DE102009037181A1

DE102009037181A1 - Verschlussvorrichtung für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse und Gehäuse

Info

Publication number: DE102009037181A1
Application number: DE102009037181A
Authority: DE
Inventors: Frank Eckstein; Hubertus Goesmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-17
Also published as: EP2465152A1; WO2011018129A1; US20120169195A1; US8870020B2; CN102473877B; CN102473877A

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung (200) abgeschlossenes Gehäuse (100), welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung umfasst einen an einer Gehäuseöffnung (102) befestigbaren Rahmen (10) mit einer Rahmenöffnung (11) sowie ein die Gehäuseöffnung (102) verschließendes Verschlusselement (30). Das Verschlusselement ist derart ausgebildet und/oder derart relativ zu dem Rahmen (10) angeordnet, dass durch die auf das Verschlusselement (30) wirkende Schwerkraft in einer ersten Verschlussstellung zumindest ein Pfad in dem Verschlusselement (30) oder durch das Verschlusselement (30) ausgebildet ist, der einen Luftaustausch des Gehäuseinneren (110) mit der Umgebung (200) sowie einen Kondenswasserabfluss ermöglicht. Durch von der Umgebung (200) auf das Verschlusselement (30) auftreffendes Wasser ist eine zweite Verschlussstellung bewirkbar, in der der Pfad dichtend verschlossen ist. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks, den das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung (200) aufweist, ist das Verschlusselement (30) von der Rahmenöffnung (11) ablösbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Gehäuse mit einer Verschlussvorrichtung. Insbesondere handelt es sich bei dem Gehäuse um ein Gehäuse für ein Speichermodul eines Fahrzeugs.
Gehäuse, welche zur Aufnahme einer technischen Komponente, wie z. B. einem Speichermodul für ein Fahrzeug, vorgesehen sind, müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, um den wechselnden Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs gerecht zu werden. Ein derartiges Gehäuse dient dazu, das Speichermodul vor Umgebungseinflüssen, z. B. Wasser und Schmutz, zu schützen. Das Gehäuse muss deshalb prinzipiell bis zu einem bestimmten zulässigen Wassereintrag (sog. zulässige Leckrate) abgedichtet ausgebildet sein. Im Schadensfall des erwähnten Speichermoduls aufgrund extremen Drucks in einer oder mehreren der Speicherzellen und einer sich daran anschließenden Öffnung der Speicherzelle(n), kann durch den aus der Speicherzelle austretenden Gasstrom in kurzer Zeit ein hoher Überdruck in dem Gehäuse entstehen. Um das Gehäuse nicht druckfest ausführen zu müssen, ist deshalb eine Notentgasung erforderlich, so dass der in dem Gehäuse entstehende Überdruck mit einem ausreichend großen Volumenstrom abgebaut werden kann. Die im Betrieb des Speichermoduls entstehende Wärme wird typischerweise durch einen Kühler bzw. einen Kühlmittelverdampfer aus dem Inneren des Speichermoduls abgeführt. Hierdurch ist die Entstehung eines Kondensats möglich, welches sich bei einem abgedichteten Gehäuse am Boden des Gehäuses sammelt. Da dies auf Dauer unerwünscht ist, ist ein Abfluss des Kondensats erforderlich. Wird das in dem Gehäuse angeordnete Speichermodul in einem Fahrzeug eingesetzt, so ist aufgrund der wechselnden Einsatzbedingungen, z. B. in unterschiedlichen Temperatur- und/oder Höhenregionen, ferner ein Druckausgleich vorzusehen, welcher den im Inneren des Gehäuses vorherrschenden Druck an den Umgebungsdruck angleicht.
Zur Realisierung der oben beschriebenen Funktionen – Dichtigkeit, Druckentlastung im Falle einer Notentgasung der Speicherzellen, Druckausgleich zwischen Gehäuseinnerem und Umgebung, Kondensatabfuhr – sind aus dem Stand der Technik – jeweils für sich getrennt – unterschiedliche Lösungen bekannt. Notentgasungselemente gibt es z. B. in der Form von Berstscheiben und Überdruckventilen. Kondensatabführungen bzw. Wasserabführungen als auch Schwimmer werden im Umfeld von Fahrzeugen vor allem an Öffnungen von Hohlräumen in der Karosserie eingesetzt. Druckausgleichselemente, die Schmutz und Lufteintrag minimieren, sind beispielsweise von Achsgetrieben bekannt. Aufgrund der räumlich beengten Einbausituation können die oben genannten Funktionen nicht durch separate, eine jeweilige Einzelfunktion übernehmende Elemente realisiert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussvorrichtung und ein Gehäuse zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs, einer Kondensatabfuhr sowie Abdichtung für ein gegenüber der Umwelt abgeschlossenes Gehäuse, das zur Aufnahme einer technischen Komponente dient, anzugeben.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Verschlussvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Gehäuse gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung schafft eine Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes, insbesondere bei Wasserdurchfahrt abgedichtetes, Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente, insbesondere in einem Fahrzeug, vorgesehen ist. Die Verschlussvorrichtung umfasst einen an einer Gehäuseöffnung befestigbaren Rahmen mit einer Rahmenöffnung. Die Verschlussvorrichtung umfasst weiter eine die Gehäuseöffnung verschließendes Verschlusselement, das derart ausgebildet und/oder derart relativ zu dem Rahmen angeordnet ist, dass durch die auf das Verschlusselement wirkende Schwerkraft in einer ersten Verschlussstellung zumindest ein Pfad in dem Verschlusselement oder durch das Verschlusselement ausgebildet ist, der einen Luftaustausch des Gehäuseinneren mit der Umgebung sowie einen Kondenswasserabfluss ermöglicht. Durch von der Umgebung auf das Verschlusselement auftreffendes Wasser ist eine zweite Verschlussstellung bewirkbar, in der der Pfad dichtend verschlossen ist. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks, den das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung aufweist, ist das Verschlusselement von der Rahmenöffnung ablösbar.
Bei dem Gehäuse handelt es sich beispielsweise um ein Gehäuse für ein Speichermodul eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung dichtet das Gehäuse zum Außenbereich hin (d. h. der Umgebung) gegen Wasser und Schmutz ab. Diesen Einflüssen ist das Gehäuse bzw. die Verschlussvorrichtung beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt oder Spritzwasser bei Verwendung in einem Fahrzeug ausgesetzt. Im Schadensfall der in dem Gehäuse angeordneten Komponente ermöglicht eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung, den im Gehäuseinneren in kurzer Zeit entstehenden Überdruck mit einem ausreichend großen Volumenstrom abzubauen. Hierdurch braucht das Gehäuse nicht als Druckbehälter ausgelegt zu werden. Die Notentgasung ist beispielsweise auch dann sichergestellt, wenn die technische Komponente als aktiv gekühltes Speichermodul ausgebildet ist und ein Kühlerbruch im Inneren des Gehäuses vorliegt. Im Normalbetrieb ermöglicht die Verschlussvorrichtung einen Druckausgleich des Gehäuseinneren mit der Umgebung, beispielsweise bei Passfahrten. Schließlich stellt die Verschlussvorrichtung einen Berührschutz dar, da spannungsführende Teile im Inneren des Gehäuses nicht berührt werden können.
Werden der Rahmen und/oder das Verschlusselement aus einem Kunststoff gebildet, wie dies gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, so lässt sich die Verschlussvorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise realisieren, da sämtliche Komponenten im Spritzgussverfahren herstellbar sind.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Verschlusselement in der ersten und der zweiten Verschlussstellung an einer ersten Seitenkante über ein Gelenk oder Scharnier an dem Rahmen verschwenkbar befestigt und an einer anderen Seitenkante form- und/oder kraftschlüssig an dem Rahmen befestigt. Die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung ist bei Überschreiten des vorgegebenen Überdrucks lösbar, wodurch eine Verschwenkbewegung aus der ersten oder zweiten Verschlussstellung in eine Öffnungsstellung erfolgt. Die Notentgasung im Falle eines im Gehäuse auftretenden Überdrucks erfolgt damit durch Verschwenken des Verschlusselements relativ zu dem Rahmen, wodurch eine gegenüber dem eingangs erwähnten Pfad vergrößerte Öffnung zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung hergestellt wird, die einen schnellen Druckausgleich ermöglicht.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist im Bereich der Rahmenöffnung eine umlaufende Dichtung, insbesondere in Form einer Dichtungslippe, angeordnet. Je nach Ausgestaltung des Verschlusselements ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Verschlusselement zumindest in der zweiten Verschlussstellung gegen die Dichtung gepresst. Die umlaufende Dichtung dient dazu, die Rahmenöffnung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Wasser und Schmutz bei anliegendem Verschlusselement abzudichten, z. B., wenn sich das Verschlusselement in der zweiten Verschlussstellung befindet. Zusätzlich kann die Dichtung im Bereich der Rahmenöffnung derart ausgebildet sein, dass der an dem Gehäuse befestigte Rahmen der Verschlussvorrichtung gegenüber diesem abgedichtet ist.
Gemäß einer Variante verläuft der Pfad, über den der Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung erfolgt, zumindest abschnittsweise zwischen der Rahmenöffnung und dem Verschlusselement. Bei dieser Variante ist das Verschlusselement als Ganzes an den Rand der Rahmenöffnung und der Dichtung pressbar. In einer alternativen Ausgestaltung verläuft der Pfad durch das Verschlusselement hindurch. Das Verschlusselement ist gemäß dieser Variante mehrteilig ausgebildet.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst das Verschlusselement einen Schwimmer, durch den in vorbestimmter Einbaulage des Verschlusselements der Pfad durch von außerhalb des Gehäuseinneren (d. h. von der Umgebung her) auf den Schwimmer auftreffendes Wasser verschließbar ist. Durch die Verwendung des einfachen Schwimmer-Prinzips lässt sich eine einfache und kostengünstige Verschlussvorrichtung zur Abdichtung des Gehäuseinneren, z. B. bei einer Wasserdurchfahrt, bereitstellen.
Insbesondere ist das Verschlusselement selbst als Schwimmer ausgebildet, wodurch das Verschlusselement selbst an den Rand der Rahmenöffnung oder der Dichtung pressbar ist. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst das Verschlusselement ein mit dem Schwimmer verbundenes Dichtelement, welches zum Schließen des Pfads an eine Klappe des Verschlusselements pressbar ist. Der Pfad verläuft bei dieser Ausgestaltung beispielsweise zwischen der Klappe und dem Schwimmer. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Schwimmer das Dichtelement. Bei dieser Ausgestaltung übernimmt der Schwimmer, beispielsweise in Gestalt einer Holz- oder Styroporkugel, die abdichtende Funktion in der zweiten Verschlussstellung.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, in der Klappe eine Kondensatablauföffnung vorzusehen, wobei optional in oder über der Kondensatablauföffnung ein fluiddurchlässiges Gestrick oder eine Membran angeordnet ist. Hierdurch kann ein Salznebel- und Staubeintrag in das Innere des Gehäuses weiter minimiert werden. Ferner dient ein solches Gestrick oder Membran als Explosionsschutz vom Gehäuseinneren nach außen und von außen nach innen.
Die Erfindung schafft weiterhin ein Gehäuse für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, ein sog. Speichermodul, insbesondere für ein Fahrzeug, das eine oben beschriebene Verschlussvorrichtung umfasst. Insbesondere ist die Verschlussvorrichtung in Schwerkraftrichtung am Boden des Gehäuses angeordnet.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Verschlussvorrichtung das Gehäuseinnere mit einem Fahrzeugaußenraum verbindet. Auf diese Weise ist beispielsweise sichergestellt, dass im Fall einer Notentgasung aufgrund eines Defekts der technischen Komponente im Gehäuseinneren die daraus resultierenden Gase nicht in den Fahrzeuginnenraum (Fahrgastzelle) geleitet werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse aus einem Material gebildet ist, welches bis zu einem vorgegebenen Druck, der durch einen Fehlerfall, insbesondere einen Entgasungsvorgang, der technischen Komponente definiert ist, druckfest ist. Hierdurch kann das Gehäuse aus kostengünstigeren Materialien gefertigt sein. Zudem lässt sich das Gehäuse mit einem geringeren Gewicht bereitstellen.
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse einen Schacht auf, in dem die Verschlussvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch liegt die Verschlussvorrichtung geschützt in dem Schacht des Gehäuses, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser zusätzlich durch die physikalische Anordnung erschwert ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das dem Fahrzeugaußenraum zugewandte Ende des Schachts mit einem Flammschutzgitter zu versehen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante,
2 eine perspektivische Darstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von oben,
3 eine perspektivische Darstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von unten mit geöffnetem Verschlusselement,
4 eine perspektivische Darstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von unten mit geschlossenem Verschlusselement,
5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante,
6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsvariante,
7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsvariante,
8 eine schematische Querschnittsdarstellung der in 7 gezeigten Verschlussvorrichtung, welche in ein Gehäuse eingebaut ist, und
9 eine schematische Querschnittsdarstellung der in das Gehäuse eingebauten Verschlussvorrichtung gemäß 7, wobei das Verschlusselement geöffnet ist.
1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 1 zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umwelt abgeschlossenes Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsvariante. Das Gehäuse ist in 1 nicht dargestellt. Die Verschlussvorrichtung 1 ist in der korrekten Einbauposition, in der diese an einem Boden des Gehäuses befestigt wird, dargestellt. Aus Kosten- und Fertigungsgründen können – mit Ausnahme einer nachfolgend näher beschriebenen Dichtung – sämtliche Elemente der Verschlussvorrichtung aus einem 2-Komponenten-Kunststoffspritzguss gebildet sein.
Die Verschlussvorrichtung 1 umfasst einen Rahmen 10 mit einer darin ausgebildeten Rahmenöffnung 11. Auf einer Oberseite des Rahmens 10, d. h. derjenigen Seite, welche dem Gehäuseinneren zugewandt ist, ist eine Dichtung 20 angeordnet. Diese weist eine der Größe des Rahmens 10 entsprechende Größe auf. Im Zentrum der Dichtung 20 ist eine Öffnung 23 ausgebildet, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel kleiner als die Rahmenöffnung 11 ist. Die Dichtung 20 bildet damit einen oberen Abschluss des Rahmens 10. Die Dichtung 20 und der Rahmen 10 können als separate Bauteile ausgebildet sein, welche im Rahmen des Herstellungsprozesses miteinander verbunden werden. Die Verbindung muss dabei nicht permanenter Natur sein. Die Dichtung 20 kann vielmehr lediglich auf die Oberseite des Rahmens 10 aufgelegt sein. Alternativ können der Rahmen 10 und die Dichtung 20 in einem gemeinsamen Bauteil verwirklicht sein, das beispielsweise durch das bekannte Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Die Öffnung 23 der Dichtung 20 ist von einem Dichtungswulst 22 umlaufen, welcher nach Einbau der Verschlussvorrichtung in das Gehäuse an dem Boden des Gehäuses dichtend anliegt, wobei die Öffnung 23 der Dichtung 20 und die Rahmenöffnung 11 korrespondierend zu einer Öffnung im Boden des Gehäuses angeordnet sind. Vom Rand der Öffnung 23 erstreckt sich in einem Winkel eine umlaufende Dichtungslippe 21 weg (das Wegdrücken ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Dichtungslippe 21 umläuft dabei die Öffnung 23 vollständig und ist aufgrund ihrer im Querschnitt flügelartigen Gestalt unter Druckbeaufschlagung verformbar.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drückt eine Klappe 31 eines Dichtelements 30 dauerhaft an die Dichtungslippe 21. Neben der im normalen Betriebszustand an die Dichtungslippe 21 angrenzende Klappe 31 umfasst das Verschlusselement 30 weiterhin einen Schwimmer 40, auf dessen zur Klappe 31 hin gewandten Hauptfläche ein Dichtelement 41 angeordnet ist. Das Dichtelement 41 ist korrespondierend zu einer Kondensatablauföffnung 36 in der Klappe 31 an dem Schwimmer 40 angeordnet. Die Kondensatablauföffnung 36 kann entgegen der zeichnerischen Darstellung mit einem gas- und fluiddurchlässigen Gestrick oder Membran verschlossen sein. In der in 1 gezeigten normalen Betriebsstellung, d. h. es herrscht im Gehäuseinneren kein Überdruck, ist das Dichtelement 41 beabstandet zu der Kondensatablauföffnung 36 angeordnet. Die Größe des Schwimmers 40 ist an die Größe der Klappe 31 derart angepasst, dass zwischen den aneinander grenzenden Seitenwänden des Schwimmers 30 und der topfförmigen Klappe 31 ein Spalt 43 besteht. Über den, den Schwimmer 40 umlaufenden Spalt 43, die Kondensatablauföffnung 36 in der Klappe 31 sowie die Öffnung 23 der Dichtung 20 ist ein Pfad hergestellt, welcher das Gehäuseinnere mit der Umgebung verbindet. Hierdurch wird in der in 1 gezeigten, sog. ersten Verschlussstellung, ein Luftaustausch des Gehäuseinneren mit der Umgebung sowie ein Kondenswasserabfluss aus dem Gehäuseinneren ermöglicht.
Der Schwimmer 40 ist in der Klappe 31 beweglich gelagert. Der der Umgebung zugewandte Rand der Klappe 31 weist an zumindest zwei gegenüberliegenden Stellen einen Wulst 32 auf. Korrespondierend hierzu weist der Schwimmer an seinen Seitenkanten einen Wulst 42 auf, der an mehreren Stellen unterbrochen ist (in der Querschnittsdarstellung nicht erkennbar). Hierdurch ist sichergestellt, dass der Schwimmer 40 nicht über die in 1 gezeigte Position aus der Klappe 31 herausrutschen kann und ein Druckausgleich und Kondensatablauf ermöglicht ist. Hingegen wird eine Bewegung des Schwimmers 40 in Richtung des Bodens der Klappe 31, z. B. durch auf die Verschlussvorrichtung 1 auftreffendes Wasser (z. B. bei Wasserdurchfahrt) ermöglicht. Hierdurch wird das Dichtelement 41 an den Boden der Klappe 31 gepresst, wodurch die Kondensatablauföffnung 36 verschlossen wird. Diese Stellung wird als zweite Verschlussstellung bezeichnet und bewirkt, dass der zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung gebildete Pfad verschlossen ist. Wie aus der Querschnittsdarstellung der 1 gut ersichtlich ist, ist für eine zuverlässige Abdichtung der Durchmesser des Dichtelements 41 des Schwimmers größer als die Kondensatablauföffnung 36 ausgebildet.
Bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks, den das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung aufweist, erlaubt die Verschlussvorrichtung 1 den Abbau des Überdrucks über eine Öffnung (im Ausführungsbeispiel die Öffnung 23 der Dichtung 20), welche gegenüber dem oben beschriebenen Pfad einen sehr viel größeren Volumenstrom erlaubt. Zu diesem Zweck ist das Verschlusselement 30 verschwenkbar an dem Rahmen 10 befestigt. An einer Wand 12a weist der Rahmen 10 eine hakenförmige Aufnahme 13 für ein Gelenk 33 der Klappe 31 auf. An der gegenüberliegenden Wand 12b des Rahmens 10 ist ein Rasthaken 15 ausgebildet, auf dessen Auflagefläche 16 eine Auflagefläche 35 des Verschlusselements, genauer der Klappe 31, aufliegt. Bei einem auftretenden Überdruck verformt sich die Wand 12b mit dem Rasthaken 16, so dass ein Verschwenken des Verschlusselements 30 um das Gelenk 13, 33 herum erfolgt. Für den Abbau des Überdrucks steht nunmehr ein Pfad zur Verfügung, der durch die Größe der Öffnung 23 der Dichtung 20 bestimmt ist.
Die 2 bis 4 zeigen die Verschlussvorrichtung gemäß 1 in verschiedenen perspektivischen Darstellungen. In 2 ist eine perspektivische Darstellung auf die Oberseite ersichtlich. Gut erkennbar ist die im Bereich der Öffnung 23 der Dichtung 20 liegende Kondensatablauföffnung 36 der Klappe 31 des Verschlusselements 30. Ferner gut zu erkennen sind vier Bohrungen 5, über welche die Verschlussvorrichtung mittels Schrauben an dem Gehäuse befestigt werden kann. 3 zeigt die Verschlussvorrichtung 1 von unten, wobei das Verschlusselement 30 geöffnet ist, wie dies nach Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks, den das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung aufweist, die Folge ist. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung von unten, wobei das Verschlusselement 30 in der ersten Verschlussstellung relativ zu dem Rahmen 10 angeordnet ist.
5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Verschlusselement 30 einteilig ausgebildet. In dieser Ausgestaltungsvariante bildet das Verschlusselement 30 den Schwimmer 40 selbst aus. In der ersten Verschlussstellung ist das Verschlusselement 30 deshalb beabstandet zu der Dichtungslippe 21 der auf der Oberseite des Rahmens 10 aufgebrachten Dichtung 20 angeordnet. Dies kann z. B. durch eine entsprechende Ausformung des der Öffnung 23 zugewandten Seite des Verschlusselements 30 oder die Anordnung des Gelenkmechanismus realisiert sein. Das an der Aufnahme 13 des Rahmens 10 verschwenkbar angeordnete Verschlusselement 30 ist an dem Rasthaken 16 eingerastet, wodurch der erwähnte Spalt zwischen der Dichtungslippe 21 und dem Verschlusselement 30 gebildet ist. Über diesen Spalt und die zwischen den jeweiligen Wänden 12a und 12b und den Seitenwänden des Verschlusselements 30 gebildeten Zwischenräume kann ein Druckausgleich stattfinden sowie Kondensatwasser abfließen. Bei einer Wasserdurchfahrt oder einem Wasserstrahl von unten, d. h. von der Umgebung her, wird das als Schwimmer ausgebildete Verschlusselement 30 in Richtung der Dichtungslippe 21 gedrückt, wodurch der Gehäuseinnenraum gegen die Umgebung abgedichtet ist. In einem Fehlerfall der in dem Gehäuse angeordneten technischen Komponente steht der Druck im Gehäuseinneren von oberhalb des Verschlusselements 30 an. Ab einem bestimmten Innendruck öffnet das Verschlusselement 30, wodurch der Rasthaken 15 ausweicht und ein Gasstrom durch die Öffnung 23 entweichen kann.
6 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 5. Die drehbare Lagerung ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Filmscharnier 14 gebildet. Der Druckausgleich sowie die Kondensatwasserabfuhr erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Spalt, der zwischen der Dichtungslippe 21 im rechten Teil der Figur und dem Verschlusselement 30 gebildet ist. Weiterhin können der Druckausgleich und die Kondensatwasserabfuhr durch den zwischen dem Rasthaken 15 und der Seitenwandung des Schwimmers 40 gebildeten Zwischenraum erfolgen. Das Verschlusselement 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Verschlussplatte 34 und einen daran angebrachten Schwimmer 40 gebildet. Wird der Schwimmer durch Wasser von unten nach oben gedrückt, so verdreht sich das Verschlusselement 30 gegen die Uhrzeigerrichtung um das Filmscharnier 14, wodurch die Verschlussplatte 34 an die Dichtungslippe 21 gepresst wird. Im Fehlerfall aufgrund eines im Gehäuseinneren anliegenden Überdrucks weicht der Rasthaken 15 wiederum aus, wodurch das Verschlusselement 30 durch eine Verschwenkbewegung in Uhrzeigerrichtung öffnet.
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Das vierte Ausführungsbeispiel basiert auf dem in Verbindung mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel und weist ein zweiteiliges Verschlusselement auf. In der ersten Verschlussstellung ist die Klappe 31 fest an die Dichtungslippe 21 gepresst. Der Pfad zum Druckausgleich wird durch einen an der Klappe 31 angeformten Zylinderabschnitt 38 sichergestellt, welcher in etwa in der Mitte die Kondensatablauföffnung 36 aufweist. Die Enden des Zylinderabschnitts 38 sind mit Vorsprüngen 39 versehen. Zwischen der Wandung mit der Kondensatablauföffnung 36 und den Vorsprüngen 39 ist ein kugelförmiger Schwimmer 40, z. B. in Gestalt einer Styropor- oder Holzkugel angeordnet. Die Größe des Schwimmers 40 ist derart bemessen, dass ein ausreichender Abstand zu dem Zylinderabschnitt 38 gegeben ist. Hierdurch wird der für den Druckausgleich erforderliche Pfad zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung ermöglicht. Der Schwimmer 40 ist beweglich in dem Zylinderabschnitt 38 gelagert, so dass dieser bei einer Wasserdurchfahrt oder einem Wasserstrahl von unten nach oben gegen die Kondensatablauföffnung 36, vorzugsweise in Gestalt einer Bohrung, gedrückt wird und den Gehäuseinnenraum gegen die Umgebung abdichtet. In oder über der Kondensatablauföffnung 36 kann optional ein wasserdurchlässiges Gestrick (z. B. ein Docht) oder eine Membran vorgesehen sein, welche den Eintrag von Salznebel und Wasserdampf in das Gehäuseinnere weiter einschränken. Darüber hinaus wird bei einer Fehlfunktion des Schwimmers 40 der Wassereintrag in das Gehäuseinnere reduziert. Die Funktion der Verschlussvorrichtung 1 im Falle eines Überdrucks zeigen die in den 1 bis 5 dargestellten Verschlussvorrichtungen, entsprechend denen ein Verschwenken des Verschlusselements 30 um den Gelenkmechanismus 13, 33 erfolgt.
Die 8 und 9 zeigen jeweils in einer Querschnittsdarstellung die in 7 gezeigte Verschlussvorrichtung in einem Gehäuse 100. 8 zeigt die Verschlussvorrichtung 1 dabei in ihrer ersten Verschlussstellung. 9 zeigt die Situation, in der ein vorgegebener Innendruck im Gehäuseinneren überschritten wurde, so dass das Verschlusselement 30 gegenüber dem Rahmen 10 auslenkt. Das Gehäuse 100 dient beispielsweise zur Aufnahme eines Speichermoduls, wie dieses für elektrifizierte Antriebe verwendet wird. Ein derartiges Speichermodul umfasst eine Mehrzahl an Speicherzellen, welche aufgrund der im Betrieb entstehenden Wärme gekühlt werden müssen. Bei einem Defekt, einem sog. thermischen Vorfall, kann es beispielsweise zu einem Öffnen einer Speicherzelle kommen, so dass ein Gasstrom aus dieser entweicht und ein Überdruck im Gehäuseinneren 110 entsteht. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines nicht druckfest ausgelegten Gehäuses, da die Funktion einer Notentgasung durch eine der vorstehend beschriebenen Verschlussvorrichtungen übernommen wird.
Das Gehäuse 100 ist in den 8 und 9 jeweils nur ausschnittsweise dargestellt. Die Verschlussvorrichtung 1 ist in einem Gehäuseschacht 103 des Gehäuses 100 angeordnet. Der Gehäuseschacht 103 ist vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Bodens 101 des Gehäuses 100 angeordnet und steht mit einem Fahrzeugaußenraum 200 in Verbindung. Im Falle einer Notentgasung entweicht das Gas in diesen und nicht in den Fahrzeuginnenraum. Die Verbindung der Verschlussvorrichtung 1 mit dem Gehäuse 100 erfolgt bevorzugt über eine Anzahl an Schraubverbindungen. Aus den Figuren ist gut ersichtlich, dass der Dichtungswulst 22 der Dichtung 20 zur Abdichtung der Verbindung fest an das Gehäuse 100 gepresst wird. Der Dichtungswulst 22 umläuft die Gehäuseöffnung 102 vollständig und wird in Einbaulage verdrückt, was in der Figur nicht dargestellt ist. An dem von der Verschlussvorrichtung 1 abgewandten Ende 104 des Gehäuseschachts 103 kann ein in den Figuren nicht dargestelltes Flammschutzgitter angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung ermöglicht in einem Bauelement die kombinierte Bereitstellung einer Notentgasung, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr. Die Verschlussvorrichtung dichtet das Gehäuseinnere zur Umgebung hin gegen Wasser und Schmutz ab. Im Schadensfall einer technischen Komponente im Gehäuseinneren kann ein etwa entstehender Überdruck gezielt aus dem Gehäuse entweichen. Diese als Notentgasung bezeichnete Funktion ermöglicht es, das Gehäuse aus einem kostengünstigen Material zu fertigen, welches nur begrenzt, d. h. bis zu einem vorgegebenen maximalen Druck, druckbeständig ist. Ebenso wird der Abfluss von eventuell entstehendem Kondensat ermöglicht. Schließlich wird im Normalbetrieb ein Druckausgleich des Speicherinneren mit der Umgebung bereitgestellt. Sämtliche Funktionen können mit minimalen Kosten realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Verschlussvorrichtung
5: Bohrungen
10: Rahmen
11: Rahmenöffnung
12a, 12b: Wand
13: Aufnahme für Gelenk
14: Filmscharnier
15: Rasthaken
16: Auflagefläche des Rasthakens
20: Dichtung
21: Dichtungslippe
22: Dichtungswulst
23: Öffnung
30: Verschlusselement
31: Klappe
32: Wulst
33: Gelenk
34: Verschlussplatte
35: Auflagefläche des Verschlusselements
36: Kondensatablauföffnung
37: wasserundurchlässiges Gestrick/Membran
38: Zylinderabschnitt
39: Vorsprung
40: Schwimmer
41: Dichtelement des Schwimmers
42: Wulst
43: Spalt
100: Gehäuse
101: Boden des Gehäuses
102: Gehäuseöffnung
103: Gehäuseschacht
104: Ende des Gehäuseschachts
110: Gehäuseinneres
200: Umgebung/Fahrzeugaußenraum

Claims

Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung (200) abgeschlossenes Gehäuse (100), welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist, umfassend: – einen an einer Gehäuseöffnung (102) befestigbaren Rahmen (10) mit einer Rahmenöffnung (11); – ein die Gehäuseöffnung (102) verschließendes Verschlusselement (30), das derart ausgebildet und/oder derart relativ zu dem Rahmen (10) angeordnet ist, dass – durch die auf das Verschlusselement (30) wirkende Schwerkraft in einer ersten Verschlussstellung zumindest ein Pfad in dem Verschlusselement (30) oder durch das Verschlusselement (30) ausgebildet ist, der einen Luftaustausch des Gehäuseinneren mit der Umgebung (200) sowie einen Kondenswasserabfluss ermöglicht; – durch von der Umgebung (200) auf das Verschlusselement (30) auftreffendes Wasser eine zweite Verschlussstellung bewirkbar ist, in der der Pfad dichtend verschlossen ist; und – bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks, den das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung (200) aufweist, das Verschlusselement (30) von der Rahmenöffnung (11) ablösbar ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Rahmen (10) und/oder das Verschlusselement (30) aus einem Kunststoff gebildet sind.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Verschlusselement (30) in der ersten und der zweiten Verschlussstellung an einer ersten Seitenkante über ein Gelenk oder Scharnier an dem Rahmen (10) verschwenkbar befestigt und an einer anderen Seitenkante form- und/oder kraftschlüssig an dem Rahmen (10) befestigt ist, wobei die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung bei Überschreiten des vorgegebenen Überdrucks lösbar ist, wodurch eine Verschwenkbewegung aus der ersten oder zweiten Verschlussstellung in eine Öffnungsstellung erfolgt.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Bereich der Rahmenöffnung (11) eine umlaufende Dichtung (20), insbesondere in Form einer Dichtungslippe (21), angeordnet ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 4, bei dem das Verschlusselement (30) zumindest in der zweiten Verschlussstellung gegen die Dichtung (20) gepresst ist.
Verschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Pfad zumindest abschnittsweise zwischen der Rahmenöffnung (11) und dem Verschlusselement (30) verläuft.
Verschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Pfad durch das Verschlusselement (30) hindurch verläuft.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verschlusselement (30) einen Schwimmer (40) umfasst, durch den der Pfad durch von außerhalb des Gehäuseinneren auf den Schwimmer (40) auftreffendes Wasser verschließbar ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 8, bei dem das Verschlusselement (30) als Schwimmer (40) ausgebildet ist, wodurch das Verschlusselement (30) selbst an den Rand der Rahmenöffnung (11) oder der Dichtung (20) pressbar ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 8, bei dem das Verschlusselement (30) ein mit dem Schwimmer (40) verbundenes Dichtelement umfasst, welches zum Schließen des Pfads an eine Klappe des Verschlusselements (30) pressbar ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 10, bei dem der Schwimmer (40) das Dichtelement (30) ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei dem in der Klappe eine Kondensatablauföffnung (36) vorgesehen ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 12, bei dem in oder über der Kondensatablauföffnung (36) ein fluiddurchlässiges Gestrick oder eine Membran angeordnet ist.
Gehäuse für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend eine Verschlussvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gehäuse nach Anspruch 14, bei dem die Verschlussvorrichtung (1) in Schwerkraftrichtung am Boden des Gehäuses (101) angeordnet ist.
Gehäuse nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Verschlussvorrichtung (1) das Gehäuseinnere mit einem Fahrzeugaußenraum (200) verbindet.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das Gehäuse (100) aus einem Material gebildet ist, welches bis zu einem vorgegebenen Druck, der durch einen Fehlerfall, insbesondere einen Entgasungsvorgang, der technischen Komponente definiert ist, druckfest ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Gehäuse (100) einen Schacht aufweist, in dem die Verschlussvorrichtung (1) angeordnet ist.
Gehäuse nach Anspruch 18, bei dem das zum Fahrzeugaußenraum (200) hin gewandte Ende des Schachts mit einem Flammschutzgitter versehen ist.