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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlusselement, insbesondere für ein Batteriegehäuse, mit einem Deckelblech, welches in einem Randbereich einen Falz und ein elastisch verformbares Dichtelement aufweist, wobei das Dichtelement in dem Falz eingeklemmt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriegehäuse für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuseunterteil.
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Derartige Verschlusselemente kommen beispielsweise zum Verschließen von Batteriegehäusen zum Einsatz. Das Verschlusselement kann auf das Gehäuseunterteil eines solchen Batteriegehäuses aufgebracht werden, um das Batteriegehäuse gas- und flüssigkeitsdicht zu verschließen.
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Ein Verschlusselement in Form einer Tür oder Klappe ist aus der
DE 10 2013 108 890 A1 bekannt. Dieses Verschlusselement umfasst ein außenliegendes Deckelblech, in dessen Randbereich ein Falz vorgesehen ist. In diesen Falz ist ein innenliegendes zweites Blech aus einem Leichtmetall eingefalzt. In der
DE 10 2017 204 530 A1 wird ein Batteriegehäuse beschrieben, bei dem Auflageflansche eines Gehäusedeckels und eines Gehäuseunterteils unter Vermittlung eines Dichtungselements aufeinander gelegt werden. Die
GB 1 277 274 A behandelt einen metallischen Flaschenverschluss mit einer auf der Innenseite angeordneten Dichteinlage, deren Rand in einen Falz des Verschlusses eingeklemmt ist. Aus der
US 2016/0 340 088 A1 ist eine Dichtungslage für die Öffnung einer Metallflasche bekannt, die in den nach außen gebördelten Rand der Flaschenöffnung eingeklemmt ist.
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Als nachteilig hat sich herausgestellt, dass es bei derartigen Verschlusselementen zu zeit- oder temperaturabhängigem Kriechen des Deckelblechs kommen kann, sich das Deckelblech also plastisch verformen kann. Hierdurch kann es zu unerwünschten Undichtigkeiten kommen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Beständigkeit der Abdichtwirkung des Verschlusselements zu erhöhen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verschlusselement gemäß Anspruch 1.
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Unter einem Falz wird im Sinne der Erfindung eine Biegung des Deckelblechs mit einem Biegewinkel von mindestens 180° verstanden. Eine derartige Biegung wird auch als Umschlag oder Doppelung bezeichnet. Der Falz kann beispielsweise durch Schwenkbiegen hergestellt werden. Das Dichtelement kann in Kontakt mit dem Deckelblech gebracht werden und durch das Bilden des Falzes in diesem eingeklemmt werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Dichtelement einen gekrümmten Bereich aufweist, welcher derart um eine Kante des Deckelblechs verlaufend angeordnet ist, dass das Dichtelement das Deckelblech an zwei sich gegenüberliegenden Oberflächen berührt. Durch diese Anordnung kann die Kante des Deckelblechs gegen Berührungen sowie gegen Korrosion geschützt werden. Bevorzugt weist das Dichtelement im Bereich des Deckelblechs einen C-förmigen Querschnitt auf, der sich um die Kante des Deckelblechs schmiegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Falz tropfenförmig ausgebildet. Der tropfenförmige Falz kann ein Federelement bilden, welches auf das Dichtelement wirkenden Kräften, insbesondere solchen Kräften, die zu einer Kompression des Dichtelements führen, entgegengewirkt. Durch die Tropfenform wird somit möglich, ein unerwünschtes Quetschen des Dichtelements über ein vorgegebenes Maß hinaus zu verhindern. Solche Kräfte, die das Dichtelement quetschen, können beispielsweise durch Verbinden des Verschlusselements mit einem Gegenstück, beispielsweise eine Gehäuseunterteil, entstehen, insbesondere dadurch, dass das Verschlusselement mit dem Gegenstück verschraubt wird.
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Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Falz einen Falznasenbereich und einen Klemmbereich aufweist, wobei ein gegenüber einem Hauptabschnitt des Deckelblechs umgebogener Randabschnitt des Deckelblechs im Falznasenbereich einen größeren Abstand von dem Hauptabschnitt aufweist als in dem Klemmbereich. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Falzes kann der umgebogene Randabschnitt des Deckelblechs im Falznasenbereich weiter in Richtung eines mit dem Verschlusselement zusammenwirkenden Gegenstücks, insbesondere eine Gehäuseunterteils, hervorstehen als im Klemmbereich. Durch diesen Vorstand kann das in dem Falz eingeklemmte Dichtelement verbessert gegen Krafteinwirkungen geschützt werden. Übermäßige Kräfte können durch den Falz im Falznasenbereich aufgenommen und ggf. abgefedert werden.
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In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Deckelblech in dem Hauptabschnitt ein erstes Durchgangsloch und in dem Klemmbereich ein zweites Durchgangsloch aufweist, wobei das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch derart zueinander ausgerichtet sind, dass ein gemeinsames Verbindungselement in dem ersten und dem zweiten Durchgangsloch angeordnet werden kann. Die Durchgangslöcher im Hauptabschnitt und im Klemmbereich ermöglichen das Durchführen eines Verbindungselements zum Verbinden des Verschlusselements mit einem Gegenstück, beispielsweise einem Gehäuseunterteil. Das Verbindungselement kann beispielsweise als Schraube, Bolzen oder Niet ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das Dichtelement zumindest ein drittes Durchgangsloch aufweist, wobei das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch des Deckelblechs und das dritte Durchgangsloch des Dichtelements derart zueinander ausgerichtet sind, dass das gemeinsame Verbindungselement in dem ersten, zweiten und dritten Durchgangsloch angeordnet werden kann. Das dritte Durchgangsloch in dem Dichtelement ermöglicht, dass das Verbindungselement beim Verbinden des Verschlusselement mit seinem Gegenstück auch durch das Dichtelement geführt werden kann. Hierdurch kann das Dichtelement noch besser gegen unerwünschtes Verrutschen gesichert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verschlusselement eine Kleberaupe. Durch die Kleberaupe kann eine verbesserte Abdichtung gegenüber unerwünschtem Durchtritt von Flüssigkeiten und/oder Gasen erreicht werden. Die Kleberaupe ist bevorzugt aus einem linienförmig applizierten Klebstoff gebildet. Alternativ kann die Kleberaupe aus einem, insbesondere doppelseitig klebenden, Haftklebeband gebildet sein.
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Bevorzugt ist die Kleberaupe zwischen dem Falznasenbereich und einer Kante des Dichtelements angeordnet. Eine derartige Anordnung der Kleberaupe bringt den Vorteil mit sich, dass die Kleberaupe - ebenso wie das Dichtelement - durch den Falznasenbereich des Falzes gegen übermäßige Kompressionskräfte geschützt werden kann. Ein unerwünschtes Herausdrücken der Dichtungsmasse beim Aufbringen des Verschlusselements auf ein Gegenstück, beispielsweise ein Gehäuseunterteil, kann hierdurch verhindert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement im Falznasenbereich an einer an dem Hauptabschnitt abgewandten Oberfläche des Deckelblechs anliegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Deckelblech aus einem mehrlagigen Verbundmaterial ausgebildet ist. Alternativ kann das Deckelblech aus einem monolithischen Material, beispielsweise einem Stahl oder einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Deckelblech ein Metall-Kunststoff-Sandwichblech mit metallischen Deckblechen und mindestens einer zwischen den Deckblechen angeordneten Kunststoffschicht ist, die stoffschlüssig mit den Deckblechen verbunden ist. Durch Verwendung eines derartigen Deckelblechs kann die Masse des Verschlusselements verringert werden.
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Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher das Deckelblech elektrolytisch verzinkt ist. Durch diese Maßnahme wird es möglich, Haftvermittler einzusetzen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Falz und das Dichtelement umlaufend um das Deckelblech ausgebildet sind. Durch einen derartigen, umlaufenden Falz kann eine vollständige Abdichtung am Rand des Deckelblechs ermöglicht werden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriegehäuse für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuseunterteil und einem vorstehend beschriebenen Verschlusselement. Bei dem Batteriegehäuse können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie im Zusammenhang mit dem Verschlusselement erläutert worden sind.
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Bevorzugt weist das Batteriegehäuse einen Innenraum auf, in welchem zumindest ein Batteriemodul angeordnet ist. Über das Verschlusselement kann eine unerwünschte Ausgasung des Batteriemoduls verringert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriegehäuses ist das Verschlusselement über ein als Schraube ausgebildetes Verbindungselement mit dem Gehäuseunterteil verbunden. Über das Verschlusselement kann ein Anpressdruck eingestellt werden, mit welchem das Verschlusselement gegen das Gehäuseunterteil gedrückt wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränkt.
- Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriegehäuses für ein Kraftfahrzeug.
- Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verschlusselements für das in 1 gezeigte Batteriegehäuse.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses 100 dargestellt. Das Batteriegehäuse 100 umfasst ein Gehäuseunterteil 101, welches beispiels- weise aus einem Stahl oder einem Leichtmetall ausgebildet sein kann. Das Batteriegehäuse 100 weist einen Boden und eine dem Boden gegenüberliegende Öffnung auf, die in der Dar- stellung in 1 durch ein Verschlusselement 1 nach Art eines Deckels verschlossen ist. Bei geöffnetem Verschlusselement 1 kann durch die Öffnung des Batteriegehäuses 100 ein Batteriemodul in einen Innenraum des Batteriegehäuses 100 eingebracht werden. Bei dem Batteriemodul kann es sich beispielsweise um ein Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs handeln.
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Das Verschlusselement 1 des Batteriegehäuses 100 ist an dem Gehäuseunterteil 101 über mehrere Verbindungselemente 102 angebunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 102 als Schrauben ausgebildet, die in Gewinde eingedreht werden, die in dem Gehäuseunterteil 101 angeordnet sind. Die Verbindungselemente 102 sind durch Durchgangsöffnungen in dem Verschlusselement 1 geführt und bringen eine in Richtung des Gehäuseunterteils 101 gerichtete Anpresskraft auf das Verschlusselement 1 auf. Um unerwünschten Verformungen des Verschlusselements 1 aufgrund dieser Anpresskraft und/oder aufgrund von zeit- oder temperaturabhängigem Kriechen des Materials des Verschlusselements 1 zu reduzieren, sind bei dem Verschlusselement 1 besondere Maßnahmen getroffen, die nachfolgend anhand der Darstellung in 2 erläutert werden sollen.
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Wie der 2 entnommen werden kann, umfasst das Verschlusselement 1 ein Deckelblech 2, welches in einem Randbereich einen Falz 5 aufweist. Der Falz 5 ist als Biegung des Deckelblechs 2 in seinem Randbereich mit einem Biegewinkel von mindestens 180° ausgebildet. Das Material des Deckelblechs 2 ist ein mehrlagiges Verbundmaterial. Bei diesem Verbundmaterial handelt es sich um ein Metall-Kunststoff-Sandwichblech mit metallischen Deckblechen 3 und genau einer zwischen den Deckblechen 3 angeordneten Kunststoffschicht 4, die stoffschlüssig mit den Deckblechen 3 verbunden ist. Das Deckelblech 2 kann elektrolytisch verzinkt sein. Der Falz 5 ist um das Deckelblech 2 umlaufend ausgebildet.
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Das Verschlusselement 1 umfasst ferner ein elastisch verformbares Dichtelement 8, welches in dem Falz 5 eingeklemmt ist. Das Dichtelement 8 kann beispielsweise aus einem Elastomer ausgebildet sein. Bei der Herstellung des Falzes 5, beispielsweise durch Schwenkbiegen, ist es möglich, das Dichtelement 8 in Kontakt mit dem Deckelblech 2 zu bringen und dieses dann durch das Bilden des Falzes 5 in dem Falz 5 einzuklemmen. Das Dichtelement 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel weist einen C-förmigen Querschnitt auf. Insofern hat das Dichtelement 8 einen gekrümmten Bereich 9. Dieser ist um eine Kante des Deckelblechs 2 verlaufend angeordnet, so dass das Dichtelement 8 das Deckelblech 2 an zwei sich gegenüberliegenden Oberflächen 2.1, 2.2 des Deckelblechs 2 berührt. Das bedeutet, dass das Dichtelement 8 sowohl innerhalb des Falzes 5 an einer inneren Oberfläche 2.1 des Deckelblechs 2 anliegt als auch an einer äußeren Oberfläche 2.2. Die äußere Oberfläche 2.2 ist im Gebrauch dem Gehäuseunterteil 101 zugewandt und liegt im verschlossenen Zustand des Batteriegehäuses 10 auf dem Gehäuseunterteil 101 auf.
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Der Falz 5 ist tropfenförmig ausgebildet, was bedeutet, dass er in der geschnittenen Ansicht gemäß 2 eine Tropfenform mit einem breiteren Falznasenbereich 6 und einem gegenüber dem Falznasenbereich 6 engeren Klemmbereich 7 aufweist. Im Klemmbereich 7 verlaufen ein Hauptabschnitt 2.3 des Deckelblechs 2 und ein gegenüber dem Hauptabschnitt 2.3 umgebogener Randabschnitt 2.4 im Wesentlichen parallel zueinander. In dem Falznasenbe- reich 6 hingegen beschreibt der gegenüber dem Hauptabschnitt 2.3 umgebogene Randabschnitt 2.4 hingegen eine Kurvenform nach Art einer Umbiegung von mehr als 180°. In dem Falznasenbereich 6 weist der umgebogene Randabschnitt 2.4 des Deckelblechs 2 einen größeren Abstand von dem Hauptabschnitt 2.3 auf als in dem Klemmbereich 7.
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Das Dichtelement 8 ist derart bemessen, dass es sich auf der dem Gehäuseunterteil 101 zugewandten Seite des Verschlusselements 1 im Wesentlichen nur im Klemmbereich 7 befindet. Insofern liegt eine Kante des Dichtelements 8 im Klemmbereich 7 auf der äußeren Oberfläche des umgebogenen Randabschnitts 2.4 des Deckelblechs 2 an. Zwischen dieser Kante und der maximalen Ausdehnung des Falzes 5 im Falznasenbereich 6 ist eine Kleberaupe 10 vorgesehen, die einen gasdichten Verschluss des Batteriegehäuses 100 ermöglicht. Die Kleberaupe 10 besteht aus einem im Wesentlichen linienförmig aufgebrachten Kleb- stoff. Bei dem Klebstoff kann es sich um einen Dichtungskleber handeln.
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Um das Einbringen des Verbindungselements 102 durch das Verschlusselement 1 zu ermöglichen, ist in dem Verschlusselement 1 eine Durchführöffnung vorgesehen, die aus insgesamt vier deckungsgleich angeordneten Durchgangslöchern besteht. Ein erstes Durchgangsloch 16 ist in dem in dem Hauptabschnitt 2.3 des Deckelblechs 2 angeordnet. Ein zweites Durchgangsloch 17 befindet sich im Klemmbereich 7 des Deckelblechs 2. In dem Dichtungselement 8 ist ein drittes Durchgangsloch 18 vorgesehen, welches sich im Klemmbereich 7 zwischen dem Hauptabschnitt 2.3 und dem umgebogenen Randabschnitt 2.4 des Deckelblechs 2 befindet. Ein viertes Durchgangsloch 19 ist in dem Dichtungselement 8 auf der dem Gehäuseunterteil 101 zugewandten Seite vorgesehen. Die Durchgangslöcher 16, 17, 18, 19 sind aufeinander ausgerichtet und ermöglichen das Durchführen eines gemeinsamen Verbindungselements 102, hier einer Schraube, durch das gesamte Verschlusselement 1 in Richtung des Gehäuseunterteils 101.
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Über das Verbindungselement 102 kann das Verschlusselement 1 mit einem einstellbaren Anpressdruck an dem Gehäuseunterteil 101 festgelegt werden. Das Verbindungselement 102 wird hierzu durch die Durchführöffnung in dem Verschlusselement 1 geführt und in einem Gewinde des Gehäuseunterteils 101 befestigt. Dabei wird das Verschlusselement 1 gegen das Gehäuseunterteil 101 gedrückt. Durch den tropfenförmigen Falz 5 wird verhindert, das ein zu großer Druck auf das Dichtelement 8 und/oder die Kleberaupe 10 aufgebracht wird, der zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Dichtelements 8 bzw. der Kleberaupe 10 führen könnte. Denn der tropfenförmige Falz 5 bildet eine Art Feder, welche der Anpresskraft entgegenwirkt. Zudem bildet die dem Gehäuseunterteil 101 zugewandte Oberfläche des Deckelblechs 2 im Falzbereich 6 einen Anschlag, der eine Kompression des Dichtelements 8 bzw. des Kleberaupe 10 über ein bestimmtes Maß hinaus verhindert.
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Wird das Verschlusselement 1 auf das Gehäuseunterteil 101 aufgelegt, so befindet sich das elastisch verformbare Dichtelement 8 in der in 2 gezeigten Stellung. Die dem Gehäuseunterteil 101 zugewandte Oberfläche des Dichtelements 8 bildet eine erste Kontaktebene 12. Ggf. berührt auch die Kleberaupe 10 das Gehäuseunterteil 101. Nach dem Einbringen des Verbindungselements 102 wird dieses festgezogen, wodurch eine in Richtung des Gehäuseunterteils 101 wirkende Anpresskraft auf das Verschlusselement 1 aufgebracht wird. Das Dichtelement 8 wird komprimiert bis die dem Gehäuseunterteil 01 zugewandte Oberfläche des umgebogenen Randabschnitts 2.4 des Deckelblechs 2 im Falznasenbereich 7 mit dem Gehäuseunterteil 101 in Kontakt kommt. Dabei liegt die Außenkontur des Gehäuseunterteils 101 in der in 2 dargestellten Ebene 13. Nun wirkt der Falz 5 als Anschlag. Bei weiterem Anziehen des Verbindungselements 102, also weiterem Aufbringen einer Anpresskraft, wirkt der Falz 5 als Feder der Anpresskraft entgegen. Eine weitere Kompression des Dichtelements 8 und der Kleberaupe 10 wird unterbunden. Zwar kann die in 2 ge- zeigte Höhe 15, also das Maß zwischen der dem Gehäuseunterteil 101 abgewandten Oberseite des Verschlusselements 1 und der Ebene 13, noch etwas reduziert werden, wobei der Falz 5 einfedert. Letztendlich begrenzt aber die durch den Falz 5 bereitgestellte Federkraft eine zu große Kompression von Dichtelement 8 und Kleberaupe 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlusselement
- 2
- Deckelblech
- 2.1
- Oberfläche
- 2.2
- Oberfläche
- 2.3
- Hauptabschnitt
- 3
- Deckblech
- 4
- Kunststoffschicht
- 5
- Falz
- 6
- Falznasenbereich
- 7
- Klemmbereich
- 8
- Dichtelement
- 9
- gekrümmter Bereich
- 10
- Kleberaupe
- 11
- Oberseite des Verschlusselements
- 12
- Ebene
- 13
- Ebene
- 14
- Quetschmaß
- 15
- Höhe
- 16
- Durchgangsloch
- 17
- Durchgangsloch
- 18
- Durchgangsloch
- 19
- Durchgangsloch
- 100
- Batteriegehäuse
- 101
- Gehäuseunterteil
- 102
- Verbindungselement
- L
- Längsachse
