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Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse mit einer Batteriewanne und einem Deckel, die mit seitlichen Randflanschen, im Bereich welcher sie aneinander befestigt sind, übereinander liegen, sowie mit längs und/oder quer zur Wannenlängsachse verlaufenden Trägern, wobei die beiden Randflansche die Träger übergreifen und daran mittels mehrerer die Randflansche in Durchbrechungen durchgreifenden Verbindungsschrauben befestigt sind.
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Ein solches Batteriegehäuse dient der Aufnahme von Energiespeichermodulen zur Bildung einer Batterie, wie sie beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, sei ein teilelektrisch oder ein vollelektrisch fahrendes Fahrzeug, verwendet wird. Das Batteriegehäuse besteht üblicherweise aus einer Batteriewanne mit einem an den Seitenwänden üblicherweise seitlich nach außen ragenden Randflansch. Auf der Batteriewanne sitzt ein Deckel, der ebenfalls einen entsprechend seitlichen Randflansch aufweist, wobei der Deckel auf der Wanne aufliegt. An der Batteriewanne sind üblicherweise zwei parallel zur Wannenlängsachse verlaufende Träger, die der Stabilisierung des Gehäuses dienen, vorgesehen, alternativ können die Träger auch quer zur Wannenlängsachse verlaufen, oder es kann ein Längs- und Querträger aufweisender Rahmen vorgesehen sein, wobei die Träger an der Batteriewanne befestigt sind respektive die Batteriewanne in den Rahmen eingesetzt ist. Zur Verbindung der Träger mit Wanne und Deckel liegen die beiden Randflansche auf den Trägern auf. Die Randflansche weisen entsprechend fluchtende Durchbrechungen auf, durch die die Verbindungsschrauben greifen, die in entsprechenden Bohrungen in den Trägern eingeschraubt sind. Ein solches Batteriegehäuse ist beispielsweise aus
EP 2 332 761 A1 bekannt. Trägerseitig ist in die dortigen Bohrungen jeweils ein Einsatz eingesetzt, in den ein Verbindungsbolzen oder dergleichen eingesetzt ist. Zur Abdichtung zwischen Deckel und Batteriewanne ist ein Dichtmaterial zwischen die beiden Randflansche gesetzt.
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Dieses aus
EP 2 332 761 A1 bekannte Batteriegehäuse weist eine aus einem Harz gebildete Gehäusewanne mit einem Boden, auf dem die Batterien angeordnet werden, sowie Seitenwänden auf. Das Gehäuse wird über einen Batteriedeckel geschlossen. Die Seitenwände sowie der Gehäusedeckel sind mit entsprechenden Seitenflanschen versehen, durch die entsprechende Befestigungsmittel zum Verbinden von Deckel und Boden geführt werden.
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In
DE 10 2017 205 439 A1 ist eine Gehäusevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme von Energiespeichern bekannt, mit einem aus einer Metallplatine geformten Gehäuse und mindestens einem plattenförmigen Isolierelement, das teilweise oder vollständig aus Kunststoff ist und das flächig auf einer Oberfläche einer Innen- oder Außenseite des Gehäuses angeordnet ist und die Oberfläche zumindest teilweise abdeckt. Ein Teil des Isolierelements kann als Befestigungselement ausgestaltet sein.
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Schließlich ist aus
US 9 412 983 B2 eine Batterie mit einem Batteriemodul umfassend eine Vielzahl an Batteriezellen, die elektrisch verbunden sind, bekannt. Vorgesehen ist ferner ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, das das Batteriemodul aufnimmt und einem zweiten, gegenüberliegenden Gehäuseteil, das mit dem ersten Gehäuseteil verbunden wird, wozu an den beiden Gehäuseteilen wiederum seitlich vorspringende Flanschabschnitte vorgesehen sind, durch die entsprechende Befestigungselemente in Form von Schrauben geschraubt werden, um die Gehäuseteile zu verbinden.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Batteriegehäuse mit einer verbesserten Abdichtung anzugeben.
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Zur Lösung des Problems ist bei einem Batteriegehäuse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen den beiden Randflanschen ein erstes Dichtmittel und zwischen dem Randflansch des Deckels, der den Randflansch der Batteriewanne überragt, und dem Träger ein zweites Dichtmittel angeordnet ist, wobei die Verbindungsschrauben zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtmittel angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß sind zwei Dichtebenen, die seitlich versetzt zueinander liegen, vorgesehen. Eine erste Dichtebene ist zwischen den beiden Randflanschen des Deckels und der Batteriewanne vorgesehen. Diese Dichtebene ist, bezogen auf den Aufnahmeraum, in dem die Energiespeichermodule aufgenommen sind, die weiter innenliegende Dichtebene. Die Dichtebene ist durch die Verbindungsschrauben nicht gestört, da die Verbindungsschrauben seitlich weiter außen liegen. Daher ist es möglich, diese „innere“ Dichtebene ohne Unterbrechung respektive Beeinträchtigung um den gesamten Anlagebereich der beiden Randflansche zu ziehen, mithin also eine vollumfängliche Dichtung zwischen Deckel und Batteriewanne zu realisieren, es ergibt sich also eine fugenfreie Dichtnaht zwischen Deckel und Batteriewanne, bei denen es sich um metallene Tiefziehbauteile oder metallene Gussbauteile handeln kann.
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Des Weiteren ist eine zweite, aber außenliegende Dichtebene realisiert, die zwischen dem den Randflansch der Batteriewanne seitlich überragenden Randflansch des Deckels und dem Träger, z. B. einem metallenen Profilträger, positioniert ist. Diese äußere Dichtebene ist also seitlich gesehen der innenliegenden Dichtebene vorgeschaltet, bildet also eine Vordichtung und dichtet den Deckel zu einem Trockenraum, der von dem als Hohlkörper, gegebenenfalls mit einer Vielzahl von Querstegen partionierte Hohlkörper ausgebildeten Träger gebildet ist, ab.
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Die Verschraubung findet nun erfindungsgemäß zwischen diesen beiden Dichtebenen statt. Die Verschraubung erfolgt also in einem Bereich, in dem die beiden Randflansche aufeinanderliegen, jedoch bereits weiter innen vollständig zueinander abgedichtet sind, so dass einerseits eine sichere Befestigung am jeweiligen Träger gegeben ist, andererseits aber auch eine hervorragende Abdichtung zum Gehäuseinneren vorgesehen ist. Da die beiden metallenen Randflansche aufeinanderliegen, ist in diesem Bereich auch eine EMV-Kontaktfläche (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) gegeben. Diese befindet sich nun zwischen den beiden Dichtebenen, ist also ebenfalls abgedichtet.
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Insgesamt bietet folglich das erfindungsgemäße Batteriegehäuse einerseits eine hervorragende Abdichtung aufgrund der separaten Dichtebenen, andererseits eine sichere Fixierung am Trägerteil, wobei die Fixierung ebenfalls in einem abgedichteten Bereich erfolgt, wie auch der EMV-Kontakt zwischen den beiden Dichtebenen vorgesehen ist.
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Das erste, innenliegende Dichtmittel ist in Weiterbildung der Erfindung zumindest abschnittsweise oberhalb des Trägers angeordnet. Dies sorgt für eine sehr gute Fixierung des Dichtmittels zwischen den beiden Randflanschen, nämlich dann, wenn die Verbindungsschrauben festgezogen werden, da der Träger als Widerlager dient, gegen den beim Festschrauben, wenn der Deckelflansch gegen den Randflansch und dieser gegen den Träger gedrückt wird, das Dichtmittel zwischen den beiden Randflanschen aufgenommen und aufgrund der Widerlagerung am Träger verdrückt wird.
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Als Dichtmittel können entweder Dichtschnüre verwendet werden, wobei im Falle der inneren und äußeren Dichtebene eine umlaufende Dichtschnur, verwendet werden kann, so dass sich eine in sich geschlossene Dichtnaht ergibt. wobei ebenso bei Verwendung eines Rahmens ebenfalls eine umlaufende Dichtschnur eingesetzt wird. Alternativ kann auch eine ausgehärtete Dichtmasse verwendet werden, das heißt, dass im Rahmen der Montage zunächst eine klebrige fluide oder pastöse Dichtmasse aufgebracht wird, die anschließend aushärtet. Schließlich kann alternativ auch eine dauerelastische Dichtmasse, z.B. aus Butyl, verwendet werden. Diese hat den Vorteil, dass sie nicht aushärtet und dadurch der Deckel (ähnlich wie im Falle einer Dichtschnur) im Bedarfsfall abgenommen werden kann, ohne der Gefahr dass der Deckel dabei beschädigt wird. Der Deckel kann erneut verwendet werden. Auch gestaltet sich die Wartung einfacher, da aufgrund der Dauerelastizität ein Aufschneiden der Dichtmasse entfällt.
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In Weiterbildung der Erfindung kann an wenigstens einem Randflansch wenigstens eine nut- oder falzartige Aufnahme zur Anordnung eines Dichtmittels ausgebildet werden. Diese Aufnahme ist besonders einfach herstellbar, da es sich bei dem Deckel und der Batteriewanne z. B. um metallene Tiefziehbauteile handelt, so dass im Rahmen des Tiefziehens und damit der Ausbildung des Randflansches gleichzeitig auch die Aufnahme ausgebildet werden kann. Dabei kann im Rahmen einer Konkretisierung des Erfindungsgedankens der Randflansch des Deckels eine vom Randflansch der Batteriewanne weglaufende Aufbiegung aufweisen, die die Aufnahme definiert. Der Wannenflansch ist demzufolge ebenflächig, und zwar an der zum Träger weisenden Seite sowie an der gegenüberliegenden, zum Deckel weisenden Seite. Der Deckelflansch hingegen weist eine Aufbiegung auf, die vom Wannenflansch wegläuft, so dass sich ein Zwischenraum ergibt, in dem das Dichtmittel angeordnet werden kann. Beim Verschrauben, wenn also die beiden Randflansche zusammengepresst werden, wird demzufolge das Dichtmittel in dem Aufnahmeraum verpresst. Auch diese Ausbiegung ist z. B. im Rahmen des Tiefziehens sehr einfach ausbildbar.
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Da wie beschrieben die Batteriewanne und der Deckel zweckmäßigerweise aus Metall sind, und mit ihren Randflanschen aneinander anliegen, ergibt sich demzufolge in diesem Bereich der EMV-Kontakt, wobei dieser Kontakt, da eine umlaufende Kontaktfläche gegeben ist, ebenfalls umlaufend ist, so dass das Gehäuseinnere demgegenüber abgeschlossen ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses und
- 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch das Batteriegehäuse längs der Linie II-II.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriegehäuse 1, umfassend einen Deckel 2 sowie eine hier nur teils gestrichelt gezeigte Batteriewanne 3. Der Deckel 2 weist einen Randflansch 4 auf, auch die Batteriewanne 3 weist einen Randflansch 5 auf, wobei die Randflansche 4,5, siehe 2, einander überlappen.
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Vorgesehen ist des Weiteren ein hier umlaufender Rahmen 6, umfassend zwei seitliche, längslaufende Träger 7 sowie zwei quer zur Wannenlängsachse (siehe den Pfeil P) verlaufende Träger 8, die zusammen einen umlaufenden Rahmen bilden. Die beiden Randflansche 4, 5 übergreifen die Träger 7, 8 und sind an den Trägern mit Verbindungsschrauben 9 befestigt. Alternativ können z. B. auch nur die beiden längslaufenden Träger 7 vorgesehen sein.
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2 zeigt eine vergrößerte Schriittansicht eines Teils, des Batteriegehäuses 1. Gezeigt ist der Deckel 2 sowie die Batteriewanne 3, bei denen sich um Tiefziehbauteile aus Metall handelt. Gezeigt ist ferner beispielsweise ein Träger 7, bei dem es sich um eine Hohlstruktur mit mehreren Längs- und Querstegen handelt, wie die Schnittansicht zeigt. Der Träger 7 respektive auch die Träger 8 bzw. der gesamte Rahmen 6 dienen der Stabilisierung der Deckel-Wannen-Anordnung. Der Deckel 2 und die Batteriewanne 3 bilden einen Aufnahmeraum 10, in dem, wie in 2 gestrichelt gezeigt, Energiespeichermodule 11 aufgenommen sind.
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Die vergrößerte Detailansicht in 2 zeigt den Befestigungsbereich 12, in dem einerseits der Deckel 2 und die Batteriewanne 3 miteinander verbunden, sind, andererseits aber auch die Deckel-Wannen-Anordnung nebst dem Träger 7 respektive dem Rahmen 6 verbunden ist. Ersichtlich ist der Randflansch 4 des Deckels 2 seitlich etwas weiter auskragend als der Randflansch 5 der Batteriewanne 3. Beide weisen entsprechende Durchbrechungen 13, 14 auf, die miteinander fluchten. Durch sie greift eine Verbindungsschraube 9, die in eine entsprechende Durchbrechung 16, sei es eine Gewindedurchbrechung oder eine kein Gewinde aufweisende Durchbrechung, greift respektive dort eingeschraubt ist. Ist kein Gewinde vorgesehen, so schneidet sich die Verbindungsschraube 9 ihr Gewinde selber. Hierüber werden einerseits die beiden Randflansche 4, 5 fest aufeinander gepresst, andererseits werden die Randflansche 4, 5 gegen den Träger 7 gepresst. Die Verbindungsschraube 9 übergreift mit ihrem Schraubenkopf die Durchbrechung 13 des außenliegenden Randflansches 4, liegt dort also dicht auf, so dass auch dort eine Abdichtung der punktuellen Fügestelle gegeben ist.
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Weiterhin ist ein erstes Dichtmittel 17 vorgesehen, das, bezogen auf den Aufnahmeraum 10, nahe benachbart zum Aufnahmeraum 10 positioniert ist. Das Dichtmittel 17, bevorzugt eine umlaufende Dichtschnur oder eine umlaufende Raupe aus einer dauerelastischen Dichtmasse wie Butyl, ist zwischen dem Randflansch 4 und dem Randflansch 5 angeordnet und dichtet diesen Bereich zum Aufnahmeraum hin ab. An dem deckelseitigen Randflansch 4 ist eine längslaufende respektive umlaufende nut- oder falzartige Aufnahme 18 vorgesehen, in der das Dichtmittel 17 aufgenommen ist. Diese Aufnahme 18 ist über eine Ausbiegung 19, mit welcher der Randflansch 4 vom Randflansch 5 wegläuft, gebildet. Die umlaufende Aufnahme 18 ermöglicht den Einsatz einer umlaufenden Dichtschnur als Dichtmittel 17, alternativ kann auch ein pastöses, dauerelastisches oder aushärtendes Dichtmittel eingebracht werden.
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Vorgesehen ist des Weiteren ein zweites Dichtmittel 20, ebenfalls beispielsweise in Form einer längslaufenden oder umlaufenden Dichtschnur oder eine umlaufende Raupe aus einer dauerelastischen Dichtmasse wie Butyl. Dieses Dichtmittel 20 bildet eine außenliegende Dichtebene zwischen dem Randflansch 4 des Deckels 2 und dem jeweiligen Träger 7 bzw. Rahmen 6. Das Dichtmittel 20 wird beim Festziehen der Verbindungsschrauben 9 vom Randflansch 4 gegen den Träger 7 bzw. Rahmen 6 gedrückt, so dass eine dichte Anlage gegeben ist.
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Folglich sind zwei parallele Dichtebenen über die Dichtmittel 17 und 20 realisiert, wobei die Fügestelle über die Verbindungsschrauben 9 zwischen diesen liegt. Die innere Dichtebene, gebildet über das Dichtmittel 17, ermöglicht die Ausbildung einer fugenfreien Dichtnaht zwischen dem Deckel 2 und der Batteriewanne 3. Die außenliegende Dichtebene, realisiert über das Dichtmittel 20, ermöglicht eine „Vordichtung“ vor der eigentlichen, den Aufnahmeraum 10 abdichtenden innenliegenden Dichtung, wie auch der EMV-Kontakt zwischen den Randflanschen 4 und 5 hierüber abgedichtet wird.
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Wenngleich 1 einen umlaufenden Rahmen 6 zeigt, ist es denkbar, dass auch nur die beiden längslaufenden Träger 7 vorgesehen sind. In diesem Fall wäre die Zwei-Ebenen-Dichtung nur in diesem Bereich vorgesehen. Im Bereich der beiden Querseiten können die dort zu setzenden Verbindungsschrauben in andere Haltestrukturen eingeschraubt werden, wobei auch dort zumindest eine Dichtebene, nämlich die innenliegende Dichtebene realisiert über das Dichtmittel 17, realisiert ist. Die außenliegende Dichtebene kann zu einem anderen Strukturbauteil realisiert werden.
