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Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Gehäuse mit einer Verschlussvorrichtung. Insbesondere handelt es sich bei dem Gehäuse um ein Gehäuse für ein Speichermodul eines Fahrzeugs.
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Gehäuse, welche zur Aufnahme einer technischen Komponente, wie z. B. einem Speichermodul für ein Fahrzeug, vorgesehen sind, müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, um den wechselnden Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs gerecht zu werden. Ein derartiges Gehäuse dient dazu, das Speichermodul vor Umgebungseinflüssen, z. B. Wasser und Schmutz, zu schützen. Das Gehäuse muss deshalb prinzipiell bis zu einem bestimmten zulässigen Wassereintrag (sog. zulässige Leckrate) abgedichtet ausgebildet sein. Im Schadensfall des erwähnten Speichermoduls aufgrund extremen Drucks in einer oder mehreren der Speicherzellen und einer sich daran anschließenden Öffnung der Speicherzelle(n), kann durch den aus der Speicherzelle austretenden Gasstrom in kurzer Zeit ein hoher Überdruck in dem Gehäuse entstehen. Um das Gehäuse nicht druckfest ausführen zu müssen, ist deshalb eine Notentgasung erforderlich, so dass der in dem Gehäuse entstehende Überdruck mit einem ausreichend großen Volumenstrom abgebaut werden kann. Die im Betrieb des Speichermoduls entstehende Wärme wird typischerweise durch einen Kühler bzw. einen Kühlmittelverdampfer aus dem Inneren des Speichermoduls abgeführt. Hierdurch ist die Entstehung eines Kondensats möglich, welches sich bei einem abgedichteten Gehäuse am Boden des Gehäuses sammelt. Da dies auf Dauer unerwünscht ist, ist ein Abfluss des Kondensats erforderlich. Wird das in dem Gehäuse angeordnete Speichermodul in einem Fahrzeug eingesetzt, so ist aufgrund der wechselnden Einsatzbedingungen, z. B. in unterschiedlichen Temperatur- und/oder Höhenregionen, ferner ein Druckausgleich vorzusehen, welcher den im Inneren des Gehäuses vorherrschenden Druck an den Umgebungsdruck angleicht.
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Zur Realisierung der oben beschriebenen Funktionen – Dichtigkeit, Druckentlastung im Falle einer Notentgasung der Speicherzellen, Druckausgleich zwischen Gehäuseinnerem und Umgebung, Kondensatabfuhr – sind aus dem Stand der Technik – jeweils für sich getrennt – unterschiedliche Lösungen bekannt. Notentgasungselemente gibt es z. B. in der Form von Berstscheiben und Überdruckventilen. Kondensatabführungen bzw. Wasserabführungen als auch Schwimmer werden im Umfeld von Fahrzeugen vor allem an Öffnungen von Hohlräumen in der Karosserie eingesetzt. Druckausgleichselemente, die Schmutz und Lufteintrag minimieren, sind beispielsweise von Achsgetrieben bekannt. Aufgrund der räumlich beengten Einbausituation können die oben genannten Funktionen nicht durch separate, eine jeweilige Einzelfunktion übernehmende Elemente realisiert werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussvorrichtung und ein Gehäuse zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs, einer Kondensatabfuhr sowie Abdichtung für ein gegenüber der Umwelt abgeschlossenes Gehäuse, das zur Aufnahme einer technischen Komponente dient, anzugeben.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Verschlussvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Gehäuse gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft eine Verschlussvorrichtung zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes, insbesondere bei Wasserdurchfahrt abgedichtetes, Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente, insbesondere in einem Fahrzeug, vorgesehen ist und eine Gehäuseöffnung aufweist. Die Verschlussvorrichtung umfasst ein die Gehäuseöffnung verschließendes Verschlusselement, das derart ausgebildet und/oder derart relativ zu der Gehäuseöffnung angeordnet ist, dass durch die auf das Verschlusselement wirkende Schwerkraft in einer ersten Verschlussstellung zumindest ein Pfad in dem Verschlusselement oder durch das Verschlusselement ausgebildet ist, der einen Luftaustausch des Gehäuseinneren mit der Umgebung sowie einen Kondenswasserabfluss ermöglicht, wobei der zwischen der Rahmenöffnung und dem Verschlusselement gebildete Öffnungsquerschnitt derart bemessen ist, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen Drucks im inneren des Gehäuses dieser in einer vorgegebenen Zeit um eine vorgegebene Druckdifferenz abbaubar ist. Durch von der Umgebung auf das Verschlusselement auftreffendes Fluid, insbesondere Wasser, ist eine zweite Verschlussstellung des Verschlusselements bewirkbar, in der der Pfad dichtend verschlossen ist.
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Bei dem Gehäuse handelt es sich beispielsweise um ein Gehäuse für ein Speichermodul eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung dichtet das Gehäuse zum Außenbereich hin (d. h. der Umgebung) gegen Wasser und Schmutz ab. Diesen Einflüssen ist das Gehäuse bzw. die Verschlussvorrichtung beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt oder Spritzwasser bei Verwendung in einem Fahrzeug ausgesetzt. Im Schadensfall der in dem Gehäuse angeordneten Komponente ermöglicht eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung, den im Gehäuseinneren in kurzer Zeit entstehenden Überdruck mit einem ausreichend großen Volumenstrom abzubauen. Bei einem zu großen Überdruck kann das Verschlusselement sogar von der Gehäuseöffnung abgelöst werden, so dass der Querschnitt der Gehäuseöffnung zum Druckabbau zur Verfügung steht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung braucht das Gehäuse nicht als Druckbehälter ausgelegt zu werden. Die Notentgasung ist beispielsweise auch dann sichergestellt, wenn die technische Komponente als aktiv gekühltes Speichermodul ausgebildet ist und ein Kühlerbruch im Inneren des Gehäuses vorliegt. Im Normalbetrieb ermöglicht die Verschlussvorrichtung einen Druckausgleich des Gehäuseinneren mit der Umgebung, beispielsweise bei Passfahrten. Schließlich stellt die Verschlussvorrichtung einen Berührschutz dar, da spannungsführende Teile im Inneren des Gehäuses nicht berührt werden können.
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Die Verschlussvorrichtung umfasst einen an einer Gehäuseöffnung befestigbaren Rahmen mit einer Rahmenöffnung. Werden der Rahmen und/oder das Verschlusselement aus einem Kunststoff gebildet, wie dies gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, so lässt sich die Verschlussvorrichtung auf einfache und kastengünstige Weise realisieren, da sämtliche Komponenten im Spritzgussverfahren herstellbar sind.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist im Bereich der Gehäuseöffnung oder der Rahmenöffnung eine umlaufende Dichtung angeordnet. Je nach Ausgestaltung des Verschlusselements ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Verschlusselement zumindest in der zweiten Verschlussstellung gegen die Dichtung gepresst. Die umlaufende Dichtung dient dazu, die Rahmenöffnung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Wasser und Schmutz bei anliegendem Verschlusselement abzudichten, z. B., wenn sich das Verschlusselement in der zweiten Verschlussstellung befindet. Zusätzlich kann die Dichtung im Bereich der Rahmenöffnung derart ausgebildet sein, dass der an dem Gehäuse befestigte Rahmen der Verschlussvorrichtung gegenüber diesem abgedichtet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung verläuft der Pfad, über den der Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung erfolgt, zumindest abschnittsweise zwischen der Gehäuseöffnung oder der Rahmenöffnung und dem Verschlusselement. Bei dieser Ausgestaltung ist das Verschlusselement als Ganzes an den Rand der Rahmenöffnung und der Dichtung pressbar.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Verschlusselement als Schwimmer ausgebildet, wodurch das Verschlusselement selbst an den Rand der Gehäuseöffnung oder der Rahmenöffnung oder der Dichtung pressbar ist, wodurch der Pfad durch von außerhalb des Gehäuseinneren (d. h. von der Umgebung her) auf den Schwimmer auftreffendes Wasser verschließbar ist. Durch die Verwendung des einfachen Schwimmer-Prinzips lässt sich eine einfache und kostengünstige Verschlussvorrichtung zur Abdichtung des Gehäuseinneren, z. B. bei einer Wasserdurchfahrt, bereitstellen. Der Schwimmer wird vorzugsweise durch den Rahmen geführt, so dass sich dieser bei auf ihn einwirkender Schwerkraft nicht von dem Rahmen lösen kann.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, die Gehäuseöffnung oder die Rahmenöffnung mit einem luft- und fluiddurchlässigen Gestrick oder einer Membran zu versehen. Hierdurch kann ein Salznebel- und Staubeintrag in das Innere des Gehäuses weiter minimiert werden. Ferner dient ein solches Gestrick oder Membran als Explosionsschutz vom Gehäuseinneren nach außen und von außen nach innen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfassen das Verschlusselement und/oder das Gehäuse oder der Rahmen ein Wegbegrenzungsmittel, welches eine Bewegung des Verschlusselements relativ zu dem Gehäuse oder dem Rahmen in Schwerkraftrichtung begrenzt und dadurch den Öffnungsquerschnitt in der ersten Verschlussstellung ausbildet. Das Wegbegrenzungsmittel an dem Verschlusselement kann beispielsweise durch die Rahmenöffnung und/oder die Gehäuseöffnung des Gehäuses treten und auf die jeweilige Öffnung einwirken. Beispielsweise kann das Wegbegrenzungsmittel als umlaufender Flansch oder in Gestalt einer Mehrzahl an Rasthaken oder -nasen, die an dem Verschlusselement und/oder dem Rahmen vorgesehen sind, ausgebildet sein. Alternativ kann das Wegbegrenzungsmittel auch auf den Rahmen des Verschlusselements selbst wirken.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Verschlussvorrichtung mit einem Schutzelement aus einer elastomeren Membran mit einem Schlitz zur Umgebung hin abgeschlossen, wobei sich der Schlitz bei Belastung vom Gehäuseinneren her öffnet. Zweckmäßigerweise weist der Schlitz eine S-förmige Gestalt auf. Hierdurch kann ein Schmutzschutz bereitgestellt werden. Durch den vorzugsweise sehr dünn ausgeführten Schlitz kann beispielsweise Kondenswasser vom Gehäuseinneren her nach außen ablaufen. Erfolgt eine (teilweise) Belastung von außen, wie dies beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt der Fall ist, so verschließt sich der Schlitz aufgrund seiner Elastizität zumindest teilweise. Hierdurch wird verhindert, dass das Verschlusselement übermäßig mit Schmutz beaufschlagt wird und aufgrund von Verunreinigungen in seiner Bewegung beeinträchtigt werden kann. Hierdurch kann die angestrebte Funktionalität der Notentgasung, des Druckausgleichs sowie der Kondensatabfuhr dauerhaft – ohne weitere Reinigungsmaßnahmen – sichergestellt werden. Bei Tiefentemperaturen stellt das Schutzelement zudem sicher, dass anstatt des Verschlusselements der Schlitz des Schutzelements vereist.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass das Verschlusselement einen Führungsabschnitt aufweist, der durch die Rahmenöffnung und/oder die Gehäuseöffnung ins Gehäuseinnere hindurch ragt, wobei das Verschlusselement im Gehäuseinneren durch ein Anlageteil geführt ist.
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Die Erfindung schafft weiterhin ein Gehäuse für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, ein sog. Speichermodul, insbesondere für ein Fahrzeug, das eine oben beschriebene Verschlussvorrichtung umfasst. Insbesondere ist die Verschlussvorrichtung in Schwerkraftrichtung am Boden des Gehäuses angeordnet.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Verschlussvorrichtung das Gehäuseinnere mit einem Fahrzeugaußenraum verbindet. Auf diese Weise ist beispielsweise sichergestellt, dass im Fall einer Notentgasung aufgrund eines Defekts der technischen Komponente im Gehäuseinneren die daraus resultierenden Gase nicht in den Fahrzeuginnenraum (Fahrgastzelle) geleitet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse aus einem Material gebildet ist, welches bis zu einem vorgegebenen Druck, der durch einen Fehlerfall, insbesondere einen Entgasungsvorgang, der technischen Komponente definiert ist, druckfest ist. Hierdurch kann das Gehäuse aus kostengünstigeren Materialien gefertigt sein. Zudem lässt sich das Gehäuse mit einem geringeren Gewicht bereitstellen.
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Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse einen Schacht auf, in dem die Verschlussvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch liegt die Verschlussvorrichtung geschützt in dem Schacht des Gehäuses, so dass das Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser zusätzlich durch die physikalische Anordnung erschwert ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das dem Fahrzeugaußenraum zugewandte Ende des Schachts mit einem Flammschutzgitter zu versehen.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das Schutzelement an dem Gehäuse befestigt sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante,
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2 eine perspektivische Darstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von oben,
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3 eine perspektivische Darstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von unten,
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4 eine perspektivische Darstellung eines Verschlusselements der Verschlussvorrichtung gemäß 1 von oben,
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5 eine schematische Querschnittsdarstellung der in das Gehäuse eingebauten Verschlussvorrichtung gemäß 1,
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6 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante,
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7a eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltungsvariante von unten, wobei die Verschlussvorrichtung an einem Gehäuse angeordnet ist,
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7b eine Querschnittsdarstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 7a längs der Linie A-A,
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7c eine Querschnittsdarstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 1,
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7d eine Querschnittsdarstellung der Verschlussvorrichtung gemäß 7a längs der Linie B-B, und
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8 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltungsvariante.
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1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 1 zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umwelt abgeschlossenes Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsvariante. Das Gehäuse ist in 1 nicht dargestellt. Die Verschlussvorrichtung 1 ist in der korrekten Einbauposition, in der diese an einem Boden des Gehäuses befestigt wird, dargestellt. Aus Kosten- und Fertigungsgründen können – mit Ausnahme einer nachfolgend näher beschriebenen Dichtung – sämtliche Elemente der Verschlussvorrichtung aus einem 2-Komponenten-Kunststoffspritzguss gebildet sein.
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Die Verschlussvorrichtung 1 umfasst einen Rahmen 10 mit einer darin ausgebildeten Rahmenöffnung 11. Auf einer Oberseite des Rahmens 10, d. h. derjenigen Seite, welche dem Gehäuseinneren zugewandt ist, ist eine Dichtung 20 angeordnet. Diese weist eine der Größe des Rahmens 10 entsprechende Größe auf. Im Zentrum der Dichtung 20 ist eine Öffnung 23 ausgebildet, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel kleiner als die Rahmenöffnung 11 ist. Die Dichtung 20 bildet damit einen oberen Abschluss des Rahmens 10. Die Dichtung 20 und der Rahmen 10 können als separate Bauteile ausgebildet sein, welche im Rahmen des Herstellungsprozesses miteinander verbunden werden. Die Verbindung muss dabei nicht permanenter Natur sein. Die Dichtung 20 kann vielmehr lediglich auf die Oberseite des Rahmens 10 aufgelegt sein. Alternativ können der Rahmen 10 und die Dichtung 20 in einem gemeinsamen Bauteil verwirklicht sein, das beispielsweise durch das bekannte Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist.
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Die Öffnung 23 der Dichtung 20 ist von einem Dichtungswulst 22 umlaufen, welcher nach Einbau der Verschlussvorrichtung in das Gehäuse an dem Boden des Gehäuses dichtend anliegt, wobei die Öffnung 23 der Dichtung 20 und die Rahmenöffnung 11 korrespondierend zu einer Öffnung im Boden des Gehäuses angeordnet sind. Vom Rand der Öffnung 23 erstreckt sich in einem Winkel eine umlaufende Dichtungslippe 21 weg (das Wegdrücken ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Dichtungslippe 21 umläuft dabei die Öffnung 23 vollständig und ist aufgrund ihrer im Querschnitt flügelartigen Gestalt unter Druckbeaufschlagung verformbar.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drückt ein Verschlusselement 30, das als Schwimmer ausgebildet ist, an die Dichtungslippe 21, wie dies beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt oder allgemein einer Beaufschlagung der Verschlussvorrichtung 1 mit Wasser von unten der Fall wäre. Es versteht sich, dass aufgrund der Schwerkraftrichtung das Verschlusselement 30 an sich beabstandet zu der Dichtungslippe 21 angeordnet ist, um in dieser ersten Verschlussstellung einen Pfad zwischen dem Verschlusselement und der Rahmenöffnung 11 bzw. der Öffnung 23 der Dichtung 20 auszubilden. Über diesen Pfad ist ein Luftaustausch des Gehäuseinneren mit der Umgebung sowie ein Kondenswasserabfluss ermöglicht. In dieser ersten Verschlussstellung ist der Abstand zwischen dem Verschlusselement und der Rahmenöffnung 11 bzw. der Öffnung 23 der Dichtung 20 derart, dass ein zwischen diesen gebildeter Öffnungsquerschnitt derart bemessen ist, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen Drucks im Inneren des Gehäuses dieser in einer vorgegebenen Zeit um eine vorgegebene Druckdifferenz abbaubar ist. Dabei wird die Verschlussvorrichtung 1 im Falle dieser „Notentgasung” unter normalen Umständen weder beschädigt noch in seiner Anordnung der Komponenten zueinander verändert. Ist der im Inneren des Gehäuses entstehende Druck so hoch, dass dieser bei der beschriebenen Auslegung nicht ausreichend schnell abgebaut werden kann, so kann sich das Verschlusselement optional auch von dem Rahmen ablösen, um einen vergrößerten Öffnungsquerschnitt bereitzustellen.
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Um eine ungehinderte Bewegung des Verschlusselements 30 in einer Achse parallel zur Schwerkraftrichtung zu ermöglichen, um dadurch einen Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Verschlussstellung, und umgekehrt, sicherzustellen, weist der Rahmen 10 an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils zumindest einen Schlitz auf, in welchen ein korrespondierender Vorsprung des Verschlusselements 30 gleitend gelagert ist. Wie aus der perspektivischen Darstellung der 2 der Verschlussvorrichtung 1 von oben gut erkennbar ist, weist der Rahmen 10 im Ausführungsbeispiel auf einer Seite beispielhaft zwei Schlitze 12a, 12b auf. Die Anzahl der Schlitze kann von der in 2 gezeigten Anzahl selbstverständlich variieren. Obwohl in 2 und auch in den anderen Figuren nicht erkennbar, weist der Rahmen 10 auf der den Schlitzen 12a, 12b gegenüberliegenden Seite des Rahmens ebenfalls derartige Schlitze auf, wobei die Anzahl der Schlitze prinzipiell beliebig gewählt sein kann. Die entsprechenden, in die Schlitze 12a, 12b eingreifenden Vorsprünge des Verschlusselements 30 sind exemplarisch in der perspektivischen Darstellung des Verschlusselements 30 in der 4 dargestellt. Dabei sind die Vorsprünge mit dem Bezugszeichen 31a und 31b gekennzeichnet, die in die Schlitze 12a, 12b des Rahmens 10 eingreifen.
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Das Verschlusselement 30 ist aus einem Oberteil 34 und einem Unterteil 35 gebildet, welche miteinander verschweißt sind. Wahlweise kann entweder das Oberteil 34 oder das Unterteil 35 des Verschlusselements 30 vor dem Verbinden bereits als Schwimmer ausgebildet sein. Die Schwimmerfunktionalität des Verschlusselements 30 kann jedoch auch erst durch das Zusammenfügen von Ober- und Unterteil 34, 35 erzeugt werden, indem das zwischen diesen beiden Teilen umschlossene Volumen luftgefüllt wird.
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Wie aus der perspektivischen Darstellung der 4 hervorgeht, weist das Oberteil 34 einen gegenüber der Hauptfläche hervorgehobenen Abschnitt 30 auf. Der hervorgehobene Abschnitt 32 ist im Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet und an die Gestalt der Öffnung 23 der Dichtung 20 und damit der Rahmenöffnung 11 angepasst. Der Übergang zwischen dem Abschnitt 32 und der Hauptfläche der Oberseite 34 ist als Anlagefläche 33 ausgebildet.
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Durch die Gestalt des Oberteils 34 des Verschlusselements 30 wird bei durch von der Umgebung auf das Verschlusselement 30 auftreffendes Wasser in der zweiten Verschlussrichtung eine innige Anlage zwischen der Dichtungslippe 21 und der Anlagefläche 33 des Verschlusselements 30 erzielt. Insbesondere kann durch den S-förmigen Querschnitt der Dichtungslippe 21 und den von der Hauptfläche des Oberteils 34 zu dem Abschnitt 32 sanft ansteigenden Anlagefläche 33 eine nahezu vollständige Anlage der beiden Komponenten zueinander erreicht werden. Hierdurch wird eine besonders gute Dichtwirkung erzielt.
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Obwohl in der Figur nicht dargestellt, kann die Rahmenöffnung 11 mit einem luft- und fluiddurchlässigen Gestrick oder einer Membran versehen sein, welche den Eintrag von Salznebel und Wasserdampf in das Gehäuseinnere einschränkt. Darüber hinaus wird bei einer Fehlfunktion des Verschlusselements 30 der Wassereintrag in das Gehäuseinnere reduziert.
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5 zeigt in einer Querschnittsdarstellung die in 1 gezeigte Verschlussvorrichtung in einem Gehäuse 100. Dargestellt ist das Verschlusselement in seiner zweiten Verschlussstellung, in der der zwischen dem Verschlusselement 30 und der Rahmenöffnung 11 bzw. der Öffnung 23 der Dichtung gebildete Pfad verschlossen ist. Das Gehäuse 100 dient beispielsweise zur Aufnahme eines Speichermoduls, wie dieses für elektrifizierte Antriebe verwendet wird. Ein derartiges Speichermodul umfasst eine Mehrzahl an Speicherzellen, welche aufgrund der im Betrieb entstehenden Wärme gekühlt werden müssen. Bei einem Defekt, einem sog. thermischen Vorfall, kann es beispielsweise zu einem Öffnen einer der Speicherzellen kommen, so dass ein Gasstrom aus dieser entweicht und ein Überdruck im Gehäuseinneren 110 entsteht. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines nicht druckfest ausgelegten Gehäuses, da die Funktion einer Notentgasung durch die vorstehend beschriebene Verschlussvorrichtung übernommen wird.
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Das Gehäuse 100 ist in 5 nur ausschnittsweise dargestellt. Die Verschlussvorrichtung 1 ist vorzugsweise in einem Gehäuseschacht 103 des Gehäuses 100 angeordnet. Der Gehäuseschacht 103 ist vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Bodens 101 des Gehäuses 100 angeordnet und steht mit einem Fahrzeugaußenraum 200 in Verbindung. Im Falle einer Notentgasung entweicht das Gas in diesen und nicht in den Fahrzeuginnenraum. Die Verbindung der Verschlussvorrichtung 1 mit dem Gehäuse erfolgt bevorzugt über eine Anzahl an Schraubverbindungen. Hierzu sind, wie dies den 2 und 3 entnehmbar ist, Bohrungen 5 entlang des Umfangs der Rahmenöffnung 11 vorgesehen. Die Verwendung von Schraubverbindungen ermöglicht einen eventuell notwendigen Austausch der Verschlussvorrichtung 1. Alternativ kann auch jede andere Verbindungsart, z. B. Verschweißung, Nieten, Einklipsen usw. verwendet werden. Der Dichtungswulst 22 der Dichtung wird durch die Befestigung der Verschlussvorrichtung 1 zur Abdichtung der Verbindung fest an das Gehäuse 100 gepresst. Der Dichtungswulst 22 umläuft die Gehäuseöffnung 102 dabei vollständig und wird in Einbaulage verdrückt, was in 5 nicht dargestellt ist. An dem von der Verschlussvorrichtung 1 abgewandten Ende des Gehäuseschachts 103 kann ein in den Figuren nicht dargestelltes Flammschutzgitter angeordnet sein.
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6 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 1 zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr für ein gegenüber der Umwelt abgeschlossenes Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. Die Verschlussvorrichtung 1, welche in der 6 in ihrer korrekten Einbauposition dargestellt ist, ist am Boden 101 eines Gehäuses 100 befestigt. Die Verschlussvorrichtung 1 ist dabei wiederum in einem Gehäuseschacht 103 des Gehäuses 100 angeordnet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseschacht 103 vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Bodens 101 des Gehäuses 100 angeordnet.
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Mit dem Ende 104 des Gehäuseschachts 103 ist ein Schutzelement 40 verbunden. Das Schutzelement 40 ist aus einer elastomeren Membran gebildet und weist lediglich beispielhaft eine im Querschnitt glockenförmige Gestalt auf. Am Boden des Schutzelements 40 ist ein Schlitz 41 vorgesehen, der vorzugsweise sehr dünn ausgeführt ist. Der Schlitz 41 des Schmutzschutzes öffnet bei kleiner Belastung von innen, d. h. von Seiten des Verschlusselements 1, her. Hingegen schließt der Schlitz 41 aufgrund der Materialeigenschaften des Schutzelements zumindest teilweise bei einer Belastung von außen, wie z. B. bei auf das Schutzelement 40 auftreffendes Wasser. Wie in der Querschnittsdarstellung der 6 ersichtlich, ist der Schlitz 41 unter normalen Umständen geöffnet, um einen Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren 110 und der Umgebung 200 zu ermöglichen. Hierdurch wird auch die Abfuhr von Kondenswasser durch den zwischen dem Verschlusselement 30 und dem Rahmen 10 gebildete Pfad begünstigt.
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Das Schutzelement 40 ist beispielsweise über eine Verschraubung (in 6 nicht dargestellt) mit dem Gehäuseschacht 103 oder einem anderen Teil des Gehäuses 100 mechanisch verbunden. Eine Verbindung zwischen der Umgebung 200, d. h. dem Fahrzeugaußenraum, und dem Inneren des Gehäuseschachts 100 besteht dabei lediglich über den Schlitz 41 des Schutzelements 40.
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Die Gestalt des Schutzelements 40 und die Gestalt des Verschlusselements 30 sind vorzugsweise aneinander angepasst, so dass zwischen diesen Komponenten ein in etwa gleichförmiger Zwischenraum 42 gebildet ist. Durch das in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls im Querschnitt glockenförmig ausgebildete Verschlusselement 30 mit großem luftgefülltem Innenraum kann bei auf das Verschlusselement 30 auftretendes Wasser im Falle einer Wasserdurchfahrt ein großes Auftriebsmoment bereitgestellt werden.
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Um eine Bewegung des Verschlusselements 30 relativ zu dem Rahmen 10 der Verschlussvorrichtung 1 in Schwerkraftrichtung zu begrenzen, ragt ein in Gestalt einer Mehrzahl an Rasthaken ausgebildetes Wegbegrenzungsmittel 32 durch die Rahmenöffnung 11 und die Gehäuseöffnung 102 hindurch. Die an Laschenenden ausgebildeten Vorsprünge der Rasthaken 32 stützen sich dabei an der Rahmenöffnung 102 ab, wenn sich das Verschlusselement 30 in seiner ersten Verschlussöffnung befindet, so dass ein Luftaustausch zwischen dem Gehäuseinneren 110 und der Umgebung möglich ist.
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Die 7a bis 7d zeigen in unterschiedlichen Darstellungen eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung. In 7a ist die Verschlussvorrichtung 1 in Schwerkraftrichtung von unten dargestellt, wobei die Verschlussvorrichtung an dem Gehäuse 100 befestigt ist. Aus dieser Darstellung geht insbesondere der Verlauf des Schlitzes 41 des mit beispielhaft vier Schrauben 43 an dem Gehäuse befestigten Schutzelements 40 hervor. Aus dieser Darstellung ist gut erkennbar, dass der Schlitz 41 eine S-förmige Gestalt aufweist. Wie aus den Querschnittsdarstellungen der 7b, 7c und 7d besser hervorgeht, unterscheidet sich das Verschlusselement 30 von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Art des Wegbegrenzungsmittels und in einem größeren Schwimmervolumen. Das Verschlusselement 30 weist eine an die Gestalt des aus einer elastomeren Membran bestehenden Schutzelements 40 angepasste, glockenförmige Querschnittsform auf, wobei das Wegbegrenzungsmittel 32 (vgl. 7d) in Gestalt eines umlaufenden Flansches ausgebildet ist, welcher sich an einem Wulst am unteren Ende des Rahmens 10 in seiner ersten Verschlussstellung abstützt. Hierdurch bedingt ragt kein Bauteil des Verschlusselements durch die Rahmenöffnung 11 und die Gehäuseöffnung 102 hindurch. Wie weiterhin aus 7d gut hervorgeht, ermöglicht die S-förmige Gestalt des Schlitzes 41 das Ablaufen von Kondensat oder das Öffnen aufgrund eines im Gehäuseinneren herrschenden Überdrucks an mehreren Stellen des Schutzelements 40.
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Eine vierte Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung ist in der schematischen Querschnittsdarstellung der 8 gezeigt. Dieses unterscheidet sich von den in Verbindung mit 6 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Querschnittsgestalt des Verschlusselements 30. Dieses weist einen sich in Richtung des Gehäuseinneren erstreckenden Hals 39 auf, der als Führungsabschnitt des Verschlusselements 30 fungiert. Der Hals 39 ragt dabei durch die Rahmenöffnung 11 und die Gehäuseöffnung 102 hindurch und weist an seinem obersten Ende ein als Flansch ausgebildetes Wegbegrenzungsmittel 32 auf. Der Flansch 32 stützt sich dabei an einem Anlageteil 105 ab, welches im Bereich der Gehäuseöffnung 102 montiert ist und ins Gehäuseinnere ragt. Das Abstützen des Flansches ist in der gezeigten Querschnittsdarstellung nicht erkennbar. Das Anlageteil 105 weist z. B. zwei in einem Abstand zueinander verlaufende und umlaufende Stege 106 auf, welche dem Hals 39 eine gute Führung bieten. In der Figur sind lediglich untere, der Gehäuseöffnung 102 zugewandte Stege 106 dargestellt.
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Stützt sich der Flansch 32 an dem Anlageteil 105 ab, so befindet sich das Verschlusselement 30 in seiner ersten Verschlussstellung, die in 8 dargestellt ist. Dies bedeutet, es ist ein Pfad zwischen dem Gehäuseinneren 110 und der Umgebung 200 ausgebildet, welcher einen Druckausgleich sowie das Abführen von Kondenswasser ermöglicht.
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Aus der Figur nicht ersichtlich, für einen Fachmann jedoch ohne Weiteres verständlich, ist das Anlageteil 105 nicht in Form eines durchgängigen, umlaufenden Zylinders ausgebildet, sondern mit wenigstens einem Durchbruch versehen, um das Ablaufen von Kondenswasser sowie den Druckausgleich zu ermöglichen. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die durch den Hals 39 und das Anlageteil 105 bereitgestellte Führung ein Drehmoment des Verschlusselements 30 besser abstützt. Darüber hinaus wird eine Vereisung oder ein Aneisen des Verschlusselements 30 an die Führung bei einer Wasserdurchfahrt verbessert, da sich die Führung des Verschlusselements im Innenraum des Gehäuses 100 befindet.
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Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung ermöglicht in einem Bauelement die kombinierte Bereitstellung einer Notentgasung, eines Druckausgleichs sowie einer Kondensatabfuhr. Die Verschlussvorrichtung dichtet das Gehäuseinnere zur Umgebung hin gegen Wasser und Schmutz ab. Dadurch, dass im normalen Betrieb (erste Verschlussstellung) das Verschlusselement beabstandet zu der Öffnung 23 der Dichtung 20 bzw. der Rahmenöffnung 11 ist, ist der Abfluss von eventuell entstehendem Kondensat ermöglicht. Darüber hinaus wird durch den Öffnungsquerschnitt ein Druckausgleich des Speicherinneren mit der Umgebung bereitgestellt. Im Schadensfall einer technischen Komponente im Gehäuseinneren kann durch die Bemessung des Öffnungsquerschnitts ein etwa entstehender Überdruck gezielt aus dem Gehäuse entweichen. Dadurch, dass der zwischen der Rahmenöffnung bzw. der Öffnung 23 der Dichtung und dem Verschlusselement 30 gebildete Öffnungsquerschnitt derart bemessen ist, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks im Inneren des Gehäuses dieser in einer vorgegebenen Zeit um eine vorgegebene Druckdifferenz abbaubar ist, werden weder die Verschlussvorrichtung 1 noch das Gehäuse beschädigt, wodurch ein vergrößerter Querschnitt zur Verfügung steht. Diese als Notentgasung bezeichnete Funktion ermöglicht es, das Gehäuse aus einem kostengünstigen Material zu fertigen, welches nur begrenzt, d. h. bis zu einem vorgegebenen maximalen Druck, druckbeständig ist. Sämtliche beschriebenen Funktionen können durch die vorgeschlagene Verschlussvorrichtung mit minimalen Kosten realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlussvorrichtung
- 5
- Bohrungen
- 10
- Rahmen
- 11
- Rahmenöffnung
- 12a, 12b
- Schlitz
- 13
- Dichtung
- 20
- Dichtung
- 21
- Dichtungslippe
- 22
- Dichtungswulst
- 23
- Öffnung der Dichtung 20
- 30
- Verschlusselement
- 31a, 31b
- Vorsprung
- 32
- Wegbegrenzungsmittel
- 33
- Anlagefläche des Verschlusselements
- 34
- Oberteil des Verschlusselements
- 35
- Unterteil des Verschlusselements
- 36
- Kondensatablauföffnung
- 37
- wasserundurchlässiges Gestrick/Membran
- 38
- luftgefüllter Innenraum des Verschlusselements
- 39
- Hals (Führungsabschnitt)
- 40
- Schutzelement
- 41
- Schlitz
- 42
- Zwischenraum
- 43
- Schraube
- 100
- Gehäuse
- 101
- Boden des Gehäuses
- 102
- Gehäuseöffnung
- 103
- Gehäuseschacht
- 104
- Ende des Gehäuseschachts
- 105
- Anlageteil
- 106
- Steg
- 110
- Gehäuseinneres
- 200
- Umgebung/Fahrzeugaußenraum