DE102020209654A1

DE102020209654A1 - Housing for accommodating a battery, in particular a high-voltage battery

Info

Publication number: DE102020209654A1
Application number: DE102020209654.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Garnweidner; Frank Deischle; Gregor Klement
Original assignee: Magna Automotive Services GmbH
Current assignee: Magna Automotive Services GmbH
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: DE102020209654B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (1, 100) zur Aufnahme eines Energiespeichers, insbesondere einer Hochvoltbatterie, wobei das Gehäuse (1, 100) durch eine Anzahl erster Bauteile als Gussbauteile (2, 3) und mit der Anzahl erster Bauteile (2, 3) verbundener Anzahl zweiter Bauteile (4, 5; 400, 500), die aus Strangpressprofilen ausgebildet sind, und einer Bodenplatte (9) in Hybridbauweise gebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäuses (1, 100).The invention relates to a housing (1, 100) for accommodating an energy store, in particular a high-voltage battery, the housing (1, 100) having a number of first components as cast components (2, 3) and having the number of first components (2, 3) connected number of second components (4, 5; 400, 500), which are formed from extruded profiles, and a base plate (9) is formed in hybrid construction. The invention also relates to a method for producing such a housing (1, 100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme einer Batterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, wobei das Gehäuse durch eine Anzahl Gussbauteile und mit der Anzahl Gussbauteile verbundener Anzahl zweiten Bauteile, die aus Strangpressprofilen ausgebildet sind, in Hybridbauweise gebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gehäuses.The invention relates to a housing for accommodating a battery, in particular a high-voltage battery, the housing being formed in a hybrid design by a number of cast components and a number of second components connected to the number of cast components, which are formed from extruded profiles. The invention also relates to a method for producing such a housing.

Stand der TechnikState of the art

Elektromobilität ist das Zukunftsthema in der Automobilbranche. Die hierzu benötigten Batterien, die als Hochvoltbatterien ausgeführt sind, werden zum Schutz der Batterien und der Umwelt in entsprechenden Gehäusen verbaut.Electromobility is the future topic in the automotive industry. The batteries required for this, which are designed as high-voltage batteries, are installed in appropriate housings to protect the batteries and the environment.

Derartige Gehäuse sind beispielsweise als nach oben offene Halbschalen ausgeführt, wobei es unterschiedliche Bauformen gibt. Allen ist gemeinsam, dass sie mehr oder weniger wasserdicht sein müssen, rein, geometrisch sehr genau ausgeführt und eine hohe Eigensteifigkeit und Festigkeit aufweisen müssen. Insbesondere die große Bauform der Gehäuse und die Steifigkeit macht die kleinen Toleranzen erforderlich. Bei dem Zusammenbau des Kraftfahrzeugs und Befestigung des Gehäuses an der Fahrzeugkarosserie muss sich die Fahrzeugkarosserie an das Gehäuse anpassen und nicht umgekehrt.Such housings are designed, for example, as half-shells that are open at the top, and there are different designs. What they all have in common is that they have to be more or less watertight, pure, geometrically very precisely executed and have a high degree of inherent rigidity and strength. In particular, the large size of the housing and the rigidity make the small tolerances necessary. When assembling the motor vehicle and attaching the housing to the vehicle body, the vehicle body must adapt to the housing and not vice versa.

Eine bekannte Gehäusebauform ist dabei aus einer Rahmenstruktur aus Strangpressprofilen und einer damit verbundenen Bodenplatte hergestellt. Diese Bauform hat den Vorteil, dass für die Rahmenstruktur fast ausschließlich Knetwerkstoffe verwendet werden. Beim Crash liegt der Vorteil auf der Hand. Gute Verformung und Festigkeitseigenschaften. Allerdings hat diese Ausführungsform auch einige Nachteile. Die Funktionsintegration ist kaum möglich. Jeder Anschraubpunkt als Befestigungsstelle, welcher nicht an der Strangpressfläche anliegt, erfordert ein eigenes Zusatzbauteil.A known housing design is made from a frame structure made of extruded profiles and a base plate connected to it. This design has the advantage that almost exclusively wrought materials are used for the frame structure. In a crash, the advantage is obvious. Good deformation and strength properties. However, this embodiment also has some disadvantages. The integration of functions is hardly possible. Each screw-on point as a fastening point that is not in contact with the extruded surface requires its own additional component.

Des Weiteren haben Strangpressprofile für die oben genannte Anwendung eine zu große Fertigungstoleranz gerade in Hinblick auf Geradheit und Verwindung, so dass die geforderten Genauigkeiten nicht eingehalten werden können. Zusätzlich kommen noch Schweiß Verzüge hinzu. Um diese zu kompensieren ist meist eine Fräsbearbeitung des Zusammenbaus als einer der letzten Arbeitsschritte erforderlich. Die dabei entstehenden Späne und Kühlschmiermittelbenetzungen des Bauteils wiedersprechen der Reinheitsforderungen. Die Folge ist ein Waschprozess des Gesamtteils.Furthermore, extruded profiles for the above-mentioned application have too great a manufacturing tolerance, especially with regard to straightness and torsion, so that the required accuracies cannot be maintained. In addition, there are sweat distortions. In order to compensate for this, milling of the assembly is usually necessary as one of the last work steps. The resulting chips and cooling lubricant wetting of the component contradict the cleanliness requirements. The result is a washing process for the entire part.

Um den zuvor genannten Schweißverzug zu reduzieren, und gleichzeitig ein „Dichtes“ Schweißverfahren zu erzielen wird gerne das sogenannte Reibschweißverfahren (FSW - friction stir welding- Verfahren) zur Verbindung von Bodenplatten an die Profil Strangpressrahmenstruktur verwendet. Aufgrund der geforderten Toleranzen ist allerdings nur eine Überlappverbindung möglich. Eine Überlappverbindung, welche mit dem Reibschweißverfahren hergestellt ist, hat zwangsweise immer einen Spalt zwischen Profilrahmen und Blech. Da dieser Spalt sehr klein ist kann er nicht auftrocknen. Es entsteht die sogenannte Spaltkorrosion, welche durch kontinuierliche Konzentrationszunahme zum Problem führt. Dies führt wiederum dazu, dass Nähte außen dann doch wieder mit dem MIG Verfahren (Herstellung von Schweißnähten mit Schutzgas) durchgeführt werden.In order to reduce the welding distortion mentioned above and at the same time to achieve a "tight" welding process, the so-called friction welding process (FSW - friction stir welding process) is often used to connect floor panels to the profile extrusion frame structure. Due to the required tolerances, however, only an overlap connection is possible. An overlap connection that is produced using the friction welding process always has a gap between the profile frame and the sheet metal. Since this gap is very small, it cannot dry out. So-called crevice corrosion occurs, which leads to a problem due to the continuous increase in concentration. This in turn leads to the fact that seams on the outside are then carried out again with the MIG process (production of weld seams with protective gas).

In einer anderen aus der DE 10 2018 214 739 A1 bekannten Bauform werden die Gehäuse für Batterien aus Aluminiumdruckguss Bauteilen hergestellt. Diese Bauformen haben verfahrensbedingt ein Limit bei der Bauteilgröße. Bei kleineren Bauformen sind diese sehr erfolgreich im Einsatz. Bei großen Abmessungen z.B. 2000 x 1500 mm funktioniert eine einteilige Lösung nicht mehr, so dass mehrere Druckguss Bauteile aneinandergefügt werden müssen.In another from the DE 10 2018 214 739 A1 known design, the housings for batteries are made of die-cast aluminum components. Due to the process, these designs have a limit in terms of component size. In the case of smaller designs, these are used very successfully. With large dimensions, e.g. 2000 x 1500 mm, a one-piece solution no longer works, so that several die-cast components have to be joined together.

Die Vorteile der Gusslösungen liegen in der Funktionsintegration. Nachteile natürlich in den Werkstoffeigenschaften.The advantages of the cast solutions lie in the functional integration. Disadvantages, of course, in the material properties.

Es ist daher Aufgabe Erfindung die aus dem Stand der Technik resultierenden Nachteile zu vermeiden und ein Gehäuse zur Aufnahme einer Batterie zu schaffen, welches eine erhöhte Steifigkeit bei einem geringen Gewicht, eine einfache Montage, sowie eine sichere und dichte Aufnahme der Batterie gewährleistet und welches auf kostengünstige Weise realisierbar ist.It is therefore the object of the invention to avoid the disadvantages resulting from the prior art and to create a housing for accommodating a battery, which ensures increased rigidity with a low weight, simple assembly, as well as a secure and tight accommodation of the battery and which on is feasible in a cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by claim 1.

Die besondere Ausführung des Gehäuses welches eine Anzahl Gussbauteile als erste Bauteile und mit der Anzahl Gussbauteile verbundener Anzahl zweiten Bauteile, die aus Strangpressprofilen ausgebildet sind (Hybridbauweise), sowie die Ausbildung der Bauteile ermöglicht die Nutzung der Vorteile der einzelnen Gestaltungsformen (Guss, Profil usw.) sowie Fügeverfahren. Die kostentreibenden Nacharbeiten wie Fräsen, Waschen usw. fallen hierbei nicht an. Des Weiteren entstehen keine Probleme mit Spaltkorrosionen.The special design of the housing, which has a number of cast components as the first components and the number of second components connected to the number of cast components, which are formed from extruded profiles (hybrid construction), as well as the design of the components enables the advantages of the individual design forms (cast, profile, etc.) to be used. ) as well as joining processes. The cost-driving rework such as milling, washing, etc. does not arise here. Furthermore, there are no problems with crevice corrosion.

Die Ausführung des Gehäuses in einer Hybridbauweise aus Gussteilen und Profilteilen z.B. Strangpressprofilen, wobei alle Bauteile aus Aluminium als Werkstoff hergestellt sind, ermöglicht eine Leichtbauweise. Des Weiteren ist durch die entsprechende Ausführung und Anordnung der einzelnen Bauteile ein Mechanisches Kalibrieren (Richten) möglich. Erforderliche Funktionslöcher zur beispielsweise Anbindung an die Fahrzeugkarosserie können durch Stanzen eingebracht werden. Die geforderte Crashfunktion ist von der eigentlichen Gehäusestruktur getrennt. Aufgrund dieser Maßnahmen ist kein Waschen der Baugruppe erforderlich.The execution of the housing in a hybrid construction from cast parts and profile parts such as extruded profiles, with all components from Aluminum are made as a material, enables a lightweight construction. Furthermore, mechanical calibration (straightening) is possible through the appropriate design and arrangement of the individual components. The necessary functional holes, for example for connection to the vehicle body, can be made by punching. The required crash function is separate from the actual housing structure. As a result of these measures, the assembly does not need to be washed.

In der ersten vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Gehäuse die folgenden Einzelteile:

- Gussteil vorne
- Gussteil hinten
- Längsträger links
- Längsträger rechts
- Crashleiste li.
- Crashleiste re.
- Querstreben 4x
- Bodenplatte
- Einpresshülsen am Längsträger

In the first advantageous embodiment, the housing comprises the following individual parts:

- Cast part in front
- Cast part at the back
- Left side member
- Right side member
- Crash bar left
- Right crash bar
- Cross struts 4x
- base plate
- Press-in sleeves on the side member

Das Gehäuse ist in der ersten vorteilhaften Ausführungsform als schalenförmiges Element mit einem muldenförmigen Aufnahmeraum für den Energiespeicher ausgeführt ist, wobei ein vorderes und hinteres Gussteil die gegenüberliegenden Stirnseiten bilden, und wobei zwei Längsträger als die zweiten Bauteile, die seitlichen gegenüberliegenden Begrenzungswände für einen muldenförmigen Aufnahmeraum A bilden. Hierdurch wird eine Rahmenstruktur vorgegeben, die aus den ersten und zweiten Bauteilen gebildet wird. Diese Rahmenstruktur wird mittels einer Bodenplatte als drittes Bauteil als Unterseite in z- Richtung gesehen verschlossen.In the first advantageous embodiment, the housing is designed as a shell-shaped element with a trough-shaped receiving space for the energy store, with a front and rear cast part forming the opposite end faces, and with two longitudinal members as the second components, the lateral, opposing boundary walls for a trough-shaped receiving space A. form. In this way, a frame structure is specified, which is formed from the first and second components. This frame structure is closed by means of a base plate as a third component as the underside viewed in the z direction.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Gehäuse zur Aufnahme eines Energiespeichers, insbesondere einer Hochvoltbatterie, eine Rahmenstruktur aus einer Anzahl erster Bauteile und einer Anzahl zweiter Bauteile und eine Bodenplatte, wobei die Rahmenstruktur zwecks Anbindung der Bodenplatte eine am unteren Randbereich umlaufende nach innen versetzte Stufe ausbildet, die ein Einfügen der Bodenplatte zur Ausbildung einer ebenen Bodenfläche und ein Verbinden der Bodenplatte mit der Rahmenstruktur mittels eines Reibschweißverfahrens ermöglicht.In a further embodiment according to the invention, the housing for accommodating an energy store, in particular a high-voltage battery, comprises a frame structure made up of a number of first components and a number of second components, and a base plate, the frame structure forming a step that runs around the lower edge area and is offset inwards for the purpose of connecting the base plate , which enables the base plate to be inserted to form a flat base surface and the base plate to be connected to the frame structure by means of a friction welding process.

Die Bodenplatte liegt hierbei ausgehend von der Unterseite auf an den Längsträgern sowie an den Gussteilen verlaufenden umlaufenden leistenförmigen Vorsprüngen auf. Diese umlaufenden Vorsprünge werden nachfolgend als Funktionsbereiche bezeichnet und bilden einen Absatz.Starting from the underside, the base plate rests on circumferential strip-shaped projections running on the longitudinal beams and on the cast parts. These circumferential projections are referred to below as functional areas and form a shoulder.

Nach dem Einfügen der Bodenplatte in die zuvor beschriebene Rahmenstruktur ergibt sich eine plane Unterseite und ein ebener Übergang zwischen Rahmenstruktur (erster und zweiter Bauteile) und Bodenplatte auf der Unterseite des Gehäuses. Diese obenstehende umlaufende Stufe an der Rahmenstruktur, d.h. an den Längsträgern und an den Gussteilen ermöglicht den Einsatz des Reibschweißverfahrens mit einer Badsicherung. Hierdurch werden sowohl Toleranzprobleme als auch Probleme mit einer Spaltkorrosion vermieden.After inserting the base plate into the frame structure described above, there is a flat bottom and a flat transition between the frame structure (first and second components) and the base plate on the underside of the housing. This circumferential step above on the frame structure, i.e. on the side members and on the cast parts, enables the use of the friction welding process with a bath protection. This avoids both tolerance problems and problems with crevice corrosion.

Die Längsträger als zweite Bauteile umfassen als Strangpressprofil eine Vielzahl von Funktionsbereichen.The side members as second components comprise a multitude of functional areas as an extruded profile.

Diese Funktionsbereiche sind an beiden Längsträgern ausgeführt und werden wie folgt definiert:

Ein erster Funktionsbereich ist dabei ein Karosserie-Anbindungsbereich.
Ein weiterer zweiter Funktionsbereich ist als ein Crashleisten-Anbindungsbereich ausgeführt.
Ein dritter Funktionsbereich ist als Bodenplatten-Anbindungsbereich ausgebildet.
Ein vierter Funktionsbereich ist als sogenannter Lastverteiler zur Lasteinleitung der Kräfte bei einem Seitencrash ausgeführt. Ein fünfter Funktionsbereich wird als Steifigkeits-Optimierungsbereich gebildet.

These functional areas are implemented on both side members and are defined as follows:

A first functional area is a body connection area.
Another second functional area is designed as a crash bar connection area.
A third functional area is designed as a floor plate connection area.
A fourth functional area is designed as a so-called load distributor for introducing the forces in the event of a side crash. A fifth functional area is created as a stiffness optimization area.

Das Gehäuse ist wie bereits obenstehend genannt mit einer Crashfunktion ausgeführt. Hierfür sind seitlich im Bereich der Längsträger die Crashleisten vorgesehen.As already mentioned above, the housing is designed with a crash function. For this purpose, the crash bars are provided laterally in the area of the side members.

In einer alternativen Ausführungsform können die Längsträger als zweite Bauteile auch als Gussbauteile ausgeführt sein.In an alternative embodiment, the longitudinal members, as second components, can also be designed as cast components.

In der ersten vorteilhaften Ausführungsform sind diese Crashleisten als separate Einzelteile ausgeführt. Die Crashleisten werden dabei über in z- Richtung gesehen obere und untere Verbindungflansche der Längsträger mittels mechanischer Verbindungselemente wie Schrauben oder Nieten verbunden.In the first advantageous embodiment, these crash bars are designed as separate items. The crash bars are connected by means of mechanical connecting elements such as screws or rivets via upper and lower connecting flanges of the side members, seen in the z direction.

Aufgrund der Ausbildung der Crashleisten als Einzelteile, die in y- Richtung gesehen seitlich im Bereich der Längsträger an der Außenseite des Gehäuses verlaufen, umfassen die Crashleisten keine Toleranzanforderungen. Hierdurch ist man bei der Legierungsauswahl für das Material der Crashleisten freier.Due to the design of the crash bars as individual parts which, viewed in the y direction, run laterally in the area of the side members on the outside of the housing, the crash bars do not include any tolerance requirements. This gives you more freedom in the choice of alloy for the material of the crash bars.

Die Crashleisten umfassen vorteilhafterweise zwei Profilbereiche. Der erste Profilbereich ist der Aufnahme einer Biegeverformung zugeordnet, der zweite Profilbereich der Aufnahme einer Querverformung in y- Richtung.The crash bars advantageously include two profile areas. The first profile area is assigned to the absorption of a bending deformation, the second profile area to accommodate a transverse deformation in the y direction.

Erster und zweiter Profilbereich sind als Hohlkammerprofil ausgeführt.The first and second profile area are designed as a hollow chamber profile.

Die in z-Richtung gesehen toleranzbehafteten Karosserieanbindungsbereiche sind an den seitlichen Längsträgern ausgeführt. Diese sind als Funktionsbereiche derart ausgeführt, dass sie gerichtet werden können.The body attachment areas with tolerances seen in the z-direction are implemented on the side longitudinal members. These are designed as functional areas in such a way that they can be directed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die seitlichen Crashträger in die Längsträger integriert ausgeführt. Die einteilige Ausbildung der seitlichen Längsträger und zugeordneten Crashleisten reduziert die Anzahl der Bauteile des Gehäuses.According to a further preferred embodiment, the side crash beams are designed to be integrated into the longitudinal beams. The one-piece design of the side longitudinal members and associated crash bars reduces the number of components in the housing.

Der zu der ersten vorteilhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau des Gehäuses als schalenförmiges Element mit einem muldenförmigen Aufnahmeraum für den Energiespeicher ist grundsätzlich gleich. Der Unterschied liegt in der Integration der Crashleisten in die Längsträger.The structure of the housing described for the first advantageous embodiment as a shell-shaped element with a trough-shaped receiving space for the energy store is basically the same. The difference lies in the integration of the crash bars into the side members.

Die Einzelteile des Gehäuses in der weiter bevorzugten Ausführungsform sind:

- Gussteil vorne
- Gussteil hinten
- Längsträger links
- Längsträger rechts
- Querstreben 4x
- Bodenplatte
- Einpresshülsen am Längsträger

The individual parts of the housing in the further preferred embodiment are:

- Cast part in front
- Cast part at the back
- Left side member
- Right side member
- Cross struts 4x
- base plate
- Press-in sleeves on the side member

Bei der Ausführung des Gehäuses in der weiter bevorzugten Ausführungsform kann neben der Reduktion der Einzelteile auch die Anzahl der unterschiedlichen Verbindungstechniken reduziert werden. Bei der Verbindung der Einzelteile kommen nur Schweißverfahren, nämlich das Schutzgasschweißverfahren (MIG) und das Reibschweißverfahren (FSW) zur Anwendung.When designing the housing in the further preferred embodiment, in addition to reducing the number of individual parts, the number of different connection techniques can also be reduced. When connecting the individual parts, only welding processes are used, namely the inert gas welding process (MIG) and the friction welding process (FSW).

Die Anbindung der Crashleisten an die Rahmenstruktur mittels mechanischer Verbindungselemente wie Schrauben oder Nieten entfällt. Die Ausführungsvariante des Gehäuses, bei dem die Crashleisten und die Längsträger einteilig ausgeführt sind, bietet weiterhin den Vorteil eines hohen Leichtbaupotentials sowie eines geringen Materialverschnitts.There is no need to connect the crash bars to the frame structure using mechanical connecting elements such as screws or rivets. The variant of the housing, in which the crash bars and the side members are made in one piece, also offers the advantage of a high potential for lightweight construction and low material waste.

Das Gehäuse gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst an den Fügestellen keine Spalte, die zu einer Spaltkorrosion führen kann. Dies verlängert die Lebensdauer und Dauerfestigkeit erheblich.The housing according to the particularly preferred embodiment does not have any gaps at the joints that could lead to crevice corrosion. This extends the service life and fatigue strength considerably.

Weiter vorteilhaft kann der Gehäuseboden, der aus der Bodenplatte gebildet wird, mit integrierter Kühlung ausgeführt sein.The housing base, which is formed from the base plate, can also advantageously be designed with integrated cooling.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Gehäuses erfolgt in einem ersten Schritt eine Verbindung der Bodenplatte mit den ersten und zweiten Bauteilen mittels des FSW Schweißverfahrens. In einem zweiten Schritt erfolgt dann das Verbinden der ersten und zweiten Bauteile mittels des MIG Schweißverfahrens.In the method according to the invention for producing the housing, the base plate is connected to the first and second components by means of the FSW welding process in a first step. In a second step, the first and second components are connected using the MIG welding process.

Dies hat den Vorteil, dass die bei einer umgekehrten Reihenfolge des Verbindens der Bauteile, das heißt zuerst einem MIG Schweißverfahren der Verbindung der ersten und zweiten Bauteile zu der Rahmenstruktur und anschließendem FSW Verfahren auftretenden Probleme der entstehenden Schweißspritzern und Durchbrand, beim MIG Verfahren, die die ebene Fläche für das FSW Schweißverfahren beeinflussen würde, vermieden wird.This has the advantage that the problems of weld spatter and burn-through that arise in the case of a reverse sequence of connecting the components, i.e. first an MIG welding process of connecting the first and second components to the frame structure and subsequent FSW process, in the MIG process, which the flat surface for the FSW welding process is avoided.

Vorteilhafterweise ist das Material der ersten und zweiten Bauteile und der Bodenplatte ein Magnesium oder ein Aluminium.The material of the first and second components and the base plate is advantageously a magnesium or an aluminum.

Weiter vorteilhaft ist das verwendete Gussverfahren ein vakuumuntertütztes Druckgussverfahren.The casting process used is also advantageously a vacuum-assisted die-casting process.

In einer weiter alternativen Ausführungsform sind die ersten und zweiten Bauteile als Gussbauteile ausgeführt.In a further alternative embodiment, the first and second components are designed as cast components.

Die x, y, z Richtung entsprechen den üblichen Koordinaten eines Fahrzeugkoordinatensystems.The x, y, z directions correspond to the usual coordinates of a vehicle coordinate system.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:

1 eine perspektivische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses,
2 eine Detail Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A der 1,
3 eine Detail Schnittansicht der Anbindung der Bodenplatte an den Längsträger,
4 eine Detail Schnittansicht des Funktionsbereichs 4b,
5 eine Detail Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A der 1,
6 eine weitere Detail Schnittansicht im Bereich des Funktionsbereichs 4e des Längsträgers,
7 eine Detail Schnittansicht mit dem Verlauf der Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Gussteil,
8 eine Detail Schnittansicht mit einer Kennzeichnung der Eckengestaltung des Längsträgers,
9 eine Detail Schnittansicht gemäß des Schnitts C-C der 7,
10 die Schweißnahtvorbereitung mittels Fräser,
11 eine Detail Schnittansicht der Crashleiste am Längsträger,
12 eine Detail Schnittansicht gemäß des Schnitts B-B in 13,
13 ein Ausschnitt auf eine vergrößerte Ansicht der Schweißverbindung im Bereich Gussteil/Bodenplatte,
14 eine Detailansicht auf die Schweißverbindungen zwischen den Bauteilen Gussbauteil, Querträger und der Bodenplatte,
15 eine Schnittdarstellung längs des Schnitts A-A zur Darstellung der Schweißverbindung Längsträger mit Bodenplatte,
16 eine schematische Darstellung der sich aus der 15 ergebenden Schweißnähte,
17 eine zweite Ausführungsvariante des Gehäuses mit einteiliger Ausgestaltung der Längsträger mit Crashleiste in einer Ansicht von oben in einem Ausschnitt,
18 eine Detail Schnittdarstellung des Schnitts A-A gemäß der 17,
19 eine Detail Schnittdarstellung des Schnitts B-B gemäß der 17; und
20 eine Detail Schnittdarstellung des Schnitts C-C gemäß der 17.

It shows:

1 a perspective three-dimensional view of the housing,
2 a detail sectional view according to the section AA of 1 ,
3 a detailed sectional view of the connection of the base plate to the side member,
4th a detailed sectional view of the functional area 4b,
5 a detail sectional view according to the section AA of 1 ,
6th a further detailed sectional view in the area of the functional area 4e of the side member,
7th a detailed sectional view with the course of the connection between the longitudinal beam and the cast part,
8th a detailed sectional view with a marking of the corner design of the side member,
9 a detail sectional view according to the section CC of FIG 7th ,
10 the preparation of the weld seam using a milling cutter,
11th a detailed sectional view of the crash bar on the side member,
12th a detail sectional view according to the section BB in 13th ,
13th a detail of an enlarged view of the welded connection in the area of the cast part / base plate,
14th a detailed view of the welded connections between the cast component, cross member and base plate,
15th a sectional view along the section AA to show the welded connection of the longitudinal beam with the base plate,
16 a schematic representation of the 15th resulting welds,
17th a second variant of the housing with a one-piece design of the side members with crash bar in a view from above in a cutout,
18th a detail sectional view of the section AA according to FIG 17th ,
19th a detail sectional view of the section BB according to FIG 17th ; and
20th a detail sectional view of the section CC according to FIG 17th .

Das in den 1 -16 in einer ersten Ausführungsform gezeigte Gehäuse 1 für eine Hochvoltbatterie ist als schalenförmiges nach oben offenes Element (Unterteil) ausgeführt und dient zur Aufnahme der nicht gezeigten Hochvoltbatterie in seinem muldenförmigen Aufnahmeraum A. Das Gehäuse 1 wird im Bereich seiner nachfolgend noch beschriebenen Längsträger von unten (muldenförmiger Aufnahmeraum in z-Richtung nach oben weisend an der Fahrzeugkarosserie angebunden.That in the 1 - 16 Housing 1 shown in a first embodiment for a high-voltage battery is designed as a shell-shaped, upwardly open element (lower part) and serves to accommodate the high-voltage battery, not shown, in its trough-shaped receiving space A. The housing 1 is connected to the vehicle body from below in the area of its longitudinal members, which will be described below (trough-shaped receiving space pointing upwards in the z-direction.

Das Gehäuse 1 umfasst die nachfolgenden Bauteile:

Gussteil vorne (2)
Gussteil hinten (3)
Längsträger links (4)
Längsträger rechts (5)
Crashleiste li. (6)
Crashleiste re. (7)
Querträger (8)
Bodenplatte (9)
Einpresshülsen am Längsträger

The case 1 includes the following components:

Cast part front (2)
Cast part rear (3)
Left side member (4)
Right side member (5)
Crash bar left (6)
Crash bar right (7)
Cross member ( 8th )
Base plate ( 9 )
Press-fit sleeves on the side member

Wie es aus der perspektivischen Darstellung zu erkennen ist, bilden das vordere und hintere Gussteil 2, 3 als erste Bauteile die gegenüberliegenden Stirnseiten, sowie die beiden Längsträger 4, 5 als zweite Bauteile die seitlichen gegenüberliegenden Begrenzungswände für den muldenförmigen Aufnahmeraum A. Der Aufnahmeraum wird in z- Richtung nach unten hinweisend durch die Bodenplatte 9 als drittes Bauteil als Unterseite verschlossen.As can be seen from the perspective view, the front and rear cast parts form 2 , 3 the first components are the opposite end faces and the two side members 4th , 5 as the second components, the lateral opposing boundary walls for the trough-shaped receiving space A. The receiving space is pointing downwards in the z-direction through the base plate 9 as a third component closed as the underside.

Die Gussteile 2, 3 sind aus einem Aluminium Druckguss hergestellt. Die Längsträger 4, 5 sind als Strangpressprofile aus einem Aluminium Werkstoff ausgeführt. Des Weiteren umfasst das Gehäuse Crashleisten als vierte Bauteile. Die Crashleisten 6, 7 sind ebenfalls aus einem Aluminium Strangpressprofil hergestellt. Diese sind seitlich, das heißt in y- Richtung außerhalb des Aufnahmeraums A parallel zu den Längsträgern 4, 5 angeordnet. Aus der perspektivischen Darstellung ist nur die Crashleiste rechts 7 zu ersehen. Die Crashleisten 6, 7 haben aufgrund der außenliegenden Anordnung und Anbindung wie es anhand der weiteren Zeichnungen noch näher erläutert ist keine Toleranzanforderung. Dadurch ist man freier in der Legierungsauswahl.The castings 2 , 3 are made from die-cast aluminum. The side members 4th , 5 are designed as extruded profiles made of an aluminum material. The housing also includes crash bars as a fourth component. The crash bars 6th , 7th are also made from an extruded aluminum profile. These are laterally, that is to say in the y direction outside the receiving space A, parallel to the longitudinal members 4th , 5 arranged. Only the crash bar on the right 7 can be seen from the perspective illustration. The crash bars 6th , 7th do not have any tolerance requirements due to the external arrangement and connection, as will be explained in more detail with reference to the further drawings. This gives you more freedom in your choice of alloy.

Die Querträger 8 als fünfte Bauteile dienen der Stabilisierung und Steifigkeit des Gehäuses 1 und verlaufen im muldenförmigen Aufnahmeraum A und überspannen diesen ausgehend von dem Längsträger links 4 zu dem Längsträger rechts 5. In der Zeichnung sind zwei Querträger 8 als strebenförmige Elemente dargestellt. The cross members 8th the fifth components serve to stabilize and stiff the housing 1 and run in the trough-shaped receiving space A and span this starting from the longitudinal beam on the left 4 to the longitudinal beam on the right 5. In the drawing, there are two transverse beams 8th shown as strut-shaped elements.

Vorzugsweise sind allerdings vier parallel und beabstandet zueinander verlaufende Querträger 8 angeordnet.Preferably, however, there are four cross members running parallel and spaced apart from one another 8th arranged.

Der Aufbau des Gehäuses 1 ist in Längsrichtung und in Querrichtung gesehen symmetrisch.The structure of the case 1 is symmetrical in the longitudinal direction and in the transverse direction.

Wie nachfolgend noch näher beschrieben, sind beim Zusammenbau des Gehäuses mindestens drei unterschiedliche Verbindungstechniken erforderlich. (FSW, MIG, Schrauben, Nieten).As will be described in more detail below, at least three different connection techniques are required when assembling the housing. (FSW, MIG, screws, rivets).

Die 2 zeigt eine Detail Schnittansicht gemäß des Schnitts A-A der 1. In dieser Schnittdarstellung ist der Querschnitt sowohl der Crashleiste 6 als auch des Längsträgers 4 ersichtlich. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich nunmehr nur auf eine Seite des Gehäuses 1. Die gegenüberliegende Seite ist entsprechend spiegelbildlich ausgeführt.the 2 shows a detailed sectional view according to section AA of FIG 1 . In this sectional view, the cross section is both the crash bar 6th as well as the side member 4th evident. The following description now only refers to one side of the housing 1 . The opposite side is mirror-inverted accordingly.

Die Crashleiste 6 umfasst zwei in y Richtung nebeneinanderliegende Hohlkammerprofile, wobei das innenliegende erste Profil 6a rechteckig ausgeführt ist und das außenliegende zweite Profil 6b eine leicht wabenförmige Struktur aufweist.The crash bar 6th comprises two hollow chamber profiles lying next to one another in the y direction, the inner first profile 6a is rectangular and the outer second profile 6b has a slightly honeycomb structure.

Der Längsträger 4 umfasst als Strangpressprofil eine Vielzahl von Funktionsbereichen. Ein erster Funktionsbereich bildet dabei ein Karosserie-Anbindungsbereich 4a. Dieser ist ein in Längsrichtung verlaufender, horizontal nach außen kragender, rechteckiger Flansch. Über diesen Anbindungsbereich wird sowohl die Anbindung an die Fahrzeugkarosserie als auch die Anbindung der Crashleiste 6 an den Längsträger 4 hergestellt.The longitudinal beam 4th As an extruded profile, it comprises a large number of functional areas. A first functional area forms a body connection area 4a . This is a longitudinally extending, horizontally outwardly cantilevered, rectangular flange. Both the connection to the vehicle body and the connection to the crash bar are made via this connection area 6th to the side member 4th manufactured.

Die Anbindung der Crashleiste 6 die unterhalb des Karosserieanbindungsbereichs 4a verläuft, erfolgt mittels einer nur schematisch angezeigten Schraub- oder Nietverbindung V1.The connection of the crash bar 6th those below the body attachment area 4a runs, takes place by means of a screw or rivet connection, which is only shown schematically V1 .

Ein weiterer zweiter Funktionsbereich bildet dabei ein Crashleisten-Anbindungsbereich 4b. Dieser ist als streifenförmiger in Längsrichtung verlaufender nach außen kragender Auflageabschnitt ausgeführt. Die Crashleiste 6 liegt hier mittels ihrer Unterseite des ersten Profils 6a auf dem Anbindungsbereich 4b auf und ist mittels einer Schraub- oder Nietverbindung V2, wie es schematisch angezeigt ist, angebunden.A further, second functional area forms a crash bar connection area 4b . This is designed as a strip-shaped support section extending in the longitudinal direction and protruding outward. The crash bar 6th lies here by means of its underside of the first profile 6a on the connection area 4b and is by means of a screw or rivet connection V2 as shown schematically.

In der 3 ist ein dritter Funktionsbereich des Längsträgers 4 als Bodenplatten-Anbindungsbereich 4c gezeigt. Hierzu ist auf der innenliegenden zum Aufnahmeraum A des Gehäuses 1 hinweisenden Seite des Längsträgers 4 im unteren Bereich ein im Querschnitt rechteckiger rohrförmiger Profilabschnitt P ausgeführt. Die Bodenplatte 9 ist als rechteckiges blechförmiges Element ausgebildet und liegt an seinen seitlichen Randbereichen von unten an den seitlichen Profilabschnitten P am Bodenanbindungsbereich 4c an.In the 3 is a third functional area of the side member 4th as a base plate connection area 4c shown. For this purpose, the interior to the receiving space A of the housing 1 indicating side of the side member 4th In the lower area, a tubular profile section P with a rectangular cross section is made. The bottom plate 9 is designed as a rectangular sheet-metal element and lies at its side edge areas from below on the side profile sections P on the floor connection area 4c on.

Wie es aus den Zeichnungen zu erkennen ist, bilden die Profilabschnitte P eine nach innen versetzte in Längsrichtung verlaufende Stufe zur Anlage der Bodenplatte 9. Nach dem Einfügen der Bodenplatte 9 in die Rahmenstruktur (2, 3, 4, 5) die aus den Längsträgern und den Gussteilen gebildet wird, ergibt sich ausgehend von der Unterseite U des Gehäuses 1 eine ebene Bodenfläche.As can be seen from the drawings, the profile sections P form an inwardly offset in the longitudinal direction of the step for contacting the base plate 9 . After inserting the base plate 9 into the frame structure ( 2 , 3 , 4th , 5 ), which is formed from the longitudinal members and the cast parts, results from the bottom U of the housing 1 a flat floor surface.

In der 4 ist der Funktionsbereich 4b im Detail gezeigt. Hier ist ein Formschluss zwischen Crashleiste und Längsträger hergestellt. Der mit dem Pfeil PF1 gekennzeichnete Bereich markiert hierbei Start/Stopp für das Reibschweißverfahren. Der Flansch kann abgefräst werden falls die „Kerbe“ des Start-Stopps kritisch für den Crash ist. Dies tritt aber nur bei der Verbindung der Gussteile 2, 3 zu den Längsträgern 4, 5 auf, der hier nicht gezeigt ist.In the 4th is the functional area 4b shown in detail. Here a form fit is established between the crash bar and the side member. The area marked with the arrow PF1 marks the start / stop for the friction welding process. The flange can be milled off if the “notch” of the start-stop is critical for the crash. However, this only occurs when connecting the cast parts 2 , 3 to the side members 4th , 5 which is not shown here.

In der 5 ist mittels des strichpunktierten Ovals ein vierter Funktionsbereich des Längsträgers 4 gezeigt. Dieser als Hohlprofil ausgeführte Abschnitt 4d ist als sogenannter Lastverteiler zwischen den Querträgern 8 und der Crashleiste 6 zur Lasteinleitung der Kräfte beim Seitencrash ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass zur Lasteinleitung kein zusätzliches Bauteil angeordnet werden muss.In the 5 is a fourth functional area of the side member by means of the dash-dotted oval 4th shown. This section designed as a hollow profile 4d is a so-called load distributor between the cross members 8th and the crash bar 6th designed to introduce the forces in the event of a side crash. This has the advantage that no additional component has to be arranged to introduce the load.

Die 6 zeigt in einer Detail Schnittansicht einen fünften Funktionsbereich des Längsträgers 4, der als Steifigkeits-Optimierungsbereich 4e bezeichnet wird und mit der strich punktierten Linie angezeigt ist.the 6th shows in a detailed sectional view a fifth functional area of the side member 4th , which is used as the stiffness optimization area 4e and indicated by the dash-dotted line.

Dieser Bereich 4e dient der Optimierung der Steifigkeit der Karosserieanbindung. Dies erfolgt über Kragarme 10, die eine fachwerksartige Aussteifung bilden. Weiterhin sind die Kragarme 10 im unteren Verbindungsbereich zu dem nach außen krgenden Flansch des Längsträgers mit einer keilförmigen Aufdickung 11 stabilisiert.This area 4e serves to optimize the rigidity of the body connection. This is done using cantilever arms 10 that form a truss-like reinforcement. Furthermore, the cantilever arms 10 in the lower connection area to the outwardly canting flange of the side member with a wedge-shaped thickening 11th stabilized.

Die 7 zeigt mit der gestrichelten Linie die Verbindungslinie beim Schweißverfahren zwischen Gussteil 2 bzw. 3 mit dem Längsträger 4 bzw. 5. Entlang der gestrichelten Linie soll das Gussteil mit dem Längsträger über ein Schutzgas Schweißverfahren MIG, CMT (Metallschutzgas Schweißverfahren) verbunden werden.the 7th shows with the dashed line the connection line between the casting during the welding process 2 or. 3 with the side member 4th or. 5 . The cast part is to be connected to the side member along the dashed line using an inert gas welding process MIG, CMT (metal shielding gas welding process).

Diese Verbindungsflächen zwischen den ersten und zweiten Bauteilen wird vor dem Schweißverfahren in einem Fräsverfahren vorbereitet. Die gefräste Schweißnahtvorbereitung erfolgt über einen Formfräser F entlang der gestrichelten Linie. Dies ist in der 10 dargestellt. Der Formfräser F ist ein formgeschliffener Walzenfräser. Die Befräsung erfolgt in den Ecken Rund mit R>10mm damit der mit dem Roboter geführte Schweißbrenner ohne absetzen diese Z-Linien schweißen kann.These connecting surfaces between the first and second components are prepared in a milling process before the welding process. The milled weld seam preparation is carried out using a form cutter F along the dashed line. This is in the 10 shown. The form cutter F is a form-ground cylindrical cutter. The milling takes place in the corners round with R> 10mm so that the welding torch guided by the robot can weld these Z-lines without having to set them down.

Grundsätzlich kann die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Bauteilen sowohl in x als auch in y- Richtung mittels einer MIG Schweißnaht erfolgen. Die Verbindungsflächen müssen dann entsprechend angepasst ausgeführt werden. Dies ist in den Zeichnungen allerdings nicht näher dargestellt.In principle, the connection between the first and second components can be made both in the x and in the y direction by means of an MIG weld seam. The connection surfaces must then be adapted accordingly. However, this is not shown in more detail in the drawings.

Im unteren Bereich erfolgt eine Überschweißung mit dem Lichtbogen der FSW Naht wodurch die Dichtheit realisiert wird.In the lower area there is an over-welding with the arc of the FSW seam whereby the tightness is realized.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses erfolgt in einem ersten Schritt eine Verbindung der Bodenplatte mit den ersten und zweiten Bauteilen mittels des FSW Schweißverfahrens. In einem zweiten Schritt erfolgt dann das Verbinden der ersten und zweiten Bauteile mittels des MIG Schweißverfahrens.In the manufacture of the housing according to the invention, in a first step the base plate is connected to the first and second components by means of the FSW welding process. In a second step, the first and second components are connected using the MIG welding process.

In der 8 ist mittels der Pfeile PF2 und PF3 oben und unten die Eckengestaltung angezeigt. Die Eckengestaltung außen ist dabei rechteckig. Die gegenüberliegende Eckengestaltung innen ist mit einem großen Radius ausgeführt.In the 8th the corner design is indicated by the arrows PF2 and PF3 above and below. The outside corner design is rectangular. The opposite corner design on the inside is designed with a large radius.

In der 11 ist in der Schnittdarstellung die Crashleiste 6 dargestellt, die als ein reines Crashbauteil ausgeführt ist und die Profilbereiche 6a und 6b umfasst. Der Profilbereich 6a ist dabei der Aufnahme einer Biegeverformung zugeordnet, der Profilbereich 6b der Aufnahme einer Querverformung in y- Richtung. Wie es aus den Zeichnungen zu erkennen ist, ist der Profilbereich als Hohlkammerprofil ausgeführt und weist mittig in z- Richtung nach oben und unten weisend eine sickenförmige Auswölbung auf.In the 11th is the crash bar in the sectional view 6th shown, which is designed as a pure crash component and the profile areas 6a and 6b includes. The profile area 6a is assigned to the absorption of a bending deformation, the profile area 6b the absorption of a transverse deformation in the y-direction. As can be seen from the drawings, the profile area is designed as a hollow chamber profile and has a bead-like bulge in the center in the z-direction, pointing upwards and downwards.

Die seitlichen Crashbauteile 6, 7 sind in Längsrichtung x-Richtung gesehen vorne und hinten mit dem entsprechenden Gussteil 2 bzw. 3 verschraubt. (Horizontale Verschraubung in Y-Richtung)The side crash components 6th , 7th are seen in the x-direction at the front and back with the corresponding cast part 2 or. 3 screwed. (Horizontal screw connection in Y-direction)

Wie bereits zu der 2 beschrieben sind die Crashleisten 6, 7 von unten an den zugeordneten Längsträger 4, 5 über mehrere Schrauben oder Blindnieten angebunden.As with the 2 the crash bars are described 6th , 7th from below to the associated longitudinal member 4th , 5 connected by several screws or blind rivets.

Die Karosserieanbindung des Gehäuses 1 erfolgt nur über die Längsträger 4, 5 und ist an den Crashleisten 6 und 7 freigestellt.The body connection of the housing 1 takes place only via the side members 4th , 5 and is on the crash bars 6th and 7th optional.

Die 12 zeigt in einer Schnittdarstellung die Schweißverbindung zwischen Gussteil 2 bzw. 3 und Bodenplatte 9. Das Gussteil 3 überlappt die Bodenplatte 9 in einem Randbereich R von oben. Die rechte Darstellung zeigt den FSW Stumpf beim Schweißvorgang mit Schweißbadsicherung. Wie es aus der Schnittdarstellung zu erkennen ist, ist der untere Randbereich R des Gussteils 3 als nach innen versetzter Absatz ausgeführt. Dies ermöglicht eine streifenförmige Auflagefläche der Bodenplatte 9 auch im Bereich der Gussteile 2, 3. Die Bodenplatte 9 liegt nach dem Einfügen in die Rahmenstruktur, die aus den Längsträgern und den Gussteilen gebildet wird, eben auf und bildet auf der Unterseite des Gehäuses eine bündig verlaufende Fläche.the 12th shows the welded connection between the cast part in a sectional view 2 or. 3 and base plate 9 . The casting 3 overlaps the base plate 9 in an edge area R from above. The illustration on the right shows the FSW butt during the welding process with weld pool protection. As can be seen from the sectional view, the lower edge area R is the cast part 3 designed as an inwardly offset paragraph. This enables a strip-shaped support surface for the base plate 9 also in the area of castings 2 , 3 . The bottom plate 9 after being inserted into the frame structure, which is formed from the side members and the cast parts, lies flat and forms a flush surface on the underside of the housing.

In 13 ist in einer Detaildarstellung von unten und in einem Schnitt die Schweißverbindung in Querrichtung zwischen Bodenplatte 9 und Gussteil 3 gezeigt. Die Schweißlinie S1 ist dabei als Streifen dargestellt. Wie es aus dem Schnitt zu erkennen ist, erfolgt der Start des Schweißvorgangs im aufgedickten Bereich B des Gussteils 3. Das Endloch E kann somit im aufgedickten Bereich des Gussteils verbleiben.In 13th is in a detailed view from below and in a section, the welded connection in the transverse direction between the base plate 9 and casting 3 shown. The welding line S1 is shown as a stripe. As can be seen from the section, the start of the welding process takes place in the thickened area B of the casting 3 . The end hole E can thus remain in the thickened area of the cast part.

14 zeigt die Schweißnähte S2 und S3 und S4 zwischen der Bodenplatte 9 und den zu verbindenden Bauteilen (Gussteil 2, 3; Längsträger 4, 5; Querträger 8). 14th shows the welds S2 and S3 and S4 between the base plate 9 and the components to be connected (cast part 2 , 3 ; Side member 4th , 5 ; Cross member 8th ).

Diese Schweißverbindungen werden im Reibschweißverfahren als FSW Schwei-ßungen hergestellt. Die Schweißnähte S2 und S3 und S4 sind mit den streifenfömigen Bereichen dargestellt und die Verbindungen sind wie folgt:

S2: Gussbauteil 2, 3 zu Bodenplatte 9: FSW Stumpf mit Schweißbadsicherung
S3: Längsträger 4, 5 zu Bodenplatte 9: FSW Stumpf mit Schweißbadsicherung
S4: Querträger 8 zu Bodenplatte 9: FSW Überlappverbindung

These welded joints are produced using the friction welding process as FSW welds. The welds S2 and S3 and S4 are shown with the strip-shaped areas and the connections are as follows:

S2: cast component 2 , 3 to base plate 9 : FSW butt with weld pool protection
S3: side member 4th , 5 to base plate 9 : FSW butt with weld pool protection
S4: cross member 8th to base plate 9 : FSW lap joint

Alle Schweißnähte werden überkreuzt und der Start bzw. Ende der Schweißnähte wird aus den Verbindungsstellen der miteinander zu verbindenden Bauteile gelegt.All weld seams are crossed over and the start or end of the weld seams is laid from the connection points of the components to be connected to one another.

Bei Quernähten werden die Start- bzw. Endpunkte 16 in den Längsträger 4, 5 Flansch gelegt. Bei Längsnähten werden die Start- bzw. Endpunkte 18 des Schweißverfahrens in eigens gestaltete Ausläufe im Gussbauteil 2, 3 gelegt.In the case of cross seams, the start and end points are 16 in the side member 4th , 5 Flange placed. The start and end points are used for longitudinal seams 18th of the welding process in specially designed outlets in the cast component 2 , 3 placed.

Die 15 und 16 zeigen die Reibschweißverbindung (FSW Schweißung) zwischen Bodenplatte 9 zu Längsträger 4. Durch die Gestaltung des Längsträgers 4 ergeben sich zusätzliche ca. 20mm lange FSW Nähte 20 welche das Bodenblech 9 mit dem Längsträger 4 bzw. 5 verbinden.the 15th and 16 show the friction welding connection (FSW welding) between the base plate 9 to longitudinal beam 4th . Through the design of the side member 4th there are additional approx. 20mm long FSW seams 20th which the floor pan 9 with the side member 4th or. 5 associate.

In den 17 bis 20 ist in einer zweiten Ausführungsform ein Gehäuse 100 gezeigt, welches im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine einteilige Ausführung der seitlichen Längsträger 4, 5 und der Crashleisten 6, 7 umfasst. Die seitlichen Längsträger 4 bzw. 5 sind dabei mit den Crashleisten 6 bzw. 7 als einteilige Längsträger links/rechts 400, 500 als Strangpressprofil aus einem Aluminium Werkstoff ausgebildet.In the 17th until 20th is a housing in a second embodiment 100 shown, which, in contrast to the embodiment described above, a one-piece design of the side longitudinal members 4th , 5 and the crash bars 6th , 7th includes. The side rails 4th or. 5 are there with the crash bars 6th or. 7th designed as a one-piece longitudinal beam left / right 400, 500 as an extruded profile made of an aluminum material.

Das Gehäuse 100 in der weiteren Ausführungsform umfasst dabei die folgenden Bauteile:

Gussteil vorne (2)
Gussteil hinten (3)
Längsträger links (400)
Längsträger rechts (500)
Crashleiste li. (6)
Crashleiste re. (7)
Querträger (8)
Bodenplatte (9)
Einpresshülsen am Längsträger

The case 100 in the further embodiment comprises the following components:

Cast part front (2)
Cast part rear (3)
Left side member (400)
Right side member (500)
Crash bar left (6)
Crash bar right (7)
Cross member ( 8th )
Base plate ( 9 )
Press-fit sleeves on the side member

Bei dieser Ausführungsvarianten ergeben sich die folgenden Vorteile:

- Die Variante der geringsten Anzahl an Einzelteilen
- Es sind zur Herstellung des Gehäuses 100 aufgrund der einteiligen Ausbildung der Längsträger 400, 500 mit den Crashleisten nur 2 Arten von Verbindungstechniken erforderlich. Dies sind die beiden Schweißverfahren FSW und MIG Schweißen.
- Es ergibt sich ein geringer Verschnitt, was zu einem Kostenvorteil führt.
- Potential zur leichtesten Bauweise
- Keine Spalte => Spaltkorrosion
- Wenn die Z-Toleranz an den Karosserieanbindungsbereichen der Längsträger vergrößert wird könnte es ohne Zusammenbau Bearbeitung funktionieren.
- Knotengestaltung des Längsträgers 200, 500 zum Gussteil 2, 3 „ohne“ Steifigkeitssprung.

This design variant has the following advantages:

- The variant with the lowest number of individual parts
- There are used to manufacture the case 100 due to the one-piece design of the side members 400 , 500 with the crash bars only 2 types of connection techniques are required. These are the two welding processes FSW and MIG welding.
- There is less waste, which leads to a cost advantage.
- Potential for the lightest construction method
- No crevices => crevice corrosion
- If the Z-tolerance on the body connection areas of the side members is increased it could work without assembly machining.
- Knot design of the side member 200 , 500 to the casting 2 , 3 "Without" stiffness jump.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018214739 A1 [0007]

Claims

Housing (1, 100) for accommodating an energy store, in particular a high-voltage battery, the housing (1, 100) being made up of a number of first components as cast components (2, 3) and a number of second components connected to the number of first components (2, 3) (4, 5; 400, 500) and a base plate (9) is formed in hybrid construction.

Housing (1, 100) for receiving an energy storage device Claim 1 , wherein the second components (4, 5; 400, 500) are formed from extruded profiles.

Housing (1, 100) for receiving an energy storage device Claim 1 or 2 , the number of first components (2, 3), the number of second components (4, 5, 400, 500) and the base plate (9) being made of aluminum or magnesium material.

Housing (1, 100) for accommodating an energy store according to one of the preceding claims, wherein the housing (1, 100) is designed as a shell-shaped element with a trough-shaped receiving space (A) for the energy store, with a front and a rear cast part (2, 3 ) as the first components form the opposite end faces, and wherein two longitudinal members (4, 5) as the second components, form the lateral opposing boundary walls as a frame structure for the trough-shaped receiving space A and the receiving space in the z-direction through the base plate (9) as The bottom is closed.

Housing (1, 100) for receiving an energy store according to one of the Claims 1 until 4th , wherein lateral crash bars (6, 7) are provided as further components, which are listed as extruded profiles and are connected to the longitudinal members as separate components.

Housing (1, 100) for receiving an energy store according to one of the Claims 1 - 4th , lateral crash bars (6, 7) being provided which are made in one piece with the longitudinal members (400, 500) as extruded profiles.

Housing (1, 100) for accommodating an energy store according to one of the preceding claims, wherein cross struts (8) are provided as further components, which span the receiving space (A) in the y direction between the longitudinal members (4, 5; 400; 500) .

Housing (1, 100) for accommodating an energy store according to one of the preceding claims, wherein the longitudinal supports (4, 5; 400; 500) comprise a number of functional areas (4a, 4b, 4c, 4d, 4e).

Housing (1, 100) for accommodating an energy storage device according to one of the preceding claims, wherein the number of first and second components form a frame structure and for the purpose of connecting the base plate (9), this forms a step (4c) that runs around the lower edge area and is offset inwards inserting the base plate (9) to form a flat base surface and connecting the base plate (9) to the frame structure by means of a friction welding process.

Housing (1, 100) for accommodating an energy store, in particular a high-voltage battery, which comprises a frame structure and a base plate (9), the frame structure being formed from first and second components (2, 3; 4, 5; 400, 500), and for the purpose of connecting the base plate (9) at the lower edge area forms a circumferential, inwardly offset step, which enables the base plate (9) to be inserted to form a flat base surface and the base plate (9) to be connected to the frame structure by means of a friction welding process.

Method for producing a housing (1, 100) according to one of the preceding claims, wherein the connection between the first components (2, 3), the second components (4, 5, 400; 500), and the base plate (9) by means of the Friction welding process and / or the inert gas welding process is produced.

Method for producing a housing (1, 100) according to Claim 11 In a first step, the base plate (9) is firmly bonded to the first and second components by means of a friction welding process (FSW) and, in a subsequent second step, the adjacent first and second components are bonded to a frame structure by means of an inert gas welding process (MIG) will.

Method for producing a housing (1, 100) according to Claim 11 or 12th , wherein in a further process step crash bars (6, 7) are connected to the longitudinal members (4, 5) by means of screw and / or rivet connections.

Method for producing a housing (1, 100) according to one of the Claims 10 - 13th , wherein aluminum or magnesium is used as the material for the first and second components and the base plate.

Method for producing a housing (1, 100) according to one of the Claims 10 - 14th , wherein the casting process for the production of the first and / or second component is a vacuum-assisted die casting.