CN112805492B - 密封元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于密封用于电池壳体(26)的电池盖(10)的密封元件(14)，其具有至少一个沿径向方向延伸的、可变形的密封唇(18,20)。所述密封唇的相对于接触面(28)的径向延伸尺度(22)超过距该接触面的距离一个超出部(24)。在至少一个可变形的密封唇(18,20)上成型有至少一个径向延伸的肋(54,56)。

Description

密封元件
技术领域
本发明涉及一种用于密封电池壳体的电池盖的密封元件以及该密封元件在电池、通常是LEM电池、尤其是LeM48V电池中的使用。
背景技术
WO 2015/135541 A1涉及一种用于液压的活塞-缸组件的密封件。该文献公开了一种密封件，所述密封件这样地构造，使得其沿密封方向基本上U形或V形地成形并且将密封唇压到各待密封的密封面上。密封唇以杠杆状的延续部相对于各密封面运动。该文献提及由硅树脂、EPDM或HMBR构成的弹性体密封件，所述弹性体密封件通过其几何形状在安装状态下被预紧。此外，设置具有静态密封唇的夹紧元件。密封元件具有带有密封唇的基体，其中，设置具有突起部的密封轮廓。为了将预紧元件固定在密封元件上，在预紧元件上构造有外翻部。预紧元件可以通过一个或多个塑料构件构成。
DE 10 2009 005 775 A1涉及一种轴承密封组件。该轴承密封组件包括密封环和具有至少一个轴向指向的工作面的工作环，其中，在密封环上成型有至少一个第一密封唇，用于贴靠在所述轴向指向的工作面上。密封环具有弧形的突起部，在该突起部的自由端部上成型有第一密封唇。通过成型第一密封唇，即使在密封材料相对较硬的情况下也可以良好地配量密封唇的支承力。
DE 10 2009 022 109 A1涉及一种具有低透气性的回转接头。该回转接头包括密封装置。该密封装置具有薄片式密封件，其中，薄片密封地贴靠在轴的圆周面上并且能够沿轴向方向压紧。此外，密封装置可以作为径向波纹密封件配备有金属密封唇，该密封唇在接触区域内具有V形轮廓。
发明内容
根据本发明提出一种用于密封用于电池的电池盖的密封元件，该密封元件具有至少一个沿径向方向延伸的、可变形的密封唇，该密封唇的相对于接触面的径向延伸尺度超过距该接触面的距离一个超出部。在至少一个可变形的密封唇上成型有至少一个径向延伸的肋。
通过根据本发明提出的解决方案给出一种密封元件，该密封元件作为静态密封元件在大批量生产中补偿较大的构件公差并且在密封部位处保持尽可能恒定的最大接触压力。
在根据本发明提出的解决方案的一个扩展方案中，至少一个肋成型在至少一个密封唇的在变形状态下朝向接触面的一侧上。该接触面尤其是电池的壳体的内侧。
在根据本发明提出的解决方案的一个扩展方案中，至少一个肋环绕地实施在至少一个密封唇上。
根据本发明提出的密封元件包括至少一个肋，该肋可以实施成不同几何形状。因此，至少一个肋可以实施成半圆几何形状，使得半圆与待产生密封的接触面对置。另一方面，至少一个肋也可以实施成四边形几何形状或三角形几何形状，其中，在三角形几何形状的情况下，至少一个肋具有逐渐变尖的角端部。
如果至少一个肋实施成半圆几何形状或四边形或者三角形几何形状，则在待密封的接触面上可以实现点接触，或在使用半圆几何形状的情况下实现球面接触。
在至少一个肋与接触面之间的点接触中，存在接触面和密封元件之间的接触压力p的接触压力最大值。通过根据本发明提出的解决方案，该压力最大值即使在根据本发明提出的密封元件进一步变形时也能够被保持，具体而言只要所述至少一个肋与接触面之间存在点接触。如果例如在密封元件上成型有多个具有径向延伸部的密封唇，则在第一密封唇(肋成型在该第一密封唇上)强烈变形时，沿装配方向观察，该紧接着的密封元件(肋成型在该密封元件上)可以承担与接触面的点接触。因此，通过根据本发明提出的解决方案可以实现在各起作用的密封配对件方面的冗余。
此外，本发明还涉及密封元件在电池上的使用，该电池的壳体用电池盖密封。
本发明还涉及密封元件在LeM48V电池(莱姆电池)上的使用，LeM[LightElectrical Mobility]。
如上所述，根据本发明提出的密封元件可以在大批量生产中补偿通常在单个构件之间、即电池壳体和电池盖之间出现的公差。此外，通过根据本发明提出的解决方案也可以补偿在装配器件方面的偏差。通过根据本发明提出的密封元件，可以在由于构件装配公差而可能产生的大的压紧时避免最大接触压力的急剧下降。
通过根据本发明提出的解决方案，在密封元件和接触面之间保持恒定的最大接触压力：同时可以补偿较大的制造公差。通过较粗地设计尺寸的构件构型和装配构型产生成本优势。根据可以构造在根据本发明提出的密封元件上或者说在该密封元件的密封唇上的肋的数量而定，可以实现多重的冗余。
与根据现有技术的解决方案相比，根据本发明提出的密封元件通常改善静态的、沿径向方向起作用的薄片式密封件的稳健性。
根据本发明所提出的解决方案的另一优点在于，密封元件在打开电池时在电池单体排气的情况下构成安全元件。在最小打开压力和最大压紧压力之间应找到最优值，所述最小打开压力出于安全原因必须遵守，所述最大压紧压力用于保持密封作用。根据本发明提出的解决方案确保了一方面对遵守最小打开压力的安全要求和另一方面在用于产生高质量的压紧的最大压紧压力方面的功能性要求之间的折衷。
附图说明
借助附图在下面详细描述本发明。
附图示出了：
图1被接收在待密封部件上的密封元件和一构件，例如壳体，在该壳体上可以装配有电池盖，
图2在密封部位上的最大接触压力的定性的走势，
图2.1密封唇的第一偏转，
图2.2密封唇的第二偏转，
图3最大接触压力p的定性的走势，
图3.1具有第一肋和示意的第二肋的密封唇轮廓，
图4电池壳体，
图4.1根据图4的电池壳体的纵截面，
图4.2在电池壳体和盖之间的密封元件的细节视图，和
图5电池壳体的俯视图。
具体实施方式
从根据图1的示图可以看到，电池盖10设有密封元件14。密封元件14被施加到电池盖10的贴靠面12上并且作为LSR密封件16提供。密封元件14包括第一密封唇18和第二密封唇20。这两个密封唇18和20相应于径向延伸尺度22在径向方向上相对于贴靠面12延伸。
电池壳体26位于密封元件14下方，该电池壳体在其朝向密封元件14或者说密封元件的密封唇18、20的一侧上具有接触面28。在图1中所示的密封元件14沿装配方向30装配，即被推入到电池壳体26中，使得沿径向方向延伸的两个密封唇18或20经历变形，因为这两个密封唇是可弹性变形的。两个密封唇18、20的径向延伸尺度22这样测量，使得这两个密封唇分别具有超过密封元件14与电池壳体26的接触面28之间的间距32的超出部24。
在图2、2.1和2.2中绘制出密封元件14的接触压力的定性的走势，分别与密封唇18、20之一的变形程度相比较。
由根据图2的示图看到，在根据图1的示图沿装配方向30装配密封元件14时，例如第一密封唇18经历变形，如该第一密封唇在图2.1中所示的那样。在相应于图2.1的变形状态42中，第一密封唇18经历第一偏转48。在该第一偏转48中，在第一密封唇18的尖端与电池壳体26的基本上沿垂直方向延伸的接触面28之间出现点接触44。第一密封唇18的在图2.1中所示的变形状态42对应于接触压力走势36达到的接触压力最大值38，在此绘制出该接触压力走势关于超出部24的变化。
如从接触压力p的走势中进一步得知，在第一密封唇18进一步变形时，如该第一密封唇在图2.2中所示的那样，出现强烈的接触压力下降64，该接触压力下降在图2中通过接触压力最小值40来表征，并且该接触压力下降相应于第一密封唇18的在图2.2中所示的变形状态。如从图2.2看到，第一密封唇18处于变形状态42下，该变形状态相应于第二偏转50。在图2.2所示的状态下，第一密封唇18的外侧68面式地贴靠46在待密封的电池壳体26的接触面28上。图2示出，在接触压力最大值38(参见第一密封唇18的第一偏转48)与在图2.2中所示的状态(参见第一密封唇18的第二偏转50)之间出现强烈的接触压力下降64。由此，使密封功能的质量变差。
在图3和3.1中示出密封元件14和待密封的电池壳体26的接触面28之间的接触压力p的走势。
如从图3.1看到，在该示图中，第一密封唇18设有密封唇轮廓52，该密封唇轮廓具有第一肋54或第一和第二肋54、56。第一肋54和必要时第二肋56位于第一密封唇18的外侧68上，而第一密封唇18的内侧66没有轮廓。在根据图3.1的示图中，位于第一密封唇18的外侧68上的第一肋54以点接触70贴靠在待密封的电池壳体26的接触面28上。在该状态下，相应于曲线图调整接触压力p的接触压力最大值38。在图3.1所示的密封唇轮廓52中，接触压力最大值38也在第一密封唇18进一步变形、即偏转时被保持，因为即使当第一密封唇18在第一肋54和待密封的电池壳体26的基本上沿竖直方向延伸的接触面28之间进一步变形时，也保持第一肋54与接触面28之间的点接触70。
这意味着，根据本发明提出的解决方案即使在第一密封唇18进一步变形时也保持接触压力最大值38，因为仍保持点接触70。
在第一肋54或第二肋56的在图3.1中所示的几何形状的变型中，肋54、56也可以实施成矩形几何形状60或三角形几何形状62或(如所示出的那样)半圆几何形状58。在半圆几何形状58构造在第一肋54上的情况下产生点接触70，在第一肋54的三角形几何形状62的情况下也产生点接触70。如果第一肋54或第二肋56成型为矩形几何结构60，则形成密封面74，然而，该密封面与根据图2.2的示图相比具有明显更小的垂直延伸尺度。
如果在密封元件14上实施有多个密封唇18、20，则通过多个密封唇18、20以点接触70达到待密封的电池壳体26的接触面28可以实现在保持接触压力最大值38方面的冗余。因此，虽然密封位置会偏移，但接触压力最大值38始终保持不变。
根据相对彼此要密封的构件的公差大小而定，通过根据本发明提出的密封元件14可以保持能够实现密封的接触压力p，该接触压力p位于接触压力最大值38附近。
通过根据本发明提出的解决方案得到基本上恒定的最大接触压力p，该最大接触压力也可以在较大的构件公差上看被保持。通过根据本发明提出的解决方案，通过较粗的构件和装配工具构型产生成本优势。相应于与成型在密封唇18、20的外侧68上的几何形状相同的肋54、56的数量，可以调整冗余，使得在所有时间都保持接触压力最大值38。根据本发明提出的密封元件14在其作为静态径向作用的薄片式密封件的稳健性方面得到显著改善。
图4示出电池壳体26，该电池壳体在此示例性地针对LeM48 V电池示出并且借助根据本发明提出的密封元件14密封。图4.1示出根据图4中的示图的电池壳体26的纵截面走势80。图4.2示出LSR密封件16的放大视图，该LSR密封件布置在电池壳体26与在电池盖10的下侧上形成的贴靠面78之间。此外，从图4.2还可以看到密封元件14的第一和第二密封唇18、20。通过密封元件14密封电池壳体26，该密封元件在背离密封唇18、20的一侧上位于电池盖10的下侧的贴靠面78上。密封元件14贴靠在环绕的盖套口76上。
从根据图5的示图看到电池壳体26的俯视图。如从根据图5的俯视图看到，密封元件14环绕地构造为LSR密封件16。图5示出LSR密封件16密封地贴靠在电池壳体26的内侧、即接触面28上。电池壳体26具有壳体轮廓82，该壳体轮廓基本上矩形地实施，但尤其也在纵长侧上包括椭圆形区段。在接触面28上，在图5中未示出的第一和第二密封唇18以构造在所述密封唇中的肋54或56密封地贴靠在电池壳体26的内侧上。
本发明不局限于在此说明的实施例和在此突出的方面。而是，在由权利要求给定的范围内可以实现多个变型方案，这些变型方案在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (11)

1.一种用于密封电池壳体(26)的电池盖(10)的密封元件(14)，其具有沿径向方向延伸的、能够弹性变形的多个密封唇(18,20)，所述密封唇的相对于接触面(28)的径向延伸尺度(22)分别超过距该接触面的距离(32)一超出部(24)，其特征在于，在能够弹性变形的多个密封唇(18,20)上分别成型有径向延伸的至少一个肋(54,56)。
2.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，所述至少一个肋(54,56)成型在多个密封唇(18,20)的在变形状态(42)下朝向所述接触面(28)的一侧上。
3.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，所述接触面(28)是电池的电池壳体(26)的内侧。
4.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，所述至少一个肋(54,56)环绕地实施在多个密封唇(18,20)上。
5.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，所述至少一个肋(54,56)实施成半圆几何形状(58)。
6.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，所述至少一个肋(54,56)实施成三角形几何形状(62)。
7.根据权利要求5或6所述的密封元件(14)，其特征在于，呈半圆几何形状(58)的所述至少一个肋(54,56)或呈三角形几何形状(62)的所述至少一个肋(54,56)以球面接触或以点接触贴靠在所述接触面(28)上。
8.根据权利要求1所述的密封元件(14)，其特征在于，在所述至少一个肋(54,56)在所述接触面(28)上的点接触(44,70)中，在所述接触面(28)和所述密封元件(14)之间存在接触压力p的接触压力最大值(38)。
9.根据权利要求8所述的密封元件(14)，其特征在于，只要在所述至少一个肋(54,56)和所述接触面(28)之间存在点接触(44,70)，则在能够变形的所述密封唇(18,20)的变形状态(42)下保持所述接触压力p的接触压力最大值(38)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的密封元件(14)和电池的使用，所述电池的电池壳体(26)用电池盖(10)密封。
11.根据权利要求1至9中任一项所述密封元件(14)在LeM48V电池上的使用，(LeM：轻量电动汽车)。
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