DE102019003511A1

DE102019003511A1 - Method for the thermal and, in particular, cohesive connection, preferably welding, of aluminum housing parts

Info

Publication number: DE102019003511A1
Application number: DE102019003511.9A
Authority: DE
Inventors: Alessandro Baldini; Jürgen Pampel
Original assignee: Voitabox AG
Current assignee: Voitabox AG
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen und insbesondere stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen eines zumindest zweiteiligen Gehäuses (1), das einen Gehäusekorpus (10) mit einer Öffnung (14) und einen Deckel (20) zum Verschließen der Öffnung (14) umfasst, die jeweils aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sind, wobei der Deckel (20) so angeordnet wird, dass er die Öffnung (14) überspannt und vorzugsweise in Kontakt zum Gehäusekorpus (10) steht, und mit dem Gehäusekorpus (10) thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt, wird.
Um ein verbessertes Verfahren zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, ein Hilfselement (30) an dem Deckel (20) und dem Gehäusekorpus (10) angeordnet wird, welches anschließend mittels Induktion so erhitzt wird, dass dadurch in einem an das Hilfselement (30) angrenzenden Bereich der Deckel (20) mit dem Gehäusekorpus (10) thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt, wird.

The invention relates to a method for thermal and, in particular, cohesive connection, preferably welding, of an at least two-part housing (1) which comprises a housing body (10) with an opening (14) and a cover (20) for closing the opening (14) which each made of an aluminum material, the cover (20) being arranged so that it spans the opening (14) and is preferably in contact with the housing body (10), and is thermally connected, preferably welded, to the housing body (10) .
In order to create an improved method, it is proposed that an auxiliary element (30) be arranged on the cover (20) and the housing body (10) before the thermal connection, preferably welding, which is then heated by means of induction so that in a region of the cover (20) adjoining the auxiliary element (30) is thermally connected to the housing body (10), preferably welded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, eines zumindest zweiteiligen Gehäuses gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for thermally connecting, preferably welding, an at least two-part housing according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 11 2016 006 559 T5 ist bekannt, das Werkstücke aus Aluminium mittels Laserpunktschweißen verbunden werden können.From the DE 11 2016 006 559 T5 it is known that workpieces made of aluminum can be joined by means of laser spot welding.

Auch zur Herstellung von mehrteiligen Gehäusen aus Aluminiumwerkstoff wird Laserschweißen eingesetzt, um dichte, insbesondere wasserdichte, Schweißverbindungen zwischen Gehäuseteilen wie beispielsweise einem Gehäusekorpus mit einer Öffnung und einem Deckel zum Verschließen der Öffnung herzustellen und damit ein entsprechend dichtes Verschließen des Aluminiumgehäuses an den Kontaktstellen beziehungsweise Fügestellen der Gehäuseteile zu erreichen.Laser welding is also used to manufacture multi-part housings made of aluminum material in order to produce tight, in particular watertight, welded connections between housing parts such as a housing body with an opening and a cover for closing the opening and thus a correspondingly tight closing of the aluminum housing at the contact points or joints To reach housing parts.

Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum thermischen und hierbei insbesondere stoffschlüssigen Verbinden, das auch als thermisches Fügen bezeichnet wird, vorzugsweise Verschweißen, eines zumindest zweiteiligen Aluminiumgehäuses zu schaffen, um das thermische Verbinden beziehungsweise Verschweißen insbesondere bei kleineren Produktionsvolumina kostengünstiger durchzuführen.Starting from this, the object of the present invention is to create an improved method for thermal and, in this case, in particular cohesive connection, which is also referred to as thermal joining, preferably welding, of an at least two-part aluminum housing in order to make the thermal connection or welding more cost-effective, especially for smaller production volumes perform.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims 2 to 9 and the description below.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zum thermischen und insbesondere stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, eines zumindest zweiteiligen Gehäuses, das einen Gehäusekorpus mit einer Öffnung und einen Deckel zum Verschließen der Öffnung umfasst, die jeweils aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sind, wobei der Deckel so angeordnet wird, dass er die Öffnung überspannt und vorzugsweise in Kontakt zum Gehäusekorpus steht, und anschließend mit dem Gehäusekorpus thermisch und hierbei insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt, wird, dadurch geschaffen, dass vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, ein Hilfselement an dem Deckel und dem Gehäusekorpus angeordnet wird, welches anschließend mittels Induktion so erhitzt wird, dass dadurch, vorzugsweise in einem an das Hilfselement angrenzenden Bereich, der Deckel mit dem Gehäusekorpus thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt, wird. Der Deckel und der Gehäusekorpus können hierbei unmittelbar in Kontakt stehend miteinander und/oder mittelbar über das Hilfselement thermisch und hierbei stoffschlüssig miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt werden.According to the invention, an improved method for the thermal and in particular cohesive connection, preferably welding, of an at least two-part housing, which comprises a housing body with an opening and a cover for closing the opening, which are each made of an aluminum material, the cover being arranged in such a way that that it spans the opening and is preferably in contact with the housing body, and then thermally and in particular materially connected, preferably welded, to the housing body, created by an auxiliary element on the cover and the housing body before the thermal connection, preferably welding is arranged, which is then heated by induction so that the cover is thermally connected, preferably welded, to the housing body, preferably in an area adjacent to the auxiliary element. The cover and the housing body can in this case be in direct contact with one another and / or indirectly connected to one another thermally and in this case in a materially bonded manner via the auxiliary element, preferably welded.

Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Hilfselement dazu verwendet, einen gezielten Energieeintrag und in der Folge Wärmeeintrag in den Gehäusekorpus und den Deckel, insbesondere an deren Kontaktstellen beziehungsweise Fügestellen, die in dem an das Hilfselement angrenzenden Bereich liegen, zu bewirken, um diese beiden Bauteile dort unmittelbar miteinander und/oder jeweils mit dem Hilfselement thermisch und damit stoffschlüssig miteinander zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen. Hierzu wird das Hilfselement an und/oder zwischen dem Deckel und dem Gehäusekorpus in der Weise positioniert, dass der Energie- beziehungsweise Wärmeeintrag in dem an das Hilfselement angrenzenden Bereich erfolgen kann, in dem der Deckel und der Gehäusekorpus sich vorzugsweise berühren und somit in Kontakt stehen, so dass dort eine unmittelbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Deckel und dem Gehäusekorpus entstehen kann. Die Positionierung von Hilfselement, Deckel und Gehäusekorpus relativ zueinander kann jedoch auch so erfolgen, dass alternativ oder zusätzlich eine unmittelbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hilfselement und dem Deckel und/oder zwischen dem Hilfselement und dem Gehäusekorpus entstehen kann, um dadurch den Deckel mit dem Gehäusekorpus thermisch und hierbei stoffschlüssig zu verbinden, vorzugsweise zu verschwei ßen.In other words, in the method according to the invention, an auxiliary element is used to bring about a targeted energy input and, as a result, heat input into the housing body and the cover, in particular at their contact points or joints that are in the area adjacent to the auxiliary element, in order to effect them to connect both components there directly to one another and / or in each case to the auxiliary element thermally and thus cohesively with one another, preferably to weld them. For this purpose, the auxiliary element is positioned on and / or between the cover and the housing body in such a way that the energy or heat input can take place in the area adjacent to the auxiliary element in which the cover and the housing body preferably touch and are thus in contact so that there can be a direct material connection between the cover and the housing body. The positioning of the auxiliary element, cover and housing body relative to one another can, however, also take place in such a way that, alternatively or additionally, a direct material connection can be created between the auxiliary element and the cover and / or between the auxiliary element and the housing body, thereby thermally connecting the cover to the housing body and in this case to be firmly connected, preferably to be welded.

Das Hilfselement wird anschließend mittels einer Induktionsspule erhitzt. Hierfür wird die Induktionsspule so zum Hilfselement positioniert, dass das Hilfselement durch das von der Induktionsspule erzeugte magnetische Feld erhitzt wird, um hierüber das thermische und stoffschlüssige Verbinden, insbesondere Verschweißen, der entsprechenden Gehäuseteile und/oder des Hilfselements an deren Kontakt- beziehungsweise Fügestellen zu bewirken. Es ist auch denkbar, dass die Induktionsspule unmittelbar auf das an und/oder zwischen den zu verschweißenden Gehäuseteilen angeordnete Hilfselement gelegt wird.The auxiliary element is then heated by means of an induction coil. For this purpose, the induction coil is positioned relative to the auxiliary element in such a way that the auxiliary element is heated by the magnetic field generated by the induction coil in order to effect the thermal and cohesive connection, in particular welding, of the corresponding housing parts and / or the auxiliary element at their contact or joining points . It is also conceivable that the induction coil is placed directly on the auxiliary element arranged on and / or between the housing parts to be welded.

Vorzugsweise ist die Induktionsspule derart ausgebildet und positioniert, dass sie gleichzeitig das gesamte Hilfselement erhitzt und somit den thermischen Fügevorgang, vorzugsweise Schweißvorgang, entlang des gesamten Hilfselements bewirkt. Hierfür kann die Kontur der Induktionsspule der Kontur des Hilfselements entsprechen, so dass während des thermischen Füge- beziehungsweise Schweißvorgangs das gesamte Hilfselement abgedeckt beziehungsweise von dem erzeugten magnetischen Feld erfasst wird, um entlang des gesamten Hilfselements beziehungsweise den zugehörigen Kontaktstellen der zu fügenden Gehäuseteile den thermischen Füge- beziehungsweise Schweißvorgang zu bewirken. Insbesondere ein Nachführen der Induktionsspule entlang des Hilfselements und somit ein sequentielles Erwärmen und insbesondere Aufschmelzen des Grundwerkstoffes des Gehäusekorpus und des Deckels und sequentielles Bilden von Fügestellen kann so vorteilhaft vermieden werden.The induction coil is preferably designed and positioned in such a way that it simultaneously heats the entire auxiliary element and thus effects the thermal joining process, preferably the welding process, along the entire auxiliary element. For this purpose, the contour of the induction coil can correspond to the contour of the auxiliary element, so that the entire auxiliary element is covered or captured by the generated magnetic field during the thermal joining or welding process Auxiliary elements or the associated contact points of the housing parts to be joined to effect the thermal joining or welding process. In particular, tracking of the induction coil along the auxiliary element and thus sequential heating and, in particular, melting of the base material of the housing body and the cover and the sequential formation of joints can advantageously be avoided.

Der Gehäusekorpus und der Deckel sind aus Aluminiumwerkstoff, insbesondere Aluminiumlegierungen, und vorzugsweise mittels Gussverfahren, insbesondere Druckgussverfahren, oder aus Aluminiumblech hergestellt. Andere Herstellverfahren sind jedoch ebenfalls möglich. Insbesondere der Gehäusekorpus kann also einteilig als Gussteil ausgebildet sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass der verwendete Aluminiumwerkstoff eine Schmelztemperatur von ca. 670 Grad Celsius hat.The housing body and the cover are made from aluminum material, in particular aluminum alloys, and preferably by means of casting processes, in particular die casting processes, or from aluminum sheet. However, other manufacturing processes are also possible. In particular, the housing body can thus be designed in one piece as a cast part. In this context, it is conceivable, for example, that the aluminum material used has a melting temperature of approx. 670 degrees Celsius.

Das Gehäuse und insbesondere dessen Gehäusekorpus, Öffnung und Deckel können beliebige Geometrien aufweisen. Die näher beschriebene und in den Figuren schematisch dargestellte, in etwa quaderförmige Ausgestaltung des Gehäuses ist lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel.The housing and in particular its housing body, opening and cover can have any geometries. The approximately cuboid design of the housing, which is described in more detail and shown schematically in the figures, is only one possible embodiment.

Dies gilt auch für die Querschnittsgeometrie des Hilfselements, die in einfacher Weise rechteckig sein kann. Es sind jedoch auch andere Querschnitte denkbar, beispielsweise trapezförmige Querschnitte oder zumindest abschnittsweise kurvige Querschnitte. Je nach gewähltem Querschnitt ergeben sich dann entsprechend komplementär ausgebildete Anlageflächen für das Hilfselement an der Umfangsfläche des Deckels beziehungsweise am Gehäusekorpus beziehungsweise dessen innerer Seitenwand.This also applies to the cross-sectional geometry of the auxiliary element, which can easily be rectangular. However, other cross-sections are also conceivable, for example trapezoidal cross-sections or at least partially curved cross-sections. Depending on the selected cross-section, there are then correspondingly complementary contact surfaces for the auxiliary element on the circumferential surface of the cover or on the housing body or its inner side wall.

In konstruktiv vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass an einer, vorzugsweise jeder, Seitenwand des Gehäusekorpus im Inneren des Gehäusekorpus eine, insbesondere absatzförmige, Aufnahme ausgebildet ist, in welcher der Deckel zumindest teilweise angeordnet und insbesondere aufgelegt wird, um die Öffnung zu überspannen. Die Aufnahme umfasst vorzugsweise einen Steg, der sich von der Seitenwand nach innen weg und vorzugsweise horizontal erstreckt und dessen in Bezug auf das Gehäuse innerste Kante am Umfang der Öffnung liegt und diese hierdurch begrenzt. Durch die Aufnahme kann eine Positionierung des Deckels und gegebenenfalls des Hilfselements erleichtert werden, sofern letzteres in der Aufnahme und zwischen dem Deckel und dem Gehäusekorpus angeordnet wird.In a structurally advantageous manner it can be provided that on one, preferably each, side wall of the housing body in the interior of the housing body an, in particular step-shaped, receptacle is formed in which the cover is at least partially arranged and in particular placed in order to span the opening. The receptacle preferably comprises a web which extends inwardly away from the side wall and preferably horizontally and whose innermost edge in relation to the housing lies on the circumference of the opening and thereby delimits it. Positioning of the cover and possibly the auxiliary element can be facilitated by the receptacle, provided the latter is arranged in the receptacle and between the cover and the housing body.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Hilfselement aus einem Werkstoff hergestellt, der eine höhere Schmelztemperatur hat als der Aluminiumwerkstoff des Gehäusekorpus und des Deckels. Hierbei kann es sich um Metall, insbesondere Eisenmetall, und vorzugsweise Edelstahl handeln. Der Werkstoff des Hilfselements ist dann also so ausgelegt, dass er bei den durch die Induktion hervorgerufenen Temperaturen und damit bei der Schmelztemperatur des Gehäusekorpus und Deckels nicht schmelzen kann, insbesondere formbeständig bleibt. Somit ist es möglich, dass durch das Verschweißen nur ein Stoffschluss zwischen dem Deckel und dem Gehäusekorpus erfolgt. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass das Hilfselement auf ca. 1000-1300 Grad Celsius in einen glühroten Zustand erwärmt wird.In a particularly advantageous manner, the auxiliary element is made from a material that has a higher melting temperature than the aluminum material of the housing body and the cover. This can be metal, in particular ferrous metal, and preferably stainless steel. The material of the auxiliary element is then designed so that it cannot melt at the temperatures caused by the induction and thus at the melting temperature of the housing body and cover, and in particular remains dimensionally stable. It is thus possible that only a material bond between the cover and the housing body occurs through the welding. In this context, it is conceivable, for example, that the auxiliary element is heated to approx. 1000-1300 degrees Celsius in a glowing red state.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Hilfselement vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, mit dem Gehäusekorpus derart mit dem Deckel verbunden wird, dass der Deckel und das Hilfselement gemeinsam in einer Baugruppe an dem Gehäusekorpus angeordnet und insbesondere in die Aufnahme des Gehäusekorpus eingesetzt werden können. Hierdurch kann die Positionierung von Deckel und Hilfselement am Gehäusekorpus erleichtert werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Hilfselement und der Deckel vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Anschweißen, des Deckels unabhängig voneinander am Gehäusekorpus, insbesondere in der Aufnahme des Gehäusekorpus positioniert werden.It can particularly advantageously be provided that the auxiliary element is connected to the cover before the thermal connection, preferably welding, to the housing body in such a way that the cover and the auxiliary element are arranged together in an assembly on the housing body and, in particular, are inserted into the receptacle of the housing body can. This makes it easier to position the cover and auxiliary element on the housing body. However, it is also conceivable that the auxiliary element and the cover are positioned independently of one another on the housing body, in particular in the receptacle of the housing body, before the thermal connection, preferably welding, of the cover.

Das Hilfselement kann dabei an einem Außendurchmesser des Deckels, insbesondere auf einer bei auf- beziehungsweise eingesetztem Deckel zum Gehäusekorpus zeigenden Umfangsfläche des Deckels angeordnet sein. Damit befindet sich das Hilfselement zumindest teilweise in einem Spalt zwischen Deckel und Gehäusekorpus, wenn der Deckel in die Aufnahme des Gehäusekorpus eingesetzt ist. Aber auch andere Positionen des Hilfselements auf oder unter dem Deckel sind möglich.The auxiliary element can be arranged on an outer diameter of the cover, in particular on a peripheral surface of the cover pointing towards the housing body when the cover is on or inserted. The auxiliary element is thus located at least partially in a gap between the cover and the housing body when the cover is inserted into the receptacle of the housing body. But other positions of the auxiliary element on or under the cover are also possible.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Hilfselement ein, vorzugsweise geschlossener, Rahmen und umschließt zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, die Öffnung des Gehäusekorpus. Hierbei kann der Rahmen einteilig oder mehrteilig sein. Bei einer vollständigen Umschließung der Öffnung des Gehäusekorpus ist es möglich, den Deckel umlaufend um die Öffnung mit dem Gehäusekorpus thermisch zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen, und so das Gehäuse an den Kontaktstellen beziehungsweise Fügestellen der genannten Gehäuseteile, insbesondere wasserdicht und/oder staubdicht, abzudichten. Dadurch kann der Inhalt im Gehäuse geschützt werden, wodurch es beispielsweise möglich ist, im Gehäuse angeordnete elektrische Baugruppen, insbesondere Hochvolt-Baugruppen vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen.In a particularly advantageous manner, the auxiliary element is a, preferably closed, frame and at least in sections, preferably completely, encloses the opening of the housing body. The frame can be in one piece or in several pieces. With a complete enclosure of the opening of the housing body, it is possible to thermally connect the cover circumferentially around the opening to the housing body, preferably to weld it, and thus to seal the housing at the contact points or joints of the mentioned housing parts, in particular waterproof and / or dust-tight . As a result, the content in the housing can be protected, making it possible, for example, to protect electrical assemblies arranged in the housing, in particular high-voltage assemblies, from external environmental influences.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Deckel während des thermischen Verbindens, vorzugsweise Verschweißens, mit dem Gehäusekorpus mittels einer zusätzlich zum Eigengewicht des Deckels und des Hilfselements aufgebrachten Kraft gegen den Gehäusekorpus gedrückt wird. Diese Kraft kann durch ein Gewicht oder durch eine, insbesondere hydraulische, Vorrichtung erzeugt werden. Hierdurch kann ein Verzug im Deckel und damit die Spannungen in der Fügestelle, insbesondere Schweißnaht, verringert werden.It can particularly advantageously be provided that the cover is pressed against the housing body during the thermal connection, preferably welding, to the housing body by means of a force applied in addition to the dead weight of the cover and the auxiliary element. This force can be generated by a weight or by a device, in particular a hydraulic device. This can reduce distortion in the cover and thus the stresses in the joint, in particular the weld seam.

Zudem kann vorgesehen sein, dass das Hilfselement nach dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, des Gehäusekorpus mit dem Deckel an dem Gehäuse verbleibt, insbesondere zwischen dem Gehäusekorpus und dem Deckel, und somit Teil der Gehäusewandung wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Hilfselement nach dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, wieder entfernt und damit die Möglichkeit geschaffen wird, dass ein Hilfselement für das thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, von mehreren Gehäusen verwendet werden kann. Dies ist beispielsweise denkbar, wenn das Hilfselement auf der zu verbindenden beziehungsweise zu verschweißenden Kontaktstelle beziehungsweise Fügestelle des Deckels und des Gehäusekorpus aufliegt.In addition, it can be provided that the auxiliary element remains on the housing after the thermal connection, preferably welding, of the housing body to the cover, in particular between the housing body and the cover, and thus becomes part of the housing wall. However, it is also conceivable that the auxiliary element is removed again after the thermal connection, preferably welding, and thus the possibility is created that an auxiliary element can be used for the thermal connection, preferably welding, of several housings. This is conceivable, for example, when the auxiliary element rests on the contact point to be connected or welded or the joint of the cover and the housing body.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Gehäusekorpus und/oder der Deckel vor deren thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, vorgewärmt werden, um insbesondere spannungsinduzierte Risse zu vermeiden. Das Vorwärmen der Bauteile hat den Vorteil, dass der Temperaturgradient zwischen Wärmeeinflusszone und den übrigen Bereichen des Gehäuses verringert wird und damit beim Abkühlen weniger Spannungen entstehen.It can particularly advantageously be provided that the housing body and / or the cover are preheated before they are thermally connected, preferably by welding, in order in particular to avoid stress-induced cracks. The preheating of the components has the advantage that the temperature gradient between the heat-affected zone and the other areas of the housing is reduced and thus less stresses arise during cooling.

Sofern ein Gehäusekorpus mehrere Öffnungen aufweist, kann mit dem zuvor beschriebenen Verfahren an jeder Öffnung ein entsprechender Deckel mit dem Gehäusekorpus thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt werden, um vorzugsweise dichte stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere Schweißverbindungen, zwischen den Gehäuseteilen und somit ein insgesamt geschlossenes und dichtes Gehäuses zu erreichen. Hierbei kann die Induktionsspule zum Verschließen einer Öffnung (ausgenommen der letzten) beziehungsweise dem hierfür erfolgenden thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, des zugehörigen Deckels auch im Innern des Gehäusekorpus positioniert werden, wodurch der entsprechend erforderliche Energieeintrag innerhalb des Gehäusekorpus erfolgt.If a housing body has several openings, a corresponding cover can be thermally connected, preferably welded, to the housing body at each opening using the method described above, in order to create preferably tight material connections, in particular welded connections, between the housing parts and thus an overall closed and tight housing to reach. Here, the induction coil can also be positioned inside the housing body to close an opening (except the last one) or the thermal connection, preferably welding, of the associated cover that takes place for this purpose, whereby the correspondingly required energy input takes place within the housing body.

Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gehäusekorpus, eines Deckels sowie eines Hilfselements zum Verschweißen des Gehäusekorpus und Deckels,
2 eine schematische Schnittdarstellung des von den Gehäuseteilen gemäß des Ausführungsbeispiels nach 1 gebildeten Gehäuses, nachdem der Deckel und das Hilfselement am Gehäusekorpus angeordnet wurden,
3 eine schematische Schnittdarstellung des Gehäuses gemäß 2 und die Positionierung der Induktionsspule,
4 eine schematische Schnittdarstellung des Verschweißens des Gehäuses gemäß 2 und
5 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses und einer Induktionsspule zeigt.

Further details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing, in which

1 a schematic sectional view of an embodiment of a housing body, a cover and an auxiliary element for welding the housing body and cover,
2 a schematic sectional view of the housing parts according to the embodiment according to 1 formed housing after the cover and the auxiliary element have been arranged on the housing body,
3 a schematic sectional view of the housing according to 2 and the positioning of the induction coil,
4th a schematic sectional view of the welding of the housing according to FIG 2 and
5 shows a schematic perspective view of the housing and an induction coil.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gehäusekorpus 10, eines Deckels 20 sowie eines Hilfselements 30 zum Verschweißen des Deckels 20 mit dem Gehäusekorpus 10. Durch das Verschweißen des Deckels 20 mit dem Gehäusekorpus 10 ergibt sich ein Gehäuse 1, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen quaderförmig ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass es zylindrisch oder andersartig ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 wird vorliegend genutzt, um in seinem Innern angeordnete elektrische Baugruppen, insbesondere eine beispielhaft und schematisch dargestellte Hochvolt-Baugruppe 70, vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen.The 1 shows a schematic sectional illustration of an embodiment of a housing body 10 , a lid 20th as well as an auxiliary element 30th for welding the lid 20th with the case body 10 . By welding the lid 20th with the case body 10 results in a housing 1 , which is essentially cuboid in the illustrated embodiment. However, it is also conceivable that it is cylindrical or designed in some other way. The case 1 is used in the present case for electrical assemblies arranged in its interior, in particular a high-voltage assembly shown as an example and schematically 70 to protect against external environmental influences.

Der Gehäusekorpus 10 umfasst vier geschlossene sowie voneinander beabstandete und sich jeweils vertikal erstreckende Seitenwände 11. In der Schnittdarstellung von 1 sind der Einfachheit halber nur zwei Seitenwände 11 dargestellt, die parallel zueinander und rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufen. Die beiden nicht dargestellten Seitenwände 11 sind im rechten Winkel zu den vorgenannten Seitenwänden 11 angeordnet und verlaufen dementsprechend auch parallel zueinander.The case body 10 comprises four closed and spaced apart and each vertically extending side walls 11 . In the sectional view of 1 are only two side walls for the sake of simplicity 11 shown, which run parallel to each other and at right angles to the plane of the drawing. The two side walls, not shown 11 are at right angles to the aforementioned side walls 11 arranged and accordingly also run parallel to one another.

Aus der rechteckigen Hauptfläche der Seitenwände 11 ergibt sich eine im Wesentlichen quaderförmige Ausgestaltung des Gehäusekorpus 10. Der Gehäusekorpus 10 umfasst dementsprechend einen geschlossenen und sich horizontal erstreckenden, rechteckigen Boden 12, der zu den Seitenwänden 11 rechtwinklig angeordnet und mit diesen im Bereich von deren aneinander grenzenden Unterkanten stoffschlüssig verbunden ist.From the main rectangular area of the side walls 11 the result is a substantially cuboid design of the housing body 10 . The case body 10 accordingly comprises a closed and horizontally extending, rectangular floor 12 that is to the side walls 11 is arranged at right angles and is firmly connected to them in the area of their adjacent lower edges.

Der Gehäusekorpus 10 hat an seiner den Unterkanten der Seitenwände 11 gegenüberliegenden Seite eine Öffnung 14. Diese zwischen den Seitenwänden 11 angeordnete Öffnung 14 wird entlang ihres Umfangs beziehungsweise Rands von einem Steg 13 des Gehäusekorpus 10 begrenzt, der sich, vorzugsweise horizontal, nach innen und von den Seitenwänden 11 weg erstreckt. Zusammen mit dem inneren Teil der Seitenwände 11, der jeweils oberhalb des Stegs 13 angeordnet ist, bildet der Steg 13 für den Deckel 20 eine, insbesondere absatzförmige, und die Öffnung 14 begrenzende Aufnahme des Gehäusekorpus 10.The case body 10 has on its the lower edges of the side walls 11 opposite side an opening 14th . These between the side walls 11 arranged opening 14th is surrounded by a bar along its circumference or edge 13 of the housing body 10 limited, which extends, preferably horizontally, inwards and from the side walls 11 extends away. Together with the inner part of the side walls 11 , each above the footbridge 13 is arranged, forms the web 13 for the lid 20th one, in particular paragraph-shaped, and the opening 14th limiting inclusion of the housing body 10 .

Der Deckel 20 ist flach und quaderförmig ausgebildet, weshalb er in der Schnittdarstellung von 1 rechteckig dargestellt ist. Es ist auch denkbar, dass der Deckel 20 mit Kühlrippen versehen ist.The lid 20th is flat and cuboid, which is why it is shown in the sectional view of 1 is shown rectangular. It is also conceivable that the cover 20th is provided with cooling fins.

Der Gehäusekorpus 10 und der Deckel 20 sind jeweils aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt und vorzugsweise als Gussteile ausgebildet, beispielsweise durch Herstellung mittels eines Druckgussverfahrens. Hierbei ist dann vorzugsweise der Gehäusekorpus 10, insbesondere einschließlich seiner Seitenwände 11 und seines Bodens 12, als einteiliges Gussteil ausgebildet.The case body 10 and the lid 20th are each made of an aluminum material and are preferably designed as cast parts, for example by means of a die-casting process. The housing body is then preferably here 10 , especially including its side walls 11 and its soil 12 , designed as a one-piece cast part.

Das Hilfselement 30 ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, welches einen höheren Schmelzpunkt als der Aluminiumwerkstoff des Gehäusekorpus 10 und des Deckels 20 hat, damit es beim Verschweißen der vorgenannten Gehäuseteile nicht schmilzt und formbeständig bleibt. Das Hilfselement 30 ist am Außendurchmesser des Deckels 20 auf dessen Umfangsfläche angeordnet und hierzu als geschlossener Rahmen ausgebildet, der den Deckel 20 an seiner Umfangsfläche umschließt. Das Hilfselement 30 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt.The auxiliary element 30th is preferably made of stainless steel, which has a higher melting point than the aluminum material of the housing body 10 and the lid 20th has so that it does not melt when the aforementioned housing parts are welded and remains dimensionally stable. The auxiliary element 30th is on the outside diameter of the lid 20th arranged on the circumferential surface and designed for this purpose as a closed frame, the cover 20th encloses on its peripheral surface. The auxiliary element 30th has a rectangular cross section in the present embodiment.

Das rahmenförmige Hilfselement 30 ist dabei derart mit dem Deckel 20 verbunden, dass der Deckel 20 und das Hilfselement 30 gemeinsam in einer Baugruppe in die Aufnahme des Gehäusekorpus 10 eingesetzt werden können, um hierbei auf dem Steg 13 aufzuliegen, die Öffnung 14 zu überspannen und zu verschließen.The frame-shaped auxiliary element 30th is doing so with the lid 20th connected that the lid 20th and the auxiliary element 30th together in an assembly in the receptacle of the housing body 10 can be used to do this on the jetty 13 to lie on the opening 14th to stretch and to close.

Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des von den Gehäuseteilen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 gebildeten Gehäuses 1. Der Deckel 20 und das Hilfselement 30 wurden in 2 bereits am Gehäusekorpus 10 angeordnet, wobei der Deckel 20 und das Hilfselement 30 auf dem Steg 13 beziehungsweise der hiervon begrenzten Aufnahme aufliegen und dadurch die Öffnung 14 vom Deckel 20 überspannt und verschlossen wird. Der Deckel 20 und das Hilfselement 30 sind vorzugsweise so ausgelegt, dass sie bündig mit den Oberkanten der Seitenwände 11 des Gehäusekorpus 10 abschließen. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese sich auf unterschiedlichen Höhen, sowohl zueinander als auch in Bezug auf die Oberkanten der Seitenwände 11, erstrecken.The 2 shows a schematic sectional view of the housing parts according to the embodiment of FIG 1 formed housing 1 . The lid 20th and the auxiliary element 30th were in 2 already on the case body 10 arranged with the lid 20th and the auxiliary element 30th on the jetty 13 or the receptacle limited by it rest and thereby the opening 14th from the lid 20th is spanned and closed. The lid 20th and the auxiliary element 30th are preferably designed so that they are flush with the top edges of the side walls 11 of the housing body 10 to lock. However, it is also conceivable that these are at different heights, both with respect to one another and with respect to the upper edges of the side walls 11 , extend.

Das an der Umfangsfläche des in die Aufnahme eingesetzten Deckels 20 angeordnete Hilfselement 30 ist in einem Spalt zwischen dem Deckel 20 und dem Gehäusekorpus 10 und oberhalb des Stegs 13 des Gehäusekorpus 10 angeordnet. Damit kann der Wärmeeintrag in einem Bereich erfolgen, in dem der Deckel 20 und der Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, sich berühren, also eine Kontaktstelle beziehungsweise Fügestelle bilden, und dort eine stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Gehäuseteilen entstehen kann. Zudem umschließt das Hilfselement 30 vollständig die Öffnung 14 des Gehäusekorpus 10. Dadurch ist es möglich, den Deckel 20 umlaufend um die Öffnung 14 mit dem Gehäusekorpus 10 zu verschweißen und so das Gehäuse 1, insbesondere wasserdicht und/oder staubdicht, abzudichten, sodass der Inhalt im Gehäuse geschützt werden kann. Damit ist es möglich, im Gehäuse 1 angeordnete elektrische Baugruppen, insbesondere die beispielhaft dargestellte Hochvolt-Baugruppe 70, vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen.That on the peripheral surface of the lid inserted into the receptacle 20th arranged auxiliary element 30th is in a gap between the lid 20th and the housing body 10 and above the bridge 13 of the housing body 10 arranged. In this way, the heat input can take place in an area in which the cover 20th and the case body 10 , especially its bridge 13 , touch, so form a contact point or joint, and there a material connection between these housing parts can arise. In addition, the auxiliary element encloses 30th completely the opening 14th of the housing body 10 . This makes it possible to remove the lid 20th all around the opening 14th with the case body 10 to weld and so the housing 1 , in particular waterproof and / or dustproof, to seal so that the contents in the housing can be protected. This makes it possible in the housing 1 arranged electrical assemblies, in particular the high-voltage assembly shown as an example 70 to protect against external environmental influences.

Der Deckel 20 wird während des Verschweißens mit dem Gehäusekorpus 10 mittels einer zusätzlich zum Eigengewicht des Deckels 20 und des Hilfselements 30 aufgebrachten Kraft gegen den Gehäusekorpus 10 und hierbei in die Aufnahme gedrückt. In vorliegendem Ausführungsbeispiel wird diese Kraft durch ein auf den Deckel 20 aufgesetztes Zusatzgewicht 40 erzeugt.The lid 20th becomes during the welding with the housing body 10 by means of one in addition to the dead weight of the lid 20th and the auxiliary element 30th applied force against the housing body 10 and pressed into the receptacle. In the present embodiment, this force is applied to the cover 20th attached additional weight 40 generated.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zur 1 auch für die 2.The remarks on 1 also for them 2 .

Die 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Gehäuses 1 gemäß 2 und die Positionierung einer Induktionsspule 50 zum Erhitzen des Hilfselements 30. Die Induktionsspule 50 wird so zum Hilfselement 30 positioniert, dass das Hilfselement 30 durch das von der Induktionsspule 50 erzeugte elektromagnetische Feld 51 (siehe 4) so erhitzt werden kann, dass ein Verschweißen der Gehäuseteile, also des Gehäusekorpus 10 mit dem Deckel 20, erfolgen kann. Es ist auch denkbar, dass die Induktionsspule 50 unmittelbar auf das Gehäuse 1 beziehungsweise auf das Hilfselement 30 gelegt wird.The 3 shows a schematic sectional view of the housing 1 according to 2 and the positioning of an induction coil 50 for heating the auxiliary element 30th . The induction coil 50 becomes an auxiliary element 30th positioned that the auxiliary element 30th by that from the induction coil 50 generated electromagnetic field 51 (please refer 4th ) can be heated so that the housing parts, i.e. the housing body, are welded together 10 with the lid 20th , can be done. It is also conceivable that the induction coil 50 directly on the housing 1 or on the auxiliary element 30th is placed.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den 1 und 2 auch für die 3.The remarks on the 1 and 2 also for them 3 .

Die 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Verschweißens des Gehäuses gemäß 2. Das Hilfselement 30 wird durch das von der Induktionsspule 50 erzeugte elektromagnetische Feld 51 so erhitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 30 angrenzenden Bereich der Deckel 20 mit dem Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, verschweißt wird. Das Hilfselement 30 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen daraus resultierenden Wärmeeintrag in den Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, und den Deckel 20 zu bewirken, um diese Gehäuseteile an ihren Kontaktstellen beziehungsweise Fügestellen stoffschlüssig miteinander zu verbinden. In diesem Zusammenhang entsteht dort in dem an das Hilfselement 30 angrenzenden Bereich ein flüssiges beziehungsweise schmelzförmiges Schweißgut 60, das vom Material der zu fügenden Gehäuseteile gebildet wird und mittels dessen Verschmelzen der Stoffschluss zwischen dem Gehäusekorpus 10 und dem Deckel 20 erfolgt.The 4th shows a schematic sectional view of the welding of the housing according to 2 . The auxiliary element 30th is made by that of the induction coil 50 generated electromagnetic field 51 heated so that this in one to the auxiliary element 30th adjacent area of the lid 20th with the case body 10 , especially its bridge 13 , is welded. The auxiliary element 30th is therefore used for an energy input and a resulting heat input into the housing body 10 , especially its bridge 13 , and the lid 20th to effect in order to connect these housing parts to one another in a materially bonded manner at their contact points or joints. In this context, the auxiliary element arises there in the 30th adjacent area is a liquid or molten weld metal 60 , which is formed by the material of the housing parts to be joined and by means of its fusing the material connection between the housing body 10 and the lid 20th he follows.

Das Hilfselement 30 verbleibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem Verschweißen des Deckels 20 mit dem Gehäusekorpus 10 an dem Gehäuse 1, insbesondere zwischen dem Gehäusekorpus 10 und dem Deckel 20 und wird somit Teil der Gehäusewandung.The auxiliary element 30th remains in the present embodiment after welding the lid 20th with the case body 10 on the housing 1 , especially between the housing body 10 and the lid 20th and thus becomes part of the housing wall.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den 1, 2 und 3 auch für die 4.The remarks on the 1 , 2 and 3 also for them 4th .

Die 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 1 und der oberhalb hiervon positionierten Induktionsspule 50. Anhand dieser Darstellung ist die quaderförmige Form des Gehäuses 1 erkennbar. Der Deckel 20 und das gestrichelt dargestellte Hilfselement 30 sind bereits am Gehäusekorpus 10 angeordnet und in dessen die Öffnung 14 begrenzende Aufnahme eingesetzt. Die Induktionsspule 50 ist schematisch anhand einer rechteckig verlaufenden Schlaufe dargestellt, welche im Bereich über dem Hilfselement 30 dessen Kontur wiedergibt. Dadurch ist es möglich, dass das gesamte Hilfselement 30 gleichzeitig erhitzt wird.The 5 shows a schematic perspective view of the housing 1 and the induction coil positioned above it 50 . This representation shows the cuboid shape of the housing 1 recognizable. The lid 20th and the auxiliary element shown in dashed lines 30th are already on the case body 10 arranged and in which the opening 14th limited inclusion used. The induction coil 50 is shown schematically on the basis of a rectangular loop, which in the area above the auxiliary element 30th its contour reproduces. This makes it possible for the entire auxiliary element 30th is heated at the same time.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 112016006559 T5 [0002]

Claims

Method for the thermal and, in particular, cohesive connection, preferably welding, of an at least two-part housing (1) which comprises a housing body (10) with an opening (14) and a cover (20) for closing the opening (14), each of which consists of a Aluminum material are made, wherein the cover (20) is arranged so that it spans the opening (14) and is preferably in contact with the housing body (10), and is thermally connected, preferably welded, to the housing body (10), characterized that, before the thermal connection, preferably welding, an auxiliary element (30) is arranged on the cover (20) and the housing body (10), which is then heated by induction so that the cover (20) with the housing body (10 ) is thermally connected, preferably welded.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the auxiliary element (30) is heated by means of an induction coil (50) which is designed and positioned in such a way that the entire auxiliary element (30) is heated simultaneously.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that on one, preferably each, side wall (11) in the interior of the housing body (10) an, in particular step-shaped, receptacle is formed, in which the cover (20) is at least partially arranged and in particular placed in order to surround the opening ( 14) to span.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary element (30) is made of a material which has a higher melting temperature than the aluminum material of the housing body (10) and the cover (20), in particular made of metal, in particular made of ferrous metal, preferably made of stainless steel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary element (30) is connected to the cover (20) before the thermal connection, preferably welding, in such a way that the cover (20) and the auxiliary element (30) together in one assembly can be arranged on the housing body (10), in particular in its receptacle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary element (30) is a, preferably closed, frame and at least in sections, preferably completely, encloses the opening (14) of the housing body (10).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cover (20) during the thermal connection, preferably welding, to the housing body (10) by means of a force applied in addition to the dead weight of the cover (20) and the auxiliary element (30) against the Housing body (10) is pressed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary element (30) after the thermal connection, preferably welding, of the housing body (10) to the cover (20) on the housing (1), in particular between the housing body (10) and the lid (20) remains.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the housing body (10) and / or the cover (20) are preheated prior to their thermal connection, preferably welding, in order to avoid in particular stress-induced cracks.