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DE102023115811B3 - Luftabscheider für einen Hydraulikmittelkreislauf; Hydraulikmittelsystem sowie Antriebsvorrichtung - Google Patents

Luftabscheider für einen Hydraulikmittelkreislauf; Hydraulikmittelsystem sowie Antriebsvorrichtung Download PDF

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DE102023115811B3
DE102023115811B3 DE102023115811.2A DE102023115811A DE102023115811B3 DE 102023115811 B3 DE102023115811 B3 DE 102023115811B3 DE 102023115811 A DE102023115811 A DE 102023115811A DE 102023115811 B3 DE102023115811 B3 DE 102023115811B3
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DE
Germany
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air separator
outlet opening
hydraulic fluid
opening
air
Prior art date
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Active
Application number
DE102023115811.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Christoph Haschke
Torsten Pieper
Reinhard Stehr
Johannes Bernhardt
Michael Zeitler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Active legal-status Critical Current
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0042Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0412Cooling or heating; Control of temperature
    • F16H57/0415Air cooling or ventilation; Heat exchangers; Thermal insulations
    • F16H57/0416Air cooling or ventilation
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    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
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    • F16H57/0461Means to reduce foam formation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04Special measures taken in connection with the properties of the fluid
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftabscheider (1) für einen Hydraulikmittelkreislauf (2), mit einem mit einer Einlauföffnung (3) und einer dazu winklig versetzt ausgerichteten Auslauföffnung (4) ausgestatteten Entlüftungsgehäuse (5), wobei innerhalb des Entlüftungsgehäuses (5) ein durch eine stufenartige Erweiterung (6) des Strömungsquerschnittes gebildeter Totströmungsbereich (7) vorhanden ist und direkt oberhalb dieses Totströmungsbereiches (7) eine das Entlüftungsgehäuse (5) durchdringende Luftauslassöffnung (8) positioniert ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Hydraulikmittelsystem (20) mit dem Luftabscheider (1) sowie eine Antriebsvorrichtung (21) mit diesem Hydraulikmittelsystem (20).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Luftabscheider für einen Hydraulikmittelkreislauf, vorzugsweise einen Hydraulikmittelkreislauf eines Hydraulikmittelsystems, das weiter bevorzugt in einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Die Antriebsvorrichtung ist besonders bevorzugt als eine so genannte E-Achse ausgeführt und bildet demnach eine Baugruppe bestehend aus einer elektrischen Antriebsmaschine und einem der Antriebsmaschine nachgeschalteten Getriebe.
  • Prinzipiell besteht die Anforderung an eine Zufuhr eines Hydraulikmittels zur Schmierung und/oder Kühlung darin, dass dieses möglichst blasenfrei / schaumfrei an die entsprechenden Bestandteile geleitet wird, um eine effektive Kühlung und Schmierung zu ermöglichen. Das Verlangen immer kompaktere Hydraulikmittelsysteme umzusetzen und diese in immer kleinere Bauräume bestehender Antriebsvorrichtungen zu integrieren erschwert jedoch diese möglichst schaumfreie Hydraulikmittelzuführung. Dies ist insbesondere bei einer klassischen Tauchschmierung eines Getriebes der Fall. Eine so genannte Trockensumpfschmierung im herkömmlichen Sinne würde zwar die Planschverluste und die Verschäumung des Öls reduzieren, diese ist jedoch nur erreichbar, wenn zusätzliche Bauteile vorgesehen werden, wodurch mehr Bauraum benötigt wird bzw. der Herstellaufwand des Hydraulikmittelsystems deutlich ansteigt. Beispielsweise ist dazu ein Ölvorrat aus einem zusätzlichen Tank mittels einer Pumpe zu verteilen. Dieser Tank muss wiederum jedoch mittels einer zweiten, zusätzlichen Ölpumpe gefüllt werden, die dann den Sumpf unter dem Getriebe trocken hält. Ferner ist für eine solche Trockensumpfschmierung eine größere Menge an Hydraulikmittel notwendig.
  • Aus der Veröffentlichung DE 295 14 333 U1 Vorrichtung zum Entgasen einer Flüssigkeit, insbesondere in Warmwasserkreisläufen, unter Verwendung einer zwischen Ein- und Austrittsstutzen befindlichen Gasabscheidekammer bekannt. Dabei sind ein Druckreduziermittel im Eintrittsbereich der Flüssigkeitsströmung in die Gasabscheidekammer, ein Laminarisierungsmittel im Austrittsbereich der Gasabscheidekammer und eine zwischen Druckreduzier- und Laminarisierungsmittel im oberen Teil der Gasabscheidekammer befindliche Beruhigungszone mit Gassammelbereich vorgesehen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftabscheider für ein Hydraulikmittelsystem zur Verfügung zu stellen, der zum einen möglichst kompakt ausgebildet ist und zum anderen im Aufbau möglichst einfach gehalten ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Luftabscheider für einen Hydraulikmittelkreislauf beansprucht, der ein mit einer Einlauföffnung und einer dazu winklig versetzt ausgerichteten Auslauföffnung ausgestattetes Entlüftungsgehäuse aufweist, wobei innerhalb des Entlüftungsgehäuses ein durch eine stufenartige Erweiterung des Strömungsquerschnittes gebildeter Totströmungsbereich vorhanden ist und direkt oberhalb dieses Totströmungsbereiches eine das Entlüftungsgehäuse durchdringende Luftauslassöffnung positioniert / vorhanden / eingebracht ist. Dabei besitzt das Entlüftungsgehäuse zwischen der Einlauföffnung und der Auslauföffnung eine zusätzliche Ansaugöffnung, welche Ansaugöffnung an einer Stelle einer (im Betrieb herrschenden) maximalen Strömungsgeschwindigkeit (des Hydraulikmittels) in einen Kanalabschnitt des Entlüftungsgehäuses mündet. Dadurch kann über die Ansaugöffnung verlässlich weiteres blasenfreies Hydraulikmittel zugeführt werden.
  • Durch einen solchen Luftabscheider wird mit Hilfe eines einzigen Bauteils eine effektive Schaumreduzierung vor dem Eintritt / der Zuführung an die entsprechenden zu schmierenden und zu kühlenden Stellen signifikant reduziert. Der Luftabscheider ist zudem einfach im Aufbau und kompakt umgesetzt, sodass er in bestehende Bauräume einfach integriert werden kann.
  • Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Demnach ist es auch von Vorteil, wenn in einer beabsichtigten Einbaulage (des Luftabscheiders in dem Hydraulikmittelsystem) gesehen eine Unterseite der Luftauslassöffnung oberhalb einer Oberseite der Auslassöffnung positioniert ist. Dadurch wird eine sichere Entlüftung gewährleistet.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Einlauföffnung und die Auslassöffnung in zwei, sich um zumindest 90° zueinander versetzten Seitenwänden des Entlüftungsgehäuses eingebracht sind. Dadurch lässt sich das Entlüftungsgehäuse mit dem dazwischenliegenden Totströmungsbereich auf möglichst kompakte Weise ausformen.
  • Der Aufbau des Luftabscheiders wird auch möglichst einfach gehalten, wenn zwischen der Einlauföffnung und der Auslauföffnung ein, sich um zumindest 90° erstreckender bogenförmiger, erster Kanalabschnitt vorhanden / ausgebildet ist.
  • Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es für eine effektive Entschäumung auch zweckmäßig, wenn zwischen der Einlauföffnung und der Auslauföffnung ein, sich um zumindest 180° erstreckender, zweiter Kanalabschnitt vorhanden / ausgebildet ist.
  • Darauf abgestimmt ist es für die Anordnung des Totströmungsbereiches und eine ausreichende Entlüftung auch vorteilhaft, wenn dieser zu einem der Auslauföffnung nächstgelegenen Ende des zweiten Kanalabschnitts ausgebildet / angeordnet ist.
  • Insbesondere im Hinblick einer ausschließlich mit einem ersten Kanalabschnitt versehenen Luftabscheiders ist es zweckmäßig, wenn der Totströmungsbereich zu einer Innenseite des ersten Kanalabschnittes, das heißt zu einem Kurveninneren des vorzugsweise bogenförmigen ersten Kanalabschnittes, ausgebildet / angeordnet ist.
  • Für eine einfache Herstellbarkeit hat es sich auch als zuträglich erwiesen, wenn der Luftabscheider / das Entlüftungsgehäuse stoffeinteilig ausgebildet ist.
  • Ferner ist es für eine verlässliche Entlüftung zweckdienlich, wenn eine Oberseite der Einlauföffnung oberhalb der Oberseite der Auslauföffnung angeordnet ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hydraulikmittelsystem mit einer Pumpe und einem erfindungsgemäßen Luftabscheider nach zumindest einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Luftabscheider vor einem Ansaugkanal der Pumpe eingesetzt ist.
  • Auch betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine, einem dieser Antriebsmaschine entlang eines mechanischen Leistungsübertragungspfades nachgeschalteten Getriebe und einem mehrere Bestandteile der Antriebsmaschine und des Getriebes kühlenden und/oder schmierenden Hydraulikmittelsystem nach der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
  • Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Luftabscheiders nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein Entlüftungsgehäuse des Luftabscheiders derart partiell ausgespart dargestellt ist, dass ein den Luftabscheider im Betrieb durchdringender Hydraulikmittelstrom entlang eines (ersten) Kanalabschnitts sowie im Bereich eines seitlich dazu angeordneten Totströmungsbereiches gut zu erkennen ist,
    • 2 eine perspektivische Darstellung eines Luftabscheiders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, dessen Aufbau weitestgehend dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 gleicht, wobei der Luftabscheider nun zusätzlich eine im Bereich des (ersten) Kanalabschnitts eingebrachte Ansaugöffnung aufweist,
    • 3a und 3b zwei perspektivische Darstellungen des Luftabscheiders nach 2 schräg von oben, wobei eine Einlauföffnung, eine Auslauföffnung, die Ansaugöffnung und eine Luftauslassöffnung oberhalb des Totströmungsbereiches gut zu erkennen sind,
    • 4a bis 4e mehrere Seitendarstellungen des Luftabscheiders der 2, wobei 4a eine Unterseite, 4b eine die Ansaugöffnung aufweisende Seite, 4c eine der Auslauföffnung entgegengesetzte Seite, 4d eine Oberseite und 4e eine die Einlauföffnung aufweisende Seite zeigen,
    • 5 eine Schnittdarstellung eines Sumpfbereiches / Tankbereiches eines Hydraulikmittelsystems aufweisend den Luftabscheider nach 1, womit die beabsichtigte Einbaulage des Luftabscheiders zu erkennen ist,
    • 6 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Luftabscheiders nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei wiederum das Entlüftungsgehäuse des Luftabscheiders partiell ausgespart dargestellt ist und dadurch innerhalb des Luftabscheiders zwei Kanalabschnitte zu erkennen sind, die das Hydraulikmittel um 90° und anschließend wieder um 180° in entgegengesetzte Richtung umlenken, wobei der Totströmungsbereich an einem der Auslauföffnung zugewandten Ende eines zweiten Kanalabschnittes angeordnet ist,
    • 7 eine Schnittdarstellung des Luftabscheiders nach 6 durch die Luftauslassöffnung,
    • 8 eine Schnittdarstellung des Luftabscheiders nach 6 beabstandet zu der Luftauslassöffnung,
    • 9a und 9b zwei perspektivische Darstellungen des Luftabscheiders nach 6 schräg von oben,
    • 10 eine Seitenansicht des Luftabscheiders nach 6 von der die Auslauföffnung aufweisenden Seite,
    • 11 a bis 11e weitere Seitendarstellungen des Luftabscheiders nach 6, wobei 11a eine Unterseite, 11b eine der Seite mit der Einlauföffnung gegenüberliegende Seite, 11c eine die Ansaugöffnung aufweisende Seite, 11d eine Oberseite und 11e eine die Einlauföffnung aufweisende Seite zeigen, sowie
    • 12 eine Schnittdarstellung eines Sumpfbereiches eines Hydraulikmittelsystems aufweisend den Luftabscheider nach 6.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Ein erfindungsgemäßer Luftabscheider 1 ist in 1 in Bezug auf ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die nachfolgend in Bezug auf die weiteren Ausführungsbeispiele beschriebenen Luftabscheider 1 weisen im Prinzip im Wesentlichen dieselbe Funktionsweise und denselben Aufbau wie dieser Luftabscheider 1 des ersten Ausführungsbeispiels auf, sodass nachfolgend der Kürze wegen lediglich die wesentlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen behandelt sind.
  • In Bezug auf den bevorzugten Einsatzbereich des Luftabscheiders 1 der 1 sei auch auf 5 verwiesen. Der Luftabscheider 1 ist in seinem bevorzugten Einsatzbereich erfindungsgemäß in einem Hydraulikmittelkreislauf 2 eines Hydraulikmittelsystems 20 eingesetzt. Insbesondere ist der Luftabscheider 1 entlang des Hydraulikmittelkreislaufs 2 betrachtet vor einer Pumpe 19, die hier lediglich rein schematisch dargestellt ist, angeordnet / eingesetzt. Eine Auslauföffnung 4 des Luftabscheiders 1 ist somit unmittelbar mit einem Ansaugkanal 18 der Pumpe 19 verbunden.
  • Das Hydraulikmittelsystem 20 dient im Betrieb wiederum bevorzugt zum Schmieren und Kühlen verschiedener Bestandteile einer als E-Achse ausgebildeten Antriebsvorrichtung 21 eines Kraftfahrzeuges. Die Antriebsvorrichtung 21 ist damit mit einer elektrischen Antriebsmaschine 22 und einem daran anschließenden Getriebe 23 auf übliche Weise ausgestattet. Das Hydraulikmittelsystem 20 dient somit zum Versorgen verschiedener Bestandteile zur Kühlung und zur Schmierung innerhalb der Antriebsvorrichtung 21.
  • In 5 wird ferner deutlich, dass der Luftabscheider 1 in einem Sumpfbereich 28 eines als Tank / Reservoir dienenden Gehäusebereiches (vorzugsweise der Antriebsvorrichtung 21) eingesetzt ist. Der Sumpfbereich 28 ist derart ausgebildet und im Betrieb mit Hydraulikmittel befüllt, dass der Luftabscheider 1 stets in seiner beabsichtigten Einbaulage, sprich in Bezug auf ein wirkendes Schwerkraftfeld gesehen, unterhalb eines Mindestfüllstandes 29 an Hydraulikmittel im Sumpfbereich 28 angeordnet ist.
  • Mit 5 wird auch deutlich, dass der zur Entlüftung dienende Luftabscheider 1 eine Auslauföffnung 4 aufweist, die in der beabsichtigten Einbaulage gesehen, sprich in Bezug auf ein wirkendes Schwerkraftfeld gesehen, unterhalb einer Einlauföffnung 3 des Luftabscheiders 1 angeordnet ist. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Einlauföffnung 3 üblicherweise von dem Sumpfbereich getrennt ist / von außerhalb des Sumpfbereiches 28 direkt in den Luftabscheider 1 eintritt. Die Auslauföffnung 4 kann dabei in den Sumpfbereich 28 einmünden oder alternativ direkt weiter in Richtung der Pumpe 19 aus dem Sumpfbereich 28 / dem den Sumpfbereich 28 bildenden Gehäusebereich austreten.
  • Unter Zusammenschau der 1 und 5 wird deutlich, dass der Luftabscheider 1 im Wesentlichen einteilig realisiert ist und ein stoffeinteilig ausgebildetes Entlüftungsgehäuse 5 aufweist bzw. in dieser Ausführung unmittelbar ausbildet. Das Entlüftungsgehäuse 5 ist im Wesentlichen topfförmig, wobei diese Topfform mit ihrem Boden nach oben gerichtet / positioniert ist und damit einen nach oben hin ausgerichteten Deckelbereich 24 bildet. Eine Luftauslassöffnung 8 des Luftabscheiders 1, durch die die sich im Betrieb im Luftabscheider 1 abgesonderte Luft abgeschieden / abgeführt wird, durchdringt diesen Deckelbereich 24 nach oben hin. Die Luftauslassöffnung 8 tritt dabei zur Umgebung, sprich den Sumpfbereich 28 hin aus. Durch die Luftauslassöffnung 8 ist somit ein Innenraum 25 des Entlüftungsgehäuses 5 mit einer Umgebung gekoppelt. Es ist in 5 auch gut zu erkennen, dass eine Unterseite 17 der Luftauslassöffnung 8 in der Einbaulage oberhalb einer Oberseite 16 der Auslauföffnung 4 (hier um den Abstand Δh) beabstandet angeordnet ist. Die Luftauslassöffnung 8 ist mündet dabei zu dem Innenraum 25 hin unmittelbar in einen nachfolgend näher beschriebenen Totströmungsbereich 7 / Totwasserbereich ein.
  • In 1 wird ferner deutlich, dass das Entlüftungsgehäuse 5 im Wesentlichen als quaderförmige Schachtelhälfte realisiert ist. Demnach weist das Entlüftungsgehäuse 5 vier um 90° zu dem Deckelbereich 24 anschließende Seitenwände 9a bis 9d auf. Die Seitenwände 9a bis 9d bilden die seitliche Begrenzung des Luftabscheiders 1. Zu seiner Unterseite / nach unten hin ist das Entlüftungsgehäuse 5 ohne Wand / geöffnet ausgebildet.
  • In einer ersten Seitenwand 9a des Entlüftungsgehäuse 5 ist die Einlauföffnung 3 eingebracht. Die Auslauföffnung 4 ist in einer, um 90° zur ersten Seitenwand 9a versetzten / winklig angeordneten, zweiten Seitenwand 9b eingebracht. Ein Übergang zwischen einer dritten Seitenwand 9c und einer vierten Seitenwand 9d ist hierbei gebogen / bogenförmig umgesetzt, unter Ausbildung einer Kurve / Rundung, sodass sich entlang der dritten Seitenwand 9c und der vierten Seitenwand 9d in dem Innenraum 25 ein bogenförmig verlaufender (erster) Kanalabschnitt 12 zwischen der Einlauföffnung 3 und der Auslauföffnung 4 bildet.
  • In 1 sind durch Strömungspfeile 28 entsprechende Hydraulikmittelströme, wie sie im Betrieb stattfinden, eingezeichnet. Je dicker der Strömungspfeil 28, umso höher die Strömungsgeschwindigkeit. Es ist demnach gut zu erkennen, dass eine Strömungsgeschwindigkeit (von der Einlauföffnung 3 zur Auslauföffnung 4 hin betrachtet) unmittelbar an einer Innenseite der dritten und vierten Seitenwände 9c, 9d, am Übergang zwischen der dritten Seitenwand 9c und der vierten Seitenwand 9d am höchsten ist.
  • Ferner ist gut zu erkennen, dass das Entlüftungsgehäuse 5 unmittelbar auf einer dem Innenraum 25 zugewandten Seite der Einlauföffnung 3 eine stufenartige Erweiterung 6 des Strömungsquerschnittes der Einlauföffnung 3 bildet. Diese Erweiterung 6 bewirkt, dass sich nach Eintritt des Hydraulikmittels durch die Einlauföffnung 3, unmittelbar hinter der Einlauföffnung 3, zu einer Innenseite 15 des ersten Kanalabschnitts 12 versetzt ein Totströmungsbereich 7 bildet. In diesem Totströmungsbereich 7 finden strömungsdynamisch bedingt deutlich geringere Strömungsgeschwindigkeiten statt als im ersten Kanalabschnitt 12, sodass sich das Hydraulikmittel an dieser Stelle entsprechend verlangsamt und sich gegebenenfalls zuvor gebildeter Schaum ablagert. Damit kann Luft durch die unmittelbar oberhalb dieses Totströmungsbereiches 7 angeordnete Luftauslassöffnung 8 entweichen. Der Totströmungsbereich 7 ist insbesondere in einem Eckbereich 27 / Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand 9a, 9b (zwischen der Einlauföffnung 3 und der Auslauföffnung 4) gebildet.
  • In den 2 bis 4d ist ferner ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das dem ersten Ausführungsbeispiel weitestgehend entspricht. Ergänzend hierzu ist nun eine Ansaugöffnung 10 kurz vor der Auslauföffnung 4 vorhanden. Diese Ansaugöffnung 10 durchdringt die vierte Seitenwand 9d. Die vierte Seitenwand schließt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel unmittelbar an die zweite Seitenwand 9b (vorzugsweise rechtwinklig) an. Die Ansaugöffnung 10 ist mit ihrer Oberseite unterhalb der Oberseite 16 der Auslauföffnung 4 sowie weiter bevorzugt auch unterhalb einer Oberseite der Einlauföffnung 3 positioniert. Die Ansaugöffnung 10 ist insbesondere in Strömungsrichtung des ersten Kanalabschnittes 12 gesehen an einer Stelle 11 nach dem Übergang, sprich unmittelbar nach dem Bereich einer maximal auftretenden Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmittels oder gar noch in dem Bereich einer maximal auftretenden Strömungsgeschwindigkeit im ersten Kanalabschnitt 12 positioniert. Nähere Ausbildungen des Entlüftungsgehäuses 5 der beiden ersten Ausführungsbeispiele werden durch die 3a bis 4d ersichtlich.
  • Ein erfindungsgemäßes drittes Ausführungsbeispiel ist schließlich in den 6 bis 12 näher zu erkennen. Hierbei ist das Entlüftungsgehäuse 5 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel etwas komplexer ausgebildet. Kommend von der Einlauföffnung 3 ist zunächst ein erster Kanalabschnitt 12 ausgebildet, der sich um 90° zu der der Auslauföffnung 4 abgewandten (dritten) Seitenwand 9c hin erstreckt. An diesen ersten Kanalabschnitt 12 schließt ein zweiter Kanalabschnitt 13 an, der sich um 180° zu der Auslauföffnung 4 hin erstreckt. So bildet sich ein im Wesentlichen U-förmiger Kanal durch die beiden aneinander anschließenden Kanalabschnitte 12, 13.
  • Es ist ferner zu erkennen, dass der Totströmungsbereich 7 im Bereich eines an die Auslauföffnung 4 unmittelbar anschließenden Ende 14 des zweiten Kanalabschnitts 13 gebildet ist. Der Totströmungsbereich 7 ist insbesondere als ein Hinterschnittbereich / Eckbereich 27 realisiert, der zwischen einem den ersten Kanalabschnitt 12 mit begrenzenden Stegbereich 30 und der zweiten Seitenwand 9b angeordnet ist.
  • Ferner ist zu erkennen, dass die Ansaugöffnung 10 nun in der dritten Seitenwand 9c eingebracht ist, wodurch die vierte Seitenwand 9d im Wesentlichen ohne Öffnung umgesetzt ist. Somit ist auch die Ansaugöffnung 10 in dieser Ausführung wiederum in einem Bereich maximaler Strömungsgeschwindigkeit des im Betrieb fließenden Hydraulikmittels eingebracht.
  • Mit 12 ist wiederum der Einsatz des Luftabscheiders 1 der 6 in einem Hydraulikmittelsystem 20 zu erkennen.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine gezielte konstruktive Maßnahme umgesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeit des Öls herabzusetzen und somit ein Abscheiden der Luft zu ermöglichen. Dafür werden insbesondere mehrere physikalische Gesetzmäßigkeiten zur Anwendung gebracht: Starke Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit durch sprunghaften Anstieg des durchströmten Querschnitts; Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit durch gezieltes Umlenken zur Schaffung von Totwassergebieten; Ausnutzung der geodätischen Höhe zur sicheren Abführung der abgeschiedenen Luft.
  • Eine konstruktive Umsetzung erfolgt bevorzugt in einem zusätzlichen Bauteil, das gegenständlich als Luftabscheider 1 bezeichnet ist. Zusätzlich kann in dem Luftabscheider 1 eine weitere Funktionalität abgebildet werden, die es erlaubt zwei getrennte Ölströme wieder zusammenzuführen. Dafür wird der Luftabscheider 1 im Ölsumpf soweit wie möglich unterhalb des Ölspiegels platziert und neben dem direkt durchströmten Hauptkanal eine zusätzliche Saugstelle am Grund des Sumpfes bereitgestellt. Da beim Betrieb des Getriebes immer ein verschäumtes Luft-Öl-Gemisch entsteht und sich dieses dann an der Oberfläche des Ölspiegels sammelt, wird durch die tief liegende Saugstelle immer nur bereits beruhigtes, nicht verschäumtes Öl wieder zurück in den Kreislauf gesaugt.
  • Hervorzuheben ist hier auch die optimale Führung des Hauptölstroms auf direktem Weg durch den Luftabscheider 1. Dieser möglichst kurze Weg und die daraus resultierende sehr kurze Verweildauer in der Nähe des Sumpfes tragen maßgeblich dazu bei, das die thermische Energie, die im Hauptölstrom transportiert wird, nur zu einem geringen Maß an den Sumpf abgegeben wird. Damit wird das „heat harvesting“, insbesondere bei E-Achssystemen mit integriertem Thermomanagementsystem (TMS) im gesamten Ölkreislauf weiter optimiert.
  • Optional kann ein Luftabscheider 1, der ohne Saugstelle ausgeführt wird, in jedem Ölkreislauf zum Einsatz kommen, wo ein es keinen Sumpf, keinen Ausgleichsbehälter oder ähnliches gibt. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten können auch dort angewendet werden.
  • Auch eine direkte Integration des Luftabscheiders 1 - z.B. - in eine Pumpe, in einen Aktor, in ein Ventil, in ein Thermoelement oder auch in ein Filtergehäuse oder Getriebegehäuse ist möglich.
  • Des Weiteren kann der Luftabscheider 1 dieser Bauart auch für andere fluidische Kreisläufe zum Einsatz kommen, z.B. in verschiedenen Kühlmittelkreisen in Kraftfahrzeugen. Auch dort wird häufig ein Blasenfreies bzw. nicht verschäumtes Fluid benötigt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Luftabscheider
    2
    Hydraulikmittelkreislauf
    3
    Einlauföffnung
    4
    Auslauföffnung
    5
    Entlüftungsgehäuse
    6
    Erweiterung
    7
    Totströmungsbereich
    8
    Luftauslassöffnung
    9a
    erste Seitenwand
    9b
    zweite Seitenwand
    9c
    dritte Seitenwand
    9d
    vierte Seitenwand
    10
    Ansaugöffnung
    11
    Stelle
    12
    erster Kanalabschnitt
    13
    zweiter Kanalabschnitt
    14
    Ende
    15
    Innenseite
    16
    Oberseite der Auslauföffnung
    17
    Unterseite der Luftauslassöffnung
    18
    Ansaugkanal
    19
    Pumpe
    20
    Hydraulikmittelsystem
    21
    Antriebsvorrichtung
    22
    Antriebsmaschine
    23
    Getriebe
    24
    Deckelbereich
    25
    Innenraum
    26
    Strömungspfeil
    27
    Eckbereich
    28
    Sumpfbereich
    29
    Mindestfüllstand
    30
    Stegbereich

Claims (9)

  1. Luftabscheider (1) für einen Hydraulikmittelkreislauf (2), mit einem mit einer Einlauföffnung (3) und einer dazu winklig versetzt ausgerichteten Auslauföffnung (4) ausgestatteten Entlüftungsgehäuse (5), wobei innerhalb des Entlüftungsgehäuses (5) ein durch eine stufenartige Erweiterung (6) des Strömungsquerschnittes gebildeter Totströmungsbereich (7) vorhanden ist und direkt oberhalb dieses Totströmungsbereiches (7) eine das Entlüftungsgehäuse (5) durchdringende Luftauslassöffnung (8) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsgehäuse (5) zwischen der Einlauföffnung (3) und der Auslauföffnung (4) eine zusätzliche Ansaugöffnung (10) besitzt, welche Ansaugöffnung (10) an einer Stelle (11) einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit in einen Kanalabschnitt (12, 13) des Entlüftungsgehäuses (5) mündet.
  2. Luftabscheider (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer beabsichtigten Einbaulage gesehen eine Unterseite (17) der Luftauslassöffnung (8) oberhalb einer Oberseite (16) der Auslauföffnung (4) positioniert ist.
  3. Luftabscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauföffnung (3) und die Auslauföffnung (4) in zwei, sich um zumindest 90° zueinander versetzten Seitenwänden (9a, 9b) des Entlüftungsgehäuses (5) eingebracht sind.
  4. Luftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einlauföffnung (3) und der Auslauföffnung (4) ein, sich um zumindest 90° erstreckender bogenförmiger, erster Kanalabschnitt (12) vorhanden ist.
  5. Luftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einlauföffnung (3) und der Auslauföffnung (4) ein, sich um zumindest 180° erstreckender bogenförmiger, zweiter Kanalabschnitt (13) vorhanden ist.
  6. Luftabscheider (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Totströmungsbereich (7) zu einem der Auslauföffnung (4) nächstgelegenen Ende (14) des zweiten Kanalabschnitts (13) ausgebildet ist.
  7. Luftabscheider (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Totströmungsbereich (7) zu einer Innenseite (15) des ersten Kanalabschnitts (12) ausgebildet ist.
  8. Hydraulikmittelsystem (20) mit einer Pumpe (19) und einem Luftabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Luftabscheider (1) vor einem Ansaugkanal (18) der Pumpe (19) eingesetzt ist.
  9. Antriebsvorrichtung (21) für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine (22), einem dieser Antriebsmaschine (22) entlang eines mechanischen Leistungsübertragungspfades nachgeschalteten Getriebe (23) und einem mehrere Bestandteile der Antriebsmaschine (22) und des Getriebes (23) kühlenden und/oder schmierenden Hydraulikmittelsystem (20) nach Anspruch 8.
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DE29514333U1 (de) 1994-09-09 1995-11-09 Gebr. Meibes Zeitspar-Armaturen für Heiztechnik GmbH, 30938 Burgwedel Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten

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