CN104684320A - 盖子元件和使用盖子元件的外壳装置 - Google Patents

盖子元件和使用盖子元件的外壳装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种盖子元件，其可以连接至另一外壳件(2)以用于封闭所述外壳件(2)中的开口(21)，其中所述盖子元件(1)一体式形成为模制件，所述盖子元件(1)包括底板(4)，所述底板上形成有数个凸耳(5)，所述凸耳从所述底板(4)延伸，并且所述凸耳(5)相对于所述外壳件(2)布置在所述底板(4)上，所述布置的方式使得当所述外壳件(2)和所述盖子元件(1)放置在一起时，在所述凸耳(5)已经朝向所述外壳件(2)塑性弯曲之后，所述凸耳(5)延伸至所述外壳件中所提供的凹口(7)中。

Description

盖子元件和使用盖子元件的外壳装置
技术领域
本发明涉及一种盖子元件，并且具体来说涉及一种形成为模制件并意图遮盖外壳件的盖子元件，还涉及一种使用盖子元件的外壳装置。
背景技术
在技术或基本工业应用中，需要在外壳装置(以下简称为“外壳”)中布置电气、电子或其它构件，以使得一方面，布置在外壳中的构件和组件得以保护而免受外部影响，而另一方面，允许将这些构件和组件安装在外壳中并且将它们与外壳一起作为独立可生产模块布置在另一机器或任何其它设施中。这里，可能为了进一步应用而预制的模块可以一体式安装在使用位置，以使得模块的制造以及模块在使用位置处的组装得以简化，从而可以保持较低成本。
举例而言，如果电气或电子构件和任何其它部件被布置在这种类型的外壳中，那么基本上来说，外壳一方面是机械稳定的，而另一方面被完全地密封，以使得在恶劣环境条件下，如在工业机器中或者在机动车辆中，灰尘无法到达外壳的内部，否则便会存在构件受损或整体功能被破坏的风险。为了这个目的，按照已知方式以多件式设计来实现外壳，其中提出在外壳的数个部分之间提供弹性密封件。密封的效果取决于如下事实：外壳件以适当的方式彼此交替定位，并且用预定压力彼此进行挤压，以使得弹性密封件能够通过与相应外壳件进行接触而发挥它的功能。
为了这个目的，凸缘连接与对应的螺钉一起使用，所述螺钉允许调整密封件的适当压缩，从而产生外壳的可靠密封。
此外，可能提供闩锁或夹持连接，其中外壳件被组装来形成整体外壳。通过在组装过程中施加轻微压力，闩锁连接的单个元件可以闩锁在合适位置上，因而一方面可靠地连接外壳，而另一方面产生预定压力以便确保密封。
图4示出已知的布置，其中整体外壳G由上元件G1和下元件G2组成。上元件G1和下元件G2相互插入以用于形成整体外壳G，并且两个外壳件G1和G2包括互相对应的闩锁元件。特别地，下外壳元件G2包括闩锁在上外壳元件G1的突出部R上的合适位置中的凸耳L，因而建立成形配合连接。
在进行连接的过程中，即在组装上外壳元件G1和下外壳元件G2以用于形成整体外壳G的过程中，这两个外壳元件必须用预定的力来放置在一起，以使得可以实现所需的闩锁连接。如此一来，图中未示出但是布置在其之间的密封件得以过度压缩。图4示出处于安装状态下的整体外壳G的布置，而图5则结合沿着根据图4的截线A-A的截面图解来示出根据图4的处于安装(组装)状态下的布置。闩锁连接R的闩锁突出部V闩锁在合适位置上，以使得下外壳元件G2的凸耳L的上部以成形配合的方式连接至上外壳元件G1的闩锁突出部V。这里，需要考虑用于建立闩锁连接的单个元件更为复杂的构造，并且也需要用于组装两个外壳元件G1和G2(即在组装过程中)的限定力。
在这种情形下，文献FR 2941129示出一种外壳的一部分，其中盖子元件包括用于与外壳另一部分接合的凸耳并且包括闩锁开口，以使得在组装好盖子元件和另一外壳件之后，另一外壳件的对应闩锁突出部可以闩锁在盖子元件开口中的合适位置上。以这样的方式，闩锁连接保证了盖子元件与另一外壳件之间的牢固配合。外壳可以在汽车行业中用来容纳各构件、功能元件或电路。
这里，需要在组装过程中将盖子元件和至少一个另外的外壳件彼此挤压，以使得在结合外壳件的弹性和中间弹性密封件的弹性的情况下，相应闩锁元件能够闩锁在合适位置上。在松弛或释放安装的元件之后，外壳件将结合外壳件的弹性、密封件的弹性以及闩锁元件所提供的固持效果而彼此交替地形成牢固配合。
在以上提到的已知布置中，包括对应外壳件的相应外壳是以多件式设计来实施，并且是通过对应模制工艺(一般结合塑料注射成型工艺)或以任何其它方式来制造。在每种情况下，需要更为复杂的组装程序，并且也需要用以生产外壳件的弹性或回弹性材料。
发明内容
因此，本发明是基于形成最初提到类型的盖子元件以及外壳装置的目标，所述形成的方式使得用于形成外壳装置的至少一个外壳件可以借助盖子元件、利用简单方式有效地、永久地加以组装，并且盖子元件也可以用简单并且节约成本的方式来生产。
根据本发明，这个目标借助一种盖子元件以及一种使用这种盖子元件的外壳装置而实现，所述盖子元件和所述外壳装置包括所附保护性权利要求中的特征。
因此，本发明涉及一种盖子元件，所述盖子元件可以连接至另一外壳件，以用于封闭所述外壳件中的开口，其中所述盖子元件一体式形成为模制件，所述盖子元件包括底板，在所述底板上形成有数个凸耳，所述凸耳从所述底板延伸，并且所述凸耳相对于所述外壳件布置在所述底板上，所述布置的方式使得当所述外壳件和所述盖子元件放置在一起时，在所述凸耳朝向所述外壳件塑性弯曲之后，所述凸耳延伸至所述外壳件中所提供的凹口中。
本发明还涉及一种外壳装置，用于将功能元件容纳在其内部，所述外壳装置包括具有一个侧面的外壳件，所述侧面提供有用以容纳所述功能元件的开口，所述开口利用所述盖子元件加以封闭。
根据本发明的盖子元件的布置允许完全封闭连接至所述盖子元件的外壳件，其中所述外壳件的内部中所形成的空间和所述盖子元件是完全密封的，从而阻止灰尘和水分的进入。可以通过使所述盖子元件上(在其边缘处)提供的凸耳弯曲、以简单的方式将所述盖子元件与所述外壳件连接，以使得在组装之后，在相应凸耳都已对应地弯曲(塑性弯曲)时，所述凸耳确保这两个元件之间的可靠而牢固的连接；甚至在受到外部机械力、振荡、振动的影响下，也会确保所述外壳装置的所述各部件的可靠配合以及所述外壳装置的有效密封。所述盖子元件优选地一体式制成模制件，并且包括以上所提到的凸耳，当与所述外壳件组装时，所述凸耳朝向所述外壳件弯曲，并以成形配合方式将所述外壳件和所述盖子元件连接。
以这样的方式，所述外壳装置的所述部件，即所述外壳件和所述盖子元件可以用容易的方式彼此连接，以使得在所述外壳装置的所述部件之间产生可靠、永久并且密封的连接。
因此，根据本发明的盖子元件可有助于数种功能；一方面，这涉及在将盖子元件附接至外壳件之后外壳装置的完全密封。此外，通过整体改善外壳装置的稳定性而实现对机械振荡或振动的阻尼作用。全部或部分灌注(potting)外壳装置任何部分的复杂工艺以及复杂闩锁元件的制造都是不必要的。这确保了包括外壳件和盖子元件的整个外壳装置的节约成本的制造。如果盖子元件是由金属且因而导热的材料制成，那么盖子元件也可以充当发热单元的散热器。结合盖子元件和外壳件之间的成形配合连接而言，发热单元被弹性地压靠盖子元件。
本发明的其它配置在从属权利要求中加以阐述。
在使用盖子元件的情况下，延伸远离底板的凸耳可以全部或部分地朝向外壳件弯曲，并且可以突出到外壳件的凹口中，其中所述凸耳的远端部分具有成形锁紧连接的性质。
多个凸耳中的单个凸耳可以具有相同或不同的尺寸，并且盖子元件可以由金属片制成。
盖子元件的底板可以包括用于布置功能元件的功能区域，并且环形密封元件可以围绕所述功能区域布置在底板上。
功能元件可以包括发热单元，并且当盖子元件和外壳件处于组装状态时，功能区域内的所述发热单元可压靠在所述盖子元件以达散热目的。
在使用盖子元件的情况下，密封元件可以布置在底板上，以使得当盖子元件连接至外壳件时，所述密封元件压抵所述底板。
在外壳装置中，盖子元件的凸耳可以被形成来使得其各自具有远端部分，所述远端部分在弯曲之后永久地布置在外壳件的凹口中，以用于建立成形配合连接。
用于容纳功能元件的内部空间可以形成在盖子元件与外壳件之间，并且功能元件可以包括处于功能区域内的发热单元，当所述盖子元件和所述外壳件处于组装状态时，所述发热单元可压靠在所述盖子元件以达散热目的。
附图说明
以下将基于示例性实施方案并参考附图来较为详细地解释本发明，在附图中：
图1为根据本发明的盖子元件的简化透视图解，
图2示出包括盖子元件的外壳装置在安装但尚未紧固状态下的部分截面视图，
图3示出包括盖子元件的外壳装置在完全安装状态下的部分截面视图，
图4示出包括闩锁连接的已知外壳装置的简化示意总图，以及
图5示出沿着图4的线A-A的截面视图，其用于示出外壳布置的已知闩锁连接。
具体实施方式
以下将基于图1至图3中的图解来描述本发明。
图1示出盖子元件1的简化透视图解，所述盖子元件1被提供来与(另一)外壳件2连接以用于形成外壳装置3，为了简化图解而未在图1中示出所述外壳件2。因此，外壳装置3基本上由附接至外壳件2的盖子元件1组成，所述附接方式使得例如在外壳件2中的处于外壳件2的顶部、底部或侧面处的开口一方面以机械可靠的方式得以封闭，而另一方面利用永久密封形式得以密封。
根据图1，盖子元件1以平板形式、以简化方式示意性地示出；然而，盖子元件1也可以具有与之有别的外形。具体来说，盖子元件1包括功能区域F，所述功能区域F实质上布置在盖子元件1的中心部分中，并且在所述功能区域F上可以布置各种机械和电气构件与部件以及电路板。为了简化图解而以规则尺寸示出的功能区域F也可以具有不规则的区域形状，从而可以符合外壳件2的不规则形状。此外，盖子元件1的功能区域F可以提供有凹口或凸起部分，所述凹口或凸起部分取决于盖子元件上安置在功能区域F中的各单元和部件的位置与类型而形成。
图1进一步示出盖子元件1的呈矩形形状的底板4，但是本发明并不限于矩形形状或基本上规则形状，并且盖子元件1的底板4也可以具有不规则形状，这部分地取决于要布置在外壳装置1中的单元和部件、可以与盖子元件1连接来形成外壳装置3的外壳件2的外部形状，以及外壳装置3的安装位点处的空间条件。
根据图1的盖子元件1进一步包括数个凸耳5；举例而言，图1示出四个凸耳，并且所述凸耳与底板4优选地一体成形在所述底板的周边区域中，所述成形方式使得所述凸耳实质上垂直于底板(图1中)延伸至顶部并朝向要附接的外壳件2延伸。本发明并不限于四个凸耳4的数量；而是，可能选择较高或较小数量的凸耳5。
优选的是，凸耳5以使得其相对于底板4成大约90°的角α的方式加以布置，其中可选的是角α也可以略微大于或小于90°。举例而言，就轻易组装而言，角α也可以等于90°并最多120°。在图1中，参考凸耳5中的一个凸耳来示意性地示出相应凸耳5与底板4之间的角α。如果角α大于90°，那么可能出于制造技术的原因(例如，较易于组装)而使凸耳在向外方向上，也就是在远离底板4的方向上略微弯曲(即，角α的度数大于90°)。
为了简化图2中的图解并且不考虑可能的制造公差，已经选择大约90°的角α。
在这种情形下，图2示出在外壳件2安置在盖子元件1上以用于形成外壳装置3时，或者在盖子元件1根据指定用途附接在外壳件2上时，底板12的凸耳5的区部的截面视图。
如果外壳件2从上方安置在盖子元件1上(根据图1和图2)，例如，如果查看图1的盖子元件1的图解，那么凸耳5布置是在外壳件2的侧壁6的区部中，这部分地在图2和图3中加以指示。外壳件2的侧壁6包括凹口7，所述凹口7实质上位于在附接或组装方法之后盖子元件1的凸耳5中的一个所处的区部中；所述凹口被成形来使得它们提供从外壳件2的外侧朝向外壳件2的内侧的空间。在图2和图3中，示出相应凹口，其从侧壁6的外侧朝向外壳件2的内侧延伸。类似于图3，图2示出开口21，其提供在外壳件2的内部中并且界定内部空间，以用于容纳盖子元件1的底板4上安置在功能区域F中的功能元件(构件和部件)；因此，所述功能元件可以从功能区域F突出到外壳件2内部的空间中。
图2示出盖子元件1和外壳件2组装时的情形。相应凸耳5部分地位于凹口7的区部中，尤其是位于所述凹口的前部。确切来说，相应凸耳5的远端部分51设置在凹口7的区部中或邻近于所述区部。
图3示出盖子元件1和外壳件2的最终组装之后的情形；这里，相应凸耳5或其至少一部分，即至少远端部分51，已经朝向凹口7弯曲，且并因此朝向所附接外壳件2弯曲，以使得具有有限宽度的凸耳5突出到具有稍大宽度的凹口7中，从而通过凸耳5或相应凸耳5的至少远端部分51而建立盖子元件1与外壳件2之间的可靠成形配合连接，所述远端部分51也能够在凹口7内抵靠在外壳件2。
根据图3中的图解，可以看出，取决于凹口7的构造，凸耳5在其上区部中(即其远离底板4的区部中)的预定较大或较小部分(至少远端部分51)被弯入凹口7中，以使得凸耳5的弯曲区部在与凹口7相组合的情况下与外壳件2建立所需的成形配合和稳定连接。以这样的方式，盖子元件1与外壳件2之间的牢固连接得以实现，并且密封元件8优选地布置在盖子元件与外壳件2之间，以使得沿着整个圆周形成圆周密封，其中外壳件2在与盖子元件1接合之后会接触盖子元件1；在最终组装之后，特别是在已经使凸耳5的至少一部分朝向凹口7弯曲(塑性弯曲)之后，所述密封就对密封元件8施加轻微压力，以使得密封元件8的彻底密封效果得以产生和确保。
密封元件8在图2和图3中是作为一体密封元件示出，其在底板4的外边缘与功能区域F(参考图1)的开始处之间，沿着底板4的外边缘延伸。然而，本发明并不受限于如图2和图3所示的一体密封元件8；而是，密封元件8也可以具有其它截面区域和区域形状，并且还可以按照多件式设计方式由相同或不同材料形成。
根据本发明，结合了盖子元件1和外壳件2以及盖子元件1的凸耳5(其在塑性弯曲之后以成形配合方式位于外壳件2的凹口中)的外壳装置3的布置产生简化的制造方法，因为盖子元件1和外壳件2的组装可以利用轻微的力来执行，这是由于并未使用闩锁元件或夹持连接的事实。在外壳装置3的组装状态下，可能借助生产工艺以简单的方式来使凸耳5(远端部分51)的各部分(所述部分将被弯曲，即将塑性变形)朝向外壳件2的凹口7、按照对应的方式进行弯曲，以使得牢固的且尤其是成形配合连接得以产生，并且外壳装置3的这两个部分借助中间密封元件8加以密封，以使得确保了针对灰尘和水分的可靠保护，同时确保了长期稳定配合。在这个布置中，密封元件8并不过度受压，因为使凸耳5朝向凹口7弯曲(塑性弯曲)的方式具有如下效果：外壳件2只利用轻微但足够的压力来抵靠密封元件8，而不会使密封元件8像使用根据图4和图5的闩锁连接时所需要的那样受到过多压缩。
如果如图4和图5所示使用闩锁或夹持连接，那么需要通过使用稍大的力、根据图4将所附接外壳件向下挤压来建立成形配合连接(这可能通过闩锁方法来进行)，以使得外壳件与盖子元件之间的密封经受更大的机械应力。在任何情况下，单独的部分需要更为复杂的制造工艺，并且在使用已知闩锁连接的情况下，组装还涉及到增加的工作量。
图1将盖子元件1的凸耳5示出为矩形平坦件。然而，本发明并不限于这个设计，并且就凸耳的宽度和高度(在远离底板4延伸的方向上)以及其形状(可有别于为了简化图解而示出的矩形形状)而言，可以按照另一方式来实施数个凸耳5。凸耳5的尺寸可以取决于外壳件2的设计，即取决于外壳件2的尺寸。也可能在需要时将数个凸耳沿着底板4的外圆周布置，只要确保盖子元件1可靠地紧固在外壳件2上即可。确切来说，外壳件2中的凹口7取决于凸耳5的形状和尺寸，反之亦然。
内空间(内部空间)形成在外壳装置3的内部、介于盖子元件1与外壳件2之间，所述内空间适合于容纳功能区域F内的任何单元。在这种连接中，可能根据上述细节布置各种机械和电气(以及电子)单元，包括上面布置有所述单元的对应电路板。外壳装置3的布置允许在盖子元件1和外壳件2的组装之后，将相应单元(基本上是功能元件)或电路板(布置在外壳装置3中，并且出于简化原因而未在图中示出)固定在根据图1的功能区域F中它们的相应位置上，以使得除了所需的电气连接之外，布置在外壳装置3中的构件就机械方面而言也可靠地固定在外壳装置3中。为了这个目的，对应的弹性元件可以提供在外壳装置3的内部中，所述弹性元件为各单元和电路板提供可靠的且同时弹性的支撑和固定。确切来说，电气和/或机械构件以及一个或多个电路板可以借助对应的阻尼元件弹性支撑在功能区域F中，以使得更小的力作用在各部件上而与任何较大的外力无关。
在与弹性元件结合以用于将各单元和(也是机械的)部件(基本上是功能元件)弹性地支撑或保持在盖子元件1与外壳件2之间的内部空间中的情况下，如果发热单元借助弹性元件而压靠在盖子元件1以达散热目的，那么盖子元件1(例如，由金属片制成)还可以充当散热器。为了这个目的，相应发热单元(如功率晶体管和电容器)被布置在盖子元件1的预定位置或区域中(功能区域F内)，并且外壳件2形成它的内空间，以使得一方面将相应单元机械固持，而另一方面利用限定的压力使相应单元压靠在盖子元件1，以使得所述单元与盖子元件之间存在充分接触，从而确保良好的散热(即，热传递至盖子元件1)。因此，盖子元件进一步具有散热器的功能。
在盖子元件1和外壳件2的组装状态下、在结合将密封元件8弹性地压缩的情况下，并且由于借助凸耳5而在盖子元件1与外壳件2之间形成的成形配合连接，可能实现并且确保用于将密封元件8以及发热单元压靠在盖子元件1的压缩力。
为了这个目的，盖子元件1由导热材料制成，如由具有预定厚度D的金属片制成，如图1和图3中所指示。盖子元件1(底板4的表面区域，包括数个凸耳5)的延伸部允许实现良好的散热。盖子元件1可以实现为模制件，优选呈一体模制件，并且功能区域F的构造可以进一步包括用于相应单元或其它部件的对应凹口。盖子元件1的模制件的对应凹口和凸起部分能够改善盖子元件1的机械稳定性(特别是对弯曲或扭转的稳定性)。
盖子元件1的金属片可以是具有预定厚度D的钢板，所述厚度在大约0.5mm至大约5mm范围内，优选在大约2mm至3mm范围内。作为替代方案，金属片可以由铝合金组成，就盖子元件1作为散热器的功能而言，铝合金具有较高的导热性。
以上所述的构造和操作模式允许将外壳装置3用在工业机器中，或例如用在机动车辆中，一方面，相对于暴露在灰尘和水分环境下而言，机动车辆中的应用条件苛刻，而另一方面，在机动车辆中，振荡、冲击和振动都会将相当大的机械力(也就是外力)施加在外壳装置3上，并因而施加到布置在外壳装置3中的构件上。因此，根据以上描述的外壳装置3非常适用于工业机器中，且特别适合于用在具有不利环境条件和机械应力的机动车辆中。举例而言，外壳装置3可被设计用于容纳配备有电子部件的电路板，所述电子部件被提供对用于机动车辆或工业机器中构件的功率控制，例如，用于控制与风扇相关联的电动机。
盖子元件1也可以由弹性但牢固的塑料材料、通过对应的塑料注射成型工艺来形成，从而只允许低的散热水平。如果盖子元件1由金属材料制成，例如由上述具有预定厚度D的金属片制成，那么盖子元件1可以通过冲压工艺形成。取决于所述单元的类型和安置方式，所提到的凸起部分和凹口可以形成在功能区域F中，以用于容纳相应单元和部件以及弹性阻尼元件。另外，密封元件8也可以布置在沿着底板4的外圆周延伸的对应环形凹口中(功能区域F的边缘与底板4的边缘之间)，以使得可以防止密封元件8在组装过程中，即在组装盖子元件1和外壳件2的过程中发生移位。
已基于示例性实施方案并参考附图来较为详细地描述了本发明。然而，本领域技术人员将了解，根据所述附图的本发明的配置、附图与说明书中所阐明的构件和部件，以及其它示例性细节不应以限制性意义来解释。本发明并不限于附图中的指定图解，特别是不限于尺寸和布置方式。所有那些实施方案和变型都被视为包括在本发明中，其均归入所附的保护性权利要求中。

Claims (10)

1.一种盖子元件，其可以连接至另一外壳件(2)以用于封闭所述外壳件(2)中的开口(21)，其中：
所述盖子元件(1)一体式形成为模制件，
所述盖子元件(1)包括底板(4)，所述底板上形成有数个凸耳(5)，所述凸耳(5)从底板(4)延伸，并且
所述凸耳(5)相对于所述外壳件(2)布置在所述底板(4)上，所述布置的方式使得当所述外壳件(2)和所述盖子元件(1)放置在一起时，在所述凸耳(5)已经朝向所述外壳件(2)塑性弯曲之后，所述凸耳延伸至所述外壳件中所提供的凹口(7)中。
2.如权利要求1所述的盖子元件，其中延伸远离所述底板(4)的所述凸耳(5)全部或部分地朝向所述外壳件(2)弯曲，并且突出到所述外壳件(2)的所述凹口(7)中，其中所述凸耳(5)的远端部分(51)具有成形锁紧连接的性质。
3.如权利要求1或2所述的盖子元件，其中所述数个凸耳中的所述单个凸耳(5)具有相同或不同尺寸。
4.如权利要求1至3中任一项所述的盖子元件，其中所述盖子元件(1)由金属片制成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的盖子元件，其中所述盖子元件(1)的所述底板(4)包括用以布置功能元件的功能区域(F)，并且其中环形密封元件(8)围绕所述功能区域(F)布置在所述底板(4)上。
6.如权利要求5所述的盖子元件，其中所述功能元件包括发热单元，当所述盖子元件(1)和所述外壳件(2)处于组装状态时，所述功能区域(F)内的所述发热单元被压靠在所述盖子元件以达散热目的。
7.如权利要求5所述的盖子元件，其中所述密封元件(8)布置在所述底板(4)上，以使得当所述盖子元件(1)连接至所述外壳件(2)时，所述密封元件(8)压靠在所述底板(4)。
8.一种外壳装置，用于将功能元件容纳在其内部，所述外壳装置包括：
具有一个侧面的外壳件(2)，所述侧面提供有开口(21)以用于容纳功能元件，以及
如权利要求1至7中任一项所述的盖子元件(1)。
9.如权利要求8所述的外壳装置，其中所述盖子元件(1)的凸耳(5)被形成来使得其各自具有远端部分(51)，所述远端部分(51)在弯曲之后永久地布置在所述外壳件(2)的凹口(7)中，以用于建立成形配合连接。
10.如权利要求8所述的外壳装置，其中用于容纳功能元件的内部空间形成在所述盖子元件(1)与所述外壳件(2)之间，所述功能元件包括处于功能区域(F)内的发热单元，当所述盖子元件(1)与所述外壳件(2)处于组装状态时，所述发热单元被压靠在所述盖子元件以达散热目的。
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