. Mit anderen Worten weist die Druckausgleichsnut zwischen deren Nutmündungen eine Nutlänge auf, die länger ist als die Strecke, die das Wasser bei maximal zulässiger Wattiefe durch Komprimieren der in der Druckausgleichsnut befindlichen Luft zurückzulegen in der Lage ist. Die Druckausgleichsnut ist abgesehen von ihren Nutmündungen abgedichtet, sofern die Maschinengehäuseelemente zum Maschinengehäuse bestimmungsgemäß aneinander fixiert sind. Nochmals anders ausgedrückt begrenzt die Nutinnenwand zwischen den Nutmündungen ein Druckausgleichsnutvolumen, das gezielt so bemessen ist, dass es unmöglich ist, dass darin befindliche Luft bei zu erwartender Maximalwattiefe des Kraftfahrzeugs durch das in die Druckausgleichsnut hineinstrebende Wasser so stark komprimiert wird, dass das Wasser die Druckausgleichsnut vollständig durchströmt und dadurch in die Maschinenkammer einströmt.
Durch die Größe und/oder die Geometrie der Druckausgleichsnut in Verbindung mit der abseits der Druckausgleichsnut fluidisch dichten Maschinenkammer wird ein unerwünschtes Eindringen von Wasser in die Maschinenkammer verhindert. Wird das Maschinengehäuse, insbesondere das das Maschinengehäuse aufweisende Kraftfahrzeug, in einem anderen Betrieb als dem Watbetrieb betrieben, ist mittels der Druckausgleichsvorrichtung, das heißt mittels der Druckausgleichsnut, dennoch ein Luftaustausch und somit ein Druckausgleich zwischen der Maschinenkammer und deren Umgebung zuverlässig gewährleistet. Insofern ist durch die Druckausgleichsnut eine besonders einfache und aufwandsarm herstellbare Druckausgleichsvorrichtung bereitgestellt.
Dem Gedanken an eine besonders einfach strukturierte, insbesondere teilearme Druckausgleichsvorrichtung trägt eine weitere mögliche Ausführungsform Rechnung, bei der vorgesehen ist, dass die Druckausgleichsnut frei von einem Fluidsperrelement ist. Das bedeutet, das erste Maschinengehäuseelement weist kein Fluidsperrelement auf, das eine Durchströmbarkeit der Druckausgleichsnut sperrt oder begrenzt. Das erste Maschinengehäuseelement, insbesondere dessen Druckausgleichsnut, weist zum Beispiel kein Ventil, keine Klappe etc. auf, also kein Element, mittels dessen der freie Nutquerschnitt der Druckausgleichsnut gegen ein Durchströmen mit einem Fluid ganz oder teilweise sperrbar ist. Durch die Abwesenheit von beweglichen Teilen, Steuerungselementen etc. ist die Druckausgleichsvorrichtung, das heißt die Druckausgleichsnut des ersten Maschinengehäuseelements, besonders robust und erwünschterweise besonders wenig anfällig für Fehlfunktionen.
Einer weiteren möglichen Ausgestaltung zufolge weist die Druckausgleichsnut zwischen den Nutmündungen einen länglichen geraden Steiganteil auf. Insbesondere weist die Druckausgleichsnut zwei oder mehr solcher Steiganteile auf. Der Steiganteil und die Hoch- bzw. Z-Achse schließen miteinander einen Steiganteilwinkel ein, der kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45° ist. Der Steiganteilwinkel kann ferner 0° betragen, was bedeutet, dass der Steiganteil und die Hochachse parallel zueinander verlaufen. Dadurch ist ein noch sichererer Watbetrieb möglich, da das Wasser, dass durch die Druckausgleichsnut in die Maschinenkammer strebt, zusätzlich zumindest einen Teil einer durch eine Wassereigenmasse verursachten Gewichtskraft in der Druckausgleichsnut überwinden müsste. Der Steiganteilwinkel kann zum Beispiel an Packaging-Vorgaben angepasst sein, wobei gilt, je kleiner der Steiganteilwinkel, desto besser wirkt die Gewichtskraft des Wassers einem Eindringen desselben in die Druckausgleichsnut entgegen.
Die Druckausgleichsnut des ersten Maschinengehäuseelements weist gemäß einer möglichen Weiterbildung zwischen ihren Nutmündungen einen Kurvenanteil auf, an welchem die Druckausgleichsnut um einen Kurvenwinkel - zum Beispiel um 90° - abbiegt. Es können zwei oder mehr solcher Kurvenanteile vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei Steiganteilabschnitte mittels eines solchen Kurvenanteils miteinander verbunden sein. Auf diese Weise ist die Druckausgleichsnut zwischen ihren Nutmündungen eine besonders lang, was einen besonders sicheren Schutz gegen das Eindringen von Wasser in die Maschinenkammer unterstützt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Nutmündungen entlang der Hochachse z um einen Nutmündungsabstand voneinander beabstandet sind, der mehr als 30 mm, insbesondere mindestens 50 mm, beträgt. Hierdurch wird dem Gedanken an einen besonders sichereren Watbetrieb in besonderem Maße Rechnung getragen, da das Wasser, dass durch die Druckausgleichsnut in die Maschinenkammer strebt, die in der Druckausgleichsnut befindliche Luft um mindestens 30 mm, insbesondere um mehr als 50 mm komprimieren müsste, um letztendlich in die Maschinenkammer eindringen zu können. Insbesondere in Verbindung mit einem Kurvenanteil oder mehr Kurvenanteile kann die Druckausgleichsnut zwischen den Nutmündungen eine weitaus längere Nutlänge als 30 mm oder 50 mm aufweisen, zum Beispiel wenn die Druckausgleichsnut durch den Einsatz von einer Vielzahl von Kurvenanteilen mäandernd zwischen den Nutmündungen ausgebildet ist. Damit ist wirksam verhindert, dass - sofern die als bestimmungsgemäß (das heißt als herstellerseitig zulässig) vorgegebenen Vorgaben für den Watbetrieb des Kraftfahrzeugs beim Waten mit demselben eingehalten werden - Wasser beim Waten in die Maschinenkammer eindringt.
Noch zuverlässiger ist der Schutz gegen das Eindringen von Wasser in die Maschinenkammer, wenn - wie eine weitere mögliche Ausgestaltung vorsieht - ein Flächeninhalt einer Querschnittsfigur des freien, das heißt durchströmbaren Nutquerschnitts der Druckausgleichsnut weniger als 3,5 mm², insbesondere weniger als 1,6 mm², beträgt. Auf diese Weise wird die Oberflächenspannung des Wassers ausgenutzt, derart, dass es unter einem Einströmen in die Nutaußenmündung die Nutinnenwand der Druckausgleichsnut besonders zuverlässig allseitig benetzt und dadurch die Druckausgleichsnut dicht verschließt. So kann kein Austausch von in der Druckausgleichsnut befindlicher Luft gegen das Wasser erfolgen. Der Querschnittsfigurflächeninhalt kann bei der Konzeptionierung oder Herstellung des Maschinengehäuseelements oder der Druckausgleichsnut an die entsprechenden physikalischen bzw. hydrostatischen Stoffeigenschaften von Wasser, insbesondere Salzwasser, angepasst werden. Um eine zur Abdichtung der Druckausgleichsnut erwünschte Oberflächenbenetzung mit dem Wasser noch weiter zu begünstigen, kann die Nutinnenwand speziell dazu eingerichtet sein. Zum Beispiel kann die Nutinnenwand mit einer die Oberflächenbenetzung begünstigenden/unterstützenden Struktur ausgeführt sein, etwa mittels einer Oberflächenbeschichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die Nutinnenwand thermisch, chemisch, spanend und/oder spanlos oberflächenbehandelt sein, um die die Oberflächenbenetzung begünstigende/unterstützende Struktur zu erzielen.
Der vorgenannte Vorteil, dass die Druckausgleichsnut so gestaltet ist, dass das Wasser selbst die Druckausgleichsnut gegen ein weiteres Einströmen des Wassers blockiert, wird gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform noch verstärkt, und zwar, indem vorgesehen ist, dass der Nutquerschnitt der Druckausgleichsnut gemäß einer Halbkreisscheibe gestaltet ist. Dabei beträgt ein Radius der Halbkreisscheibe insbesondere weniger als 2,0 mm oder weniger als 1,5 mm, zum Beispiel 1,0 mm. Zum einen ist die Herstellung der Druckausgleichsnut besonders einfach, da beispielsweise ein Kugelfräser eingesetzt werden kann. Zum anderen ist durch die halbkreiszylindrische Querschnittsfigur der Effekt der Oberflächenbenetzung noch verstärkt.
Obwohl bis hierher nur auf das erste Maschinengehäuseelement eingegangen wurde, ist zu verstehen, dass alternativ das zweite Maschinengehäuseelement die Druckausgleichsnut aufweisen kann. Demnach ist festzuhalten, dass eines der Maschinengehäuseelemente die Druckausgleichsnut aufweist. Ferner kann vorgesehen sein, dass beide Maschinengehäuseelemente je eine Druckausgleichnut gemäß der vorstehenden Beschreibung aufweisen. Hierzu sieht eine weitere mögliche Ausführungsform des Maschinengehäuses vor, dass es das erste Maschinengehäuseelement mit der Druckausgleichsnut und das zweite Maschinengehäuseelement mit einer mit der ersten Druckausgleichsnut korrespondierenden, zweiten Druckausgleichsnut aufweist. Dabei ist die zweite Flanschfläche des zweiten Maschinengehäuseelements spiegelbildlich zur ersten Flanschfläche ausgebildet, wodurch die Druckausgleichsnuten zwischen den Maschinengehäuseelementen miteinander ein Kanalelement bilden. Abgesehen von der spiegelbildlichen Ausführung der zweiten Druckausgleichsnut ist sie analog zu ersten Druckausgleichsnut ausgebildet. Somit gilt für die bestimmungsgemäße Einbaulage der Maschinengehäuseelemente, dass die erste Nutinnenwand der ersten Druckausgleichsnut und eine zweite Nutinnenwand der zweiten Druckausgleichsnut miteinander eine Kanalinnenwand des Kanalelements bilden. Die durch die Maschinengehäuseelemente begrenzte Maschinenkammer des Maschinengehäuses, das aus dem ersten und dem zweiten Maschinengehäuseelement (und gegebenenfalls aus weiteren Maschinengehäuseelement) gebildet ist, ist fluidisch dicht, außer an der Stelle, an der das Kanalelement an der kammerseitigen Außenoberfläche des ersten Maschinengehäuseelements in die Maschinenkammer mündet. In Verbindung mit der halbkreisscheibenförmigen Ausführung der (jeweiligen) Querschnittsfigur ergibt sich als Querschnittsfigur des Kanalelements eine Kreisscheibe, die das Benetzen der Kanalinnenwand mit dem in die Maschinenkammer strebenden Wasser begünstigt.
Kerngedanke der Erfindung ist es, eine Entlüftungskontur (die Druckausgleichnut oder - nuten) auf wenigstens einer der gegenüberliegenden Flanschflächen der Maschinengehäuseelemente auszubilden. Die Entlüftungskontur bzw. die Druckausgleichnut oder das Kanalelement wirkt als Druckausgleichsvorrichtung, indem sie gezielt dazu eingerichtet ist, ein Einströmen von Wasser in die Maschinenkammer zu verhindern, aber einen Luftaustausch zwischen der Maschinenkammer und deren Umgebung zuzulassen, wenn das Maschinengehäuse, insbesondere die jeweilige Nutaußenöffnung, nicht in Wasser eingetaucht ist. Wenn das Maschinengehäuse in eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, eingetaucht wird, müsste die Flüssigkeit eine statische Luftsäule, nämlich die in der Druckausgleichsnut befindliche Luft, verdrängen, bevor sie in die Maschinenkammer eindringen kann. Dies wird aber durch die Größe bzw. Geometrie der Druckausgleichsnut in Verbindung mit der abseits der Druckausgleichsnut fluidisch dichten Maschinenkammer verhindert.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht eines Maschinengehäuses, das ein erstes Maschinengehäuseelement und ein zweites Maschinengehäuseelement aufweist, wobei eine innenliegende Maschinenkammer und eine Umgebung des Maschinengehäuses mittels einer Druckausgleichsnut zum Druckausgleich fluidisch miteinander verbunden sind,
2 eine perspektivische Ansicht des ersten Maschinengehäuseelements mit Blick auf dessen erste Flanschfläche,
3 eine perspektivische Ansicht des zweiten Maschinengehäuseelements mit Blick auf dessen zweite Flanschfläche,
4 eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht einer der Flanschflächen und
5 eine ausschnittsweise Ansicht einer der Flanschflächen in anderer Perspektive.

Im Folgenden werden ein Maschinengehäuseelement 1, ein Maschinengehäuse 2, das das Maschinengehäuseelement 1 aufweist, sowie ein das Maschinengehäuse 2 aufweisendes Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) in gemeinsamer Beschreibung erläutert. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in 1 bis 5 mit gleichem Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht des Maschinengehäuses 2, das ein erstes Maschinengehäuseelement 1 und ein zweites Maschinengehäuseelement 3 aufweist. Das erste Maschinengehäuseelement 1 weist eine erste Flanschfläche 4 auf, wohingegen das zweite Maschinengehäuseelement 3 eine zweite Flanschfläche 5 aufweist. Die Flanschflächen 4, 5 sind aneinander flächig fixiert, wodurch das Maschinengehäuse 2 gebildet ist und eine durch die Maschinengehäuseelemente 1, 3 innenseitig begrenzte Maschinenkammer 6 gebildet ist. Die innenliegende Maschinenkammer 6 und eine Umgebung 7 des Maschinengehäuses 2 sind mittels einer Druckausgleichsnut 8 des ersten Maschinengehäuseelements 1 zum Druckausgleich fluidisch miteinander verbunden. Hierzu mündet die Druckausgleichsnut 8 über eine Nutinnenmündung 9 (siehe 2) einerseits an einer ersten kammerseitigen Außenoberfläche 10 (siehe 2) des ersten Maschinengehäuseelements 1 in die Maschinenkammer 6 und andererseits an einer ersten umgebungsseitigen Außenoberfläche 11 desselben Maschinengehäuseelements 1 über eine Nutaußenmündung 12 in die Umgebung 7. Abgesehen von der Druckausgleichsnut 8 sind die Maschinengehäuseelemente 1, 3 fluidisch dicht miteinander verbunden, sodass die Maschinenkammer 6 abseits der Druckausgleichsnut 8 fluidisch dicht ist, das heißt gegen ein Einströmen einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gesichert ist.
Hier im Beispiel handelt es sich bei dem Maschinengehäuse 2 um ein Gehäuse für eine elektrische Traktionsmaschine (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs, wobei es sich bei der Maschinenkammer 6 um eine Bürstenkammer für die elektrische Traktionsmaschine handelt. Das bedeutet, dass eine Rotorwelle der elektrischen Traktionsmaschine sich in die als die Bürstenkammer eingerichtete Maschinenkammer 6 hineinerstreckt. Das Maschinengehäuse 2 weist in diesem Fall eine weitere Maschinenkammer (nicht dargestellt) auf, die als Statorkammer ausgeführt ist und dazu eingerichtet ist, ein Statorpaket aufzunehmen. Ferner weist das erste Maschinengehäuseelement 1 hier einen für die Rotorwelle der Traktionsmaschine ausgebildeten Rotorwellensitz 13 auf. Die Maschinenkammer 6 ist in diesem Fall abseits der Druckausgleichsnut 8 fluidisch dicht, indem der Rotorwellensitz 13 mittels einer Radialwellendichtung (nicht dargestellt) in Verbindung mit der Rotorwelle abgedichtet ist. Um zum einen einen Druckausgleich zwischen der Maschinenkammer 6 und der Umgebung zu gewährleisten, damit die Dichtungsfunktion der Radialwellendichtung gewährleistet ist, und zum anderen bei einem Waten mit dem Kraftfahrzeug zu verhindern, dass Wasser in die Maschinenkammer 6 gelangt, fungiert die Druckausgleichsnut 8 als Druckausgleichsvorrichtung für das Maschinengehäuse 2. Hierfür weist die Druckausgleichsnut 8 zwischen deren Nutmündungen 9, 10 eine Nutlänge auf, die länger ist als eine Strecke, um die die in der Druckausgleichsnut 8 befindliche Luft mittels Wasser, das durch die Druckausgleichsnut 8 hindurchstrebt, bei einer für das Kraftfahrzeug maximal als zulässig vorgegebenen Wattiefe komprimierbar ist.
Vorliegend weist das zweite Maschinengehäuseelement 3 eine zweite Druckausgleichsnut 14 auf, die analog zur ersten Druckausgleichsnut 8 ausgeführt ist. Insofern mündet die zweite Druckausgleichsnut 14 über eine zweite Nutinnenmündung 15 (siehe 3) einerseits an einer zweiten kammerseitigen Außenoberfläche 16 (siehe 3) des zweiten Maschinengehäuseelements 3 in die Maschinenkammer 6 und andererseits an einer zweiten umgebungsseitigen Außenoberfläche 17 desselben Maschinengehäuseelements 3 über eine zweite Nutaußenmündung 18 in die Umgebung 7. Dabei korrespondieren die Druckausgleichsnuten 8, 14 miteinander, derart, dass beim hier beispielhaft erläuterten Maschinengehäuse 2 durch die Druckausgleichnuten 8, 14 ein Kanalelement 19 gebildet ist, mittels dessen die innenliegende Maschinenkammer 6 und die Umgebung 7 fluidisch miteinander verbunden sind. Hierzu sind die Druckausgleichsnuten 8, 14 hinsichtlich Geometrie, Größe und positioneller Lage (bezogen auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage der Maschinengehäuseelemente 1, 3) spiegelbildlich miteinander korrespondierend ausgebildet. Abgesehen vom Kanalelement 19 sind die Maschinengehäuseelemente 1, 3 fluidisch dicht miteinander verbunden, sodass die Maschinenkammer 6 abseits des Kanalelements 19 fluidisch dicht ist. Dabei fungiert das Kanalelement 19 als die Druckausgleichsvorrichtung des Maschinengehäuses 2.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten Maschinengehäuseelements 1 mit Blick auf dessen erste Flanschfläche 4, und 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Maschinengehäuseelements 3 mit Blick auf dessen zweite Flanschfläche 5. Aus einer Zusammenschau der 2 und 3 geht hervor, dass die Flanschflächen 4, 5 der Maschinengehäuseelemente 1, 3 spiegelbildlich ausgebildet sind. Es ist unerheblich, ob die Maschinengehäuseelemente 1, 3 abseits der jeweiligen Flanschfläche 4, 5 spiegelsymmetrisch zueinander oder unterschiedlich ausgebildet sind. Hier unterscheidet sich das erste Maschinengehäuseelement 1 vom zweiten Maschinengehäuseelement 3 dadurch, dass das erste Maschinengehäuseelement 1 den Rotorwellensitz 13 aufweist, wohingegen das zweite Maschinengehäuseelement 3 als ein Gehäusedeckel (also ohne Rotorwellensitz) ausgeführt ist.
Zwischen den Flanschflächen 4, 5 ist im vorliegenden Beispiel ein Dichtungselement (nicht dargestellt) angeordnet. Beispielsweise wird vor einem Zusammensetzen der Maschinengehäuseelemente 1, 3 ein Silikonstrang auf die Flanschflächen 4, 5 oder auf eine der Flanschflächen 4, 5 aufgebracht. Das Dichtungselement wird so appliziert, dass die jeweilige Druckausgleichsnut 8, 14 bzw. das Kanalelement 19 frei von Dichtungsmaterial bleibt. Insbesondere ist die jeweilige Druckausgleichsnut 8, 14 bzw. das Kanalelement 19 frei von einem Fluidsperrelement, etwa einem Ventil etc. Die Druckausgleichsvorrichtung ist insbesondere eine passive Konstruktion, das heißt frei von elektrischen/elektronischen Komponenten.
4 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht einer der Flanschflächen 4, 5. Zu erkennen ist, dass die jeweilige Druckausgleichsnut 8, 14 zwischen der jeweiligen Nutinnenmündung 9, 15 und der jeweiligen Nutaußenmündung 12, 18 einen länglichen geraden Steiganteil 20, vorliegend zwei Steiganteile 20, aufweist, wobei der jeweilige Steiganteil 20 mit der Hochachse z des Maschinengehäuseelements 1, 3 einen Steiganteilwinkel 21 einschließt, der kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45° ist. Zudem weist die Druckausgleichsnut 8, 14 hier im Beispiel zwischen ihren Nutmündungen 9, 12 bzw. 15, 18 einen Kurvenanteil 22, vorliegend zwei Kurvenanteile 22, auf, wobei die Druckausgleichsnut 8, 14 jeweils um einen Kurvenwinkel 23 abbiegt. Ferner geht aus 4 hervor, dass die jeweilige Nutinnenmündung 9, 15 und die jeweilige Nutaußenmündung 12, 18 entlang der Hochachse z um einen Nutmündungsabstand 24 voneinander beabstandet sind, der mehr als 30 mm, insbesondere mindestens 50 mm, beträgt.
5 zeigt eine ausschnittsweise Ansicht einer der Flanschflächen 4, 5 in anderer Perspektive, wobei zu erkennen ist, dass die jeweilige Druckausgleichsnut 8, 14 in die jeweilige Flanschfläche 4, 5 eintaucht, quasi als Vertiefung ausgeführt ist. Vorliegend ist die jeweilige Druckausgleichsnut 8, 14 in die entsprechende Flanschfläche 4,5 mithilfe eines Kugelfräsers eingefräst. Dabei beträgt ein Nutinnenradius 25 beispielsweise zwischen 1,0 mm oder 1,5 mm, vorliegend 1,0 mm. Dadurch stellt sich eine Querschnittsfigur eines freien bzw. durchströmbaren Nutquerschnitts der Druckausgleichsnut 8, 14 als eine Halbkreisscheibe dar, deren Flächeninhalt weniger als 3,5 mm², vorliegend weniger als 1,6 mm² beträgt.
Durch das Maschinengehäuseelement 1 ,3, durch das Maschinengehäuse 2 und durch das Kraftfahrzeug ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, wie ohne Einsatz zusätzlicher Bauteile und besonders bauraumeffizient eine besonders effiziente und aufwandsarme Entlüftung der Maschinenkammer 6 dargestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: erstes Maschinengehäuseelement
2: Maschinengehäuse
3: zweites Maschinengehäuseelement
4: erste Flanschfläche
5: zweite Flanschfläche
6: Maschinenkammer
7: Umgebung
8: erste Druckausgleichsnut
9: erste Nutinnenmündung
10: erste kammerseitige Außenoberfläche
11: erste umgebungsseitige Außenoberfläche
12: erste Nutaußenmündung
13: Rotorwellensitz
14: zweite Druckausgleichsnut
15: zweite Nutinnenmündung
16: zweite kammerseitige Außenoberfläche
17: zweite umgebungsseitige Außenoberfläche
18: zweite Nutaußenmündung
19: Kanalelement
20: Steiganteil
21: Steiganteilwinkel
22: Kurvenanteil
23: Kurvenwinkel
24: Nutmündungsabstand
25: Nutinnenradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20119461 U1 [0006]
DE 102021203301 A1 [0006]
DE 3707050 A1 [0006]

Claims

Maschinengehäuseelement (1), das zum Bilden einer Maschinenkammer (6) mit einem zweiten Maschinengehäuseelement (3) verbindbar ist, indem eine erste Flanschfläche (4) des ersten Maschinengehäuseelements (1) und eine damit korrespondierende, zweite Flanschfläche (5) des zweiten Maschinengehäuseelements (3) flächig miteinander verbunden werden, wobei - in der ersten Flanschfläche (4) eine Druckausgleichsnut (8) ausgebildet ist, die einerseits mittels einer Nutinnenmündung (9) an einer kammerseitigen Außenoberfläche (10) des ersten Maschinengehäuseelements (1) und andererseits mittels einer Nutaußenmündung (12) an einer umgebungsseitigen Außenoberfläche (11) des ersten Maschinengehäuseelements (1) mündet, - die Druckausgleichsnut (8) zwischen deren Nutmündungen (9, 12) eine Nutlänge aufweist, die länger ist als eine Strecke, um welche die in der Druckausgleichsnut (8) befindliche Luft mittels Wasser, das durch die abgesehen von den Nutmündungen (9, 12) abgedichtete Druckausgleichsnut (8) hindurchstrebt, bei maximal zulässiger Wattiefe komprimierbar ist.
Maschinengehäuseelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsnut (8) frei von einem Fluidsperrelement ist.
Maschinengehäuseelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsnut (8) zwischen den Nutmündungen (9, 12) einen länglichen geraden Steiganteil (20) aufweist, der mit einer Hochachse (z) des Maschinengehäuseelements (1) einen Steiganteilwinkel (21) einschließt, der kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 45° ist.
Maschinengehäuseelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsnut (8) zwischen ihren Nutmündungen (9, 12) einen Kurvenanteil (22) aufweist, an welchem die Druckausgleichsnut (8) um einen Kurvenwinkel (23) abbiegt.
Maschinengehäuseelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutmündungen (9, 12) entlang der Hochachse (z) um einen Nutmündungsabstand (24) voneinander beabstandet sind, der mehr als 30 mm, insbesondere mindestens 50 mm, beträgt.
Maschinengehäuseelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächeninhalt einer Querschnittsfigur eines freien Nutquerschnitts der Druckausgleichsnut (8) weniger als 3,5 mm², insbesondere weniger als 1,6 mm², beträgt.
Maschinengehäuseelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein freier Nutquerschnitt der Druckausgleichsnut (8) gemäß einer Halbkreisscheibe gestaltet ist.
Maschinengehäuse (2) mit einem nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführten, ersten Maschinengehäuseelement (1) und einem zweiten Maschinengehäuseelement (3), die über ihre Flanschflächen (4, 5) abgesehen von der Druckausgleichsnut (8) fluidisch dicht miteinander verbunden sind.
Maschinengehäuse (2) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die zweite Flanschfläche (5) des zweiten Maschinengehäuseelements (3) spiegelbildlich zur ersten Flanschfläche (4) ausgebildet ist, wodurch die Druckausgleichsnut (8) und eine zweite Druckausgleichsnut (14) des zweiten Maschinengehäuseelements (3) zwischen den Maschinengehäuseelementen (1, 3) miteinander ein Kanalelement (19) bilden.
Kraftfahrzeug mit einem nach Anspruch 7 oder 8 ausgeführten Maschinengehäuse (2).