CN111316037B - 用于装配到产品壁中的电光部件、包括壁的产品和装配方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于部件和用于在将接收该部件的产品壁中的开口的设计。该部件具有用于穿过开口的筒体，其中在该筒体的端部处具有一组凸耳。每个凸耳具有面向部件的头部部分的夹紧表面，并且在夹紧表面和头部部分之间的区域形成夹紧区。开口是例如圆形的。壁的阶梯式厚度部分遵循从局部最薄部分到局部最厚部分的弧。阶梯和/或凸耳朝向弧的局部最厚端部而向上倾斜。为了装配部件，将它插入穿过开口(例如，其中凸耳向内变形)，且然后将它扭转。扭转将凸耳与阶梯式厚度部分接合，从而提供渐进的棘轮式夹紧功能。

Description

用于装配到产品壁中的电光部件、包括壁的产品和装配方法

技术领域

本发明涉及一种用于安装在产品壁中的部件。该部件可以是例如用于提供输出(例如，光)或执行感测功能的电和/或光学部件。

背景技术

存在许多类型的产品，在这些产品中期望将部件安装穿过产品壁。

示例包括开关、灯、按钮、扬声器、麦克风、控制拨盘、温度计和其他传感器。

在一些示例中，部件的装配需要提供密封。例如，如果产品壁限定了液体存储容器，则需要液密密封。一个示例是储水容器。部件然后可包括用于将照明提供到容器中的可见光源、或用于提供水净化的UV光源。在其他应用中可能需要气密密封，或者可改为仅需要防尘屏障。

将部件安装在产品壁中通常需要将壁夹紧在部件的外凸缘和相对侧上的联接器(诸如，固定螺母)之间。

图1示出了部件穿过产品壁的开口的典型安装。产品壁10具有开口12，螺纹轴14被插入穿过该开口。螺母16套在螺纹轴14上被拧紧，使得产品壁10得以夹紧在凸缘18和螺母16之间。O形环密封件20实现水密或气密或防尘装配(根据需要)，并且还提供定位功能。

因此，存在部件的若干部分，这些部分是将部件装配到产品壁所特别需要的，而这意味着附加的成本以及附加的部件处理。还需要接近壁10的两侧以装配该部件(除非存在用于将螺母16保持就位并防止其旋转的附加部件)。

因此，需要一种更简单的设计，来使得能够将部件装配到产品或壳体壁中的开口中。

发明内容

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于安装穿过壁中的开口的电光部件，其中该电光部件包括：头部部分(26)，其具有凸缘(30)；筒体(28a)，其从头部部分(26)朝向筒体端部延伸，其中该筒体被布置成用于穿过壁的开口。电光部件还包括用于覆盖头部部分(26)的盖部分(32)，该盖部分(32)包括形成光透射窗的区域，其中该盖部分被布置成在凸缘上延伸，并在电光部件和壁之间提供压缩密封。

在一个实施例中，电光部件还包括用于将部件固定到壁的紧固件。该紧固件可以是例如螺母，该螺母被布置成收紧在螺纹部分上，该螺纹部分被形成于筒体的外部上。在另外的实施例中，紧固件可以是螺栓，该螺栓与被形成于筒体的内部上的螺纹部分进行协作。在另外的实施例中，紧固件可包括筒体上的一组凸耳，这些凸耳可在与头部部分相对的筒体端部处。这些凸耳可径向向外突出，其中每个凸耳具有面向头部部分的夹紧表面。

在一个实施例中，可仅从开口的一侧通过以下方式将该部件安装穿过该开口：将部件插入穿过开口，并执行扭转功能。然后，凸耳能够沿适当地设计的斜坡向上爬升(ride)，以提供夹紧功能，该斜坡形成产品壁的一部分。夹紧表面被用于限定棘轮型连接，因此提供自动锁定到期望的压缩状态。联接单元可以是部件的现有部分，诸如主壳体，而这意味着不需要附加的部件。这减少了处理，且因此节省了时间和费用。

部件可具有一组三个凸耳。这围绕开口提供了平衡的夹紧力。它们优选地围绕筒体的周向被均匀地间隔开。筒体本身优选地是圆柱形的。如果需要，可存在更多的凸耳。

凸耳的夹紧表面可平行于产品壁的平面，或者它们可以是倾斜的，例如具有在5度和25度之间的斜面(相对于产品壁的表面)。然后，该斜面可以与(产品壁的)斜坡的斜面匹配，使得提供平行的接触面。阶梯提供了咔嗒锁定功能，并且防止了凸耳的反向旋转。

联接单元可包括凸缘，并且头部部分在凸缘上方包括盖部分。盖部分提供通常压靠产品壁以提供如上文所提到的密封的面，尽管它可仅仅是为了提供美观的设计。凸缘提供固定，以将盖部分保持就位。

因此，盖部分可包括例如由橡胶形成的密封元件。以这种方式，盖部分用作密封件，而无需附加的O形环密封件。然而，盖部分仍可以是诸如光学部件之类的部件设计的现有部分。

凸耳优选地可径向向内弹性变形，使得当部件被插入穿过壁中的开口时，它们可向内弯曲。以这种方式，开口可以是圆。盖部分在开口的径向范围之外与产品壁接触，使得围绕开口提供密封。这可以被认为是机械密封，诸如压缩密封。压缩密封件(也被称为密封压盖)旨在当元件必须穿过压力或环境边界时将该元件密封。压缩密封件可执行三个功能：1，它抑制元件由于压力差而移动。2，它禁止气体或液体介质沿着元件泄漏。3，它可将电光装置与壁上的安装位置电隔离。盖部分还可包括密封环，该密封环突出到筒体的径向外边缘和壁开口的内表面之间的环形空间中。因此，可抵靠壁的外表面以及抵靠开口的内表面来提供密封件。

电光部件可以是电部件、光学部件或传感器(例如，压力传感器、光学传感器、温度传感器、湿度传感器、粒子传感器或气体传感器)。

在一个示例中，部件包括照明元件。这可用于在外部为产品的用户提供光，或者它可用于将光提供到容器中，例如用于水净化，或用于水照明目的(诸如，用于游泳池或水族馆)，或用于其他体积照明目的(诸如，用于陆上动物饲养器)。

部件可包括传感器，例如用于在风道中进行感测或者作为暖通空调系统(HVAC)的一部分。

在照明元件的情况下，它例如包括安装在联接单元内部的照明单元和在联接单元上方的盖部分，该盖部分形成光退出窗。于是，该盖部分是抵靠产品壁提供密封的同一个盖部分。照明单元例如包括UVLED模块。

在光电检测器元件的情况下，它例如包括安装在联接单元内部的光电检测器和在联接单元上方的盖部分，该盖部分形成光进入窗。于是，该盖部分是抵靠产品壁提供密封的同一个盖部分。可将光进入或退出窗称为盖的光透射窗。该光透射窗可以是盖的一个区域，或者整个盖都可以是光透射的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种产品，其包括壁，该壁具有用于接收部件的开口，其中该壁包括：

圆形的所述开口；以及

一组阶梯式厚度部分，其在开口的径向外部以及在壁的与部件将被安装所抵靠的一侧相对的一侧上，其中每个阶梯式厚度部分遵循从局部最薄部分延伸到局部最厚部分的弧。

该产品被设计成接收上文所定义的部件。通过向内变形的凸耳，部件被插入穿过开口。为此，它们可具有斜坡式的外面。通过旋转该部件，每个凸耳的夹紧表面沿着阶梯式弧爬升，从而渐进地增加夹紧力。阶梯提供将夹紧力锁定就位的棘轮功能。

外壁优选地是塑料的。因此，使部件在阶梯式厚度部分的阶梯上爬升所需的回弹性和弹性主要由部件(例如，由盖部分)所提供。

优选地，在阶梯式厚度部分的局部最厚端部处提供止动件。在止动件位置处，提供了预先设计的夹紧力以及对部件(特别是盖部分)的压缩。

本发明还提供了一种装置，其包括：

如上文所定义的产品；以及

如上文所定义的部件，其被安装穿过产品壁的开口，

其中每个凸耳的夹紧表面压靠阶梯式厚度部分的阶梯。

部件是例如电部件、光学部件或传感器。

装置是例如水净化装置。

本发明还提供了一种将部件装配穿过产品壁中的开口的方法，该方法包括：

将部件的联接单元插入穿过开口，该联接单元包括筒体和在筒体上的一组凸耳；以及

旋转该部件，使得每个凸耳的夹紧表面沿着壁的遵循弧的阶梯式厚度部分爬升，该阶梯式厚度部分从局部最薄部分延伸到局部最厚部分，其中阶梯朝向弧的局部最厚端部而向上倾斜，

其中当凸耳在旋转之后与局部最厚部分接合时，部件的头部部分抵靠产品壁被夹紧。

该方法提供了用于装配部件的简单的推动、扭转和锁定功能。可以全部从一侧执行该功能，并且随后只可以通过释放凸耳的扣合锁定并径向向内推动凸耳而从另一侧移除部件。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了用于将部件装配到产品壁的已知的联接布置；

图2示出了被装配到产品壁的开口中的部件；

图3以透视图示出了联接单元的设计；

图4示出了从下方被插入穿过产品壁的部件；

图5示出了开口的形状；

图6以示意图形式示出了产品壁的阶梯式厚度部分的形状；

图7示出了所安装的部件的剖视图；以及

图8更详细地示出了阶梯式厚度部分以及所插入的部件的凸耳。

具体实施方式

本发明提供了用于部件的设计和用于在将接收该部件的产品壁中的开口的设计。该部件具有用于穿过开口的筒体，其中在该筒体的端部处具有径向向外突出的一组凸耳。每个凸耳具有面向部件的头部部分的夹紧表面，并且在夹紧表面和头部部分之间的区域形成夹紧区。开口优选地是圆形的。壁的阶梯式厚度部分遵循从局部最薄部分到局部最厚部分的弧。阶梯和/或凸耳朝向弧的局部最厚端部而向上倾斜。为了装配部件，将它插入穿过开口(例如，其中凸耳向内变形)，且然后将它扭转。扭转将凸耳与阶梯式厚度部分接合，从而提供渐进的棘轮式夹紧功能。

图2以截面示出了被装配到产品壁24的开口中的部件22。

该部件包括用于抵靠产品壁24的外侧安装的头部部分26。该部件通过联接单元28联接到壁24。联接单元28具有：用于穿过产品壁的开口的筒体28a，该筒体从头部部分26突出；以及一组凸耳28b，其在筒体的与头部部分26相对的端部处。

凸耳28b(其可以在后面的附图中更清楚地被看到)从筒体径向向外延伸，并且在它们后面存在筒体的切除部分。凸耳可径向向内弹性变形到该切除部分中。凸耳的外边缘具有斜坡表面28c。该表面与产品壁中的开口接合，使得当将部件推入开口中时，斜坡表面28c引起凸耳径向向内变形。在部件被插入之后，这些凸耳迅速跳回。

联接单元28在顶部部分处具有凸缘30，并且头部部分26在凸缘30上方包括盖部分32。盖部分32具有底面32a，该底面压靠产品壁24，优选地以提供密封。凸缘30将盖部分32保持就位，使得盖部分的区域34可以被夹紧在凸缘30和产品壁24之间，因此以与O形环密封件相同的方式起作用。

盖部分32还具有唇部32b，该唇部延伸到壁24中的开口和筒体28a的外表面之间的径向空间中。

盖部分32例如包括密封元件，该密封元件可包括诸如硅树脂之类的橡胶。注意，盖部分32可改为是联接单元28的一体式部分，从而给出一件式设计而不是两件式设计。

盖部分32径向向外延伸超过壁24中的开口，以提供密封面32a。

图3以透视图示出了联接单元28的设计。

存在三个凸耳28b，它们围绕筒体28a沿周向被均匀地间隔开。凸耳28b从筒体28a径向向外突出，并且每个凸耳具有面向凸缘30并因此面向头部部分的夹紧表面40。夹紧表面40和头部部分之间的区域形成夹紧区。图3将筒体中的切口(cut-out)示为28d。

图4示出了从下方被插入穿过产品壁24的部件。筒体28a突出穿过开口42。在壁24的与部件被密封所抵靠的一侧相对的一侧上，存在三个阶梯式厚度部分44(针对每个凸耳为一个)。

阶梯式厚度部分44遵循从局部最薄部分44a延伸到局部最厚部分44b的弧。阶梯朝向弧的在最厚部分44b处的端部而向上倾斜。因此，阶梯式厚度部分的厚度一般增加，其中一系列阶梯下降用作锁定特征。

如图5中所示，开口42是圆形的。阶梯式厚度部分44各自被形成为进入壁24的背侧中的凹部(图5从部件被插入到其中的一侧来示出壁)。

图6以示意性(且展开)形式示出了产品壁24的阶梯式厚度部分44的形状。在该示例中，夹紧表面以及阶梯是倾斜的，并且阶梯的斜面与凸耳28b的夹紧表面40的斜面匹配，使得形成平行的界面。该斜面相对于凸缘30的平面(即，产品壁24的平面)例如在5度和25度之间。斜面意味着凸耳在旋转时沿斜面向上爬升，且然后停落(drop over)在边缘上，以提供扣合功能。注意，凸耳可改为是平坦的，并且棘轮功能仍将发生。

仅从一侧通过以下方式将部件安装穿过开口42：将部件插入穿过开口，并执行扭转功能。凸耳在初始插入期间向内变形，且然后迅速跳回。对于初始插入而言，使用一种旋转取向，使得凸耳穿过到达阶梯式厚度部分44的局部最薄端部。在随后的旋转期间，凸耳28b沿阶梯式厚度部分向上爬升，以提供锁定式夹紧功能。图6中示意性地示出的凸耳28b在扭转功能期间向左移动。凸耳28b沿阶梯式厚度部分44的斜面向上爬升，从而压缩盖部分32。盖部分32的弹性意味着它在越过阶梯之后即恢复，因此提供了棘轮型功能，使得凸耳28b不能相反地转动。凸耳的迅速跳回意味着不再可以从主部件侧(即，从图2中的顶部)将部件从壁移除，并且锁定的旋转意味着得以维持密封，因为部件无法旋转回去以释放由盖部分提供的密封件上的压力。随着凸耳被旋转，施加的夹紧力渐进地增加。

在阶梯式厚度部分44的局部最厚端部44b处，提供了止动件46，以用于限制凸耳的旋转。在止动件位置处，提供了预先设计的夹紧力以及对部件(特别是盖部分32)的压缩。止动件46也在图4中被示出。

图7示出了所安装的部件22的剖视图。在该示例中，该部件是照明元件。存在电路板70，其承载照明单元72，诸如用于照明的可见LED或用于水净化的UV LED。盖部分32用作光学输出窗。因此，它执行光学功能以及密封功能、和弹性地抬起头部部分以防止凸耳28b沿着阶梯式厚度部分44反向旋转的功能。

图8更详细地示出了阶梯式厚度部分44以及所插入的部件的凸耳28b。

为了移除部件，需要从底部实现接近(参考图2中的取向)。需要沿相反的方向旋转部件以释放夹紧力，而这可以通过在旋转部件的同时推动阶梯来实现。需要向内推动凸耳，以使得部件能够从壁中回传出。

本发明还提供了整体式装置，其将产品与其壳体壁24和被安装穿过产品壁的开口的部件22进行组合。整体式装置是例如水净化装置。

如上文所解释的，本发明还提供了一种将部件装配穿过产品壁中的开口的方法。第一步骤是将联接单元部分插入穿过开口。然后，旋转部件，使得每个凸耳的夹紧表面沿着阶梯式厚度部分爬升。当凸耳与局部最厚部分44b接合时，部件的头部部分抵靠产品壁被夹紧。

该方法提供了用于装配部件的简单的推动、扭转和锁定功能。可以全部从一侧执行该功能，并且随后只可以通过释放凸耳的扣合锁定而从另一侧移除部件。

本发明可被采用于将任何类型的装置附接穿过另一个装置的壁，例如以在壁的一侧处提供刺激(例如，照明或加热)或感测(光学的、热的)或提供用户界面(麦克风、扬声器、控制按钮)，例如其中从另一侧进行电连接。水净化装置的示例仅仅是许多示例中的一个。

因此，对于需要气密密封、液密密封或防尘密封的任何电、光学或传感部件的机械固定，本发明总体上是令人感兴趣的。

本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，根据对附图、公开内容和从属权利要求的研究，可以理解并实现所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不指示不能使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记均不应被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种用于安装穿过壁（24）中的开口（42）的电光部件（22），其中所述电光部件（22）包括：

头部部分（26），用于抵靠所述壁（24）的外侧安装，以及

联接单元（28），

其中所述联接单元（28）包括：

在所述联接单元（28）的顶部部分处的凸缘（30），

筒体（28a），从所述联接单元（28）的所述顶部部分朝向筒体端部延伸，所述筒体（28a）被布置成用于穿过所述壁（24）的所述开口（42），

其中所述头部部分（26）包括盖部分（32），所述盖部分（32）被布置成在所述凸缘（30）上延伸并用作光透射窗，并且

其中所述凸缘（30）被布置成将所述盖部分（32）保持就位，使得所述盖部分（32）的区域（34）能够被夹紧在所述凸缘（30）和所述壁（24）之间，以在所述电光部件（22）和所述壁（24）之间提供压缩密封。

2.根据权利要求1所述的电光部件（22），其中所述电光部件（22）是照明元件。

3.根据权利要求1所述的电光部件（22），其中所述电光部件（22）是光电检测器。

4.根据任一前述权利要求所述的电光部件（22），其中所述电光部件（22）还包括用于将所述电光部件（22）固定到所述壁（24）的紧固件。

5.根据权利要求4所述的电光部件（22），其中所述紧固件包括螺母，所述螺母被布置成与被形成于所述筒体（28a）上的螺纹部分进行协作。

6.根据权利要求4所述的电光部件（22），其中所述紧固件包括所述筒体（28a）上的与所述头部部分（26）相对的一组凸耳（28b），所述凸耳径向向外突出，并且其中每个凸耳（28b）具有面向所述头部部分（26）的夹紧表面。

7.根据权利要求6所述的电光部件（22），其中所述凸耳（28b）能够径向向内弹性变形。

8.根据权利要求2所述的电光部件（22），其中所述照明元件包括UV LED模块。

9.一种装置，包括：

产品，包括壁（24），所述壁具有圆形开口（42）以及一组阶梯式厚度部分（44），所述一组阶梯式厚度部分（44）在所述开口（42）的径向外部，并在所述壁（24）的第一侧上，每个阶梯式厚度部分（44）遵循从局部最薄部分（44a）延伸到局部最厚部分（44b）的弧；以及

根据权利要求6所述的电光部件（22），

其中所述电光部件（22）被安装穿过所述产品的所述壁（24）的所述开口（42），并抵靠所述壁（24）的第二侧安装，所述第二侧与所述壁（24）的所述第一侧相对，并且

其中每个凸耳（28b）的所述夹紧表面压靠阶梯式厚度部分（44）的阶梯。

10.根据权利要求9所述的装置，包括水净化装置。

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