CN102205640A - 用于将构件固定在壳体中的方法以及由此形成的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于将构件固定在壳体中的方法以及由此形成的装置。在该方法中,在第一步骤中提供第一壳体件(1),在其上,待固定的构件(2)布置在初步固定位置上;其特征在于,在第二步骤中,第二壳体件(3)以如下方式贴合式地布置在第一壳体件上,即,使待固定的构件在接合方向(X)上布置在第一壳体件和第二壳体件之间;并且,在第三步骤中,至少一个壳体件(1、3)的材料在第一壳体件和第二壳体件之间以如下方式熔化,即,使布置在第一壳体件和第二壳体件之间的构件在指定的固定位置上,借助于第一壳体件和第二壳体件,在建立壳体件(1、3)的材料锁合连接的情况下被夹紧。

Description

用于将构件固定在壳体中的方法以及由此形成的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于将构件固定在壳体中的方法。此外,本发明还涉及一种根据权利要求12前序部分的装置。
背景技术
在现有技术中公知很多用于将构件固定在壳体中的方法,例如形锁合、力锁合或者材料锁合的方法以及由此的组合。这些方法部分需要很多过程步骤,并且就这点而言伴有很长的公差链。用于实现构件关于壳体的理想的定位精度和理想的位置准确可靠性(Positionstreue)的成本就这点而言非常高,就像尤其在传感器装置中的情况那样。
在现有技术中例如公知的是,构件在壳体中借助于焊接法被固定在其指定位置上,在该焊接法中,第一接合配对件(Fügepartner)在压力下与第二接合配对件焊接,例如借助于激光辐射法,其中,接合配对件的熔化的材料与待固定的构件建立材料锁合的连接。专利文献DE102005000160B4示出这种解决方案。在该方法中,需要注意的是,使用于与待固定的构件建立材料锁合连接而熔化的材料如所设计的那样与构件贴合。这需要准确地控制置位行程(Setzweg),并且为公差偏差留下间隙空间。
发明内容
由此出发,本发明的任务在于,提出一种用于将构件固定在壳体中的方法以及一种由此形成的装置,所述方法和装置克服了现有技术的缺点,并且能够以很少的过程步骤总量(Prozessschrittaufkommen)并进而以很低的成本来实现简单的、基本无公差的固定。
根据本发明,该任务在所述方法方面通过权利要求1的特征来解决,以及在所述装置方面通过权利要求12的特征来解决。
根据本发明,提出一种用于将构件固定在壳体中的方法,其中,在第一步骤中提供第一壳体件,在所述第一壳体件上,待固定的构件布置在初步固定位置上;其中,在第二步骤中,第二壳体件贴合式地以如下方式布置在所述第一壳体件上,即,使所述待固定的构件在接合方向上布置在第一壳体件和第二壳体件之间;并且,在第三步骤中,至少一个壳体件的材料在所述第一壳体件和第二壳体件之间以如下方式熔化,即,使布置在所述第一壳体件和所述第二壳体件之间的所述构件在指定的固定位置上,借助于第一壳体件和第二壳体件,在建立壳体件的材料锁合连接的情况下被夹紧。
依据根据本发明的方法的一个方面,在第三步骤中,所述第一壳体件和所述第二壳体件在材料熔化期间尤其在接合方向上压向彼此。
依据根据本发明的方法的另一方面,应用激光焊接法来熔化材料。
在根据本发明的方法中设置,所述第一壳体件和/或所述第二壳体件具有用于建立材料锁合连接而设置的、能熔化的材料区域。
在根据本发明的方法的一个方面中,借助于所述第一壳体件和第二壳体件的材料锁合连接来构造包含构件的壳体,尤其是对介质密封的壳体。
根据本发明,也可行的是,在熔化期间进行力监控,以便以指定的压紧力借助于材料锁合连接将所述构件夹紧在所述第一壳体件和所述第二壳体件之间。
在根据本发明的方法的范围内提出,在第二步骤中,第二构件在所述第二壳体件上以如下方式布置在初步固定位置上,即,所述第二构件与第一构件在所述接合方向上对置。
依据根据本发明的方法的一个方面,第一构件和第二构件在夹紧之后基于材料锁合连接的建立而彼此贴合。
还依据根据本发明的方法的另一方面,第一壳体件和/或第二壳体件具有固定元件,用于在夹紧之前初步固定构件和/或用于夹紧所述构件。
在根据本发明的方法的一个方面中,第一壳体件和/或第二壳体件分别是传感器壳体的部分。
此外,在本发明方法中还设置,所述构件包括电路板或者霍尔传感器或者导磁板(Flussleitblech)。
根据本发明,还提出一种装置,尤其是传感器装置,由第一壳体件和第二壳体件以及构件组成,其中,所述构件夹紧在所述第一壳体件和所述第二壳体件之间,其中,所述第一壳体件和所述第二壳体件为了夹紧所述构件而材料锁合地连接。
在所述装置的根据本发明的实施方式中,所述第一壳体件和所述第二壳体件借助于材料锁合连接来构造其中容纳有构件的壳体,尤其是对介质密封的壳体。
在根据本发明的所述装置的另一实施方式中,所述第一壳体件和/或所述第二壳体件具有固定元件,用于夹紧所述构件。
还在所述装置的另一根据本发明的实施方式中,第一壳体件和/或第二壳体件分别是传感器壳体的部分。
此外,根据本发明,提出一种装置,其中,构件是传感器的传感机构的组成部分,尤其是导磁元件、电路板或者霍尔传感器。
根据本发明,还提出一种装置,其中,在第一壳体件和第二壳体件之间,将第一构件和第二构件以彼此贴合的方式,基于材料锁合连接,借助于所述第一壳体件和所述第二壳体件夹紧。
附图说明
本发明的其他特征和优点由下列对本发明的实施例的说明和权利要求得知,结合附图,这些附图示出本发明要点的细节。在本发明的变型方案中,各个特征各自可以单个地就其本身实现,或者成多个地以任意组合的形式实现。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。其中:
图1a示范性地以剖面示出在壳体件建立材料锁合的连接之前根据本发明可行实施方式的、待固定在第一壳体件和第二壳体件之间的构件的装置;
图1b示范性地示出在建立材料锁合的连接之后的图1中的装置;
图2a至2c示范性地以剖面示出根据本发明另一可行实施方式的、待固定在第一壳体件和第二壳体件之间的构件的装置,其中,所述构件借助于固定元件在建立材料锁合连接的情况下被夹紧;以及
图3a至3b示范性地示出根据本发明另一可行实施方式的装置,其中,两个对置的构件在第一壳体件和第二壳体件之间通过建立材料锁合的连接而被夹紧。
具体实施方式
在以下说明和附图中,相同附图标记对应具有相同或者类似功能的元件。
图1a示范性地示出第一壳体件1、构件2和第二壳体件3的一种装置,该装置被设置用于实现根据本发明的方法,其中,第一壳体件1和第二壳体件3形成接合配对件,借助于它们,能够基于接合过程,尤其是通过建立材料锁合的连接,来构成壳体4。
可根据本发明借助于接合配对件(即第一壳体件和第二壳体件1、3)来制造的壳体4(图1b)例如用于容纳和固定构件2,尤其例如用于保护该构件2例如免受环境影响和腐蚀性介质以及机械影响。就这点而言例如力求达到的是,以气密的、流体密封的或者对介质密封的方式或者说以稳固的方式构造壳体4,就像例如在传感器壳体的情况下所要求的那样,尤其是那些在恶劣环境中应用的传感器壳体。在此,借助于材料锁合的接合过程,除了连接接合配对件之外还可以实现相应的密封性和稳固性。接合配对件或者说壳体件1、3例如是塑料部件或者由金属或其他适当的材料制成,其中,也可以设想的是,接合配对件具有不同的材料。
在壳体4中应当尽可能位置准确可靠地容纳或固定构件2,例如以如下方式,即,能够以防滑动、无公差和防晃动(verwacklungssicher)的方式固定住该构件2。此外,例如应当位置准确地容纳构件2,例如以与所构成的壳体4的壳体外侧4a相距指定间距的方式。为了实现这种持久的固定,尤其是实现位置准确可靠并且无公差的固定,根据本发明,在第一步骤中提供第一壳体件1,例如壳体下部件。构件2在第一壳体件1上布置在初步固定位置上,其中,概念“关于第一壳体件1(构件在第一步骤中布置在该第一壳体件上)的初步固定位置”也可以称为最终的、指定的固定位置。
构件2例如是功能性元件,尤其例如是电子元件,或者是构成尤其一体式单元的一组元件,例如已装配的电路板10,例如还有多层的电路板、电子模块等。
在第二步骤中,第二壳体件3尤其以贴合在第一壳体件1上的方式布置在第一壳体件1上,尤其以如下方式,即,完成一种夹层式布置(Sandwichanordnung),在该夹层式布置的内部,构件2位于第一壳体件1和第二壳体件3之间。在此,构件2在接合方向X上布置或者说挡在第一壳体件1和第二壳体件3之间,也就是说在如下方向上,即,在根据本发明所设置的接合过程中,第一壳体件1和第二壳体件3应该在该方向上互相移近。接合配对件1、3例如以如下方式构造,即,能够将构件封装在待构成的壳体4中。
为了可以在随后的第三步骤中借助于材料熔化来将构件2夹紧或者束缚在接合配对件1、3之间,一个或者两个壳体件1、3尤其是平行于接合方向X地具有一个或者多个凸出部或者说贴合元件8,所述凸出部或者说贴合元件用于分别贴合在另一接合配对件上,尤其是在用于建立材料锁合的连接而设置的贴合位置9上。贴合元件8例如可以借助于圆周边缘、借助于肋元件或者连接片元件,例如特地为此构造的焊接片8b构成(图3a和图3b)。就此而言,至少一个接合配对件1、3的贴合元件18例如构成用于熔化的材料区域8a。
根据本发明设置,以如下方式构造壳体件1或3的贴合元件8,即,有待在指定的贴合位置9上分别彼此材料锁合地连接的贴合元件8在建立材料锁合的连接之前在布置在相应另一接合配对件1或3上时避免夹紧构件2,例如通过平行于接合方向X相应地纵向延伸或者通过相应的材料余量(Materialvorrat)来实现。
随后,在第三步骤中,在接合方向X上夹紧以这种方式布置的构件2,也就是说在第一壳体件1和第二壳体件3之间夹紧,其中设置的是,第一壳体件1和第二壳体件3基于指定的接合过程彼此建立材料锁合的连接。为了夹紧构件2(通过这种夹紧可以在指定的固定位置上尤其持久地固定),至少一个壳体件1或3的材料,例如贴合元件8的材料或者说该贴合元件8的可熔化的材料区域8a,在第一壳体件1和第二壳体件3之间被去除或者磨去,尤其是被熔化,即在接合方向X上,从而彼此贴合地布置的第一壳体件1和第二壳体件3在接合方向X上例如借助于引导部互相移近,该引导部允许壳体件1、3相对于彼此精确地定位。
在至少一个接合配对件1、3的材料熔化期间,优选向至少一个接合配对件以如下方式施加压力,即,使所述接合配对件彼此相对挤压。这例如可以通过如下方式来实现,即,在第一壳体件1处于或者支承在垫板7上的时候,例如借助于压紧装置6向第二壳体件3施加压力F。为此,压紧装置6可以具有适当的工具,例如压紧架。
接合配对件第一壳体件1和第二壳体件3之间的材料如此长时间地并且例如以如下方式受到控制地熔化,即直至尤其以所期望的压紧力F将构件2在第一壳体件1和第二壳体件3之间夹紧在指定的固定位置上。这例如可以通过压力监控来实现,该压力监控例如是过程控制的部分。例如尤其直接通过壳体件1、3来实现夹紧。
基于材料的熔化,接合配对件1、3彼此建立材料锁合的连接,尤其是持久的连接。可以在接合过程期间监控置位行程,即接合配对件1、3之间的间距缩小,例如以便保证接合配对件1、3均匀地贴合在构件2上。
为了根据本发明地去除或者熔化材料,例如应用焊接法,例如激光焊接法,例如公知的激光辐射法,在所述焊接法中,接合配对件中的一个接合配对件1或3关于激光以透射的方式构成,而另一个接合配对件则以吸收的方式构成。借助于接合过程形成的焊缝9a例如完成了材料锁合的连接,例如用于耐久地形成壳体4。
为了在第一壳体件1和第二壳体件3之间夹紧构件2,第一壳体件1和/或第二壳体件3可以基于材料熔化直接(图1a和图1b)或者间接(图2a至图2c)地贴合在构件2上,其中,在例如直接贴合的情况下,相应的壳体件1或3例如可以用来散热。
图2a至图2c示出构件2初步固定在接合配对件1、3上以及还有借助于固定元件5夹紧在接合配对件之间的最终的指定固定位置上的可行方案。为了初步固定或者如前所述例如也为了最终固定或者夹紧构件2(例如电路板10),第一壳体件1例如具有一个或者多个固定元件5,这些固定元件例如在待固定的构件2的方向上突出,以便抵靠该构件2地实现贴合并且初步将该构件2尤其是固定在指定的固定位置上。固定元件5例如可以是拱顶、贴合元件或者压紧元件、销、配合成型元件等,它们例如可以与构件2的固定辅助结构(例如孔等)共同作用。固定元件5例如与构件2的轮廓例如以如下方式共同作用,即,阻止构件2垂直于接合方向X侧向运动,其中,例如也可以考虑粘合。在图2a至图2c中,第一壳体件1的销5a例如穿过构件2中的孔伸出,该销5a设有用于构件2的贴合面。
此外,有待与第一壳体件1连接的第二壳体件3例如同样具有固定元件5,基于材料熔化,为了建立材料锁合的连接,这些固定元件5尤其可以无损伤地贴合在构件2的指定位置上,以便将该构件2尤其是持久和/或无间隙地固定在指定的固定位置上。可以设置的是,第二壳体件3的固定元件5如同上面针对第一壳体件的固定元件5所阐述的那样地构造,例如刚性地或者挠性地(nachgiebig)构造,其中,在挠性的固定元件的情况下,可以借助于压力监控来实现正常的夹紧。
根据本发明也可以设置的是,在壳体4中布置两个或者多个构件2,尤其是相互共同作用的构件2a、2b,就像例如用于实现传感器装置的传感机构那样。图3a和图3b示出这种装置。这种构件2a、2b例如可以是用于制造对磁通敏感的传感机构所使用的构件,该传感机构例如具有霍尔传感器11,导磁元件12以公差尽可能小的方式布置在该霍尔传感器11上。在这种装置中,例如设置的是,构件2a、2b尤其沿接合方向X在待构造的壳体4中彼此对置。
为了将两个有待对置地布置的构件2a、2b固定在壳体4中,例如在第一步骤中,将第一构件2a布置在第一壳体件1上,例如以上述方式初步固定,例如借助于为此设置的固定元件5。此外,在例如中间步骤中(在例如第一步骤和第二步骤之间),将第二构件2b布置在第二壳体件3上,例如初步固定在第二壳体件3上,其中,该初步固定可以分别相应于第一构件2a或者第二构件2b相对于相应地容纳它们的壳体件1或3的最终固定。在第二步骤中,现在第一壳体件1和第二壳体件3如此地以上述方式尤其是彼此贴合地布置,以使得第一构件2a和第二构件2b在指定的固定位置上对置,即在接合方向X上对置。
在随后的第三步骤中,例如接合配对件1、3之间的贴合元件8的材料(该材料用于在所述接合配对件1、3之间建立形锁合的连接)以上述方式熔化,即如此长时间地熔化,直至例如借助于为此设置的贴合面或者说接合面并且例如以指定的压紧力实现第一构件2a在第二构件2b上的贴合。两个构件2a、2b现在在第一壳体件1和第二壳体件3之间尤其是通过所述第一壳体件1和第二壳体件3夹紧,并且彼此相对地固定在指定的位置上,尤其是以无公差并且例如防滑动的方式。在上述传感器的情况下,由于夹紧使得布置在例如第一壳体件1上的霍尔传感器11的端侧例如贴合在与其共同作用的导磁元件12的端侧上,即例如以平面的方式。
图3a和图3b也示出一种可行方案,在第二步骤中,第一壳体件1和第二壳体件3以如下方式相叠地彼此贴合地布置,即,能够借助于第二壳体件3的端面3a以及第一壳体件1的可熔化的焊接片8b构成材料锁合的连接,其中,可以设想相反的布置,在该相反布置中,第一壳体件1提供端面。借助于相叠方式,壳体件1、3在接合过程期间可以相对于彼此地引导,以及例如可以实现所构造的壳体4的很高的密封性。
借助于所述方法,可以实现一种由第一壳体件1和第二壳体件3以及构件2组成的装置,尤其是可以实现一种传感器装置,所述装置使得构件2或者说两个对置的构件2a、2b借助于壳体件1、3防晃动地并且位置准确可靠地固定在所构造的壳体4中。在此,第一壳体件1和第二壳体件3例如是传感器壳体的部分。构件2或者说2a或2b例如是传感器的传感机构的组成部分,例如电路板、导磁元件或者霍尔传感器。根据本发明,例如可以构造一种传感器装置,在该传感器装置中,可以平行于接合方向地精确地调节容纳在壳体4中的传感机构11、12与壳体外侧4a之间的间距,例如与布置在壳体4外部的另一构件13(例如磁引导装置或者磁体13)的间距。
利用根据本发明的方法,可以使公差链最小化,其中,置位行程始终如此大地选择,以致于能够实现过程可靠的焊接,尤其是激光焊接(以置位行程焊接到物块上)。在焊接中挤出的材料与构件不建立连接,尤其是不建立形锁合的连接。
附图标记
1       第一壳体件
2       构件
2a      第一构件
2b      第二构件
3       第二壳体件
3a      端面
4       壳体
4a      壳体外侧
5       固定元件
5a      具有贴合面的销
6       压紧装置
7        垫板
8        贴合元件
8a       可熔化的材料区域
8b       焊接片
9        贴合位置
9a       焊缝
10       电路板
11       霍尔传感器
12       导磁元件
13       另一构件
F        压紧力
X        接合方向

Claims (21)

1.用于将构件(2)固定在壳体(4)中的方法,其中,在第一步骤中提供第一壳体件(1),在所述第一壳体件上,待固定的构件(2)布置在初步固定位置上;其特征在于,在第二步骤中,第二壳体件(3)以如下方式贴合式地布置在所述第一壳体件(1)上,即,使所述待固定的构件(2)在接合方向(X)上布置在第一壳体件(1)和第二壳体件(3)之间;并且,在第三步骤中,将至少一个壳体件(1、3)的材料在所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)之间以如下方式熔化,即,使布置在所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)之间的所述构件(2)在指定的固定位置上,借助于第一壳体件(1)和第二壳体件(3),在建立所述壳体件(1、3)的材料锁合连接的情况下被夹紧。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第三步骤中,将所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)在材料熔化期间在接合方向(X)上压向彼此。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,应用激光焊接法来熔化所述材料。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第一壳体件(1)和/或所述第二壳体件(3)具有为建立所述材料锁合连接而设置的、能熔化的材料区域(8a)。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,借助于所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)的所述材料锁合连接来构造包含所述构件(2)的壳体(4)。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述壳体(4)是对介质密封的。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述熔化期间进行压力监控,以便以指定的压紧力(F)借助于所述材料锁合连接将所述构件(2)夹紧在所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)之间。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述第二步骤中,第二构件(2b)在所述第二壳体件(3)上以如下方式布置在初步固定位置上,即,使所述第二构件(2b)与第一构件(2a)在接合方向(X)上对置。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一构件(2a)和所述第二构件(2b)在夹紧之后由于所述材料锁合连接的建立而彼此贴合。
10.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第一壳体件(1)和/或所述第二壳体件(3)具有固定元件(5),用于在所述夹紧之前初步固定构件(2)和/或用于夹紧。
11.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第一壳体件(1)和/或所述第二壳体件(3)分别是传感器壳体(4)的部分。
12.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述构件(2)包括电路板(10)或者霍尔传感器(11)或者导磁板(12)。
13.装置,由第一壳体件(1)和第二壳体件(3)以及构件(2)组成,其特征在于,所述构件(2)夹紧在所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)之间,其中,所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)为了夹紧所述构件(2)而材料锁合地连接。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)借助于材料锁合连接来构造其中容纳有所述构件(2)的壳体(4)。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述壳体(4)是对介质密封的。
16.根据权利要求13或14所述的装置,其特征在于,所述第一壳体件(1)和/或所述第二壳体件(3)具有固定元件(5),用于夹紧所述构件(2)。
17.根据权利要求13或14所述的装置,其特征在于,所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)分别是传感器壳体(4)的部分。
18.根据权利要求13或14所述的装置,其特征在于,所述构件(2)是传感器的传感机构的组成部分。
19.根据权利要求18所述的装置,其特征在于,所述构件(2)包括导磁元件(12)、电路板(10)或者霍尔传感器(11)。
20.根据权利要求13或14所述的装置,其特征在于,在所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)之间,第一构件(2a)和第二构件(2b)以彼此贴合的方式,由于所述材料锁合连接,借助于所述第一壳体件(1)和所述第二壳体件(3)夹紧。
21.根据权利要求13或14所述的装置,其特征在于,所述装置是传感器装置。
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