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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Baueinheit für ein Fahrzeug mit einem solchen Gehäuse.
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Gehäuse für elektrische Komponenten und korrespondierende elektrische Baueinheiten für Fahrzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt. So werden beispielsweise viele Steuergeräte als elektrische Baueinheiten aus Funktions- oder Packagegründen im Fahrzeugaußenraum verbaut. Hierbei unterliegen Fahrzeuge und deren elektrische Komponenten hohen Temperaturschwankungen. Die Umgebungstemperatur der elektrischen Komponenten kann beispielsweise im Bereich von -40°C bis 70°C liegen. Bei motornahen Komponenten kann die Umgebungstemperatur teilweise auf bis zu 150°C ansteigen. Durch diese Temperaturschwankungen und eine mit einer Temperaturerhöhung verbundene Ausdehnung der Luft können hohe Druckdifferenzen im Inneren von Gehäusen entstehen, in welchen solche elektrischen Komponenten angeordnet sind. Für diese Druckdifferenzen ist ein Druckausgleich erforderlich. Daher werden aus dem Stand der Technik bekannten Gehäuse durch entsprechende Maßnahmen „belüftet“ bzw. „entlüftet“.
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Bei elektrischen Baueinheiten, welche nicht unterhalb einer sogenannten „Wasserlinie“ verbaut werden, reicht hierzu meist ein Druckausgleichselement mit einer permeablen Membran auf ePTFE-Basis (ePTFE: expandiertes Polytetrafluorethylen) aus, welche entweder als atmungsaktive, geklebte Folie oder als separates Bauteil ausgebildet sein kann. Elektrische Baueinheiten, die unterhalb der Wasserlinie verbaut sind, können auch für längere Zeit im Wasser stehen, weshalb eine permeable Membran auf ePTFE-Basis nicht funktioniert. Bei diesen Baueinheiten wird aktuell ein Entlüftungsschlauch mit anschließender permeabler Membran angebracht, um eine Beatmung im geschützten Bereich oberhalb der Wasserlinie zu ermöglichen. Diese Lösungen sind teuer, aufwändig im Package und in der Montage. Zudem ist bei einem Einsatz in verschiedenen Fahrzeugen bzw. Fahrzeugplattformen eine entsprechende Varianz erforderlich.
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Aus der
DE 10 2010 022 327 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung von Umgebungsbedingungen für ein elektrisches Bauteil bekannt, welches stromführend und/oder stromspeichernd ausgebildet ist. Das elektrische Bauteil ist von einem Gehäuse umgeben, welches eine Öffnung ausgebildet hat, welche eine Verbindung zur äußeren Umgebung des Gehäuses herstellt. Im Inneren des Gehäuses sind Mittel derart angeordnet, dass das elektrische Bauteil gegenüber einem Stoff- und/oder einem Partikelstrom aus der äußeren Umgebung geschützt ist. Hierbei wird im Inneren des Gehäuses mittels einer elastischen Membran und/oder einer elastischen Blase ein Ausgleichsvolumen ausgebildet, das mit der Öffnung zur äußeren Umgebung des Gehäuses in Verbindung steht. Das Ausgleichsvolumen ist dabei vollkommen im Inneren des Gehäuses ausgebildet und durch die elastische Membran und/oder die elastische Blase von dem elektrischen Bauteil getrennt. Das Ausgleichsvolumen kann sich aufgrund der elastischen Membran und/oder der elastischen Blase je nach Druckniveau im Inneren des Gehäuses mehr oder weniger stark ausbilden.
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Als nachteilig kann bei einer derartigen Vorrichtung zur Einstellung von Umgebungsbedingungen für ein elektrisches Bauteil anzusehen werden, dass die relativ kleine Öffnung im Gehäuse, welche das Ausgleichsvolumen mit der Umgebung verbindet, leicht verschmutzen kann, so dass der Druckausgleich im Gehäuseinneren behindert werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente sowie eine elektrische Baueinheit für ein Fahrzeug mit einem solchen Gehäuse bereitzustellen, welche einen einfachen Druckausgleich im Gehäuseinneren unabhängig vom Einbauort und Verschmutzungsrisiko ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine elektrische Baueinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente bereitzustellen, welches einen einfachen Druckausgleich im Gehäuseinneren unabhängig vom Einbauort und Verschmutzungsrisiko ermöglicht, ist eine Membran eines Verschlusselements als nicht-permeable elastische Weichkomponente ausgeführt, so dass ein durch das Gehäuse eingeschlossenes Volumen durch eine Bewegung der Membran veränderbar ist und ein Druckausgleich erfolgen kann.
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Zudem umfasst das Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente einen wasserdichten Hohlkörper mit einer Öffnung, welcher für die Aufnahme der mindestens einen elektrischen Komponente vorgesehen ist, und das Verschlusselement, welches die Öffnung im Hohlkörper hermetisch verschließt.
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Dadurch können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gehäuse oberhalb und unterhalb der Wasserlinie angeordnet werden, ohne dass Feuchtigkeit oder Schmutz ins Innere des Gehäuses gelangen kann. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich eine einzige Bauform des Gehäuses an unterschiedlichen Einbauorten und in verschiedenen Fahrzeugmodellen einzusetzen. Die als nicht-permeable elastische Weichkomponente ausgeführte Membran ist Teil des Gehäuses und vergrößert das vom Gehäuse umschlossene Volumen bei Druckerhöhung nach außen bzw. verkleinert das vom Gehäuse umschlossene Volumen bei Druckreduzierung nach innen. Zudem ist ein solches Gehäuse mit dem Verschlusselement einfach und somit kostengünstig umzusetzen und zu produzieren.
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Zudem wird eine elektrische Baueinheit für ein Fahrzeug, mit einem solchen Gehäuse und mindestens einer elektrischen Komponente vorgeschlagen, welche innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Eine solche elektrische Baueinheit kann beispielsweise als Steuergerät oder als Batteriemodul oder als elektrischer Antrieb ausgeführt sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Gehäuses kann die Membran direkt am Hohlkörper befestigt werden. Die Membran kann beispielsweise mittels einer Klebeverbindung und/oder einer Klemmverbindung am Hohlkörper befestigt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung des Verschlusselements.
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Alternativ kann das Verschlusselement einen Rahmen aufweisen, an welchem die Membran befestigt werden kann. Hierbei kann die Membran mittels einer Klebeverbindung und/oder einer Klemmverbindung am Rahmen befestigt werden. Vorzugsweise kann das Verschlusselement bei dieser Ausführungsform als Zweikomponenten-Spritzgussteil hergestellt werden, wobei der Rahmen als Hartkomponente und die Membran als Weichkomponenten ausgeführt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Gehäuses kann der Rahmen mittels einer Schraubverbindung und/oder einer Klemmverbindung mit dem Hohlkörper verbunden werden.
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Die für das erfindungsgemäße Gehäuse für mindestens eine elektrische Komponente beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße elektrische Baueinheit für ein Fahrzeug.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt/zeigen:
- 1 eine schematische und ausschnittsweise Teilschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Geräts für ein Fahrzeug mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses für mindestens eine elektrische Komponente;
- 2 eine schematische und ausschnittsweise Teilschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Geräts für ein Fahrzeug mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses für mindestens eine elektrische Komponente;
- 3 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts aus 2, und
- 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Verschlusseinheit des erfindungsgemäßen Gehäuses für mindestens eine elektrische Komponente aus 2.
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele der elektrischen Baueinheit 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug jeweils ein Gehäuse 3, 3A, 3B und mindestens eine nicht dargestellte elektrische Komponente, welche innerhalb des Gehäuses 3, 3A, 3B angeordnet ist.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele des Gehäuses 3, 3A, 3B für mindestens eine elektrische Komponente jeweils einen wasserdichten Hohlkörper 5 mit einer Öffnung 7, welcher für die Aufnahme der mindestens einen elektrischen Komponente vorgesehen ist, und ein Verschlusselement 10, 10A, 10B, welches die Öffnung 7 im Hohlkörper 5 hermetisch verschließt. Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, weist das Verschlusselement 10, 10A, 10B eine Membran 12, 12A, 12B auf.
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Erfindungsgemäß ist die Membran 12, 12A, 12B als nicht-permeable elastische Weichkomponente ausgeführt, so dass ein durch das Gehäuse 3, 3A, 3B eingeschlossenes Volumen durch eine Bewegung der Membran 12, 12A, 12B veränderbar ist und ein Druckausgleich erfolgen kann.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die elektrische Baueinheit 1, 1A, 1B als Steuergerät ausgeführt. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die elektrische Baueinheit 1, 1A, 1B als Batteriemodul oder als elektrischer Antrieb ausgeführt sein.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die als nicht-permeable elastische Weichkomponente ausgeführte Membran 12A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Gehäuses 3A für mindestens eine elektrische Komponente direkt am Hohlkörper 5 befestigt. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist die Membran eine umlaufende Falte 14 und einen umlaufenden Bund 16 auf, welcher auf einem Rand der Öffnung 7 im Hohlkörper 5 aufliegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der umlaufende Bund 16 der Membran 12A mit dem Rand der Öffnung 7 verklebt. Zusätzlich oder alternativ kann die Membran 12A mittels einer Klemmverbindung am Hohlkörper 5 befestigt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Ring auf den umlaufenden Bund 16 der Membran 12A aufgelegt und am Rand der Öffnung 7 mit dem Hohlkörper 5 verschraubt werden, so dass der umlaufende Bund 16 der Membran 12A zwischen Ring und Hohlkörper 5 eingeklemmt ist.
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Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, weist das Verschlusselement 10B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Gehäuses 3B für mindestens eine elektrische Komponente einen Rahmen 18 auf, an welchem die Membran 12B befestigt ist. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Verschlusselement 10B als Zweikomponenten-Spritzgussteil hergestellt werden, wobei der Rahmen 18 als Hartkomponente und die Membran 12B als Weichkomponente ausgeführt ist. Wie Aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, ist die Geometrie der Membran 12B an die Geometrie des Rahmens 18 angepasst, wobei ein abgewinkelter Rand der Membran 12B in einem umlaufenden Spalt des Rahmens 18 aufgenommen und verklebt ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Membran 12B zusätzlich oder alternativ mittels einer Klemmverbindung am Rahmen 18 befestigt werden. Der Rahmen 18 ist im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel mit mehreren Schrauben 9 mit dem Hohlkörper 5 verschraubt. Zusätzlich oder alternativ kann der Rahmen mittels einer Klemmverbindung mit dem Hohlkörper 5 verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1A, 1B
- Elektrische Baugruppe
- 3, 3A, 3B
- Gehäuse
- 5
- Hohlkörper
- 7
- Öffnung
- 9
- Schraube
- 10, 10A, 10B
- Verschlusselement
- 12, 12A, 12B
- Membran
- 14
- umlaufende Falte
- 16
- umlaufender Bund
- 18
- Rahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022327 A1 [0004]
