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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrovorrichtung für Kraftfahrzeuge in mehreren Varianten sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge werden heutzutage in einer großen Vielfalt von Formen, Varianten und Ausstattungslinien gefertigt. Dabei nimmt gleichzeitig die Komplexität von Kraftfahrzeugen zu. Darüber hinaus werden zunehmend höhere Anforderungen gestellt, beispielsweise hinsichtlich einer Minimierung von Gewicht, Ressourcenbedarf und Kosten sowie hinsichtlich einer Maximierung einer Reichweite, Effizienz und Insassen- bzw. Nutzraumgröße und/oder dergleichen mehr. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, kann eine Optimierung einer Herstellung von Fahrzeugteilen oder Fahrzeugeinrichtungen einen erfolgversprechenden Ansatz darstellen.
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Beispielsweise ist in der WO 2013 / 083 241 A1 ein Verfahren zum Fertigen einer Batterie beschrieben, welches eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung erlauben soll. In dem Verfahren werden ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen bereitgestellt und Anforderungen an eine Kühleinrichtung für die Batterie ermittelt, je nachdem ob für die Batterie eine Flüssigkeitskühlung oder eine Kühlung mit einem gasförmigen Medium zum Einsatz kommen soll. Dementsprechend wird die Kühleinrichtung ausgewählt. Schließlich wird in Abhängigkeit von der Wahl der Flüssigkeits- oder Gaskühlung ein erster, von einer Kühlflüssigkeit durchströmbarer Kühlkörper oder ein zweiter, von dem gasförmigen Medium durchströmbarer Kühlkörper an dem Batteriemodul als Kühleinrichtung angeordnet.
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Als weiteren Ansatz beschreibt die
DE 10 2011 081 573 B4 ein Baukastensystem zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers. Dies soll eine Möglichkeit aufzeigen, wie elektrische Energiespeicher flexibel bzw. bedarfsgerecht, mit geringem Aufwand und kostengünstig hergestellt werden können. Das Baukastensystem ist dabei zur Herstellung eines elektrischen Energiespeichers mit mehreren baulich zusammengefassten und elektrisch untereinander verschalteten Speichermodulen vorgesehen. Dabei sind die Speichermodule mit einem Gehäuse ausgebildet und die Gehäuse weisen an ihren Außenflächen korrespondierende Formschlusselemente auf. Damit können die Speichermodule in einem durch die Gehäuseform und die Anordnung der Formschlusselemente vorgegebenen Schema miteinander verbunden werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit für eine besonders effiziente und sichere Kraftfahrzeugfertigung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen bzw. Produzieren einer Elektrovorrichtung für Kraftfahrzeuge in mehreren Varianten für unterschiedliche vorgegebene Dichtheitsanforderungen. Eine solche Elektrovorrichtung kann hier allgemein beispielsweise eine elektrische und/oder elektronische Vorrichtung sein oder umfassen. Oftmals müssen elektrische oder elektronische Komponenten aufgrund verschiedener Anforderungen gedichtet, also beispielsweise wasserdicht oder gemäß verschiedener Schutzarten oder Schutzklassen, ausgeführt werden. Solche verschiedenen Dichtheitsanforderungen können beispielsweise mit einem Verbau der Komponenten in unterschiedlichen Bauräumen einhergehen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für alle Varianten eine vorgegebene identische Elektrobaugruppe bereitgestellt. Bei einer solchen Elektrobaugruppe im vorliegenden Sinne kann es sich beispielsweise um eine elektrisch elektronische und/oder elektrische Baugruppe, wie etwa ein Steuergerät, eine Leistungselektronik oder dergleichen handeln. Die Elektrobaugruppe weist wenigstens eine Elektro- oder Funktionskomponente auf. Eine solche Funktionskomponente kann beispielsweise eine elektronische und/oder elektrische Steuer- oder Schaltkomponente, eine Datenverarbeitungseinrichtung und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen. Durch die Funktionskomponente kann also eine primäre Funktion oder ein primärer Zweck der Elektrobaugruppe und damit letztlich auch der diese umfassenden Elektrovorrichtung erfüllt oder im Betrieb ausgeübt werden. Die Elektrobaugruppe weist weiter eine Anschlusseinrichtung auf, die Außenkontakte zum Anschließen der Elektrovorrichtung und wenigstens eine, insbesondere ebene, Anlage- bzw. Befestigungsfläche für eine Anschlussdichtung und ein Gehäuseteil für die Elektrovorrichtung bzw. mindestens eine Variante der Elektrovorrichtung aufweist. Die Außenkontakte können beispielsweise elektrische Kontakte oder Anschlüsse sein oder umfassen. Ebenso können die Außenkontakte aber weitere und/oder andere Kontakte oder Anschlüsse sein oder umfassen, wie beispielsweise Kontakte oder Anschlüsse für eine Datenverbindung, eine optische Verbindung und/oder dergleichen mehr.
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Weiter wird in dem erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils für eine individuelle herzustellende Elektrovorrichtung oder eine herzustellende Variante der Elektrovorrichtung eine Herstellungsvorgabe erfasst, welche die jeweilige Dichtheitsanforderung für die Elektrovorrichtung berücksichtigt bzw. umfasst oder angibt.
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Weiter wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren dann in Abhängigkeit von der jeweiligen Herstellungsvorgabe bzw. der jeweiligen Dichtheitsanforderung die Elektrovorrichtung hergestellt bzw. bereitgestellt. Dabei wird für eine Variante ohne Dichtheitsanforderung die Elektrobaugruppe direkt oder unmittelbar als die Elektrovorrichtung bereitgestellt. In diesem Fall kann die Elektrobaugruppe also uneingehaust, das heißt ohne zusätzliches Gehäuse bereitgestellt werden. Für eine Variante mit teilweiser Dichtheitsanforderung wird die Elektrobaugruppe zur teilweisen Abdichtung gegenüber einer Umgebung teilweise in ein Gehäuse eingehaust. Dabei wird an dem Gehäuse eine Dichtung angeordnet. Durch eine solche teilweise Einhausung bzw. ein entsprechendes Teilgehäuse kann beispielsweise ein bestimmter Bereich oder eine bestimmte Seite der Elektrobaugruppe eingehaust oder abgedeckt und damit vor Umgebungseinflüssen geschützt werden. Dabei kann die Dichtung insbesondere zwischen dem Gehäuse und der Elektrobaugruppe und in direktem Kontakt mit beiden angeordnet sein. Mit anderen Worten kann dann also der entsprechende eingehauste Bereich der Elektrobaugruppe mittels der umgebenden Dichtung gegen die Umgebung abgedichtet sein. Da hier auf eine vollständige Einhausung der Elektrobaugruppe verzichtet wird, kann entsprechend Material, Gewicht und Bauraumbedarf eingespart werden. Dies kann beispielsweise nützlich sein, wenn eine uneingehaust bleibende Seite oder ein uneingehaust bleibender Bereich der Elektrobaugruppe bereits ausreichenden Schutz vor Umgebungseinflüssen bietet oder aufgrund einer bestimmungsgemäßen Einbaulage diesen nicht ausgesetzt ist bzw. im Betrieb nicht ausgesetzt sein wird. Für eine Variante mit im Vergleich zu den anderen genannten Varianten strengerer Dichtheitsanforderung wird die Elektrobaugruppe bis auf einen die Außenkontakte umfassenden Bereich der Anschlusseinrichtung vollständig gegen eine Umgebung abgedichtet in ein oder durch ein Gehäuse eingehaust. Dabei kann die Elektrobaugruppe also in dem Gehäuse angeordnet oder aufgenommen werden. Die Elektrobaugruppe kann dann durch das Gehäuse oder auch durch wenigstens eine Dichtung, welche einen Kontakt zwischen dem Gehäuse und der Elektrobaugruppe, insbesondere der Anschlusseinrichtung, oder beispielsweise zwischen zwei Gehäuseteilen hergestellt oder bildet, gegen die Umgebung abgedichtet sein. Durch eine solche zumindest im Wesentlichen vollständige Einhausung der Elektrobaugruppe kann eine besonders hohe Dichtheit, also ein besonders großer und zuverlässiger Schutz der Elektrobaugruppe vor äußeren Einflüssen oder Umwelteinflüssen erreicht werden. Gleichzeitig kann die resultierende Elektrovorrichtung durch die Aussparung der Außenkontakte besonders einfach, beispielsweise ohne zusätzliche abgedichtete Anschlussbaugruppe, Steckergehäuse oder dergleichen, verbaut, also etwa mit anderen Komponenten oder Einrichtungen des Kraftfahrzeugs verbunden werden.
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Die gegebenenfalls verwendeten Gehäuse oder Gehäuseteile zum Einhausen der Elektrobaugruppe können beispielsweise vorgegebene standardisierte Gehäuse oder Gehäuseteile sein, also beispielsweise aus einem vorgegebenen Baukastensystem ausgewählt oder entnommen werden. Ebenso können die Elektrovorrichtung mit gegebener Dichtheitsanforderung je nach bestimmungsgemäßen Einsatz mit unterschiedlichen Varianten von Gehäusen oder Gehäuseteilen oder mit individuellen Gehäusen oder Gehäuseteilen ausgestattet, also eingehaust werden.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung für alle Varianten dieselbe identische Elektrobaugruppe verwendet wird, erfolgt hier also die Variantenbildung, das heißt eine bedarfs- oder anforderungsgerechte Ausgestaltung der Elektrovorrichtungen, allein durch Variation oder Anpassung des Gehäuses, insbesondere einschließlich eventueller Dichtungen. Auf diese Weise wird eine besonders einfache, effiziente und günstige Logistik und Herstellung von Elektrovorrichtungen in unterschiedlichen Varianten ermöglicht. So muss beispielsweise nicht für jede Variante der Elektrovorrichtung eine individuelle Anordnung von Einzelteilen der Elektrobaugruppe geplant werden und es können sämtliche Gehäuse oder Gehäusevarianten für dieselbe Befestigung an der Elektrobaugruppe, zumindest an derselben Art von Befestigungsfläche der Anschlusseinrichtung, ausgelegt werden. Durch die vorliegende Erfindung kann es vereinfacht oder ermöglicht werden, die Elektrovorrichtung als eigenständige Einheit, insbesondere separat oder unabhängig von anderen Komponenten oder Bauteilen der Kraftfahrzeuge, herzustellen bzw. zu produzieren, wobei diese eigenständigen Einheiten, also die Elektrovorrichtungen, in sich bereits sämtliche im jeweiligen Einzelfall gegebenen Dichtheitsanforderungen erfüllen können. Die unterschiedlichen Gehäusevarianten können nicht nur unterschiedliche Dichtheitsanforderungen, sondern beispielsweise ebenso unterschiedliche Bauraumbedingungen und/oder unterschiedliche Kontaktflächen oder Befestigungsmöglichkeiten zu umgebenden Fahrzeugteilen unterschiedlicher Kraftfahrzeuge oder Kraftfahrzeugvarianten berücksichtigen bzw. ermöglichen.
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Durch die zumindest teilweise Vereinheitlichung von Komponenten für verschiedene Varianten ermöglicht die vorliegende Erfindung, insbesondere im Bereich der Anschlusseinrichtung, eine besonders einfache und zuverlässige Abdichtung, da dort beispielsweise konsistent über alle Varianten hinweg eine geometrisch besonders einfache Dichtkontur zur Verfügung gestellt werden kann. Damit können letztlich besonders kostengünstige Gehäuse und Dichtungen realisiert werden. Insbesondere bei einer Anordnung einer Dichtung um die Außenkontakte herum sind gegebenenfalls keine zusätzlichen Stecksysteme oder dergleichen notwendig, da direkt an den vorhandenen Außenkontakten gedichtet wird. Somit kann beispielsweise eine Montage entsprechender zusätzlicher Stecksystem oder dergleichen von außen auf einen Gehäusedeckel oder dergleichen entfallen, also eingespart werden. Die vorliegende Erfindung bietet vorteilhaft eine verbesserte Freiheit und Flexibilität für eine Variantenbildung mit und ohne Dichtheitsanforderungen durch vollständigen oder partiellen Entfall von Gehäuseteilen. Damit kann die vorliegende Erfindung in einer entsprechend großen Vielfalt von Anwendungen eingesetzt werden.
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In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird bzw. werden bei gegebener Dichtheitsanforderung an der Befestigungsfläche als Teil des Gehäuses ein Deckelelement, das wenigstens oder genau eine Ausnehmung aufweist, und eine Dichtung befestigt, sodass die Außenkontakte der Anschlusseinrichtung durch die wenigstens eine Ausnehmung und die Dichtung umgeben sind. Dabei kann eine gemeinsame Dichtung verwendet werden, die alle Außenkontakte umgibt. Ebenso kann es aber möglich sein, beispielsweise je Außenkontakt oder je Gruppe von Außenkontakten eine jeweilige Dichtung zu verwenden, die nur den jeweiligen Außenkontakt oder nur die jeweilige Gruppe von Außenkontakten, aber nicht alle Außenkontakte umgibt. In der ersten Variante kann ein Teileaufwand und gegebenenfalls ein Fehlerrisiko reduziert werden, was auch eine besonders einfache, sichere und zuverlässige Herstellung ermöglichen kann. In der zweiten Variante kann beispielsweise ein besonders großer Teil der Anschlusseinrichtung durch das Deckelelement abgedeckt sein oder werden, wodurch gegebenenfalls ein besonders guter Schutz der Elektrobaugruppe vor äußeren Einflüssen erreicht werden kann. Es kann hier beispielsweise vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Dichtung an oder auf die Anschlusseinrichtung, insbesondere deren Befestigungsfläche, gelegt wird und das Deckelelement auf eine von der Anschlusseinrichtung abgewandte Seite der wenigstens einen Dichtung aufgelegt wird. Eine Befestigung der wenigstens einen Dichtung und/oder des Deckelelements an der Anschlusseinrichtung bzw. der Befestigungsfläche kann dann beispielsweise über einen Kleber und/oder mittels eines oder mehrerer Befestigungselemente oder dergleichen realisiert werden. Beispielsweise kann das Deckelelement mit der Anschlusseinrichtung verschraubt werden, wobei entsprechende Schrauben die wenigstens eine Dichtung durchgreifen oder durchtreten können. Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die gegebenen Dichtheitsanforderungen besonders einfach und zuverlässig erfüllt werden. Insbesondere kann so ein besonders geringer Bauteil bedarf erreicht werden, was mit einer entsprechend geringeren Komplexität und Auffälligkeit der Herstellung der Elektrovorrichtung einhergehen kann. Auch kann auf diese Weise die Elektrovorrichtung einschließlich des Gehäuses besonders kompakt, also bauraumsparend aufgebaut werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird bei gegebener Dichtheitsanforderung die Elektrobaugruppe zur Abdichtung gegenüber einer Umgebung zumindest teilweise mittels wenigstens eines Folien- oder Elastomerelements eingehaust.
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Dabei können insbesondere wenigstens zwei dicht miteinander verbundene, insbesondere verklebte und/oder verschweißte, Folien- oder Elastomerelemente verwendet werden. Das wenigstens eine, insbesondere flächige, Folien- oder Elastomerelement kann hier einen Teil des Gehäuses bilden. Dadurch kann eine besonders bauraum-, gewicht- und materialsparende Realisierung der Elektrovorrichtung einschließlich der Einhausung realisiert werden. Zudem kann sich das wenigstens eine Folien- oder Elastomerelement ohne Weiteres flexibel an gegebene Konturen der Elektrobaugruppe und/oder in bestimmungsgemäßer Einbaulage die Elektrovorrichtung umgebender Fahrzeugteile oder dergleichen anpassen. Dadurch kann also eine spezifische Ausformung eines festen oder starren Gehäuses eingespart werden, die einen signifikant höheren Herstellungs- oder Produktionsaufwand mit sich bringen kann. Es kann hier das gesamte Gehäuse durch wenigstens einen entsprechend flächiges Folien- oder Elastomerelemente gebildet sein. Ebenso kann das Gehäuse zusätzlich zu dem wenigstens einen Folien- oder Elastomerelement beispielsweise wenigstens ein weiteres oder anderes, insbesondere biegesteifes, Gehäuseteil umfassen. Dadurch können beispielsweise abschnittweise bedarfsgerecht unterschiedliche Anforderungen, etwa hinsichtlich einer mechanischen Robustheit oder Belastbarkeit und/oder einer aufnehmbaren Haltekraft oder dergleichen, in Kombination mit den genannten günstigen Eigenschaften der Verwendung des wenigstens einen Folien- oder Elastomerelements erfüllt werden.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Elektrobaugruppe eine außenliegende Träger- und/oder Kühlplatte. An dieser Träger- und/oder Kühlplatte wird bei gegebener Dichtheitsanforderung das Gehäuse dichtend befestigt. Dazu kann wenigstens eine Dichtung zwischen dem Gehäuse und der Träger- oder Kühlplatte angeordnet werden. Das Gehäuse kann dann beispielsweise durch die Dichtung an der Träger- oder Kühlplatte befestigt werden. Ebenso können das Gehäuse, die Dichtung und/oder die Träger- oder Kühlplatte beispielsweise miteinander verklebt oder verschweißt werden. Die Integration einer Träger- oder Kühlplatte als Teil der Elektrobaugruppe kann deren Stabilität, Robustheit oder Befestigungsmöglichkeiten an anderen Bauteilen oder Komponenten auch für Varianten ohne Gehäuse verbessern. Bei der Ausgestaltung als Kühlplatte kann die Elektrobaugruppe einfach und effektiv gekühlt werden. Dies kann die Verwendung derselben Elektrobaugruppe für unterschiedliche Varianten, die beispielsweise unter unterschiedlichen elektrischen und/oder thermischen Belastungen eingesetzt werden sollen, ermöglichen. Dies kann eine besonders effektive Ausnutzung entsprechender Skaleneffekte durch die Verwendung identischer Elektrobaugruppen in einer Vielzahl von Anwendungen ermöglichen.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bleibt bei gegebener Dichtheitsanforderung die Träger- oder Kühlplatte zumindest teilweise uneingehaust. Mit anderen Worten wird also die Träger- oder Kühlplatte als Teil einer Außenkontur oder Außenwand der Elektrovorrichtung verwendet. Dabei kann die Träger- oder Kühlplatte oder zumindest ein uneingehaust bleibender, also gegenüber einer unmittelbaren Umgebung exponierter Bereich der Träger- oder Kühlplatte gegebenenfalls letztlich als Teil des Gehäuses der jeweiligen Elektrovorrichtung aufgefasst werden. Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können gegebene Dichtheitsanforderungen, ebenso wie beispielsweise gegebene Anforderungen hinsichtlich einer Robustheit, einer Befestigbarkeit, einer thermischen Belastbarkeit und/oder dergleichen mehr, besonders einfach und effizient erfüllt werden. Beispielsweise kann zumindest im Bereich der Träger- oder Kühlplatte Material und somit auch Gewicht und Kostenaufwand für die Einhausung eingespart werden. Dabei kann die Träger- oder Kühlplatte aufgrund ihrer primären Funktion bzw. der damit einhergehenden Anforderungen bereits inhärent gas- und/oder flüssigkeitsdicht sein und somit multifunktional zur Erfüllung der vorgegebenen Dichtheitsanforderung für die jeweilige Elektrovorrichtung beitragen bzw. genutzt werden. Zudem kann durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Träger- oder Kühlplatte besonders effektiv zur Temperierung der Elektrobaugruppe verwendet werden, da beispielsweise Wärme direkt mit einer jeweiligen Umgebung ausgetauscht werden kann, ohne beispielweise zunächst eine Gehäusewand durchdringen zu müssen, und/oder da so ein besonders einfacher Anschluss an einen externen Kühlkreislauf möglich ist.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird an der Träger- oder Kühlplatte auf deren von der Funktionskomponente abgewandter Seite wenigstens eine Dichtung zum dichtenden Anliegen oder Anlegen an ein externes Umgebungsbauteil angeordnet. Diese Dichtung kann insbesondere einen abzudichtenden Bereich umgeben, also beispielsweise ringförmig, oval oder rechteckig geschlossen oder umlaufend sein. Da die Elektrovorrichtungen in ihrer bestimmungsgemäßen Einbaulage typischerweise ohnehin an einem externen Umgebungsbauteil angeordnet oder befestigt werden, kann so eine Abdichtung auf besonders einfache und effiziente Weise erreicht werden. Dabei kann auch ein Einbau der Elektrovorrichtungen besonders einfach und effizient erfolgen, da die hier vorgesehene Dichtung zu dem Umgebungsbauteil hin bei dem Einbau der Elektrovorrichtung nicht als separates Bauteil eingebaut, also nicht separat gehandhabt werden muss. Somit kann auf besonders einfache und effiziente Weise die Elektrovorrichtung samt Dichtung bereits als eigenständige Einheit vorgefertigt werden. Zudem kann so eine gegebenenfalls ohnehin gegebene Dichtheit des Umgebungsbauteils für eine Abdeckung oder Abdichtung der Elektrovorrichtung bzw. der Funktionskomponente gegenüber eine weiteren äußeren Umgebung mitverwendet werden. Dies kann letztlich einen besonders einfachen, effizienten, bauraum- und gewichtssparenden Gesamtaufbau, beispielsweise eines mit der Elektrovorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs, ermöglichen. Als entsprechendes externes Umgebungsbauteil kann beispielsweise ein Blechteil, ein Gehäuse einer weiteren Vorrichtung des Kraftfahrzeugs, wie etwa eines elektrischen Energiespeichers oder einer Traktionsbatterie oder dergleichen, einen Blech, ein Träger und/oder dergleichen mehr verwendet werden.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Träger- oder Kühlplatte an einer der Anschlusseinrichtung gegenüberliegenden Unterseite der Elektrobaugruppe angeordnet. Zum zumindest teilweisen Einhausen der Elektrobaugruppe wird dann als Teil des Gehäuses an der Anschlusseinrichtung ein Deckelelement befestigt und als weiterer Teil des Gehäuses wenigstens ein Seitenelement an dem Deckelelement und an der Träger- oder Kühlplatte, insbesondere dichtend, befestigt. Das hier vorgesehene Deckelelement kann beispielsweise dem an anderer Stelle genannten Deckelelement entsprechen. Das wenigstens eine Seitenelement kann wenigstens eine Seitenwand des Gehäuses bilden. Dabei kann eine Haupterstreckungsebene des wenigstens einen Seitenelement beispielsweise senkrecht auf den Haupterstreckungsebenen des Deckelelements und der Träger- oder Kühlplatte stehen. Ebenso können aber andere Anordnungen oder Ausrichtungen möglich sein. Das wenigstens eine Seitenelement kann insbesondere eine zumindest im Wesentlichen U-förmige oder wannenartige Form aufweisen. Mit anderen Worten kann das Seitenelement also einen Seitenwandteil und endseitig bzw. an dessen Kanten anschließende Endbereiche aufweisen, deren Haupterstreckungsebenen oder -richtungen nicht parallel, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Haupterstreckungsebene des Seitenelements bzw. des Seitenwandteils angeordnet sein können. Somit können also die Endbereiche beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene des Deckelelements und/oder zur Haupterstreckungsebene der Träger- oder Kühlplatte erstreckt sein. Die Endbereiche können insbesondere Befestigungs- und/oder Dichtbereiche bilden bzw. als solche fungieren. Es kann also beispielsweise an einem der Endbereiche das Deckelelement, insbesondere über eine entsprechende Dichtung zwischen dem Endbereich und dem Deckelelement, befestigt sein. Der oder ein anderer Endbereich kann hingegen an der Träger- oder Kühlplatte befestigt sein. Dabei kann beispielsweise zwischen diesem Endbereich und der Träger- oder Kühlplatte eine Dichtung angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise auf einer von der Funktionskomponente abgewandten Seite des an der Träger- oder Kühlplatte angeordneten Endbereichs, der insbesondere außenseitig, also auf der von der Funktionskomponente abgewandten Seite der Träger- oder Kühlplatte angeordnet sein kann, eine Dichtung, beispielsweise wie an anderer Stelle erläutert zum dichtenden Anliegen oder Anlegen an ein externes Umgebungsbauteil, angeordnet sein. In letzterem Fall kann zur Verbesserung der Effizienz auf eine zusätzliche oder separate Dichtung zwischen dem Endbereich und der Träger- oder Kühlplatte verzichtet werden. Ebenso kann eine solche zusätzliche oder separate Dichtung jedoch vorgesehen werden, beispielsweise um eine entsprechend höhere oder strengere Dichtheitsanforderung zu erfüllen.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Träger- oder Kühlplatte wenigstens einen von einem Kälte- oder Kühlmittel, also einem Kühlmedium, durchströmbaren Kühlkanal und einen damit fluidführend verbundenen Kühlmittelanschluss auf. Dieser Kühlmittelanschluss wird dann durch eine umlaufende Dichtung umgeben. Dadurch kann zum einen eine besonders effektive Entwärmung der Elektrobaugruppe erreicht und zum anderen eine gegebene Dichtheitsanforderung auf besonders einfache und zuverlässige Weise erfüllt werden. Insbesondere kann so auch eine Abdichtung der Funktionskomponente gegenüber einer Umgebung realisiert werden, wenn die Träger- oder Kühlplatte nicht oder nur teilweise durch das Gehäuse eingehaust ist. Die hier vorgesehene, den Kühlmittelanschluss umgebende Dichtung kann beispielsweise zum dichtenden Anlegen oder Anlegen an ein externes Umgebungsbauteil vorgesehen, das heißt entsprechend ausgestaltet und angeordnet, sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das wenigstens ein Fahrzeugbauteil und eine daran angeordnete, insbesondere befestigte und/oder abgedichtete, erfindungsgemäße Elektrovorrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Kraftfahrzeug sein oder einem solchen Kraftfahrzeug entsprechen. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen. Das Fahrzeugbauteil, an dem die erfindungsgemäße Elektrovorrichtung angeordnet ist, kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Umgebungsbauteil sein bzw. diesem entsprechen.
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In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Fahrzeugteil als elektrischer Energiespeicher ausgestaltet. Dabei kann es sich insbesondere um einen Hochvoltenergiespeicher handeln. Der Energiespeicher kann dann also für eine Nennspannung von beispielsweise wenigstens 48 V, wenigstens 100 V, wenigstens 200 V, wenigstens 400 V, wenigstens 800 V oder mehr ausgestaltet bzw. ausgelegt sein. Der Energiespeicher kann insbesondere eine Traktionsbatterie oder ein Teil einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs sein. Die Elektrovorrichtung ist an einem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet, also insbesondere dichtend befestigt. Dabei kann die Elektrovorrichtung insbesondere auf dem Energiespeicher bzw. dessen Gehäuse, also in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Energiespeichers an dessen Gehäuse angeordnet oder befestigt sein. Als eine besonders nützliche Ausgestaltung hat sich herausgestellt, die Elektrovorrichtung zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung betrachtet zwischen dem Energiespeicher und einer von Sitzbank des Kraftfahrzeugs anzuordnen. In der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die der Energiespeicher als in sich dichte Einheit, insbesondere separat oder unabhängig von der Elektrovorrichtung, ausgestaltet und gefertigt werden. Insbesondere kann das Gehäuse bzw. eine Seite oder Wand des Gehäuses, an der die Elektrovorrichtung angeordnet ist, ohne Weiteres zumindest im Wesentlichen eben ausgestaltet sein. Dies kann eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Elektrospeichers und gleichzeitig eine besonders einfache und besonders zuverlässig abgedichtete oder abdichtende Anordnung der Elektrovorrichtung auf oder an dem Gehäuse bzw. dieser Gehäusewand oder Gehäuseseite des Energiespeichers ermöglichen. Dies kann letztlich zu einer besonders effizienten Herstellung und Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs beitragen.
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Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Baukastensystem zum Herstellen von Elektrovorrichtung in unterschiedlichen Varianten sein, die jeweils eine standardisierte oder identische Elektrobaugruppe und nur bei je Variante vorgegebener, über eine inhärente Dichtheit der Elektrobaugruppe hinausgehender Dichtheitsanforderung ein Teilgehäuse, also eine teilweise Einhausung zur zumindest teilweisen Abdichtung gegenüber einer Umgebung oder eine zumindest im Wesentlichen vollständige Einhausung zur Abdichtung gegenüber der Umgebung aufweisen. Mittels des Baukastensystems können also unterschiedliche Varianten von Elektrovorrichtungen für oder mit unterschiedlichen Dichtheitsanforderungen baukastenmäßig - und damit besonders einfach und effizient - zusammengesetzt werden. Das Baukastensystem kann beispielsweise eine Ausgestaltung der Elektrobaugruppe ebenso wie unterschiedliche Gehäusevarianten oder Gehäusebauteile vorgegeben oder definieren bzw. spezifizieren.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein 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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine ausschnittweise schematische Längsschnittdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektrovorrichtung in einer ersten Variante; und
- 2 eine ausschnittweise schematische Schnittdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektrovorrichtung in einer zweiten Variante.
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In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Elektrische oder elektronische Einrichtungen müssen in manchen, aber nicht notwendigerweise in allen Einsätzen oder Anwendungsfällen gegenüber einer jeweiligen Umgebung abgedichtet werden. Eine flexible Art, eine solche Abdichtung herzustellen, kann ein Aufbau einer entsprechenden Einrichtung in einem Baukastensystem oder Baukastenprinzip je nach Dichtheitsanforderung mit oder ohne Gehäuse sein. Ein entsprechendes Gehäuse stellt also ein Bauteil dar, das zur Variantenbildung individuell oder variantenspezifisch verbaut werden kann, insbesondere bei Verwendung ansonsten identischer Bauteile für unterschiedliche Varianten.
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Zu dieser Grundidee zeigt 1 eine ausschnittweise schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist hier schematisch angedeutet einen Vordersitz 2, beispielsweise einen Fahrersitz, und einen Fondsitz 3 auf. Bei letzterem kann es sich beispielsweise um einen Rücksitz oder eine Hecksitzbank des Kraftfahrzeugs 1 oder dergleichen handeln. Weiter weist das Kraftfahrzeug 1 einen Energiespeicher 4 auf, bei dem es sich insbesondere um eine Traktionsbatterie oder einen Teil einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs 1 handeln kann. Der Energiespeicher 4 weist ein Energiespeichergehäuse 6 auf, das seinerseits wiederum endseitig einen hervorstehenden Flanschbereich 7 aufweist. Weiter weist das Kraftfahrzeug 1 hier schematisch angedeutet Fahrzeugteil 5 auf, bei denen sich beispielsweise um Karosserieteile, Querträger, Blechwände und/oder dergleichen mehr handeln kann.
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Vorliegend ist in Fahrzeughochrichtung zwischen dem Energiespeicher 4 und dem Fondsitz 3 eine Elektrovorrichtung 8 angeordnet. Diese weist ein Vorrichtungsgehäuse 9 auf. Das Vorrichtungsgehäuse 9 ist dabei in der hier gezeigten Variante beispielhaft aufgebaut oder zusammengesetzt aus einem Deckelelement 10 und Seitenelementen 11. An einer dem Energiespeicher 4 zugewandten Unterseite der Elektrovorrichtung 8 ist eine Träger- oder Kühlplatte 12 angeordnet. Die Kühlplatte 12 verbindet die Seitenelemente 11 miteinander. Dabei sind die Seitenelemente 11 zumindest im Wesentlichen im hier dargestellten Längsschnitt U-förmig gestaltet. Dabei umfassen untere Endbereiche der Seitenteile 11 die Trägerplatte 12, während obere Endbereiche der Seitenteile 11 dem Deckelelement 10 zugewandt bzw. entlang des Deckelelements 10 erstreckt sind.
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Insgesamt ist somit ein Innenraum der Elektrovorrichtung 8 von den Teilen des Vorrichtungsgehäuses 9 und der Kühlplatte 12 umgeben oder eingeschlossen. In diesem Innenraum ist als weiterer Teil der Elektrovorrichtung 8 wenigstens eine Funktionskomponente 13 angeordnet. Dabei kann es sich etwa um eine elektrische oder elektronische Einrichtung, wie beispielsweise ein Steuergerät, eine Leistungselektronik, eine Datenverarbeitungseinrichtungen und/oder dergleichen mehr handeln. An der Funktionskomponente 13 ist eine Anschlusseinrichtung 14 zum Kontaktieren der Funktionskomponenten 13 angeordnet.
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Die Funktionskomponente 13 und die Anschlusseinrichtung 14 oder auch die Kühlplatte 12 bilden hier eine von dem Vorrichtungsgehäuse 9 unabhängige Elektrobaugruppe.
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Die Anschlusseinrichtung 14 weist wenigstens eine Befestigungsfläche 23 (siehe 2) auf. Daran ist vorliegend eine Anschlussdichtung 15 angeordnet und das Deckelelement 10 mittels entsprechender Befestigungselemente 16 befestigt. Das Deckelelement 10 weist dabei eine Ausnehmung auf, die ebenso wie die Anschlussdichtung 15 einen Anschlussbereich der Anschlusseinrichtung 14 umgibt. In diesem Anschlussbereich können Außenkontakte der Anschlusseinrichtung 14 zum Verbinden oder Auskoppeln der Funktionskomponente 13 mit externen Einrichtungen angeordnet sein. Beispielhaft ist hier schematisch eine Verbindung mit dem Fondsitz 3 oder einem in dessen Bereich geführten Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 oder dergleichen angedeutet.
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Durch die Anschlussdichtung 15 wird die Funktionskomponente 13 im Bereich der Anschlusseinrichtung 14 gegenüber einer Umgebung abgedichtet. Um eine umfassende Abdichtung der Elektrovorrichtung 8 bzw. der Funktionskomponente 13 zu erreichen, sind hier aber noch weitere Dichtungen vorgesehen. So ist an den Seitenelementen 11 und zwischen diesen und dem Deckelelement 10 wenigstens eine Gehäuseteildichtung 17 angeordnet. Durch diese kann beispielsweise wenigstens ein Verbindungselement 18 zum Verbinden des Deckelelement 10 mit den Seitenteilen 11 geführt sein.
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An den anderen Endbereichen der Seitenteile 11, also deren dem Energiespeicher 4 zugewandten Unterseiten ist wenigstens eine Umgebungsdichtung 19 angeordnet. Diese stellt hier einen dichtenden Kontakt mit dem Energiespeichergehäuse 6 her.
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Vorliegend ist die Kühlplatte 12 zur Kühlung der Funktionskomponente 13 mittels eines Kühlmediums eingerichtet. Dazu ist hier ein Kühlmittelanschluss 20 vorgesehen. Dieser ist durch einen Durchbruch 21 in dem Flanschbereich 7 des Energiespeichergehäuses 6 geführt. Der Kühlmittelanschluss 20 bzw. der Durchbruch 21 ist hier von einer Kühlmittelanschlussdichtung 22 umgeben. Diese kann ebenfalls dichtend an einer der Elektrovorrichtung 8 zugewandten Oberseite des Energiespeichergehäuses 6 anliegen - ebenso wie die wenigstens eine Umgebungsdichtung 19. Damit dichtet also das Vorrichtungsgehäuse 9 und die Kühlplatte 12 über die Umgebungsdichtung 19 und die Kühlmittelanschlussdichtung 22 an einer Umgebungsgeometrie, also an einem benachbarten Fahrzeugteil, das hier beispielhaft in Form des Energiespeichers 4 gegeben ist, ab. Dadurch wird letztlich ein in sich geschlossenes Dichtsystem für die Elektrovorrichtung 8 bzw. die Funktionskomponente 13 geschaffen oder gebildet.
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Durch die Ausnehmung des Deckelelements 10 im Bereich der Anschlusseinrichtung 14 kann also eine Kontaktierung der Funktionskomponente 13 zu einem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeug 1 realisiert werden. Bei Bedarf bzw. sofern vorhanden kann durch den Durchbruch 21 eine Kontaktierung der Elektrovorrichtung 8 zu einem von dem Fahrzeuginnenraum getrennten Außenraum realisiert werden.
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Ein Bereich der Kühlplatte 12 zwischen der Umgebungsdichtung 19 und der Kühlmittelanschlussdichtung 22 ist nach außen hin nicht durch ein Teil des Vorrichtungsgehäuses 9 abgedeckt oder eingehaust. Dennoch ist auch dieser Bereich der Kühlplatte 12 durch die hier dargestellte und beschriebene Anordnung der Umgebungsdichtung 19 und der Kühlmittelanschlussdichtung 22 an dem Energiespeichergehäuse 6 gegenüber einer Außenumgebung außerhalb des Verbundes aus der Elektrovorrichtung 8 und dem Energiespeicher 4 abgedeckt bzw. abgedichtet. Mit anderen Worten wird hier also die Kühlplatte 12 oder zumindest einem Teilbereich der Kühlplatte 12 als Teil einer unmittelbaren Außenwand oder Außenkontur der Elektrovorrichtung 8 und für eine Dichtfunktion der Elektrovorrichtung 8 verwendet.
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Für eine Montage der Elektrovorrichtung 8 mit dem Vorrichtungsgehäuse 9 auf dem Energiespeicher 4 bzw. dem Energiespeichergehäuse 6 wird hier durch die Ausgestaltung der Elektrovorrichtung 8 als eigenständige, insbesondere in sich dichte, Einheit keine spezifische Ausprägung oder Ausgestaltung des Energiespeichergehäuses 6 benötigt. Das Energiespeichergehäuse 6 kann also beispielsweise eine geschlossene ebene Oberseite aufweisen und in sich ein geschlossenes, insbesondere gasdichtes, System bilden. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Herstellung und eine besonders einfache Handhabung erreicht werden.
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Für andere Varianten der Elektrovorrichtung 8 mit anderen Dichtheitsanforderungen können bei Verwendung derselben Elektrobaugruppe, also insbesondere derselben Funktionskomponente 13 und derselben Anschlusseinrichtung 14, Variationen des Vorrichtungsgehäuses 9 verwendet werden. Dabei können beispielsweise einige oder alle Gehäuseteile des Vorrichtungsgehäuses 9 eingespart und/oder anderweitig geformt oder ausgestaltet werden.
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2 zeigt eine ausschnittweise schematische geschnittene Darstellung des Kraftfahrzeugs 1 in einer anderen Variante. Insbesondere ist hier die Elektrovorrichtung 8 in einer anderen Variante vorgesehen. Dabei wird die dieselbe Elektrobaugruppe aus der Funktionskomponente 13, der Anschlusseinrichtung 14 und der Kühlplatte 12 verwendet wie in der in 1 gezeigten Variante. In der in 2 dargestellten Variante ist jedoch das Vorrichtungsgehäuse 9, hier beispielhaft das Deckelelement 10 und die Seitenelemente 11 des Vorrichtungsgehäuses 9, aus flächigen Folien- oder Elastomerelementen gebildet. Diese sind bzw. werden an Verbindungsstellen 24 dicht miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt. Auch hier weist das Deckelelement 10 im Bereich der Anschlusseinrichtung 14 bzw. der dort angeordneten Außenkontakte eine oder mehrere Ausnehmungen auf, durch welche die Außenkontakte zugänglich sind. Um diese Außenkontakte herum ist die wenigstens eine Ausnehmung des Deckelelements 10 mittels der wenigstens einen Anschlussdichtung 15 abgedichtet.
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Beispielhaft ist das Vorrichtungsgehäuse 9 hier auch auf einer dem Energiespeicher 4 zugewandten Unterseite der Kühlplatte 12 außenseitig von dieser zum Einhausen der Kühlplatte 12 angeordnet, erstreckt sich also insbesondere bis zu der Kühlmittelanschlussdichtung 22. Ebenso könnte aber auch bei der hier vorgesehenen Verwendung wenigstens eines Folien- oder Elastomerelements für bzw. als zumindest Teil des Vorrichtungsgehäuses 9 dieses nur bis zu einem von der Kühlmittelanschlussdichtung 22 beabstandeten Außenbereich der Kühlplatte 12 angeordnet oder erstreckt sein. Dort könnte dann analog zu der in 1 gezeigten Variante wenigstens eine Umgebungsdichtung 19 angeordnet sein. Durch die hier gezeigte Einsparung dieser Umgebungsdichtung 19 kann gegebenenfalls eine verbesserte Dichtheit gegenüber bestimmten Einflüssen erreicht werden oder entsprechender Herstellungsaufwand eingespart werden.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine einfache und effiziente Komponentenabdichtung in unterschiedlichen Varianten mit unterschiedlichen Dichtheitsanforderungen realisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Vordersitz
- 3
- Fondsitz
- 4
- Energiespeicher
- 5
- Fahrzeugteil
- 6
- Energiespeichergehäuse
- 7
- Flanschbereich
- 8
- Elektrovorrichtung
- 9
- Vorrichtungsgehäuse
- 10
- Deckelelement
- 11
- Seitenelement
- 12
- Kühlplatte
- 13
- Funktionskomponente
- 14
- Anschlusseinrichtung
- 15
- Anschlussdichtung
- 16
- Befestigungselement
- 17
- Gehäuseteildichtung
- 18
- Verbindungselement
- 19
- Umgebungsdichtung
- 20
- Kühlmittelanschluss
- 21
- Durchbruch
- 22
- Kühlanschlussdichtung
- 23
- Befestigungsfläche
- 24
- Verbindungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081573 B4 [0004]
