具有压力平衡元件的车辆单元的制作方法

发明领域本发明涉及一种车辆单元，例如电动泵，以及一种用于组装该车辆单元的方法，该车辆单元具有带有壳体开口的壳体，该壳体开口借助于可透气的材料至少基本上液密地封闭压力平衡元件。更具体地，本发明涉及壳体开口相对于用于车辆单元的电气部件的连接区域的布置。

背景技术：

0、技术背景

1、由于温度波动和环境压力波动，例如在上坡和下坡时发生的波动，机动车辆中使用的电气和/或电子元件(包括机电元件)存在水和灰尘进入的风险，因此这些电气元件的壳体会导致故障或缺陷。出于这个原因，压力平衡元件，主要是压力平衡膜的形式，通常用于具有电气部件的车辆单元中，其平衡壳体内部和外部环境之间的压力差。一方面，压力平衡元件实现压力平衡，另一方面防止污物颗粒或液体介质，例如水或油，渗入壳体的内部。由ptfe、eptfe或尼龙羊毛制成的自粘、焊接或其他机械连接的压力平衡元件用作压力平衡元件或过滤介质。通常通过选择疏水和/或疏油材料作为过滤器或膜材料来获得防止液体进入的高度密封性。

2、de102004056662a1和de102008001594a1例如公开了将压力平衡膜布置在壳体盖上，该壳体盖覆盖壳体内部空间，在该壳体内部空间中容纳相应车辆单元的电气部件。由于压力平衡元件直接固定在大的结构上，即壳体盖，如果压力平衡元件安装不正确，则整个壳体盖以及因此大的、复杂的和相应昂贵的部件必须作为有缺陷的而被丢弃。此外，批量生产中壳体的常规泄漏测试变得更加困难，因为在对接正压源和/或负压源以确定泄漏率时，压力平衡元件难以快速平衡对接压力源和壳体内部之间的压力，这是短测试时间所必需的。如果壳体盖具有用于将车辆单元电连接到车辆的电气系统的电连接器，则在组装期间电气部件的电连接会带来另一个问题。电气部件必须在安装壳体盖之前或在安装壳体盖时自动地电连接到电连接器。就组装而言有利的解决方案是通过压配合连接的连接。另一方面，压配合连接在电连接质量方面可能存在问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是在包括具有压力平衡元件的壳体和容纳在壳体中的电气部件的车辆单元中，实现电气部件的简单且可靠的电连接。

2、另一个目的可以是简化壳体密封性的测试，特别是缩短为此所需的测试时间。

3、本发明基于一种车辆单元，该车辆单元包括壳体和容纳在壳体中的电气和/或电子和/或机电部件，例如电机和/或电子控制器和/或一个或多个传感器。这种类型的部件及其零件在下文中称为“电气部件”。车辆单元还包括电连接器，该电连接器具有用于将车辆单元电连接到车辆的电气系统的外部连接器触头和内部连接器触头。电气部件与部件触头导电连接，该部件触头在连接区域中与电连接器的内部连接器触头导电连接，例如钎焊、焊接和/或夹紧。

4、壳体包括壳体包封结构，该壳体包封结构在周边和/或端面上限定壳体的内部空间并且设有壳体开口。壳体包封结构与一个或多个其他壳体结构一起形成车辆单元的壳体，并且可以组装为结构单元以形成壳体。车辆单元具有用于封闭壳体开口以防止液体进入的封闭体。封闭体包括至少基本上液密的透气压力平衡元件，但是当封闭体处于安装状态时能够通过壳体开口和封闭体实现与壳体的外部环境的压力平衡。虽然压力平衡元件原则上可以通过适当的设计作为一个整体形成封闭体，但是如果封闭体包括气密和液密的承载体，则压力平衡元件以优选的液密的、优选气密的方式连接到承载体，例如通过焊接或胶合。

5、根据本发明，由于其位置和尺寸，壳体开口允许使用工具进入连接区域，例如使用连接工具或测试和/或诊断工具，和/或连接区域的视觉检查。设有壳体开口的壳体包封结构因此可以在安装封闭体之前已经通过一个或多个附加的包封结构连接到车辆单元的壳体，使得仅用于封闭壳体开口的封闭体才能安装完成壳体。

6、在第一实施例中，连接区域位于由壳体包封结构界定的壳体内部，并且在附接封闭体之前，通过在该状态下仍然打开的壳体开口，工具和/或视觉检查是可接近的。在第二实施例中，部件触头和与其连接的内部连接器触头向外伸入或穿过壳体开口，使得连接区域的至少一部分位于壳体内部之外。在第二实施例中，封闭体形成盖，该盖在安装状态下封闭壳体开口并且在其从壳体开口突出的长度上保护性地包封连接的触头。

7、如果压力平衡元件不直接连接到相对大的壳体包封结构，该壳体包封结构至少部分地包封壳体内部或至少覆盖壳体内部的主要部分，而是与封闭体相比较小的封闭体的一部分壳体包封结构，可以很容易地进行批量作业的泄漏测试，并且可以在很短的时间内进行壳体开口测试，然后用封闭体封闭壳体开口。除了尚未关闭的壳体开口外，还可以检查壳体的密封性。车辆单元或至少壳体可以已经尽可能地完全组装，使得可靠的泄漏测试，例如以压降测试的形式，以短的循环时间是可能的，而在无压力平衡元件情况下泄漏测试更加困难，延迟甚至误测。由于其相对于连接区域的布置，内部连接器触头不必在组装壳体之前导电地连接到部件触头。此外，不需要压配合或插入式连接，尽管不先验地排除这种连接。由于改进的可接近性，内部连接器触头和部件触头可以在组装壳体包封结构之后以导电的方式可靠地彼此连接。尤其是可以使用经过验证的连接技术，例如钎焊或焊接。

8、封闭体可以以盖的方式形成并且覆盖连接区域。它可以至少基本上是圆盘形的，以便仅在前侧覆盖壳体开口。然而，它也可以是帽或罐的形式，以便覆盖壳体开口并且另外可选地包封在圆周上越过壳体开口向外突出的触头。封闭体有利地位于壳体开口区域中的壳体包封结构上。

9、壳体开口可以设置在壳体包封结构的周壁中或周壁上。壳体开口可以完全在周壁的区域中延伸。在一个变型中，它可以从外围壁延伸到壳体包封结构的端壁中。完全或仅部分地在壳体包封结构的周壁中或周壁上延伸的壳体开口例如在内部连接器触头从壳体包封结构的端壁突出到壳体内部的实施例中是合适的。然而，壳体开口优选地设置在壳体包封结构的端壁中并且被壳体包封结构的端壁表面周向地包封。

10、有利的是，壳体开口明显小于壳体包封结构，即，明显小于壳体结构的端壁面积和/或周壁面积。如果壳体开口设置在壳体包封结构的端面上，则壳体包封结构在俯视壳体开口时的总端壁面积可为壳体开口大小的两倍以上或三倍以上或四倍以上。如果壳体开口设置在壳体包封结构的外围，则可以在壳体开口的俯视图中看到壳体包封结构，即，在壳体包封结构的侧视图中，平行于观察方向投影的周壁面积大于箱体开口尺寸的两倍或三倍或四倍以上。

11、在优选实施例中，壳体开口和连接区域对齐。根据本发明，当可以从连接区域开始穿过壳体开口绘制一条直线时，壳体开口和连接区域对齐。如果壳体开口和连接区域在这个意义上共同对齐，则可以用工具沿直线到达连接区域，其中工具可能必须相对于壳体开口保持一定角度。也可以通过壳体开口目视检查连接区域。该工具例如可以是测试工具或者尤其是连接工具。在优选实施例中，连接工具可以通过尚未封闭的壳体开口被引导到由壳体包封结构界定的壳体内部直至接触区域，并且可以以导电的方式连接内部连接器触头和部件触头。

12、特别有利的是，壳体开口与连接区域的一部分重叠，该连接区域从上方看至少占面积的大部分。在这种设计中，壳体开口和连接区域的至少主要表面区域与壳体开口正交地对齐。该垂直对齐延伸穿过壳体开口和连接区域，并且特别地可以平行于壳体开口的横截面的法线延伸。如果壳体开口的横截面从外向内变化，则正交取向尤其可以平行于最小横截面的法线延伸。如果连接区域位于壳体的内部，则有利的是在正交平面图中通过壳体开口至少可以看到连接区域的大部分区域。当通过壳体开口可以看到这两个触头中的至少一个时，可以看到位于壳体内部的内部连接器触头和部件触头的连接区域。

13、如果在对齐布置的情况下，壳体开口和连接区域的对齐不是垂直于壳体开口延伸，而是与垂直于壳体开口的横截面指向的对齐成一定角度的倾斜，优选地，壳体开口和连接区域的对齐相对于正交对齐具有至多50°或至多40°的倾斜角。

14、车辆单元可以具有多个部件触头，这些部件触头导电地连接到电气部件或可选地容纳在壳体中的另外的电气部件。相应地，连接器可以具有多个导电的外部连接器触头，每个都用于连接到车辆的电气系统，以及多个导电的内部连接器触头，每个导电的内部连接器触头以导电的方式连接到连接区域中的部件触头之一。壳体开口的尺寸和位置有利地允许在未关闭时接近多对，优选地所有成对的内部连接器触头和部件触头。

15、如果一个或多个附加的连接器触头和部件触头布置在壳体的内部，则可以通过仍然打开的壳体开口进入。当壳体开口未关闭时，相应的部件触头和相应的内部连接器触头因此可以通过穿过壳体开口的连接工具以导电方式连接，和/或相应部件触头之间的电连接可以用测试工具或肉眼检查内部连接器接触情况。在这样的第一实施例中，如果在壳体开口的俯视图中在壳体开口的解锁状态下所有部件触头和/或所有内部连接器触头是可见的，则这是优选的。

16、在备选的第二实施例中，部件触头和相关联的内部连接器触头伸入或穿过壳体开口并且因此特别容易触及。适当地，这适用于车辆单元的所有部件触头，只要这些部件触头可以经由电连接器连接到车辆的电气系统。

17、也可以想到混合形式，其中至少一个部件触头和至少一个内部连接器触头在壳体内部，并且至少另一个部件触头和至少另一个内部连接器触头在壳体开口外部或壳体开口中。然而，连接区域的这种划分会导致难以接近位于壳体内部的连接区域部分。

18、对于一个或多个附加部件触头和内部连接器触头，针对仅一对触头所做的陈述以相同方式适用于对齐布置。

19、壳体可以包括支撑电气部件的单件式或多件式壳体支撑结构和连接到壳体支撑结构的壳体盖。壳体支撑结构和壳体盖可以共同包封所述壳体内部。电气部件可以容纳在该壳体内部中。替代地或附加地，连接区域可以形成在壳体的内部。壳体盖可以是壳体包封结构，根据本发明，其设有用于平衡压力并允许进入的壳体开口。

20、进一步，车辆单元包括电机和用于电机的电子控制器。电气部件可以形成电机或电子控制器或控制器的一部分。在这样的构造中，壳体可以包括具有用于电机的电机室的电机壳体、电机室盖和电子隔室盖。电气部件和/或连接区域容纳在形成于上述壳体内部的电子隔室中。电机室盖在一端将电机室与电子隔室隔开。电子隔室盖在背向电机室盖的端面上界定电子隔室，并形成设有壳体开口的壳体包封结构。电子隔室盖优选以液密方式封闭电子隔室，并且除了通过压力平衡元件进行必要的压力平衡外，还尽可能地气密。电子隔室盖可以连接到电机壳体或优选地直接连接到电机室盖。

21、连接器可包括连接器壳体和延伸穿过连接器壳体并形成外部连接器触头和内部连接器触头的电连接线。连接器壳体和壳体包封结构可以形成一个结构单元，特别是作为一个单元安装在壳体的一个或多个其他壳体结构上。在这种情况下，连接器壳体可以在垂直于壳体包封结构的端面的方向上或者优选地在径向和/或切向方向上从壳体包封结构突出。连接器壳体可以与壳体结构一体形成，例如通过铸造工艺。方便地，壳体包封结构和连接器壳体分别形成并连接在一起以形成组装单元。

22、外部连接器触头可以形成连接线的外端。连接线可以延伸到超过内部连接器触头的壳体内部。然而，内部连接器触头优选地形成电连接线的一端。连接器壳体可以容纳连接线并将其相对于部件触头定位，使得内部连接器触头与部件触头相对一小段距离或已经与部件触头接触。有利地，连接器壳体保持连接线，使得壳体包封结构的组装也将内部连接器触头直接定位在用于相对于部件触头连接的连接位置，并且在连接触头之前不需要进一步的组装步骤。连接器壳体可以有利地定位连接线，使得内部连接器触头和壳体开口对齐，其优选地垂直指向壳体开口，但原则上也可以以一定角度指向壳体开口。

23、电连接器优选地是公连接器，其中外部连接器触头可以是母或公插头接触元件。

24、在优选实施例中，电连接器在自由端面上具有用于连接到车辆的电气系统的连接器端子。连接线延伸到该自由端面并在那里终止于外部连接器触头，该外部连接器触头是连接器端子的一部分。壳体包封结构可以在垂直于连接器端子的方向上具有壳体开口，或正交对齐。如果连接器是插头连接器，则在这种设计中，从连接器端子看，壳体开口在插入方向上位于连接器的延伸部分。

25、如果车辆单元可以在电连接器的一端连接到车辆的电气系统，则优选的是，当连接器的中心轴垂直于连接器的表面延伸时，在壳体开口的俯视图中与壳体开口相交，并且壳体开口在壳体开口的俯视图中位于靠近连接器的一半处，内部连接器触头伸入该壳体包封结构。壳体开口优选地完全在壳体包封结构的这一半中延伸。壳体开口离连接器越近，内部连接器触头伸入壳体内部的长度就越短。这有利于内部连接器触头的定位以及部件触头和连接器触头的连接。

26、关于壳体所需的密封性以及封闭体的简单固定，有利的是壳体开口与壳体包封结构相比较小。另一方面，由于连接区域应该易于接近，壳体开口可以直接与连接器相邻。

27、在典型的实施方式中，连接器包括多个电连接线，每个都延伸穿过连接器壳体并且每个都形成外部连接器触头和内部连接器触头。对一条连接线和该连接线的连接器触头所说的内容也适用于电连接器的每条其他连接线。

28、在有利的实施例中，封闭体包括通道和在通道的俯视图中围绕通道的密封结构。压力平衡元件以液密方式关闭通道。压力平衡元件尤其可以布置在封闭体的面向连接区域的内侧上。密封结构被设计成以液密的、优选气密的方式沿周向密封壳体开口，或者直接与壳体包封结构协作或者借助于附加的密封元件。

29、通道有利地具有明显小于壳体开口的横截面。因此，壳体开口可以是通道横截面的两倍以上或三倍以上或四倍以上。如果通道的横截面在流动方向上发生变化，则这适用于最小横截面。

30、关于流入壳体内部的方向，封闭体可以在压力平衡元件的上游在通道中或通道之前包括冲击保护装置以防止流入的颗粒。

31、在封闭体的第一变体中，密封结构同时可以形成接合结构，因为封闭体沿着密封结构以液密且主要也是气密的方式接合到壳体包封结构，在封闭体的通道的俯视图中，密封结构有利地也包围壳体开口。然而，原则上它也可以替代地或附加地在壳体开口中接合到壳体包围结构。

32、封闭体可以液体密封的、优选气密的、材料结合的方式沿着围绕壳体开口的连接表面或线和/或在壳体开口中的周向连接到壳体包封结构。这尤其适用于封闭体的第一变体。封闭体优选通过焊接连接到壳体包封结构，例如超声波焊接或激光焊接或摩擦焊接。为了便于摩擦焊接，如果密封结构还用作接合结构，则密封结构可以关于垂直于或正交于壳体开口指向的轴线旋转对称。

33、封闭体可以包括承载体，通道延伸穿过承载体，并且压力平衡元件与承载体至少以液密且优选气密的方式，例如通过焊接、胶粘、夹紧和/或压紧，连接在通道周围。密封结构和/或冲击保护装置，如果存在的话，可以模制到承载体上。承载体优选地在初级成形过程中形成为一件式，例如由塑料制成，优选地由热塑性材料制成。

34、在第一变体中，封闭体可以仅由承载体和与其连接的压力平衡元件组成。在第二变体中，封闭体可以另外包括在密封结构的区域中布置在承载体上的密封件，例如通过密封结构可释放地保持的密封元件。在第二变体中除了密封结构之外还设置了接合结构。它可以形成在承载体上，例如以在俯视图中一直环绕的连接凸缘的形式，或者多个分别以翼形突出的连接凸缘的形式。接合结构可以被设置用于固定封闭体，例如通过螺钉连接或卡锁连接。

35、为了进行泄漏测试，在壳体开口的俯视图中，壳体包封结构可以具有围绕壳体开口的自由壳体对接面，用于与用于测试壳体密封性的测试探针的周向气密接触。作为该测试的一部分，可以确定壳体的泄漏率并将其与例如指定的最大允许泄漏率进行比较。为了测试，壳体经受超压或负压或相继地使用测试探针经由尚未关闭的壳体开口承受超压和负压。

36、为了便于封闭体和壳体包封结构之间的接头的泄漏测试，在封闭体的俯视图中，壳体包封结构可以具有自由的壳体对接面，并且封闭体可以具有自由的封闭体对接面，每个都与相同的测试探头进行圆周气密接触。在俯视图中，封闭体对接面在对接连接内围绕封闭体的通道延伸。在同一俯视图中，壳体对接面围绕封闭体对接，即也围绕封闭体对接面。上述壳体对接面还可以形成用于对接连接的泄漏测试的辅助功能的壳体对接面。

37、壳体对接面和封闭体对接面可以是平坦的、平行的端面，其优选地在公共对接平面中以相同高度并排延伸。

38、壳体包围结构可以具有围绕壳体开口的凸起的、突出的对接环，以壳体对接面为端面。备选地，壳体开口可以布置在壳体包封结构中的凹陷中并且壳体对接面可以围绕凹陷延伸。两种版本都允许将壳体对接面定位在与可选的封闭体对接面相同的水平上。

39、车辆单元尤其可以是辅助单元，例如压缩机、风扇或优选地用于冷却剂、润滑油或齿轮油的泵。一个优选的例子是泵-电机单元或压缩机-电机单元，每个都具有用于供给流体的进给轮、用于旋转进给轮的电机和用于电机的电子控制器，其中进给轮、电机和控制器安装在壳体内。电机包括定子和可绕旋转轴线旋转的转子。进给轮有利地绕与转子相同的旋转轴线可旋转和/或不可旋转地连接到转子。

40、然而，本发明不仅涉及机电车辆单元。根据本发明的车辆单元还可以形成纯电气和/或电子车辆单元，例如电子发动机控制系统或诊断装置。

41、本发明不仅涉及一种车辆单元，而且涉及一种用于组装车辆单元的方法，优选地是这里公开的车辆单元。车辆单元包括：

42、·具有壳体包封结构的壳体，该壳体包封结构在周边和/或端面上界定壳体的内部空间并且具有壳体开口；

43、·容纳在壳体中的电气部件，例如电机和/或电子控制器；

44、·具有用于将车辆单元电连接到车辆电气系统的外部连接器触头和内部连接器触头的电连接器；

45、·部件触头，其导电地连接到电气部件并且在连接区域中与内部连接器触头相邻；

46、·用于封闭壳体开口以防止液体进入的封闭体；以及

47、·气体可渗透的压力平衡元件，其是封闭体的一部分，以允许通过封闭体与壳体的环境进行压力平衡。

48、除了封闭体之外，车辆单元至少已经组装到这个程度，优选地全部组装。但是，壳体开口仍是打开的。在封闭壳体开口之前，使用接合工具将内部连接器触头导电地接合到部件触头。接合步骤可以包括接合并由此连接一个或多个另外的部件触头和连接器触头。紧接在接合步骤之后或者可选地仅在一个或多个随后的组装步骤之后，壳体开口通过压力平衡元件以液密但透气的方式用封闭体封闭。

49、如果连接区域形成在壳体内部，则用于连接触头的连接工具穿过仍然敞开的壳体开口到达连接区域，并且属于彼此的触头在壳体内部以导电方式连接。如果触头通过壳体开口向外突出，则可以特别容易地在壳体开口前面的外侧进行连接。壳体开口然后可以用盖形封闭体封闭，该封闭体在端部覆盖触头并且在圆周上包围它们。最后，还可以想到，触头延伸到壳体开口中，但不突出壳体开口并且不在壳体内部而是在壳体开口中以导电方式相互连接。

50、在连接触头之前的组装步骤中，设置有壳体开口的壳体包封结构优选也具有连接器，连接到支撑电气部件的壳体支撑结构，使得内部连接器触头直接相邻于对接区中的部件触头，并在接合步骤中连接。