WO2024061549A1 - Druckausgleichsvorrichtung für ein gehäuse, ein gehäuse mit der druckausgleichsvorrichtung und ein herstellungsverfahren der druckausgleichsvorrichtung - Google Patents

Druckausgleichsvorrichtung für ein gehäuse, ein gehäuse mit der druckausgleichsvorrichtung und ein herstellungsverfahren der druckausgleichsvorrichtung Download PDF

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WO2024061549A1
WO2024061549A1 PCT/EP2023/072716 EP2023072716W WO2024061549A1 WO 2024061549 A1 WO2024061549 A1 WO 2024061549A1 EP 2023072716 W EP2023072716 W EP 2023072716W WO 2024061549 A1 WO2024061549 A1 WO 2024061549A1
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WO
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pressure compensation
compensation device
elastic sealing
sealing component
opening
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PCT/EP2023/072716
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Sandra Steffenfauseweh
Alexander Vorderwisch
Original Assignee
Böllhoff Verbindungstechnik GmbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • 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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/14—Check valves with flexible valve members
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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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements

Definitions

  • Pressure compensation device for a housing, a housing with the pressure compensation device and a manufacturing method of the pressure compensation device
  • the present invention relates to a pressure compensation device for a housing, for example a battery housing, a housing with the pressure compensation device and a manufacturing method of the pressure compensation device.
  • Pressure compensation devices are required, for example, in the drive batteries of electric vehicles, whereby the pressure compensation devices must fulfill various functionalities. On the one hand, it is necessary that continuous ventilation is implemented due to temperature fluctuations during ferry operations. In addition, intermittent ventilation must be possible to avoid damage. This functionality plays an important role, especially in the event of an accident. Finally, tightness requirements, electrical insulation, protection against misuse and the like are often desired criteria. In principle, such pressure compensation devices for housings are known to those skilled in the art in a variety of different configurations.
  • EP 3 385 584 A1 describes a pressure compensation device for a housing, the pressure compensation device comprising an inside, an outside and a grid-shaped cage with a gas passage opening.
  • the gas passage opening connects the inside and the If necessary, the outside is flow-conducting and is limited in the direction of its flow through by an inner and an outer edge.
  • the gas passage opening is further covered by a gas-permeable membrane.
  • the membrane is designed as a nonwoven composite part and comprises at least one nonwoven layer.
  • the ventilation component comprises a gas-permeable membrane, a ventilation valve and a structural element.
  • the structural element has an interior space and a first ventilation path and/or a second ventilation path.
  • the interior space is a space that accommodates the gas-permeable membrane and/or the ventilation valve.
  • the first ventilation path allows the interior space to communicate with an exterior space of the ventilation component.
  • the first ventilation path has a first inner opening and a first outer opening, and the first inner opening is directed towards the first outer opening.
  • the first inner opening and the first outer opening are present along a plane parallel to an outer surface of the housing.
  • the second ventilation path has a second inner opening and a second outer opening, and the second inner opening is present without being directed towards the second outer opening.
  • the device has a pressure compensation element.
  • the pressure compensation element comprises at least one element body and a membrane arranged on the element body.
  • the device comprises a connecting element for airtightly connecting the pressure compensation element to the housing.
  • the element body has an elasticity, due to which, in the presence of an internal pressure which is less than a limit pressure, the element body rests airtight on the connecting element and in the presence of an internal pressure which is greater than the limit pressure, the element body has an opening between for the exchange of gas the element body and the connecting element.
  • a pressure equalization device comprising a mounting seat and a lid, with a receiving cavity formed between the mounting seat and the lid, is disclosed in US 2021/0367283 Al discussed.
  • the pressure compensation device can also have a separating element, wherein the separating element divides the receiving cavity into a first and a second receiving cavity.
  • the separator may also include a support portion and an elastic portion, the support portion disposed on the elastic portion and having a vent hole capable of fluidly communicating the receiving cavities.
  • the elastic portion is elastically deformable to move the support portion relative to the lid.
  • the pressure compensation device may also include a breathable film disposed on the support portion and covering the vent hole and movable when the support portion moves.
  • WO 2018/183804 A1 finally describes a ventilation arrangement that has a housing that defines a cavity, a first end, a second end and a coupling structure towards the second end.
  • a mounting surface is positioned between the first end and the second end within the cavity and defines a valve opening and a vent opening.
  • a vent is coupled to the mounting surface via the vent opening.
  • an umbrella valve is sealingly arranged on the mounting surface above a valve opening.
  • a disadvantage of these known arrangements is the number of individual components and the type of fastening of the element for emergency ventilation. Due to the structure of the known pressure compensation devices, it is often necessary for the individual components to be arranged in the correct position during assembly, which makes an automated manufacturing process of the pressure compensation device more difficult.
  • the object of the present invention is therefore to provide an alternative structure for a pressure compensation device, which is optimized in particular with regard to production or assembly. In the same way, it is an object of the present invention to provide a corresponding manufacturing or assembly method for the pressure compensation device.
  • the pressure compensation device according to the invention is described below, first based on the assembly and then when used in a housing, in particular a battery housing, such as a drive battery for an electric vehicle.
  • the pressure compensation device has four elements. This is the lower part, the upper part or the lid, the gas-permeable membrane in the ventilation path is arranged, as well as the elastic sealing component, which releases the emergency ventilation path if necessary.
  • the lower part is hollow-cylindrical and has a fastening area at the first axial end in a known manner for fastening to the housing, in particular for fastening in an opening in the housing.
  • a fastening area for example, an internal thread is provided in the opening in the housing.
  • the fastening area therefore includes a suitable external thread.
  • the circumferential projection which projects radially inwards is provided inside the hollow cylindrical lower part. This serves to form the ventilation and ventilation path as well as the emergency ventilation path.
  • the conventional ventilation path runs via the central through opening, which is defined by the inwardly projecting, circumferential projection. This central through opening is closed with the gas-permeable membrane, so that a gas, such as air, can flow through the membrane, but preferably no contaminants or moisture can penetrate into the housing and preferably no liquid can escape from the housing.
  • the inwardly projecting, circumferential projection has the plurality of annularly arranged passages.
  • this results in a structure of the inwardly projecting, circumferential projection, which consists of a radially outer and a radially inner ring, which are connected by means of a plurality of connecting webs.
  • the radially inner ring defines the central through opening and the radially outer ring is attached to the inner wall of the hollow cylindrical lower part.
  • the plurality of passages arranged in a ring is therefore present between the connecting webs that connect the two rings.
  • the elastic sealing component is provided.
  • this is not attached adjacent to the central through-opening as in the prior art, but adjacent to the inner wall of the hollow cylindrical lower part.
  • the radially inwardly projecting, circumferential projection has the first, preferably annular clamping structure, in particular the first annular groove, on the side facing the second axial end.
  • the first Clamping structure formed in or on the radially outer ring of the radially inwardly projecting projection.
  • the elastic sealing component is fixed in the axial direction via the upper part, which engages with the connection area of the lower part when the pressure compensation device is assembled.
  • the basic shape of the connection area is ring-shaped, for example in the form of a circumferentially closed wall.
  • the upper part has the shape of a cylinder closed on one side.
  • the upper part thus comprises a cylindrical wall which is closed on one side by a base.
  • the base can be designed to be completely closed or have a plurality of openings in order to further support gas exchange between the interior of the pressure compensation device and the outside.
  • the radial inside of the cylindrical wall has, for example, an annular latching feature which, in the assembled state of the pressure compensation device, engages with corresponding latching features in the connecting region of the lower part.
  • the annular latching feature is a circumferential groove on the inside of the cylindrical wall.
  • the connecting region of the lower part if it is designed as a circumferential wall, preferably alternately has regions which protrude radially outwards and are set back radially inwards. In the areas that protrude radially outwards, locking features are also present radially on the outside.
  • the upper part engages with the connection region at the second axial end of the lower part, in particular via the latching features.
  • the flow path from the interior of the pressure compensation device therefore runs between the inside of the cylindrical outer wall of the upper part and the areas in the connection area that are set back radially inwards.
  • the second clamping structure for the elastic sealing component Radially inwardly of the cylindrical wall of the upper part is the second clamping structure for the elastic sealing component. This extends in the axial direction from the bottom of the upper part, preferably parallel to the cylindrical wall of the upper part, is in particular arranged in a ring shape and / or has in particular the second groove at its axial end facing the lower part. In the assembled state of the pressure compensation device, the elastic sealing component is therefore clamped between the first clamping structure, preferably the first groove, and the second clamping structure, preferably the second groove.
  • the second clamping structure for the elastic sealing component does not block the flow path from the inside of the pressure compensation device to the outside and vice versa, a plurality of breakthroughs, openings or the like are provided in the second clamping structure.
  • the second clamping structure can therefore also consist of a plurality of axial projections which are arranged in a ring and each have the second groove. This will become clear later in particular in the detailed description of the preferred embodiments.
  • the elastic sealing component is therefore arranged or clamped in the assembled state of the pressure compensation device with the fastening region between the first and the second clamping structures. Since the fastening area is located adjacent to the inside of the hollow cylindrical lower part, the sealing area of the elastic sealing component extends radially inwards towards the central through opening. So that the elastic sealing component does not cover the central through-opening, it has a corresponding opening in the middle. Thus, the elastic sealing component is essentially annular in the sealing region when viewed in a top view.
  • the elastic sealing component seals the plurality of passages adjacent to the central through-opening on the radially inner ring of the radially inwardly projecting, circumferential projection of the lower part, without, however, blocking the central through-opening.
  • the conventional ventilation path runs centrally via the central through opening and the gas-permeable membrane, radially outwards through the second clamping structure of the upper part and between the cylindrical wall of the upper part and the area of the wall set back radially inwards in the connection area of the lower part to the outside.
  • a gas such as air, can flow from the inside of the housing to the outside and vice versa.
  • the increased air flow additionally deforms the elastic sealing component, so that a gap is created between the elastic sealing component and the lower part, in particular adjacent to the central through opening.
  • Gas such as air, flows in from the outside to the inside exclusively via the gas-permeable membrane and the central through opening.
  • An advantage of the pressure compensation device according to the invention is that quick and easy assembly is possible due to the clamp fastening of the elastic sealing component, which simplifies production.
  • the required force with which the elastic sealing component is held can be easily adjusted.
  • compensation for manufacturing tolerances is possible, which further simplifies the manufacturing process.
  • Another advantage is that the structure of the pressure compensation device and the connection between the upper part and the lower part provide special protection for the gas-permeable membrane due to the openings to the side. For example, the penetration of moisture into the pressure compensation device is made more difficult. This applies in particular in the event that the bottom of the upper part is designed to be completely closed.
  • the radially inwardly projecting, circumferential projection adjacent to the central through opening in the direction of the second axial end is dome-shaped, so that the gas-permeable membrane and the elastic sealing component are arranged at different axial heights and the sealing area of the elastic sealing component is at least partly rests on the dome-shaped design.
  • the radially inner ring and the radially outer ring are arranged spaced apart from one another in the axial direction.
  • the radially inner ring is arranged closer to the second axial end in the axial direction than the radially outer ring.
  • the radially inner ring is arranged at an axial height that lies below the second axial end defined by the wall of the connecting structure. Otherwise, when assembled, the bottom of the top would rest on the gas permeable membrane disposed on the central passageway, potentially hindering its proper functioning.
  • the radially outer ring and the connecting webs that define the plurality of passages can be at least partially arranged in the same plane.
  • the dome shape results, for example, due to a cone or a conical structure projecting conically in the direction of the second axial end, which begins on the radially inner side of the connecting webs and ends in a plateau, which is part of the radially inner ring and on which the gas-permeable membrane is attached.
  • the conical cone or the conical structure has the larger diameter adjacent to the connecting webs, so that the diameter at the plateau is smaller.
  • the outer circumference of the conical structure tapers continuously from the area adjacent to the connecting webs towards the plateau.
  • the circumferential elastic sealing component seals in a ring shape radially on the inside of the dome or the conical structure present coaxially in the lower part. Due to the conical structure, the seal achieved by the elastic sealing component is further improved and an inflow of gas, such as air, into the interior of the housing via the plurality of passages is particularly effectively prevented.
  • the radially inwardly projecting, circumferential projection in the area of the dome-shaped configuration has a step on which the sealing area of the elastic sealing component at least partially rests. This means that the outer circumference does not taper continuously, but instead has a step. This also makes it possible to effectively prevent gas, such as air, from flowing into the interior of the housing via the plurality of passages.
  • a plurality of connecting webs arranged in a star shape are present in the central through opening. Due to the connecting bridges in the Central through opening, ie in the interior of the radially inner ring of the radially inwardly projecting, circumferential projection, a sudden load on the gas-permeable membrane is mitigated. Furthermore, due to the arrangement between the upper part and the lower part, the gas-permeable membrane is already protected against mechanical damage, misuse and the like before the assembled pressure compensation device is installed in the opening of the housing.
  • connecting webs described above also applies to the connecting webs adjacent to or below the elastic sealing component, which define the plurality of annularly arranged passages. This effectively prevents sudden loading of both the gas-permeable membrane and the elastic sealing component in the event of an extraordinary event.
  • the elastic sealing component has a T-shaped fastening area, so that the sealing area extends perpendicularly from the T-shaped fastening area.
  • This configuration in particular can be clamped particularly advantageously between the first clamping structure of the lower part and the second clamping structure of the upper part.
  • the elastic sealing component is also designed so that it can be used on both sides, particularly due to the T-shaped fastening area. This means that correct positioning is not necessary. This simplifies the automation of the manufacture or assembly of the pressure compensation device.
  • the elastic sealing component has: a radially inwardly tapering sealing region and/or at least one annular projection projecting axially upwards or downwards or at least one annular sealing lip projecting axially upwards or downwards on a radially inner side of the sealing area, preferably three annular projections or sealing lips and particularly preferably three axially upward and three axially downwardly projecting annular projections or sealing lips.
  • the elastic sealing component with the radially inwardly tapering sealing area represents a straight and symmetrically manufactured elastic sealing component.
  • the radially inner area of the sealing area ie the area with the smallest thickness, is deformed when used in the pressure compensation device in such a way that that it preferably lies against the dome-shaped area.
  • the increased preload generated thereby ensures a further improved sealing of the majority of through openings in normal operation.
  • the elastic sealing component has at least one annular projection or an annular sealing lip on at least one side, preferably three annular structures or projections or sealing lips on each side. It is precisely this configuration with the at least one annular projection or the at least one annular sealing lip that ensures that the flexibility of the elastic sealing component is further increased and thus the sealing is additionally improved, especially in the dome-shaped region of the radially inwardly projecting, circumferential projection of the lower part.
  • the elastic sealing component is curved in cross section radially on the inside, preferably in an inverted U-shape.
  • the curved course and thus in particular the inverted U-shape is present adjacent to the radial inside of the sealing area of the elastic sealing component.
  • the term inverted U-shaped refers to a curved course that runs from the radial inside towards the radial outside in the installed state of the elastic sealing component, first in the direction of the second axial end of the lower part up to a vertex and back to the initial height, preferably on the height of the attachment area.
  • the upper part and/or the lower part advantageously consists of thermoplastic material.
  • the pressure compensation device can be specifically adapted to the temperature requirements and the required chemical resistance of the application area.
  • the materials used for the upper part and/or the lower part are PP-GF, PBT, PA6 or PA66.
  • the pressure compensation device is preferably designed in such a way that the gas-permeable membrane is attached to the radially inwardly projecting, circumferential projection adjacent to the central through opening by means of gluing, welding or integral encapsulation.
  • the gas-permeable membrane can be a self-adhesive membrane film for the ventilation of housings.
  • the pressure equalization or gas passage takes place via a non-adhesive zone.
  • the gas-permeable membrane can also be welded.
  • the elastic sealing component consists of silicone, rubber or a thermoplastic elastomer.
  • the pressure compensation device preferably comprises a seal such as an O-ring radially on the outside, in particular adjacent to a flange projecting radially outwards between the fastening area and the connection area.
  • a seal such as an O-ring radially on the outside, in particular adjacent to a flange projecting radially outwards between the fastening area and the connection area.
  • the elastic sealing component and/or the seal in particular the O-ring, these can have a similar hardness, for example in the range between 40 and 70 Shore A.
  • the design of the elastic sealing component has the curved shape preferably a higher hardness of up to 80 Shore A.
  • the fastening area of the pressure compensation device is designed as a thread, bayonet lock, latching structure or adhesive structure. Because of this Due to the basically freely designable fastening area, the fastening of the pressure compensation device in the housing can be implemented flexibly and can be specifically adapted to the desired application.
  • a housing according to the invention preferably a battery housing, with an opening has a pressure compensation device according to the invention arranged in the opening. Since the housing comprises the pressure compensation device according to the invention, reference is made to the above statements with regard to the resulting technical effects and advantages in order to avoid repetition.
  • a manufacturing method according to the invention of a pressure compensation device has the following steps: injection molding of a hollow cylindrical lower part, which comprises a fastening area for fastening to the housing radially on the outside at a first axial end and a connection area at a second axial end, the hollow cylindrical lower part having a radially inward has a projecting, circumferential projection which defines a central through opening and has a first, preferably annular, clamping structure, in particular a first annular groove, on a side facing the second axial end, and a plurality of annularly arranged passages between the central through opening and the first clamping structure , and injection molding an upper part with a cylindrical wall and a base, which comprises a second clamping structure projecting in the axial direction from the base, which is in particular arranged in a ring shape and / or has a second groove and preferably runs parallel to the cylindrical wall in the axial direction, fastening a gas-permeable membrane on the lower part, arranging an elastic
  • the step of attaching the gas-permeable membrane to the lower part includes overmolding the gas-permeable membrane during the injection molding of the lower part. In this way, the manufacturing process is further simplified because a separate step for attaching the gas-permeable membrane to the lower part is eliminated.
  • FIG. 1 shows an exploded view of an embodiment of a pressure compensation device according to the invention with a first embodiment of an elastic sealing component
  • Figure 2 is a side view of the embodiment according to Figure 1 in the assembled state
  • FIG. 3 shows a sectional view of the embodiment according to FIG. 1 with the first embodiment of the elastic sealing component
  • FIG. 4 shows a perspective view of the lower part according to the embodiment from FIG. 1 from below
  • Figure 5 is a top view of the lower part according to Figure 4,
  • Figure 6 is an enlarged perspective view of part of the connection area of the lower part according to Figure 4, 7 shows a perspective view of the upper part according to the embodiment according to FIG. 1,
  • Figure 8 is a perspective view of the first embodiment of the elastic sealing component
  • FIG 9 is a sectional view of the elastic sealing component according to Figure 8.
  • FIG. 10 shows a sectional view of the pressure compensation device with a second embodiment of the elastic sealing component
  • Figure 11 is a perspective view of the second embodiment of the elastic sealing component
  • Figure 12 is a sectional view of the elastic sealing component according to Figure 11,
  • FIG. 13 shows a sectional view of the pressure compensation device with a third embodiment of the elastic sealing component
  • Figure 14 is a perspective view of the third embodiment of the elastic sealing component
  • Figure 15 is a sectional view of the elastic sealing component according to Figure 14 and
  • Figure 16 is a flow chart of an embodiment of a manufacturing method of the pressure compensation device according to the invention.
  • a pressure compensation device 1 is shown in an exploded view in Figure 1, in an assembled state in Figure 2 and in a sectional view in Figure 3.
  • the pressure compensation device 1 is used in a housing, for example a battery housing of a drive battery of an electric vehicle.
  • the pressure compensation device 1 basically comprises a lower part 10, a gas-permeable membrane 50, an upper part 60 and an elastic sealing component 80.
  • an O-ring 90 is also used for sealing when fastening in one Opening of the housing (not shown) is provided as a seal.
  • the lower part 10 is hollow cylindrical and has a fastening area 14 at a first axial end 12 for fastening to the housing.
  • the fastening area 14 has an external thread 16.
  • connection region 20 is provided at a second axial end 18. Due to the hollow cylindrical design of the lower part 10, the connection area 20 is formed in particular by an annular wall, with areas 22 protruding radially outwards in the connection area 20 alternating with areas 26 set back radially inwards. The regions 22 which project radially outwards additionally have a latching feature 24 which extends radially outwards.
  • connection region 20 would consist of axial projections which represent the radially outwardly projecting region 22 and which have the radially outwardly extending latching feature 24.
  • a flange 28 projecting radially outwards is provided between the fastening area 14 and the connection area 20. In the embodiment shown, this is hexagonal and has rounded corners. As a result, the flange 28 provides a drive feature for screwing the pressure compensation device 1 via the external thread 16 of the fastening region 14 into the opening of the housing, which in this case includes a corresponding internal thread.
  • the O-ring 90 is provided as a seal. This is, as can be seen in Figures 1 to 3, arranged in the fastening area 14 adjacent to the flange 28.
  • a radially inwardly projecting, circumferential projection 30 is also provided inside the lower part 10. This serves to form the ventilation and venting path as well as the emergency venting path. Both will be explained later when using the pressure compensation device 1.
  • the radially inwardly projecting, circumferential projection 30 consists, viewed from above, of a radially outer ring 32, connecting webs 34 extending radially inward from it, and a radially inner ring 36. Corresponding ring-shaped passages 38 are therefore present between the connecting webs 34. These serve for emergency venting, which will also be explained later.
  • a central through-opening 44 is present, which is defined in particular by the radially inner ring 36 of the radially inwardly projecting, circumferential projection 30.
  • the radially inner ring 36 is dome-shaped with a conical structure 40.
  • the conical structure 40 extends in a constantly tapering manner from an area adjacent to the connecting webs 34 in the direction of a plateau. This can be seen in particular in the sectional view in Figure 3.
  • Star-shaped connecting webs 46 are also provided inside the central through opening 44. These are axially spaced from the plateau in the direction of the first axial end 12 of the lower part 10 and are connected to the plateau via a circumferential wall structure. The meaning of these connecting webs 46 and the connecting webs 34 on the radially outer ring 32 will be explained later.
  • the gas-permeable membrane 50 which covers the central passage opening 44, is arranged on the plateau, ie on the radially inner ring 36. With regard to the axial height of the plateau, it should be noted that this is arranged below the second axial end 18, which is defined by the connection area 20. Otherwise there would be a risk that the upper part 60 would hinder the proper functioning of the gas-permeable membrane 50 later in the assembled state.
  • the radially outer ring 32 of the radially inwardly projecting, circumferential projection 30 has a first annular clamping structure 47 in the form of a first annular groove 48, which is formed on the side facing the second axial end 18.
  • FIG. 7 the structure of the upper part 60 will be explained.
  • This consists of a cylindrical wall 62 and a base 64.
  • a second clamping structure 66 is provided, which projects in the axial direction from the base 64 and is arranged in a ring.
  • the second clamping structure 66 has a second groove 70, which accordingly also runs annularly.
  • the second clamping structure 66 also extends in the axial direction parallel to the cylindrical wall 62.
  • a circumferential locking feature 72 is also provided on the radial inside of the cylindrical wall 62. When assembled, this engages with the locking features 24 in the connection area 20 of the lower part 10.
  • the latching feature 72 is a circumferential groove in the cylindrical wall 62. In particular, this ensures positional security in the axial direction, so that a non-destructive separation of the upper part 60 and lower part 10 is no longer possible.
  • the second clamping structure 66 is provided with a plurality of openings or recesses 67, which results in a plurality of webs 68.
  • openings or recesses 67 openings such as holes in the second clamping structure 66 or the like could also be provided.
  • These breakthroughs, openings or recesses 67 are required to ensure a flow path from the inside of the pressure compensation device 1 to the outside and vice versa.
  • openings or recesses could also be provided in order to ensure the flow path out of and into the interior of the pressure compensation device 1.
  • the bottom 64 is designed to be closed.
  • one or a plurality of openings can also be provided in the area of the bottom 64 of the upper part 60 to further support ventilation.
  • a disadvantage here, however, is that moisture can penetrate more easily into the interior of the pressure compensation device 1 compared to a bullet-shaped base 64.
  • FIGS. 8 and 9 A first embodiment of the elastic sealing component 80 is shown in FIGS. 8 and 9. This consists of a radially outer T-shaped fastening area 82 and a radially inwardly extending sealing area 84. So that the sealing component 80 in the assembled state of the pressure compensation device 1 does not cover the central through opening 44 and / or the gas-permeable membrane 50 and hinder its function the elastic sealing component 80 has an opening in the middle.
  • the radially inner side of the sealing area 84 therefore preferably lies against the radially inner ring 36 and in particular the conical structure 40 of the radially inwardly projecting, circumferential projection 30 and in this way seals the passages 38.
  • an advantage of this embodiment of the elastic sealing component 80 is that it is designed symmetrically. It is therefore not important to have the correct orientation during assembly; rather, the elastic sealing component can be supplied in any orientation and fulfill its function.
  • the sealing region 84 tapers from the radially outer end towards the radially inner end. This is preferred because the elastic sealing component 80 with the sealing area 84 rests on the dome-shaped or conical structure 40 in the assembled state, as can be seen from FIG. 3 and explained above. In particular, the radially inner end of the sealing region 84 is bent towards the second axial end 18. A corresponding preload is thus generated so that the elastic sealing component 80 effectively seals the passages 38.
  • the conventional ventilation path thus runs via the central through opening 44 and the gas-permeable membrane 50, radially outwards through the second clamping structure 66 of the upper part 60 and between the cylindrical wall 62 of the upper part 60 and the area set back radially inwards 26 in the connection area 20 of the lower part 10 to the outside.
  • a gas can, like For example, air flows from the inside of the housing to the outside and vice versa.
  • An advantage of this structure is that the gas-permeable membrane 50 is particularly protected from moisture and contamination.
  • assembly is simplified due to the small number of components and the symmetrically designed elastic sealing component 80. It should also be noted that due to the fastening area 82 of the elastic sealing component 80, manufacturing-related tolerances between the upper part 60 and the lower part 10 can be better compensated for compared to the prior art, which further simplifies production.
  • the connecting webs 34 and 46 serve to mitigate a sudden load on the gas-permeable membrane 50 and the elastic sealing component 80.
  • the gas-permeable membrane 50, but also the elastic sealing component 80 is protected against mechanical damage, misuse and the like before the assembled pressure compensation device 1 is installed in the opening of the housing due to the arrangement between the upper part and the lower part.
  • FIG. 10-12 an alternative embodiment of the pressure compensation device 100 is shown, in which in particular another embodiment of an elastic sealing component 180 is used.
  • the structure of the pressure compensation device 100 is identical to the first embodiment of the pressure compensation device 1 with regard to the lower part 10, the gas-permeable membrane 50 and the upper part 60 as well as the O-ring 90. Therefore, the functionality is also the same as the first embodiment of the pressure compensation device 1 .
  • the elastic sealing component 180 also has the fastening area 182, which is T-shaped.
  • the sealing area 184 is provided, which tapers from a radially outer end to a radially inner end, with an opening in the middle for contact with the dome-shaped area or the conical structure 40 being provided.
  • the sealing component 180 now includes three annular projections or sealing lips 186 on each side of the sealing region 184 adjacent the radially inner end. These annular projections or sealing lips 186 thus extend in the axial direction from the sealing region 184.
  • the annular projections or sealing lips 186 increase the flexibility of the elastic sealing component 180 in the sealing area 184 and in particular improve the preload on the conical structure 40. The sealing of the passages 38 is thus further improved by the elastic sealing component 180.
  • FIG. 13-15 Another alternative to a pressure compensation device 200 is shown in Figures 13-15. This embodiment also corresponds to the previous embodiments in terms of the basic structure, so that the differences will be discussed in particular below.
  • the basic course of the ventilation path and the emergency ventilation path is the same as the previous embodiments of the pressure compensation device 1; 100.
  • a sealing region 284 of an elastic sealing component 280 has a curved region 288.
  • This is in particular formed in an inverted U-shape.
  • Inverted U-shaped here means that the course from the radially inner end of the sealing area 284 increases in the direction of the second axial end 18 of the lower part 10 up to a vertex and then drops to the initial height.
  • a seal with this configuration of the elastic sealing component 280 is particularly effective if the conical structure 240 is not continuous, but has a step 242 on which the radially inner end of the sealing area 284 rests. In this way, the preload can be further increased and an effective sealing of the passages 38 can be achieved.
  • a disadvantage of this embodiment is that the elastic sealing component 280 must be supplied in the correct position due to the sealing area 284, even if the fastening area 282 is T-shaped analogous to the previous embodiments.
  • the hollow cylindrical lower part 10 is injection molded; 210.
  • the lower part 10; 210 has a fastening region 14 on the radial outside at a first axial end 12 for fastening to the housing and a connection region 20 at a second axial end 18.
  • the hollow cylindrical lower part 10; 210 has a radially inwardly projecting, circumferential projection 30 which defines a central through opening 44.
  • the lower part also includes 10; 210 on one of the second axial ends 18 a first, preferably annular clamping structure 47, in particular a first annular groove 48, and between the central through opening 44 and the first clamping structure 47 a plurality of annularly arranged passages 38.
  • the fastening area 14 is designed as a thread, bayonet lock, latching structure or adhesive structure . Due to this basically freely designable fastening area 14, the fastening of the pressure compensation device 1; 100; 200 can be flexibly implemented in the housing and specifically adapted to the desired application.
  • the upper part 60 is injection molded with the cylindrical wall 62 and the base 64, which includes a second clamping structure 66 projecting in the axial direction from the base 64.
  • this is arranged in a ring shape and includes a second groove 70.
  • the second clamping structure 66 runs in the axial direction parallel to the cylindrical wall 62.
  • the material for the upper part 60 and/or the lower part 10; 210 a thermoplastic is used.
  • the pressure compensation device 1; 100; 200 can be specifically adapted to the temperature requirements and the required chemical resistance of the area of application.
  • these are for the upper part 60 and/or the lower part 10; 210 materials used include PP-GF, PBT, PA6 or PA66.
  • step C Attaching the gas-permeable membrane 50 to the lower part 10; 210 takes place in step C.
  • the gas-permeable membrane 50 is particularly attached to the radially inner ring 36 of the radially inwardly projecting projection 30 of the lower part 10; 210 attached. On the one hand, this can be done by gluing or welding.
  • the gas-permeable membrane 50 can be a self-adhesive membrane film for the ventilation of housings.
  • the pressure equalization or gas passage takes place via a non-adhesive zone.
  • the gas-permeable membrane can also be welded.
  • step D the elastic sealing component 80; 180; 280 with a fastening area 82; 182; 282 in the first, preferably annular, clamping structure 47, in particular the first annular groove 48, the lower part 10; 210 arranged.
  • the sealing area 84; 184; 284 the elastic sealing component 80; 180; 280 extends radially inwards towards the central through opening 44.
  • Arranging the upper part 60 on the lower part 10 takes place in step E such that the upper part 60 is connected to the connecting region 20 at the second axial end 18 of the lower part 10; 210 is engaged and the elastic sealing component 80; 180; 280 with the fastening area 82; 182; 282 is arranged between the first clamping structure 47 of the lower part 10 and the second clamping structure 66 of the upper part 60.
  • the elastic sealing component 80; 180; 280 thereby seals the plurality of passages 38 such that a ventilation path via the central passage opening 44 and the gas-permeable membrane 50 and an emergency ventilation path via the plurality of passages 38 and the elastic sealing component 80; 180; 280 runs.
  • the elastic sealing component 80; 180; 280 is preferably made of silicone, rubber or a thermoplastic elastomer.
  • the pressure compensation device 1; 100; 200 radially on the outside, preferably a seal such as an O-ring, in particular adjacent to a radially outwardly projecting flange 28 between the fastening area 14 and the connection area 20.
  • the pressure compensation device 1; 100; 200 can be further adapted to the desired application.
  • the required hardness for the elastic seal component 80; 180; 280 and/or the seal, in particular the O-ring 90 can have a similar hardness, for example in the range between 40 and 70 Shore A.
  • the design of the elastic sealing component 280 with the curved shape preferably has a higher hardness of up to 288 to 80 Shore A.

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Abstract

Eine Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) für ein Gehäuse umfasst: ein hohlzylindrisches Unterteil (10; 210), das radial außen an einem ersten axialen Ende (12) einen Befestigungsbereich (14) zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende (18) einen Verbindungsbereich (20) umfasst, sowie ein Oberteil (60) mit einer zylindrischen Wand (62) und einem Boden (64), das mit dem Verbindungsbereich (20) am zweiten axialen Ende (18) des Unterteils (10; 210) in Eingriff steht. Weiterhin weist das hohlzylindrische Unterteil (10; 210) einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung (30) auf, der eine zentrale Durchgangsöffnung (44) definiert und auf einer dem zweiten axialen Ende (18) zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige, Klemmstruktur (47), insbesondere eine erste ringförmige Nut (48), sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung (44) und der ersten Klemmstruktur (47) eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe (38) aufweist. Das Oberteil (60) umfasst eine in axialer Richtung von dem Boden (64) vorstehende zweite Klemmstruktur (66), die insbesondere ringförmig angeordnet ist und/oder eine zweite Nut (70) aufweist sowie vorzugsweise in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand (62) verläuft. Eine gaspermeable Membran (50) deckt die zentrale Durchgangsöffnung (44) ab, während eine elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) mit einem Befestigungsbereich (82; 182; 184) zwischen der ersten Klemmstruktur (47) des Unterteils (10; 210) und der zweiten Klemmstruktur (66) des Oberteils (60) angeordnet ist und sich mit einem Dichtbereich (84; 184; 284) radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung (44) erstreckt und die Mehrzahl an Durchlässen (38) abdichtet. Somit verläuft ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung (44) und die gaspermeable Membran (50) und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen (38) und die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280).

Description

Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse, ein Gehäuse mit der Druckausgleichsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren der Druckausgleichsvorrichtung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse, beispielsweise ein Batteriegehäuse, ein Gehäuse mit der Druckausgleichsvorrichtung sowie ein Herstellungsverfahren der Druckausgleichsvorrichtung.
2, Hintergrund der Erfindung
Druckausgleichsvorrichtungen werden beispielsweise in den Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen benötigt, wobei die Druckausgleichsvorrichtungen verschiedene Funktionalitäten erfüllen müssen. So ist es einerseits erforderlich, dass eine kontinuierliche Be- und Entlüftung aufgrund von Temperaturschwankungen während des Fährbetriebs realisiert ist. Zudem muss eine stoßweise Entlüftung zur Vermeidung von Schäden möglich sein. Diese Funktionalität spielt insbesondere bei einem Unfall eine wichtige Rolle. Schließlich sind Dichtheitsanforderungen, elektrische Isolation, Missbrauchsschutz und dergleichen häufig gewünschte Kriterien. Grundsätzlich sind dem Fachmann solche Druckausgleichsvorrichtungen für Gehäuse aus dem im Stand der Technik in einer Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen bekannt.
So beschreibt EP 3 385 584 Al ein Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse, wobei die Druckausgleichsvorrichtung eine Innenseite, eine Außenseite und einen gitterförmigen Käfig mit einer Gasdurchtrittsöffnung umfasst. Die Gasdurchtrittsöffnung verbindet die Innenseite und die Außenseite bedarfsweise strömungsleitend und ist in Richtung ihrer Durchströmbarkeit von einem Innen- und einem Außenrand begrenzt. Die Gasdurchtrittsöffnung ist weiterhin von einer gaspermeablen Membran überdeckt. Die Membran ist als Vliesstoff-Verbundteil ausgebildet und umfasst zumindest eine Vliesstofflage.
DE 11 2019 005 328 T5 erläutert eine alternative Belüftungskomponente. Diese soll an einem Gehäuse an einer Belüftungsöffnung angebracht werden. Die Belüftungskomponente umfasst eine gasdurchlässige Membran, ein Belüftungsventil und ein Strukturelement. Das Strukturelement weist einen Innenraum und einen ersten Belüftungsweg und/oder einen zweiten Belüftungsweg auf. Der Innenraum ist ein Raum, der die gasdurchlässige Membran und/oder das Belüftungsventil aufnimmt. Der erste Belüftungsweg ermöglicht es dem Innenraum, mit einem Außenraum der Belüftungskomponente in Verbindung zu stehen. Der erste Belüftungsweg weist eine erste innere Öffnung und eine erste äußere Öffnung auf und die erste innere Öffnung ist auf die erste äußere Öffnung gerichtet. Die erste innere Öffnung und die erste äußere Öffnung liegen entlang einer Ebene parallel zu einer Außenoberfläche des Gehäuses vor. Der zweite Belüftungsweg weist eine zweite innere Öffnung und eine zweite äußere Öffnung auf und die zweite innere Öffnung liegt vor, ohne auf die zweite äußere Öffnung gerichtet zu sein.
Eine weitere Vorrichtung zum Druckausgleich in einem Gehäuse ist in DE 10 2017 214 754 Al beschrieben. Um eine Vorrichtung zum Ausgleich eines Innendrucks eines Gehäuses, insbesondere eines Batteriegehäuses für ein Kraftfahrzeug, mit einem Umgebungsdruck des Gehäuses bereitzustellen, welche die Funktionen Druckausgleich im Normalbetrieb und Notentgasung in einem Bauteil integriert, weist die Vorrichtung ein Druckausgleichselement auf. Das Druckausgleichselement umfasst wenigstens einen Elementkörper und eine an dem Elementkörper angeordnete Membran. Die Vorrichtung umfasst ein Verbindungselement zum luftdichten Verbinden des Druckausgleichselements mit dem Gehäuse. Der Elementkörper weist eine Elastizität auf, aufgrund derer bei Vorliegen eines Innendrucks, welcher geringer ist als ein Grenzdruck, der Elementkörper luftdicht auf dem Verbindungselement aufliegt und bei Vorliegen eines Innendrucks, welcher größer ist als der Grenzdruck, der Elementkörper zum Austausch von Gas eine Öffnung zwischen dem Elementkörper und dem Verbindungselement freigibt.
Eine Druckausgleichsvorrichtung, die einen Montagesitz und einen Deckel aufweist, wobei zwischen dem Montagesitz und dem Deckel ein Aufnahmehohlraum gebildet ist, wird in US 2021/0367283 Al diskutiert. Die Druckausgleichsvorrichtung kann auch ein Trennelement aufweisen, wobei das Trennelement den Aufnahmehohlraum in einen ersten und einen zweiten Aufnahmehohlraum unterteilt. Das Trennelement kann auch einen Stützabschnitt und einen elastischen Abschnitt umfassen, wobei der Stützabschnitt auf dem elastischen Abschnitt angeordnet ist und ein Entlüftungsloch aufweist, das in der Lage ist, die Aufnahmehohlräume in Fluidverbindung zu bringen. Der elastische Abschnitt ist elastisch verformbar, um den Stützabschnitt relativ zu dem Deckel zu bewegen. Die Druckausgleichsvorrichtung kann auch einen atmungsfähigen Film aufweisen, der auf dem Stützabschnitt angeordnet ist und das Entlüftungsloch bedeckt und der beweglich ist, wenn sich der Stützabschnitt bewegt.
WO 2018/183804 Al beschreibt abschließend eine Entlüftungsanordnung, die ein Gehäuse hat, das einen Hohlraum, ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Kopplungsstruktur zum zweiten Ende hin definiert. Eine Befestigungsfläche ist zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende innerhalb des Hohlraums positioniert und definiert eine Ventilöffnung und eine Entlüftungsöffnung. Eine Entlüftung ist mit der Befestigungsfläche über die Entlüftungsöffnung gekoppelt. Weiterhin ist ein Regenschirmventil abdichtend auf der Befestigungsfläche über einer Ventilöffnung angeordnet.
Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen ist die Anzahl der Einzelbauteile sowie die Befestigungsart des Elements für die Notentlüftung. Aufgrund des Aufbaus der bekannten Druckausgleichsvorrichtungen ist zudem häufig eine lagerichtige Anordnung der einzelnen Bestandteile beim Zusammenbau erforderlich, wodurch ein automatisierter Herstellungsvorgang der Druckausgleichsvorrichtung erschwert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen alternativen Aufbau für eine Druckausgleichsvorrichtung bereitzustellen, der insbesondere im Hinblick auf die Herstellung bzw. den Zusammenbau optimiert ist. In gleicher Weise ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Herstellungs- oder Montageverfahren für die Druckausgleichsvorrichtung anzugeben.
3. Zusammenfassung der Erfindung Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, ein Gehäuse mit der Druckausgleichsvorrichtung gemäß Patentanspruch 13 sowie ein Herstellungsverfahren einer Druckausgleichsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den anhängigen Patentansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung für ein Gehäuse umfasst: ein hohlzylindrisches Unterteil, das radial außen an einem ersten axialen Ende einen Befestigungsbereich zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende einen Verbindungsbereich umfasst, ein Oberteil mit einer zylindrischen Wand und einem Boden, das mit dem Verbindungsbereich am zweiten axialen Ende des Unterteils in Eingriff steht, wobei das hohlzylindrische Unterteil einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung aufweist, der eine zentrale Durchgangsöffnung definiert und auf einer dem zweiten axialen Ende zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige, Klemm Struktur, insbesondere eine erste ringförmige Nut, sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung und der ersten Klemmstruktur eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe aufweist, und das Oberteil umfasst eine in axialer Richtung von dem Boden vorstehende zweite Klemm Struktur, die insbesondere ringförmig angeordnet ist und/oder eine zweite Nut aufweist sowie vorzugsweise in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand verläuft, wobei eine gaspermeable Membran die zentrale Durchgangsöffnung abdeckt und eine elastische Dichtungskomponente mit einem Befestigungsbereich zwischen der ersten Klemmstruktur des Unterteils und der zweiten Klemmstruktur des Oberteils angeordnet ist und sich mit einem Dichtbereich radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung erstreckt und die Mehrzahl an Durchlässen abdichtet, so dass ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung und die gaspermeable Membran und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen und die elastische Dichtungskomponente verläuft.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung zunächst anhand des Zusammenbaus und anschließend bei Verwendung in einem Gehäuse, insbesondere einem Batteriegehäuse, wie beispielsweise einer Antriebsbatterie für ein Elektrofahrzeug, beschrieben.
Die Druckausgleichsvorrichtung weist vier Elemente auf. Hierbei handelt es sich um das Unterteil, das Oberteil oder den Deckel, die gaspermeable Membran, die im Be- und Entlüftungsweg angeordnet ist, sowie die elastische Dichtungskomponente, die im Bedarfsfall den Notentlüftungsweg freigibt.
Das Unterteil ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist an dem ersten axialen Ende in bekannter Weise einen Befestigungsbereich zur Befestigung an dem Gehäuse auf, insbesondere zur Befestigung in einer Öffnung des Gehäuses. Beispielhaft ist in der Öffnung des Gehäuses ein Innengewinde vorgesehen. In diesem Fall umfasst der Befestigungsbereich daher ein passendes Außengewinde.
Im Inneren des hohlzylindrischen Unterteils ist der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung vorgesehen. Dieser dient der Bildung des Be- und Entlüftungswegs sowie des Notentlüftungswegs. Dabei verläuft der herkömmliche Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung, die der nach innen ragende, umlaufende Vorsprung definiert. Diese zentrale Durchgangsöffnung ist mit der gaspermeablen Membran verschlossen, so dass ein Gas, wie beispielsweise Luft, durch die Membran strömen kann, aber vorzugsweise keine Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen und vorzugsweise auch keine Flüssigkeit aus dem Gehäuse austreten können.
Um weiterhin einen Notentlüftungsweg bereitzustellen, weist der nach innen ragende, umlaufende Vorsprung die Mehrzahl an ringförmig angeordneten Durchlässen auf. Von oben betrachtet ergibt sich hierdurch eine Struktur des nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs, die aus einem radial äußeren und einem radial inneren Ring besteht, die mittels einer Vielzahl von Verbindungsstegen verbunden sind. Der radial innere Ring definiert die zentrale Durchgangsöffnung und der radial äußere Ring ist an der Innenwand des hohlzylindrischen Unterteils befestigt. Zwischen den Verbindungsstegen, die die zwei Ringe verbinden, ist somit die Mehrzahl an ringförmig angeordneten Durchlässen vorhanden.
Um den Notentlüftungsweg im herkömmlichen Betrieb der Druckausgleichsvorrichtung abzudichten, ist die elastische Dichtungskomponente vorgesehen. Diese wird jedoch nicht wie im Stand der Technik benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung, sondern benachbart zur Innenwand des hohlzylindrischen Unterteils befestigt. Hierzu weist der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung die erste, vorzugsweise ringförmige Klemm Struktur, insbesondere die erste ringförmige Nut, auf der dem zweiten axialen Ende zugewandten Seite auf. Somit ist die erste Klemmstruktur in oder auf dem radial äußeren Ring des radial nach innen ragenden Vorsprungs gebildet.
Eine Fixierung der elastischen Dichtungskomponente in axialer Richtung erfolgt über das Oberteil, das im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung mit dem Verbindungsbereich des Unterteils in Eingriff steht. Die Grundform des Verbindungsbereichs ist dabei ringförmig, beispielsweise in Form einer umlaufend geschlossenen Wand.
Das Oberteil weist die Form eines einseitig geschlossenen Zylinders auf. Somit umfasst das Oberteil eine zylindrische Wand, die an einer Seite durch einen Boden verschlossen ist. Der Boden kann dabei vollständig geschlossen ausgebildet sein oder eine Mehrzahl an Öffnungen aufweisen, um einen Gasaustausch zwischen dem Inneren der Druckausgleichsvorrichtung und der Außenseite weiter zu unterstützen.
Die radiale Innenseite der zylindrischen Wand weist beispielsweise ein ringförmiges Rastmerkmal auf, das im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung mit entsprechenden Rastmerkmalen im Verbindungsbereich des Unterteils in Eingriff steht. Beispielsweise handelt es sich bei dem ringförmigen Rastmerkmal um eine umlaufende Nut an der Innenseite der zylindrischen Wand. Auf diese Weise erfolgt eine Fixierung von Oberteil und Unterteil aneinander in axialer Richtung. Insbesondere sind das Oberteil und das Unterteil in axialer Richtung nicht mehr zerstörungsfrei voneinander trennbar.
Um einen Strömungsweg zwischen dem Inneren der Druckausgleichsvorrichtung und der Außenseite zu gewährleisten, weist der Verbindungsbereich des Unterteils, wenn er als umlaufende Wand ausgebildet ist, vorzugsweise im Wechsel radial nach außen vorstehende und radial nach innen zurückversetzte Bereiche auf. In den radial nach außen vorstehende Bereichen sind radial außen ebenfalls Rastmerkmale vorhanden. Somit steht das Oberteil im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung mit dem Verbindungsbereich am zweiten axialen Ende des Unterteils in Eingriff, insbesondere über die Rastmerkmale. Der Strömungsweg aus dem Inneren der Druckausgleichsvorrichtung verläuft daher zwischen der Innenseite der zylinderförmigen Außenwand des Oberteils und den radial nach innen zurückversetzten Bereichen im Verbindungsbereich. Anstelle der radial nach innen zurückversetzten Bereiche könnten auch Durchbrüche, Öffnungen oder in axialer Richtung verlaufende Aussparungen im Verbindungsbereich des Unterteils vorgesehen sein, um die Strömungsweg bereitzustellen. Radial einwärts von der zylindrischen Wand des Oberteils ist die zweite Klemmstruktur für die elastische Dichtungskomponente vorgesehen. Diese erstreckt sich in axialer Richtung vom Boden des Oberteils vorzugsweise parallel zur zylindrischen Wand des Oberteils, ist insbesondere ringförmig angeordnet und/oder weist an ihrem dem Unterteil zugewandten axialen Ende insbesondere die zweite Nut auf. Im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung ist die elastische Dichtungskomponente daher zwischen der ersten Klemm Struktur, vorzugsweise der ersten Nut, und der zweiten Klemm Struktur, vorzugsweise der zweiten Nut, eingeklemmt.
Damit die zweite Klemmstruktur für die elastische Dichtungskomponente den Strömungsweg aus dem Inneren der Druckausgleichsvorrichtung nach Außen und umgekehrt nicht blockiert, ist eine Mehrzahl von Durchbrüchen, Öffnungen oder dergleichen in der zweiten Klemmstruktur vorgesehen. Somit kann die zweite Klemmstruktur auch aus einer Mehrzahl von axialen Vorsprüngen bestehen, die ringförmig angeordnet sind und jeweils die zweite Nut aufweisen. Dies wird später insbesondere bei der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich.
Im Ergebnis ist die elastische Dichtungskomponente daher im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung mit dem Befestigungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Klemmstruktur angeordnet oder eingeklemmt. Da sich der Befestigungsbereich benachbart zur Innenseite des hohlzylindrischen Unterteils befindet, erstreckt sich der Dichtbereich der elastischen Dichtungskomponente radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung. Damit die elastische Dichtungskomponente die zentrale Durchgangsöffnung nicht abdeckt, weist sie mittig eine entsprechende Öffnung auf. Somit ist die elastische Dichtungskomponente im Dichtbereich im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wenn sie in einer Draufsicht betrachtet wird. Aufgrund dieses Aufbaus dichtet die elastische Dichtungskomponente im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung die Mehrzahl an Durchlässen benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung am radial inneren Ring des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs des Unterteils ab, ohne jedoch die zentrale Durchgangsöffnung zu blockieren.
Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Aufbaus verläuft der herkömmliche Be- und Entlüftungsweg zentral über die zentrale Durchgangsöffnung und die gaspermeable Membran, radial auswärts durch die zweite Klemmstruktur des Oberteils und zwischen der zylindrischen Wand des Oberteils und dem radial nach innen zurückversetzten Bereich der Wand im Verbindungsbereich des Unterteils hindurch nach außen. Auf diesem Weg kann ein Gas, wie beispielsweise Luft, aus dem Inneren des Gehäuses nach außen und umgekehrt strömen.
Sollte der Druck im Inneren des Gehäuses aufgrund eines außergewöhnlichen Ereignisses, wie beispielsweise eines Unfalls, unerwartet hoch ansteigen, verformt der erhöhte Luftstrom zusätzlich die elastische Dichtungskomponente, sodass ein Spalt zwischen der elastischen Dichtungskomponente und dem Unterteil, insbesondere benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung, entsteht. Aufgrund der spezifischen Anordnung der elastischen Dichtungskomponente ist jedoch nur eine Entlüftung aus dem Gehäuse über die elastische Dichtungskomponente realisierbar. Ein Einströmen von Gas, wie beispielsweise Luft, von außen nach innen erfolgt ausschließlich über die gaspermeable Membran und die zentrale Durchgangsöffnung.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtung ist, dass durch die Klemmbefestigung der elastischen Dichtungskomponente eine schnelle und einfache Montage möglich ist, was die Herstellung vereinfacht. Zudem kann auf einfache Weise die erforderliche Kraft, mit der die elastische Dichtungskomponente festgehalten wird, eingestellt werden. Weiterhin ist eine Kompensation von Fertigungstoleranzen möglich, was das Herstellungsverfahren zusätzlich vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Aufbau der Druckausgleichsvorrichtung sowie die Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil ein besonderer Schutz der gaspermeablen Membran aufgrund der Öffnungen zur Seite hin vorliegt. So ist beispielsweise das Eindringen von Feuchtigkeit in die Druckausgleichsvorrichtung erschwert. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Boden des Oberteils vollständig geschlossen ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung ist der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung in Richtung des zweiten axialen Endes domförmig ausgebildet, so dass die gaspermeable Membran und die elastische Dichtungskomponente in unterschiedlichen axialen Höhen angeordnet sind und der Dichtbereich der elastischen Dichtungskomponente zumindest teilweise an der domförmigen Ausgestaltung anliegt. Anders ausgedrückt und bezogen auf das Vorhandensein des radial inneren Rings und des radial äußeren Rings sind der radial innere Ring und der radial äußere Ring in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Dabei ist der radial innere Ring in axialer Richtung näher am zweiten axialen Ende angeordnet als der radial äußere Ring. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der radial innere Ring in einer axialen Höhe angeordnet ist, die unterhalb des durch die Wand der Verbindungsstruktur definierten zweiten axialen Endes liegt. Andernfalls würde der Boden des Oberteils im zusammengebauten Zustand auf der gaspermeablen Membran aufliegen, die auf der zentralen Durchgangsöffnung angeordnet ist, und deren ordnungsgemäße Funktionsweise möglicherweise behindern.
Weiterhin können der radial äußere Ring und die Verbindungsstege, die die Mehrzahl an Durchlässen definieren, zumindest teilweise in der gleichen Ebene angeordnet sein. In diesem Fall resultiert die Dom-Form beispielsweise aufgrund eines konisch in Richtung des zweiten axialen Endes ragenden Kegels bzw. einer konischen Struktur, der bzw. die an der radial inneren Seite der Verbindungsstege beginnt und in einem Plateau endet, das Teil des radial inneren Rings ist und auf dem die gaspermeable Membran befestigt ist. Der konische Kegel bzw. die konische Struktur weist benachbart zu den Verbindungsstegen den größeren Durchmesser auf, so dass der Durchmesser am Plateau geringer ist.
In einer ersten besonders bevorzugten Alternative veijüngt sich der Außenumfang der konischen Struktur stetig vom Bereich benachbart zu den Verbindungsstegen hin zu dem Plateau. Insbesondere in diesem Fall dichtet die umlaufende elastische Dichtungskomponente radial innen zu dem koaxial im Unterteil vorhandenen Dom bzw. der konischen Struktur ringförmig ab. Aufgrund der konischen Struktur wird die durch die elastische Dichtungskomponente erzielte Abdichtung weiter verbessert und ein Einströmen von Gas, wie beispielsweise Luft, in das Innere des Gehäuses über die Mehrzahl an Durchlässen besonders effektiv verhindert.
In einer zweiten, ebenfalls bevorzugten Alternative, weist der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung im Bereich der domförmigen Ausgestaltung eine Stufe auf, auf der der Dichtbereich der elastischen Dichtungskomponente zumindest teilweise aufliegt. Somit veijüngt sich der Außenumfang nicht stetig, sondern weist die Stufe auf. Auch hierdurch kann das Einströmen von Gas, wie beispielsweise Luft, in das Innere des Gehäuses über die Mehrzahl an Durchlässen effektiv verhindert werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in der zentralen Durchgangsöffnung eine Mehrzahl von sternförmig angeordneten Verbindungsstegen vorhanden ist. Aufgrund der Verbindungsstege in der zentralen Durchgangsöffnung, d.h. im Inneren des radial inneren Rings des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs, wird eine schlagartige Belastung der gaspermeablen Membran abgemildert. Weiterhin ist die gaspermeable Membran aufgrund der Anordnung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil bereits vor der Montage der zusammengebauten Druckausgleichsvorrichtung in der Öffnung des Gehäuses gegen mechanische Beschädigungen, Missbrauch und dergleichen geschützt.
Die oben beschriebene Wirkung der Verbindungsstege gilt auch für die Verbindungsstege benachbart zu oder unterhalb der elastischen Dichtungskomponente, die die Mehrzahl an ringförmig angeordneten Durchlässen definieren. Somit wird eine schlagartige Belastung sowohl der gaspermeablen Membran wie auch der elastischen Dichtungskomponente bei einem außergewöhnlichen Ereignis effektiv verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung weist die elastische Dichtungskomponente einen T-förmig ausgestalten Befestigungsbereich auf, so dass sich der Dichtbereich senkrecht von dem T-förmigen Befestigungsbereich erstreckt. Gerade diese Ausgestaltung kann besonders vorteilhaft zwischen der ersten Klemmstruktur des Unterteils und der zweiten Klemmstruktur des Oberteils eingeklemmt werden. Zudem sind aufgrund der T-förmi- gen Ausgestaltung mögliche Herstellungstoleranzen des Oberteils und des Unterteils effektiv ausgleichbar. Auch ist die elastische Dichtungskomponente insbesondere aufgrund des T-förmi- gen Befestigungsbereichs so ausgestaltet, dass sie beidseitig verwendbar ist. Hierdurch ist eine lagerichtige Zuführung nicht erforderlich. Dies vereinfacht die Automatisierung der Herstellung bzw. des Zusammenbaus der Druckausgleichsvorrichtung.
Weiterhin ist es gemäß einer ersten Alternative bevorzugt, dass die elastische Dichtungskomponente aufweist: einen sich radial nach innen verjüngenden Dichtbereich und/oder mindestens einen axial nach oben oder unten ragenden ringförmigen Vorsprung bzw. mindestens eine axial nach oben oder unten ragende ringförmige Dichtlippe auf einer radial inneren Seite des Dichtbereichs, vorzugsweise drei ringförmige Vorsprünge oder Dichtlippen und besonders bevorzugt drei axial nach oben und drei axial nach unten ragende ringförmige Vorsprünge oder Dichtlippen. Die elastische Dichtungskomponente mit dem sich radial nach innen verjüngenden Dichtbereich stellt im Ausgangszustand eine gerade ausgebildete und symmetrisch gefertigte elastische Dichtungskomponente dar. Dabei wird gerade der radial innere Bereich des Dichtbereichs, d.h. der Bereich mit der geringsten Dicke, bei Verwendung in der Druckausgleichsvorrichtung so verformt, dass er vorzugsweise an dem domförmigen Bereich anliegt. Die dadurch erzeugte erhöhte Vorspannung sorgt für eine weiter verbesserte Abdichtung der Mehrzahl an Durchgangsöffnungen im Normalbetrieb.
Anstelle der sich verjüngenden Ausbildung des Dichtbereichs oder zusätzlich hierzu weist die elastische Dichtungskomponente mindestens einen ringförmigen Vorsprung oder eine ringförmige Dichtlippe auf mindestens einer Seite auf, vorzugsweise drei ringförmige Strukturen bzw. Vorsprünge oder Dichtlippen auf jeder Seite auf. Gerade diese Ausgestaltung mit dem mindestens einen ringförmigen Vorsprung bzw. der mindestens einen ringförmigen Dichtlippe sorgt dafür, dass die Flexibilität der elastischen Dichtungskomponente weiter erhöht und somit die Abdichtung gerade am domförmigen Bereich des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs des Unterteils zusätzlich verbessert ist.
Gemäß einer zweiten Alternative ist es bevorzugt, dass die elastische Dichtungskomponente im Querschnitt radial innen kurvenförmig verläuft, vorzugsweise umgekehrt U-förmig. Der kurvenförmige Verlauf und somit insbesondere die umgekehrte U-Form ist benachbart zur radialen Innenseite des Dichtbereichs der elastischen Dichtungskomponente vorhanden. Der Begriff umgekehrt U-förmig bezeichnet dabei einen kurvenförmigen Verlauf, der von der radialen Innenseite in Richtung der radialen Außenseite im eingebauten Zustand der elastischen Dichtungskomponente zunächst in Richtung des zweiten axialen Endes des Unterteils bis zu einem Scheitelpunkt und zurück auf die Ausgangshöhe verläuft, vorzugsweise auf die Höhe des Befestigungsbereichs. Mit dieser besonderen Art der Ausgestaltung kann, insbesondere in Kombination mit einer im domförmigen Bereich vorhandenen Stufe, wie oben erläutert, eine weiter erhöhte elastische Vorspannung erzeugt werden. Somit ist das Ab dichtverhalten weiter verbessert. Nachteilig ist allerdings, dass insbesondere diese Ausgestaltung lagerichtig zugeführt werden muss, was die Herstellung oder den Zusammenbau der Druckausgleichsvorrichtung aufwendiger gestaltet.
Vorteilhafterweise besteht das Oberteil und/oder das Unterteil aus thermoplastischem Kunststoff.
Auf diese Weise kann die Druckausgleichsvorrichtung gezielt an die Temperaturanforderungen und die erforderliche chemische Beständigkeit des Einsatzbereichs angepasst werden. Beispielsweise handelt es sich bei den für das Oberteil und/oder das Unterteil verwendeten Materialen um PP-GF, PBT, PA6 oder PA66.
Weiterhin ist die Druckausgleichsvorrichtung vorzugsweise so ausgestaltet, dass die gaspermeable Membran an dem radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung mittels Kleben, Schweißen oder integralem Umspritzen befestigt ist. Hierdurch kann die Druckausgleichsvorrichtung an den jeweiligen Anwendungsfall und die verwendete gaspermeable Membran angepasst werden. So kann die gaspermeable Membran eine selbstklebend ausgerüstete Membranfolie für die Be- und Entlüftung von Gehäusen sein. Der Druckausgleich oder Gasdurchlass findet über eine klebefreie Zone statt. Die gaspermeable Membran kann alternativ auch verschweißt werden. Alternativ zu diesen Befestigungsmethoden ist es ebenso realisierbar, die gaspermeable Membran bei der Herstellung des Unterteils zu umspritzen, was nachfolgend im Rahmen der Herstellungsverfahren erläutert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die elastische Dichtungskomponente aus Silikon, Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer. Zudem umfasst die Druckausgleichsvorrichtung radial außen vorzugsweise eine Dichtung wie einen O-Ring, insbesondere benachbart zu einem radial nach außen ragenden Flansch zwischen dem Befestigungsbereich und dem Verbindungsbereich. In beiden Fällen, d.h. sowohl für die elastische Dichtungskomponente wie auch die Dichtung, insbesondere den O-Ring, ist die Verwendung eines Materials, wie beispielsweise eines Elastomers, wichtig, das den jeweiligen Temperaturanforderungen standhält und die gewünschte chemische Beständigkeit für den jeweiligen Einsatzbereich aufweist. Somit kann die Druckausgleichsvorrichtung weiter an den gewünschten Anwendungsfall angepasst werden. Im Hinblick auf die erforderliche Härte für die elastische Dichtungskomponente und/oder die Dichtung, insbesondere den O-Ring, können diese eine ähnliche Härte aufweisen, beispielsweise im Bereich zwischen 40 und 70 Shore A. Insbesondere die Ausgestaltung der elastischen Dichtungskomponente mit dem kurvenförmigen Verlauf weist vorzugsweise eine höhere Härte von bis zu 80 Shore A auf.
Schließlich ist es vorteilhaft, dass der Befestigungsbereich der Druckausgleichsvorrichtung als Gewinde, Bajonettverschluss, Raststruktur oder Klebestruktur ausgestaltet ist. Aufgrund dieses grundsätzlich frei gestaltbaren Befestigungsbereichs ist die Befestigung der Druckausgleichsvorrichtung im Gehäuse flexibel realisierbar und an den gewünschten Anwendungsfall gezielt anpassbar.
Ein erfindungsgemäßes Gehäuse, vorzugsweise ein Batteriegehäuse, mit einer Öffnung weist eine in der Öffnung angeordnete erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung auf. Da das Gehäuse die erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung umfasst, wird im Hinblick auf die sich ergebenden technischen Effekte und Vorteile auf die obigen Ausführungen verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtung weist die folgenden Schritte auf: Spritzgießen eines hohlzylindrischen Unterteils, das radial außen an einem ersten axialen Ende einen Befestigungsbereich zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende einen Verbindungsbereich umfasst, wobei das hohlzylindrische Unterteil einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung aufweist, der eine zentrale Durchgangsöffnung definiert und auf einer dem zweiten axialen Ende zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige, Klemm Struktur, insbesondere eine erste ringförmige Nut, sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung und der ersten Klemmstruktur eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe aufweist, und Spritzgießen eines Oberteils mit einer zylindrischen Wand und einem Boden, das eine in axialer Richtung von dem Boden vorstehende zweite Klemmstruktur umfasst, die insbesondere ringförmig angeordnet ist und/oder eine zweite Nut aufweist sowie vorzugsweise in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand verläuft, Befestigen einer gaspermeablen Membran auf dem Unterteil, Anordnen einer elastischen Dichtungskomponente mit einem Befestigungsbereich in der ersten Klemmstruktur des Unterteils, wobei sich ein Dichtbereich der elastischen Dichtungskomponente radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung erstreckt, und Anordnen des Oberteils auf dem Unterteil, so dass das Oberteil mit dem Verbindungsbereich am zweiten axialen Ende des Unterteils in Eingriff steht und die elastische Dichtungskomponente mit dem Befestigungsbereich zwischen der ersten Klemmstruktur des Unterteils und der zweiten Klemmstruktur des Oberteils angeordnet ist, wobei die elastische Dichtungskomponente die Mehrzahl an Durchlässen so abdichtet, dass ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung und die gaspermeable Membran und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen und die elastische Dichtungskomponente verläuft. Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung hergestellt. Daher wird im Hinblick auf die sich ergebenden technischen Effekte sowie die damit in Zusammenhang stehenden Vorteile erneut auf die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtung verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens umfasst der Schritt des Befestigens der gaspermeablen Membran auf dem Unterteil das Umspritzen der gaspermeablen Membran während des Spritzgießens des Unterteils. Auf diese Weise ist das Herstellungsverfahren weiter vereinfacht, da ein gesonderter Schritt zur Befestigung der gaspermeablen Membran am Unterteil entfällt.
4, Kurzzusammenfassung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckausgleichsvorrichtung mit einer ersten Ausführungsform einer elastischen Dichtungskomponente,
Figur 2 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,
Figur 3 eine Schnittansicht der Ausführungsform gemäß Figur 1 mit der ersten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Unterteils gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 von unten,
Figur 5 eine Draufsicht auf das Unterteil gemäß Fig. 4,
Figur 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils des Verbindungsbereichs des Unterteils gemäß Fig. 4, Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Oberteils gemäß der Ausführungsform gemäß Fig. 1,
Figur 8 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 9 eine Schnittansicht der elastischen Dichtungskomponente gemäß Fig.8,
Figur 10 eine Schnittansicht der Druckausgleichsvorrichtung mit einer zweiten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 11 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 12 eine Schnittansicht der elastischen Dichtungskomponente gemäß Fig.11,
Figur 13 eine Schnittansicht der Druckausgleichsvorrichtung mit einer dritten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 14 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente,
Figur 15 eine Schnittansicht der elastischen Dichtungskomponente gemäß Fig.14 und
Figur 16 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der Druckausgleichsvorrichtung.
5, Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Eine Ausführungsform einer Druckausgleichsvorrichtung 1 ist in Figur 1 in Explosionsansicht, in Figur 2 im zusammengebauten Zustand und in Figur 3 in Schnittansicht gezeigt. Die Druckausgleichsvorrichtung 1 wird in einem Gehäuse, beispielsweise einem Batteriegehäuse einer Antrieb sbatterie eines Elektrofahrzeugs, eingesetzt.
Wie insbesondere anhand von Figur 1 erkennbar ist, umfasst die Druckausgleichsvorrichtung 1 grundlegend ein Unterteil 10, eine gaspermeablen Membran 50, ein Oberteil 60 sowie eine elastische Dichtungskomponente 80. In der vorliegenden Ausführungsform ist weiterhin ein O-Ring 90 zur Abdichtung bei der Befestigung in einer Öffnung des Gehäuses (nicht dargestellt) als Dichtung vorgesehen.
Die einzelnen Bestandteile der Druckausgleichsvorrichtung 1 werden nachfolgend einzeln diskutiert. Daher wird zunächst auf das Unterteil 10 eingegangen, das in den Figuren 4-6 dargestellt ist.
Das Unterteil 10 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist an einem ersten axialen Ende 12 einen Befestigungsbereich 14 zur Befestigung an dem Gehäuse auf. Im vorliegenden Fall weist der Befestigungsbereich 14 ein Außengewinde 16 auf.
An einem zweiten axialen Ende 18 ist ein Verbindungsbereich 20 vorgesehen. Der Verbindungsbereich 20 wird aufgrund der hohlzylindrischen Ausgestaltung des Unterteils 10 insbesondere durch eine ringförmige Wand gebildet, wobei im Verbindungsbereich 20 radial nach außen vorstehende Bereiche 22 im Wechsel mit radial nach innen zurückversetzten Bereichen 26 angeordnet sind. Die radial nach außen vorstehenden Bereiche 22 weisen zusätzlich ein Rastmerkmal 24 auf, das sich radial nach außen erstreckt. Der Vorteil dieses Aufbaus und die Funktionsweise werden später bei der Diskussion der zusammengebauten Druckausgleichsvorrichtung 1 erläutert.
Der Vollständigkeit halber ist darauf hingewiesen, dass anstelle der radial nach innen zurückversetzten Bereiche 26 an diesen Stellen ebenfalls Öffnung oder Durchbrüche vorhanden sein könnten. In diesem Fall würde der Verbindungsbereich 20 aus axialen Vorsprüngen bestehen, die den radial nach außen vorstehenden Bereich 22 darstellen und das sich radial nach außen erstreckende Rastmerkmal 24 aufweisen. Zwischen dem Befestigungsbereich 14 und dem Verbindungsbereich 20 ist ein radial nach außen ragender Flansch 28 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser sechseckig und mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Im Ergebnis stellt der Flansch 28 ein Antriebsmerkmal zum Einschrauben der Druckausgleichsvorrichtung 1 über das Außengewinde 16 des Befestigungsbereich 14 in die Öffnung des Gehäuses bereit, das in diesem Fall ein entsprechendes Innengewinde umfasst.
Um eine entsprechende Abdichtung der Druckausgleichsvorrichtung 1 in der Öffnung des Gehäuses bereitzustellen, ist der O-Ring 90 als Dichtung vorgesehen. Dieser ist, wie in den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, im Befestigungsbereich 14 angrenzend an den Flansch 28 angeordnet.
Im Inneren des Unterteils 10 ist weiterhin ein radial nach innen ragender, umlaufender Vorsprung 30 vorgesehen. Dieser dient der Bildung des Be- und Entlüftungswegs sowie des Notentlüftungswegs. Beides wird später bei der Verwendung der Druckausgleichsvorrichtung 1 erläutert. Der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung 30 besteht, von oben betrachtet, aus einem radial äußeren Ring 32, sich davon radial nach innen erstreckenden Verbindungsstegen 34 sowie einem radial inneren Ring 36. Zwischen den Verbindungsstegen 34 sind daher entsprechende ringförmig angeordnete Durchlässe 38 vorhanden. Diese dienen der Notentlüftung, was ebenfalls später verdeutlicht wird. Weiterhin ist aufgrund dieser Struktur eine zentrale Durchgangsöffnung 44 vorhanden, die insbesondere durch den radial inneren Ring 36 des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs 30 definiert wird.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist der radial innere Ring 36 domförmig ausgebildet mit einer konischen Struktur 40. Die konische Struktur 40 erstreckt sich stetig verjüngend von einem Bereich benachbart zu den Verbindungsstegen 34 in Richtung eines Plateaus. Dies ist insbesondere im Rahmen der Schnittdarstellung in Figur 3 ersichtlich. Im Inneren der zentralen Durchgangsöffnung 44 sind weiterhin sternförmig angeordnete Verbindungsstege 46 vorgesehen. Diese sind axial in Richtung des ersten axialen Endes 12 des Unterteils 10 beabstandet von dem Plateau und mit dem Plateau über eine umlaufende Wandstruktur verbunden. Die Bedeutung dieser Verbindungsstege 46 sowie der Verbindungsstege 34 am radial äußeren Ring 32 wird später erläutert.
Auf dem Plateau, d.h. auf dem radial inneren Ring 36 ist die gaspermeable Membran 50 angeordnet, die die zentrale Durchgangsöffnung 44 abdeckt. Im Hinblick auf die axiale Höhe des Plateaus ist zu beachten, dass dieses unterhalb des zweiten axialen Endes 18 angeordnet ist, das durch den Verbindungsbereich 20 definiert wird. Andernfalls bestünde die Gefahr, dass später im zusammengebauten Zustand das Oberteil 60 die ordnungsgemäße Funktionsweise der gaspermeablen Membran 50 behindert.
Abschließend ist festzuhalten, dass der radial äußere Ring 32 des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs 30 eine erste ringförmige Klemmstruktur 47 in Form einer ersten ringförmigen Nut 48 aufweist, die auf der dem zweiten axialen Ende 18 zugewandten Seite gebildet ist.
Nun Bezug nehmend auf Figur 7 wird der Aufbau des Oberteils 60 erläutert. Dieses besteht aus einer zylindrischen Wand 62 sowie einem Boden 64. Weiterhin ist eine zweite Klemmstruktur 66 vorgesehen, die in axialer Richtung von dem Boden 64 vorsteht und ringförmig angeordnet ist. Die zweite Klemmstruktur 66 weist eine zweite Nut 70 auf, die dementsprechend ebenfalls ringförmig verläuft. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die zweite Klemmstruktur 66 zudem in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand 62.
An der radialen Innenseite der zylindrischen Wand 62 ist weiterhin ein umlaufendes Rastmerkmal 72 vorgesehen. Dieses steht im zusammen gebauten Zustand mit den Rastmerkmalen 24 im Verbindungsbereich 20 des Unterteils 10 in Eingriff. Beispielsweise handelt es sich bei dem Rastmerkmal 72 um eine umlaufende Nut in der zylindrischen Wand 62. Insbesondere wird auf diese Weise eine Positionssicherung in axialer Richtung geschaffen, sodass ein zerstörungsfreies Trennen von Oberteil 60 und Unterteil 10 nicht mehr realisierbar ist.
Wieder bezugnehmend auf das Oberteil 60 ist die zweite Klemmstruktur 66 mit einer Mehrzahl an Durchbrüchen oder Aussparungen 67 versehen, wodurch eine Mehrzahl an Stegen 68 resultiert. Anstelle der Durchbrüche oder Aussparungen 67 könnten auch Öffnungen wie beispielsweise Bohrungen in der zweiten Klemmstruktur 66 oder dergleichen vorgesehen sein. Diese Durchbrüche, Öffnungen oder Aussparungen 67 sind erforderlich, um einen Strömungsweg vom Inneren der Druckausgleichsvorrichtung 1 nach außen und umgekehrt sicherzustellen. Dies gilt analog für die radial nach innen zurückversetzten Bereiche 26 im Verbindungsbereich 20 des Unterteils 10. Denn hier könnten anstelle des radial nach innen zurückversetzten Bereichs 26 ebenfalls Durchbrüche oder Aussparungen vorgesehen sein, um den Strömungsweg aus dem und in das Innere der Druckausgleichsvorrichtung 1 sicherzustellen. In der dargestellten Ausführungsform des Oberteils 60 ist der Boden 64 geschlossen ausgebildet. Alternativ hierzu kann im Bereich des Bodens 64 des Oberteils 60 auch eine oder eine Mehrzahl an Öffnungen vorgesehen sein, um die Be- und Entlüftung weiter zu unterstützen. Ein Nachteil hierbei ist jedoch, dass Feuchtigkeit leichter in das Innere der Druckausgleichsvorrichtung 1 eindringen kann im Vergleich zu einem geschossen ausgebildeten Boden 64.
In den Figuren 8 und 9 ist ein erste Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente 80 dargestellt. Diese besteht aus einem radial äußeren T-förmigen Befestigungsbereich 82 sowie einem sich radial einwärts erstreckenden Dichtbereich 84. Damit die Dichtungskomponente 80 im zusammengebauten Zustand der Druckausgleichsvorrichtung 1 nicht die zentrale Durchgangsöffnung 44 und/oder die gaspermeable Membran 50 abdeckt und in ihrer Funktion behindert, weist die elastische Dichtungskomponente 80 mittig eine Öffnung auf. Die radial innere Seite des Dichtbereichs 84 liegt daher bevorzugt am radial inneren Ring 36 und insbesondere der konischen Struktur 40 des radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprungs 30 an und dichtet auf diese Weise die Durchlässe 38 ab.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform der elastischen Dichtungskomponente 80 ist, dass sie symmetrisch ausgebildet ist. Somit kommt es nicht auf eine lagerichtige Orientierung beim Zusammenbau an, vielmehr kann die elastische Dichtungskomponente in jeder Orientierung zugeführt werden und ihre Funktion erfüllen.
Wie insbesondere aus Figur 9 ersichtlich ist, verjüngt sich der Dichtbereich 84 von dem radial äußeren Ende in Richtung des radial inneren Endes. Dies ist bevorzugt, da die elastische Dichtungskomponente 80 mit dem Dichtbereich 84 an der domförmigen bzw. konischen Struktur 40 im zusammengebauten Zustand anliegt, wie aus Figur 3 ersichtlich und oben erläutert. Insbesondere wird das radial innere Ende des Dichtbereichs 84 in Richtung des zweiten axialen Endes 18 gebogen. Somit ist eine entsprechende Vorspannung erzeugt, sodass die elastische Dichtungskomponente 80 effektiv die Durchlässe 38 abdichtet.
Bei Verwendung der Druckausgleichsvorrichtung 1 verläuft der herkömmliche Be- und Entlüftungsweg somit über die zentrale Durchgangsöffnung 44 sowie die gaspermeable Membran 50, radial auswärts durch die zweite Klemmstruktur 66 des Oberteils 60 und zwischen der zylindrischen Wand 62 des Oberteils 60 und dem radial nach innen zurückversetzten Bereich 26 im Verbindungsbereich 20 des Unterteils 10 hindurch nach außen. Auf diesem Weg kann ein Gas, wie beispielsweise Luft, aus dem Inneren des Gehäuses nach außen und umgekehrt strömen. Ein Vorteil dieses Aufbaus ist, dass die gaspermeable Membran 50 vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen besonders geschützt ist. Weiterhin ist der Zusammenbau aufgrund der geringen Anzahl an Bauteilen sowie der symmetrisch ausgebildeten elastischen Dichtungskomponente 80 vereinfacht. Zudem ist zu beachten, dass aufgrund des Befestigungsbereichs 82 der elastischen Dichtungskomponente 80 weiterhin fertigungsbedingte Toleranzen zwischen dem Oberteil 60 und dem Unterteil 10 im Vergleich zum Stand der Technik besser ausgleichbar sind, was die Herstellung weiter vereinfacht.
Die Verbindungsstege 34 und 46 dienen dazu eine schlagartige Belastung auf die gaspermeable Membran 50 und die elastische Dichtungskomponente 80 abzumildem. Zudem wird so die gaspermeable Membran 50, aber auch die elastische Dichtungskomponente 80 aufgrund der Anordnung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil bereits vor der Montage der zusammengebauten Druckausgleichsvorrichtung 1 in der Öffnung des Gehäuses gegen mechanische Beschädigungen, Missbrauch und dergleichen geschützt.
Nun bezugnehmend auf die Figuren 10-12 ist eine alternative Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung 100 gezeigt, in der insbesondere eine andere Ausführungsform einer elastischen Dichtungskomponente 180 verwendet wird. Im Übrigen ist der Aufbau der Druckausgleichsvorrichtung 100 im Hinblick auf das Unterteil 10, die gaspermeable Membran 50 und das Oberteil 60 sowie den O-Ring 90 identisch mit der ersten Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung 1. Daher ist die Funktionsweise ebenfalls gleich zur ersten Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung 1.
In der zweiten Ausführungsform weist die elastische Dichtungskomponente 180 ebenfalls den Befestigungsbereich 182 auf, der T-förmig ausgebildet ist. Ebenso ist der Dichtbereich 184 vorgesehen, der sich von einem radial äußeren Ende zu einem radial inneren Ende hin verjüngt, wobei mittig eine Öffnung zur Anlage an dem domförmigen Bereich bzw. der konischen Struktur 40 vorgesehen ist.
Im Unterschied zu der vorherigen Ausführungsform umfasst die Dichtungskomponente 180 nun jedoch drei ringförmige Vorsprünge oder Dichtlippen 186 auf jeder Seite des Dichtbereichs 184 benachbart zum radial inneren Ende. Diese ringförmigen Vorsprünge oder Dichtlippen 186 erstrecken sich somit in axialer Richtung von dem Dichtbereich 184. Die ringförmigen Vorsprünge oder Dichtlippen 186 erhöhen die Flexibilität der elastischen Dichtungskomponente 180 im Dichtbereich 184 und verbessern insbesondere die Vorspannung an der konischen Struktur 40. Somit ist die Abdichtung der Durchlässe 38 durch die elastische Dichtungskomponente 180 weiter verbessert.
Eine weitere Alternative einer Druckausgleichsvorrichtung 200 ist in den Figuren 13-15 gezeigt. Auch diese Ausgestaltung entspricht im Hinblick auf den grundlegenden Aufbau den vorherigen Ausführungsformen, so dass nachfolgend insbesondere die Unterschiede diskutiert werden. Der grundsätzliche Verlauf des Be- und Entlüftungswegs sowie des Notentlüftungswegs ist gleich zu den vorherigen Ausführungsformen der Druckausgleichsvorrichtung 1; 100.
In der Ausgestaltung der Druckausgleichsvorrichtung 200 weist ein Dichtbereich 284 einer elastischen Dichtungskomponente 280 einen kurvenförmigen Bereich 288 auf. Dieser ist insbesondere umgekehrt U-förmig gebildet. Umgekehrt U-förmig bedeutet hierbei, dass der Verlauf vom radial inneren Ende des Dichtbereichs 284 in Richtung des zweiten axialen Endes 18 des Unterteils 10 bis zu einem Scheitelpunkt ansteigt und danach auf die Ausgangshöhe abfällt.
Eine Abdichtung mit dieser Ausgestaltung der elastischen Dichtungskomponente 280 ist besonders effektiv, wenn die konische Struktur 240 nicht stetig ausgebildet ist, sondern eine Stufe 242 aufweist, auf der das radial innere Ende des Dichtbereichs 284 aufliegt. Denn auf diese Weise kann die Vorspannung weiter erhöht werden und eine effektive Abdichtung der Durchlässe 38 erzielt werden. Ein Nachteil dieser Ausgestaltung ist jedoch, dass die elastische Dichtungskomponente 280 aufgrund des Dichtbereichs 284 lagerichtig zugeführt werden muss, auch wenn der Befestigungsbereich 282 analog zu den vorherigen Ausführungsformen T-förmig ausgebildet ist.
Abschließend wird das Herstellungsverfahren der Druckausgleichsvorrichtung 1; 100; 200 anhand des Flussdiagramms gemäß Figur 16 erläutert.
So erfolgt in einem ersten Schritt A ein Spritzgießen des hohlzylindrischen Unterteils 10; 210. Wie oben aufgezeigt weist das Unterteil 10; 210 radial außen an einem ersten axialen Ende 12 einen Befestigungsbereich 14 zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende 18 einen Verbindungsbereich 20 auf. Zudem weist das hohlzylindrische Unterteil 10; 210 einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung 30 auf, der eine zentrale Durchgangsöffnung 44 definiert. Ebenso umfasst das Unterteil 10; 210 auf einer dem zweiten axialen Ende 18 zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige Klemmstruktur 47, insbesondere eine erste ringförmige Nut 48, sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung 44 und der ersten Klemmstruktur 47 eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe 38. Vorteilhafterweise wird der Befestigungsbereich 14 als Gewinde, Bajonettverschluss, Raststruktur oder Klebestruktur ausgestaltet. Aufgrund dieses grundsätzlich frei gestaltbaren Befestigungsbereichs 14 ist die Befestigung der Druckausgleichsvorrichtung 1; 100; 200 im Gehäuse flexibel realisierbar und an den gewünschten Anwendungsfall gezielt anpassbar.
In einem zweiten Schritt B erfolgt ein Spritzgießen des Oberteils 60 mit der zylindrischen Wand 62 und dem Boden 64, das eine in axialer Richtung von dem Boden 64 vorstehende zweite Klemmstruktur 66 umfasst. Insbesondere ist diese ringförmig angeordnet und umfasst eine zweite Nut 70. Vorzugsweise verläuft die zweite Klemmstruktur 66 in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand 62.
Vorteilhafterweise wird als Material für das Oberteil 60 und/oder das Unterteil 10; 210 ein thermoplastischer Kunststoff verwendet. Auf diese Weise kann die Druckausgleichsvorrichtung 1; 100; 200 gezielt an die Temperaturanforderungen und die erforderliche chemische Beständigkeit des Einsatzbereichs angepasst werden. Beispielsweise handelt es sich bei den für das Oberteil 60 und/oder das Unterteil 10; 210 verwendeten Materialen um PP-GF, PBT, PA6 oder PA66.
Ein Befestigen der gaspermeablen Membran 50 auf dem Unterteil 10; 210 erfolgt in Schritt C. Dabei wird die gaspermeable Membran 50 insbesondere am radial inneren Ring 36 des radial nach innen ragenden Vorsprungs 30 des Unterteils 10; 210 befestigt. Dies kann einerseits mittels Kleben oder Schweißen erfolgen. So kann die gaspermeable Membran 50 eine selbstklebend ausgerüstete Membranfolie für die Be- und Entlüftung von Gehäusen sein. Der Druckausgleich oder Gasdurchlass findet über eine klebefreie Zone statt. Die gaspermeable Membran kann alternativ auch verschweißt werden. Weiterhin ist es ebenso realisierbar, die gaspermeable Membran bei der Herstellung des Unterteils 10; 210 zu umspritzen. Auf diese Weise ist das Herstellungsverfahren weiter vereinfacht, da ein gesonderter Schritt zur Befestigung der gaspermeablen Membran 50 am Unterteil 10; 210 und insbesondere an dem radial nach innen ragenden Vorsprung 30 entfällt.
In Schritt D wird die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 mit einem Befestigungsbereich 82; 182; 282 in der ersten, vorzugsweise ringförmigen, Klemmstruktur 47, insbesondere der ersten ringförmigen Nut 48, des Unterteils 10; 210 angeordnet. Der Dichtbereich 84; 184; 284 der elastischen Dichtungskomponente 80; 180; 280 erstreckt sich dabei radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung 44.
Ein Anordnen des Oberteils 60 auf dem Unterteil 10 findet in Schritt E so statt, dass das Oberteil 60 mit dem Verbindungsbereich 20 am zweiten axialen Ende 18 des Unterteils 10; 210 in Eingriff steht und die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 mit dem Befestigungsbereich 82; 182; 282 zwischen der ersten Klemmstruktur 47 des Unterteils 10 und der zweiten Klemmstruktur 66 des Oberteils 60 angeordnet ist. Die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 dichtet dadurch die Mehrzahl an Durchlässen 38 so ab, dass ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung 44 und die gaspermeable Membran 50 und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen 38 und die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 verläuft.
Die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 besteht vorzugsweise aus Silikon, Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer. Zudem umfasst die Druckausgleichsvorrichtung 1; 100; 200 radial außen vorzugsweise eine Dichtung wie einen O-Ring, insbesondere benachbart zu einem radial nach außen ragenden Flansch 28 zwischen dem Befestigungsbereich 14 und dem Verbindungsbereich 20.
In beiden Fällen, d.h. sowohl für die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 wie auch die Dichtung, insbesondere den O-Ring 90, ist die Verwendung eines Materials, wie beispielsweise eines Elastomers, wichtig, das den jeweiligen Temperaturanforderungen standhält und die gewünschte chemische Beständigkeit für den jeweiligen Einsatzbereich aufweist. Somit kann die Druckausgleichsvorrichtung 1; 100; 200 weiter an den gewünschten Anwendungsfall angepasst werden. Im Hinblick auf die erforderliche Härte für die elastische Dichtungskomponente 80; 180; 280 und/oder die Dichtung, insbesondere den O-Ring 90, können diese eine ähnliche Härte aufweisen, beispielsweise im Bereich zwischen 40 und 70 Shore A. Insbesondere die Ausgestaltung der elastischen Dichtungskomponente 280 mit dem kurvenförmigen Verlauf weist 288 vorzugsweise eine höhere Härte von bis zu 80 Shore A auf.
6. Bezugszeichenliste 1 Druckausgleichsvorrichtung (1. Ausführungsform)
10 Unterteil
12 erstes axiales Ende
14 Befestigungsbereich
16 Außengewinde im Befestigungsbereich 14
18 zweites axiales Ende
20 Verbindungsbereich
22 radial nach außen vorstehender Bereich
24 Rastmerkmal
26 radial nach innen zurückversetzter Bereich
28 Flansch
30 radial nach innen ragender, umlaufender Vorsprung
32 radial äußerer Ring
34 Verbindungsstege am radial äußeren Ring 32
36 radial innerer Ring
38 Durchlass
40 konische Struktur
44 zentrale Durchgangsöffnung
46 Verbindungsstege in der zentralen Durchgangsöffnung
47 erste Klemm Struktur
48 erste ringförmige Nut
50 gaspermeable Membran
60 Oberteil
62 zylindrische Wand
64 Boden
66 zweite Klemm Struktur
67 Aussparung
68 Stege
70 zweite Nut
72 Rastmerkmal des Oberteils 60 elastische Dichtungskomponente Befestigungsbereich Dichtbereich O-Ring Druckausgleichsvorrichtung (2. Ausführungsform) elastische Dichtungskomponente Befestigungsbereich Dichtbereich Dichtlippe im Dichtbereich 184 Druckausgleichsvorrichtung (3. Ausführungsform) Unterteil konische Struktur Stufe in der konischen Struktur 240 elastische Dichtungskomponente Befestigungsbereich Dichtbereich kurvenförmiger Bereich im Dichtbereich 284

Claims

Patentansprüche
1. Eine Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) für ein Gehäuse, wobei die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) aufweist: a. ein hohlzylindrisches Unterteil (10; 210), das radial außen an einem ersten axialen Ende (12) einen Befestigungsbereich (14) zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende (18) einen Verbindungsbereich (20) umfasst, b. ein Oberteil (60) mit einer zylindrischen Wand (62) und einem Boden (64), das mit dem Verbindungsbereich (20) am zweiten axialen Ende (18) des Unterteils (10; 210) in Eingriff steht, wobei c. das hohlzylindrische Unterteil (10; 210) einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung (30) aufweist, der eine zentrale Durchgangsöffnung (44) definiert und auf einer dem zweiten axialen Ende (18) zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige, Klemmstruktur (47), insbesondere eine erste ringförmige Nut (48), sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung (44) und der ersten Klemmstruktur (47) eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe (38) aufweist, und d. das Oberteil (60) umfasst eine in axialer Richtung von dem Boden (64) vorstehende zweite Klemmstruktur (66), die insbesondere ringförmig angeordnet ist und/oder eine zweite Nut (70) aufweist sowie vorzugsweise in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand (62) verläuft, wobei e. eine gaspermeable Membran (50) die zentrale Durchgangsöffnung (44) abdeckt und f. eine elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) mit einem Befestigungsbereich (82; 182; 184) zwischen der ersten Klemmstruktur (47) des Unterteils (10; 210) und der zweiten Klemmstruktur (66) des Oberteils (60) angeordnet ist und sich mit einem Dichtbereich (84; 184; 284) radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung (44) erstreckt und die Mehrzahl an Durchlässen (38) abdichtet, so dass g. ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung (44) und die gaspermeable Membran (50) und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen (38) und die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) verläuft.
2. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß Patentanspruch 1, wobei der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung (30) benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung (44) in Richtung des zweiten axialen Endes (18) domförmig ausgebildet ist, so dass die gaspermeable Membran (50) und die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) in unterschiedlichen axialen Höhen angeordnet sind und der Dichtbereich (84; 184; 284) der elastischen Dichtungskomponente (80; 180; 280) zumindest teilweise an der domförmigen Ausgestaltung anliegt.
3. Die Druckausgleichsvorrichtung (200) gemäß Patentanspruch 2, wobei der radial nach innen ragende, umlaufende Vorsprung (30) im Bereich der domförmigen Ausgestaltung eine Stufe (242) aufweist, auf der der Dichtbereich (284) der elastischen Dichtungskomponente (280) zumindest teilweise aufliegt.
4. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß Patentanspruch 2 oder 3, die in der zentralen Durchgangsöffnung (44) eine Mehrzahl von sternförmig angeordneten Verbindungsstegen (46) aufweist.
5. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) einen T-förmig ausgestalten Befestigungsbereich (82; 182; 282) aufweist, so dass sich der Dichtbereich (84; 184; 284) senkrecht von dem T-förmigen Befestigungsbereich (82; 182; 282) erstreckt.
6. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elastische Dichtungskomponente (80; 180) aufweist: a. einen sich radial nach innen verjüngenden Dichtbereich (84; 184) und/oder b. mindestens einen axial nach oben oder unten ragenden ringförmigen Vorsprung (186) auf einer radial inneren Seite des Dichtbereichs (184), vorzugsweise drei ringförmige Vorsprünge oder Dichtlippen (186) und besonders bevorzugt drei axial nach oben und drei axial nach unten ragende ringförmige Vorsprünge oder Dichtlippen (186).
7. Die Druckausgleichsvorrichtung (200) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die elastische Dichtungskomponente (280) im Querschnitt radial innen kurvenförmig verläuft, vorzugsweise umgekehrt U-förmig.
8. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Oberteil (60) und/oder das Unterteil (10; 210) aus thermoplastischem Kunststoff besteht.
9. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die gaspermeable Membran (50) an dem radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung (30) benachbart zur zentralen Durchgangsöffnung (44) mittels Kleben, Schweißen oder integralem Umspritzen befestigt ist.
10. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) aus Silikon, Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer besteht.
11. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, die weiterhin radial außen Dichtung, insbesondere einen O-Ring (90), aufweist, vorzugsweise benachbart zu einem radial nach außen ragenden Flansch (28) zwischen dem Befestigungsbereich (14) und dem Verbindungsbereich (20).
12. Die Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Befestigungsbereich (14) ausgestaltet ist als Gewinde, Bajonettverschluss, Raststruktur oder Klebestruktur.
13. Ein Gehäuse, insbesondere ein Batteriegehäuse, mit einer Öffnung, in der eine Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 12 angeordnet ist. Ein Herstellungsverfahren einer Druckausgleichsvorrichtung (1; 100; 200) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12, das die folgenden Schritte aufweist: a. Spritzgießen (A) eines hohlzylindrischen Unterteils (10; 210), das radial außen an einem ersten axialen Ende (12) einen Befestigungsbereich (14) zur Befestigung an dem Gehäuse und an einem zweiten axialen Ende (18) einen Verbindungsbereich (20) umfasst, wobei das hohlzylindrische Unterteil (10; 210) einen radial nach innen ragenden, umlaufenden Vorsprung (30) aufweist, der eine zentrale Durchgangsöffnung (44) definiert und auf einer dem zweiten axialen Ende (18) zugewandten Seite eine erste, vorzugsweise ringförmige, Klemmstruktur (47), insbesondere eine erste ringförmige Nut (48), sowie zwischen der zentralen Durchgangsöffnung (44) und der ersten Klemmstruktur (47) eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Durchlässe (38) aufweist, und b. Spritzgießen (B) eines Oberteils (60) mit einer zylindrischen Wand (62) und einem Boden (64), das eine in axialer Richtung von dem Boden (64) vorstehende zweite Klemmstruktur (66) umfasst, die insbesondere ringförmig angeordnet ist und/oder eine zweite Nut (70) aufweist sowie vorzugsweise in axialer Richtung parallel zur zylindrischen Wand (62) verläuft, c. Befestigen (C) einer gaspermeablen Membran (50) auf dem Unterteil (10; 210), d. Anordnen (D) einer elastischen Dichtungskomponente (80; 180; 280) mit einem Befestigungsbereich (82; 182; 282) in der ersten Klemmstruktur (47) des Unterteils (10; 210), wobei sich ein Dichtbereich (82; 182; 282) der elastischen Dichtungskomponente (80; 180; 280) radial einwärts in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung (44) erstreckt, und e. Anordnen (E) des Oberteils (60) auf dem Unterteil (10; 210), so dass das Oberteil (60) mit dem Verbindungsbereich (20) am zweiten axialen Ende (18) des Unterteils (10; 210) in Eingriff steht und die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) mit dem Befestigungsbereich (82; 182; 282) zwischen der ersten Klemmstruktur (47) des Unterteils (10; 210) und der zweiten Klemmstruktur (66) des Oberteils (60) angeordnet ist, wobei die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) die Mehrzahl an Durchlässen (38) so abdichtet, dass ein Be- und Entlüftungsweg über die zentrale Durchgangsöffnung (44) und die gaspermeable Membran (50) und ein Notentlüftungsweg über die Mehrzahl an Durchlässen (38) und die elastische Dichtungskomponente (80; 180; 280) verläuft. Das Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 14, wobei der Schritt des Befestigens (C) der gaspermeablen Membran (50) auf dem Unterteil (10; 210) das Umspritzen der gaspermeablen Membran (50) während des Spritzgießens des Unterteils (10; 210) umfasst.
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