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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für die Aufnahme von wenigstens einer elektronischen Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einem Grundkörper, der einen Gehäuseboden sowie eine mit dem Gehäuseboden verbundene Gehäusewandung aufweist, derart dass ein Aufnahmeraum gebildet ist; einem Deckel, der auf einer durch die Gehäusewandung gebildeten umlaufenden oberen Stirnseite angeordnet ist, so dass der Aufnahmeraum geschlossen ist, wobei zwischen einer Unterseite des Deckels und der oberen Stirnseite ein dispensiertes Dichtungselement angeordnet ist.
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Derartige Gehäuse werden bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen eingesetzt, um elektronische Komponenten, insbesondere Hochvolt-Elektronik-Geräte, an der Karosserie bzw. dem Fahrzeugrahmen zu befestigen. Die Gehäuse sind aufgrund ihrer Anordnung außerhalb des Fahrzeuginnenraums unterschiedlichen Witterungseinflüssen ausgesetzt. Auch wenn die Gehäuse üblicherweise durch einen Unterbodenschutz nach unten hin zum Untergrund geschützt sind, können sie bei Niederschlag trotzdem erhöhter Feuchtigkeit ausgesetzt sein, beispielsweise aufgrund von Sprühnebelbildung im Bereich des Unterbodens. Es hat sich bei solchen Gehäusen gezeigt, dass die im Bereich der oberen Stirnseite dispensierte Dichtung von insbesondere salzhaltigem Wasser unterwandert werden kann, was zu einer Beeinträchtigung der Dichtheit des Behälters führen kann. Im Bereich der oberen Stirnseite ist eine Kriechstrecke für Wasser sehr kurz. Ferner kann durch salzhaltiges Wasser auch ein Korrosionsprozess an dem Gehäuse in Gang gesetzt werden.
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Zum technologischen Hintergrund wird beispielhaft auf folgende Druckschriften hingewiesen.
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Die
DE 28 05 046 A1 zeigt einen Kunststoffverschluss für feste oder deformierbare Behälter, insbesondere Flaschen. Der Verschluss wird auf den Flaschenhals aufgeschraubt und umfasst eine um ein Scharnier schwenkbare und mittels eines Arretierungsnockens verriegelbare Kappe.
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Aus der
DE 297 13 698 U1 ist ein Gehäuse mit Grundkörper und Boden bekannt, wobei das Gehäuse zwischen dem Boden und dem Grundkörper mit Gießharz abgedichtet wird.
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Die
DE 296 08 312 U1 zeigt ein Gehäuse mit Grundkörper und Boden, wobei das Gehäuse abgeschirmt wird mittels einer elektrisch leitenden Beschichtung.
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Aus der
DE 35 23 770 A1 ist ein Gehäuse bekannt, das mit einem Federblechstreifen abgeschirmt werden kann.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Gehäuse bereitzustellen, bei dem die obigen Nachteile vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also ein Gehäuse für die Aufnahme von wenigstens einer elektronischen Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einem Grundkörper, der einen Gehäuseboden sowie eine mit dem Boden verbundene Gehäusewandung aufweist, derart dass ein Aufnahmeraum gebildet ist; einem Deckel, der auf einer durch die Gehäusewandung gebildeten umlaufenden oberen Stirnseite angeordnet ist, so dass der Aufnahmeraum geschlossen ist, wobei zwischen einer Unterseite des Deckels und der oberen Stirnseite ein dispensiertes Dichtungselement angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das dispensierte Dichtungselement einen oberen Dichtungsabschnitt und einen seitlichen Dichtungsabschnitt aufweist, die integral miteinander verbunden sind, derart dass der obere Dichtungsabschnitt auf der oberen Stirnseite angeordnet ist und der seitliche Dichtungsabschnitt umlaufend in einem oberen Randabschnitt der Außenseite der Gehäusewandung angeordnet ist.
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Durch eine derart ausgebildetes Dichtungselement, bei dem der obere Dichtungsabschnitt und der seitliche Dichtungsabschnitt über eine Ecke zwischen der Stirnseite und der Außenseite der Gehäusewandung verbunden sind, kann ein Eindringen von Feuchtigkeit im Bereich der Stirnseite verhindert werden. Sollte Feuchtigkeit im Bereich zwischen Außenseite und seitlichem Dichtabschnitt eindringen, so ist die Kriechstrecke deutlich verlängert. Insbesondere kann die Kriechstrecke für eindringende Feuchtigkeit bzw. eindringendes Wasser um mindestens 50% verlängert werden.
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In der Gehäusewandung kann im Bereich des oberen Randabschnitts wenigstens eine umlaufende Vertiefung ausgebildet sein, die mit Dichtungsmaterial von dem seitlichen Dichtungsabschnitt des dispensierten Dichtungselements gefüllt ist. Hierdurch wird entlang der zur erwartenden Kriechstrecke von Feuchtigkeit bzw. Wasser zusätzlich eine Art Labyrinthdichtung geschaffen. Das Vorsehen einer solchen Vertiefung führt zu einer weiteren Verlängerung der Kriechstrecke. Die Vertiefung kann beispielsweise als im Querschnitt dreieckige Kerbe oder als im Wesentlichen rechteckige Nut oder als bogenförmig bzw. halbkreisförmig ausgebildete Nut ausgebildet sein.
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Es wird zur Erläuterung darauf hingewiesen, dass unter der hier beschriebenen Gehäusewandung die gesamte umlaufende seitliche Wandung gemeint ist, etwa bei einem zylinderförmigen Gehäuse, bzw. die Gesamtheit von einzelnen Seitenwänden, etwa bei einem quaderförmigen Gehäuse mit vier einzeln wahrnehmbaren Seitenwänden, die bevorzugt einstückig miteinander verbunden sind.
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Ein Abstand zwischen der Stirnseite und der Vertiefung kann etwa 2 bis 15mm betragen. Dabei kann der Abstand bezogen auf einen Querschnitt durch die Vertiefung ausgehend von einer Mitte Vertiefung zu der Stirnseite gemessen werden.
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Der seitliche Dichtungsabschnitt kann ausgehend von der oberen Stirnseite der Gehäusewandung eine Höhe von 3 bis 20mm, vorzugsweise 5 bis 15mm, aufweisen. Mit anderen Worten ist der seitliche Dichtungsabschnitt als eine Art umlaufender Streifen ausgebildet. Dabei entspricht die Streifenbreite der Höhe des Dichtungsabschnitts von etwa 3 bis 20mm. Durch die Höhe des seitlichen Dichtungsabschnitts kann unmittelbar auf die Dichtwirkung Einfluss genommen werden, insbesondere verlängert sich mit zunehmender Höhe des seitlichen Dichtabschnitts auch die Kriechstrecke.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Gehäuse, das eines der oben beschriebenen Merkmale aufweist, wobei das Gehäuse an einem Karosseriebauteil oder Rahmenbauteil des Kraftfahrzeugs befestigt ist. In dem am Kraftfahrzeug befestigten Gehäuse kann wenigstens eine elektronische Komponente des Kraftfahrzeugs aufgenommen sein, insbesondere ein Hochvolt-Elektronik-Gerät, etwa zur Ansteuerung eines Elektromotors bzw. Generators oder zum Ansteuern einer Batterie.
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Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Abdichten eines Gehäuses für eine elektronische Komponente eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Grundkörpers mit einem Gehäuseboden und einer mit dem Boden verbundenen Gehäusewandung;
- Bereitstellen eines mit dem Grundkörper zu verbindenden Deckels; Bereitstellen einer elektronisches Komponente;
- Anordnen der elektronischen Komponente in dem Grundkörper;
- Dispensieren von Dichtungsmaterial auf einer oberen Stirnseite der Seitenwände und auf einem oberen Randabschnitt der Außenseite der Gehäusewandung, derart dass ein einstückiges Dichtungselement aufgebracht wird, das sich von der oberen Stirnseite über Eck auf die Außenseite der Gehäusewandung erstreckt.
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Beim Dispensieren des Dichtungsmaterials kann eine im Bereich des oberen Randabschnitts umlaufend ausgebildete Vertiefung mit Dichtungsmaterial gefüllt werden. Hierdurch ist das Dichtungselement bzw. dessen seitlicher Dichtungsabschnitt mit der Vertiefung materialschlüssig verbunden.
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Nach dem Dispensieren des Dichtungselements kann der Deckel auf dem Grundkörper angebracht werden, so dass das Gehäuse dicht verschlossen wird. Dabei kann das Anbringen des Deckels vor dem Aushärten oder nach dem Aushärten des dispensierten Dichtungselements erfolgen. Wird der Deckel vor dem Aushärten des Dichtungselements bzw. des dispensierten Dichtungsmaterials aufgebracht, wird der Deckel materialschlüssig mit dem Dichtungselement verbunden. Wird der Deckel nach dem Aushärten des Dichtungselements aufgebracht ist dieser üblicherweise mit weiteren mechanischen Mitteln, wie etwa Schrauben oder Klemmen oder dergleichen am Grundkörper zu befestigen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ein Gehäuse für eine elektrische Komponente eines Fahrzeugs in einer vereinfachten schematischen Schnittdarstellung;
- 2 einen oberen Randbereich eines Grundkörpers des Gehäuses mit daran befestigtem Deckel und einem Dichtungselement in einer vergrößerten, schematischen Schnittdarstellung;
- 3 eine zur 2 ähnliche Schnittdarstellung mit einer im Gehäuse ausgebildeten Vertiefung;
- 4 eine schematische Darstellung von Schritten zum Abdichten eines Gehäuses.
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1 zeigt in einer vereinfachten schematischen Schnittdarstellung ein Gehäuse 10 für eine nicht näher spezifizierte elektrische bzw. elektronische Komponente 12 eines Kraftfahrzeugs. Die elektrische bzw. elektronische Komponente 12, die in dem Gehäuse 10 aufgenommen ist, kann beispielsweise ein Pulswechselrichter, eine Batterie, ein Akku, eine Steuereinrichtung oder dergleichen sein. Das Gehäuse 10 umfasst einen Gehäuseboden 14 und eine Gehäusewandung 16. Der Gehäuseboden 14 und die Gehäusewandung 16 bilden einen Grundkörper bzw. Behälter 15 des Gehäuses. Die Gehäusewandung 16 ist im dargestellten Beispiel integral mit dem Gehäuseboden 14 ausgebildet. Die Gehäusewandung 16 weist eine obere Stirnseite 18 auf, auf der ein Deckel 20 angeordnet ist. Der Deckel 20 ist üblicherweise mit der Stirnseite 18 der Gehäusewandung materialschlüssig verbunden, insbesondere unter Zwischenlage eines dispensierten Dichtungselements, das in der 1 nicht sichtbar ist. Durch den Gehäuseboden 14 und die Gehäusewandung 16 wird ein Aufnahmeraum 22 gebildet, in dem die elektrische Komponenten 12 aufgenommen ist.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des oberen linken Randbereichs der Gehäusewandung 16 der 1 etwa entsprechend der gestrichelten Ellipse II. In dieser Darstellung ist das bereits erwähnte Dichtungselement 24 ersichtlich. Es handelt sich dabei um ein dispensiertes Dichtungselement 24, das durch Auftragen von flüssigem Dichtungsmaterial auf die Stirnseite 18 gebildet werden kann.
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Das Dichtungselement 24 umfasst einen oberen Dichtungsabschnitt 26 und einen seitlichen Dichtungsabschnitt 28. Der obere Dichtungsabschnitt 26 und der seitliche Dichtungsabschnitt 28 sind einstückig miteinander verbunden. Somit erstreckt sich das Dichtungselement 24 über Eck von der Stirnseite 18 auf die Außenseite 30 der Gehäusewandung 16. Mit anderen Worten deckt der seitliche Dichtungsabschnitt 28 einen oberen Randabschnitt 32 der Gehäusewandung 16 auf deren Außenseite 30 ab. Das Dichtungselement 24, insbesondere dessen oberer Dichtungsabschnitt 26, ist zwischen der Unterseite 25 des Deckels 20 und der Stirnseite 18 der Gehäusewandung 16 angeordnet.
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Der seitliche Dichtungsabschnitt 28 weist eine Höhe HD auf, die einige Millimeter beträgt, insbesondere etwa 3-20mm, vorzugsweise etwa 5-15mm. Hierdurch wird eine Kriechstrecke für zwischen dem Dichtungselement 24 und der Gehäusewandung 16 eindringende Feuchtigkeit verlängert, so dass ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Aufnahmeraum 22 zuverlässig verhindert werden kann. Durch das Anordnen bzw. Aufbringen des seitlichen Dichtungsabschnitts 18, der integral mit dem oberen Dichtungsabschnitt 26 verbunden ist, kann die üblicherweise etwa der Wandstärke der Gehäusewandung 16 entsprechende Kriechstrecke zwischen der Stirnseite 18 und dem oberen Dichtungsabschnitt 26 um mindestens 50% verlängert werden.
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3 zeigt eine zur 2 ähnliche Darstellung. In diesem Beispiel ist in dem oberen Randabschnitt 32 der Gehäusewandung 16 eine Vertiefung 34 ausgebildet. Die Vertiefung 34 ist umlaufend entlang der gesamten Gehäusewandung 16 vorgesehen. Beim Auftragen des dispensierten Dichtungselements 24 wird die Vertiefung 34 mit Dichtungsmaterial befüllt. Somit ist der seitliche Dichtungsabschnitt 28 mit der Vertiefung 34 verbunden bzw. füllt diese Vertiefung 34 aus. Durch die Vertiefung 34 wird die Kriechstrecke weiter verlängert. Ferner bildet eines solche Vertiefung 34 im Zusammenspiel mit dem seitlichen Dichtungsabschnitt 28 eine Art Labyrinthdichtung, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit in den Aufnahmeraum 22 noch besser verhindert werden kann. Ein Abstand AB zwischen der Vertiefung 34 und der Stirnseite 18 kann etwa 2 bis 15mm betragen.
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In der 3 ist die Vertiefung als bogenförmig oder halbkreisförmig ausgebildete Nut dargestellt. Es können aber auch andere Formen der Vertiefung 34 vorgesehen werden, beispielsweise als dreieckige Kerbe 34a oder als trapezförmig oder rechteckig ausgebildete Nut 34b, wie dies in den ergänzenden Darstellungen i) und ii) der Gehäusewandung 16 in der 3 gezeigt ist. Die Anzahl der Vertiefungen 34 kann auch größer sein, beispielsweise können auch zwei oder mehr Vertiefungen 34 parallel zueinander umlaufend an der Gehäusewandung 16 vorgesehen sein.
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In 4 sind rein schematisch Schritte für ein Verfahren 500 zum Abdichten eines Gehäuses 10 (1) für eine elektronische Komponente 12 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. In einem Schritt S501 erfolgt ein Bereitstellen eines Grundkörpers 15 (1) mit einem Gehäuseboden 14 und einer mit dem Gehäuseboden 14 verbundenen Gehäusewandung 16. In einem Schritt S502 erfolgt das Bereitstellen eines mit dem Grundkörper 15 zu verbindenden Deckels 20. Ein weiterer Schritt S503 dient dem Bereitstellen einer elektronische Komponente 12. Diese Bereitstellungsschritte S501, S502, S503 müssen nicht zwingend in der Reihenfolge der hier verwendeten aufsteigenden Nummerierung erfolgen. Vielmehr können diese Bereitstellungen auch in anderer Reihenfolge oder zeitlich parallel durchgeführt werden.
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Im Schritt S504 wird die zuvor bereitgestellte elektronische Komponente 12 in dem Grundkörper 15 angeordnet. Gemäß dem Schritt S505 erfolgt das Dispensieren von Dichtungsmaterial auf einer oberen Stirnseite 18 der Gehäusewandung 16 und auf einem oberen Randabschnitt 32 der Außenseite 30 der Gehäusewandung 16, so dass ein einstückiges Dichtungselement 24 aufgebracht wird, das sich von der oberen Stirnseite 18 über Eck auf die Außenseite 30 der Gehäusewandung 16 erstreckt. Der Schritt S505 kann bei einer Gehäusewandung mit einer Vertiefung 34, 34a, 34b auch umfassen, dass beim Dispensieren des Dichtungselements 24 die im Bereich des oberen Randabschnitts 32 umlaufend ausgebildete Vertiefung 34, 34a, 34b mit Dichtungsmaterial gefüllt wird. Der Schritt S505 des Dispensierens von Dichtungsmaterial kann auch vor dem Schritt S504 des Anordnens der elektronischen Komponente in dem Gehäuse durchgeführt werden.
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In einem Schritt S506 wird nach dem Dispensieren des Dichtungselements 24 (S505) der Deckel 20 auf dem Grundkörper 15 angebracht, so dass das Gehäuse 10 dicht verschlossen wird. Der Schritt S506, also das Anbringen des Deckels, kann vor dem Aushärten oder nach dem Aushärten des dispensierten Dichtungselements erfolgen.
