Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Rahmenteils gegenüber einer in eine Aufnahme des Rahmenteils eingesetzten Batteriezelle, mit einem gegen den Rahmenteil abgestützten Dichtelement.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Träger für zu einem Modul zusammengesetzte Batteriezellen mit Rahmenteilen und Dichtungsanordnungen bekannt, wobei zur Abdichtung eines Rahmenteils gegenüber einer in eine Aufnahme des Rah- menteils eingesetzten Batteriezelle gegen den Rahmenteil abgestützte Dichtele- mente vorgesehen sind. Dabei bilden die aus einem thermoplastischen Elastomer gefertigten Dichtelemente ringförmige Durchtrittsdichtungen, die jeweils in eine in- nerhalb der Zellenaufnahmen umlaufende Aufnahmenut eingesetzt sind. Da die Batteriezellen je nach Fertigungstoleranzen sowie insbesondere zylindrische Bat- teriezellen aufgrund deren Aufbau je nach elektrischem Betriebszustand einer permanenten Schwankung der Zellengeometrie und somit der Zellenquerschnitts- form unterliegen, bringen die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungsan- ordnungen den erheblichen Nachteil mit sich, dass derartige Schwankungen der Zellengeometrie durch die Dichtelemente nicht ausgeglichen werden können und folglich die Gefahr eines Dichtungsbruchs besteht. Darüber hinaus werden die Dichtelemente konstruktionsbedingt zufolge einer solchen Zellenatmung schädli- chen Lastspielen unterworfen, die letztendlich zu einer raschen Materialermüdung und damit ebenfalls zu einem Verlust der erforderlichen Dichtwirkung führen. Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass unabhängig von den Ferti- gungstoleranzen sowie dem elektrischen Betriebszustand der Zellen eine zuver- lässige Dichtwirkung erzielt wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das Dichtelement einen Zentrierwulst, in dessen Bereich das Dichtelement an einer Abstützfläche des Rahmenteils anliegt, und eine über den Zentrierwulst in die Aufnahme frei vorste- hende Dichtlippe umfasst.

Zufolge dieser Merkmale übernimmt der Zentrierwulst in erster Linie eine Positio- nierfunktion, für die aufgrund der unmittelbaren Abstützung des Zentrierwulstes an einer Abstützfläche des Rahmenteils eine hohe Flächenpressung erreicht wird.

Die eigentliche Abdichtung erfolgt durch die Dichtlippe, die sich mit ausreichender Vorspannung an die durch den Zentrierwulst ausgerichtete Batteriezelle anlegt. Veränderungen der Geometrie der Batteriezelle werden dabei in erster Linie von dem Zentrierwulst ausgeglichen, wobei die dadurch auf den Zentrierwulst wirken- den Kräfte von diesem aufgenommen und über die Abstützfläche in den Rahmen- teil eingeleitet werden. Die an der Batteriezelle anliegende Dichtlippe muss daher keine unmittelbaren Kraftflüsse abtragen, sodass eine schädliche Materialermü- dung der Dichtlippe vermieden wird, weil diese frei über den Zentrierwulst in die Aufnahme vorsteht, das heißt im Gegensatz zum Zentrierwulst keine Positionier- kräfte in den Rahmenteil einleitet. Dies kann entweder dadurch begünstigt werden, dass der Rahmenteil im Bereich der Dichtlippe gegenüber dem Bereich des Zentrierwulstes unter Ausbildung einer Stufe oder Aussparung zurückversetzt ist oder indem sich der Rahmenteil überhaupt nur bis zum Bereich des Zentrierwuls- tes erstreckt. Eine freie Beweglichkeit der Dichtlippe wird zudem begünstigt, indem sich zwischen dem Zentrierwulst und der Dichtlippe eine Materialaussparung bil- det. Die vorteilhafte Dichtwirkung wird dadurch auch verstärkt, weil sich aufgrund der Materialaussparung eine dem Kontaktbereich zwischen Dichtlippe und Batte- riezelle vorgelagerte Pufferzone für zwischen Zentrierwulst und Batteriezelle hin- durchtretende Fluide im Sinne einer Spaltdichtung bildet.

Insbesondere bei der Assemblierung von Batteriemodulen mit zylindrischen Batte- riezellen muss darauf geachtet werden, dass beim Fügevorgang die Dichtelemen- te durch die Batteriezellen nicht beschädigt werden.

Um vor diesem Flintergrund einen raschen und bezogen auf die Dichtelemente beschädigungsfreien Fügevorgang der Batteriezellen zu erzielen, wird vorge- schlagen, dass der Zentrierwulst eine Anlaufschräge zum beschädigungsfreien Einsetzen der Batteriezelle aufweist. Zufolge dieser Maßnahmen wird beim Füge- vorgang die auf die Anlaufschräge des Zentrierwulstes treffende Umlaufkante des Zellbodens entsprechend geführt, sodass selbst bei voneinander leicht divergie- renden Längsachsen der Fügerichtung, der Batteriezelle sowie der Aufnahme ein gleichmäßiges Fügen ermöglicht wird, ohne dass die Gefahr besteht, die in die Aufnahme vorstehenden Teile der Dichtelemente zu beschädigen oder gar abzu- reißen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Träger für zu einem Modul zusammen- gesetzte Batteriezellen mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, wobei der Träger je zwei bezüglich einer Fügeachse gegenüberliegende Aufnahmen aufweist, deren Randbereich je einen Rahmenteil zur Abstützung eines Dichtele- mentes bildet. Dabei kann insbesondere der Randbereich der Rahmenteile eine die Abstützfläche für den Zentrierwulst bildende Aufnahmestufe umfassen, wohin- gegen bei benachbarten Zellen die Zellenaufnahmen selbst Aufnahmestege für die Dichtelemente bilden, sodass der Querschnitt des Dichtelementes im Bereich von zwei benachbarten Zellen jeweils ein V-förmiges Dichtlippenprofil ergibt. Be- sonders günstige Fertigungsbedingungen ergeben sich, wenn der die erfindungs- gemäße Dichtungsanordnung aufweisende Träger im Mehrkomponenten- Spritzguss gefertigt wird. Dabei stellt der Träger die Hartkomponente, beispiels- weise auf Basis von formbeständigen Thermoplasten wie Polyoxymethylen, und das Dichtelement die Weichkomponente, beispielsweise auf Basis von thermo- plastischen Elastomeren, dar. Grundsätzlich können als Dichtelement aber sämtli- che Materialien eingesetzt werden, die bezogen auf Shore-Härte, E-Modul und / oder Zugfestigkeit ähnliche Eigenschaften aufweisen wie thermoplastische

Elastomere.

Besonders günstige und insbesondere dichtungsschonende Fügebedingungen er- geben sich, wenn bei jeweils beiden der bezüglich einer Fügeachse gegenüberlie- genden Dichtelemente in Fügerichtung der Zentrierwulst vor und die Dichtlippe nachgelagert ist. Dies bedeutet, dass die gegenüberliegenden Dichtelemente be- züglich der Normalebene des Fügerichtungsvektors nicht symmetrisch bzw. ge- spiegelt angeordnet sind, sondern übereinstimmend ausgerichtet, also in Füge- richtung voneinander beabstandet mit gleicher Ausrichtung hintereinander ange- ordnet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Batteriezelle beim Fügen ei- nerseits immer zuerst auf den Zentrierwulst bzw. je nach Ausführungsform auf dessen Anlaufschräge trifft und somit bereits vorpositioniert wird und dass ande- rerseits die frei vorstehenden Dichtlippe somit bereits in Fügerichtung ausgerichtet ist, sodass diese beschädigungsfrei von der eingeführten Batteriezelle zurückge- drängt werden kann.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zei- gen

Fig. 1 einen Detailschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt bei eingesetzter Batteriezelle,

Fig. 3 einen Träger mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in einer ersten Ausführungsform in einem schematischen Querschnitt in kleinerem Maßstab und

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt eines Trägers in einer zweiten Ausführungsform.

Wege zur Ausführung der Erfindung Eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Rahmenteils 1 gegenüber einer in eine Aufnahme 2 des Rahmenteils 1 eingesetzten Batteriezelle

3 umfasst ein Dichtelement 4, das einen Zentrierwulst 5 und eine Dichtlippe 6 aufweist. Das Dichtelement 4 liegt dabei im Bereich des Zentrierwulstes 5 an einer Abstützfläche 7 des Rahmenteils 1 an, sodass in den Zentrierwulst 5 eingeleitete Positionierkräfte unmittelbar in den Rahmenteil 1 abgeleitet werden können. Die Dichtlippe 6 steht über den Zentrierwulst 5 frei in die Aufnahme 2 vor, solange kei- ne Batteriezelle 3 in die Aufnahme 2 eingesetzt ist, wie dies in der Fig. 1 darge- stellt wird.

Nach dem Einsetzen einer Batteriezelle 3 in die Aufnahme 2 wird die Dichtlippe 6 von der Batteriezelle 3 zurückgedrängt, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Zentrierwulst 5 eine Anlaufschräge 8 für die Batteriezelle 3 auf, um eine Beschädigung des Zentrier- wulstes 5 und damit des Dichtelements 4 beim Einsetzen der Batteriezelle 3 in die Aufnahme 2 zu vermeiden.

Um eine freie Beweglichkeit der Dichtlippe 6 sicherzustellen, kann der Rahmenteil 1 im Bereich der Dichtlippenbasis 9 unter Ausbildung einer Stufe 10 zurückver- setzt sein, wobei die Stufe 10 eine vorteilhafte Positionierung des Dichtelementes

4 auf dem Rahmenteil 1 ermöglicht. Der Rahmenteil 1 kann in weiterer Folge im Bereich des Dichtlippenkopfes unter Ausbildung eines Freiraums zwischen der Dichtlippe 6 und dem Rahmenteil 1 noch weiter zurückversetzt sein oder generell bündig mit der Dichtlippenbasis 9 abschließen, wie dies den Fig. 1 und 2 entnom- men werden kann.

In den Fig. 3 und 4 sind zwei Ausführungsformen eines Trägers für zu einem Mo- dul zusammengesetzte Batteriezellen 3 mit einer erfindungsgemäßen Dichtungs- anordnung dargestellt. Der Träger umfasst dabei zwei Rahmen 11 , 12, die über Stützstege 13 miteinander verbunden sind und zwischen sich einen abzudichten- den Strömungskanal für ein Temperierfluid bilden. Die beiden Rahmen 11 , 12 wei- sen bezüglich je einer Fügeachse 14 gegenüberliegende Aufnahmen 2 auf, deren Randbereiche je einen Rahmenteil 1 zur Abstützung eines Dichtelementes 4 bil- den. Die Rahmenteile 1 können dabei wahlweise eine Aufnahmestufe 15 oder Aufnahmestege 16 für die Dichtelemente 4 bilden. Aufnahmestufen 15 werden dabei in Randbereichen des Trägers vorgesehen, während Aufnahmestege 16 zur Abstützung aneinanderliegender Dichtelemente 4 vorteilhaft eingesetzt werden können. Da die aneinanderliegenden Dichtelemente 4 einstückig ausgeführt wer- den können bilden deren Zentrierwülste 5 eine auf die Aufnahmestege 16 aufsetz- bare Basis, von der die Dichtlippen 6 V-förmig in die angrenzenden Aufnahmen 2 frei vorstehen. In der Fig. 3 sind die Dichtelemente 4 bezüglich der Fügerichtung 17 gegensinnig ausgerichtet, sodass im Bereich des Rahmens 12 die Dichtlippen 6 in Fügerich- tung 17 den Zentrierwülsten 5 vorgelagert sind, während im Bereich des Rahmens 11 die Zentrierwülste 5 in Fügerichtung 17 den Dichtlippen 6 vorangehen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 4 sind sämtliche Dichtelemente 4 bezüglich 4 bezüglich der Fügerichtung 17 gleichsinnig dergestalt ausgerichtet, als dass die Zentrierwülste 5 stets den Dichtlippen 6 in Fügerichtung 17 vorgelagert sind, wodurch ein einfaches Einfügen der Batteriezellen 3 in den Träger ohne der Gefahr einer Beschädigung der Dichtelemente 4 erfolgen kann.