CN104854971A - 压力补偿装置和壳体部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力补偿装置10及包括该压力补偿装置10的壳体部件。压力补偿装置10具有隔膜60和保持元件20，其中保持元件20具有面向隔膜60的支承表面50，其中在隔膜60与保持元件20之间的支承表面50处形成胶粘剂连接，借助于所述胶粘剂连接将隔膜60固定到保持元件20的支承表面50，其中盖25被固定到保持元件20，其中盖25具有至少一个第一插孔65，该插孔65至少部分地接纳隔膜60，其中盖25将隔膜60至少部分地按压到胶粘剂连接50上并且将胶粘剂连接按压在保持元件20的支承表面50上。

Description

压力补偿装置和壳体部件

本发明涉及一种具有隔膜和保持元件的压力补偿装置；其中，保持元件包括面向隔膜的支承表面；其中，在隔膜与保持元件之间的支承表面上实现被设计成将隔膜紧固在保持元件的支承表面上的材料结合连接。

具有隔膜和保持元件的压力补偿装置是已知的。在这种情况下，隔膜的作用是阻止流体（特别是水）或者颗粒渗入壳体中。另外，气体能够通过隔膜，使得壳体内部的压力大致相当于周围区域的压力并因此避免在可能的密封元件处的泄漏。通常将隔膜加以粘接从而将隔膜紧固在保持元件上。然而，一方面该粘接的弹性特性和密封特性易于变化，另一方面支承表面（在该支承表面上粘合剂连接紧靠保持元件）有可能发生腐蚀。

本发明的目的是提供一种用于壳体的压力补偿装置，该压力补偿装置更加耐腐蚀并且具有更长期的稳定性。

所述目的是借助于具有权利要求1的特征的压力补偿装置而实现。从属权利要求中提供优选实施例。

根据第一方面，提供一种可以被称为压力补偿布置的压力补偿装置。根据第二方面，提供一种具有该压力补偿装置的壳体部件。根据第三方面，提供一种具有壳体部件的壳体。该壳体优选地是电气或电子单元（例如控制单元，诸如机动车的发动机控制单元）的壳体。例如，该壳体包括装备有电气和/或电子部件的印刷电路板。

压力补偿装置是借助于优选地用于防止液体（尤其是水）或颗粒进入壳体的隔膜而实现。在这种情况下，隔膜是气体可渗透的，因此可借助于压力补偿装置而实现压力补偿，具体地是壳体内部压力与环境压力之间的压力补偿。

根据本发明，一般认为基于包括隔膜和保持元件的压力补偿装置，可以提供一种改进的压力补偿装置。保持元件包括面向隔膜的支承表面。该支承表面例如是壳体部件的外表面的部分区域。保持元件例如是由一部分的壳体部件所构成。

在隔膜与保持元件之间的支承表面上，实现被设计成将隔膜紧固在保持元件的支承表面上的材料结合连接。在制成的压力补偿装置的情况下，随后借助于材料结合连接将隔膜紧固在保持元件的支承表面上。例如，材料结合连接是借助于粘合剂层和/或焊缝（例如超声焊缝）而形成。在这种情况下，支承表面包围壳体部件的通道，尤其在侧部，并且隔膜覆盖该通道。这样，借助于隔膜和材料结合连接，将壳体部件的通道加以封闭。

另外，压力补偿装置包括被紧固在保持元件上的盖。该盖具有至少一个第一接纳构件，该第一接纳构件是用于至少部分地接纳隔膜。在制成的压力补偿装置的情况下，隔膜被至少部分地接纳在第一接纳构件中。盖至少在适当的位置将隔膜按压到材料结合连接上，并且将材料结合连接按压抵靠保持元件的支承表面。在一个实施例中，除了由于按压而形成的材料结合连接外，还借助于夹紧连接将盖紧固在保持元件上，从而将隔膜加以固定以防止隔膜与支承表面分离。

所述开发的优点是该压力补偿装置更加耐腐蚀，此外由于所提供按压压力所形成的材料结合连接在长期中更加稳定。因此，可在压力补偿装置中实现改善的密封特性，从而可靠地避免液体进入在其上面布置压力补偿装置的壳体中。

特别有利的是第一接纳构件包括压力表面，该压力表面平行于保持元件的支承表面而被对准并实现，从而至少部分地紧靠隔膜。在制成的压力补偿装置的情况下，压力表面至少在适当的位置紧靠隔膜。以这种方式，确保以可靠且平直的方式将隔膜按压在材料结合连接上。因此，也可靠地排除其它的有可能的局部泄漏。

尤其有利的是在此连接中以相同的方式获得支承表面和压力表面，因此当在俯视图中在隔膜处观看时是完全相同的。

在另一个实施例中，盖包括第一盖元件和连接到第一盖元件的第二盖元件；其中第一盖元件是采用空心的柱形方式；其中第二盖元件具有柱形部，该柱形部的周向侧至少部分地被第一盖元件所包围。以这种方式，可以提供制造简单的盖。

在另一个实施例中，第一接纳构件被布置在第二盖元件中；其中至少一个保持部被设置在位于第一接纳构件的周向侧上的第二盖元件上。保持元件具有在大致垂直于支承表面的方向上延伸的腹板。第二盖元件的保持部是用于被夹紧在腹板上，从而将盖紧固到保持元件上。在制成的压力补偿装置的情况下，保持部具体地被夹紧在腹板上。以这种方式，可以简单地将盖紧固在保持元件上。因此，也可以以自动化和因此具有成本效益的方式将盖安装在保持元件上。

利用第二盖元件的保持部所接合进入的第二接纳构件而提供特别好的夹紧连接，该夹紧连接是在面向盖的侧表面上的腹板上而实现。

利用用于至少部分地接纳第二盖元件的保持部的至少一个突出部，可以提供特别平直的压力补偿装置，该突出部是形成于在支承表面与腹板之间的保持元件中。

在另一个实施例中，第二盖元件包括在柱形部中的径向向外开放的通道；其中，该通道至少部分地被第一盖元件所覆盖。以这种方式，可以可靠地避免液体喷射到隔膜上。因此，可以可靠地避免对材料结合连接的超负荷或损坏。

在另一个实施例中，与支承表面相邻的保持元件包括在盖的方向上延伸的至少一个止动元件；其中，该止动元件是用于利用撞击抵靠止动元件的盖而限定安装方向，在本发明的上下文中这具体地表示盖朝向支承表面的运动。止动元件例如是支承表面的突出部。以这种方式降低过度按压或损坏粘合剂层的危险，或者可以以例如与材料结合连接的处理温度无关的明确方式来确立材料结合连接（具体地粘合剂层）的最小层厚度。

尤其有利的是盖采用腐蚀元件的方式，其中盖至少部分地包括具有第一电化学势的第一材料。保持元件包括具有第二电化学势的第二材料。在这种情况下，第一材料的第一电化学势低于第二材料的电化学势。以这种方式可以可靠地避免尤其在材料结合连接的支承表面区域中的保持元件腐蚀，因此压力补偿装置具有延长的使用寿命。

为了避免在盖区域中在盖与保持元件的接触点处的接触腐蚀，在一个实施例中将具有大致相当于保持元件的第二材料第二电化学势的第三电化学势的层布置在盖的表面上。

基于结合附图将更详细说明的下面对示例性实施例的描述，本发明的上述特性、特征和优点以及实现这些的方法将变得更加清楚且更加易于理解，在附图中：

图1示出了在壳体上的压力补偿装置的透视图；

图2示出了图1中所示压力补偿装置的分解视图；

图3示出了经过图1中所示压力补偿装置的剖视图；

图4示出了图1中所示压力补偿装置的保持元件的透视图；

图5示出了图1中所示压力补偿装置的盖；

图6示出了经过图5中所示盖的剖视图；

图7示出了图5和图6中所示盖的第一盖元件的透视图；

图8示出了图5和图6中所示盖的第二盖元件的透视图。

图1示出了在壳体15上的压力补偿装置10的透视图。图2示出了图1中所示压力补偿装置10的分解视图。图3示出了经过图1中所示压力补偿装置的剖视图。

压力补偿装置10被布置在壳体15上，更精确地被布置在壳体15的两个或更多的壳体部件中的一个壳体部件上。在图1至图3中壳体15仅部分地作为例子而示出。压力补偿装置10包括保持元件20和盖25，即它包括保持元件20和盖25。保持元件20包括采用环形部形式的若干个腹板30，即保持元件20包括作为环形部的腹板30。腹板30被布置成围绕中心轴线35以圆形方式部分地周向地延伸。在各情况下，在腹板30之间设置梯形的第一凹槽40。换句话说，在各情况下梯形的第一凹槽40将每两个腹板30侧向地相互分离。另外，保持元件20具有被布置在中心的圆形第一通道45，保持元件20的中心点位于沿中心轴线35的位置。显然，第一通道45的其它截面也是可能的。

采用平直方式的支承表面50以围绕第一通道45的环形方式被布置在顶部上。粘合剂层55被布置在支承表面50顶部上的支承表面50上。在这种情况下，粘合剂层55以材料结合连接的形式而粘附到支承表面50。此外，在粘合剂层55的顶部上，设置气体可渗透但液体不可渗透的隔膜60。在此连接中，隔膜60是采用圆形的形状并且支撑在粘合剂层55上并且通过所述粘合剂层而连接到支承表面50。在这种情况下，隔膜60包括大致相当于支承表面的外直径的外直径。在这种情况下，粘合剂层55将隔膜60或壳体15加以密封以防止液体渗透。借助于盖25与腹板30之间的夹紧连接而被紧固在保持元件20上的盖25被布置在隔膜60的顶部上。在这种情况下，在中心轴线35的方向上用按压力F将盖25按压到隔膜60上，并因此将隔膜60固定，以防止与除了粘合剂层55以外隔膜60与支承表面50或粘合剂层55分离。由于粘合剂层55的脆裂，提供了一种在长期内比已知的压力补偿装置更加耐用的压力补偿装置10，或者由于盖25作用于隔膜60或粘合剂层55上的额外的按压力F，可以可靠地避免隔膜60从支承表面50的分离。另外，按压力11还确保甚至在粘合剂层55发生脆裂或者有缺陷的情况下将隔膜60按压在支承表面50上，并因此可以避免地防止液体在隔膜60与支承表面50之间进入壳体15中。

图4示出了图1至图3中所示压力补偿装置的保持元件20的透视图。在这种情况下，用阴影部分显示支承表面50，以使其更容易看见。在各情况下，腹板30包括在径向内侧上的第一接纳构件65。在这种情况下，腹板30大致平行于中心轴线35或垂直于支承表面50而被对准。在各情况下，在周向方向上，在腹板30侧部的导向带70限定第一接纳构件65。在这种情况下，导向带70大致平行于保持元件20的中心轴线35而被对准。在面向盖25的侧部上，第一接纳构件65包括腹板30的内周向表面75。在各情况下，一个导向带70在周向方向上限定内周向表面75。在这种情况下，内周向表面75是以相对于中心轴线35稍微倾斜的方式（在0.5°至5°的范围内）而布置，因此内周向表面75具有相对于支承表面50的钝角，从而一方面在保持元件20的铝铸造工艺中能够取出铸造模具，另一方面当把盖25安装在保持元件20上时在周向侧上以更大的插入深度将所述盖夹紧在第一接纳构件56中。

止动元件80被径向地布置在支承表面50的外侧上。在各情况下，止动元件80具有垂直于中心轴线35而被对准的止动表面85。

采用环形方式的第二凹槽90被布置成围绕在支承表面50与腹板30之间的支承表面50而周向地延伸。在这种情况下，第二凹槽90的凹槽底部95被布置成在壳体50的方向上比支承表面50更深。在本实施例中，第一凹槽40和第二凹槽90具有共同的凹槽底部95。以这种方式，可靠地确保液体从保持元件20中的排出。作为这种方式的替代，第一凹槽40也可以包括其自己的另外的凹槽底部，该凹槽底部有利地被布置在壳体15方向上比第二凹槽90的凹槽底部95更深的位置从而确保水从压力补偿装置中排出。由于第二凹槽90，在保持元件20上设置环形部96，支承表面50以垂直于中心轴线35的方式被布置在该环形部96的上表面上。

图5示出了盖25的透视图，图6示出了沿图5中所示的切割面B-B经过盖25的剖视图。

盖25包括第一盖元件100和布置在第一盖元件100下方的第二盖元件105。在这种情况下，第一盖元件100是采用空心柱形的形式并且借助于铆接110而连接到第二盖元件105。为此目的，第二盖元件105具有被布置在端面部125中的中心位置的第三凹槽115，第一盖元件110的突出部120经过该第三凹槽115而突出，突出部120在远离第一盖元件100的一侧的其背部接合在第二盖元件105的端面部125的后面。以这种方式，可以简单且具有成本效益的方式将第一盖元件100连接到第二盖元件105。

图7示出了第一盖元件100的透视图，图8示出了图5和图6中所示盖25的透视图。

在周向侧上，第一盖元件100包括第二通道130，该第二通道130在周向方向上以规则的间距分布在周向侧131上。显然，第二通道130的不规则布置也是可能的。在各情况下，第一盖元件100具有在每两个第二通道130之间的侧部145。

在与第一端面部125相邻的（空心的）柱形部135中，第二盖元件105包括第三通道140。在这种情况下，第一盖元件100相对于中心轴线35而扭转地被对准，使得相对于第二盖元件105第二通道130不覆盖第三通道140，相反第三通道140被侧部145覆盖。因此，在盖25上设置曲径型的通道150（例如以纽结和/或弯曲方式延伸的通道150），该通道150避免直接液体喷射，例如能够与隔膜60直接地接触。另外，第二或第三通道130、140使水能够从盖25中排出。可以在第一盖元件100或第二盖元件105的制造框架内在冲压弯曲工艺中简单地获得第二或第三通道130、140。

与柱形部125相邻的第二盖元件105具有第二端面部155，该第二端面部155被布置成大致垂直于中心轴线35并因此平行于第一端面部125。在这种情况下，第二端面部被布置在第一端面部125和柱形部135两者的径向外侧上。第二（空心的）柱形部156（采用类似于锥形形状的保持部160在其径向外侧连接到该柱形部）被布置在第二端面部155的径向外侧。第二柱形部156连同第二端面部155构成第二接纳构件165。相对于第二端面部155，第一柱形部135和第二柱形部156在相反的方向上延伸。

在内表面上，亦即在面向支承表面50的第二端面部155的端面侧上，第二接纳构件165或第二端面部155包括压力表面170。所述压力表面是采用环形的方式并且更有利地采用与保持元件10的支承表面50相同的形状。由于盖25处于安装状态，压力表面170平行于保持元件20的支承表面50而被对准。在这种情况下，由于盖25处于安装状态，第二接纳构件165是用于大致整个地接纳隔膜60和环形部96或者在周向侧上通过第二柱形部156包围隔膜60和环形部96。在这种情况下，第二接纳构件167或压力表面将隔膜60按压在支承表面50上。

保持部160被布置成在周向侧上部分地周向地延伸。在各情况下，一个保持部160在径向外侧上包括夹紧边缘166，该夹紧边缘相当于在外侧上位于径向最外处并且在周向侧上延伸的保持元件160的边缘。在图6中，保持部160从支承表面50向上倾斜。

如果在安装方向或插入方向E上将盖25导入包括与按压力F相同的方向向量的保持元件20中，那么在各情况下，保持部160被在保持部160的一个侧表面167上的在一侧处的导向带70所包围。另外，保持部160向与插入方向E相反的方向偏转，从而使夹紧边缘166紧靠第一接纳构件65的内周向表面75。盖25的端部位置被在第二端面部125中使盖25碰撞抵靠止动元件80的止动表面的端面所限制。以这种方式，可以避免压入粘合剂层25或者以过薄的方式获得粘合剂层25。

如果盖25位于其端部的位置中，那么压力表面170用按压力F将隔膜60按压到粘合剂层55上。以这种方式，可靠地避免如果粘合剂层受损所造成的隔膜60的意外分离。在由于通过盖25按压隔膜60而实施的制造工艺中，也可以选择慢硬化的粘合剂用于粘合剂层55，因为通过盖25可靠地确保最初紧固。在端部位置中，第二柱形部156和保持部160被第二凹槽90接纳，因此可以提供特别平直且紧凑的压力补偿装置10。

由于在内周向表面75处被夹紧在夹紧边缘166上的保持部160，避免盖25的滑出或者盖25变得意外地分离。

在这种情况下，保持部160的类似锥形的形状以及保持部60相对于中心轴线的对准或者朝向插入方向或按压力F的向后倾斜，确保处于偏转状态的保持部160按压抵靠内周向表面175或者当将盖25取出时保持部160变宽，并因此以可靠方式阻止从保持元件20中取出盖25。因此，也确保在压力补偿装置10的使用寿命期间可靠地提供按压力F。

为了避免对支承表面50的腐蚀和因此对在粘合剂层55与支承表面50之间的粘合剂连接的损坏，保持元件20包括第一材料，尤其是铝。在这种情况下，第一材料具有第一电化学势。盖25包括第二材料，有利地是具有第二电化学势的钢。在这种情况下，对第二材料进行选择使得其第二电化学势低于第一材料的第一电化学势。因此，盖25用作阳极并且起腐蚀元件的作用，因而可以可靠地避免对保持元件20的支承表面50和因此对粘合剂层55与支承表面50之间的粘合连接的腐蚀。

为了在盖25与保持元件20接触的部分避免盖25与保持元件20之间的接触腐蚀，而将包括具有第三电化学势的第三材料的涂层175涂覆于盖25上，具体地涂覆于第二盖元件105上。在这种情况下，将第三材料选择成使得保持元件20的第一材料的第三电化学势大致等于第一材料的第一电化学势。

在本实施例中，尤其例如涂层175可能包括ZnAlMg合金。

上述压力补偿装置10的优点是：如果水喷射被直接地引导到压力补偿装置10上，隔膜60由盖25加以保护免于在水喷射与隔膜60之间的直接接触。另外，也可靠地防止水喷射在粘合剂层55的区域中在隔膜60下方的侧部处渗入，并因此防止对一方面粘合剂层55与隔膜60之间另一方面粘合剂层55与支承表面50之间的粘合剂连接的损害。与此同时，由于利用第一通道150、第二通道130和第三通道140而实现通道150，因而盖25使得气体能够经过被布置在通道150中的气体可渗透隔膜60而进行交换。如果存在液滴（例如采用雾的形式）或者如果在盖25上或盖25中存在静止或流动的液体，那么防液体渗透的隔膜60防止液体进入壳体15。气体仍然可以渗透入壳体，因此在壳体15的壳体内部180与周围区域185组件之间可靠的压力补偿是可能的。

尽管已通过优选的示例性实施例更详细地说明并描述了本发明，但本发明并不受所公开实例的限制，并且在不偏离本发明保护范围的前提下本领域技术人员可从所公开的实例中得出其它变型。

作为一例，在附图中，保持部160或腹板30在周向方向上均匀地分布在第二盖元件105上。显然，腹板30或保持部160的非均匀分布或者不同数量也是可能的。也可能的是，保持部160完全地周向地延伸。也可能的是，为此目的而将导向带130进行分配，或者设置减小数量的导向带70。

作为止动元件80的替代，也可能的是利用插入力F来限定盖25的端部位置。

在本实施例中，利用冲压弯曲法制造盖25，并且利用压力铸造法制造保持元件20或壳体15。显然，其它制造方法也是可能的。第一盖元件100与第二盖元件105之间采用铆接头110方式的连接也是一个例子。作为替代，也可能的是，借助于材料结合和/或强制锁定的连接（具体地焊接接头或粘合接头），将第一盖元件100连接到第二盖元件105。也可能的是，盖25仅包括第二盖元件105。然而，在这种情况下，重要的因素是，盖25将隔膜60接纳进入第二接纳构件165中并且将它按压在支承表面50上。

Claims (14)

1.一种具有隔膜（60）和保持元件（20）的压力补偿装置（10），

－其中，所述保持元件（20）包括面向所述隔膜（60）的支承表面（50），

－其中，在所述隔膜（60）和所述保持元件（20）之间的所述支承表面（50）上实现材料结合连接（55），借助于所述材料结合连接（55）将所述隔膜（60）紧固在所述保持元件（20）的所述支承表面（50）上，其特征在于，

－盖（25）被紧固在所述保持元件（20）上，

－其中，所述盖（25）包括其中至少部分地接纳所述隔膜（60）的至少一个第一接纳构件，

－其中，所述盖（25）将所述隔膜（60）按压到所述材料结合连接（55）上并且将所述材料结合连接（55）至少部分地按压到所述保持元件（20）的所述支承表面（50）上。

2.如权利要求1所述的压力补偿装置（10），其特征在于，借助于粘合剂层和/或焊缝而形成所述材料结合连接（55）并且借助于夹紧连接将所述盖（25）紧固在所述保持元件（20）上，从而除了所述材料结合连接以外通过按压而将所述隔膜加以固定以防止所述隔膜从所述支承表面分离。

3.如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述第一接纳构件（165）包括压力表面（170），所述压力表面（170）平行于所述保持元件（20）的所述支承表面（50）被对准或实现，从而至少部分地紧靠所述隔膜（60）。

4.如权利要求3所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述支承表面（50）和所述压力表面（170）以相同的方式被加以实现。

5.如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述盖（25）包括第一盖元件（100）和连接到所述第一盖元件（100）的第二盖元件（105），其中，所述第一盖元件（100）被实现为空心柱形的形式，其中，所述第二盖元件（105）具有柱形部（135），所述柱形部（135）在所述周向侧上至少部分地被所述第一盖元件（100）所包围。

6.如权利要求5所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述第一接纳构件（165）被布置在所述第二盖元件（105）中，其中，至少一个保持部（160）被实现在所述第一接纳构件（165）的所述周向侧上的所述第二盖元件（105）上，其中，所述保持元件（20）具有在大致垂直于所述支承表面（50）延伸的至少一个腹板（30），其中，所述第二盖元件（105）的所述保持部（160）被实现为夹紧抵靠所述腹板（30）从而将所述盖（25）紧固在所述保持元件（20）上。

7.如权利要求6所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述第二盖元件（105）的所述保持部（160）所接合进入的第二接纳构件（25）被实现在面向所述盖（25）的侧表面（75）上的所述腹板（30）上。

8.如权利要求6或7所述的压力补偿装置（10），其特征在于，在所述支承表面（50）与所述腹板（30）之间，所述保持元件（20）具有至少一个突出部（120），所述突出部（120）被实现为至少部分地接纳所述第二盖元件（105）的所述保持部（16）。

9.如权利要求5至8中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述第二盖元件（105）具有在柱形部（135）中的径向向外开放的通道（140），其中，所述通道（140）至少部分地被所述第一盖元件（100）所覆盖。

10.如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，与所述支承表面（50）相邻的所述保持元件（20）包括在所述盖（25）的方向上延伸的至少一个止动元件，其中，所述止动元件（80）被实现为利用碰撞抵靠所述止动元件（80）的所述盖（25）来限定安装方向。

11.如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，所述盖（25）被实现为腐蚀元件的形式，其中，所述盖（25）至少部分地包括具有第一电化学势的第一材料，并且其中，所述保持元件（20）包括具有第二电化学势的第二材料，其中，所述第一材料的第一电化学势低于所述第二材料的电化学势。

12.如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10），其特征在于，层被布置在所述盖（25）的上表面上，其中，所述层具有大致相当于所述保持元件（20）的所述第二材料的第二电化学势的第三电化学势。

13.一种用于壳体的壳体部件，所述壳体是用于具有如前述权利要求中任一项所述的压力补偿装置（10）的控制单元。

14.一种控制单元，所述控制单元具有包括如权利要求13所述的壳体部件的壳体。