组件和具有多个组件的电池壳体的制作方法

本发明涉及一种组件，其包括至少两个彼此焊接的构件。本发明还涉及一种电池壳体，其具有由多个这样的组件构成的框架结构。

具有至少两个待彼此焊接的金属构件的组件众所周知。多个或许多这样的组件可以构成产品或产品的一部分。构件可以例如是型材、板件或其它不同的自由成形件。这类构件通常需要与另外的构件连接，以便构成组件。由多个构件构成组件的可能性是将这些构件通过焊接彼此连接。这类组件可以例如是机动车的电池壳体的结构的一部分。在这种电池壳体中，各个单独的型材彼此焊接成框架结构，在该框架结构中设有槽件，其通常被划分为各个单独的格子。这样的槽由底板、在底板上成形的环绕的侧壁以及在侧壁的自由末端上成形的、向外弯折的装配凸缘构成。装配凸缘位于框架结构的上侧上。因此，框架结构支撑如此设计的电池半壳的槽。

为了构造用于车辆的电池壳体的框架结构，要么彼此邻接的型材被切斜面，要么一个型材的端侧与邻接的型材的侧壁邻接。彼此邻接的型材的上侧应当处于一个平面中，以便槽的向外弯折的装配凸缘可以面状地支撑在上侧上。为了建立希望的焊接连接必须彼此邻接的型材作为构件通过对接焊缝焊接。即使可以通过这种焊缝能够实现希望的连接强度，制造的组件也必须在焊接过程之后被切削加工，以便除去焊缝的凸出超出相邻型材的表面的那些份额，以便电池壳体槽的向外弯折的装配凸缘可以面状地或至少很大程度上面状地布置在框架结构的上侧上。

在所讨论的现有技术的背景下，本发明所要解决的技术问题是建议一种焊接组件，该焊接组件尤其适合于能够由其制造用于车辆的电池壳体的框架结构，其中，制造过程被简化，尤其基本上不需要所需的切削再加工。

所述技术问题按照本发明通过一种组件解决，其中，在待彼此焊接的第一和第二构件之间布置有将两个构件至少在接合位置的区域中间隔开的焊池支座，所述焊池支座在接合位置的区域中构成容纳在焊接过程中产生的焊缝的凹槽的底部，所述凹槽的侧面边界分别由第一和第二构件的与焊池支座邻接的面的局部面提供。

在该焊接组件中，在待焊接的两个构件之间布置有焊池支座，待焊接的两个构件被该焊池支座间隔开。焊池支座形成凹槽的底部，该凹槽分别由两个构件的局部面限定边界。因此，焊池支座以其构成凹槽的底部的侧面相对于两个构件中的至少一个构件的表面回缩。该凹槽的侧面边界由两个待焊接的构件提供。当然，具有由焊池支座提供的底部的凹槽仅需要在待焊接的两个构件彼此焊接的那些位置处进行构造。因此，该凹槽可以沿着待焊接的上侧是连续的或者在点焊的情况下仅在要进行焊接的那些区段中由焊池支座形成。以此方式设置在两个构件的待彼此连接的局部面之间的凹槽用于容纳在焊接过程中产生的焊料，该焊料包括熔化的材料或者如果要使用焊接添加料的话还包括熔化的添加料。通过该措施抵消了焊缝在至少一个构件的表面上方的突出量。焊缝的突出量在组件的公差范围或者放置或支撑在组件上的物体的公差范围内调整，使得焊缝的较小的突出量可以是完全可接受的。通过布置在构件之间的焊池支座定义两个构件的距离和因此凹槽的宽度。这同样适用于位于待连接的两个构件之间的、用于容纳焊池的凹槽的深度。由于在设计组件时可以充分定义在焊接过程中产生的焊池量，因此位于构件之间的凹槽在其横截面方面可以通过设计焊池支座来相应地确定尺寸。

另外的优点是由焊池支座提供的改善的公差补偿。如果焊池支座在两个构件之间居中地定位，则两个构件之间的由公差引起的间隙减半，从而在焊池支座和分别相邻的构件之间分别存在两个较小的间隙。对较小的间隙的跨接尤其在构件的焊接过程中被证明是有利的。

除了上述优点外，即，所述焊接组件在不对焊接点进行切削的再加工的情况下在焊接的平面中具有在允许的公差内的平坦表面，这两个构件在其朝向彼此的局部面上通过焊料材料配合地彼此连接，更确切地说，如果焊缝应当满足希望的强度要求，则在焊接过程中不必注意如在现有技术中需要的那样使焊缝连续。

在焊接之前，所述焊池支座有利地保持在待焊接的两个构件之一上。因此，在这种情况下不需要额外的固持装置来将焊池支座保持在其按规定的位置中。将焊池支座固定在待焊接的两个构件之一上还使得焊池支座相对于待构造的凹槽深度精确定向。将焊池支座保持在一个构件上还能够实现相对于该待焊接的构件的位置正确的定向。此外，可以容易地将构件与焊池支座一同操作，以便例如用于使焊池支座相对于待与第一构件焊接的第二构件定位。

在将焊池支座保持或固定在两个构件之一上的有利的设计方案中，在焊接之前，焊池支座通过卡夹配合保持在两个构件之一上。通过焊池支座在构件上的这种机械紧固实现简单的装配。焊池支座通过实现卡夹的元件保持在希望的位置中。当然，这种卡夹设计使得焊池支座在焊接过程中或在焊接之前的定位过程中不移动。这可以通过实现卡夹的元件的刚性、材料特性和/或几何形状实现，这样的元件通常设计为接板。

在另外的有利的设计方案中，焊池支座通过卡夹装置保持在两个待焊接的构件之一上。这种卡夹装置包括至少两个从焊池支座的面状延伸段突伸出的接板。如果待焊接的构件是空腔型材，则卡夹装置嵌接在空腔型材中以便固定焊池支座。在此，接板通常支撑在空腔型材的彼此相互对置的腔室壁上。

在这种卡夹装置的一种设计方案中，为了实现焊池支座的定义的定向设置至少两个卡夹装置，这些卡夹装置相对彼此呈角度地、尤其呈直角地布置。由此以简单的类型和方式确保了焊池支座沿其面状延伸段的两个方向固定在构件上。如果参与这种卡夹装置的例如实施为接板的卡夹元件能够在没有明显弹性分量的情况塑性变形，则能够通过相对于构件的面延伸段设置焊池支座来实现焊池支座相对于构件的端面的位置正确的布置。卡夹元件是可塑性变形的，因此焊池支座能够以简单的类型和方式单独地调整，而焊池支座不由于较大的弹性分量而回弹至其原始位置中。在备选的设计方案中，卡夹接板仅在很小的程度上可塑性变形并且具有大的弹性分量。因此，在待补偿的公差已知的情况下，能够实现快速且简单的装配。在另外的设计方案中规定，在将焊池支座安装在构件上的过程中，卡夹装置的卡夹接板从焊池支座的平面弯曲出来并且个性化地贴靠在空腔型材的相应的腔室壁上。在这种设计方案中，即使材料具有稍高的弹性模量也实施塑性变形，从而随后在焊接之前将焊池支座按规定保持在这种组件的一个构件上。

在另外的有利的设计方案中，待焊接的两个构件的表面形成一个平面。这两个构件可以接合地彼此焊接，其中，焊池支座被保持以便构造出位于这两个待焊接的构件之间的凹槽。以这种方式可以例如构造电池壳体的框架结构，尽管存在焊接点，但该框架结构的表面基本上形成平面。

有利地，所述构件通过具有或不具有填充焊条的激光焊接方法或al-mig焊接(铝-熔化极惰性气体保护焊接)方法彼此焊接。通过前述在待彼此焊接的两个构件之间使用焊池支座有效地防止产生的焊料不受控地流走，这尤其对于待彼此焊接的型材、例如空腔型材是有利的。

这两个构件可以相对彼此呈角度地布置。因此，作为用于车辆的电池壳体的一部分的框架结构可以由多个这样的组件构成。在此，每两个相邻的型材构成一个被焊接的组件。

另外有利的设计方案由以下参照附图借助两个实施例对本发明的描述得出。在附图中：

图1示出根据现有技术的两个接合地焊接的构件的原理图；

图2a示出包括两个构件的组件的各个组成部分在焊接之前的布置方式；

图2b示出已焊接的组件，其中，在图2中示出的各个部件彼此焊接；

图2c示出另外的按照本发明的已焊接的组件的原理图；

图3a示出具有多个按照本发明的组件的电池壳体的框架结构的装配图；

图3b示出根据图3a的框架结构的纵梁，其具有安装在端侧上的焊池支座；

图3c示出图3a的框架结构的纵梁的放大的端侧视图，其具有以前视图示出的焊池支座；

图3d示出焊池支座的立体图；

图4示出根据备选的设计方案的框架结构。

以下首先参照图1简要说明现有技术。在附图中，相同部件用相同的附图标记表示。图1示出焊接组件1。待彼此焊接的、设计为空腔型材的两个构件2、3在接合位置4上彼此接合，也就是说，它们的端侧彼此邻接。在用焊接添加料实施焊接过程之后，产生了焊接隆起5，该焊接隆起隆凸状地从构件2、3的在图1中可见的上表面o突出。

图2a示出用于构造按照本发明的组件1.1的布置方式的第一设计方案，其示出焊接之前。在该设计方案中，两个构件2、3布置为其各自的端侧7a、7b彼此朝向，但彼此不接触。两个构件2、3的端侧7a、7b由实施为板状元件的焊池支座6间隔开，该焊池支座6连接在实施为空腔型材的两个构件2、3的彼此朝向的端侧7a、7b之间。焊池支座6的指向两个构件2、3的上侧o方向的面由于相对于构件2、3的上侧o回缩而形成位于两个构件之间通过焊池支座6形成的凹槽8的底面b。凹槽8的侧壁由两个构件2、3的端侧7a、7b的局部面构成。该凹槽8在其尺寸方面设计为，将在焊接过程中产生的液态的焊缝容纳在凹槽中，而该焊缝不突出超出构件2、3的表面o。焊接过程在其焊接添加料方面规定，通过熔化焊接添加料并且通过熔化限定凹槽8边界的材料的一部分仅如此程度地填充凹槽8，使得焊缝8.1不从凹槽8突出。

图2b示出在2a中关于各个部件示出的组件1在焊接之后的示图。焊接的两个构件2、3通过焊缝5.1在端侧彼此连接。通过焊池支座6防止在其中产生焊缝5.1的焊池在焊接期间流走，因为该焊池支座连接在端侧7a、7b之间并且与端侧邻接。焊缝5.1充满在焊接之前形成的凹槽8。

图2c示出按照本发明的焊接组件1.2的另外的实施方式。在该实施例中，待焊接的构件2、3以另外的相对彼此的空间位置布置。构件2以其端面7a与构件3的上侧o邻接。在该设计方案中，两个构件2、3也通过焊池支座6彼此间隔。焊缝5.1位于由待焊接的构件2、3和焊池支座6的底部形成的凹槽中，该凹槽如同在图2a的实施例中描述的那样完全被焊缝5.1填充。

图3a示出用于电动机驱动的车辆的电池壳体的由按照本发明的组件构成的框架结构9。框架结构9由两个按照本发明的组件1.3构成。每个组件1.3包括纵梁10和横梁11。纵梁和横梁在端侧被斜切，其中，在朝向彼此的端侧之间连接有焊池支座6.1，该焊池支座的构成凹槽的底部b的环绕的窄侧相对于梁10、11的外部的上侧回缩。梁10、11环绕地以前述类型和方式彼此焊接。两个这样的组件1.3分别以相同的类型和方式以其两个同样斜切产生的面彼此朝向的端侧彼此焊接以构造框架结构9。由框架结构9包围的电池容积被横向撑杆12划分为各个单独的电池模块容纳部13。在所示实施例中规定，在每个电池模块容纳部13中要安装或安装有两个电池模块14。横向撑杆12以其端侧连接到纵梁10的内侧上。因此可以在不对实施的焊接进行需要的再加工的情况下使用框架结构9的上侧o和下侧u，以便在该上侧或下侧处能够将用于补足电池壳体的顶盖或底部与相应的装配凸缘必要时在中间连接有密封装置的情况下贴靠式地紧固。

图3b示出图3a中后面的梁10，其具有分别连接在其两个端侧上的焊池支座6.1。这些焊池支座通过卡夹配合定位保持在梁10上，从而可以对梁10连同其两个焊池支座6.1一同操作，直到梁10与两个相邻的梁11相焊接。

梁10是空腔型材(同样适用于梁11)，其腔室可以从图3c中的具有焊池支座6.1的梁10的左侧的端侧端部的放大图中看到。划分梁10的壁部的端侧在该图中用虚线示出并且用附图标记15a、15b表示。在该放大图中可以清楚地看到，焊池支座6.1的环绕的窄侧16从梁10的相应地相邻的外表面回缩。该回缩量构成环绕的用于容纳焊池的凹槽的深度。

为了将焊池支座6.1保持或固定在梁10上，焊池支座具有两个卡夹装置，这两个卡夹装置分别由两个从板状的焊池支座6.1的平面弯曲出来的卡夹接板17a、17b、18a、18b构成。这些卡夹接板17a、17b、18a、18b将焊池支座6.1相对于梁10的端侧保持在预设位置中，方式是，这些卡夹接板分别支撑在两个内壁15a或15b之一上。各卡夹装置的两个卡夹接板17a、17b或18a、18b彼此间隔，从而每个卡夹装置具有纵向延伸量。由卡夹接板17a、17b构成的卡夹装置的纵向延伸量沿竖直方向延伸，由卡夹接板18a、18b构成的卡夹装置的纵向延伸量沿水平方向延伸。卡夹接板17a、17b被竖直延伸的壁部15a卡夹，并且另一卡夹装置的卡夹接板18a、18b与水平延伸的壁部15b卡夹。为了实现卡夹配合，针对每个卡夹装置，一个接板支撑在壁部15a或15b的一侧上，而相应的该卡夹装置的另一个接板支撑在该壁部的相对置的一侧上。在将焊池支座6.1安装在梁10的端侧上之前，卡夹接板17a、17b、18a、18b向外移出，其中，卡夹接板17a、17b或18a、18b的朝向彼此的侧面的垂直距离在安装在梁10上之前小于要被卡夹接板17a、17b或18a、18b包围的壁厚的材料厚度。在装配过程中，卡夹接板17a、17b、18a、18b则在弹性范围内移位，由此产生保持力，焊池支座6.1通过该保持力保持在梁10上。

图3d示出从在图3c中不可见的背面观察焊池支座6.1的立体图，即，在该图没有连接的梁10。其中可以清楚地看到两个卡夹装置的从焊池支座6.1的平面向外移出的卡夹接板17a、17b、18a、18b。

图4示出电池壳体的框架结构9.1的备选设计方案的局部。该设计方案与上述框架结构9的设计方案的不同之处仅在于，纵梁10.1的端部与横梁11.1的相对彼此的布置方式。在该实施例中，纵梁10.1以笔直的并且因此非切斜的端侧连接横梁11.11的侧壁。在纵梁10.1的端面和横梁11的相应外侧之间连接有焊池支座6.1，如同上文关于图3a至图3d所描述的实施例所阐述的那样。

已参考实施例描述了本发明。在不脱离权利要求的有效保护范围的情况下，本领域技术人员可以得到实现按照本发明的教导的另外的设计方案，而不必在实施方式的范畴内具体描述。

附图标记列表

1、1.1、1.2组件

2构件

3构件

5、5.1焊接隆起

6、6.1焊池支座

7a、7b端侧

8凹槽

9、9.1框架结构

10、10.1纵梁

11、11.1横梁

12横向撑杆

13电池模块容纳部

14电池模块

15a、15b壁部

16窄侧

17a、17b卡夹接板

18a、18b卡夹接板

b底部

o上侧

u下侧