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Die Erfindung betrifft ein Deckelteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 9 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Gehäuse mit einem derartigen Deckelteil.
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Aus der Praxis sind allgemein Gehäuse bekannt, die ein Basisteil und ein Deckelteil mit einer polygonalen Deckfläche, beispielsweise einer rechteckigen Deckfläche aufweisen. Die Deckfläche weist eine um einen bestimmten Winkel „α“, beispielsweise einen Winkel „α“ von 90° zur Deckfläche abgestellte, geschlossene Mantelfläche mit entsprechend der Anzahl der Kanten der Deckfläche ausgebildeten Mantelflächenabschnitten auf. Die besagte Mantelfläche fasst dabei beispielsweise innerhalb des Gehäuses auf dem Basisteil angeordnete Bauteile, Baugruppen und/oder Geräte ein, um diese vor z.B. äußeren Einflüssen und/oder die Umgebung des Gehäuses vor diesen zu schützen.
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Aus der
US 2007/0141459 A1 ist ein Batteriegehäuse mit annähernd hexaedrischer oder kubischer Form bekannt, welches durch ein Unterteil, hier als unterer Deckel bezeichnet, auf welchem Batteriemodule gelagert sind, sowie einen oberen Deckel gebildet ist. Die Deckel bilden jeweils drei Flächen aus. So bildet der untere Deckel eine Vorderseite, eine Unterseite und eine Rückseite des Batteriegehäuses aus, wogegen der obere Deckel eine linke Seitenfläche, eine obere Fläche und eine Seitenfläche des Batteriegehäuses ausbildet. Die Vorderseite, Rückseite und Seitenflächen bilden so im Zusammenbau der Deckel eine geschlossene Mantelfläche des Batteriegehäuses aus. Die Vorderseite, Rückseite und Seitenflächen bilden darüber hinaus abgestellte Deckelflanschabschnitte zur insbesondere kraftschlüssigen Verbindung der Deckel untereinander mittels Befestigungsschrauben aus. Es ist allgemein bekannt, derartige Deckel jeweils aus einer Blechplatine nach einem an sich bekannten Umformverfahren, insbesondere Biegeumformverfahren oder Tiefziehverfahren herzustellen.
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Aus der
US 2010/0000816 A1 ist ein Batteriegehäuse bekannt, welches eine untere und eine obere muldenförmige Lastaufnahmeplatte aus Metall aufweist. Die Materialstärke ist gewählt, um die im Batteriegehäuse gelagerten Batterieblöcke sicher zu tragen, wobei gemäß einer Ausführungsform die untere Lastaufnahmeplatte aus einer dickeren Platte gebildet ist als die obere Lastaufnahmeplatte. Zur Ausbildung der Muldenform bilden dieselben Seitenwände mit nach außen gebogenen Befestigungsflanschen zur kraftschlüssigen Verbindung der Lastaufnahmeplatten untereinander mittels Niete oder Schrauben aus. Stirnseitig ist das Batteriegehäuse mittels Endplatten der im Gehäuse gelagerten Batterieblöcke verschlossen. Obwohl nicht explizit offenbart, wird aus der Angabe, dass die Seitenwände mit nach außen gebogenen Befestigungsflanschen ausgebildet sind, geschlossen, dass derartige Lastaufnahmeplatten jeweils aus einer Metallblechplatine nach einem an sich bekannten Umformverfahren, insbesondere Biegeumformverfahren oder Tiefziehverfahren hergestellt sind.
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Aus der
US 2013/0209857 A1 ist ein Batteriegehäuse bekannt, welches einen Batterieträger und eine Abdeckung aufweist. Der Batterieträger und die Abdeckung sind aus einem Stahl unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Umformprozesses oder anderer geeigneter Prozesse, wie Stanzen und Schweißen, hergestellt. Der Batterieträger bildet dabei eine Bodenwand mit Stirnwänden des Batteriegehäuses aus, wogegen die Abdeckung so konfiguriert ist, dass sie mit den Stirnwänden des Batterieträgers korrespondiert und das Batteriegehäuse schließt. Als Fügemaßnahme zum Verbinden des Batterieträgers mit der Abdeckung wird eine stoffschlüssige, wie Schweißen, Löten, Kleben, favorisiert.
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All den vorbeschriebenen Batteriegehäusen ist gemein, dass deren Steifigkeit und Tragfähigkeit im Wesentlichen durch das Gehäuseunterteil bzw. den die Batteriemodule tragenden Batterieträger bestimmt ist/wird, indem eine bestimmte, die Steifigkeit erhöhende Formgebung (Biege-/Knickestellen) vorgesehen wird und/oder die Materialstärke entsprechend gewählt wird. Insbesondere im Hinblick auf eine zu gewährleistende Crash- und Berstfestigkeit des Batteriegehäuses besteht der Bedarf, auch das Gehäuseoberteil bzw. den Gehäusedeckel mit einer der Belastung entsprechenden Steifigkeit auszubilden.
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So offenbart die
EP 3 301 738 A1 ein Deckelteil für eine Batterie mit einer rechteckigen, metallischen Deckfläche und mit in einem rechten Winkel dazu stehenden Mantelflächen, wobei das Deckelteil aus einem ersten und einem zweiten, jeweils muldenförmigen Bauteil besteht. Eine mechanische Verstärkung des Deckelteils wird durch eine zusätzliche, unterhalb des Deckelteils eingefasste Platte aus Aluminium erreicht.
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Aus der
DE 10 2016 120 826 A1 ist u.a. zu entnehmen, dass Batteriemodule in ihrem Batteriegehäuse vor äußeren Einflüssen, wie auch Feuchtigkeit, zu schützen sind, um insbesondere Kurzschluss zu verhindern.
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Aus der
US 2017 0 237 053 A1 ist ein Batteriepack bekannt, welches ein Gehäuse in einer im Wesentlichen quaderförmigen Form, in dem mehrere Batteriemodule gespeichert sind, und eine Halterung umfasst. Letztere wird verwendet, um das Gehäuse an einem in einem Fahrzeug vorgesehenen Befestigungsteil zu befestigen. Das Gehäuse umfasst eine rechteckige Bodenplatte, vier Seitenplatten und einen Deckel. Der Deckel hat eine kastenförmige Konfiguration, um die Festigkeit im Vergleich mit einem plattenförmigen Deckel zu verbessern. Darüber hinaus weist der Deckel einen umlaufenden, die Steifigkeit desselben erhöhenden Flansch auf.
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Aus der
CN 206 312 981 U ist ein abgedichtetes Batteriegehäuse bekannt, welches eine Außenschale sowie eine obere und eine untere Abdeckung aufweist. Die Abdeckungen weisen koaxial zueinander angeordnete Durchgangslöcher auf, in denen Flüssigkeitsdurchgangsrohre angeordnet sind, die der Kühlung von innerhalb des Batteriegehäuses angeordneten elektrochemischen Speichern dienen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf den Stand der Technik alternatives Deckelteil für ein Gehäuse, insbesondere ein Batterie-Gehäuse, zu schaffen, welches bei minimalem Herstellungsaufwand eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse, insbesondere Batterie-Gehäuse, mit einem derartigen Deckelteil zur Verfügung zu stellen.
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Ausgehend von einem Deckelteil für ein Gehäuse, welches Deckelteil eine polygonale Deckfläche und eine um einen bestimmten Winkel „α“ zur Deckfläche abgestellte Mantelfläche mit entsprechend der Anzahl der Kanten der polygonalen Deckfläche ausgebildeten Mantelflächenabschnitten aufweist, wobei das Deckelteil aus zumindest einem ersten und einem zweiten, jeweils umgeformten, muldenförmigen Blechbauteil besteht, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das erste Blechbauteil ein Deckflächenoberteil und das zweite Blechbauteil ein Deckflächenunterteil mit jeweils gleicher Anzahl Kanten sowie Mantelflächenabschnitten ausbilden, wobei benachbarte Mantelflächenabschnitte des Deckflächenoberteils und benachbarte Mantelflächenabschnitte des Deckflächenunterteils jeweils mit Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei die Blechbauteile derart zueinander angeordnet sind, dass zum einen das erste Blechbauteil mit seinem Deckflächenoberteil auf dem Deckflächenunterteil des zweiten Blechbauteils aufliegt und zum anderen die Mantelflächenabschnitte des ersten Blechbauteils jeweils den Abstand zwischen zwei benachbarten Mantelflächenabschnitten des zweiten Blechbauteils zumindest teilweise einnehmen.
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Hierdurch ist ein einfach und kostengünstig herzustellendes, besonders steifes Deckelteil geschaffen, welches insbesondere durch die Materialdopplung im Bereich der Deckfläche des Deckelteils bewirkt ist.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach ist vorgesehen, dass das Deckflächenoberteil und das Deckflächenunterteil bevorzugt quadratisch, rechteckig oder sechseckig ausgebildet sind, welches im Hinblick auf beispielsweise ein Batterie-Gehäuse mit einer derartigen Grundfläche der bevorzugten Anordnung darin gelagerter Batteriemodule und/oder Batteriezellen entspricht.
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Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind hierbei im Zusammenbau der Blechbauteile benachbarte Mantelflächenabschnitte bevorzugt untereinander gefügt, wodurch die Steifigkeit des Deckelteils noch weiter erhöht ist.
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Weiter bevorzugt sind die Mantelflächenabschnitte, insbesondere im Hinblick auf vorerwähnte Batterie-Gehäuse untereinander fluiddicht gefügt, wodurch der Eintritt von insbesondere Feuchtigkeit in das Batterie-Gehäuse oder im Falle eines Defektes der Austritt von Batterieflüssigkeit aus dem Gehäuse wirkungsvoll verhindert ist.
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Um bei Beibehaltung der vorbeschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Deckelteils den Materialaufwand und dessen Gewicht zu minimieren, weist das Deckflächenunterteil zumindest eine Aussparung auf.
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Bevorzugt ist dabei die zumindest eine Aussparung unter Berücksichtigung aktuell im Deckelteil zu verzeichnender Lastpfade ausgebildet und angeordnet, wodurch die Materialersparnis im Einklang mit der zu verzeichnenden Belastung des Deckelteils gebracht ist.
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Wie die Erfindung noch vorsieht, bestehen die Blechbauteile gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Metallblech. Unter besagtem Blechbauteil wird im Rahmen dieser Erfindung jedoch nicht nur ein Bauteil aus einem Metallblech verstanden, sondern alternativ auch ein Bauteil, welches aus einer Platine aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
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Bevorzugt sind besagte Blechbauteile durch Biegeumformen besagter Metallbleche oder Platinen hergestellt, wodurch sich vorteilhaft hohe Umformgrade realisieren lassen. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die Deckelstruktur z.B. die Batteriemodule des besagten Batterie-Gehäuses einfassen soll. D.h., es können Strukturen mit großer Höhenausdehnung und kleinen Biegeradien geschaffen werden, welches nach dem an sich bekannten Tiefziehverfahren nicht immer realisierbar ist.
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Die Erfindung betrifft ferner auch ein Gehäuse mit einem Deckelteil der vorstehend beschriebenen Art.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem Gehäuse um ein Batterie-Gehäuse, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Batterie. Ungeachtet dessen beschränkt sich die Erfindung nicht auf besagtes Batterie-Gehäuse, sondern erfasst jedwedes Gehäuse, welches ein Deckelteil der vorbeschriebenen Art mit erhöhter Steifigkeit aufweist bzw. aufweisen soll.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 eine äußerst schematische perspektivische Ansicht eines Gehäuses mit einem Deckelteil der erfindungsgemäßen Art,
- 2 eine perspektivische Einzeldarstellung eines ersten erfindungswesentlichen Blechbauteils des Deckelteils nach 1,
- 3 eine perspektivische Einzeldarstellung eines zweiten erfindungswesentlichen Blechbauteils des Deckelteils nach 1,
- 4 eine erste zweckmäßige Ausgestaltung eines der Blechbauteile des Deckelteils,
- 5 eine zweite zweckmäßige Ausgestaltung eines der Blechbauteile des Deckelteils, und
- 6 einen Horizontalschnitt durch die Mantelfläche des erfindungsgemäßen Deckelteils, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Deckelteils.
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1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gehäuse 1, beispielsweise ein Batterie-Gehäuse 1, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Batterie. Das Gehäuse 1 weist ein Basisteil 2 sowie ein Deckelteil 3 auf. Handelt es sich bei dem Gehäuse 1 beispielsweise um das besagte Batterie-Gehäuse 1, sind auf dem Basisteil 2 insbesondere an sich bekannte und demgemäß nicht zeichnerisch dargestellte Batteriemodule abgestellt, welche untereinander elektrisch zusammengeschaltet sind. Das Deckelteil 3 weist eine polygonale, insbesondere rechteckige oder quadratische Deckfläche 4 sowie eine gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielgebend in einem Winkel „α“ von 90° zur Deckfläche 4 (vgl. 2 und 3) abgestellte Mantelfläche 5 auf.
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Erfindungsgemäß ist das Deckelteil 3 aus einem ersten Blechbauteil 6 (vgl. 2) und einem zweiten Blechbauteil 7 (vgl. 3) gebildet. Die Blechbauteile 6 und 7 sind jeweils muldenförmig ausgebildet und bevorzugt durch Biegeumformen hergestellt, wodurch sich vorteilhaft Strukturen mit großer Höhenausdehnung sowie kleinen Biegeradien erstellen lassen.
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Die Blechbauteile 6, 7 bestehen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Metallblech, beispielsweise Stahl- oder Aluminiumblech. Unter besagtem Blechbauteil 6, 7 wird im Rahmen dieser Erfindung jedoch nicht nur ein Bauteil aus einem Metallblech verstanden, sondern alternativ auch ein Bauteil, welches aus einer Platine aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
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Das erste Blechbauteil 6 bildet dabei ein Deckflächenoberteil 8 mit vier Kanten 8a sowie mit zwei gegenüberliegend angeordneten Mantelflächenabschnitten 5a aus. Das zweite Blechbauteil 7 bildet ein Deckflächenunterteil 9 mit vier Kanten 9a sowie mit zwei gegenüberliegend angeordneten Mantelflächenabschnitten 5b aus. Demnach sind benachbarte Mantelflächenabschnitte 5a des Deckflächenoberteils 8 und benachbarte Mantelflächenabschnitte 5b des Deckflächenunterteils 9 jeweils mit Abstand 10 zueinander angeordnet. Die Mantelflächenabschnitte 5a, 5b bilden an ihrem freien Ende jeweils einen abgestellten Befestigungsflansch 11 zur insbesondere kraftschlüssigen Befestigung des Deckelteils 3 am Basisteil 2, beispielsweise mittels nicht zeichnerisch dargestellter mechanischer Befestigungselemente, wie Befestigungsschrauben, Niete, Klammern und/oder dgl. mehr, und/oder durch eine stoffschlüssige Befestigungsmaßnahme, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, aus.
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Gemäß 1 sind die Blechbauteile 6 und 7 im Zusammenbau derart zueinander angeordnet, dass zum einen das erste Blechbauteil 6 mit seinem Deckflächenoberteil 8 auf dem Deckflächenunterteil 9 des zweiten Blechbauteils 7 aufliegt und zum anderen die Mantelflächenabschnitte 5a des ersten Blechbauteils 6 jeweils den Abstand 10 zwischen zwei benachbarten Mantelflächenabschnitten 5b des zweiten Blechbauteils 7 vorliegend teilweise einnehmen.
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Bevorzugt sind die jeweils benachbarten Mantelflächenabschnitte 5a, 5b der beiden Blechbauteile 6, 7 untereinander gefügt, weiter bevorzugt fluiddicht gefügt. Im Hinblick darauf weist gemäß 4 zumindest eines der Blechbauteile 6, 7 Fügeflansche 12 auf. Lediglich beispielgebend sind vorliegend die Fügeflansche 12 an den Stirnkanten des ersten Blechbauteils 6, respektive an den freien Kanten 8a des Deckflächenoberteils 8 desselben sowie an den vier Stirnkanten 13 der beiden Mantelflächenabschnitte 5a des ersten Blechbauteils 6, von denen in 4 lediglich zwei Stirnkanten 13 gezeigt sind, vorgesehen. Durch die Erfindung mit erfasst sind selbstverständlich auch Fügeflansche 12 lediglich am zweiten Blechbauteil 6 oder eine Kombination aus Fügeflanschen 12 sowohl am ersten als auch am zweiten Blechbauteil 6, 7 (nicht zeichnerisch dargestellt). Als Fügemaßnahmen können kraftschlüssige Fügemaßnahmen, beispielsweise mittels mechanischer Befestigungselemente, wie Schrauben, Niete, Klammern und/oder dgl. mehr ggf. in Kombination mit geeigneten Dichtungsmitteln, wie Gummidichtungen, Dichtungskleber oder dgl., und/oder stoffschlüssige Fügemaßnahmen, wie Schweißen, Löten oder Kleben, zur Anwendung kommen (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie insbesondere aus der 5 noch ersichtlich ist, kann das Deckflächenunterteil 9 des zweiten Blechbauteils 7 Aussparungen 14 aufweisen, um den Materialaufwand für das Deckflächenunterteil 9 sowie dessen Gewicht zu minimieren. Die Aussparungen 14 sind dabei unter Berücksichtigung aktuell im Deckelteil 3 zu verzeichnender Lastpfade ausgebildet und angeordnet, wodurch die Materialersparnis im Einklang mit der zu verzeichnenden Belastung des Deckelteils 3 gebracht ist.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen insbesondere auf metallene Blechbauteile 6 und 7 ab, welche bevorzugt durch Schweißen oder Löten untereinander gefügt sind/werden, alternativ auch durch Kleben. Wie bereits oben dargetan, werden unter besagten Blechbauteilen 6, 7 auch Bauteile verstanden, welche aus einer Platine aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gebildet sind.
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Insoweit zeigt 6 beispielgebend einen Abschnitt der Mantelfläche 5 mit zwei benachbarten Mantelflächenabschnitten 5a, 5b der Blechbauteile 6, 7 des Deckelteils 3, wobei die Blechbauteile 6, 7 jeweils aus einer Platine gebildet sind, welche nach Art einer SandwichStruktur zumindest eine erste Lage 15 aus einem Metallblech und zumindest eine zweite Lage 16 aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff aufweist. Die Blechbauteile 6, 7 sind derart geformt, dass im Zusammenbau deren zweite Lagen 16 aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff zumindest im Fügebereich der Fügeflansche 12 aufeinander liegen. Bei besagtem Kunststoff handelt es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Kunststoff, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, die zweiten Lagen 16 unter Wärmeeinwirkung stoffschlüssig zu fügen. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Maßnahme zum fluiddichten Fügen gegeben.
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Ist demgegenüber die zweite Lage 16 oder zusätzlich eine weitere Lage 16 aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff nach Gehäuse-außen gerichtet, kann diese vorteilhaft die metallische Struktur vor Steinschlag schützen und/oder als Korrosionsschutz fungieren (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Um die Festigkeit insbesondere der durch Materialdopplung hergestellten Deckfläche 4 noch weiter zu erhöhen, können Deckflächenoberteil 8 und Deckflächenunterteil 9 ebenfalls untereinander gefügt sein, beispielsweise bei metallenen Blechbauteilen 6 und 7 durch Schweißen (insbesondere Punktschweißen) oder Kleben. Sind wie vorstehend vorgeschlagen, Blechbauteile 6, 7 aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff oder aufeinander liegende zweite Lagen 16 der Blechbauteile 6, 7 aus Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen, können diese durch Wärmeeinwirkung untereinander gefügt werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Die vorstehenden Ausführungsbeispiele stellen ferner auf ein Gehäuse 1 ab, welches quader- oder würfelförmig ausgebildet ist. Mit erfasst durch die Erfindung sind auch Gehäuse 1 mit einem Deckelteil 3, dessen Deckfläche 4 beispielsweise eine sechseckige oder andere mehreckige Grundfläche mit insbesondere geradzahliger Anzahl Ecken und Kanten 8a, 9a des Deckflächenoberteils 8 und Deckflächenunterteils 9 aufweist, wobei die Mantelflächenabschnitten 5a, 5b der Blechbauteile 6, 7 alternierend angeordnet und bevorzugt untereinander gefügt sind. Des Weiteren müssen die Mantelflächenabschnitte 5a, 5b auch nicht in einem Winkel „α“ von 90° zum Deckflächenoberteil 8 und Deckflächenunterteil 9 angeordnet sein, sondern können auch in einem jedweden anderen Winkel „α“ zum Deckflächenoberteil 8 und Deckflächenunterteil 9 angeordnet sein. Um in diesem Fall eine sichere und ggf. fluiddichte Fügeverbindung zwischen den Mantelflächenabschnitten 5a, 5b zu schaffen, weisen diese zweckmäßigerweise einen entsprechend ausgebildeten Beschnitt auf, indem diese ausgehend von der zugeordneten Kante 8a, 9a sich in ihrem Verlauf von der Kante 8a, 9a weg in der Breite konisch erweitern oder reduzieren (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Basisteil
- 3
- Deckelteil
- 4
- Deckfläche (Deckelteil 3)
- 5
- Mantelfläche (Deckelteil 3)
- 5a
- Mantelflächenabschnitte (erstes Blechbauteil 6)
- 5b
- Mantelflächenabschnitte (zweites Blechbauteil 7)
- 6
- erstes Blechbauteil
- 7
- zweites Blechbauteil
- 8
- Deckflächenoberteil (erstes Blechbauteil 6)
- 8a
- Kanten
- 9
- Deckflächenunterteil (zweites Blechbauteil 7)
- 9a
- Kanten
- 10
- Abstand
- 11
- Befestigungsflansch
- 12
- Fügeflansch
- 13
- Stirnkante
- 14
- Aussparung
- 15
- erste Lage
- 16
- zweite Lage
