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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere eine Flachdichtung, zur Abdichtung eines um einen Innenraum eines Gehäuses umlaufenden Spaltes in dem Gehäuse und damit zur Abdichtung des Innenraums gegenüber einem Außenraum des Gehäuses, mit mindestens einer Dichtlage. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Rahmendichtung, die zwischen mindestens zwei Bauteilen des Gehäuses, beispielsweise einem Unterteil und einem Oberteil des Gehäuses, beispielsweise eines Kraftfahrzeugbatteriegehäuses oder eines Kraftfahrzeugbatteriekastengehäuses, abdichtet.
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Herkömmlicherweise würde zwischen einem Unterteil und einem Oberteil eines Gehäuses, beispielsweise einer Batteriekastenwanne und einem Batteriekastendeckel eines Batteriekastens, ein umlaufender Spalt in dem Gehäuse dadurch abgedichtet, dass das Oberteil mit dem Unterteil in dem Spalt verklebt wird. Das hat jedoch den Nachteil, dass das Gehäuse nur schwer wieder zu demontieren und anschließend wieder dicht zu montieren ist. Alternativ werden daher auch umlaufend auf dem Rand des Unterteils Dichtungen in den Spalt eingelegt, bevor der Deckel lösbar befestigt wird, beispielsweise verschraubt wird. Hierzu werden oft umlaufende Elastomerdichtungen verwendet. Nachteilig hieran ist, dass aufgrund der Flexibilität und Verformbarkeit der gesamten Dichtung die Montagesicherheit gering ist, bzw. der Montageaufwand erhöht, da beispielsweise in dem Gehäuse für die Elastomerdichtung eine entsprechende Nut eingefräst oder eingegossen werden muss.
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Andererseits weisen Gehäuse wie die der Batteriekästen oftmals große Dimensionen auf, sodass das mit dem Oberteil verschlossene Unterteil Längen und/oder Breiten aufweist, die über einem Meter liegen. So sind beispielsweise Batteriekästen für Traktionsbatterien im Fahrzeug typischerweise mit Dimensionen von mehr als 1,3 m Länge und mehr als 0,8 m Breite versehen.
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Reine Elastomerdichtungen haben hier also den Nachteil, dass sie bei der Montage falsch eingelegt werden können oder verrutschen können, sodass die Montagesicherheit gering ist. Andererseits können herkömmliche, einteilige Rahmendichtungen mit einem durchgehenden Metall- oder Kunststoffträger, an dem eine Gummidichtlippe als Dichtkontur angespritzt ist, nur schwer in den benötigten Dimensionen gefertigt werden. Zur Herstellung des Trägers bedarf es hier sehr großer Werkzeuge. Auch der Ausschuss an Material ist groß. Zudem sind Transport und Montage aufwendig.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtung zur Gehäuseabdichtung zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Dichtung, insbesondere eine Flachdichtung zur Abdichtung eines Spaltes in einem Gehäuse und damit der Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses gegenüber einem Außenraum des Gehäuses zur Verfügung. Ein derartiger Spalt kann beispielsweise die umlaufende Spalte zwischen einer Wanne und einem Deckel des Gehäuses, beispielsweise eines Batteriekastens, sein. In dem Spalt, beispielsweise zwischen der Wanne und dem Deckel des Gehäuses, d. h. umlaufend längs des Spaltes zwischen diesen beiden Teilen ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine Dichtung, wie sie im Folgenden beschrieben ist, angeordnet.
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Bevorzugt weist die Dichtung also, wie weiter unten noch detaillierter ausgeführt, eine Öffnung auf, die den Ausmaßen des Innenraums des Gehäuses in der Ebene der Dichtung weitgehend entspricht und die von der Dichtung weitgehend oder vollständig umgeben wird. Der Begriff „weitgehend“ kann somit als zumindest teilweise, d. h. teilweise oder bevorzugt größtenteils oder besonders bevorzugt vollständig, verstanden werden. Die Öffnung kann auch als Durchbruch und/oder Aussparung bezeichnet werden. Die Dichtung oder Flachdichtung dient also zur Abdichtung des um dem Innenraum des Gehäuses umlaufenden Spaltes mittels mindestens einer Dichtlage.
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Die Dichtlage, welche bevorzugt eine flache Dichtlage ist, weist dabei mindestens zwei starre Dichtlagen-Abschnitte auf, welche durch einen im Vergleich zu den starren Dichtlagen-Abschnitten flexiblen Dichtlagen-Abschnitt miteinander verbunden sind. Die starren Dichtlagen-Abschnitte weisen dabei jeweils ein entsprechendes starres Trägerelement auf, welches beispielsweise ein metallisches Trägerelement ist. Insbesondere können die Trägerelemente mit oder aus Aluminium oder mit oder aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sein. Dies ist fertigungstechnisch für die noch beschriebenen Konfigurationen der Trägerelemente vorteilhaft. Der flexible Dichtlagen-Abschnitt besteht zumindest teilweise, also teilweise oder vollständig, aus einem Elastomer.
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Die Dichtlage weist auch zumindest eine Dichtkontur, beispielsweise mit einer oder mehreren jeweiligen Dichtlippen, auf, welche sich durchgehend über die unterschiedlichen Dichtlagen-Abschnitte erstreckt. Die durchgehende Dichtkontur kann sich dabei aus unterschiedlichen Dichtkontur-Abschnitten, Teil-Dichtkonturen, welche in unterschiedlichen Fertigungsschritten und/oder mit unterschiedlichen Materialien gefertigt werden, zusammensetzen. Beispielsweise kann im Bereich der starren Dichtlagen-Abschnitte die Dichtkontur mit einer an dem jeweiligen Trägerelement angeordneten abdichtenden Weichkomponente gefertigt sein und im Bereich des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts mit dem oben genannten Elastomer. Die abdichtende Weichkomponente kann dabei ebenfalls zumindest teilweise, also teilweise oder vollständig, aus dem Elastomer oder einem anderen Elastomer bestehen.
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Die durchgängige Dichtkontur wird dabei vorzugsweise dadurch gebildet, dass die jeweiligen Teil-Dichtkonturen in den unterschiedlichen Dichtlagen-Abschnitten ineinander übergehen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Teil-Dichtkonturen im Wesentlichen nahtlos ineinander übergehen. Damit kann entlang der Dichtlage zumindest eine durchgängige Dichtkontur bereitgestellt werden, welche sich sowohl über die starren Dichtlagen-Abschnitte als auch über den die starren Dichtlagen-Abschnitte verbindenden, zumindest einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt hinweg erstreckt, sodass sowohl die starren Dichtlagen-Abschnitte mit den zugeordneten abdichtenden Weichkomponenten als auch der flexible Dichtlagen-Abschnitt mit dem Elastomer durch die jeweiligen Teil-Dichtkonturen eine durchgängige abdichtende Wirkung entfalten.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, die mindestens eine durchgängige Dichtkontur gemeinsam mit dem mindestens einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt an die starren Dichtlagen-Abschnitte anzuformen, so dass die mindestens eine durchgängige Dichtkontur und der mindestens eine flexible Dichtlagenabschnitt übergangsfrei sind.
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Bevorzugt entspricht die Anzahl der starren Dichtlagen-Abschnitte der Anzahl der die starren Dichtlagen-Abschnitte verbindenden flexiblen Dichtlagen-Abschnitte und starre und flexible Dichtlagen-Abschnitte bilden insgesamt eine geschlossene Dichtung mit geschlossener Dichtkontur, welche eine ringförmige, rechteckige oder ähnliche Gestalt annehmen kann, und sich durchgehend um die Öffnung erstreckt. Durch die Kombination von starren und flexiblen Dichtlagen-Abschnitten werden hier die jeweiligen Vorteile kombiniert, nämlich Robustheit, verlässliche Dichtwirkung und einfache Montage einerseits sowie einfache Fertigung andererseits.
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Neben einfachen geschlossenen Dichtungsformen sind dabei auch Dichtungen mit Verzweigungen denkbar, beispielsweise mit zwei fensterartigen Innenbereichen. Sie können zum Einsatz kommen, wenn beispielsweise die Batteriewanne eine Zwischenwand aufweist, etwa um verschiedene Batteriemodule dicht voneinander zu trennen oder einen Innenraum mit einer Steuerung von einem Innenraum mit einem oder mehreren Batteriemodulen dicht voneinander zu trennen.
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Die Trägerelemente der jeweiligen starren Dichtlagen-Abschnitte weisen dabei in einem an den flexiblen Dichtlagen-Abschnitt angrenzenden Endbereich jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung auf, durch welche sich das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts hindurch erstreckt. Die Trägerelemente sind also in Bereich der Durchgangsöffnung zumindest teilweise mit dem Elastomer umspritzt. Zusätzlich ist der jeweilige Endbereich der Trägerelemente in zumindest einem ersten endseitigen Anprägebereich, also einem oder mehreren endseitigen Anprägebereichen, welcher somit einen Unterbereich des Endbereichs ist, angeprägt. Der jeweilige Endbereich ist auch in dem ersten endseitigen Anprägebereich zumindest bereichsweise, also bereichsweise oder vollständig, von dem Elastomer umgeben. Der erste endseitige Anprägebereich ist somit zumindest bereichsweise von dem Elastomer umspritzt. Durch das Anprägen ist eine Dicke des Trägerelements in dem zugeordneten Anprägebereich im Vergleich zu einem nicht angeprägten Bereich der Trägerelemente, insbesondere in dem Endbereich, verringert. Die Dicke wird dabei bevorzugt senkrecht zur Haupterstreckungsebene des jeweiligen Trägerelements, des jeweiligen starren Dichtlagen-Abschnitts und/oder der Dichtlage und/oder der Dichtung gemessen.
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Die Kombination der umspritzten Durchgangsöffnung mit dem umspritzten Anprägebereich hat den Vorteil einer formschlüssigen Elastomer-Trägerelement-Verbindung. Der Materialübergang zwischen dem Trägerelement und dem Elastomer nimmt eine räumlich-verteilte Gestalt mit unterschiedlich orientierten Teilflächen an, welche die bei einem Bewegen, beispielsweise Neigen, Biegen und/oder Klappen der starren Dichtlagen-Abschnitte gegeneinander in dem flexiblen Dichtlagen-Abschnitt und damit an dem Elastomer-Trägerelement-Materialübergang auftretenden Kräfte räumlich verteilt und damit lokale Belastungsspitzen reduziert. Es wird also die Haftung des Elastomers an dem jeweiligen Trägerelement verbessert, sodass eine stabilere, dauerhaltbarere Verbindung des Elastomers zum jeweiligen Trägerelement erreicht wird. Die Form des Trägerelements mit Durchgangsöffnung und Anprägebereich unterstützt also die chemische Anhaftung des Elastomers an dem Trägerelement. Die bei einem Bewegen, beispielsweise Neigen, Biegen und/oder Klappen der beiden starren Dichtlagen-Abschnitte gegeneinander auftretenden Kräfte werden auf Teilflächen verteilt, welche jeweils durch anders orientierte Teilflächen durchbrochen sind, sodass auch eventuell auftretende Risse kleinräumig gestoppt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Trägerelemente jeweils zwei oder mehr Durchgangsöffnungen aufweisen. Diese Durchgangsöffnungen können insbesondere jeweils als Langloch ausgeführt sein und/oder in einer Reihe quer zu einer Längsrichtung der Trägerelemente angeordnet sein. Bei als Langloch ausgeführten Durchgangsöffnungen ist dabei bevorzugt die Längsrichtung des oder der Langlöcher quer zu einer Längsrichtung der jeweiligen Trägerelemente angeordnet. Die Längsrichtung der jeweiligen Trägerelemente entspricht dabei der Umlaufrichtung der Dichtlage im betreffenden Abschnitt. Damit kann auf fertigungstechnisch einfache Weise die Fläche, auf welcher die oben beschriebenen Kräfte einwirken, nochmals vergrößert und auf ein größeres Volumen im dreidimensionalen Raum und auf mehr Teilflächen mit unterschiedlichen Orientierungen verteilt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zumindest eine erste endseitige Anprägebereich an eine Kante der Durchgangsöffnung und an eine endseitige Kante des jeweiligen Trägerelements, welche an den flexiblen Dichtlagen-Abschnitt angrenzt, angrenzt. Der zumindest eine erste endseitige Anprägebereich grenzt dabei bevorzugt über weniger als die Hälfte einer Länge der Kante der Durchgangsöffnung an die Kante der Durchgangsöffnung. Damit wird erreicht, dass das den ersten endseitigen Anprägebereich umgebende Elastomer im Bereich der Durchgangsöffnung und im Bereich des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts besonders verlässlich mit dem Trägerelement verbunden ist. Über das Elastomer in dem ersten endseitigen Anprägebereich werden somit auch die vorgenannten Kräfte in größerem Ausmaße von dem Bereich der Durchgangsöffnung zu dem Bereich der endseitigen Kante und umgekehrt verteilt.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der jeweilige Endbereich der Trägerelemente auch in zumindest einem zweiten Anprägebereich, also einem oder mehreren zweiten Anprägebereichen, angeprägt ist und in dem zweiten endseitigen Anprägebereich zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig, von dem Elastomer umgeben ist. Dabei ist eine Anprägetiefe des zweiten endseitigen Anprägebereichs größer als eine Anprägetiefe des ersten endseitigen Anprägebereichs. Die Dicke des jeweiligen Trägerelements im zweiten endseitigen Anprägebereich ist somit dünner als im ersten endseitigen Anprägebereich. Das hat den Vorteil, dass der dreidimensionale Charakter der Materialübergangs-Fläche nochmals ausgeprägter (sie!) ist und somit die vorgenannten Kräfte nochmals besser verteilt werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine zweite endseitige Anprägebereich an die Kante der Durchgangsöffnung und an die endseitige Kante des jeweiligen Trägerelements angrenzt. Damit wird der ausgeprägtere dreidimensionale Charakter der Materialübergangs-Fläche mit einer tieferen Kopplung des Elastomers in der Durchgangsöffnung und des Elastomers in dem flexiblen Dichtlagen-Abschnitt kombiniert, sodass die vorgenannten Kräfte nochmals besser verteilt werden. Durch die nochmals ausgeprägtere dreidimensionale Gestalt des Materialübergangs werden auch etwaige Abrissvorgänge in einer Richtung kleinräumig unterbrochen, was die Stabilität abermals erhöht.
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Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass der zumindest eine zweite endseitige Anprägebereich (welcher Teil des Endbereichs ist) -außer an die genannten Kanten- an den restlichen, nicht zum zweiten Anprägebereich gehörigen Endbereich nur an dem zumindest einen ersten endseitigen Anprägebereich (der ebenfalls Teil des Endbereichs ist) angrenzt. Das hat den Vorteil, dass das jeweilige Trägerelement in dem mindestens einen zweiten endseitigen Anprägebereich lokal stark angeprägt werden kann und somit eine entsprechend gute Verbindung des Elastomers im Bereich der Durchgangsöffnung mit dem Elastomer im flexiblen Dichtlagen-Abschnitt erreicht werden kann. Gleichzeitig kann durch die lokal sehr begrenzte Dickenänderung des Trägerelements eine hohe Maßhaltigkeit erreicht werden, also Verzüge reduziert und somit die Fertigungsgenauigkeit der Dichtung und folglich die Dichtleistung erhöht und die Montage vereinfacht werden. Dadurch, dass der zweite endseitige Anprägebereich, welcher eine größere Anprägtiefe als der erste endseitige Anprägebereich aufweist, nur an den ersten Anprägebereich, die endseitige Kante des jeweiligen Trägerelements, und die Durchgangsöffnung angrenzt, wirken sich die dort ja stärker auftretenden Verzüge nur lokal auf die Form der Durchgangsöffnung und die endseitige Kante aus und nicht auf das restliche Trägerelement. Damit wird beispielsweise ein Verformen in Positionieröffnungen und entsprechendes Verklemmen der Dichtung in Fertigungswerkzeugen vermieden und im Gegenteil der vorteilhafte Effekt eines nochmals ausgeprägteren räumlichen Charakters der Materialübergangsgrenze mit den bereits beschriebenen vorteilhaften Auswirkungen verstärkt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der endseitigen Kante des jeweiligen Trägerelements erste und zweite endseitige Anprägebereiche alternierend angeordnet sind, insbesondere direkt aufeinander folgend. Bei direkt aufeinander folgenden Anprägebereichen ist die Dicke des Trägerelements bevorzugt bis auf einen fertigungsbedingten Übergang ausschließlich durch die Dicke im ersten und die Dicke im zweiten Anprägebereich gegeben. Dies führt zu einer besonders vorteilhaften Verteilung der vorgenannten Kräfte.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Elastomer an der Kante der Durchgangsöffnung bündig, also insbesondere innen umlaufend bündig (in der Durchgangsöffnung formschlüssig) und/oder an der Oberkante des Trägerelements, insbesondere in den jeweiligen Anprägebereichen, bündig, mit dem jeweiligen Trägerelement abschließt. Das Elastomer grenzt also über viele Oberflächenabschnitte an die Oberfläche des Trägerelements an. Auch dies trägt zu einer besonders stabilen Verbindung zwischen den starren und den flexiblen Dichtlagen-Abschnitten bei.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Trägerelemente in der Umgebung der Durchgangsöffnung jeweils zumindest ein Positionierloch und/oder zumindest ein Schraubenloch aufweisen. In diesem Fall ist die beschriebene Lösung mit dem verringerten Verzug besonders vorteilhaft, da so verhindert wird, dass das Positionierloch und/oder Schraubenloch in ihrer Form im Herstellungsprozess der Trägerelemente durch den Verzug beeinträchtigt werden. Das ermöglicht eine besonders genaue Positionierung und Befestigung der Dichtung. Entsprechend können das Positionierloch und/oder Schraubenloch in diesem Fall besonders nah an dem flexiblen Dichtlagen-Abschnitt bzw. dem Endbereich der Trägerelemente angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeweils zwei starre Dichtlagen-Abschnitte durch den einen bzw. einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt klappbar oder biegbar miteinander verbunden sind. Bei dem Klappen oder Biegen wird der flexible Dichtlagen-Abschnitt typischerweise einem (auch variierendem) Radius folgend verbogen, wobei sie beinahe einen vollen Kreis beschreiben, sodass die zugehörigen starren Dichtlagen-Abschnitte mit ihren jeweiligen Trägerelementen über den größten Teil ihrer aneinander grenzenden Fläche plan aufeinander zu liegen kommen. Alternativ können sie auch in einem von der Klapp- oder Biegestelle beabstandeten Bereich aufeinander liegen und im übrigen, zur Klapp- oder Biegestelle weisenden Bereich, sich unter einem sehr spitzen Winkel voneinander in Richtung der Klapp- oder Biegestelle hin voneinander entfernen. Die Dichtung kann entsprechend als biegbare oder klappbare Dichtung bezeichnet werden. Hierbei ist die verbesserte Verteilung der Biegekräfte und die daraus resultierende größere Haltbarkeit und dauerhaftere Dichtleistung besonders vorteilhaft, da das Verformen, also Verbiegen oder Klappen, um den flexiblen Dichtlagen-Abschnitt naturgemäß entsprechende Biegekräfte nach sich zieht, welche die Dichtung somit weniger in Mitleidenschaft ziehen.
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Ein Aspekt betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtung für eine Abdichtung eines Innenraums eines Gehäuses gegenüber einem Außenraum des Gehäuses, wobei das Gehäuse ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse oder ein Kraftfahrzeug-Batteriekastengehäuse sein kann. Die Dichtung hat mindestens eine Dichtlage, welche zumindest zwei starre Dichtlagen-Abschnitte mit einem jeweiligen Trägerelement und zumindest einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt, welcher zumindest teilweise aus einem Elastomer besteht, aufweist, sowie zumindest eine Dichtkontur, welche sich durchgehend über die unterschiedlichen Dichtlagen-Abschnitte erstreckt.
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Das Verfahren ist dabei gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Ein Erzeugen, insbesondere mittels Stanzens oder Laserschneidens, zumindest einer Durchgangsöffnung in einem Endbereich der jeweiligen Trägerelemente; ein Anprägen der jeweiligen Trägerelemente in zumindest einem ersten endseitigen Anprägebereich des zugehörigen Endbereichs; ein teilweises oder vollständiges Umspritzen der Trägerelemente mit dem Elastomer in den jeweiligen Anprägebereichen und in der zumindest einen Durchgangsöffnung mit dem Elastomer, mit einem Bilden des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts, und zumindest eines Teils der Dichtkontur, beispielsweise dem Teil in der Dichtkontur, welcher im flexiblen Dichtlagen-Abschnitt angeordnet ist. Alternativ kann das Bilden des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts auch auf mehrere Schritte aufgeteilt sein, beispielsweise ein erstes Umspritzen wie vorgenannt gemeinsam mit dem Bilden eines Teils des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts sowie des diesem Abschnitt zugeordneten Teils der Dichtkontur. In einem zweiten Schritt kann das Anspritzen des übrigen Teils des flexiblen Dichtlagenabschnitts erfolgen. Vorzugsweise werden bei diesem Arbeitsschritt zwei Elemente, die jeweils einen starren Dichtlagen-Abschnitt enthalten, gefügt. Zwischen den mindestens zwei Um- bzw. Anspritzschritten können beispielsweise die Konturen der flexiblen Dichtlagen-Abschnitten, auch gemeinsam mit dem zugehörigen Teil der Dichtkontur, bearbeitet, beispielsweise beschnitten werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform, insbesondere bei nicht ganz so großen Dichtungen, können größere Elastomerbereiche in einem Schritt angespritzt werden, im Extremfall sogar sämtliche flexible Dichtlagen-Abschnitte sowie die gesamte Dichtkontur in einem Arbeitsschritt angeformt werden. Bei allen genannten Ausführungsformen kann der flexible Dichtlagen-Abschnitt auch weitere, von dem Elastomer verschiedene Komponenten beinhalten. Mit dem Umspritzen der Trägerelemente mit dem Elastomer werden somit auch die Trägerelemente und folglich die den Trägerelementen zugeordneten starren Dichtlagen-Abschnitte miteinander verbunden. Bevorzugt erfolgen die angegebenen Verfahrensschritte dabei in der angegebenen Reihenfolge.
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Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen hier Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der Dichtung.
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Die vorstehend in der Beschreibung, auch im einleitenden Teil, genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
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Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1A ein beispielhaftes Gehäuse mit darin angeordneten Batteriezellen und einer beispielhaften Dichtung;
- 1B eine beispielhafte Ausführungsform einer Dichtung in einer Schnittdarstellung mit Schnittebene parallel zur Haupterstreckungsebene der Dichtung;
- 2A einen vergrößerten Abschnitt der Dichtung aus 1B;
- 2B ein vergleichbarer Abschnitt einer Variante einer Dichtung;
- 2C ein vergleichbarer Abschnitt einer Variante einer Dichtung;
- 3A einen vergrößerten starren Dichtlagen-Abschnitt aus 2A ohne den zugehörigen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt;
- 3B eine Draufsicht auf den in 3A gezeigten Endbereich des Trägerelementes;
- 3C eine Draufsicht auf eine alternative Gestaltung des Trägerelementes;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Details einer beispielhaften Ausführungsform einer Dichtung in geklapptem Zustand;
- 5 eine perspektivische Darstellung der beispielhaften Ausführungsform einer Dichtung mit senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufender Schnittebene;
- 6 eine weitere perspektivische Darstellung der Dichtung aus 5 mit einer entlang dem Dichtungsverlauf verschobenen Schnittebene;
- 7 eine weitere perspektivische Schnittansicht des Beispiels von 5 mit im Vergleich zur Darstellung von 6 nochmals entlang dem Dichtungsverlauf verschobener Schnittebene; und
- 8 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Dichtung im verbauten Zustand, wobei der Schnitt durch das Trägerelement der Linie A-A in 3A folgt.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1A zeigt ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse als beispielhaftes Gehäuse 1 mit vorliegend darin angeordneten Batteriemodulen 4a bis 4e einer Fahrzeugtraktionsbatterie. Das Gehäuse 1 weist dabei eine Wanne als Unterteil 2 und einen Deckel als Oberteil 3 auf. Die Batteriemodule 4a bis 4e sind in einem Innenraum 7 des Gehäuses 1 untergebracht. Im vorliegenden Beispiel weist das Gehäuse 1 oberhalb der Batteriemodule 4a bis 4e zwischen dem Unterteil 2 und dem Oberteil 3 einen Spalt 6 auf, den abzudichtenden Spalt 6. Entsprechend ist vorliegend eine Dichtung 10 in den Spalt 6 eingelegt, um diesen und damit den Innenraum 7 gegenüber einem Außenraum 7' des Gehäuses 1 abzudichten. Die Dichtung 10 verläuft dazu vorliegend entsprechend umlaufend um den Innenraum 7 des Gehäuses 1 und weist entsprechend im gezeigten Beispiel eine Öffnung 13 (1B) auf, in welchem sich der Innenraum 7 des Gehäuses 1 befindet.
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Derartige Gehäuse 1 weisen typischerweise Dimensionen von über 1 m zumindest in Längs- oder in Breitenrichtung oder in Längs- und Breitenrichtung auf, so dass die Dichtung 10, welche bevorzugt als Flachdichtung ausgeführt ist, typischerweise entlang einer Umlaufrichtung D (4) eine Länge von mehreren Metern aufweist.
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1B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Dichtung 10 in einer Schnittansicht, wobei die Schnittebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene (hier x-z-Ebene) der Dichtung 10 verläuft. Die vorliegende Ausführungsform weist entsprechend N starre Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f und N die starren Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f verbindende flexible Dichtlagen-Abschnitte 12a bis 12f auf, welche die jeweiligen starren Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f derart verbinden, dass jeweils zwei starre Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b durch einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a verbunden sind. Dabei ist im gezeigten Beispiel N = 6. Durch die gleich vielen starren und flexiblen Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f, 12a bis 12f, wird entsprechend vorliegend eine Dichtung 10 mit einer Öffnung 13 gebildet. Eine derartige Dichtung 10 kann auch als ringförmige Dichtung 10 bezeichnet werden. Die Dichtung 10 weist dabei vorliegend an einer der Öffnung 13 zugewandten Innenkante 15a, 15b (2A) der starren Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f eine durchgängige Dichtkontur 14a auf, und im gezeigten Beispiel auch eine weitere durchgängige Dichtkontur 14b an einer der Öffnung 13 abgewandten Außenkante 15a', 15b' (2A) der Dichtung 10. Die Eigenschaften der durchgängigen Dichtkonturen 14a, 14b des vorliegenden Beispiels werden in den folgenden Figuren exemplarisch genauer anhand der innenliegenden durchgängigen Dichtkontur 14a erläutert.
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In der vorliegenden Ausführungsform weisen die starren Dichtlagen-Abschnitte 11a bis 11f auch jeweilige Löcher 16, welche sowohl Positionierals auch Schraubenlöcher sein können, für entsprechende Festlegungsmittel auf. Diese können wie dargestellt als herkömmliche Rundlöcher gestaltet sein, sie können aber auch speziell ausgestaltet sein, um die elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern, beispielsweise so, dass sie durch besondere Rauigkeiten an ihren Oberflächen in verbautem Zustand einen unmittelbaren Metall-Metallkontakt mit dem Befestigungsmittel, beispielsweise einer Schraube, herstellen.
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Eine Breite b der Dichtung 10 in der Haupterstreckungsebene ist in vielen Bereichen konstant. Insbesondere erfolgt am Übergang von einem starren Dichtlagen-Abschnitt 11a bis 11f zu einem an den starren Dichtlagen-Abschnitt 11a bis 11f angrenzenden flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a bis 12f bevorzugt keine wesentliche Änderung der Breite b der Dichtung 10.
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2A zeigt nun Detail 20 aus 1B. Die beiden starren Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b weisen hier die innenliegenden Kanten 15a, 15b sowie die außenliegenden Kanten 15a', 15b' auf, sowie die entgegengesetzt zueinander orientierten endseitigen Kanten 15a'' (3A) von zu den starren Dichtlagen-Abschnitten 11a, 11b gehörigen Trägerelementen 11a', 11b'. Zwischen den Endkanten 15a'' ist ein Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a angeordnet. Die beiden starren Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b weisen dabei vorliegend jeweils zwei abdichtende Weichkomponenten 17a, 17a' bzw. 17b, 17b' auf. Dabei bilden vorliegend die innenliegenden abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17b eine innenliegende Teil-Dichtkontur 18a, 18b der durchgehenden inneren Dichtkontur 14a und die außenliegenden abdichtenden Weichkomponenten 17a', 17b' jeweilige außenliegende Teil-Dichtkonturen 18a', 18b' der durchgehenden äußeren Dichtkontur 14b. Durch den verbindenden flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a wird vorliegend entsprechend eine innenliegende Teil-Dichtkontur 19a sowie eine außenliegende Teil-Dichtkontur 19a' gebildet, welche hier mit den innen- bzw. außenliegenden Teildichtkonturen 18a, 18b, 18a', 18b' die innere bzw. äußere durchgehende Dichtkontur 14a, 14b bildet. Die Länge L (1B) des verbindenden flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a bezeichnet vorliegend diejenige Länge, über die der flexible Dichtlagen-Abschnitt 12a sich mit seinem Elastomer zwischen den endseitigen Kanten 15a'' der benachbarten Trägerelemente 11a', 11b' verbindet, d.h. der Trägerelemente 11a', 11b' der von dem jeweiligen flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12 verbundenen starren Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b. Die Länge L erstreckt sich in diesem Beispiel also nicht in die Bereiche, in denen die Teildichtkonturen 19a, 19a' den Kanten der Trägerelemente 11a', 11b' benachbart angeordnet sind oder die Trägerelemente 11a', 11b' vom Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a umspritzt sind.
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Die innenliegenden Teildichtkonturen 18a, 18b, 19a bilden dabei mit den entsprechenden Teildichtkonturen der anderen Dichtlagen-Abschnitte 11c bis 11f bzw. 12b bis 12f die innenliegende durchgängige Dichtkontur 14a. Entsprechend bilden die außenliegenden Teile der Dichtkonturen 18a', 19a' und 18b' gemeinsam mit den Teildichtkonturen der weiteren Dichtlagen-Abschnitte 11c bis 11f, 12b bis 12f die außenliegende Dichtkontur 14b. Der gezeigte Ausschnitt 20 beschreibt im gezeigten Beispiel entsprechend mutatis mutandis auch die anderen starren Dichtlagen-Abschnitte 11c bis 11f mit den zugeordneten verbindenden flexiblen Dichtlagen-Abschnitten 12b bis 12f.
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Vorliegend sind die abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a', 17b, 17b' an den entsprechenden innenliegenden Kanten 15a, 15b und außenliegenden Kanten 15a', 15b' der jeweiligen starren Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b an die zugehörigen Trägerelemente 11a', 11b' angespritzt. Dabei sind die abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a', 17b, 17b' entlang der Kanten 15a, 15a', 15b, 15b' im gezeigten Beispiel nur für jeweils einen Teilabschnitt des jeweiligen starren Dichtlagen-Abschnitts 11a, 11b angespritzt, d. h. die abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a', 17b, 17b' erstrecken sich nicht vollständig entlang der jeweiligen Kanten 15a, 15a', 15b, 15b'. Vielmehr ist vorliegend an den verbleibenden, nicht von den abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a', 17b, 17b' abgedeckten Abschnitten der Trägerelemente 11a', 11b' direkt das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a angespritzt. Das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a bildet damit im gezeigten Beispiel zusätzlich zum flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a auch die beiden Teildichtkonturen 19a, 19a'. Das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a umgreift die jeweiligen Trägerelemente 11a', 11b' der starren Dichtlagen-Abschnitte 11a, 11b vorliegend direkt an dem Endbereich 50 (3A) der jeweiligen Trägerelemente 11a', 11b'.
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2B und 2C zeigen jeweils ein Detail einer alternativer Ausführungsformen einer Dichtung 10 in einem Ausschnitt vergleichbar der 2A. Anders als in 2A besteht in 2B der flexible Dichtlagen-Abschnitt 12a nicht aus einem einzigen Element, sondern umfasst in Umlaufrichtung der Dichtung, also in Richtung vom starren Dichtlagen-Abschnitt 11a zum starren Dichtlagen-Abschnitt 11b drei aufeinanderfolgende Abschnitte 121a, 120a und 121b. Beispielsweise kann der Anschluss-Abschnitt 121a gemeinsam mit den Dichtkonturabschnitten 17a, 17a' an den starren Dichtlagen-Abschnitt 11a angespritzt sein. Analog kann der Anschluss-Abschnitt 121b gemeinsam mit den Dichtkonturabschnitten 17b, 17b' an den starren Dichtlagen-Abschnitt 11b angespritzt sein. Die jeweiligen Dichtkonturabschnitte 17a, 17a' bzw. 17b, 17b' erstrecken sich dabei etwas weiter als im Beispiel der 2A. Die Verbindung beider so hergestellter Elemente erfolgt dann über das Anspritzen eines flexiblen verbindenden Dichtlagen-Abschnitts 120a an die zueinander weisenden Kanten der Anschluss-Abschnitte 121a, 121b. Dabei können die zugehörigen Teildichtkonturen 19a, 19a' mit angespritzt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die zueinander weisenden Kanten der Anschluss-Abschnitte 121a, 121b ebenso wie die zugehörigen Enden der Dichtkonturabschnitte 17a, 17a', 17b, 17b' in einem Zwischenschritt bearbeitet, beispielsweise zugeschnitten werden. Dabei können wie gezeigt geradlinige oder wellenförmige Schnittlinien verwendet werden. Ebenso sind auch andere Kantenverläufe möglich, beispielsweise nicht-geradlinig, mit Knicken und insbesondere - anders als in den dargestellten Beispielen - nicht rechtwinklig zum Verlauf der Dichtkonturabschnitte. Das Anspritzen des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a an die endseitigen Kanten 15a'' (vgl. 3A, bzw. 15b'') erfolgt hier also über die Anschluss-Abschnitte 121a, 121b.
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In 2C sind zumindest die Elastomer-Abschnitte im gezeigten Ausschnitt alle fortlaufend in einem Anspritzschritt angeformt, es gibt somit keine gesonderten Teildichtkonturen 19a, 19a' des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a, da diese als unmittelbare, nahtfreie Fortführungen der Dichtkonturabschnitte 17a, 17a', 17b, 17b' ausgebildet sind.
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3A zeigt nun beispielhaft den starren Dichtlagen-Abschnitt 11a mit dem zugehörigen Trägerelement 11a' ohne den flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a.
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Das weitere Trägerelement 11b' bzw. die starren Dichtlagen-Abschnitte 11b bis 11f können entsprechend ausgestaltet sein. Das Trägerelement 11a' weist so zumindest eine, vorliegend zwei Durchgangsöffnungen 51, 51' in dem an den flexiblen Dichtlagen-Abschnitt 12a angrenzenden Endbereich 50 auf. Diese Durchgangsöffnungen sind vorliegend als Langloch ausgeführt, deren Längsachse quer zu einer Längsrichtung, d. h. vorliegend entlang der x-Richtung quer zur z-Richtung als Längsrichtung bzw. Umlaufrichtung D orientiert sind. Die Dicke d des Trägerelements 11a' in y-Richtung ist dabei in zumindest einem, vorliegend drei ersten endseitigen Anprägebereichen 52, 52', 52", in welchen das Trägerelement 11a' angeprägt ist, geringer als außerhalb des Endbereichs 50 und/oder als im nicht angeprägten Endbereich. In zumindest einem, vorliegend zwei zweiten endseitigen Anprägebereichen 53, 53' des Trägerelements 11a' ist deren Dicke im Vergleich zu den ersten einseitigen Anprägebereichen 52, 52', 52" nochmals reduziert.
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Im gezeigten Beispiel sind erste und zweite endseitige Anprägebereiche 52, 53, 52', 53', 52'' entlang der endseitigen Kante 15a'' und damit in x-Richtung direkt aufeinanderfolgend alternierend angeordnet. Die zweiten endseitigen Anprägebereiche 53, 53' grenzen dabei nur an den ersten Anprägebereichen 52, 52', 52" an den restlichen, nicht zum zweiten Anprägebereich 53, 53' gehörigen Endbereich 50 an. Dabei grenzen die zweiten endseitigen Anprägebereiche 53, 53' auch an die endseitige Kante 15a'' des Prägeelementes 11a' sowie die Kanten 54, 54' der Durchgangsöffnung 51 bzw. 51' an.
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In 2A sind dabei die unterschiedlichen Anprägebereiche 52, 52', 53, 53', 52" vollständig von dem Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnittes 12a umgeben. Die ersten endseitigen Anprägebereiche 52, 52', 52" grenzen dabei ebenfalls an die endseitige Kante 15a'' des jeweiligen Trägerelementes 11a an, sowie auch an einen Teil der Kanten 54, 54' der Durchgangsöffnungen 53, 53', welcher weniger als die Hälfte der Länge der Kanten 54, 54' der Durchgangsöffnungen 53, 53' ausmacht. Entsprechend schließt sich das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnittes 12a in 2A an der Kante 54, 54' der Durchgangsöffnung 51, 51', 51" bündig an das Trägerelement 11a an.
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In 3B ist das Trägerelement 11a' von 2A nochmals in einer Draufsicht dargestellt. 3C zeigt analog eine Variante des Trägerelements 11a' mit drei Durchgangsöffnungen 51, 51', 51" und entsprechend vier analog angeordneten ersten Anprägebereichen 52-52''', hier ebenfalls mit einer alternierenden Anordnung der unterschiedlichen Anprägebereiche 52 bis 53''.
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In 4 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht der beschriebenen Dichtung 10 in einem beispielhaften gefalteten oder gebogenen Zustand gezeigt. Besonders gut ist dabei erkennbar, dass ein Materialübergang M zwischen den abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a', 17b' und dem Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a quer zur Verlaufsrichtung D der Dichtung 10 verläuft und dabei im gezeigten Beispiel in der Verlaufsrichtung mit D versetzt zu einem weiteren Materialübergang M' zwischen dem Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a und den jeweiligen Trägerelementen 11a', 11b' der starren Dichtlagen-Abschnitten 11a, 11b ist. Der weitere Materialübergang M' verläuft dabei ebenfalls zumindest über einen Großteil der Breite b der Dichtung 10 ebenfalls quer zu der Verlaufsrichtung D der Dichtung 10. Nicht gezeigt ist der räumliche Verlauf der Materialübergange M', M, wobei insbesondere der Materialübergang M' über seinen spezifischen Charakter die auftretenden Biegekräfte über einen großen Bereich der Dichtung 10 entlang der Verlaufsrichtung D verteilt, und so durch das Biegen bzw. Klappen geförderte Beschädigungen wie beispielsweise ein partielles Ablösen des Elastomers des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a von dem Trägerelement 11a', 11b' verhindert oder vermindert.
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In 5 ist eine perspektivische Schnittansicht der Dichtung 10 dargestellt. Die Schnittebene verläuft senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Dichtung, d. h. senkrecht zur x-z-Ebene und senkrecht zur Verlaufsrichtung D der Dichtung 10. Dabei ist im vorliegenden Beispiel das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a zur besseren Verbindung mit der abdichtenden Weichkomponente 17a des starren Dichtlagen-Abschnitts 11a entlang der Kante 15a bereichsweise umgreifend an die abdichtende Weichkomponente 17a angespritzt und bildet dort die Teildichtkontur 19a. Entsprechend ist die abdichtende Weichkomponente 17a in Verlaufsrichtung D nach dem sichtbaren Materialübergang M zwar von außen nicht mehr sichtbar, setzt sich aber unter dem Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a in Richtung der Endkante 15a'' (3A) des Trägerelements 11a' fort, um so eine verbesserte Lebensdauer und Dichtleistung zu erreichen. Ein solcher Übergang ist nicht nur bei einem Doppelprofil der Dichtkontur 14a wie hier gezeigt möglich, sondern auch bei einem einfachen Profil der Dichtkontur 14a oder einem sonstigen anders gestalteten Profil der Dichtkontur 14a.
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In 6 ist eine perspektivische Schnittansicht entsprechend 5 dargestellt, wobei die Schnittebene jedoch entgegen der Verlaufsrichtung D der Dichtung hin verschoben ist. Entsprechend ist das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a (5) nicht mehr zu sehen, lediglich das Trägerelement 11a' mit der daran angebrachten abdichtenden Weichkomponente 17a und der (Teil-)Dichtkontur 14a, 18a. Eine entsprechende Ansicht ergibt sich beispielsweise auch bei einem Schnitt durch das Trägerelement 11a' und die abdichtenden Weichkomponenten 17a, 17a' im Beispiel der 2C.
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In 7 ist schließlich eine entsprechende perspektivische Schnittansicht mit einer im Vergleich zur 5 in positiver Verlaufsrichtung D der Dichtung 10 verschobenen Schnittebene dargestellt. An der Schnittfläche ist dabei ausschließlich der flexible Dichtlagen-Abschnitt 12a zu sehen, entsprechend ist die Dichtung 10 auch im Bereich der Teildichtkontur 18a vollständig durch das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a gebildet und nicht wie in 5 gezeigt teilweise durch das Elastomer des flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a und teilweise durch die abdichtende Weichkomponente 17a des starren Dichtlagen-Abschnitts 11a.
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8 stellt in geknickter Schnittdarstellung eine Dichtungen 10 im verbauten Zustand dar, der Schnitt folgt dabei der Linie A-A in 3A. 8 zeigt hierbei eine in dem Spalt 6 zwischen dem Deckel 3 und der Wanne 2 verbaute Dichtung 10 mit zwei Dichtkonturen 14a, 14b. Die Dichtkontur 14b ist an die Seitenkante des Endbereichs 50 des Trägerelements 11a' angespritzt. Das Elastomer der Dichtkontur 14b füllt die Durchgangsöffnung 51 vollständig aus, dabei grenzt das Elastomer bündig an die Seitenkante 54 der Durchgangsöffnung 51 an. Jenseits der Knickstelle der Schnittdarstellung ist auf der Ober- und Unterseite des Trägerelements 11a' eine Elastomerhaut 55a, 55b vorhanden, da der Schnitt hier durch den ersten angeprägten Bereich 52' verläuft, die Blechstärke ist also dünner als rechts davon. Im sich daran anschließenden zweiten angeprägten Bereich 53' ist das Trägerelement 11a' dann dünner als im Bereich des ersten angeprägten Bereichs 52' und die Elastomerhaut 56a, 56b entsprechend dicker. Jenseits des zweiten angeprägten Bereichs 53' schließt sich ein weiterer Abschnitt eines ersten angeprägten Bereichs 53" mit zweiten Elastomerhäuten 55a', 55b' an, ehe die Dichtung 10 in einen trägerfreien Abschnitt übergeht und dort die Dichtkontur 14b ausbildet. Die gezielte Abstufung der verschiedenen Bereiche des Endbereichs 50 sorgt für eine deutlich verbesserte Haftung des Elastomers, das außerhalb der Schnittebene auch einen flexiblen Dichtlagen-Abschnitts 12a ausbildet.
