CN107848421B - 用于仪表壳体的压力补偿器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于壳体的隔室(26)的压力补偿器，该压力补偿器包括壳体壁(24)，该壳体壁具有位于在隔室的内侧的内部区域(Zi)与在隔室的外侧的外部区域(Ze)之间的开口(34)。壳体壁还包括限定所述开口的一部分的环形部(38)。密封件(32、132)接合环形部并坐置在开口中以密封开口，密封件包括挠性隔膜(50、150)，该挠性隔膜具有穿过挠性隔膜的常闭狭缝(58、158)。密封件构造成使得隔膜通常在当密封件与环形部接合时迫使狭缝闭合的第一方向上被压缩。隔膜设置成使得：内部区域与外部区域之间的压力差迫使隔膜沿使狭缝打开、由此在内部区域与外部区域之间形成通路(62)的方向挠曲，从而降低压力差。

Description

用于仪表壳体的压力补偿器
技术领域
本发明涉及补偿对诸如机动车仪表等的内部之类的密封隔室有影响的压力变化的方法。
背景技术
在机动车上使用的仪表包括例如运行时间、发动机温度和其他信息的数字显示器。由于机动车可以是牵引式的以穿越崎岖地形，因而仪表必须是坚固的以承受振动和冲击。仪表还必须被较好地密封以防止细小粉尘和湿气侵入仪表中。为了方便起见，包括电子部件和其他部件并且意在防止粉尘和湿气侵入的仪表壳体的内部将被称为仪表隔室，或者简称为“隔室”。
过去，用于密封仪表隔室的技术包括使经过滤的空气进入及离开隔室的小的被动通气孔。因此，隔室与环境空气之间的通路是持续打开的，并且依靠过滤器来防止细小颗粒的侵入。持续打开的空气通路通过允许隔室之间的空气流以平衡仪表内部和外部的压力来补偿环境压力的变化。在这种设计中，重要的是，该通气孔还在允许压力平衡空气流的同时防止湿气进入隔室。为此，通常选择多孔疏水性材料用作通气口的过滤器，所述过滤器跨越通向隔室的开口或通道。然而，这种材料并不是完全有效的，并且随着时间的推移，持续打开的通气方式将使湿气在仪表隔室内积累，这导致腐蚀和其他问题，包括当湿气在仪表显示器上凝结时仪表显示器的起雾。
上述问题的一个先前的解决方案是将一包干燥剂材料置于隔室内，但这只是使所述问题延迟了与干燥剂达到饱和所需的时间一样长的时间。
因为环境压力的较大变化，例如，当仪表通过空运或者以其他方式被运输至高海拔时发生的压降会导致隔室水密封件的失效和/或显示器和其他部件的变形，所以将隔室完全密封(即，消除持续打开的通气孔)并不是实际可行的选择。
发明内容
本发明涉及上述问题的解决方案并且尤其提供了一种通过下述方式补偿对密封隔室有影响的压力变化的方法：消除现有技术中的环境空气与隔室内部之间的持续打开的通路但间断性地且短暂地打开通路以防止极端压力差造成损坏。
附图说明
本发明的其他优点和特征将通过研究本说明书的下述部分和附图而变得清楚，在附图中：
图1为仪表的示图，其包括包含本发明的压力补偿器装置的优选实施方式的仪表的一部分的横截面图。
图2为沿着图1的线F-F截取的截面图。
图3是与图1类似、但绕水平中心线旋转了90度的横截面图。
图4是图1的压力补偿器装置的密封部件的放大横截面图，其示出了密封件的隔膜部件的操作。
图5是与图1类似的图，但其示出了本发明的替代性实施方式。
具体实施方式
图1至图4示出了根据本发明形成的压力补偿器20的优选实施方式。在此实施方式中，压力补偿器20被结合到在机动车上使用的并且包括例如运行时间、发动机温度和其他信息的数字显示器的仪表的壳体中。由于机动车可以是牵引式的以穿越崎岖地形，因而仪表必须是坚固的以承受振动和冲击。仪表还必须被较好地密封以防止细小粉尘和湿气侵入仪表中。该装置可以被结合到包括容置用于前照灯等的光源的壳体的各种壳体中的任一种壳体中。
附图描绘了包括壳体的仪表的一部分，该壳体通常包括壳体壁24，在壳体壁24内形成有封装仪表电子部件(未示出)的隔室26。该壳体还包括用作用于仪表显示器的窗口28的透明部分。可以将隔室视为具有相对于其周围空间密封的内部区域“Zi”，该周围空间可以被视为外部区域“Ze”，外部区域“Ze”在大多数情况下会是环境空气。壳体22由被接合并被密封(被图1中以30描绘的示例性壁密封件密封)以保持内部区域Zi与外部区域Ze分开且相对于外部区域Ze密封的部件组装而成。
本发明的压力补偿器20是壳体22的一部分或者附接至壳体22，以用于在内部区域Zi与外部区域Ze之间不存在持续打开的通路的情况下补偿对密封隔室26有影响的压力变化。如将变得清楚的，压力补偿器20包括用于使壳体中的位于内部区域Zi与外部区域Ze之间的开口34常闭的密封件32。在一个实施方式中，开口34包括位于壳体壁24中的经扩孔的孔，该经扩孔的孔形成开口的扩孔部分36，扩孔部分36与该开口的由沿径向向内突出的环形部38形成的直径相对较小的部分相邻。密封件32由挠性材料比如硅橡胶形成并且主要通过接合环形部38而坐置在开口34中。
密封件32在某种程度上呈杯形，密封件32具有大致筒形的侧壁40和对密封件中的中央开孔44敞开的内侧部42。密封件32的外侧部46包括形成在其中的浅的圆形外凹部48，并且在凹部48与开孔44之间形成有挠性隔膜50，挠性隔膜50构造成响应于内部区域Zi与外部区域Ze之间的压力差而向内及向外弯曲或挠曲，如下面将进一步论述的。
密封件32经由形成在密封件的侧壁40中的外周凹槽52接合环形部38，其中，外周凹槽52定尺寸成紧密地接合该环形部(图1)。当如此接合时，此实施方式的密封件的侧壁40(从内部区域Zi)向外延伸以伸出到开口34的扩孔部分36中。此处，密封件的侧壁40包括外周的沿径向突出的肋状部54，肋状部54的截面例如可以为半圆形。肋状部54在隔膜处于正常或松弛取向时环绕隔膜的假想中央平面56(图1中的虚线)，其中，隔膜处于正常或松弛取向将在内部区域Zi与外部区域Ze之间没有显著的压力差的情况下发生。肋状部54的外径略大于开口34的扩孔部分36的直径，因此，密封件32的包括隔膜50的部分在密封件如图1中所示的那样安装时被略微压缩。
隔膜50设置有延伸穿过隔膜50的非常薄的中央直线形狭缝58。狭缝58优选地在密封件安装之前制成，并且一旦狭缝58就位，由密封件的受压缩的肋状部引起的且作用在狭缝58的宽度上的轻微的压缩力(在图2中由箭头60图示的力)迫使狭缝闭合。替代性地，狭缝58可以在密封件32安装之后制成。
无论何时在内部区域Zi与外部区域Ze之间产生压力差，如在例如仪表被运输至相对较高海拔地点时可能发生的，隔膜50都能够挠曲或弯曲得偏离其正常的等压或松弛的取向(图1)。外部区域Ze的压力下降将导致隔膜向外弯曲，这改变了(在此处增大了)内部区域Zi的体积并且具有降低该区域中的压力的作用，从而略微地补偿了外部区域Ze中产生的压降。
在内部区域Zi与外部区域Ze之间的压力差或压差变得极端的情况下，隔膜将向外弯曲(或者如果外部区域压力大于内部区域压力则向内弯曲)足以使狭缝58如图4中所图示的那样略微打开的量。这种极端的压差可能例如在仪表通过空运被运输时发生。将领会的是，在狭缝58打开的短暂的时间段内，提供了用于使空气从较高压力区域Zi向较低压力区域Ze移动的打开通路62，从而减小了这两个区域之间的压差。所述压差将减小直到隔膜的弹性克服了剩余的压差并使狭缝58闭合为止。即，隔膜的弹性将迫使隔膜返回到正常位置(图1)以使狭缝58闭合。
当狭缝如刚刚所描述的那样短暂地打开时，湿气有可能会进入隔室。优选地，压力补偿器20附加有多孔疏水性过滤器64，该多孔疏水性过滤器64例如以与密封件32的外侧部46相邻的方式附接至壳体壁24以遮盖所述开口，如图1中所示。尽管外侧部附接出于防止碎屑接触密封件的目的而是优选的，但是替代性地，过滤器64也可以以与密封件的内侧部42相邻的方式附接。
在通路62打开的短暂的时间段内，过滤器防止湿气和细小颗粒移动到隔室中。在这方面，可以设想的是，过滤器64是可选的，这是因为内部区域Zi与外部区域Ze之间的大部分压力差将不会极端得导致狭缝打开，所以开口可以由不一定是疏水性的过滤材料遮盖。此外，可以在隔室内放置干燥剂，这是因为狭缝58的不经常打开将为供给的吸湿干燥剂提供非常长的使用寿命。
图5描绘了作为压力补偿装置的替代性实施方式的压力补偿器120。在此实施方式中，密封件132比先前所描述的实施方式的密封件小，原因在于密封件132没有延伸到开口34的扩孔部分36中并接合扩孔部分36。而是，密封件132的截面总体上呈轮状或盘状(图5)，并且密封件132关于隔膜150的中央平面156对称。密封件132包括位于隔膜150两侧的两个圆形凹部148以及与前述凹槽52类似的外周凹槽152，外周凹槽152定尺寸成在密封件被安装时压缩地接合环形部38。值得注意的是，此压力补偿器120可以安装在简单的孔中。即，不具有扩孔特征或其他复杂特征的孔。
此实施方式的密封件也包括延伸穿过隔膜150的非常薄的中央直线形狭缝158。狭缝158在密封件安装之前或者密封件安装之后制成。由于隔膜在此实施方式中相对于环形部38居中，因而由于环形部和密封接合而产生的压缩施加轻微的压缩力，该压缩力作用在狭缝158的宽度上以迫使狭缝闭合。
压力补偿器120的该实施方式的压力补偿操作(在极端压差下隔膜挠曲并且狭缝短暂地打开)与上面结合前一实施方式所描述的相一致，此处将不再重复。
尽管前述描述是在优选实施方式的背景下进行的，但是可以设想的是，在不背离所要求保护的本发明的情况下，可以对这些实施方式进行修改。例如，密封件以及由环形部限定的形状不必是圆形的。椭圆形或其他形状将满足要求。类似地，在第一优选实施方式中所描述的肋状部可以构造成使得由其提供的压缩限于使狭缝闭合的方向。此外，可以设想的是，在不进行实验的情况下，狭缝的尺寸以及隔膜的尺寸和厚度可以针对隔室体积大小的任何给定应用、预期压力、装置使用的期望环境以及壳体的脆性或壳体水密封件的坚固性而被选择或“被调整”以获得最佳的压力补偿。

Claims (10)

1.一种用于壳体的隔室(26)的压力补偿器(20、120)，所述隔室(26)构造成用于机动车，所述压力补偿器(20、120)包括：壳体壁(24)，所述壳体壁(24)具有位于在所述隔室的内侧的内部区域(Zi)与在所述隔室的外侧的外部区域(Ze)之间的开口(34)，所述壳体壁包括限定所述开口的一部分的环形部(38)，并且所述壳体壁构造成支承在所述机动车上；以及密封件(32、132)，所述密封件(32、132)接合所述环形部并坐置在所述开口中以密封所述开口，所述密封件包括挠性隔膜(50、150)，所述挠性隔膜(50、150)具有穿过所述挠性隔膜(50、150)的常闭狭缝(58、158)，所述隔膜具有外周部分和内部部分，所述外周部分环绕所述内部部分，并且所述狭缝位于所述内部部分内；其中，所述密封件构造成使得所述隔膜在当所述密封件与所述环形部接合时迫使所述狭缝闭合的第一方向上被压缩；并且其中，所述隔膜设置成使得：所述内部区域与所述外部区域之间的压力差迫使所述隔膜沿使所述狭缝打开、从而为空气在所述内部区域与所述外部区域之间移动提供通路(62)的方向挠曲；并且其中，所述密封件具有第一端部和相反的第二端部，其中，当所述密封件将所述开口密封并且所述狭缝闭合时，所述第一端部基本上平行于第一平面并且基本上面向所述内部区域，所述第二端部基本上平行于第二平面并且基本上面向所述外部区域，并且所述隔膜基本上平行于第三平面，所述第三平面位于所述第一平面与所述第二平面之间。
2.根据权利要求1所述的压力补偿器，其特征还在于用于对移动穿过所述通路的空气进行过滤的疏水性过滤器(64)。
3.根据权利要求1或2所述的压力补偿器，其特征在于，所述密封件包括用于接纳所述环形部的外周凹槽(52、152)，所述凹槽定尺寸成使得所述环形部在所述密封件与所述环形部接合时沿所述第一方向压缩所述隔膜。
4.根据权利要求1或2所述的压力补偿器，其特征在于，所述壳体的所述开口还具有与所述环形部相邻的扩孔部分(36)，并且其中，所述隔膜包括用于在所述开口的所述扩孔部分中接合所述壳体的外周肋状部(54)，所述肋状部定尺寸成在所述密封件与所述环形部接合时沿所述第一方向压缩所述隔膜。
5.根据权利要求1或2所述的压力补偿器，其特征在于，所述隔膜形成为使得：在所述内部区域与所述外部区域之间不存在压力差的情况下，所述隔膜不挠曲并且所述狭缝是常闭的。
6.一种用于对壳体的隔室(26)进行压力补偿的方法，所述隔室(26)构造成支承在机动车上，所述方法包括下述步骤：
使所述壳体的一部分形成为限定位于在所述隔室的内侧的内部区域(Zi)与在所述隔室的外侧的外部区域(Ze)之间的开口(34)，并且所述壳体构造成支承在所述机动车上；
用密封件(32、132)密封所述开口，所述密封件(32、132)包括挠性隔膜(50、150)，所述挠性隔膜(50、150)具有穿过所述挠性隔膜(50、150)的常闭狭缝(58、158)，所述隔膜具有外周部分和内部部分，所述外周部分环绕所述内部部分，并且所述狭缝位于所述内部部分内；
沿迫使所述狭缝闭合的第一方向压缩所述隔膜；以及
将所述隔膜构造使得所述内部区域与所述外部区域之间的压力差迫使所述隔膜沿使所述狭缝打开、从而为空气在所述内部区域与所述外部区域之间移动提供通路(62)的方向挠曲；并且
其中，所述密封件具有第一端部和相反的第二端部，其中，当所述密封件将所述开口密封并且所述狭缝闭合时，所述第一端部基本上平行于第一平面并且基本上面向所述内部区域，所述第二端部基本上平行于第二平面并且基本上面向所述外部区域，并且所述隔膜基本上平行于第三平面，所述第三平面位于所述第一平面与所述第二平面之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征还在于对移过穿过所述通路的空气进行过滤的步骤。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于下述步骤：使所述密封件形成为包括外周凹槽(52、152)，所述外周凹槽用于接纳所述壳体的限定所述开口的一部分的环形部，并且所述外周凹槽定尺寸成使得当所述密封件与所述壳体的所述环形部接合时所述隔膜在所述第一方向上被压缩。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征还在于下述步骤：对所述开口的与所述壳体的限定所述开口的一部分的环形部相邻的部分进行扩孔；在所述密封件上形成用于在所述开口的扩孔部分中接合所述壳体的外周肋状部；以及将所接合的所述肋状部构造成在所述密封件与所述壳体的所述环形部接合时沿所述第一方向压缩所述隔膜。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于下述步骤：使所述隔膜形成为使得在所述内部区域与所述外部区域之间不存在压力差的情况下所述隔膜不挠曲并且所述狭缝是常闭的。
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