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Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse mit mindestens einem Gehäusekörper, der einen Aufnahmeraum begrenzt, der durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen ist, der einen umlaufenden Deckelflansch aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Dichtsystems in einem Verschraubungsbereich mit dem Gehäusekörper verschraubt ist, wobei das Dichtsystem eine innere und eine äußere Dichtung umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Dichtsystem für ein derartiges Batteriegehäuse.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2019 210 790 A1 ist ein Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie bekannt, aufweisend: Ein Gehäuseteil mit einem umfangsseitigen Dichtungsflansch und einen Gehäusedeckel, welcher eine umfangsseitig umlaufende Dichtung aufweist, welche einen zwischen dem Dichtungsflansch und dem Gehäusedeckel gebildeten Kontaktrand abbildet, wobei radial außenseitig zur Dichtung ein Nullspaltbereich zwischen dem Gehäusedeckel und dem Dichtungsflansch gebildet ist, und wobei in dem Nullspaltbereich eine Flüssigdichtung eingebracht ist. Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2018 211 473 B3 ist ein Batteriegehäuse mit einer Batteriewanne und einem Deckel bekannt, die mit seitlichen Randflanschen im Bereich welcher sie aneinander befestigt sind, übereinander liegen, sowie mit längs und/oder quer zur Wannenlängsachse verlaufenden Trägern, wobei die beiden Randflansche die Träger übergreifen und daran mittels mehrerer die Randflansche in Durchbrechungen durchgreifenden Verbindungsschrauben befestigt sind, wobei zwischen den beiden Randflanschen ein erstes Dichtmittel und zwischen dem Randflansch des Deckels, der den Randflansch der Batteriewanne überragt, und dem Träger ein zweites Dichtmittel angeordnet ist, wobei die Verbindungsschrauben zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtmittel angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Batteriegehäuse mit mindestens einem Gehäusekörper, der einen Aufnahmeraum begrenzt, der durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen ist, der einen umlaufenden Deckelflansch aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Dichtsystems in einem Verschraubungsbereich mit dem Gehäusekörper verschraubt ist, wobei das Dichtsystem eine innere und eine äußere Dichtung umfasst, im Hinblick auf seine Abdichtung zur Umgebung zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Batteriegehäuse mit mindestens einem Gehäusekörper, der einen Aufnahmeraum begrenzt, der durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen ist, der einen umlaufenden Deckelflansch aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Dichtsystems in einem Verschraubungsbereich mit dem Gehäusekörper verschraubt ist, wobei das Dichtsystem eine innere und eine äußere Dichtung umfasst, dadurch gelöst, dass die innere Dichtung als EMV-Dichtung ausgeführt und in einem Ringraum positioniert ist, der nach innen zu dem Aufnahmeraum hin offen ist. Der Aufnahmeraum dient zur Aufnahme von mindestens einer Hochvoltbatteriekomponente, die durch das Dichtsystem zur Umgebung hin mediumdicht in dem Batteriegehäuse abgeschirmt ist. Die innere und die äußere Dichtung sind als umlaufende Dichtungen ausgeführt. Die Großbuchstaben EMV stehen für den technischen Begriff Elektro-Magnetische Verträglichkeit. Die EMV-Dichtung ist Teil des Dichtsystems und zumindest durch die äußere Dichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet. Der Gehäusedeckel ist mit geeigneten Schrauben, insbesondere mit FDS-Schrauben ohne Dichtscheibe mit dem Gehäusekörper verschraubt. Die Großbuchstaben FDS stehen für die englischen Begrifft Flow Drilling Screw. Im Deutschen kann das mit Fließlochschraube oder mit Fließbohrschraube bezeichnet werden. Die EMV-Dichtung ist zum Beispiel aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer gebildet. Über die EMV-Dichtung werden ein EMV-Kontakt und ein Potentialausgleich zwischen dem Gehäusekörper und dem Gehäusedeckel ermöglicht. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass der Gehäusedeckel aus einem anderen Material gebildet werden kann als der Gehäusekörper. Der Gehäusekörper ist zum Beispiel aus einem Aluminiummaterial gebildet. Der Gehäusedeckel ist zum Beispiel aus einem Stahlmaterial gebildet. Durch die EMV-Dichtung wird auf einfache Art und Weise eine durch das Spannungspotential zwischen den unterschiedlichen Materialien begünstigte Korrosion verhindert oder zumindest reduziert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel eine Positioniereinrichtung für die EMV-Dichtung aufweist. Dadurch wird die Montage des Batteriegehäuses mit dem Dichtsystem erheblich vereinfacht. Die Positioniereinrichtung für die EMV-Dichtung umfasst zum Beispiel eine Nut oder eine Art Nut zur Aufnahme der EMV-Dichtung. Die Positioniereinrichtung für die EMV-Dichtung kann vorteilhaft Positionierlaschen umfassen, die durch Umformen fertigungstechnisch relativ einfach an den Gehäusedeckel dargestellt werden können.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Dichtung als Flächendichtung ausgeführt ist. Durch die Flächendichtung wird eine gute Abdichtung zur Umgebung ermöglicht. Darüber hinaus kann durch die Flächendichtung bei der Verschraubung auf eine Zwischenschaltung von Dichtscheiben verzichtet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußere Dichtung von dem Verschraubungsbereich bis zu einem Außenrand des Deckelflanschs erstreckt. So kann vorteilhaft der gesamte Verschraubungsbereich zum Abdichten zwischen Gehäusedeckel und Gehäusekörper genutzt werden. Darüber hinaus wird der Verschraubungsbereich stabil gegenüber der Umgebung abgedichtet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren und der äußeren Dichtung eine mittlere Dichtung angeordnet ist. Die mittlere Dichtung ist vorteilhaft in dem gleichen Ringraum wie die EMV-Dichtung oder in einem benachbarten Ringraum zu der EMV-Dichtung angeordnet. Die mittlere Dichtung wird zum Beispiel mit einer Butyldichtraupe dargestellt. Die EMV-Dichtung und die mittlere Dichtung haben vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche Dicke. Demgegenüber hat die Flächendichtung eine deutlich geringere Dicke.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren und der mittleren Dichtung ein Distanzelement angeordnet ist. Das Distanzelement verhindert auf einfache Art und Weise, dass die EMV-Dichtung und/oder die mittlere Dichtung in dem Ringraum bei der Montage zu stark komprimiert werden. Das Distanzelement ist optional. Das Distanzelement kann an dem Gehäusedeckel ausgebildet sein. Das Distanzelement kann aber auch an dem Gehäusekörper oder an einer der Dichtungen ausgebildet sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flächendichtung außen eine konvexe Überlaufgeometrie aufweist. Die Überlaufgeometrie ist vorteilhaft so gestaltet, dass ein Angriff für stehendes Wasser verhindert oder reduziert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich des Gehäusedeckels in Richtung des Gehäusekörpers umgebogen ist. Der Randbereich des Gehäusedeckels ist vorteilhaft so in Richtung des Gehäusekörpers umgebogen, dass der umgebogene Randbereich eine Art Vordach für den Dichtspalt darstellt, in welchem die Flächendichtung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusekörper angeordnet ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich des Gehäusedeckels außen durch die Flächendichtung eingefasst ist. So wird vorteilhaft zusätzlich zu der Überlaufschutzfunktion eine Kantenschutzfunktion an dem Gehäusedeckel realisiert.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Dichtsystem, insbesondere eine Dichtung, für ein vorab beschriebenes Batteriegehäuse. Das Dichtsystem, Insbesondere die Dichtungen, ist beziehungsweise sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein Batteriegehäuse mit einem Gehäusekörper, der durch einen Gehäusedeckel unter Zwischenschaltung eines Dichtsystems mediumdicht gegenüber einer Umgebung abgeschlossen ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt durch einen Deckelflansch;
- 2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 3 einen Ausschnitt aus 2 gemäß einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels; und
- 4 eine ähnliche Darstellung wie in 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den 1 bis 4 ist ein Batteriegehäuse 1 mit einem Gehäusekörper 2 im Querschnitt durch einen Deckelflansch dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den 1 bis 4 die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Der Gehäusekörper 2 ist zum Beispiel als Batteriewanne ausgeführt und begrenzt einen Aufnahmeraum 3 für Batteriemodule einer Hochvoltbatterie. Der Aufnahmeraum 3 in dem Gehäusekörper 2 ist durch einen Gehäusedeckel 4 geschlossen. Zur Abdichtung dient ein Dichtsystem 6 zwischen einem Deckelflansch 5 des Gehäusedeckels 4 und dem Gehäusekörper 2.
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Der Gehäusekörper 2 ist aus einem Aluminiummaterial gebildet. Der Gehäusedeckel 4 ist aus einem Stahlmaterial gebildet. Durch den Gehäusedeckel 4 aus dem Stahlmaterial kann die Bauteilfestigkeit signifikant gesteigert werden. Der Gehäusedeckel 4 aus dem Stahlmaterial ist vorteilhaft mit einer Kathodentauchlackierung versehen. Darüber hinaus kann der Gehäusedeckel 4, der auch als Batteriedeckel bezeichnet wird, mit einem Pulverlack beschichtet sein.
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In einem Verschraubungsbereich 7 ist der Deckelflansch 5 des Gehäusedeckels 4 mit Hilfe von FDS-Schrauben 8 mit dem Gehäusekörper 2 verschraubt. Die FDS-Schrauben 8 erstrecken sich durch jeweils ein Durchgangsloch 9 in dem Gehäusedeckel 4. Mit ihren Gewindeschäften sind die FDS-Schrauben 8 in jeweils ein Durchgangsloch 10 in den Gehäusekörper 2 eingeschraubt.
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Das Dichtsystem 6 umfasst eine innere Dichtung 11, eine äußere Dichtung 12 und eine mittlere Dichtung 13. Die innere Dichtung 11 ist als EMV-Dichtung ausgeführt. Die äußere Dichtung 12 ist als Flächendichtung ausgeführt. Die mittlere Dichtung 13 ist als Butyldichtung mit einer Butyldichtraupe ausgeführt.
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Die als EMV-Dichtung ausgeführte innere Dichtung 11 ist in einem radial nach innen zu dem Aufnahmeraum 3 hin offenen Ringraum 18 aufgenommen. Die innere Dichtung 11 hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken.
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Die mittlere Dichtung 13 hat ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Die mittlere Dichtung 13 ist in dem gleichen Ringraum 18 wie die innere Dichtung 11 angeordnet. Ein Distanzelement 15 ist in radialer Richtung zwischen der inneren Dichtung 11 und der mittleren Dichtung 13 angeordnet.
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Die als EMV-Dichtung ausgeführte innere Dichtung 11 ist aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial, insbesondere einem elektrisch leitfähigen Elastomer gebildet. Über die EMV-Dichtung 11 werden ein gewünschter EMV-Kontakt und ein Potentialausgleich zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäusekörper 2 ermöglicht. Durch eine Positioniereinrichtung 14 wird die Positionierung der als EMV-Dichtung ausgeführten inneren Dichtung 11 bei der Montage vereinfacht.
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In 4 ist gezeigt, dass die Positioniereinrichtung 14 Positionierlaschen 24, 25 umfasst, die, zum Beispiel durch Umformen, an dem Gehäusedeckel 4 ausgebildet sind und eine Art Nut zur Aufnahme der EMV-Dichtung 11 darstellen. Die Positionierlaschen 24, 25 erstrecken sich nicht über den kompletten Abstand zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäusekörper 2. So wird sichergestellt, dass die innere Dichtung 11 bei der Montage sowohl Kontakt mit dem Gehäusedeckel 4 als auch mit dem Gehäusekörper 2 hat.
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Die mittlere Dichtung 13 hat im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die innere Dichtung 11. Demgegenüber hat die äußere Dichtung 12, die als Flächendichtung ausgeführt ist, eine deutlich geringere Dicke. Die äußere Dichtung 12 erstreckt sich über den kompletten Verschraubungsbereich 7 zwischen dem Gehäusekörper 2 und dem Gehäusedeckel 4 bis zu einem äußeren Randbereich 16 des Gehäusedeckels 4, der in 1 nach oben abgewinkelt ist.
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Der sich daraus ergebende vergrößerte Spalt ist mit Dichtmasse der äußeren Dichtung 12 ausgefüllt. Dabei ist vorteilhaft dort so viel Dichtmasse angeordnet, dass sich eine konvexe Überlaufgeometrie 17 ergibt. Die konvexe Überlaufgeometrie 17 verhindert vorteilhaft, dass die Flächendichtung 12 im Betrieb des Batteriegehäuses 1 mit stehendem Wasser in Kontakt kommt.
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Bei den in den 2 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein Randbereich 20 des Deckelflanschs 5 des Gehäusedeckels 4 nach unten in Richtung des Gehäusekörpers 2 umgebogen. So wird besonders vorteilhaft eine Art Vordach für einen Dichtspalt zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäusekörper 2 geschaffen.
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In dem Dichtspalt ist vorteilhaft so viel Dichtmasse der als Flächendichtung ausgeführten äußeren Dichtung 12 angeordnet, dass sich eine konvexe Überlaufgeometrie 21 ergibt. Durch die konvexe Überlaufgeometrie 21, die in den 2 und 4 tropfenartig nach unten ausgebildet ist, ergibt sich in Kombination mit der vorab beschriebenen Vordachfunktion ein besonders wirksamer Schutz vor Wasser und weiteren äußeren Einflüssen, wie Schmutz.
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Darüber hinaus wird durch den nach unten abgewinkelten Randbereich 20 des Deckelflanschs 5 sichergestellt, dass sich in dem Verschraubungsbereich 7 oben auf dem Gehäusedeckel 4 bei 22 kein stehendes Wasser ansammelt. Der Randbereich 20 ist zum Beispiel als umlaufender Bördelfalz in den Gehäusedeckel 4 eingebracht. Der Gehäusedeckel 4 ist vorteilhaft aus einem Stahlblechmaterial gebildet.
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In 3 ist gezeigt, dass der nach unten abgewinkelte Randbereich 20 des Gehäusedeckels 4 vorteilhaft mit überlaufendem Dichtmittel der äußeren Dichtung 12 abgedeckt ist, um einen Kantenschutz an einer Schnittkante des Gehäusedeckels 4 aus dem Stahlblechmaterial zu schaffen. So kann die Blechkante, insbesondere bei Beschichtungen, welche die Schnittkante nicht schützen, zum Beispiel bei Coilbeschichtungen, oder bei äußeren Angriffen im Betrieb des Batteriegehäuses 1, effektiv geschützt werden. Der Kantenschutz ist mit 23 bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriegehäuse
- 2
- Gehäusekörper
- 3
- Aufnahmeraum
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Deckelflansch
- 6
- Dichtsystem
- 7
- Verschraubungsbereich
- 8
- FDS-Schraube
- 9
- Durchgangsloch
- 10
- Durchgangsloch
- 11
- innere Dichtung
- 12
- äußere Dichtung
- 13
- mittlere Dichtung
- 14
- Positioniereinrichtung
- 15
- Distanzelement
- 16
- Randbereich
- 17
- Überlaufgeometrie
- 18
- Ringraum
- 20
- Randbereich
- 21
- Überlaufgeometrie
- 22
- Umgebungsbereich
- 23
- Kantenschutz
- 24
- Positionierlasche
- 25
- Positionierlasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019210790 A1 [0002]
- DE 102018211473 B3 [0002]
