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CN106470793A - 用于控制单元的壳体 - Google Patents

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CN106470793A CN201580037079.8A CN201580037079A CN106470793A CN 106470793 A CN106470793 A CN 106470793A CN 201580037079 A CN201580037079 A CN 201580037079A CN 106470793 A CN106470793 A CN 106470793A
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Abstract

本发明涉及用于机动交通工具的控制单元的壳体(100)，所述壳体包括壳体元件(105)和额外元件(110)，所述额外元件(110)借助于无接合层的接合技术或借助于接合层(130)附接至壳体元件(105)。壳体元件(105)包括由轻金属构成的主体(107)和施加至主体(107)的保护层(135)。保护层(135)配置在主体(107)与所附接的额外元件(110)之间。本发明进一步涉及用于生产壳体(100)的方法和控制单元。

Description

用于控制单元的壳体
本发明涉及用于控制单元的壳体。具体而言，本发明涉及用于机动交通工具的控制单元的壳体。
载置于机动交通工具上的控制单元具有电子部件，其设置在壳体中以便保护所述电子部件受到有害环境的影响。具体而言，在机动交通工具上可能存在升高的温度、振动、水分、灰尘或腐蚀介质。例如，当机动交通工具在冬季道路状况下在砂砾车道上行驶时，燃料、润滑剂、液压流体或者盐雾可以属于腐蚀介质的类别。
壳体可以由轻金属压铸制成。已经证明的是，在机动交通工具上，在长期操作的情况下，这种壳体可能腐蚀到一定程度，使得所述壳体在某些情形下不再能够确保对控制单元的保护。特别在壳体的接合部的区域中可能出现腐蚀，所述腐蚀渗入接合区域，从而最终发展到壳体的内侧。
众所周知的是使用较高品级的轻金属合金(例如铜比例降低的铝合金)来避免该问题。然而，用于壳体的材料成本因此可能会增加。另一途径是，借助于最佳化的清洗过程来清理壳体元件的将进行接合操作的部位，以便提供最佳的粘结性能。然而，这种清洗过程是复杂的，并且可能增加壳体的制造成本。另外，通过清洗过程也不能确保完全中和掉壳体元件的表面上的所有污染物。
本发明的一个目的是提供一种改善的壳体，其具有特别而言不太容易腐蚀的接合部。本发明的再一目的是提供一种相应的壳体制造方法。本发明借助于具有独立权利要求的特征的壳体和制造方法来实现这些目的。从属权利要求反映优选实施例。
根据本发明，用于载置于机动交通工具上的控制单元的壳体具有壳体元件和额外元件，所述额外元件附接至壳体元件，即特别而言固定至壳体元件。所述额外元件借助于接合技术附接至壳体元件，即特别而言以无接合层的方式或借助于接合层紧固至壳体元件。
壳体元件具有由轻金属特别是由轻金属压铸形成的主体。此外，所述壳体元件具有保护层，其设置在主体和与之接合的额外元件之间。保护层优选直接毗邻轻金属主体。在借助于接合层例如借助于粘结剂层紧固额外元件的情况下，保护层特别而言不同于接合层，即所述保护层构造成与接合层分离。
在无接合层紧固的情况下，额外元件特别而言直接毗邻保护层。在借助于接合层进行紧固的情况下，接合层特别而言直接毗邻保护层。
通过保护层可获得额外元件与壳体元件的特别良好的连接。因此，壳体在接合部的区域中可能在较小程度上发生腐蚀。具体而言，可以避免腐蚀对接合部的任何渗透。
额外元件与壳体元件的接合可以包括众所周知的组装、填充、压配合、模制、成型、熔焊、锡焊/钎焊、基于纺织的接合或优选的粘接。这些接合方式例如在当前适用的DIN8593中有详细描述。
在一个设计实施例的情况下，保护层至少在一些部位施加至主体的面向额外元件的面。换言之，面向额外元件的面完全被保护层覆盖，或者在一些部位被保护层覆盖并且在一些部位不被保护层覆盖。主体的表面的一部分优选不被保护层覆盖。这样，能以成本有效方式制造壳体。
具体而言，在俯视面向额外元件的面时，保护表面优选侧向突出超过额外元件。在借助于接合层紧固额外元件的情况下，保护层优选还侧向突出超过接合层。具体而言，保护层的面向额外元件的表面的部分区域不被额外元件以及可选的接合层覆盖，并且在一改进情况下暴露在外。这样，能实现特别良好地保护接合部免受腐蚀渗透。
在一个设计实施例的情况下，主体具有凹部，保护层构造成以环绕方式围绕凹部，并且额外元件覆盖凹部。例如，保护层以环形方式围绕凹部延伸。例如，在额外元件设置成以流体不透方式(即液体不透和/或气体不透方式)覆盖凹部的设计实施例的情况下，能由此实现接合部的特别良好的流体密封性。
保护层优选具有金属或合金，或由金属或合金构成。金属或合金优选施加至主体的表面，以形成保护层。
如果且当额外元件具有金属时，额外元件的金属与壳体元件的金属之间的接触就耐蚀性而言可以是决定性的。例如，接触元件(其在暴露于比如盐水等电解质时显示出公知的腐蚀行为)可以由两种不同的金属形成。壳体就构造而言可以构造成使得腐蚀的进展不易使得腐蚀降低或破坏壳体的保护效果。
在一个实施例中，保护层的金属或合金在化学上比主体的轻金属更贵重。具体而言，化学上不太贵重的材料趋于比其它材料更强烈地腐蚀。在该情况下，保护层可以实质上薄于主体的壁厚，因为主体在保护层之前腐蚀。由此，可以快速地且节约成本地施加保护层。
在另一实施例中，主体的轻金属在化学上比保护层的金属或合金更贵重。由此，保护层可以用作牺牲阳极。这样可以有效地抑制主体的腐蚀，直到保护层被完全腐蚀。
金属在化学上的贵重程度通常取决于金属在pH值为7的水溶液中相对于氢电极的正常电位。
在又一实施例中，保护层的金属对应于主体的轻金属的呈纯净形态的主要元素。保护层的金属优选纯净得使得其实际上不再包含其它物质造成的污染物。由此，保护层可以相对较轻易地附接至壳体元件的表面。通过金属的纯净性可以促进保护层与额外元件之间的连接。
在一个特别优选的实施例中，轻金属特别是轻金属压铸件是铝合金，并且金属是纯铝。由此，可以通过特别具有成本效益的方式制造壳体。
在再一优选实施例中，保护层延伸超过用于额外元件的承载表面，超过量不大于预定区域。换言之，优选的是，主体不是完全设置保护层，而是只在围绕接合部的预定区域中设置保护层。例如，特别是在俯视承载表面时，保护层的外部轮廓所围绕的面积最多是承载表面的外部轮廓所围绕的面积的大小的两倍。由此，可以降低在壳体元件上设置保护层的复杂性。由此，可以降低壳体的制造成本。
在一个变型中，额外元件具有用于封闭壳体元件的盖。在该情况下，可以在相对较大的连续部分区域中施加保护层。例如，所述盖是壳盖，主体在与壳盖的连接区域上具有密封沟槽，并且在密封区域中，螺母设置有保护层。具体而言，密封沟槽可以包覆有保护层。
在另一变型中，额外元件具有功能部件。保护层在本文中可以优选附接至壳体元件的表面上的相对较小的部件区域。功能元件可以包含电气部件，例如电功率元件，特别是功率半导体，比如功率晶体管等。然而，功能部件也可以为机械性的。例如，可以通过功能部件来实施用于均衡壳体的内部压力与外部压力的压力平衡元件或紧固元件。具体而言，在该情况下，额外元件优选还具有用于封闭壳体元件特别是用于优选封闭主体的凹部或凹部之一的盖。盖可以构造成整合到功能部件中。例如，将盖构造为用于压力平衡的防液和可透气的膜片。
根据再一方面，提供了用于制造控制单元的壳体的方法。
根据该方法的一个步骤，设置由轻金属形成的壳体元件特别是上述设计实施例之一所述的壳体元件的主体。在一改进情况中，所述方法包括借助于压铸制造主体的下一步骤。
在后一方法步骤中，向主体施加保护层。在施加保护层之后的方法步骤中，借助于接合技术在保护层的区域中将额外元件附接至壳体元件。例如，所述方法包括在额外元件与保护层之间建立焊接连接，或者向保护层施加接合层特别是粘结剂层。
通过所述方法可以更简单地提供用于控制单元的壳体。这样，壳体的上述优点可以通过具有成本效益的方式得到实施。该制造方法可以能够轻松地整合到公知制造工艺中。
根据再一方面，提供了具有所述壳体的控制单元。控制单元便利地具有电子线路板，其被接收在壳体中，并且特别是设置在壳体元件中。
所述壳体、控制单元和方法的再一些优点以及有利设计实施例和改进例源自以下参考附图示出的示例性实施例，附图中：
图1示出了具有由轻金属形成的主体的用于控制单元的壳体；
图2示出了图1所示壳体的一部分的剖视图；并且
图3示出了用于制造图1所示壳体的方法的流程图。
图1以分解图示出了用于特别是机动交通工具上的控制单元的壳体100。壳体100具有壳体元件105，其具有由轻金属压铸制成的主体107。在不限制一般方面的情况下，特别可以使用铝压铸。此外，壳体100在该情况下具有两个适于借助于接合技术特别是通过粘接或焊接方式连接至壳体元件105的额外元件110，它们在壳体的完成状态下借助于接合技术特别是通过粘接或焊接方式连接至壳体元件105。
一个额外元件110在该情况下具有用于封闭壳体元件105的盖115。更具体地，盖115是用于封闭上侧的壳盖，所述上侧在控制单元的组装期间为了插入电子线路板而打开。
另一额外元件110具有功能部件120。在所示实施例中，功能部件120包含压力平衡元件(PEE)，其特别可以具有膜片。在组装状态下，膜片覆盖壳体元件105的主体107的凹部215。所述膜片可以便利地是液体不可透过但气体可透过的，使得所述膜片允许壳体内部与环境之间的压力平衡，并防止水分穿过凹部215。例如，可以提供聚四氟乙烯(PTFE)膜片，其可以粘结至壳体元件105。在所示实施例中，功能元件120附接至壳体元件105的外表面，即附接至主体107的背离内部空间的表面(在图1的图示中不可见)。在另一些实施例中，例如，如果所述功能元件120是电子元件或紧固元件，则功能元件120也可以附接至内表面。
构造有接合部125，在这里相应的额外元件110连接至壳体元件105。元件110借助于接合技术特别是借助于粘性连接方式在接合部125处保持在壳体元件105上。为此，由粘结剂形成的接合层130特别设置在接合部125的区域中，处于额外元件110与壳体元件105之间。为了紧固功能部件120(PEE)，粘结剂130可以特别是丙烯酸脂粘结剂，其特别是压力敏感型的，即它在机械压力作用下建立与配合件的粘结。为了紧固盖115，粘结剂130可以特别是硅酮粘结剂，例如湿交联硅酮粘结剂。
根据本发明，壳体元件105的保护层135附接至主体107。借助于保护层135可获得额外元件110与壳体元件105之间的特别良好的接合型连接。具体而言，保护层135可以有助于改善粘结剂130的粘性。此外，保护层135优选构造成抵消接合部125的区域中的任何腐蚀，特别是通过腐蚀对接合部125的渗透。由此，可以防止腐蚀到达壳体100的内部区域。具体而言，通过这种方式可以长时间有效地保护控制单元的设置在壳体内的电子部件受到有害环境的影响。在本示例性实施例的情况下，保护层135由铝构成，而主体107由铝合金构成。保护层135和主体107的其它潜在设计实施例的示例在以上有进一步描述。
供壳盖(即盖115)紧固至壳体元件105以便封闭壳体元件105的开放上侧的接合部125在图1中以重度示意性方式示出。例如，主体107的侧壁的上部周缘可以设置有保护层135，并且接合层130可以施加至设置有保护层135的上部周缘，例如呈粘结圈的形式，特别是弹性密封材料。在一个设计实施例的情况下，接合层130可以至少部分地设置在上部周缘的凹槽中(图1中未示出)。
图2示出了图1的壳体100的一部分的剖视图，在包含具有膜片的功能部件120的额外元件110的接合部125的区域中。功能部件120以示例性方式表示为压力平衡元件的形式，其已经借助于粘接方式附接至壳体元件105。
保护层135在接合部125的区域中附接至壳体元件105的主体107的表面。本文中，保护层135优选延伸超过承载表面210达一预定区域205，额外元件110在所述承载表面210上附接至壳体元件105。在所示实施例中，额外元件110在主体107的侧壁之一中覆盖凹部215，使得承载表面210和保护层135围绕凹部215以环形方式延伸，并且承载表面210、保护层135和凹部215的内部轮廓在俯视凹部215时至少基本上是一致的。
在所示粘性连接示例的情况下，形成接合层130的粘结剂施加至保护层135。在另一些实施例中，粘结剂或接合层130分别可以只设置在承载表面210的区域中。可选地，粘结剂也可以施加至延伸在外并且不被额外元件110覆盖的区域205，在该区域205中，保护层135在本示例性实施例中是暴露的。在又一实施例中，粘结剂可以延伸超过保护层135的外部轮廓。
额外元件110设置成抵靠在接合层130上。在所示实施例中，优选通过将接合层130构造成完全环绕凹部215，来实现额外元件110与壳体元件105之间的紧密连接。
图3示出了用于制造图1的壳体100的方法300的流程图。在第一步305中，设置主体107。可选地在后一步骤310中清理主体。在再一可选步骤315中，掩蔽主体107，以便限定在后一步骤320中将保护层135施加至主体107的表面的地方。
在步骤320中可以电镀地、通过焊接、喷镀或通过例如冶金连接来施加保护层135。在一优选方式中，通过粉末冶金化合物来施加保护层。本文中，可以通过特殊方法来施加保护层135的合金元素，例如，借助于等离子射线以局部的方式融合壳体100上的粉末，以便随后润湿表面。
然后，在步骤325中，在保护层320的区域中将额外元件110接合至壳体元件105。本文中优选的是，在步骤320中施加了保护层135之后，尽可能立即执行步骤325中的接合。由此，可以避免保护层135的表面在附接额外元件之前受到任何污染。接合步骤325可以包括施加接合层130，特别是粘结剂层。
可以在可选步骤330中固着或固化额外元件110与壳体元件105之间的接合连接。为此，可以借助于例如压力、紫外光或热量来促进固化。步骤330可以与壳体100上的其它处理步骤同时进行。

Claims (12)

1.一种用于机动交通工具的控制单元的壳体(100)，具有壳体元件(105)和额外元件(110)，所述额外元件(110)借助于无接合层方式的接合技术或借助于接合层(130)附接至壳体元件(105)，其特征在于，
- 所述壳体元件(105)具有由轻金属形成的主体(107)和施加至主体(107)的保护层(135)，其中所述保护层(135)设置在主体(107)和与之接合的额外元件(110)之间。
2.如权利要求1所述的壳体(100)，其中，所述保护层(135)在一些部位施加至主体(107)的面向所述额外元件(110)的面，并侧向突出超过所述额外元件(110)并且可选地超过接合层(130)。
3.如前述权利要求中任一项所述的壳体(100)，其中，所述主体具有凹部(215)，所述保护层(135)构造成以环绕方式围绕所述凹部(215)，并且所述额外元件(110)覆盖所述凹部(215)。
4.如前述权利要求中任一项所述的壳体(100)，其中，所述保护层(135)具有施加至所述主体(107)的表面的金属或合金，或者所述保护层(135)由所述金属或合金构成。
5.如权利要求4所述的壳体(100)，其中，所述金属或合金分别在化学上比主体(107)的轻金属更贵重。
6.如权利要求4所述的壳体(100)，其中，所述主体(107)的轻金属在化学上比所述金属或合金更贵重。
7.如权利要求1-3中任一项所述的壳体(100)，其中，所述保护层(135)由施加至所述主体(107)的表面的金属构成，并且其中所述金属对应于所述轻金属的纯净形态的主要元素(110)。
8.如权利要求7所述的壳体(100)，其中，所述轻金属是铝合金，并且所述金属是纯铝。
9.如前述权利要求中任一项所述的壳体(100)，其中，所述保护层(135)延伸超过用于所述额外元件(110)的承载表面(210)，超过量不大于预定区域(205)。
10.如前述权利要求中任一项所述的壳体(100)，其中，所述额外元件(110)具有用于封闭所述壳体元件(105)的盖(115)。
11.如权利要求1-9中任一项所述的壳体(100)，其中，所述额外元件(110)包括功能部件(120)。
12.一种用于制造用于控制单元的壳体(100)的方法，其中所述方法包括以下步骤：
- 设置(305)由轻金属形成的壳体元件(105)的主体(107)；
- 向所述主体施加(320)保护层(135)；
- 随后借助于接合技术在保护层(135)的区域中将额外元件(110)附接(325)至壳体元件(105)。
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