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Die vorgestellte Erfindung betrifft einen Kühlmittelverbindungsstutzen, ein Gehäusesystem und ein Herstellungsverfahren zur Herstellung des Gehäusesystems.
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Stand der Technik
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Um leistungsstarke Batteriesysteme bereitzustellen, werden einzelne Batteriezellen zu Batteriemodulen zusammengeschaltet und Batteriemodule werden zu Batterien bzw. Batteriesystemen zusammengeschaltet.
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Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Fahrzeugbauräumen, sind variable Modulgrößen erforderlich, um vorhandenen Bauraum optimal ausnutzen.
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Li-lonen-, bzw. Li-Polymer-Batteriezellen erwärmen sich bedingt durch chemische Wandlungsprozesse vor allem bei einer schnellen Energieabgabe bzw. -aufnahme. Dabei gilt, dass je leistungsfähiger ein Batteriesystem ist, desto größer ist seine Erwärmung. Entsprechend wird bei besonders leistungsfähigen Batteriesystemen in der Regel ein aktives Thermomanagementsystem benötigt, um dessen Batteriezellen zu kühlen und zu heizen, wobei die Batteriezellen überwiegend gekühlt werden müssen.
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Das Thermomanagement erfolgt überwiegend durch Flüssigkeitstemperierung mit einem Wasser/Glykol-Gemisch. Dieses wird durch Kanäle in unterhalb jeweiliger Batteriemodule angeordneten Kühlplatten geleitet. Die Versorgung der Kühlplatten wird mit einer Kühlwasserverschlauchung mit entsprechenden weiteren Komponenten im Kühlkreislauf realisiert.
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Des Weiteren sind Batteriesysteme oftmals im Außenraum von Fahrzeugen verbaut. Entsprechend müssen solche Batteriesysteme korrosive Lasten über die Lebensdauer standhalten können. Insbesondere sind dabei Dichtstellen zwischen verschiedenen Gehäusebauteilen hinsichtlich korrosiver Unterwanderung belastet.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Kühlmittelverbindungsstutzen, ein Gehäusesystem und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Gehäusesystems vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelverbindungsstutzen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gehäusesystem und dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. Bezug genommen werden kann.
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Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, ein verlässliches Gehäusesystem zum Betreiben einer Traktionsbatterie in einem Fahrzeug bereitzustellen. Weiterhin dient die vorgestellte Erfindung dazu, einen Achsversatz zwischen zwei Bohrungen, die auf Grund von Bauteiltoleranzen nicht fluchten, auszugleichen.
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Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Kühlmittelverbindungsstutzen zum Leiten von Kühlmittel zwischen einem ersten Gehäuse, insbesondere einem Elektronikgehäuse und einem zweiten Gehäuse, insbesondere einem Batteriegehäuse vorgestellt.
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Der Kühlmittelverbindungsstutzen umfasst einen zylindrischen Grundkörper mit einem an einer Innenseite des Grundkörpers gebildeten Kühlmittelkanal und einen Schutzring mit einer Tropfkante, wobei ein Querschnitt des Schutzrings größer ist als ein Querschnitt des Grundkörpers, und wobei die Tropfkante dazu konfiguriert ist, an einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des Grundkörpers ablaufendes Kondensat in einen vorgegebenen Bereich abtropfen zu lassen.
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Der vorgestellte Kühlmittelverbindungsstutzen basiert auf dem Prinzip, dass an der Schnittstelle von Kühlmittelbohrungen eines Batteriegehäuses und eines Elektronikgehäuses durch den Schutzring des Kühlmittelverbindungsstutzens eine Tropfkante bereitgestellt wird, die herunterlaufendes Kondensat daran hindert in die Kühlmittelbohrungen zu gelangen. Das Kondensat tropft in an einem jeweiligen Gehäuse vorgesehene Ablaufrinnen und läuft bspw. über schräge Flächen in Bereiche die bzgl. Korrosion unkritisch sind, ab.
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Entsprechend dient der erfindungsgemäß vorgesehene Schutzring zum kontrollierten Abführen von dem Kühlmittelverbindungsstutzen entlanglaufendem Kondensat. Dazu umfasst der Kühlmittelverbindungsstutzen eine Tropfkante, die bspw. als scharfer bzw. spitzer Abschluss des Schutzrings ausgestaltet sein kann.
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Insbesondere verläuft die Tropfkante radial um den Schutzring bzw. entlang des Schutzrings und ist dazu konfiguriert, an einer vorgegebenen Position relativ zu einem jeweiligen Gehäuse zu enden, sodass an der Tropfkante abtropfendes Kondensat an einer vorgegebenen Position auf das Gehäuse auftrifft und dort korrosionssicher abgeführt und/oder verdunstet werden kann.
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Der Kühlmittelverbindungsstutzen ist geometrisch so ausgebildet, dass er bei der Montage in das Batteriegehäuse in eine definierte Position in Z-Richtung gebracht werden kann. Dazu kann der Kühlmittelverbindungsstutzen bspw. eine vorgegebene Länge und/oder einen Anschlag aufweisen, an dem ein Gegenanschlag an einem Gehäuse eingreift, wenn der Kühlmittelverbindungsstutzen in der definierten Position vorliegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Schutzring mittig an dem Grundkörper angeordnet ist und der Schutzring als separates Element oder einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet ist.
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Durch eine mittige Positionierung des Schutzrings wird eine einseitig erhöhte Belastung des Kühlmittelverbindungsstutzens durch bspw. Scherkräfte minimiert.
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Der Schutzring und der Grundkörper können einteilig ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Kühlmittelverbindungsstutzen durch einen Spritzgussprozess hergestellt sein, bei dem der Grundkörper und der Schutzring gemeinsam bzw. gleichzeitig hergestellt werden.
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Ein einteiliger Kühlmittelverbindungsstutzen kann besonders exakt gefertigt werden, sodass die Tropfkante besonders genau in eine vorgegebene Position relativ zu einem entsprechenden Gehäuse gebracht werden kann.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Kühlmittelverbindungsstutzen einen ersten Dichtungsring über dem Schutzring und einen zweiten Dichtungsring unter dem Schutzring umfasst.
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Mittels Dichtungsringe, die ein Elastomer, wie bspw. Gummi, umfassen, kann ein definierter Achsversatz zwischen einer ersten Bohrung an einem ersten Gehäuse und einer zweiten Bohrung an einem zweiten Gehäuse ausgeglichen werden. Dazu kann der erste Dichtungsring in die erste Bohrung und der zweite Dichtungsring in die zweite Bohrung eingreifen, sodass durch eine Verformung des ersten Dichtungsrings und/oder des zweiten Dichtungsrings der Achsversatz zwischen der ersten Bohrung und der zweiten Bohrung ausgeglichen wird und der Grundkörper als senkrecht ausgerichtetes Element die erste Bohrung mit der zweiten Bohrung verbindet.
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Insbesondere ist der Kühlmittelverbindungsstutzen bzw. dessen Grundkörper geometrisch so ausgeführt, dass er eine Wirkfläche für eine korrosive Unterwanderung an den Dichtungsringen minimiert. Dazu kann der Grundkörper eine Anzahl Ausnehmungen umfassen, die die Wirkfläche bzw. eine Kontaktfläche zwischen Grundkörper und Dichtungsring, minimieren. Entsprechend kann ein Querschnitt des Grundkörpers direkt unterhalb und/oder über einem jeweiligen Dichtungsring kleiner sein als ein Querschnitt des Grundkörpers in einem Normalbereich, der einen vorgegebenen Abstand zu einer Aufnahme, in die der Kühlmittelverbindungsstutzen eingreift, vorgibt.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Schutzring einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst, wobei der erste Bereich in Strömungsrichtung des Kühlmittelkanals gegenüber dem zweiten Bereich verdickt ist, und
wobei der zweite Bereich die Tropfkante umfasst.
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Durch einen in Strömungsrichtung verdickten Bereich wird an einem Übergang jeweiliger Bohrungen verschiedener durch den Kühlmittelverbindungsstutzen zu verbindender Gehäuse ein minimaler Spalt bereitgestellt, der entsprechende Dichtungselemente vor druckbeaufschlagtem Wasser durch bspw. einen Hochdruckreiniger schützt. Weiterhin ermöglicht ein Spalt zwischen den Gehäusen bzw. Gehäuseteilen ein Abtrocknen von in eine jeweilige Bohrung gelangendem Restkondensat, wodurch eine Belastung auf entsprechende Dichtungsringe auf das kleinste mögliche Maß minimiert wird.
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Der verdickte Bereich kann bspw. konisch bzw. schräg geformt sein, sodass in den verdickten Bereich fließendes Kondensat zu der Tropfkante geleitet wird, die durch den verdickten Bereich von den jeweiligen Gehäusen beanstandet ist.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Grundkörper an seinen beiden Enden jeweils abgerundet ist.
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Durch abgerundete Enden bzw. Enden, die als Radien ausgeführt sind, wird ein linienförmiger Kontakt zwischen dem Kühlmittelverbindungsstutzen und einem jeweiligen Gehäuse erreicht. Dies hat den Vorteil, dass eine Zentrierung des Kühlmittelverbindungsstutzens nur über dessen dickste Stelle, insbesondere dessen Dichtungsringe erfolgt, sodass eine Zwangslange und eine damit einhergehende unsymmetrische Verpressung des Kühlmittelverbindungsstutzens vermieden wird.
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Einen weiteren Vorteil von abgerundeten Enden und damit einhergehendem linienförmigen Kontakt zu einem jeweiligen Gehäuse liegt darin, dass bei einem Versatz der Gehäuse bzw. deren Bohrungen die jeweiligen Gehäuse an dem Kühlmittelverbindungsstutzen bei der Montage aneinander abgleiten können, wenn sich der Kühlmittelverbindungsstutzen schräg stellt. Da der Kühlmittelverbindungsstutzen mit abgerundeten Enden und ein jeweiliges Gehäuse, insbesondere mit abgerundeten Enden in einer Aufnahme zum Aufnehmen des Kühlmittelverbindungsstutzens nur Linienkontakt haben, wird die Reibung beim Schrägstellen minimiert und eine Bewegung des Gehäuses relativ zu dem Kühlmittelverbindungsstutzen nicht behindert.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Grundkörper über dem Schutzring eine schräge Fläche aufweist, um an dem Grundkörper entlanglaufendes Kondensat auf den Schutzring zu leiten.
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Um ein vollständiges Ableiten von Kondensat von dem Grundkörper auf den Schutzring zu ermöglichen, hat sich eine schräge Fläche über dem Schutzring als vorteilhaft erwiesen, da diese Reste von Kondensat, die an dem Grundkörper haften bleiben, minimiert.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Schutzring eine radial umlaufende Nut aufweist, die zumindest bereichsweise zu der Tropfkante hin abgeschrägt ist.
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Mittels einer Nut an dem Schutzring kann ein Raum geschaffen werden, der bewirkt, dass ankommendes Kondensat sich solange sammelt, bis dieses aufgrund seines Eigengewichts von der Tropfkante abtropft.
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Durch eine Schräge, die zu der Tropfkante verläuft, wird eine Ansammlung einer abtropfbaren Menge von Kondensat in der Nut verhindert.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Nut V-förmig ist.
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Durch eine V-förmige Nut wird ein Ablaufen von Kondensat in die Nut erreicht, um ein Ansammeln einer abtropffähigen Menge Kondensat zu erreichen. Sobald die abtropffähige Menge Kondensat erreicht ist, wird diese aufgrund der V-Form zu der Tropfkante geleitet und dort abgetropft.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Grundkörper eine Anzahl voneinander beabstandeter radialer Vorsprünge umfasst, wobei zumindest ein Vorsprung der Anzahl Vorsprünge eine schräge Außenkante aufweist.
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Durch radiale Vorsprünge wird ein für ein stabiles Eingreifen in eine Bohrung bzw. eine Aufnahme erforderlicher Querschnitt bereitgestellt, jedoch eine Kontaktfläche zwischen jeweiligen Elementen des Kühlmittelverbindungsstutzens, wie bspw. zwischen dem Grundkörper und einem Dichtungsring, minimiert.
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Durch eine schräge Außenkante eines Vorsprungs des Grundkörpers des vorgestellten Kühlmittelverbindungsstutzens wird ein Gasaustausch bzw. eine Belüftung eines zwischen dem Vorsprung und einer Gehäusewand liegenden Bereichs ermöglicht, sodass Kapillarkräfte, die in den Bereich eingedrungenes Kondensat dort festhalten würden, minimiert werden.
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In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Gehäusesystem. Das Gehäusesystem umfasst ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse und eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Kühlmittelverbindungsstutzens, wobei der Kühlmittelverbindungsstutzen eine erste Aufnahme eines ersten Kühlmittelkanals des ersten Gehäuses und eine zweite Aufnahme eines zweiten Kühlmittelkanals des zweiten Gehäuses fluidleitend verbindet, und wobei das erste Gehäuse und/oder das zweite Gehäuse eine Ablaufrinne umfasst, die dazu konfiguriert ist, von der Tropfkante des Kühlmittelverbindungsstutzens abtropfendes Kondensat aufzunehmen und entlang einer vorgegebenen Trajektorie abzuführen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Ablaufrinne kann bspw. durch schräge Flächen realisiert sein, die neben einer jeweiligen Aufnahme zum Aufnehmen des Kühlmittelverbindungsstutzens ausgebildet sind.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Querschnitt der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme größer ist als ein Querschnitt des Grundkörpers, jedoch kleiner ist als ein Querschnitt des Schutzrings.
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Durch eine Aufnahme, deren Querschnitt kleiner ist als ein Querschnitt des Schutzrings bzw. einen Schutzring, dessen Querschnitt größer ist als der einer jeweiligen Aufnahme, wird sichergestellt, dass von der Tropfkante abtropfendes Kondensat nicht in die Aufnahme, sondern in einen vorgegebenen Bereich neben der Aufnahme tropft.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen dem Schutzring und der ersten Aufnahme ein erster Spalt vorliegt und zwischen dem Schutzring und der zweiten Aufnahme ein zweiter Spalt vorliegt.
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Durch Spalte zwischen dem Schutzring und jeweiligen Gehäusen wird erreicht, dass in die Spalte gelangtes Kondensat abtrocknen kann. Außerdem wird sichergestellt, dass jeweilige Aufnahmen der Gehäuse ausreichend belüftet werden. Entsprechend stellt die Spalte sicher, dass die Aufnahmen nicht dauerhaft mit Kondensat belastet werden.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste Aufnahme länger ist als die zweite Aufnahme.
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Durch eine längere erste Aufnahme wird ein Abstand zwischen dem Kühlmittelverbindungsstutzen und einem jeweiligen Gehäuse sichergestellt, sodass sich der Kühlmittelverbindungsstutzen zum Toleranzausgleich in der ersten Aufnahme in Strömungsrichtung bewegen kann.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Gehäusesystem eine Fügehilfe umfasst,
wobei die Fügehilfe einen Passstift und eine erste Bohrung an dem ersten Gehäuse sowie eine zweite Bohrung an dem zweiten Gehäuse umfasst.
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Mittels eines Passstifts und jeweiligen Bohrungen an jeweiligen Gehäusen können die Gehäuse insbesondere bei einem Herstellungsprozess relativ zueinander ausgerichtet bzw. fixiert werden, sodass ein Achsversatz zwischen jeweiligen Aufnahmen der Gehäuse minimiert wird.
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In einem dritten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Gehäusesystems, bei dem eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Kühlmittelverbindungsstutzens in ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse eingebracht wird, um eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse bereitzustellen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlmittelverbindungsstutzens,
- 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gehäusesystems,
- 3 eine perspektivische Ansicht des Gehäusesystems gemäß 2,
- 4 eine weitere perspektivische Ansicht des Gehäusesystems gemäß 2,
- 5 eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäusesystems mit einer Fügehilfe,
- 6 eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
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In 1 ist ein Kühlmittelverbindungsstutzen 100 dargestellt. Der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 umfasst einen Grundkörper 101, einen Schutzring 103 sowie einen optionalen ersten Dichtring 105 und einen optionalen zweiten Dichtring 107.
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Im Inneren des Grundkörpers 101 ist ein Kanal ausgebildet, durch den Kühlmittel zwischen einem ersten Ende 109 zu einem zweiten Ende 111 strömen kann.
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Vorliegend ist der Kühlmittelverbindungsstutzen spiegelsymmetrisch ausgeführt, um einen fehlerhaften Einbau zu verhindern.
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Das erste Ende 109 und das zweite Ende 111 sind jeweils radial abgerundet, sodass es bei einem Einbringen des Kühlmittelverbindungsstutzens in eine Aufnahme eines jeweiligen Gehäuses nur zu einem linienförmigen Kontakt zwischen dem Gehäuse und dem Kühlmittelverbindungsstutzen kommt. Dies hat den Vorteil, dass eine Zentrierung des Verbindungsstutzens nur über den entsprechenden Dichtring 105 bzw. 107 erfolgt. Entsprechend wird eine Zwangslange des Grundkörpers 101 und eine dadurch bedingte unsymmetrische Verpressung bzw. ein Quetschen des Dichtrings 105 bzw. 107 vermieden.
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Einen weiteren Vorteil des linienförmigen Kontakts liegt darin, dass bei einem Versatz von Aufnahmen in jeweiligen zu verbindenden Gehäusen die jeweiligen Gehäuse an dem Grundkörper abgleiten können, wenn sich der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 in einer jeweiligen Aufnahme schräg stellt. Insbesondere wird durch den Linienkontakt, eine Reibungskraft zwischen Kühlmittelverbindungsstutzen 100 und Gehäuse bei einem Schrägstellen des Kühlmittelverbindungsstutzens 100 minimiert und dessen Bewegung in einer jeweiligen Aufnahme ermöglicht.
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Der Schutzring 103 weist vorliegend beispielhaft eine schräge Fläche 113 in einer Nut 115 auf, sodass in die Nut 115 strömendes Kondensat zu einer Tropfkante 117 strömt und von der Tropfkante in einen vorgegebenen Bereich abtropft. Vorliegend ist die Nut 115 beispielhaft V-förmig ausgestaltet.
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Der Schutzring 103 umfasst einen inneren Bereich 119, dessen Querschnitt mit einem Querschnitt des Grundkörpers 101 überlappt. Weiterhin umfasst der Schutzring 103 einen äußeren Bereich 121, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Grundkörpers 101. Entsprechend erstreckt sich der äußere Bereich 121 über den Grundkörper 101 hinaus.
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Der äußere Bereich 121 des Schutzrings 103 ist insbesondere auf einer in Schwerkraftrichtung untenliegenden Seite des Schutzrings 103 eben, damit an der Tropfkante 117 anhaftendes Kondensat nicht nach innen, d.h. in Richtung des Grundkörpers 101 laufen kann.
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Die Tropfkante 117 ist spitz ausgeführt, um ein kontrolliertes Abtropfen von Kondensat in Z-Richtung bzw. in einen vorgegebenen Bereich zu erreichen.
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Der Schutzring 103 ist möglichst dünn ausgeführt, um eine potentiell an dem Schutzring 103 anhaftende Kondensatmenge zu minimieren.
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Vorliegend umfasst der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 an dem inneren Bereich 119 des Schutzrings 103 eine Schräge, d.h. eine schiefe Ebene 123, durch die an dem Grundkörper ablaufendes Kondensat auf den Schutzring 103 und entsprechend zu der Tropfkante 117 geleitet wird. Die schiefe Ebene 123 kann durch den Grundkörper 101 oder durch den Schutzring 103 ausgebildet sein.
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Weiterhin ist in 1 gut erkennbar, dass der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 an seinen äußeren Vorsprüngen 125 und 127 abgeschrägt bzw. gefast ist. Da die äußeren Vorsprünge 125 und 127 im eingebauten Zustand an einer äußeren Kante einer Aufnahme eines Gehäuses zum Aufnehmen des Kühlmittelverbindungsstutzens 100 positioniert sind, ermöglicht die Fasung der äußeren Vorsprünge 125 und 127 einen Gasaustausch in der jeweiligen Aufnahme und minimiert, dadurch bedingt, eine Kapillarwirkung in den Aufnahmen, die Kondensat in den Aufnahmen halten würde.
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Durch die Fasung der äußeren Vorsprüngen 125 und 127 ist eine Kontur der äußeren Vorsprünge 125 und 127 nach innen zurückgesetzt, um einen durchgängigen konstanten Spalt, der ein Eindringen von Kondensat in eine Aufnahme erleichtern würde, zu vermeiden. Die Kontur der äußeren Vorsprüngen 125 und 127 bewirkt einen ausreichenden Abstand des Kühlmittelverbindungsstutzens 100 zu jeweiligen Aufnahmen, sodass die Aufnahmen ausreichend belüftet werden und es im Bereich der Dichtringe 105 und 107 nicht zu einer Sauerstoffverarmung und einer dadurch bedingten beschleunigten korrosiven Unterwanderung kommt.
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Die Dichtungsringe 105 und 107 sind in ihren Dimensionen so ausgewählt, dass deren Schnurstärke im Vergleich zum Innendurchmesser groß, d.h. größer ist. Dadurch wird eine lange Dichtstrecke erzielt, was dazu führt, dass eine Zeit bis zur korrosiven Unterwanderung der Dichtungsringe 105 und 107 maximiert wird.
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Eine Shorehärte der Dichtungsringe 105 und 107 beträgt beispielhaft mehr als 60 Shore, bevorzugt 70 Shore, um zu verhindern, dass sich bei einem Herstellungsvorgang zum Verbinden zweiter Gehäuse durch den Kühlmittelverbindungsstutzen 100, die Dichtungsringe 105 und 107 über Vorsprünge des Grundkörpers 101 schieben können und die Dichtungsringe 105 und 107 beschädigt werden.
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Optional können die Dichtungsringe 105 und 107 eine Gleitbeschichtung, einen Gleitlack oder ein Gleitmittel umfassen, um einen Herstellungsvorgang zur Verbindung zweier Gehäuse durch den Kühlmittelverbindungsstutzen 100 zu erleichtern. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass sich der Kühlmittelstutzen 100 bei einem Achsversatz zwischen jeweiligen Aufnahmen der Gehäuse leichter ausrichten kann.
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Beispielhaft ist der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt.
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In 2 ist ein Gehäusesystem 200 dargestellt. Das Gehäusesystem 200 umfasst ein erstes Gehäuse 201, wie bspw. ein Elektronikgehäuse und ein zweites Gehäuse 203, wie bspw. ein Batteriegehäuse.
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Das erste Gehäuse 201 umfasst eine erste Bohrung bzw. eine Aufnahme 205, die Teile eines ersten Kühlmittelkanals 215 zum Leiten von Kühlmittel durch das erste Gehäuse 201 ist.
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Das zweite Gehäuse 203 umfasst eine zweite Bohrung bzw. eine zweite Aufnahme 207, die Teile eines zweiten Kühlmittelkanals 217 zum Leiten von Kühlmittel durch das zweite Gehäuse 203 ist.
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Ein Kühlmittelverbindungsstutzen, vorliegend beispielhaft der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 gemäß 1 verbindet sowohl in die erste Aufnahme 205 als auch in die zweite Aufnahme 207 eingebracht, und verbindet, dadurch bedingt den ersten Kühlmittelkanal 215 des ersten Gehäuses 201 mit dem zweiten Kühlmittelkanal 217 des zweiten Gehäuses 203 fluidleitend.
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In 2 ist gut erkennbar, dass der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 so ausgeführt ist, dass der Schutzring 103 mit seiner Tropfkante 117 mit einem ersten Abstand 209 von dem ersten Gehäuse 201 und einem zweiten Abstand 211 sicher von dem zweiten Gehäuse 203 beabstandet ist.
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Selbst bei Schrägstellung des Kühlmittelverbindungsstutzens 100 bleibt ein Mindestabstand erhalten. Dies bewirkt, dass die Aufnahmen 205 und 207 wieder abtrocknen können, wenn Kondensat oder Strahlwasser in diese eingedrungen ist und die Aufnahmen 205 und 207 ausreichend belüftet werden. Entsprechend werden die Dichtungsringe 105 und 107 nicht dauerhaft mit Kondensat beaufschlagt, was zu einer minimierten korrosiven Dichtungsunterwanderung führt.
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Die Tropfkante 117 ist derart positioniert, dass an der Tropfkante 117 abtropfendes Kondensat in eine Ablaufrinne 213 tropft. Die Ablaufrinne 213 ist schräg ausgebildet, um
einfallendes Kondensat auf einem vorgegebenen Pfad abzuführen.
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In 2 ist weiterhin gut erkennbar, dass die erste Aufnahme 205 länger ist als die zweite Aufnahme 207, sodass sich ein Abstand zwischen einem Ende der ersten Aufnahme 205 und dem Kühlmittelverbindungsstutzen 100 einstellt, um eine Bewegung des Kühlmittelverbindungsstutzens 100 in den Aufnahmen 205 und 207 zu ermöglichen.
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Bei einer Herstellung des Gehäusesystems 200 wird der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 zuerst in die zweite Aufnahme 207 des zweiten Gehäuses 203 montiert. Um dies automatisiert sicher durchführen zu können, umfasst das zweite Gehäuse-203 im unteren Bereich der zweiten Aufnahme 207 über einen Radius bzw. eine Abrundung, der bzw. die als Anschlag dient. Dieser Anschlag kann schon im Druckgussprozess zum Herstellen des zweiten Gehäuses 203 hergestellt werden. Da der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 an seinen Enden 109, 111 abgerundet ist, erfolgt ein Kontakt zwischen dem zweiten Gehäuse 203 und dem Kühlmittelverbindungsstutzen 100 nur entlang einer Linie bzw. einem sehr schmalen Bereich.
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In 3 ist das Gehäusesystem 200 in einer Außenansicht dargestellt. In 2 ist gut zu erkennen, dass die Ablaufrinne 213 abtropfendes Kondensat auf einem vorgegebenen Pfad, wie durch Pfeile 301 angedeutet, abführt.
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In 4 ist ebenfalls das Gehäusesystem 200 in einer Außenansicht dargestellt.
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Dadurch, dass der Querschnitt des Schutzrings 103 größer ist als der Querschnitt des Grundkörpers 101, tropft Kondensat von der Tropfkante 117 in die Ablaufrinne 213 und nicht in die zweite Aufnahme 207, wie durch Pfeile 401 angedeutet.
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In 5 ist ein Gehäusesystem 500 mit einer Fügehilfe 501 dargestellt. Die Fügehilfe 515 umfasst eine erste Bohrung 501 in einem ersten Gehäuse 503 und eine zweite Bohrung 505 in einem zweiten Gehäuse 507 des Gehäusesystems. Weiterhin umfasst die Fügehilfe 501 einen Passstift 509.
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Bevorzugt wird der Passstift 509 zuerst in die Bohrung 501, 505, desjenigen Gehäuses 503, 507 eingebracht, in das auch der Kühlmittelverbindungsstutzen zuerst eingebracht wird. Bspw. wird der Passstift 509 in einer formschlüssigen Verbindung verpresst, sodass Bewegungstoleranzen zwischen Gehäuse 503, 507 und Passstift 509 minimiert werden.
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Sobald der Passstift in bspw. der zweiten Bohrung 505 des zweiten Gehäuses 507 angeordnet ist, wird das erste Gehäuse 503 in Z-Richtung über dem zweiten Gehäuse 507 positioniert und dann in Richtung des zweiten Gehäuses 507 geführt. Dabei ist die Länge des Passstiftes 509 so gewählt, dass dieser voreilend in die erste Bohrung 501 am ersten Gehäuse 503 eintaucht, bevor der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 an eine entsprechende erste Aufnahme 511 am ersten Gehäuse 503 zum Eingriff kommt. Dadurch kann eine geführte automatisierbare Herstellung des Gehäusesystems 500 erfolgen und es kommt bei der Herstellung nicht zu einer Schiefstellung des ersten Gehäuses 503 relativ zu dem zweiten Gehäuse 507.
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Die erste Bohrung 501 am ersten Gehäuse 503 verfügt bevorzugt über eine Einführfase, die so groß ausgeführt ist, dass auch bei nicht Fluchten oder leichter Schrägstellung der beiden Gehäuse 503, 507 der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 zuverlässig in die erste Aufnahme 511 finden kann.
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Bevorzugt befinden sich die Bohrungen 501, 505 für den Passstift 509 in direkter Nähe zu den Aufnahmen für den Kühlmittelverbindungsstutzen 100, sodass Toleranzen der Aufnahmen zueinander minimiert werden, wie durch Pfeil 517 angedeutet.
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Bevorzugt erfolgt die mechanische Bearbeitung der Bohrungen 501, 505 für den Passstift 500 sowie der Aufnahmen und der Kühlmittelkanäle in einer gleichen Aufspannung, wodurch Toleranzen zueinander minimiert werden können. Die Zentrierung der Gehäuse 503, 507 erfolgt mittels des Passstift 509 und nicht durch den Kühlmittelverbindungsstutzen 100, was zu einer definierten Montagesituation führt.
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In 6 ist ein Herstellungsverfahren 600 zur Herstellung von bspw. dem Gehäusesystem 500 gemäß 5 dargestellt.
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In einem ersten Schritt 601 wird das erste Gehäuse 503 mittels des hier nicht dargestellten Passstifts 509 relativ zu dem zweiten Gehäuse 507, in das der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 eingebracht ist, ausgerichtet, wie durch Pfeil 607 angedeutet.
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In einem zweiten Schritt 603 wird das erste Gehäuse 503 auf das zweite Gehäuse 507 aufgebracht. Dabei zentriert sich der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 in der ersten Aufnahme am ersten Gehäuse 503 über das erste abgerundete Ende 109 am Kühlmittelverbindungsstutzen 100.
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Es ist zu erkennen, dass der erste Dichtungsring 105 erst verpresst wird, wenn sich der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 aufgrund von Achsversatz zwischen der ersten Aufnahme 511 des ersten Gehäuses 503 und einer zweiten Aufnahme 513 des zweiten Gehäuses 507 über das abgerundete Ende 109 zentriert hat. Dadurch wird der erste Dichtungsring 105 während des Herstellungsvorgangs vor Schäden durch Quetschen geschützt.
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In einem dritten Schritt 605 richtet sich der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 in den beiden Aufnahmen 511, 513 der beiden Gehäuse 503 und 507 automatisch aus. Bei einem Achsversatz zwischen den beiden Aufnahmen 511 und 513 der beiden Gehäuse 503 und 507 stellt sich der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 schräg, da der zweite Dichtungsring 107 bei einer Verpressung der Gehäuse 503 und 507 in eine zentrierte Position drückt.
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Da der Kühlmittelverbindungsstutzen 100 ausreichend Freigang bei einer definierten Schrägstellung in den Aufnahmen 511 und 513 der Gehäuse 503 und 507 hat, zentriert sich der Kühlmittelverbindungsstutzen über die Dichtungsringe 105 und 107 während der Verpressung.
