WO2020030614A1 - Dichtelement - Google Patents

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WO2020030614A1
WO2020030614A1 PCT/EP2019/071063 EP2019071063W WO2020030614A1 WO 2020030614 A1 WO2020030614 A1 WO 2020030614A1 EP 2019071063 W EP2019071063 W EP 2019071063W WO 2020030614 A1 WO2020030614 A1 WO 2020030614A1
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WO
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sealing
sealing element
rib
battery
contact surface
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PCT/EP2019/071063
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English (en)
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Inventor
Gilles Desmond Fomen
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/021—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing
    • F16J15/022—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material
    • F16J15/024—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity
    • F16J15/025—Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity and with at least one flexible lip
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a sealing element for sealing a
  • WO 2015/135541 Al relates to a seal for a hydraulic piston-cylinder arrangement.
  • a seal is disclosed which is constructed in such a way that it is essentially U-shaped or V-shaped in the sealing direction and press sealing lips against the respective sealing surface to be sealed. The sealing lips move in a lever-like continuation against the respective sealing surface.
  • elastomer seals made of silicone, EPDM or HMBR called, which are pre-stressed by their geometry in the installed state.
  • a sealing element which has a static sealing lip.
  • a sealing element has a base body with a sealing lip, a sealing contour having an extension being provided.
  • a protuberance is formed on the prestressing element.
  • the prestressing element can be represented by one or more plastic components.
  • DE 10 2009 005 775 Al relates to a bearing sealing arrangement.
  • This comprises a sealing ring and a race with at least one axially directed running surface, at least one first sealing lip being formed on the sealing ring for bearing against the axially directed running surface.
  • the sealing ring has an arcuate extension, on the free end of which the first sealing lip is formed. By forming the first sealing lip, a contact force of the sealing lip can be metered well even with a comparatively stiff sealing material.
  • DE 10 2009 022 109 Al has a rotating union with a smaller one
  • the rotating union comprises a sealing device.
  • the sealing device has a lamellar seal, the lamellas sealingly abutting the circumferential surface of a shaft and being compressible in the axial direction. Furthermore, the sealing device as
  • Radial shaft seal can be equipped with a metallic sealing lip, which has a V-shaped profile within the contact area.
  • a sealing element for sealing a battery cover for a battery with at least one deformable sealing lip which extends in the radial direction and whose radial extent to a contact surface exceeds a distance from the contact surface by a protrusion. At least one radially extending rib is formed on the at least one deformable sealing lip.
  • the solution proposed according to the invention provides a sealing element which, as a static sealing element in large series production, compensates for larger component tolerances and maintains a largely constant maximum contact pressure at the sealing point.
  • the at least one rib is formed on the side of the at least one sealing lip which, in the deformed state, assigns to the contact surface.
  • This contact area is in particular an inside of a housing of a battery.
  • the at least one rib on the at least one sealing lip is circumferential.
  • the sealing element proposed according to the invention comprises at least one rib, which can be designed in different geometries.
  • the at least one rib can be designed in a semicircle geometry such that the semicircle of the contact surface on which the seal is to be produced is opposite.
  • the at least one rib can also have a square or triangular geometry, in the case of the triangle geometry the at least one rib has a tapered angular end.
  • the at least one rib is designed in a semicircular geometry or in a quadrilateral or triangular geometry, a point contact can be achieved on the contact surface to be sealed or, if a semicircular geometry is used, a spherical contact can be achieved.
  • the invention also relates to the use of the
  • Sealing element on a battery the housing of which is sealed with a battery cover.
  • the invention further relates to the use of the sealing element on a LeM48 V battery, [Lern Light Electrical Mobility].
  • the sealing element proposed according to the invention can, in large-scale production, tolerances that usually occur between the individual components, i.e. between battery cases and
  • Sealing element proposed according to the invention can be at high
  • the solution proposed according to the invention maintains a constant maximum contact pressure between the sealing element and the contact surface: at the same time, larger manufacturing tolerances can be compensated for. There is a cost advantage through a coarser dimensioned component design and assembly design. Depending on the number of ribs that can be formed on the sealing element proposed according to the invention or on the sealing lips thereof, multiple redundancy can be achieved.
  • the sealing element proposed according to the invention generally offers an improvement in the robustness of static ones acting in the radial direction
  • Lamellar seals compared to solutions according to the prior art.
  • the sealing element is a safety element when battery cells are degassed.
  • the proposed solution ensures a compromise on the safety requirement of maintaining a minimum opening pressure on the one hand and on the other hand a functioning requirement with regard to the maximum contact pressure for producing a high-quality contact pressure.
  • Sealing element and a component for example a housing on which a battery cover is to be mounted,
  • FIG. 2 shows the qualitative course of a maximum contact pressure at a sealing point
  • FIG. 2.1 a first deflection of a sealing lip
  • FIG. 2.2 shows a second deflection of a sealing lip
  • Figure 3 shows the qualitative course of the maximum contact pressure p
  • FIG. 3.1 shows a sealing lip contour with a first rib and a second indicated rib
  • FIG. 4 shows a battery housing
  • FIG. 4.1 shows a longitudinal section through the battery housing according to FIG. 4,
  • Figure 4.2 shows a detailed representation of the sealing element between
  • Figure 5 is a plan view of the battery case.
  • FIG. 1 shows that a battery cover 10 is provided with a sealing element 14.
  • the sealing element 14 is on a
  • the sealing element 14 comprises a first sealing lip 18 and a second sealing lip 20.
  • the two sealing lips 18 and 20 run according to a radial extension 22 in the radial direction with respect to the contact surface 12.
  • the sealing element 14 shown in FIG. 1 is mounted in the mounting direction 30, ie inserted into the battery housing 26, so that the two extend in the radial direction
  • Sealing lips 18 and 20 experience a deformation, since these are elastically deformable.
  • the radial extent 22 of the two sealing lips 18, 20 is dimensioned such that they each have an overhang 24 which is a distance 32 between the sealing element 14 and the contact surface 28 of the
  • FIGS. 2, 2.1 and 2.2 A qualitative course of the contact pressure of the sealing element 14 is plotted in FIGS. 2, 2.1 and 2.2, in each case compared to the degree of deformation of one of the sealing lips 18, 20.
  • first deflection 48 there is a point 44 between the tip of the first sealing lip 18 and the contact surface 28 of the battery housing 26, which extends essentially in the vertical direction.
  • the state of deformation 42 of the first sealing lip 18 shown in FIG. 2.1 corresponds to a contact pressure maximum 38, which the contact pressure curve 36, plotted over the projection 24, reaches.
  • Deformation state of the first sealing lip 18 corresponds.
  • the first sealing lip 18 is in a deformation state 42, which corresponds to a second deflection 50.
  • FIG. 2 shows that there is between the contact pressure maximum 38, cf. first deflection 48 of the first sealing lip 18 and that shown in FIG. 2.2 State of the second deflection 50 of the first sealing lip 18 leads to a strong drop in contact pressure 64. This deteriorates the quality of the sealing function.
  • FIGS. 3 and 3.1 show how the contact pressure p runs between the sealing element 14 and the contact surface 28 of the battery housing 26 to be sealed.
  • the first sealing lip 18 is provided with a sealing lip contour 52 which has either a first rib 54 or a first and a second rib 54, 56.
  • the second rib 56 are located on the outside 68 of the first sealing lip 18, while an inside 66 of the first sealing lip 18 is free of contours.
  • the first rib 54 which is located on the outside 68 of the first sealing lip 18, lies in point contact 70 against the contact surface 28 of the battery housing 26 to be sealed.
  • the contact pressure maximum 38 of the contact pressure p is set in accordance with the diagram.
  • the contact pressure maximum 38 is also at further deformation, i.e.
  • the ribs 54, 56 can also have a rectangular geometry 60 or a triangle geometry 62 or - as shown - a semicircular geometry 58 be executed.
  • the point system 70 is created, in the case of the triangle geometry 62 of the first rib 54, the point system 70 is also created. If the first rib 54 or the second rib 56 is in a rectangular geometry 60 molded on, a sealing surface 74 is formed, which, however, has a significantly smaller vertical extent compared to the illustration according to FIG. 2.2.
  • redundancy with regard to the maintenance of the contact pressure maximum 38 can be achieved by several sealing lips 18, 20 reaching the contact surface 28 of the battery housing 26 to be sealed in point contact 70. This shifts the location of the seal, but it stays that way
  • the sealing element 14 proposed according to the invention can maintain a contact pressure p that enables sealing, which is in the vicinity of the contact pressure maximum 38.
  • sealing elements 18, 20 are formed, redundancy can be set, so that the contact pressure maximum 38 is maintained at all times.
  • the sealing element 14 proposed according to the invention is considerably improved in terms of its robustness as a statically radially acting lamellar seal.
  • FIG. 4 shows a battery housing 26, which is shown here by way of example for a LeM48 V battery and by means of the device according to the invention
  • FIG. 4.1 shows a longitudinal section 80 through the battery housing 26 as shown in Figure 4.
  • Figure 4.2 shows an enlarged view of an LSR seal 16, which is between the battery housing 26 and one on the underside of the
  • Battery cover 10 trained contact surface 78 is arranged.
  • Battery cover 10 trained contact surface 78 is arranged.
  • 4.2 also shows the first and second sealing lips 18, 20 of the
  • the sealing element 14 is designed as a circumferential LSR seal 16.
  • Figure 5 shows that the LSR seal 16 on an inside, i.e. the contact surface 28 of the
  • Battery housing 26 rests sealingly.
  • the battery housing 26 has a housing contour 82 which is essentially rectangular, but also comprises oval sections, in particular on the long side.
  • the first and second sealing lips 18 (not shown in FIG. 5) with the ribs 54 and 56 formed therein lie on the inside of the battery housing 26 in a sealing manner on the contact surface 28.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtelement (14) zur Abdichtung eines Batteriedeckels (10) für ein Batteriegehäuse (26) mit mindestens einer sich in Radialrichtung erstreckenden, verformbaren Dichtlippe (18,20). Deren radiale Erstreckung (22) zur einer Kontaktfläche (28) übersteigt einen Abstand (32) zu dieser um einen Überstand (24). An der mindestens einen verformbaren Dichtlippe (18, 20) ist mindestens eine sich radial erstreckende Rippe (54, 56) angeformt.

Description

Dichtelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtelement zur Abdichtung eines
Batteriedeckels eines Batteriegehäuses sowie die Verwendung des
Dichtelementes an einer Batterie, einer LEM-Batterie im Allgemeinen und einer LeM48 V-Batterie im Besonderen.
Stand der Technik
WO 2015/135541 Al bezieht sich auf eine Dichtung für eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung. Es wird eine Dichtung offenbart, die so aufgebaut ist, dass sie in Dichtrichtung im Wesentlichen U- oder V-förmig geformt ist und Dichtlippen an die jeweilige abzudichtende Dichtfläche drücken. Die Dichtlippen bewegen sich in hebelartiger Fortsetzung gegen die jeweilige Dichtfläche. Es sind Elastomer-Dichtungen aus Silikon, EPDM oder HMBR genannt, die durch ihre Geometrie im verbauten Zustand vorgespannt sind. Ferner ist ein
Spannelement vorgesehen, welches eine statische Dichtlippe aufweist. Ein Dichtelement weist einen Grundkörper mit einer Dichtlippe auf, wobei eine einen Fortsatz aufweisende Dichtkonturvorgesehen ist. Für die Befestigung des Vorspannelementes an dem Dichtelement ist an dem Vorspannelement eine Ausstülpung ausgebildet. Das Vorspannelement kann durch ein oder mehrere Kunststoffbauteile dargestellt sein.
DE 10 2009 005 775 Al hat eine Lagerabdichtungsanordnung zum Gegenstand. Diese umfasst einen Dichtring und einen Laufring mit wenigstens einer axial gerichteten Lauffläche, wobei an dem Dichtring zumindest eine erste Dichtlippe zur Anlage an der axial gerichteten Lauffläche angeformt ist. Der Dichtring weist einen bogenförmigen Fortsatz auf, an dessen freien Ende die erste Dichtlippe angeformt ist. Durch das Anformen der ersten Dichtlippe kann eine Auflagekraft der Dichtlippe auch bei vergleichsweise steifem Dichtungsmaterial gut dosiert werden. DE 10 2009 022 109 Al hat eine Drehdurchführung mit geringer
Gasdurchlässigkeit zum Gegenstand. Die Drehdurchführung umfasst eine Dichteinrichtung. Die Dichteinrichtung weist eine Lamellendichtung auf, wobei die Lamellen an der Umfangsfläche einer Welle dichtend anliegen und in axialer Richtung verpressbar sind. Ferner kann die Dichteinrichtung als
Radialwellendichtung mit einer metallischen Dichtlippe ausgestattet sein, welche ein V-förmiges Profil innerhalb des Kontaktbereiches aufweist.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Dichtelement zur Abdichtung eines Batteriedeckels für eine Batterie vorgeschlagen, mit mindestens einer sich in radialer Richtung erstreckenden, verformbaren Dichtlippe, deren Radialerstreckung zu einer Kontaktfläche einen Abstand zu dieser um einen Überstand übersteigt. An der mindestens einen verformbaren Dichtlippe ist mindestens eine sich radial erstreckende Rippe angeformt.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird ein Dichtelement angegeben, welches als statisches Dichtelement in der Großserienfertigung größere Bauteiltoleranzen ausgleicht und einen weitestgehend konstanten maximalen Kontaktdruck an der Dichtstelle aufrechterhält.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist die mindestens eine Rippe auf der Seite der mindestens einen Dichtlippe angeformt, die im verformten Zustand der Kontaktfläche zuweist.
Bei dieser Kontaktfläche handelt es sich insbesondere um eine Innenseite eines Gehäuses einer Batterie.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist die mindestens eine Rippe an der mindestens einen Dichtlippe umlaufend ausgeführt.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement umfasst mindestens eine Rippe, die in verschiedenen Geometrien ausgeführt werden kann. So kann die mindestens eine Rippe in einer Halbkreisgeometrie ausgeführt sein, derart, dass der Halbkreis der Kontaktfläche, an der die Abdichtung herzustellen ist, gegenüber liegt. Andererseits kann die mindestens eine Rippe auch in Viereck oder Dreieck-Geometrie ausgeführt sein, wobei im Falle der Dreieck-Geometrie die mindestens eine Rippe ein spitz zulaufendes eckiges Ende aufweist.
Wird die mindestens eine Rippe in Halbkreis-Geometrie oder in Viereck- bzw. Dreieck-Geometrie ausgeführt, lässt sich an der abzudichtende Kontaktfläche eine Punktanlage erzielen, oder im Falle des Einsatzes einer Halbkreis- Geometrie eine sphärische Anlage erreichen.
In Punktanlage zwischen der mindestens einen Rippe und der Kontaktfläche liegt ein Kontaktdruckmaximum des Kontaktdruckes p zwischen der Kontaktfläche und dem Dichtelement vor. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann dieses Druckmaximum auch bei weiterer Verformung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtelementes aufrechterhalten werden, und zwar solange die Punktanlage zwischen der mindestens einen Rippe und der Kontaktfläche herrscht. Werden beispielsweise am Dichtelement mehrere Dichtlippen angeformt, die eine Radialerstreckung aufweisen, so kann bei starker
Verformung einer ersten Dichtlippe, an welcher eine Rippe angeformt ist, die in Montagerichtung gesehen, dieser nachfolgende Dichtelemente, an der einen Rippe angeformt ist, die Punktanlage zur Kontaktfläche übernehmen. So kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Redundanz bezüglich der jeweils wirkenden Dichtpartner erreicht werden.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung des
Dichtelementes an einer Batterie, deren Gehäuse mit einem Batteriedeckel abgedichtet ist.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf die Verwendung des Dichtelementes an einer LeM48 V Batterie, [Lern Light Electrical Mobility].
Vorteile der Erfindung
Wie obenstehend bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement in der Großserienfertigung üblicherweise auftretende Toleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen, d.h. zwischen Batteriegehäusen und
Batteriedeckeln ausgleichen. Hinzu kommt, dass durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung auch Abweichungen hinsichtlich der Montagevorrichtungen ausgeglichen werden können. Durch das
erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement lassen sich bei hohen
Verpressungen, die sich auf Grund der Bauteile- Montagetoleranzen ergeben können, steile Abfälle des Maximalkontaktdruckes vermeiden.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird ein konstanter maximaler Kontaktdruck zwischen dem Dichtelement und der Kontaktfläche aufrechterhalten: gleichzeitig können größere Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Es ergibt sich ein Kostenvorteil durch eine gröber zu dimensionierende Bauteilgestaltung und Montagegestaltung. Je nach Anzahl der Rippen, die am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtelement, bzw. an dessen Dichtlippen ausgebildet werden können, kann eine mehrfache Redundanz erreicht werden.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement bietet allgemein eine Verbesserung der Robustheit statischer, in radialer Richtung wirkender
Lamellendichtungen im Vergleich zu Lösungen gemäß des Standes der Technik.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist darin zu erblicken, dass das Dichtelement beim Öffnen einer Batterie im Falle einer Entgasung von Batteriezellen ein Sicherheitselement darstellt. Es gilt ein
Optimum zu finden zwischen einem minimalen Öffnungsdruck, der aus
Sicherheitsgründen einzuhalten ist, und einem maximalen Anpressdruck zur Aufrechterhaltung der Abdichtungswirkung. Die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Lösung stellt einen Kompromiss zur Sicherheitsanforderung des Einhaltens eines minimalen Öffnungsdrucks einerseits und andererseits einer funktionierenden Anforderung hinsichtlich des maximalen Anpressdruckes zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Anpressung sicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender
beschrieben.
Es zeigt: Figur 1 Ein an einer abzudichtenden Komponente aufgenommenes
Dichtelement und ein Bauteil, bspw. ein Gehäuse, an dem ein Batteriedeckel zu montieren ist,
Figur 2 den qualitativen Verlauf eines maximalen Kontaktdruckes an einer Dichtstelle,
Figur 2.1 eine erste Auslenkung einer Dichtlippe,
Figur 2.2 eine zweite Auslenkung einer Dichtlippe,
Figur 3 den qualitativen Verlauf des maximalen Kontaktdruckes p
Figur 3.1 eine Dichtlippenkontur mit einer ersten Rippe und einer zweiten angedeuteten Rippe,
Figur 4 ein Batteriegehäuse,
Figur 4.1 ein Längsschnitt durch das Batteriegehäuse gemäß Figur 4,
Figur 4.2 eine Detaildarstellung des Dichtelements zwischen
Batteriegehäuse und Deckel und
Figur 5 eine Draufsicht auf das Batteriegehäuse.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist zu entnehmen, dass ein Batteriedeckel 10 mit einem Dichtelement 14 versehen ist. Das Dichtelement 14 ist auf eine
Anlagefläche 12 des Batteriedeckels 10 aufgebracht und als LSR-Dichtung 16 beschaffen. Das Dichtelement 14 umfasst eine erste Dichtlippe 18 und eine zweite Dichtlippe 20. Die beiden Dichtlippen 18 und 20 verlaufen entsprechend einer radialen Erstreckung 22 in Radialrichtung in Bezug auf die Anlagefläche 12.
Unterhalb des Dichtelementes 14 befindet sich ein Batteriegehäuse 26, welches an seiner dem Dichtelement 14, bzw. dessen Dichtlippen 18, 20 zuweisenden Seite, eine Kontaktfläche 28 aufweist. Das in Figur 1 dargestellte Dichtelement 14 wird in Montagerichtung 30 montiert, d.h. in das Batteriegehäuse 26 eingeschoben, so dass die beiden sich in Radialrichtung erstreckenden
Dichtlippen 18 bzw. 20 eine Verformung erfahren, da diese elastisch verformbar sind. Die radiale Erstreckung 22 der beiden Dichtlippen 18, 20 ist derart bemessen, dass diese jeweils einen Überstand 24 aufweisen, der einen Abstand 32 zwischen dem Dichtelement 14 und der Kontaktfläche 28 des
Batteriegehäuses 26 übersteigt.
In den Figuren 2, 2.1 und 2.2 ist ein qualitativer Verlauf des Kontaktdruckes des Dichtelementes 14 aufgetragen, jeweils gegenübergestellt dem Grad der Verformung einer der Dichtlippen 18, 20.
Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass bei Montage des
Dichtelementes 14 gemäß der Darstellung in Figur 1 in Montagerichtung 30, beispielsweise die erste Dichtlippe 18 eine Verformung erfährt, wie sie in Figur 2.1 dargestellt ist. Im Verformungszustand 42 entsprechend Figur 2.1, erfährt die erste Dichtlippe 18 eine erste Auslenkung 48. In der ersten Auslenkung 48 kommt es zu einer Punktanlage 44 zwischen der Spitze der ersten Dichtlippe 18 und der sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckenden Kontaktfläche 28 des Batteriegehäuses 26. Der in Figur 2.1 dargestellte Verformungszustand 42 der ersten Dichtlippe 18 korrespondiert zum einem Kontaktdruckmaximum 38, welchen der Kontaktdruckverlauf 36, aufgetragen über den Überstand 24, erreicht.
Wie aus dem Verlauf des Kontaktdruckes p weiter hervorgeht, kommt es bei weiterer Verformung der ersten Dichtlippe 18, wie sie in der Figur 2.2 dargestellt ist, zu einem starken Kontaktdruckabfall 64, der durch ein Kontaktdruckminimum 40 in Figur 2 gekennzeichnet ist, und der dem in Figur 2.2 dargestellten
Verformungszustand der ersten Dichtlippe 18 entspricht. Wie aus Figur 2.2 hervorgeht, befindet sich die erste Dichtlippe 18 in einem Verformungszustand 42, welcher einer zweiten Auslenkung 50 entspricht. Im in Figur 2.2 dargestellten Zustand kommt es zu einer flächigen Anlage 46 der Außenseite 68 der ersten Dichtlippe 18 an der Kontaktfläche 28 des abzudichtenden Batteriegehäuses 26. Figur 2 zeigt, dass es zwischen dem Kontaktdruckmaximum 38, vgl. erste Auslenkung 48 der ersten Dichtlippe 18 und dem in Figur 2.2 dargestellten Zustand zweite Auslenkung 50 der ersten Dichtlippe 18 zu einem starken Kontaktdruckabfall 64 kommt. Dadurch wird die Qualität der Dichtfunktion verschlechtert.
In den Figuren 3 und 3.1 ist dargestellt, wie der Kontaktdruck p zwischen dem Dichtelement 14 und der Kontaktfläche 28 des abzudichtenden Batteriegehäuses 26 verläuft.
Wie aus Figur 3.1 hervorgeht, ist in dieser Darstellung die erste Dichtlippe 18 mit einer Dichtlippenkontur 52 versehen, die entweder eine erste Rippe 54 oder eine erste und eine zweite Rippe 54, 56 aufweist. Die erste Rippe 54 und
gegebenenfalls die zweite Rippe 56 befinden sich auf der Außenseite 68 der ersten Dichtlippe 18, während eine Innenseite 66 der ersten Dichtlippe 18 frei von Konturen ist. In der Darstellung gemäß Figur 3.1 liegt die erste Rippe 54, die sich an der Außenseite 68 der ersten Dichtlippe 18 befindet, in Punktanlage 70 an der Kontaktfläche 28 des abzudichtenden Batteriegehäuses 26 an. In diesem Zustand stellt sich entsprechend des Diagramms das Kontaktdruckmaximum 38 des Kontaktdruckes p ein. Bei der in Figur 3.1 dargestellten Dichtlippenkontur 52 wird das Kontaktdruckmaximum 38 auch bei weiterer Verformung, d.h.
Auslenkung der ersten Dichtlippe 18 aufrecht erhalten, da auch bei weiterer Verformung der ersten Dichtlippe 18 zwischen der ersten Rippe 54 und der sich im Wesentlichen in vertikale Richtung erstreckenden Kontaktfläche 28 des abzudichtenden Batteriegehäuses 26 die Punktanlage 70 zwischen der ersten Rippe 54 und der Kontaktfläche 28 aufrecht erhalten bleibt.
Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung das
Kontaktdruckmaximum 38 auch bei weiterer Verformung der ersten Dichtlippe 18 aufrechterhält, da die Punktanlage 70 beibehalten wird.
In Abwandlung zu der in Figur 3.1 dargestellten Geometrie der ersten Rippe 54 bzw. der zweiten Rippe 56, können die Rippen 54, 56 auch in einer Rechteck- Geometrie 60 oder einer Dreieck-Geometrie 62 oder - wie dargestellt - in einer Halbrund-Geometrie 58 ausgeführt sein. Im Falle der Ausbildung der Halbrund- Geometrie 58 an der ersten Rippe 54 entsteht die Punktanlage 70, im Falle der Dreieck-Geometrie 62 der ersten Rippe 54 ebenfalls die Punktanlage 70. Wird die erste Rippe 54 oder die zweite Rippe 56 in einer Rechteck-Geometrie 60 angeformt, wird eine Dichtfläche 74 gebildet, die jedoch im Vergleich zur Darstellung gemäß Figur 2.2 eine wesentlich geringere vertikale Erstreckung aufweist.
Werden am Dichtelement 14 mehrere Dichtlippen 18,20 ausgeführt, so kann eine Redundanz hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Kontaktdruckmaximums 38 erreicht werden, indem mehrere Dichtlippen 18, 20 in Punktanlage 70 zur Kontaktfläche 28 des abzudichtenden Batteriegehäuses 26 gelangen. Damit verschiebt es sich zwar der Ort der Abdichtung, jedoch bleibt das
Kontaktdruckmaximum 38 stets aufrecht erhalten.
Je nach der Größe der Bauteiltoleranzen, die gegeneinander abzudichten sind, lässt sich durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement 14 eine Abdichtung ermöglichenden Kontaktdruck p aufrechterhalten, der in der Nähe des Kontaktdruckmaximums 38 liegt.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist ein im Wesentlichen konstanter maximaler Kontaktdruck p gegeben, der auch über größere
Bauteiltoleranzen gesehen aufrechterhalten werden kann. Durch die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ergibt sich ein Kostenvorteil durch gröbere Bauteil- und Montagewerkzeuggestaltung. Entsprechend der Anzahl der Rippen 54, 56 gleich welcher Geometrie, die auf der Außenseite 68 der
Dichtlippen 18, 20 angeformt sind, lässt sich eine Redundanz einstellen, so dass die Aufrechterhaltung des Kontaktdruckmaximums 38 allzeit gegeben ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtelement 14 ist hinsichtlich seiner Robustheit als statisch radial wirkende Lamellendichtung erheblich verbessert.
Die Figur 4 zeigt ein Batteriegehäuse 26, welches hier beispielhaft für eine LeM48 V-Batterie dargestellt sei und mittels des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Dichtelements 14 abgedichtet ist. Die Figur 4.1 zeigt einen Längsschnittverlauf 80 durch das Batteriegehäuse 26 gemäß der Darstellung in Figur 4. Figur 4.2 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer LSR-Dichtung 16, die zwischen dem Batteriegehäuse 26 und einer an der Unterseite des
Batteriedeckels 10 ausgebildeten Anlagefläche 78 angeordnet ist. Der Figur 4.2 sind darüber hinaus die ersten und zweiten Dichtlippen 18, 20 des
Dichtelementes 14 zu entnehmen. Durch das Dichtelement 14, welches auf der den Dichtlippen 18, 20 abgewandten Seite an der Anlagefläche 78 der Unterseite des Batteriedeckels 10 liegt, wird das Batteriegehäuse 26 abgedichtet. Das Dichtelement 14 liegt an einem umlaufenden Deckelansatz 76 an. Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht eine Draufsicht auf das Batteriegehäuse
26 hervor. Wie der Draufsicht gemäß der Figur 5 zu entnehmen ist ist das Dichtelement 14 als LSR-Dichtung 16 umlaufend ausgebildet. Figur 5 zeigt, dass die LSR-Dichtung 16 an einer Innenseite, d.h. der Kontaktfläche 28 des
Batteriegehäuses 26 dichtend anliegt. Das Batteriegehäuse 26 weist eine Gehäusekontur 82 auf, die im Wesentlichen rechteckförmig ausgeführt ist, jedoch auch ovale Abschnitte, insbesondere auf der Längsseite umfasst. An der Kontaktfläche 28 liegen die in Figur 5 nicht dargestellten ersten und zweiten Dichtlippen 18 mit den darin ausgebildeten Rippen 54 bzw. 56 an der Innenseite des Batteriegehäuses 26 dichtend an.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Dichtelement (14) zur Abdichtung eines Batteriedeckels (10) eines
Batteriegehäuses (26), mit mindestens einer sich in radialer Richtung erstreckenden, verformbaren Dichtlippe (18, 20) deren radiale
Erstreckung (22) zu einer Kontaktfläche (28), einen Abstand (32) zu dieser um einen Überstand (24) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen verformbaren Dichtlippe (18, 20) mindestens eine sich radial erstreckende Rippe (54, 56) angeformt ist.
2. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die mindestens eine Rippe (54, 56) auf der Seite der mindestens einen Dichtlippe (18, 20) angeformt ist, die im Verformungszustand (42) der Kontaktfläche (28) zuweist.
3. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (28) eine Innenseite eines Batteriegehäuses (26) einer Batterie ist.
4. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (54, 56) an der mindestens einen Dichtlippe (18,20) umlaufend ausgeführt ist.
5. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (54, 56) in einer Halbrund-Geometrie (58) ausgeführt ist.
6. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (54, 56) in Dreieck-Geometrie (62) ausgeführt ist.
7. Dichtelement (14) gemäß der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rippe (18, 20) in Halbrund- Geometrie (58) oder die mindestens eine Rippe (18, 20) in Dreieck- Geometrie (62) in sphärischer Anlage (72) oder in Punktanlage (44, 70) an der Kontaktfläche (28) anliegt.
8. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Punktanlage (44, 70) der mindestens einen Rippe (54, 56) an der Kontaktfläche (28) ein Kontaktdruckmaximum (38) des Kontaktdruckes p zwischen der Kontaktfläche (28) und dem Dichtelement (14) herrscht.
9. Dichtelement (14) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktdruckmaximum (38) des Kontaktdruckes p im
Verformungszustand (42) der verformbaren Dichtlippen (18, 20) aufrechterhalten bleibt, solange eine Punktanlage (44, 70) zwischen der mindestens einen Rippe (54, 56) und der Kontaktfläche (28) herrscht.
10. Verwendung des Dichtelementes (14) gemäß einem der Ansprüche 1-9 und einer Batterie, deren Batteriegehäuse (26) mit einem Batteriedeckel (10) abgedichtet ist.
11. Verwendung des Dichtelementes (14) gemäß einem der Ansprüche 1-9 an einer LeM48 V-Batterie (LeM: Light Electrical Mobility).
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