用于容纳电气和/或电子部件的壳体、电子控制装置及制造该壳体和电子控制装置的方法与流程

本发明涉及用于容纳电气部件和/或电子部件的壳体，该壳体具有壳体基部和覆盖该壳体基部的壳体覆盖件。该壳体覆盖件至少借助于间隔螺栓而被支撑在壳体基部上和/或被紧固至该壳体基部。另外，本发明涉及一种用于制造这样的壳体的方法、具有该壳体的电子控制装置以及用于制造该控制装置的方法。

背景技术：

这样的壳体被用于电气部件和电子部件，特别是在电气部件和电子部件必须被保护免受外部影响和/或免于与其他功能元件接触的地方，或者在环境中的其他部件必须被保护免受壳体内的元件的影响的地方。特别地在汽车工业中，需要多种类型的壳体以用于容纳这些元件并且保护这些元件免受潮湿和流体的影响，免受温度变化和污物。这样的壳体必须具有长使用寿命，在剧烈的温度变化和机械载荷下必须长期且可靠地闭合，并且必须易于制造。

从现有技术中已知借助于覆盖件而使壳体基部闭合。通常，密封件被设置在覆盖件和壳体基部之间。例如，发动机控制单元（ecu）可以被容纳在壳体中。如果该控制单元以及因此该壳体非常大，则特别地在壳体基部和壳体覆盖件之间的密封件上的热应力和机械应力增加。在某些情况下，这可以导致密封件的损伤或者甚至失效，并且因此导致壳体失去紧密性。

技术实现要素：

本申请基于下述目标：创建具有能够利用密封件而长期且可靠地闭合的壳体覆盖件的壳体，其中，对紧密性和稳定性提出了特别高的要求。

这个目标由具有独立权利要求的特征的壳体和方法实现。该壳体、具有该壳体的电子控制装置以及该方法的改进方案在相应的从属权利要求中以及在之后的描述和附图中被描述。

根据本发明的一个方面，给出一种用于容纳电气部件和/或电子部件的壳体，该壳体具有壳体基部和覆盖该壳体基部的壳体覆盖件。该壳体覆盖件也可以被称为壳体盖。特别地，借助于壳体基部、壳体覆盖件和至少一个插塞式连接器，壳体的内部空间被形成。在该构造中，壳体基部、壳体覆盖件和（多个）插塞式连接器被构造并连接在一起以使得它们相对于壳体的环境而流体紧密地密封壳体的内部。

根据本发明的另一个方面，给出一种电子控制装置。该电子控制装置特别地是发动机控制单元。该电子控制装置包括壳体和至少一个电路板，该至少一个电路板设置在该壳体的内部中并且配备有电子部件。

根据本发明的第三个方面，给出一种用于制造具有壳体基部和壳体覆盖件的壳体的方法，该壳体用于容纳电气部件和/或电子部件。

壳体覆盖件至少借助于间隔螺栓而被支撑在壳体基部上和/或被紧固至壳体基部。该壳体覆盖件具有开口并且该间隔螺栓通过材料结合而连接至这个开口的边缘，使得该间隔螺栓使该开口闭合。在当前上下文中，“开口的边缘”特别地意指环绕该开口且优选地为环形形状的壳体覆盖件的边沿。该边沿特别地从该开口的外轮廓侧向向外延伸。该开口特别地是壳体覆盖件中的孔，在朝向主面的俯视图中，该孔优选地在中心区域中穿透所述壳体覆盖件。间隔螺栓特别地使该开口流体紧密地闭合。

间隔螺栓和壳体覆盖件之间的连接优选地被流体紧密地构造。这确保了例如在所述连接区域中的液体或污物不能穿透至壳体的内部中。壳体覆盖件借助于该间隔螺栓也支撑在壳体基部上。以此方式，能够减少由于机械载荷或热载荷而导致的壳体覆盖件的变形。

在一个实施例中，壳体具有在壳体覆盖件和壳体基部之间环绕该壳体覆盖件的边缘的密封件。以此方式，该壳体可以作为整体而被流体紧密地构造。在制造该壳体时，优选地将湿的或膏状的密封材料施加至壳体基部和/或壳体覆盖件。然后用壳体覆盖件覆盖该壳体基部，此后该密封材料通常可以在常温下固化成优选的整体密封件。

为了避免密封材料在固化之前或者在固化期间由于正压力或降低的压力或者压力波动而从壳体覆盖件和壳体基部之间的密封区域移出，有利地通过壳体覆盖件中的开口来进行壳体的内部和环境之间的压力补偿。因此，例如在密封材料固化时可能产生气体，该气体现在能够有利地通过壳体覆盖件中的开口逃离。

在气体已经逃离并且密封件已经形成之后，开口的边缘通过材料结合而连接至间隔螺栓。因此这能够确保在制造壳体之后和/或在制造壳体期间，在壳体内部的空气压力近似等于环境空气压力，并且壳体被流体紧密地密封。这导致了在壳体基部和壳体覆盖件之间的密封件上的更低的载荷。

在一个实施例中，在俯视图中，该开口（或者该开口的基本形状）具有圆盘的形状。在改进方案中，该开口的直径具有最大10mm的数值。但是，发开口的直径也可以更小，例如为5mm或者更小，只要其确保气体能够逃离和/或在该开口的边缘和间隔螺栓之间的连接能够被可靠地建立。有利地，在这样的数值下，可以实现壳体覆盖件的特别高的机械稳定性。

通常，壳体基部和壳体覆盖件形成用于容纳电气部件和/或电子部件的腔体。该腔体特别地是壳体的内部。在一个实施例中，该腔体的高度（从壳体基部的底面向上垂直地测量至壳体覆盖件，并且特别地向上垂直地测量至开口的边缘）至少为5mm和/或至多为15mm。为了提高稳定性，间隔螺栓以及因此该开口被优选地设置在腔体的最大高度的区域中和/或设置在壳体覆盖件的平面重心的区域中。

在一个实施例中，壳体覆盖件是塑料覆盖件或金属覆盖件。优选地，壳体覆盖件由柔性材料（例如，金属片）制成。例如由电子和电气部件的运行期间的热波动或者由振动引起的压力波动随后可以被壳体覆盖件抑制。借助于由间隔螺栓支撑的壳体覆盖件，可以补偿壳体的内部和环境之间的高达1bar（巴）的压力差，而不会由此损坏密封件。

在一个实施例中，具有去除部的电路板被设置在壳体中。在该情况中，间隔螺栓优选地穿过电路板中的去除部。优选地，电路板中的去除部被构造成与间隔螺栓的直径相当。以此方式，电路板可以在至少一个空间方向上被固定在壳体中。

在改进方案中，间隔螺栓具有一个突出部，特别是侧向突出部，该突出部具有比电路板中的去除部大的直径。例如，该突出部由间隔螺栓的外轮廓中的一级形成。该突出部特别地形成在间隔螺栓的壳体基部侧上，即，特别地形成在面朝壳体基部的间隔螺栓的端部的区域中。优选地，电路板被夹在该突出部和壳体基部之间。这个改进方案确保了电路板在壳体内的另一个固定。这提高了机械稳定性，并且电路板被更好地保护而抵抗振动和/或冲击。

在一个实施例中，间隔螺栓被插入在壳体基部的盲孔中。这可以简化壳体的安装并且进一步提高壳体的稳定性。所述盲孔和间隔螺栓可以分别设置有内螺纹或者外螺纹，并且盲孔和间隔螺栓可以旋拧在一起。优选地，电路板中的去除部与盲孔对准。换句话说，盲孔被布置在去除部的区域中以使得在朝向电路板的主面的俯视图中，该盲孔没有被所述电路板覆盖在下面。在该实施例中，电路板能够被特别牢固地夹在间隔螺栓和壳体基部之间。间隔螺栓因此不仅用作壳体覆盖件的支撑件，而且还用作将电路板固定至壳体基部的固定件。

在一个实施例中，间隔螺栓具有被构造用于使用拧紧工具的载体构型件。这特别地允许简单的安装。该载体构型件被特别地构造在背离盲孔的间隔螺栓的端部。它可以例如由背离盲孔的端部中的多边形凹部形成。

在另一个实施例中，间隔螺栓具有第二突出部（特别是侧向突出部），该第二突出部通过材料结合而连接至开口的边缘。第二突出部特别地是在壳体覆盖件侧上的突出部，即，第二突出部特别地形成在面朝壳体覆盖件的间隔螺栓的端部的区域中。例如，第二突出部可以借助于间隔螺栓的端部上的外周环状部形成。取决于设计，壳体覆盖件可以置于第二突出部上或者第二突出部置于壳体覆盖件上。第二突出部允许壳体覆盖件的更大的区域能够被支撑在间隔螺栓上。而且，借助于第二突出部，间隔螺栓和壳体覆盖件之间的材料结合的连接可以被特别容易地制造。

在一个实施例中，间隔螺栓包括面向壳体基部的端部（“第一端部”），面向壳体覆盖件并且与第一端部相对的端部（“第二端部”）以及连接这两个端部的中间区域。第一突出部构成从第一端部至中间区域的过渡区域，在该过渡区域中，横截面面积在间隔螺栓的纵向轴线的方向上朝向第二端部变大。当第一突出部由一级形成时，所述变大特别地发生在这一级中。第二突出部构成从中间区域至第二端部的过渡区域，在该过渡区域中，横截面面积在纵向轴线的方向上朝向第二端部连续地或阶梯式地变大。

间隔螺栓可以被钎焊、粘合或熔焊至开口的边缘。在此，间隔螺栓优选地借助于激光熔焊或搅拌摩擦熔焊而连接至开口的边缘。

在改进方案中，间隔螺栓具有凹陷，该凹陷被设置在壳体覆盖件的开口下方，其中，该凹陷和开口被构造用于至少部分地容纳搅拌摩擦熔焊工具。该凹陷可以由载体构型件形成。间隔螺栓还可以是导电的以使得它能够在电路板和壳体覆盖件之间形成电连接。

在一个实施例中，壳体基部和壳体覆盖件借助于翻边、旋拧或者卷边而附接至彼此。也可以在壳体的基部和覆盖件之间建立卡合连接。在另一个实施例中，基部和覆盖件借助于夹子进行连接。在壳体基部和壳体覆盖件之间的密封件优选地被连续地和/或整体地构造。

在一个实施例中，方法包括下述步骤：将间隔螺栓安装在壳体基部上，借助于壳体覆盖件覆盖壳体基部，其中，该壳体覆盖件具有开口，以及将壳体覆盖件的开口的边缘材料结合地连接至间隔螺栓，其中，间隔螺栓使该开口闭合。优选地，在已经利用壳体覆盖件覆盖壳体基部之后，壳体覆盖件的开口的边缘连接至间隔螺栓。

在一个实施例中，在间隔螺栓安装在壳体基部上之后，利用壳体覆盖件覆盖壳体基部。在替代实施例中，间隔螺栓通过壳体覆盖件的开口被插入至壳体的内部中。在该实施例中，在通过开口插入间隔螺栓之后，间隔螺栓优选地被安装在壳体基部上，这一步骤进而优选地在利用壳体覆盖件覆盖壳体基部之后进行。

根据改进方案，间隔螺栓被熔焊、钎焊或粘合至开口的边缘。优选地，间隔螺栓借助于激光熔焊或搅拌摩擦熔焊而连接至壳体覆盖件。在一个实施例中，在安装时间隔螺栓被插入在壳体基部的盲孔中，其中，间隔螺栓和盲孔优选地分别具有内螺纹和外螺纹并且被旋拧在一起。

在一个实施例中，具有去除部的电路板被设置在壳体基部上或者设置在壳体基部上方，特别地使得在装配壳体覆盖件之后，该电路板被设置在壳体的内部中。间隔螺栓优选地被引导穿过该去除部，特别地用于将间隔螺栓安装在壳体基部上。

优选地，在安装间隔螺栓之前，电路板被设置在壳体基部上。因此，在安装间隔螺栓时，与此同时电路板可以被固定至该壳体基部。在改进方案中，间隔螺栓具有突出部，该突出部具有比电路板的去除部大的直径。在该情况中，电路板可以被夹在间隔螺栓的突出部和壳体基部之间。

如果间隔螺栓具有上述凹陷，那么该方法可以包括另外的下述步骤：壳体覆盖件的开口设置在凹陷上方以使得能够从壳体的外侧（特别地通过开口）接近该凹陷，将旋转的搅拌摩擦熔焊工具至少部分地插入在该开口和凹陷中，以及将壳体覆盖件搅拌摩擦熔焊至间隔螺栓。

在一个实施例中，壳体基部和壳体覆盖件借助于卷边或翻边而附接至彼此。密封件可以被设置在壳体基部和壳体覆盖件的边缘之间。

上面已经接合本方法描述的特征也适于壳体和控制装置，并且反之亦然。

概括的说，本发明可以具有下述优点：

由于间隔螺栓材料结合地连接至壳体覆盖件的开口的边缘，所以壳体可以在开口的区域中被流体紧密地、快速地且可靠地密封。在制造壳体期间，可以通过壳体覆盖件中的开口进行压力补偿，由此，密封材料不会从密封区域中移位。而且，在密封件固化时可能在壳体覆盖件和壳体基部之间产生的气体可以通过该开口逃离。而且，旋转的搅拌摩擦熔焊工具可以通过该开口被插入从而将间隔螺栓连接至该开口的边缘。另外，间隔螺栓通常提高壳体的机械稳定性，由此能够阻止或者减少壳体覆盖件的运动或振动。电路板可以借助于间隔螺栓而被紧固和固定至壳体基部。另外，间隔螺栓可以在电路板和壳体覆盖件之间形成电连接。

附图说明

从结合示意性附图描绘的下列示例性实施例中可得到所述壳体、控制装置和方法的其他优点和有利的实施例以及改进方案。

附图示出：

图1a是根据第一示例性实施例的具有壳体基部和壳体覆盖件的壳体的示意性截面图；

图1b是根据第二示例性实施例的具有壳体基部和壳体覆盖件的壳体的示意性截面图；

图2a是图1a的细节a的视图；

图2b是图2a的壳体部件的分解透视图；

图2c是图1a的细节a的透视图；

图3a是图1b的细节b的视图；

图3b是图3a的壳体部件的分解透视图；以及

图3c是图1b的细节b的透视图。

相同或类似的元件或者具有相同功能的元件在附图中带有相同的附图标记。在一些附图中，可以省略个别附图标记以改善清晰性。附图以及在附图中示出的元件的尺寸关系不应被视为成比例的。相反地，为了更好的清晰性和/或为了更好的理解，个别元件可以被夸大地描绘。

具体实施方式

图1a和图1b的每一个分别示出根据第一和第二示例性实施例的壳体1的截面，该壳体1具有壳体基部2和壳体覆盖件3。

壳体基部2具有侧壁，所述侧壁具有外周边缘7。在壳体基部2的边缘7中设置有形成作为沟槽的外周密封面8，并且连续的、优选地整体的密封件6被设置在该外周密封面8中。壳体覆盖件3还具有其中设置有被构造为沟槽的密封面9的外围边缘。代替沟槽状形式，所述密封面8和9也可以具有其他形式。密封件6至少在适当位置处被设置在沟槽8和沟槽9之间，并且因此在边缘7处使壳体1密封，更准确的说是在壳体基部2和壳体覆盖件3的相互面对的边界区域处并且特别地是在壳体基部2和壳体覆盖件3的接触边缘处。

适合地，壳体1具有插塞式连接器（未在图中示出），该插塞式连接器在适当的位置处被设置在壳体基部2和壳体覆盖件3之间。该插塞式连接器，特别地连同壳体基部2和壳体覆盖件3一起，限定了壳体1的内部。密封件6的部分适合地设置在壳体基部2和该插塞式连接器之间，并且设置在壳体覆盖件3和该插塞式连接器之间，特别地从而使壳体在外周上完全地密封，即，沿着壳体基部2的边缘7以及沿着壳体覆盖件3的边缘完全地密封。

在壳体1中设置有多个电气部件和电子部件。在示出的示例中，可以看到电路板5，该电路板设置在壳体基部2上。壳体覆盖件3在壳体1的中心通过间隔螺栓4而被支撑在壳体基部2上，并且借助于该间隔螺栓4被紧固至壳体基部2。此外，在边缘7的区域中，壳体基部2借助于翻边或卷边而紧固在壳体覆盖件3上（未示出）。

具有内螺纹的盲孔14位于壳体基部2中。间隔螺栓4具有旋拧至盲孔14的内螺纹的外螺纹。在盲孔14的与壳体覆盖件3相对的端部处，可以看到底孔15。此外，间隔螺栓4穿过形成在电路板5中并且与盲孔14对准的去除部13。在电路板5的去除部13上方，即在电路板5背离盲孔14的侧面上，间隔螺栓4具有第一突出部16，该第一突出部具有比去除部13大的直径。由间隔螺栓4中的一级形成的突出部4特别地通过加入配合和/或形状配合而位于电路板5上。因此电路板5被夹在间隔螺栓4的第一突出部16和壳体基部2之间。

壳体覆盖件3还具有开口10，开口10被构造为具有5mm直径的圆形通孔。开口10的边缘（即，环绕开口10的壳体覆盖件3的边沿）通过经由熔焊连接的材料结合而连接至间隔螺栓4的第二突出部17。该熔焊连接可以例如是激光熔焊连接或搅拌摩擦熔焊连接。

间隔螺栓4使开口10完全地闭合。换句话说，借助于熔焊至壳体覆盖件10的间隔螺栓4，阻止了气体或液体通过开口10进入至壳体1的内部中。壳体1特别地被流体紧密地构造并且因此被保护免受污物和进入的液体。

图2a-2c在不同的视图中示出了图1a的细节a。如在这些附图中可见，间隔螺栓4具有凹陷11。这个凹陷位于壳体覆盖件3的开口10下方以使得能够通过开口10从外部接近该凹陷。在示出的示例中，凹陷11和开口10被构造成容纳搅拌摩擦熔焊工具。开口10的边缘和间隔螺栓4因此可以特别地借助于搅拌摩擦熔焊而连接在一起。被形成用于使用拧紧工具的载体构型件12位于凹陷11的底部处。壳体覆盖件3的边沿位于间隔螺栓4的第二突出部17上。

图3a-3c在不同视图中示出了图1b的细节b。图1b和图3a-3c的结构与图1a和图2a-2c的结构的不同之处本质上在于间隔螺栓4的第二突出部17位于壳体覆盖件3的外侧上，并且在间隔螺栓4中没有设置用于搅拌摩擦熔焊工具的凹陷11。与盲孔14相对的间隔螺栓4的端部仅具有形成载体构型件12的凹部以用于使用拧紧工具。

对于建立激光熔焊连接而言，置于外侧上的突出部17特别地能够被容易地接近。在这种情况中，第二突出部17因此优选地经由激光焊缝而连接至开口10的边缘。

下面描述一种用于制造壳体1的方法。

首先，将参考图2b和2c来解释根据第一示例性实施例的壳体1的安装。

首先，具有去除部13的电路板5安装在壳体基部2上以使得去除部13与盲孔14对准，从而使盲孔14暴露。间隔螺栓4被引导穿过电路板5的去除部13。借助于螺丝刀和载体构型件12，间隔螺栓4的外螺纹被旋拧至盲孔14的内螺纹。以此方式，电路板5被夹在间隔螺栓4的第一突出部16和壳体基部2之间，并且在图1a中的至少两个空间方向x和y上被固定。

然后，密封材料6被引入沟槽8和9中的至少一个中，并且壳体覆盖件3安装在壳体基部2的边缘7上。除了使用该密封材料结合以外，壳体覆盖件3借助于翻边附接至壳体基部2。

在壳体覆盖件3和间隔螺栓4的第二突出部17之间，在x方向上（即，特别地在间隔螺栓4的纵向轴线的方向上）形成约1mm的间隙。在制造壳体1时，可以通过该间隙和开口10进行壳体1的内部和周围环境之间的压力补偿。在密封材料固化时释放的气体因此可以通过该间隙和壳体覆盖件3中的开口10而从壳体1中逃离。当密封材料以及固化成密封件6时，在开口10和凹陷11中插入旋转的搅拌摩擦熔焊工具。适合地，与此同时，在借助于搅拌摩擦熔焊工具形成期间，壳体覆盖件3在纵向方向上被压至间隔螺栓上。

开口10的边缘以此方式被熔焊至间隔螺栓4，特别地因为壳体覆盖件3的边沿和面向壳体覆盖件3的间隔螺栓4的端部利用搅拌摩擦熔焊工具而由摩擦加热。特别地，加热至刚好低于熔点的温度特别地使得壳体覆盖件3或间隔螺栓4的材料的强度下降，由此使该材料塑化并且在该边沿区域中实现混合。

代替熔焊，开口10的边缘也可以被粘合至或钎焊至间隔螺栓4的第二突出部17。钎焊材料或粘合材料可以例如被引入至凹陷11中。然而，凹陷11也可以被省略。

除了其他的以外，根据第二示例性实施例的壳体1的制造在制造步骤的顺序上与根据第一示例性实施例的壳体1的装配不同。首先，电路板5安装在壳体基部2的底面上，使得电路板5的去除部13被放置在壳体基部2的盲孔14上方。电路板5可以例如利用一层黏合剂或一层导热膏体（未在图中示出）而临时地附接至壳体基部2。

而且，特别地在此之后，膏状的湿的密封材料被涂敷至沟槽8和9，此后，壳体覆盖件3安装在壳体基部2上，并且在改进方案中借助于翻边附接至该壳体基部2。仅当密封材料已经固化至固体密封件6时，并且因此没有更多的气体从密封材料中逃离时，间隔螺栓4才被引导穿过壳体覆盖件3的开口10和电路板5的去除部13从而进入盲孔14中，其中，间隔螺栓4的外螺纹被旋拧至盲孔14的内螺纹。

电路板5在此被夹在第一突出部16和壳体基部2之间，并且在至少两个空间方向x和y上被固定。间隔螺栓4的第二突出部17随后在背离内部的壳体1的外侧上通过材料结合而连接至开口10的边缘，例如通过激光熔焊、搅拌摩擦熔焊、钎焊或者粘合。