DE102012013789A1

DE102012013789A1 - Verschlussvorrichtung für einen geschlossenen Behälter

Info

Publication number: DE102012013789A1
Application number: DE201210013789
Authority: DE
Inventors: Matthias Piep
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: DE102012013789B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung für einen geschlossenen Behälter, insbesondere einem eine Traktionsbatterie aufnehmenden Batteriebehälter für Kraftfahrzeuge, mit einem eine Öffnung verschließenden Deckel, der bei einer definierten Innendruckschwankung die Öffnung freigibt. Erfindungsgemäß weist der Deckel (7) in die Öffnung (6) einragende Randbereiche (7b, 7c) auf und ist im mittleren Bereich (7a) als Springbeule ausgeführt, und dass insbesondere der Deckel (7) von einem konvexen Zustand (I) in einen konkaven Zustand (II) überführbar ist, wobei die Randbereiche (7b, 7c) im einen Zustand (I) die Öffnung (6) freigeben und im anderen Zustand (II) die Öffnungsränder des Behälters (1) hintergreifen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung für einen geschlossenen Behälter, insbesondere einem eine Traktionsbatterie aufnehmenden Batteriebehälter für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beispielsweise durch die DE 10 2008 052 284 A1 ist eine gattungsgemäße Verschlussvorrichtung für einen Batteriebehälter bekannt, mit einer durch einen Deckel dicht verschlossenen Auslassöffnung, die als Überdruckventil wirkt. Sollte im Falle einer Überhitzung einer oder mehrerer der Batteriezellen der Traktionsbatterie, zum Beispiel. einer Lithium-Ionen-Batterie, ein definierter Überdruck im Batteriebehälter auftreten, so wird der Sollbruchstellen aufweisende Deckel zerstört und gegebenenfalls schädliches Gas definiert abgeführt. Der Deckel und die korrespondierende Auslassöffnung müssen gezielte Befestigungsmittel aufweisen und erfordern eine kontrollierte Montage. Ähnliche Verschlussvorrichtungen können aber auch für andere, gegebenenfalls Druckschwankungen unterworfene Behälter erforderlich sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verschlussvorrichtung vorzuschlagen, die neben einer zuverlässigen Funktion besonders einfach herstellbar und montierbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der relativ dünnwandige Deckel in die Öffnung einragende Randbereiche aufweist und im mittleren Bereich als Springbeule ausgeführt von einem konkaven Zustand in einen konvexen Zustand oder umgekehrt überführbar ist, wobei die Randbereiche im einen Zustand die Öffnung freigeben und im anderen Zustand die Öffnungsränder des Behälters hintergreifen. Der nach dem „Knackfrosch”-Effekt bistabil ausgeführte Deckel mit den angeformten Randbereichen ist einfach herstellbar und noch einfacher durch Einsetzen in die Öffnung des Behälters und Überführen in den zum Beispiel. vom konvexen Zustand in den konkaven Zustand montierbar, wobei die angeformten Randbereiche eine sehr feste, zuverlässige und dichte Verbindung zu den Öffnungsrändern bilden. Je nach Montage und Ausgestaltung des Deckels kann dieser sowohl gegen Überdruck als auch gegen Unterdruck öffnend eingesetzt sein.
Die Randbereiche können im Querschnitt betrachtet einen vom mittleren Bereich des Deckels nach Außen abragenden, die Öffnungsränder überdeckenden Abschnitt und einen etwa senkrecht zum mittleren Bereich abragenden, die Öffnungsränder im geschlossenen Zustand hintergreifenden Abschnitt aufweisen. Der überdeckende Abschnitt bildet somit einen montagegünstigen Anschlag beim Einsetzendes Deckels, während der etwa senkrecht abragende Abschnitt die Öffnungsränder beim Zustandswechsel von konvex in konkav entsprechend hintergreift.
Dabei kann der die Öffnungsränder überdeckende Abschnitt des Deckels im Querschnitt betrachtet wellenförmig gestaltet sein, um zugleich einen elastischen Übergangsbereich zum Ausgleich auftretender Werkstoffspannungen beim Zustandswechsel des Deckels zu bilden. Fertigungstechnisch vereinfacht kann der Abschnitt auch flanschförmig ausgeführt sein.
Des Weiteren können die an den mittleren Bereich des Deckels anschließenden Randbereiche in dem die Öffnungsränder hintergreifenden Abschnitt in Umfangsrichtung ein- oder mehrmals unterbrochen sein, um ein verzugsfreies „Auffächern” der die Öffnungsränder hintergreifenden Abschnitte beim Zustandswechsel sicherzustellen.
Zur Herstellung einer zuverlässigen Abdichtung zwischen Deckel und Öffnung des Behälters kann um die Randbereiche des Deckels zwischen dem wellenförmigen oder flanschförmigen Abschnitt und dem daran anschließenden Abschnitt eine Ringdichtung angeordnet sein, die im geschlossenen Zustand die Öffnungsränder zum Deckel hin dicht abschließt.
In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann im mittleren Bereich des Deckels eine Handhabe zum Überführen des Deckels von dem einen Zustand in den anderen Zustand vorgesehen sein; die Handhabe kann dabei bevorzugt durch zumindest eine an den mittleren Bereich des Deckels angeformte Griffleiste gebildet sein. Damit ist bei einer nur von einer Seite zugänglichen Öffnung des Behälters der Deckel sowohl montierbar als auch einfach demontierbar.
Der Deckel kann konstruktiv in der Draufsicht gesehen kreisförmig, oval oder polygonförmig ausgeführt sein, wobei bei einer polygonförmigen Gestaltung durch die mehr oder weniger gerundeten Eckbereiche gegebenenfalls keine Unterbrechung der Randbereiche des Deckels in Umfangsrichtung anzubringen sind.
Schließlich kann der Deckel aus Stahl, Leichtmetall oder gegebenenfalls faserverstärktem Kunststoff derart gefertigt sein, dass er im mittleren Bereich eine durch Vorspannung gebildete Springbeule aufweist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, skizzenhaften Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen geschlossenen Behälter zur Aufnahme einer Traktionsbatterie für Kraftfahrzeuge mit einer seitlichen Öffnung, die durch einen bei Überdruck im Behälter die Öffnung freigebenden Deckel verschlossen ist;
2 den mit einer Springbeule und Randbereichen ausgeführten Deckel vor dem Einsetzen in die Öffnung des Behälters nach 1;
3 den Deckel nach 2 in an den Öffnungsrändern abgestützter Vormontagestellung, mit noch konvex gewölbtem mittleren Bereich;
4 den Deckel nach den vorstehenden Figuren im fest in die Öffnung eingesetztem Zustand mit konkav geformten Mittelbereich;
5 einen teilweisen Querschnitt des Deckels nach den 1 bis 4 mit einem an den mittleren, flächigen Bereich anschließenden Randbereich mit halbkreisförmigen Abschnitt und eingelegtem Dichtring;
6 eine alternative Ausgestaltung des Randbereichs des Deckels mit einem die Öffnungsränder überdeckenden, flanschförmigen Abschnitt und eingelegtem Dichtring:
7 der Randbereich des Deckels nach 6 in einem Querschnitt, in dem der die Öffnungsränder hintergreifende Abschnitt in Umfangsrichtung unterbrochen ist;
8 ein zur 1 alternativer Deckel mit an seiner Außenseite angeformter Griffleiste;
9 eine Draufsicht auf einen in seiner Außenform ovalen Deckel mit zwei Griffleisten; und
10 eine Draufsicht auf einen polygonförmigen, quadratischen Deckel und angeformter Griffleiste.
Die 1 zeigt skizzenhaft einen Querschnitt durch einen mehrere Batteriezellen 3 einer Lithium-Ionen-Batterie 2 aufnehmenden Batteriebehälter 1 für ein elektrisch oder in Hybridtechnik angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei der Behälter 1 mittels einer Abdeckhaube 4 dicht abgeschlossen ist. Die Kühlung, die Stromanschlussschienen, etc. sind nicht dargestellt.
In einer Seitenwand 5 des Behälters 1 ist eine Öffnung 6 eingearbeitet, in die ein dünnwandiger Deckel 7 fest und gasdicht eingesetzt ist.
Der Deckel 7 (2 bis 5), der aus Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff hergestellt sein kann, weist einen mittleren, flächigen Bereich 7a und einen angeformten, umlaufenden Randbereich mit Abschnitten 7b, 7c auf. Dabei ist der an den mittleren, Bereich 7a unmittelbar anschließende Abschnitt 7b im Querschnitt betrachtet wellenfömig ausgeführt und geht in den etwa senkrecht zum mittleren Abschnitt 7a ausgerichteten Abschnitt 7c über.
Der mittlere Bereich 7a des Deckels 7 ist als Springbeule mit entsprechender Vorspannung derart geformt, dass er bistabil einen von außerhalb des Behälters betrachtet konvexen Zustand I (3) oder eingedrückt einen konkaven Zustand II (4) einnehmen kann (Knackfrosch-Effekt).
Die Randbereiche 7b, 7c sind ferner so ausgeführt, dass der wellenförmige Abschnitt 7b die Öffnungsränder der Öffnung 6 überragt bzw. an diesen anliegt, während der etwa geradlinige Abschnitt 7c im konvexen Zustand I des mittleren Bereiches 7a frei in die Öffnung 6 einragen kann und im eingedrückten, konkaven Zustand II des mittleren Bereiches 7a auffächert und die Öffnungsränder mit Vorspannung nach Außen hintergreift.
Dies verdeutlicht die dargestellte Montagefolge in den 2 bis 4, die den Deckel 7 vor der Montage in die Öffnung 6 (2), beim Einsetzen des Deckels 7 in die Öffnung 5 mit an den Öffnungsrändern anliegendem Abschnitt 7b des Randbereiches (3) und schließlich im eingesetzten und durch Überdrücken des mittleren Bereiches 7a in den konkaven Zustand (4) zeigt. Im letzteren Montageschritt (4) hintergreift der Abschnitt 7c des Deckels 7 die Öffnungsränder der Öffnung 6 und hält diesen fest in der Seitenwand 5.
Sollte zum Beispiel. durch Bersten oder Überhitzen einer oder mehrerer Batteriezellen 3 der Traktionsbatterie 2 in dem Behälter 1 ein unzulässiger Überdruck auftreten, so wird bei einer definierten Druckdifferenz der mittlere Bereich 7a des Deckels 7 nach außen in den (ursprünglichen) konvexen Zustand II gedrückt, wodurch der Deckel 7 die Öffnung 6 (wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist) freigibt und der Überdruck abgebaut schlagartig werden kann. Es versteht sich, dass die Öffnung 6 derart positioniert ist, dass bei einem derartigen Druckabbau keine Gase, etc. ins Fahrzeuginnere gelangen können.
Die 5 zeigt als Einzelheit einen vergrößerten Schnitt durch den Randbereich (7b, 7c) des Deckels 7 nach den 1 bis 4, wobei zwischen den Randbereich und den Öffnungsrändern der Öffnung 6 eine gummielastische Ringdichtung 8 eingesetzt ist. Die Ringdichtung 8 ist dabei umlaufend zwischen dem Abschnitt 7b und dem Abschnitt 7c des Randbereichs angeordnet und kann vor der Montage des Deckels 7 auf den Randbereich zwischen den Abschnitten 7b und 7c aufgezogen werden.
Die 6 und 7 zeigen einen alternativen Randbereich 7b und 7c eines Deckels 7, bei dem der Abschnitt 7b flanschförmig und nahezu in einer einheitlichen Ebene mit dem mittleren Abschnitt 7a des Deckels 7 ausgeführt ist, während der Abschnitt 7c wie vorstehend im Wesentlichen senkrecht dazu in die Öffnung 6 einragt. Anstelle der Ringdichtung 8 könnte hier gegebenenfalls auch eine ringförmige Flachdichtung verwendet sein.
Der Querschnitt der 7 liegt dabei, exakt in einem Bereich, in dem zum Ausgleich von Werkstoffspannungen im Abschnitt 7c dieser ein oder mehrmals in Umfangsrichtung wie ersichtlich unterteilt ist, bevorzugt schlitzförmig.
Die 8 zeigt einen in die Seitenwand 5 des Behälters 1 eingesetzten Deckel 7, bei dem an dessen zugänglicher Seite eine Handhabe, bevorzugt zumindest eine Griffleiste 9, angeformt oder anderweitig (zum Beispiel. angeschweißt) angeordnet ist.
Mittels der Griffleiste 9 kann der Deckel 7 problemlos wieder demontiert werden, falls er von dessen Innenseite nicht oder nur schwer zugänglich sein sollte.
Die 9 und 10 zeigen mögliche Ausführungsformen des Deckels 7, wobei dessen Außenform kreisförmig, gemäß 9 oval oder gemäß 10 polygonförmig bzw. quadratisch ausgeführt sein kann. Bei Bedarf können eine oder mehrere Griffleisten 9 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass die Öffnungsränder bzw. die Öffnung 6 entsprechend an diese Außenform angepasst ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Deckel 7 kann auch für Anwendungen verwendet sein, bei denen kein Überdruck, sondern eine negative Druckdifferenz bzw. ein Unterdruck schnell abgebaut werden soll. Zum Beispiel in 2 wäre dazu der Deckel 7 nicht von der Außenseite des Behälters 1, sondern von dessen Innenseite zu montieren. Die Montage dazu könnte mittels einer nach außen ragenden Griffleiste 9 vereinfacht werden.
Als Handhabe 9 könnte gegebenenfalls auch eine Öse, ein Zug- oder Druckknopf, etc. verwendet sein.
Bezugszeichenliste

1: Batteriebehälter
2: Lythium-Ionen-Batterie
3: Batteriezellen
4: Abdeckhaube
5: Seitenwand
6: Öffnung
7: Deckel
7a: mittlerer Bereich
7b: wellenförmiger oder flanschförmiger Abschnitt
7c: Abschnitt
8: Ringdichtung
9: Griffleiste

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008052284 A1 [0002]

Claims

Verschlussvorrichtung für einen geschlossenen Behälter, insbesondere einem eine Traktionsbatterie aufnehmenden Batteriebehälter für Kraftfahrzeuge, mit einem eine Öffnung verschließenden Deckel, der bei einer definierten Innendruckschwankung die Öffnung freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) in die Öffnung (6) einragende Randbereiche (7b, 7c) aufweist und im mittleren Bereich (7a) als Springbeule ausgeführt ist, und dass insbesondere der Deckel (7) von einem konvexen Zustand (I) in einen konkaven Zustand (II) überführbar ist, wobei die Randbereiche (7b, 7c) im einen Zustand (I) die Öffnung (6) freigeben und im anderen Zustand (II) die Öffnungsränder des Behälters (1) hintergreifen.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche im Querschnitt betrachtet einen vom mittleren Bereich (7a) des Deckels (7) nach außen abragenden, die Öffnungsränder überdeckenden Abschnitt (7b) und einen etwa senkrecht zum mittleren Bereich (7a) abragenden, die Öffnungsränder im geschlossenen Zustand hintergreifenden Abschnitt (7c) aufweisen.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Öffnungsränder überdeckende Abschnitt (7b) des Deckels (7) im Querschnitt betrachtet wellenförmig gestaltet ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Öffnungsränder überdeckende Abschnitt (7b) des Deckels (7b) im Querschnitt betrachtet flanschförmig ausgebildet ist.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an den mittleren Bereich (7a) des Deckels (7) anschließenden Randbereiche in dem die Öffnungsränder hintergreifenden Abschnitt (7b) in Umfangsrichtung ein- oder mehrmals unterbrochen sind.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Randbereiche (7b, 7c) des Deckels (7) zwischen dem Abschnitt (7b) und dem daran anschließenden Abschnitt (7c) eine Ringdichtung (8) angeordnet ist, die im geschlossenen Zustand (II) die Öffnungsränder zum Deckel (7) hin dicht abschließt.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich (7a) des Deckels (7) eine Handhabe (9) zum Überführen des Deckels (7) von dem einen Zustand (I) in den anderen Zustand (II) vorgesehen ist.
Verschlussvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe durch zumindest eine an den mittleren Bereich (7a) des Deckels (7) angeformte Griffleiste (9) gebildet ist.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) in der Draufsicht gesehen kreisförmig oder oval ausgeführt ist, oder dass der Deckel (7) in der Draufsicht gesehen polygonförmig ausgeführt ist.
Verschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) aus Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff derart gefertigt ist, dass er im mittleren Bereich (7a) eine durch Vorspannung gebildete Springbeule aufweist.