Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, zweier Bauteile"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen und ins besondere stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Verschwei ßen, zweier Bauteile, die jeweils aus einem Aluminiumwerk stoff hergestellt sind.

Aus der DE 11 2016 006 559 T5 ist bekannt, dass Werkstücke aus Aluminium mittels Laserpunktschweißen verbunden werden können .

Auch zur Herstellung von mehrteiligen Gehäusen aus Aluminium werkstoff wird Laserschweißen eingesetzt, um dichte, insbe sondere wasserdichte, Schweißverbindungen zwischen Gehäuse teilen wie beispielsweise einem Gehäusekorpus mit einer Öff nung und einem Deckel zum Verschließen der Öffnung herzustel len und damit ein entsprechend dichtes Verschließen des Alu miniumgehäuses an den Kontaktstellen beziehungsweise Füge stellen der Gehäuseteile zu erreichen.

Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfin dung darin, ein verbessertes Verfahren zum thermischen und hierbei insbesondere stoffschlüssigen Verbinden, das auch als thermisches Fügen bezeichnet wird, vorzugsweise Verschweißen, zweier Bauteile zu schaffen, um das thermische Verbinden bzw. Verschweißen insbesondere bei kleineren Produktionsvolumina , kostengünstiger durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentan sprüchen 2 bis 16 sowie in der nachfolgenden Beschreibung an gegeben .

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum thermischen und insbesondere Stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Ver schweißen, zweier Bauteile, die jeweils aus einem Aluminium werkstoff hergestellt sind, vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, ein Hilfselement an und zwischen den beiden Bauteilen angeordnet, wobei das Hilfselement beim thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, mittels In duktion so erhitzt wird, dass dadurch die beiden Bauteile thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt werden. Die beiden Bauteile können hierbei unmittelbar in Kontakt stehend miteinander und/oder mittelbar über das Hilfselement ther misch und hierbei Stoffschlüssig miteinander verbunden, vor zugsweise verschweißt werden.

Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Hilfselement dazu verwendet, einen gezielten Energieein trag und in der Folge Wärmeeintrag in die beiden Bauteile, insbesondere an deren Kontaktstellen bzw. Fügestellen, die in dem an das Hilfselement angrenzenden Bereich liegen, zu be wirken, um diese beiden Bauteile dort unmittelbar miteinander und/oder jeweils mit dem Hilfselement thermisch und damit stoffschlüssig miteinander zu verbinden, vorzugsweise zu ver schweißen. Hierzu wird das Hilfselement an und/oder zwischen den Bauteilen in der Weise positioniert, dass der Energie- bzw. Wärmeeintrag in dem an das Hilfselement angrenzenden Be reich der beiden Bauteile erfolgen kann, in dem die beiden Bauteile sich vorzugsweise berühren und somit in Kontakt ste hen, so dass dort eine unmittelbare Stoffschlüssige Verbin dung zwischen den beiden Bauteilen entstehen kann. Die Posi tionierung von Hilfselement und beiden Bauteilen relativ zu einander kann jedoch auch so erfolgen, dass alternativ oder zusätzlich eine unmittelbare Stoffschlüssige Verbindung zwi schen dem Hilfselement und den beiden Bauteilen entstehen kann, um dadurch die beiden Bauteile miteinander zu verbin den, vorzugsweise zu verschweißen.

Das Hilfselement wird anschließend mittels einer Induktions spule erhitzt. Hierfür wird die Induktionsspule so zum

Hilfselement positioniert, dass das Hilfselement durch das von der Induktionsspule erzeugte elektromagnetische Feld er hitzt wird, um hierüber das thermische und stoffschlüssige Verbinden, insbesondere Verschweißen, der beiden Bauteile und/oder des Hilfselements an deren Kontakt- bzw. Fügestellen zu bewirken. Es ist auch denkbar, dass die Induktionsspule unmittelbar auf das an und/oder zwischen den zu verschweißen den Bauteilen angeordnete Hilfselement gelegt wird.

Vorzugweise ist die Induktionsspule derart ausgebildet und positioniert, dass sie gleichzeitig das gesamte Hilfselement erhitzt und somit den thermischen Fügevorgang, vorzugsweise Schweißvorgang, entlang des gesamten Hilfselements bewirkt. Hierfür kann die Kontur der Induktionsspule der Kontur des Hilfselements entsprechen, so dass während des thermischen Füge- bzw. Schweißvorgangs das gesamte Hilfselement abgedeckt bzw. von dem erzeugten magnetischen Feld erfasst wird, um entlang des gesamten Hilfselements bzw. den zugehörigen Kon taktstellen der zu fügenden Bauteile den thermischen Füge- bzw. Schweißvorgang zu bewirken. Insbesondere ein Nachführen der Induktionsspule entlang des Hilfselements und somit ein sequenzielles Erwärmen und insbesondere Aufschmelzen des Grundwerkstoffs der Bauteile und sequenzielles Bilden von Fü gestellen kann so vorteilhaft vermieden werden.

Die beiden Bauteile sind aus einem Aluminiumwerkstoff, insbe sondere aus Aluminiumlegierungen, und vorzugsweise mittels Gussverfahren, insbesondere Druckgussverfahren, oder aus Alu miniumblech hergestellt. Andere Herstellverfahren sind jedoch ebenfalls möglich. Denkbar ist in diesem Zusammenhang bei spielsweise, dass der verwendete Aluminiumwerkstoff eine Schmelztemperatur von ca. 670 Grad C hat.

Die beiden Bauteile können beliebige Geometrien aufweisen.

Die näher beschriebenen und in den Figuren schematisch darge stellten Ausführungsformen der Bauteile sind lediglich bei spielhaft .

In besonders vorteilhafter Weise ist das Hilfselement aus ei nem Werkstoff hergestellt, der eine höhere Schmelztemperatur hat als der Aluminiumwerkstoff der beiden Bauteile. Hierbei kann es sich um Metall, insbesondere Eisenmetall, und vor zugsweise Edelstahl handeln. Der Werkstoff des Hilfselements ist dann also so ausgelegt, dass er bei den durch die Induk tion hervorgerufenen Temperaturen und damit bei der Schmelz temperatur der beiden Bauteile nicht schmelzen kann, insbe sondere formbeständig bleibt. Somit ist es möglich, dass durch das Verschweißen nur ein Stoffschluss zwischen den bei den Bauteilen erfolgt. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass das Hilfselement auf ca. 1000 bis 1300 Grad C in einen glühroten Zustand erwärmt wird.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die beiden Bauteile während des thermischen Verbindens, vorzugsweise Verschweißens, mittels einer zusätzlich aufgebrachten Kraft zusammengedrückt werden. Diese Kraft kann durch ein Gewicht oder durch eine, insbesondere hydraulische, Vorrichtung er zeugt werden. Hierdurch kann ein Verzug in den beiden Bautei len und damit die Spannungen in der Fügestelle, insbesondere Schweißnaht, verringert werden.

Zudem kann vorgesehen sein, dass das Hilfselement nach dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, der beiden Bauteile dort verbleibt, insbesondere zwischen den beiden Bauteilen, und somit Bestandteil der aus den beiden Bauteilen gebildeten Anordnung wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Hilfselement nach dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, wieder entfernt und damit die Möglichkeit ge schaffen wird, dass ein Hilfselement für das thermische Ver binden, vorzugsweise Verschweißen, erneut eingesetzt werden kann. Dies ist beispielsweise denkbar, wenn das Hilfselement auf der zu verbindenden bzw. zu verschweißenden Kontaktstelle bzw. Fügestelle der beiden Bauteile aufliegt. Eine Entfernung des Hilfselements nach dem Verschweißen ist selbstverständ lich nur dann sinnvoll und möglich, wenn die beiden miteinan der zu verschweißenden Bauteile bzw. Fügepartner, die z.B. aus Aluminium ausgebildet sind, an der Fügestelle in unmit telbarem Kontakt sind, wobei das Hilfselement seinerseits an dieser unmittelbaren Kontaktstelle anliegt. Sofern keine un mittelbare Anlage zwischen den beiden miteinander zu verschweißenden Bauteilen bzw. Fügepartnern vorliegt, ist eine Entfernung des Hilfselements nach dem Verschweißen nicht mög lich .

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die beiden Bauteile vor deren thermischen Verbinden, vorzugsweise Ver schweißen, vorgewärmt werden, um insbesondere spannungsindu zierte Risse zu vermeiden. Das Vorwärmen der Bauteile hat den Vorteil, dass der Temperaturgradient zwischen Wärmeeinfluss zone und den übrigen Bereichen der beiden Bauteile verringert wird und damit beim Abkühlen weniger Spannungen entstehen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen und insbesondere Stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, eines aus zumindest zwei Bauteilen bestehenden Gehäuses, das einen Gehäusekorpus mit einer Öffnung und einen Deckel zum Verschließen der Öff nung umfasst, die jeweils aus einem Aluminiumwerkstoff herge stellt sind, wird der Deckel so angeordnet, dass er die Öff nung überspannt und vorzugsweise in Kontakt zum Gehäusekorpus steht, und mit dem Gehäusekorpus thermisch verbunden, vor zugsweise verschweißt, wird, wobei vor dem thermischen Ver binden, vorzugsweise Verschweißen, ein Hilfselement an dem Deckel und dem Gehäusekorpus angeordnet wird, welches an schließend mittels Induktion so erhitzt wird, dass dadurch der Deckel mit dem Gehäusekorpus thermisch verbunden, vor zugsweise verschweißt wird.

Das Gehäuse und insbesondere dessen Gehäusekorpus, Öffnung und Deckel können beliebige Geometrien aufweisen. Die näher beschriebene und in den Figuren schematisch dargestellte, in etwa quaderförmige Ausgestaltung des Gehäuses ist lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel. Dies gilt auch für die Querschnittsgeometrie des Hilfsele ments, die in einfacher Weise rechteckig sein kann. Es sind jedoch auch andere Querschnitte denkbar, beispielsweise tra pezförmige Querschnitte oder zumindest abschnittsweise kurvi ge Querschnitte. Je nach gewähltem Querschnitt ergeben sich dann entsprechend komplementär ausgebildete Anlageflächen für das Hilfselement an der Umfangsfläche des Deckels beziehungs weise am Gehäusekorpus beziehungsweise dessen innerer Seiten wand .

In konstruktiv vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass an einer, vorzugsweise jeder, Seitenwand des Gehäusekorpus im Inneren des Gehäusekorpus eine, insbesondere absatzförmige, Aufnahme ausgebildet ist, in welcher der Deckel zumindest teilweise angeordnet und insbesondere aufgelegt wird, um die Öffnung zu überspannen. Die Aufnahme umfasst vorzugsweise ei nen Steg, der sich von der Seitenwand nach innen weg und vor zugsweise horizontal erstreckt und dessen in Bezug auf das Gehäuse innerste Kante am Umfang der Öffnung liegt und diese hierdurch begrenzt. Durch die Aufnahme kann eine Positionie rung des Deckels und gegebenenfalls des Hilfselements er leichtert werden, sofern letzteres in der Aufnahme und zwi schen dem Deckel und dem Gehäusekorpus angeordnet wird.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das

Hilfselement vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Ver schweißen, mit dem Gehäusekorpus derart mit dem Deckel ver bunden wird, dass der Deckel und das Hilfselement gemeinsam in einer Baugruppe an dem Gehäusekorpus angeordnet und insbe sondere in die Aufnahme des Gehäusekorpus eingesetzt werden können. Hierdurch kann die Positionierung von Deckel und Hilfselement am Gehäusekorpus erleichtert werden. Es ist je- doch auch denkbar, dass das Hilfselement und der Deckel vor dem thermischen Verbinden, vorzugsweise Anschweißen, des De ckels unabhängig voneinander am Gehäusekorpus, insbesondere in der Aufnahme des Gehäusekorpus positioniert werden.

Das Hilfselement kann dabei an einem Außendurchmesser des De ckels, insbesondere auf einer bei auf- beziehungsweise einge setztem Deckel zum Gehäusekorpus zeigenden Umfangsfläche des Deckels angeordnet sein. Damit befindet sich das Hilfselement zumindest teilweise in einem Spalt zwischen Deckel und Gehäu sekorpus, wenn der Deckel in die Aufnahme des Gehäusekorpus eingesetzt ist. Aber auch andere Positionen des Hilfselements auf oder unter dem Deckel sind möglich.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Hilfselement ein, vorzugsweise geschlossener, Rahmen und umschließt zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, die Öffnung des Gehäusekorpus. Hierbei kann der Rahmen einteilig oder mehr teilig sein. Bei einer vollständigen Umschließung der Öffnung des Gehäusekorpus ist es möglich, den Deckel umlaufend um die Öffnung mit dem Gehäusekorpus thermisch zu verbinden, vor zugsweise zu verschweißen, und so das Gehäuse an den Kontakt stellen beziehungsweise Fügestellen der genannten Gehäusetei- le, insbesondere wasserdicht und/oder staubdicht, abzudich ten. Dadurch kann der Inhalt im Gehäuse geschützt werden, wodurch es beispielsweise möglich ist, im Gehäuse angeordnete elektrische Baugruppen, insbesondere Hochvolt-Baugruppen vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Deckel während des thermischen Verbindens, vorzugsweise Verschwei ßens, mit dem Gehäusekorpus mittels einer zusätzlich zum Ei- gengewicht des Deckels und des Hilfselements aufgebrachten Kraft gegen den Gehäusekorpus gedrückt wird. Diese Kraft kann durch ein Gewicht oder durch eine, insbesondere hydraulische, Vorrichtung erzeugt werden. Hierdurch kann ein Verzug im De ckel und damit die Spannungen in der Fügestelle, insbesondere Schweißnaht, verringert werden.

Sofern ein Gehäusekorpus mehrere Öffnungen aufweist, kann mit dem zuvor beschriebenen Verfahren an jeder Öffnung ein ent sprechender Deckel mit dem Gehäusekorpus thermisch verbunden, vorzugsweise verschweißt, werden, um vorzugsweise dichte stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere Schweißverbindun gen, zwischen den Gehäuseteilen und somit ein insgesamt ge schlossenes und dichtes Gehäuses zu erreichen. Hierbei kann die Induktionsspule zum Verschließen einer Öffnung (ausgenom men der letzten) beziehungsweise dem hierfür erfolgenden thermischen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, des zugehö rigen Deckels auch im Innern des Gehäusekorpus positioniert werden, wodurch der entsprechend erforderliche Energieeintrag innerhalb des Gehäusekorpus erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens sind die beiden Bauteile miteinander zu ver bindende Röhren, zwischen deren in Stoßkonfiguration zu verschweißenden Enden das Hilfselement angeordnet wird.

Hierbei kann ein Hilfselement eingesetzt werden, dessen Dicke der der Röhren entspricht. Alternativ kann die Dicke des Hilfselements geringer sein als die der Röhren. Hierbei kann dann alternativ die Außenumfangsfläche des Hilfselements oder die Innenumfangsfläche des Hilfselements mit der Außenum- fangsfläche der Röhren bzw. der Innenumfangsfläche der Röhren fluchten .

Wenn die Induktionsspule an der Außenumfangsfläche der aus den Röhren und dem Hilfselement gebildeten Röhrenanordnung im Bereich des Hilfselements angeordnet wird, kann bei einem Hilfselement, dessen Außenumfangsfläche mit der der Röhren fluchtet, der Energieeintrag in das Hilfselement erfolgen, ohne dass eine spürbare Abschirmung durch die aus einem Alu miniumwerkstoff bestehenden Röhren aufträte.

Wenn die Induktionsspule an der Innenumfangsfläche der aus den Röhren und dem Hilfselement gebildeten Röhrenanordnung im Bereich des Hilfselements angeordnet wird, kann bei einem Hilfselement, dessen Innenumfangsfläche mit der der Röhren fluchtet, der Energieeintrag in das Hilfselement ebenfalls erfolgen, ohne dass eine spürbare Abschirmung durch die aus einem Aluminiumwerkstoff bestehenden Röhren aufträte.

Wenn sowohl an der Außenumfangsfläche als auch an der Innen umfangsfläche der aus den Röhren und dem Hilfselement gebil deten Röhrenanordnung im Bereich des Hilfselements eine In duktionsspule angeordnet wird, wird der Eintrag in das

Hilfselement zumindest teilweise ohne spürbare Abschirmung durch die aus einem Aluminiumwerkstoff bestehenden Röhren er folgen, wobei je nach Anforderungsprofil an den Schweißvor gang ein in einem großen Bereich einstellbarer, vorzugsweise hoher, Energieeintrag je Zeiteinheit realisierbar ist.

Des Weiteren ist es möglich, dass die beiden Bauteile, die miteinander thermisch verbunden bzw. verschweißt werden sol len, ein oberes Plattenelement und ein unteres Plattenelement einer Kühlplatte sind, die vorzugsweise zur Kühlung von Bat teriemodulen vorgesehen ist, wobei zwischen den beiden Plat tenelementen das Hilfselement angeordnet wird.

Das Hilfselement, welches dem thermischen Verbinden, vorzugs weise dem Verschweißen der beiden Plattenelemente dient, kann in einer Ausnehmung aufgenommen werden, die von zumindest ei nem der beiden Plattenelemente, vorzugsweise von beiden Plat tenelementen, ausgebildet wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausfüh

rungsbeispiels eines Gehäusekorpus, eines Deckels so wie eines Hilfselements zum Verschweißen des Gehäuse korpus und Deckels;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des von den Ge häuseteilen gemäß des Ausführungsbeispiels nach Fig.

1 gebildeten Gehäuses, nachdem der Deckel und das Hilfselement am Gehäusekorpus angeordnet wurden;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des Gehäuses ge mäß Fig. 2 und die Positionierung der Induktionsspu le;

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Verschwei ßens des Gehäuses gemäß Fig. 2; Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung des Ge häuses und einer Induktionsspule;

Fig. 6 zwei Röhren, die gemäß einer Ausführungsform

des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer

Stoßkonfiguration miteinander verbunden sind;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der in Figur 6 gezeigten

Röhrenanordnung;

Fig. 8 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen

Verfahrens zur Verbindung zweier Röhren zu der in den Figuren 6 und 8 gezeigten Röhrenanordnung;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung der Röhrenanordnung

gemäß Figur 8;

Fig. 10 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbin dung zweier Röhren;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung der Röhrenanordnung gemäß

Figur 10;

Fig. 12 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ver bindung zweier Röhren;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung der Röhrenanordnung gemäß

Figur 12;

Fig. 14 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbin dung zweier Röhren;

Fig. 15 eine Schnittdarstellung der Röhrenanordnung gemäß

Figur 14;

Fig. 16 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung zweier Plattenelemente; und

Fig. 17 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen

Verfahrens zur Verbindung zweier Plattenelemente.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels eines Gehäusekorpus 10, eines Deckels 20 sowie eines Hilfselements 30 zum Verschweißen des Deckels 20 mit dem Ge häusekorpus 10. Durch das Verschweißen des Deckels 20 mit dem Ge häusekorpus 10 ergibt sich ein Gehäuse 1, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen quaderförmig ist. Es ist je doch auch denkbar, dass es zylindrisch oder andersartig ausgebil det ist. Das Gehäuse 1 wird vorliegend genutzt, um in seinem In nern angeordnete elektrische Baugruppen, insbesondere eine bei spielhaft und schematisch dargestellte Hochvolt-Baugruppe 70, vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen.

Der Gehäusekorpus 10 umfasst vier geschlossene sowie voneinander beabstandete und sich jeweils vertikal erstreckende Seitenwände 11. In der Schnittdarstellung von Figur 1 sind der Einfachheit halber nur zwei Seitenwände 11 dargestellt, die parallel zueinan der und rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufen. Die beiden nicht dargestellten Seitenwände 11 sind im rechten Winkel zu den vorge- nannten Seitenwänden 11 angeordnet und verlaufen dementsprechend auch parallel zueinander.

Aus der rechteckigen Hauptfläche der Seitenwände 11 ergibt sich eine im Wesentlichen quaderförmige Ausgestaltung des Gehäusekorpus 10. Der Gehäusekorpus 10 umfasst dementsprechend einen geschlosse nen und sich horizontal erstreckenden, rechteckigen Boden 12, der zu den Seitenwänden 11 rechtwinklig angeordnet und mit diesen im Bereich von deren aneinander grenzenden Unterkanten stoffschlüssig verbunden ist.

Der Gehäusekorpus 10 hat an seiner den Unterkanten der Seitenwände 11 gegenüberliegenden Seite eine Öffnung 14. Diese zwischen den Seitenwänden 11 angeordnete Öffnung 14 wird entlang ihres Umfangs beziehungsweise Rands von einem Steg 13 des Gehäusekorpus 10 be grenzt, der sich, vorzugsweise horizontal, nach innen und von den Seitenwänden 11 weg erstreckt. Zusammen mit dem inneren Teil der Seitenwände 11, der jeweils oberhalb des Stegs 13 angeordnet ist, bildet der Steg 13 für den Deckel 20 eine, insbesondere absatzför mige, und die Öffnung 14 begrenzende Aufnahme des Gehäusekorpus 10.

Der Deckel 20 ist flach und quaderförmig ausgebildet, weshalb er in der Schnittdarstellung von Figur 1 rechteckig dargestellt ist. Es ist auch denkbar, dass der Deckel 20 mit Kühlrippen versehen ist .

Der Gehäusekorpus 10 und der Deckel 20 sind jeweils aus einem Alu miniumwerkstoff gefertigt und vorzugsweise als Gussteile ausgebil det, beispielsweise durch Herstellung mittels eines Druckgussver fahrens. Hierbei ist dann vorzugsweise der Gehäusekorpus 10, ins besondere einschließlich seiner Seitenwände 11 und seines Bodens 12, als einteiliges Gussteil ausgebildet. Das Hilfselement 30 ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, welches einen höheren Schmelzpunkt als der Aluminiumwerkstoff des Gehäusekorpus 10 und des Deckels 20 hat, damit es beim Verschwei ßen der vorgenannten Gehäuseteile nicht schmilzt und formbeständig bleibt. Das Hilfselement 30 ist am Außendurchmesser des Deckels 20 auf dessen Umfangsfläche angeordnet und hierzu als geschlos sener Rahmen ausgebildet, der den Deckel 20 an seiner Um fangsfläche umschließt. Das Hilfselement 30 hat im vorliegen den Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt.

Das rahmenförmige Hilfselement 30 ist dabei derart mit dem Deckel 20 verbunden, dass der Deckel 20 und das Hilfselement 30 gemeinsam in einer Baugruppe in die Aufnahme des Gehäuse korpus 10 eingesetzt werden können, um hierbei auf dem Steg 13 aufzuliegen, die Öffnung 14 zu überspannen und zu verschließen .

Die Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des von den Gehäuseteilen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fi gur 1 gebildeten Gehäuses 1. Der Deckel 20 und das Hilfsele ^¬ ment 30 wurden in Figur 2 bereits am Gehäusekorpus 10 ange ordnet, wobei der Deckel 20 und das Hilfselement 30 auf dem Steg 13 beziehungsweise der hiervon begrenzten Aufnahme auf ^¬ liegen und dadurch die Öffnung 14 vom Deckel 20 überspannt und verschlossen wird. Der Deckel 20 und das Hilfselement 30 sind vorzugsweise so ausgelegt, dass sie bündig mit den Ober kanten der Seitenwände 11 des Gehäusekorpus 10 abschließen.

Es ist jedoch auch denkbar, dass diese sich auf unterschied lichen Höhen, sowohl zueinander als auch in Bezug auf die Oberkanten der Seitenwände 11, erstrecken.

Das an der Umfangsfläche des in die Aufnahme eingesetzten De- ckels 20 angeordnete Hilfselement 30 ist in einem Spalt zwi schen dem Deckel 20 und dem Gehäusekorpus 10 und oberhalb des Stegs 13 des Gehäusekorpus 10 angeordnet. Damit kann der Wär meeintrag in einem Bereich erfolgen, in dem der Deckel 20 und der Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, sich be rühren, also eine Kontaktstelle beziehungsweise Fügestelle bilden, und dort eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Gehäuseteilen entstehen kann. Zudem umschließt das Hilfselement 30 vollständig die Öffnung 14 des Gehäusekorpus 10. Dadurch ist es möglich, den Deckel 20 umlaufend um die Öffnung 14 mit dem Gehäusekorpus 10 zu verschweißen und so das Gehäuse 1, insbesondere wasserdicht und/oder staubdicht, abzudichten, sodass der Inhalt im Gehäuse geschützt werden kann. Damit ist es möglich, im Gehäuse 1 angeordnete elektri sche Baugruppen, insbesondere die beispielhaft dargestellte Hochvolt-Baugruppe 70, vor äußeren Umgebungseinflüssen zu schützen .

Der Deckel 20 wird während des Verschweißens mit dem Gehäuse korpus 10 mittels einer zusätzlich zum Eigengewicht des De ckels 20 und des Hilfselements 30 aufgebrachten Kraft gegen den Gehäusekorpus 10 und hierbei in die Aufnahme gedrückt. In vorliegendem Ausführungsbeispiel wird diese Kraft durch ein auf den Deckel 20 aufgesetztes Zusatzgewicht 40 erzeugt.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zur Figur 1 auch für die Figur 2.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Gehäuses 1 gemäß Figur 2 und die Positionierung einer Induk tionsspule 50 zum Erhitzen des Hilfselements 30. Die Indukti onsspule 50 wird so zum Hilfselement 30 positioniert, dass das Hilfselement 30 durch das von der Induktionsspule 50 er zeugte elektromagnetische Feld 51 (siehe Figur 4) so erhitzt werden kann, dass ein Verschweißen der Gehäuseteile, also des Gehäusekorpus 10 mit dem Deckel 20, erfolgen kann. Es ist auch denkbar, dass die Induktionsspule 50 unmittelbar auf das Gehäuse 1 beziehungsweise auf das Hilfselement 30 gelegt wird .

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den Figuren 1 und 2 auch für die Figur 3.

Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Verschweißens des Gehäuses gemäß Figur 2. Das Hilfselement 30 wird durch das von der Induktionsspule 50 erzeugte elektro magnetische Feld 51 so erhitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 30 angrenzenden Bereich der Deckel 20 mit dem Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, verschweißt wird. Das Hilfselement 30 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen daraus resultierenden Wärmeeintrag in den Gehäusekorpus 10, insbesondere dessen Steg 13, und den Deckel 20 zu bewirken, um diese Gehäuseteile an ihren Kon taktstellen beziehungsweise Fügestellen stoffschlüssig mitei nander zu verbinden. In diesem Zusammenhang entsteht dort in dem an das Hilfselement 30 angrenzenden Bereich ein flüssiges beziehungsweise schmelzförmiges Schweißgut 60, das vom Mate rial der zu fügenden Gehäuseteile gebildet wird und mittels dessen Verschmelzen der Stoffschluss zwischen dem Gehäusekor pus 10 und dem Deckel 20 erfolgt.

Das Hilfselement 30 verbleibt im vorliegenden Ausführungsbei spiel nach dem Verschweißen des Deckels 20 mit dem Gehäuse korpus 10 an dem Gehäuse 1, insbesondere zwischen dem Gehäu- sekorpus 10 und dem Deckel 20 und wird somit Teil der Gehäu sewandung .

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den Figuren 1, 2 und 3 auch für die Figur 4.

Die Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstel lung des Gehäuses 1 und der oberhalb hiervon positionierten Induktionsspule 50. Anhand dieser Darstellung ist die quader förmige Form des Gehäuses 1 erkennbar. Der Deckel 20 und das gestrichelt dargestellte Hilfselement 30 sind bereits am Ge häusekorpus 10 angeordnet und in dessen die Öffnung 14 be grenzende Aufnahme eingesetzt. Die Induktionsspule 50 ist schematisch anhand einer rechteckig verlaufenden Schlaufe dargestellt, welche im Bereich über dem Hilfselement 30 des sen Kontur wiedergibt. Dadurch ist es möglich, dass das ge samte Hilfselement 30 gleichzeitig erhitzt wird.

Figur 6 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Röhrenanordnung 2, deren Röhren 3, 4 aus einem Aluminiumwerkstoff ausgebildet sind. Die beiden Röhren 3, 4 sollen mittels einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Verbinden an ihren einander zügewandten Enden miteinander verbunden bzw. verschweißt werden. Hierzu ist, wie sich aus einer Zusammenschau der Figuren 6 und 7 ergibt, zwischen den einander zugewandten Stoßenden der Röhren 3, 4 ein Hilfsele ment 5 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben sowohl die Röhren 3, 4 als auch das Hilfselement 5 einen zy lindrischen Querschnitt. Grundsätzlich ist das erfindungsge mäße Verfahren jedoch auch bei Röhren bzw. Hilfselementen einsetzbar ist, die eine andere Querschnittsform aufweisen. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die beiden Röhren 3, 4 und das Hilfselement 5 in der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Weise angeordnet, um die Röhrenan ordnung 2, wie sie in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist, zu re alisieren .

Die beiden Röhren 3, 4 der Röhrenanordnung 2 sind jeweils aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt und vorzugsweise als Guss teile ausgebildet, beispielsweise durch Herstellung mittels eines Druckgussverfahrens.

Das Hilfselement 5 ist vorzugsweise aus Edelstahl herge stellt, der einen höheren Schmelzpunkt als der Aluminiumwerk stoff der Röhren 3, 4 hat. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Hilfselement 5 beim Verschweißen der Röhren 3, 4 nicht schmilzt und formbeständig bleibt. Das Hilfselement 5 ist zwischen den einander zugewandten Stoßenden der Röhren 3, 4 angeordnet und liegt an diesen Stoßenden an.

Die beiden Röhren 3, 4 werden während des Verschweißens in Anlage gegeneinander bzw. gegen das Hilfselement 5 gedrückt. Die entsprechende Andruckkraft kann in beliebiger Weise, z.B. mittels einer Spannvorrichtung od. dgl., aufgebracht werden.

In Figur 8 ist eine Induktionsspule 6 dargestellt, die die Röhrenanordnung 2 an derjenigen Stelle umgibt, an der sich das zwischen den Stoßenden der Röhren 3, 4 angeordnete

Hilfselement 5 befindet. Mittels der Induktionsspule 6 wird das aus Edelstahl bestehende Hilfselement 5 erhitzt. Die Induktionsspule 6 ist in Bezug auf das Hilfselement 5 so posi tioniert, dass das Hilfselement 5 durch das von der Indukti onsspule 6 erzeugte elektromagnetische Feld 7, wie dies in Figur 9 dargestellt ist, so erhitzt werden kann, dass ein Verschweißen der beiden Röhren 3,4 erfolgen kann. Es ist auch denkbar, dass die Induktionsspule 6 unmittelbar auf die Röh renanordnung 2 bzw. das Hilfselement 5 gelegt wird.

Aus der schematischen Schnittdarstellung gemäß Figur 9 geht das Verschweißen der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Röhren anordnung 2 hervor. Das Hilfselement 5 wird durch das von der Induktionsspule 6 erzeugte elektromagnetische Feld 7 so er hitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 5 angrenzen den Bereich der beiden Röhren 3, 4 das Hilfselement mit den Röhren 3, 4 verschweißt wird. Das Hilfselement 5 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen daraus resul tierenden Wärmeeintrag in die Stoßenden der Röhren 3, 4 zu bewirken, um die Stoßenden der Röhren 3, 4 fest mit dem

Hilfselement 5 zu verbinden bzw. zu verschweißen und so die Röhren 3, 4 fest miteinander zu verbinden. In diesem Zusam menhang entsteht an den am Hilfselement 5 anliegenden Stoßen den der Röhren 3, 4 ein flüssiges bzw. schmelzförmiges

Schweißgut 8, das von dem Werkstoff der miteinander zu ver bindenden Röhren 3, 4 gebildet wird und mittels dessen Ver bindung mit dem Hilfselement 5 eine feste Verbindung zwischen den beiden Röhren 3, 4 geschaffen wird.

Das Hilfselement 5 verbleibt im vorstehend geschilderten Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen den Stoßenden der beiden Röhren 3, 4 und wird somit Bestand teil der Röhrenanordnung 2.

In den Figuren 10 und 11 ist eine abgewandelte Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen und stoffschlüssigen Verbinden bzw. zum Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 gezeigt. Im Unterschied zu dem anhand der Figuren 6 bis 9 geschilderten Verfahren ist der Durchmesser des

Hilfselements 5 geringer als der Durchmesser der Röhren 3, 4 der Röhrenanordnung 2. Entsprechend ist das Hilfselement 5 innerhalb einer von den Stoßenden der Röhren 3, 4 gebildeten Ausnehmung 9 aufgenommen, die in radial auswärtiger Richtung von vorstehenden Abschnitten der Stoßenden der Röhren 3, 4 begrenzt ist. An seiner Innenumfangsfläche fluchtet das

Hilfselement 5 mit der Innenumfangsfläche der beiden Röhren 3, 4. Im radial äußeren Bereich der Stoßenden der Röhren 3, 4 liegen diese Stoßenden somit unmittelbar aneinander an, wie dies in den Figuren 10 und 11 gezeigt ist.

In Figur 11 ist mittels einer schematischen Schnittdarstel lung das Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 zu der Röhrenan ordnung 2 dargestellt. Das Hilfselement 5 wird durch das von der Induktionsspule 6 erzeugte elektromagnetische Feld 7 so erhitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 5 angren zenden Bereich der beiden Stoßenden der Röhren 3, 4 die Sto ßenden der Röhren 3, 4 verschweißt werden. Das Hilfselement 5 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen dar aus resultierenden Wärmeeintrag in die Stoßenden der Röhren 3, 4 zu bewirken, um diese Stoßenden an ihren Kontaktstellen bzw. Fügestellen Stoffschlüssig miteinander zu verbinden. In diesem Zusammenhang entsteht dort an dem an das Hilfselement 5 angrenzenden Bereich ein flüssiges bzw. schmelzförmiges Schweißgut 8, das vom Werkstoff der zusammenzufügenden Röhren 3, 4 gebildet wird und mittels dessen Verschmelzen der Stoff schluss zwischen den beiden Röhren 3, 4 erfolgt. Auch im Falle dieses Ausführungsbeispiels verbleibt das

Hilfselement 5 nach dem Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 in der Röhrenanordnung 2.

Wie im Falle der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens gemäß den Figuren 6 bis 9 ist auch im Falle der Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Figu ren 10 und 11 die Konfiguration der Induktionsspule 6 an die des Hilfselements 5 angepasst, so dass eine gleichzeitige und simultane Erhitzung des Hilfselements 5 möglich ist.

Im Falle der in den Figuren 12 und 13 gezeigten weiteren Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen und stoffschlüssigen Verbinden bzw. Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 ist vorgesehen, dass zwar der Außendurchmesser des Hilfselements 5 im Wesentlichen dem der Röhren 3, 4 der

Röhrenanordnung 2 entspricht, jedoch der Innendurchmesser des Hilfselements 5 größer als der der Röhren 3, 4 ist. Das

Hilfselement 5 ist entsprechend in einer Ausnehmung 17 aufge nommen, die im radial äußeren Bereich der Stoßenden der Röh ren 3, 4 gebildet ist. An seiner Außenumfangsfläche fluchtet das Hilfselement 5 mit den Außenumfangsflächen der Röhren 3,

4 der Röhrenanordnung 2.

Auch im Falle des anhand der Figuren 12 und 13 beschriebenen alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist die Konfiguration der Induktionsspule 6 an die des Hilfselements 5 angepasst, so dass eine gleichmäßige und simultane Aufheizung des Hilfselements 5 ohne weiteres mög lich ist. Figur 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Verschweißens der beiden Röhren 3, 4 mit dem in der im radial äußeren Bereich ausgestalteten Ausnehmung 17 angeordneten Hilfselement 5. Das Hilfselement 5 wird durch das von der In duktionsspule 6 erzeugte elektromagnetische Feld 7 so er hitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 5 angrenzen den Bereich der Stoßenden der Röhren 3, 4 die beiden Röhren 3, 4 miteinander verschweißt werden. Das Hilfselement 5 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen daraus resultierenden Wärmeeintrag in die Stoßenden der Röhren 3, 4 zu bewirken, um diese Röhren 3, 4 an ihren Kontaktstellen bzw. Fügestellen Stoffschlüssig miteinander zu verbinden. In diesem Zusammenhang entsteht dort in dem an das Hilfselement 5 angrenzenden Bereich ein flüssiges bzw. schmelzförmiges Schweißgut 8, das vom Werkstoff der zusammenzufügenden Röhren 3, 4 gebildet wird und mittels dessen Verschmelzen der Stoff schluss zwischen den beiden Röhren 3, 4 erfolgt.

Auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens verbleibt das Hilfselement 5 nach dem Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 in der Röhrenanordnung 2.

Im Falle der in den Figuren 14 und 15 gezeigten weiteren Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen und stoffschlüssigen Verbinden bzw. Verschweißen der beiden Röhren 3, 4 ist vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Hilfselements 5 im Wesentlichen dem der Röhren 3, 4 ent spricht, wobei der Außendurchmesser des Hilfselements 5 klei ner als der der Röhren 3, 4 ist. Das Hilfselement 5 ist ent sprechend in der Ausnehmung 9 aufgenommen, die im radial in neren Bereich der Stoßenden der Röhren 3, 4 gebildet ist. Auf seiner Innenumfangsfläche fluchtet das Hilfselement 5 mit den Innenumfangsflächen der Röhren 3, 4 der Röhrenanordnung 2.

Im Falle des anhand der Figuren 14 und 15 dargestellten al ternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah rens ist die Konfiguration der an der Außenumfangsfläche der Röhrenanordnung 2 angeordneten Induktionsspule 6 an die des Hilfselements 5 angepasst. Des Weiteren ist im Falle dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens an der freien Innenumfangsfläche des Hilfselements 5 eine weitere Induktionsspule 18 angeordnet, die ebenfalls an die Konfigu ration des Hilfselements 5 angepasst ist.

Mittels der an der Innenumfangsfläche des Hilfselements 5 an geordneten weiteren Induktionsspule 18 kann, ohne dass eine Abschirmwirkung der aus dem Aluminiumwerkstoff bestehenden Stoßenden der Röhren 3, 4 auftritt, Energie in das Hilfsele ment 5 eingetragen werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, bei der in den Figu ren 14 und 15 gezeigten Ausführungsform der Röhrenanordnung 2 ausschließlich eine am Innenumfang des Hilfselements 5 vorge sehene Induktionsspule 18 zu verwenden und auf die am Außen umfang der Röhrenanordnung 2 gezeigte Induktionsspule 6 zu verzichten, wobei dann der Energieeintrag in das Hilfselement 5 ausschließlich durch das von der Induktionsspule 18 erzeug te elektromagnetische Feld 19 erfolgt.

Bei der im Folgenden anhand der Figuren 16 und 17 näher er läuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen und insbesondere Stoffschlüssigen Verbinden zweier Bauteile sind als Bauteile, die mittels des Verfahrens miteinander verbunden werden sollen, ein oberes Plattenele ment 15 und ein unteres Plattenelement 16 einer Kühlplatte 21 vorgesehen, die der Kühlung von in den Figuren nicht gezeigten Batteriemodulen dienen soll. Hierzu ist im Falle des in den Figuren 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispiels der Kühlplatte 21 im in den Figuren unteren Plattenelement 16 ein Kühlkanal 22 ausgebildet, durch den hindurch ein Kühlmedium zwecks Abführung thermischer Energie geleitet wird. Beide Plattenelemente 15, 16 sind aus einem Aluminiumwerkstoff her gestellt. Zur Verbindung der beiden Plattenelemente 15, 16 miteinander wird zwischen dem oberen Plattenelement 15 und dem unteren Plattenelement 16 ein Hilfselement 5 angeordnet. Hierzu kann, wie insbesondere aus Figur 17 hervorgeht, an den äußeren Randbereichen der beiden Plattenelemente 15, 16 eine

Ausnehmung 23 ausgebildet sein, in der das Hilfselement 5 aufgenommen ist.

In Figur 17 ist schematisch das Verschweißen der beiden Plat tenelemente 15, 16 zur Kühlplatte 21 dargestellt. Das

Hilfselement 5 wird durch das von der in Figur 17 im Schnitt gezeigten Induktionsspule 6 erzeugte elektromagnetische Feld 7 so erhitzt, dass dadurch in einem an das Hilfselement 5 an grenzenden Bereich der beiden Plattenelemente 15, 16 diese miteinander verschweißt werden. Das Hilfselement 5 wird also dazu verwendet, einen Energieeintrag und einen daraus resultierenden Wärmeeintrag in den Randbereich der beiden Platten elemente 15, 16 zu bewirken, um diese Plattenelemente 15, 16 an ihren Randbereichen stoffschlüssig miteinander zu verbinden. In diesem Zusammenhang entsteht dort in dem an das

Hilfselement 5 angrenzenden Randbereich der beiden Platten elemente 15, 16 ein flüssiges bzw. schmelzförmiges Schweißgut 8, das vom Werkstoff der beiden Plattenelemente 15, 16 gebil- det wird und mittels dessen Verschmelzen der Stoffschluss zwischen den beiden Plattenelementen 15, 16 erfolgt.

Das Hilfselement 5 verbleibt bei dem anhand der Figuren 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen den beiden Plattenelementen 15, 16 und wird somit Teil der Kühlplatte 21.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Induktionsspule 6, wie sie bei dem Verfahren gemäß den Figuren 16 und 17 eingesetzt wird, in ihrer Kontur an die in Figur 16 gezeigte Kontur des Hilfselements 5 angepasst ist, mit der Folge, dass das

Hilfselement 5 gleichmäßig erhitzt wird.