CN111810636A - 用于具有尖锐拐角的方形件的条带密封件 - Google Patents

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Abstract

一种密封元件，该密封元件具有大致呈直角的外拐角并由预制件形成。该预制件由密封材料的条带形成，该密封材料的条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，该第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，该第二纵向侧部表面在其中形成有凹口。凹口相对于条带的纵向方向与突出部对准。条带的第一部段形成至突出部的第一侧，并且条带的第二部段形成至突出部的第二侧。在第一部段弯曲成垂直于第二部段之后，突出部形成密封元件的大致呈直角的外拐角。

Description

用于具有尖锐拐角的方形件的条带密封件
技术领域
本发明涉及密封元件，并且特别地涉及用于密封具有直角外拐角的矩形件的密封元件。
背景技术
密封元件通常存在于限定了穿过其中的流体流动路径的两个部件的接合处。密封元件可以例如被放置在两个部件的密封表面之间，两个部件配合以形成穿过机动车辆的空调系统的壳体的流体流动路径。
在某些情况下，密封元件可能需要接合包括直角内拐角和直角外拐角两者的整个密封表面、比如形成为大致矩形周缘形状的密封表面。例如，密封表面可以由围绕穿过空调系统的壳体形成的矩形开口的大致矩形的边沿或凸缘形成。
传统上，这样的密封元件可以由密封材料的长形条带制成，该密封材料的长形条带随后被弯曲或折叠成相应密封表面的规定的周长形状，该密封元件被构造成与该密封表面接合。然而，已经发现，当密封表面包括上述直角的内拐角和直角的外拐角时，这种密封材料的条带经常无法接合整个相应的密封表面。在密封材料的条带的弯曲或折叠期间，存在于密封材料内的表面张力趋于使密封元件在其每个拐角处被拉伸。密封材料在密封元件的每个外拐角处的拉伸使得每个外拐角具有大致弓形或倒圆的形状。
折叠的密封元件形成这种张紧的曲率的倾向，因此使得密封元件不期望地未能接合整个相应的密封表面，从而在由密封元件形成的密封中存在潜在的弱点。
因此，期望生产容易制造的密封元件，该密封元件能够覆盖具有呈直角的内拐角和呈直角的外拐角两者的整个密封接合表面。
发明内容
与本发明兼容并协调地，令人惊讶地发现了一种适合与具有呈直角的外拐角的密封接合表面接合的改进的密封元件。
在本发明的一个实施方式中，具有大致呈直角的外拐角的密封元件由预制件形成。该预制件由密封材料的条带形成，该密封材料的条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，该第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，该第二纵向侧部表面在其中形成有凹口。凹口相对于条带的纵向方向与突出部对准。条带的第一部段形成至突出部的第一侧，并且条带的第二部段形成至突出部的第二侧。在第一部段弯曲成垂直于第二部段之后，突出部形成密封元件的大致呈直角的外拐角。
还公开了制造密封元件的方法。该方法包括以下步骤：提供密封材料的片材，并从该密封材料的片材上切割该密封材料的条带。该条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，该第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，该第二纵向侧部表面在其中形成有凹口。凹口相对于条带的纵向方向与突出部对准。
还公开了制造多个密封元件的方法。该方法包括以下步骤：提供密封材料的片材，并从该密封材料的片材上切割多个该密封材料的条带。该条带中的每个条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，该第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，该第二纵向侧部表面在其中形成有凹口。限定条带中的每个条带的第一纵向侧部表面和突出部的切割也限定条带中的一个相邻的条带的第二纵向侧部表面和凹口。条带中的每个条带的切口和突出部相对于条带中的每个条带的纵向方向对准。
附图说明
通过阅读下面结合附图对本发明优选实施方式的详细描述，对于本领域技术人员而言本发明的上述以及其他目的和优点将变得明显。
图1是包括根据本发明的密封元件的密封组件的分解立体图；
图2是图1的密封元件布置在密封组件的密封接合表面上的局部分解立体图；
图3是用于形成密封元件的预制件的密封材料的片材的俯视图；
图4是示出了由预制件形成密封元件的方法的俯视图；
图5是根据本发明另一实施方式的用来形成包括外部和内部周缘拐角两者的密封元件的预制件的俯视图；以及
图6是包括外部和内部周缘拐角两者的密封元件的俯视图。
具体实施方式
以下详细描述及附图描述并示出了本发明的各种实施方式。该描述和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且不意在以任何方式限制本发明的范围。对于所公开的方法、所呈现的步骤，其本质上是示例性的，并且因此步骤的顺序不是必需的也不是关键的。
图1至图4示出了根据本发明的实施方式的密封元件50及制造该密封元件的方法。密封元件50适用于接合第一部件的第一密封接合表面和第二部件的第二密封接合表面中的每一者，其中，第一部件和第二部件构造成配合以限定需要由密封元件50密封的流体流动路径。作为一个非限制性示例，流体流动路径可以是穿过机动车辆的空调系统的流动路径。
例如，图1和图2示出了包括第一密封接合表面42的第一壳体结构件41和包括第二密封接合表面46的第二壳体结构件45。所示的密封接合表面42、46中的每一者包括下述形状：该形状类似于具有四个直角内拐角48和四个直角外拐角49的矩形框架的形状。应理解的是，短语“内拐角”是指其中形成拐角的配合表面或边缘形成为大致凹入的表面布置，而短语“外拐角”是指其中形成拐角的配合表面或边缘形成为大致凸出的表面布置。如本文中所使用的，“大致”被定义为“相当程度”或“接近”或如本领域普通技术人员所理解的其他含义。如果由于某种原因，“大致”所提供的不精确性在本领域中不被理解为具有这种普通含义，则在本文中使用的“大致”至少表示由于测量或使用这些参数的普通方法可能引起的变化。
第一壳体结构件41被示出为包括第一开口43，该第一开口43具有由大致矩形的边沿44围绕的大致矩形的横截面形状，其中，第一密封接合表面42形成围绕边沿44的外周表面的凸缘。第二壳体结构件45包括具有大致矩形横截面形状的第二开口47，其中，第二密封接合表面46围绕第二开口47。第二密封接合表面46可以包括与第一密封接合表面42大致相同的尺寸和形状，包括具有四个直角内拐角48和四个直角外拐角49。当第一密封接合表面42和第二密封接合表面46根据需要而在密封元件50的压缩方向上朝向彼此移动时，第二开口47可以定尺寸成将第一壳体结构件41的边沿44接纳在该第二开口中。第一开口43和第二开口47配合以形成穿过由第一壳体结构件41和第二壳体结构件45配合而形成的组合壳体的流体流动路径。密封元件50因此构造成用于放置在第一密封接合表面42与第二密封接合表面46之间，以用于密封由配合的壳体结构件41、42限定的流体流动路径。
根据需要，密封元件50可以由单一材料形成，或者密封元件50可以由两种或更多种材料的层压结构件制成。例如，密封元件50可以由单一的聚合物密封材料形成，或者密封元件50可以包括聚合物密封材料的层和至少一个粘合剂的附加层，以用于紧固密封元件50相对于相应的密封接合表面的位置。如果使用粘合剂层，则密封元件50可以另外包括可移除的背衬材料层和可能的附加基层(未示出)，该可移除的背衬材料层用于在将密封元件50联接至相应的密封接合表面时选择性地暴露粘合剂，该可能的附加基层适于在其上接纳粘合剂并适于联接至密封材料的层。不管用来形成密封元件50的层数是多少，应理解的是，聚合物密封材料的主层形成了密封元件50中的大部分，使得任何附加的粘合剂或衬里层的包含物不会显著改变本发明的基本特征。
形成密封元件50的聚合物材料可以是任意合适的聚合物材料，该聚合物材料具有在被压缩在相应的密封表面42、46之间时弹性地和恢复性地变形的必需特性。作为非限制性示例，聚合物材料可以是热塑性材料、弹性体或其共聚物。聚合物材料可以形成为包括期望的孔隙率和弹性的泡沫结构。作为非限制性示例，如果使用泡沫结构，泡沫可以由乙丙丙烯二烯单体(EPDM)橡胶或聚氨酯形成。根据需要，聚合物材料可以是包括聚合物材料和至少一种填充材料两者的复合材料。本领域的技术人员应理解的是，本文中所公开的概念适用于各种不同的弹性密封材料，如在本文中所公开的，这些弹性密封材料通常在折叠或弯曲过程中发生弹性变形时经受表面张力。
如图3和图4所示，可以从上述材料或层压件中的一者的片材60上切割或以其他方式移除密封元件50。在下文中，为了简单和清楚起见，将假设片材60由单一密封材料形成，而不存在诸如前述的粘合剂层或背衬层的任何附加层。
片材60包括整体上大致恒定的高度尺寸，其中，当密封原件50被压缩在第一壳体结构件41与第二壳体结构件45之间时，该高度尺寸在密封元件50的压缩方向上延伸。从片材60上去除密封元件50可以包括从片材60上切割或以其他方式剪切出密封元件50的预制件55的期望的周边形状，以使预制件55包括在整体上类似于片材60的大致恒定的高度。可以以垂直于片材60的平面的方式实施片材60的切割或剪切以使得预制件55包括布置成平行于预制件55的高度方向的周向表面。根据需要，例如可以在模切过程中将预制件55从片材60上移除。
在切割过程之后，预制件55呈现为密封材料或层压密封结构件的长形条带62。条带62的周向表面包括第一端部表面63、布置成与第一端部表面63相反的第二端部表面64、将第一端部表面63连接至第二端部表面64的第一侧部表面65、以及布置成与第一侧部表面65相反的第二侧部表面66，并且该第二侧部表面还将第一端部表面63连接至第二端部表面64。第一侧部表面65和第二侧部表面66在条带62的纵向方向上大致彼此平行地延伸。条带62的宽度方向被布置成垂直于其纵向方向和高度方向中的每一者，并且在第一侧部表面65与第二侧部表面66之间延伸。
如图4所示，条带62的第一侧部表面65包括多个纵向间隔开的突出部71，而条带62的第二侧部表面66包括多个纵向间隔开的凹口81，其中，突出部71中的每个突出部71相对于条带62的纵向方向与凹口81中的相应的一个凹口对准。
突出部71中的每个突出部形成凸出表面，该凸出表面具有大致三角形的横截面形状，该横截面形状是穿过在条带62的宽度和纵向方向上延伸的平面而截取的。更具体地，突出部71中的每个突出部通过配合第一倾斜表面73而形成，第一倾斜表面73布置成相对于相反布置的第二倾斜表面74成直角，从而使倾斜表面73、74中的每一者相对于条带62的纵向方向倾斜45度。倾斜表面73、74在突出部中的每个突出部的指向条带62的宽度方向的尖端72处相遇。如在第一侧部表面65与第二侧部表面66之间测量的，尖端72可以与第一侧部表面65的周边部分间隔开大约一半的条带62的宽度尺寸。
凹口81中的每个凹口形成凹入表面，该凹入表面具有大致三角形的横截面形状，该横截面形状是穿过在条带62的宽度和纵向方向上延伸的平面而截取的。更具体地，凹口81中的每个凹口通过配合第一倾斜表面83而形成，第一倾斜表面83布置成相对于相反布置的第二倾斜表面84成直角，从而使倾斜表面83、84中的每一者相对于条带62的纵向方向倾斜45度。凹口81中的每个凹口的尖端82指向条带62的宽度方向，并且定位成与突出部中的相应的一个突出部71的指向方向对准。凹口81中的每个凹口的尖端82可以与第二侧部表面66的周边部分间隔开大约一半的条带62的宽度尺寸。
突出部71中的每个突出部的第一倾斜表面73布置成平行于凹口81中的一个凹口的相应的第一倾斜表面83并且与该相应的第一倾斜表面83纵向对准，而突出部71中的每个突出部的第二倾斜表面74布置成平行于凹口81中的一个凹口81的相应的第二倾斜表面84并且与该相应的第二倾斜表面84纵向对准。
第一端部表面63和第二端部表面64中的每一者均被示出为布置成相对于条带62的纵向方向呈大约45度的倾斜表面，但应理解的是，在条带62的相应端部处可以使用任意两种互补的形状，以在条带62形成密封元件50的最终形状时在第一端部表面63与第二端部表面64之间的接合处形成连续的密封元件50。
对准的成对的突出部71和凹口81将条带62划分成下述多个部段，多个部段构造成用于在密封元件50的形成期间相对于彼此折叠。所示的条带62包括位于中心的第三部段93、围绕第三部段93的第二部段92和第四部段94、以及围绕第二部段92和第四部段94的第一部段91和第五部段95。第三部段93的长度大致等于第一部段91和第五部段95的组合长度，而第二部段92的长度大致等于第四部段94的长度。在所提供的示例中，第三部段93以及组合的第一部段91和第五部段95具有比第二部段92或第四部段94更长的长度，但应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对不同部段91、92、93、94的长度进行修改以产生具有任何期望尺寸的矩形形状的密封元件50。
参照图4，公开了折叠条带82以实现密封元件50的最终构型的方法。如与凹口81中的每个凹口相邻的弯曲箭头所示，第一部段91相对于第二部段92折叠并且第五部段95相对于第四部段94折叠。第一部段91和第五部段95的折叠使得第一部段91和第五部段95布置成垂直于第二部段92和第四部段94。接下来，将第一部段91和第二部段92的第一组合以及第四部段94和第五部段95的第二组合分别相对于第三部段93折叠，直到第二部段92和第四部段94布置成垂直于第三部段93。在条带62折叠之后，具有相应形状的第一端部表面63和第二端部表面64接合，以形成具有封闭矩形形状的密封元件50。应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，部段91、92、93、94、95可以以任何期望的顺序相对于彼此折叠。
如能够从图1、图2和图4观察到的，条带62的每90度的折叠使得凹口81中的每个凹口的第一倾斜表面83和第二倾斜表面84被放置成彼此抵接。同时，条带62的折叠还使得突出部71中的每个突出部的第一倾斜表面73和第二倾斜表面74以如下方式拉伸：其中，使突出部71中的每个突出部的尖端72靠近凹口81中的相应的一个凹口81的尖端82。换句话说，在每对经对准的突出部71中的一个突出部和凹口82中的相应的一个凹口处的折叠过程包括：形成密封元件50的密封材料在条带62的宽度方向上被压缩，而形成条带62的第一倾斜表面73和第二倾斜表面74的密封材料在条带62的纵向方向上延长。
令人惊讶地发现，在折叠过程期间，密封材料的上述压缩和延长导致密封元件50包括大致上直角的外拐角58，该外拐角58对应于折叠过程之前形成在条带62中的突出部71中的每个突出部。呈直角的外拐角58中的每一者包括：条带62的预先限定突出部中71中的每个突出部的第一倾斜表面73的部分，该第一倾斜表面73布置成大致平行于条带62的预先限定的第一侧部表面65的相邻部分；以及条带62的预先限定突出部71中的每个突出部的第二倾斜表面74的部分，该第二倾斜表面74布置成大致平行于条带62的预先限定第一侧部表面65的相邻部分。
在折叠过程之后，呈直角的外拐角58中的每一者的形成有利地使得密封元件50在被放置在第一密封接合表面42与第二密封接合表面之间46时，能够与相应的壳体结构件41、45的第一密封接合表面42和第二密封接合表面46的全部接合。例如，参照图2，明显地，密封元件50在放置成与第一密封接合表面42接合时与整个第一密封接合表面42接合，包括在形状上与形成第一密封接合表面42的外拐角中的每个外拐角大致对应的密封元件50的外拐角58中的每个外拐角。
如图3所示，突出部71中的每个突出部与凹口81中的相应的一个凹口的对准还使得能够以嵌套构型从片材60切割出多个条带62，其中，对应于突出部71中的一个突出部的切割也对应于条带62中的一个相邻条带的凹口81中的一个凹口。通过消除片材60的内部部分内的任何不必要的空隙，突出部71和凹口81的这种嵌套构型有利地减少了在每个密封元件50的形成期间浪费的材料量。例如，在没有形成相应的突出部71的情况下从片材60去除每个凹口81会导致在片材60内形成多个三角形空白，其中，空白中的每一空白代表片材60的必须废弃或以其他方式重新利用的部分。
第一端部表面63和第二端部表面64的配合形状还允许相对于第二方向以重复的方式切割条带62，该第二方向布置成垂直于堆叠的第一方向，从而进一步减少切割过程期间材料的浪费量。
密封元件50被示出并描述为接合具有大致矩形框架形状的密封表面，该密封表面包括具有矩形形状的内表面和具有矩形形状的外表面，但对于本领域的技术人员应该明显的是，在本文中公开的概念可以适于形成适用于接合具有任意样式的直角内拐角和直角外拐角的任何密封表面的密封元件。
例如，图5示出了形成用于与不规则形状的密封接合表面接合的密封元件150的预制件155，该不规则形状的密封接合表面包括绕其周沿的内拐角和外拐角。预制件155包括与图1至图4的预制件55相似的方式的纵向对准的凹口156和突出部157，但凹口156和突出部157形成在预制件155的每个相反的纵向侧上。所形成的预制件155的形状还能够形成为嵌套且重复的构型，以从片材上切割而不必浪费片材的内部部分。如图6所示，预制件155可以折叠成大致L形的密封元件150，该密封元件150绕其周缘包括五个外拐角和一个内拐角。应进一步理解的是，凹口和突出部可以以任何样式形成在相应的预制件的相反侧上并且以任意期望的彼此之间的距离形成，以便形成任意具有直角的内拐角和外拐角的期望的密封接合形状。
从前文的描述，本领域技术人员能够容易确定本发明的基本特征，且在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各自改变和修改以使之适于各种用途和条件。

Claims (20)

1.一种用于形成密封元件的预制件，所述预制件包括：
密封材料的条带，所述密封材料的条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，所述第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，所述第二纵向侧部表面具有形成在其中的凹口，其中，所述凹口与所述突出部相对于所述条带的纵向方向对准。
2.根据权利要求1所述的预制件，其中，所述凹口和所述突出部的尺寸和形状相同。
3.根据权利要求1所述的预制件，其中，所述突出部由第一倾斜表面和相反布置的第二倾斜表面形成。
4.根据权利要求3所述的预制件，其中，所述第一倾斜表面布置成垂直于所述第二倾斜表面。
5.根据权利要求3所述的预制件，其中，所述第一倾斜表面布置成相对于所述第一纵向侧部表面成45度角，并且其中，所述第二倾斜表面布置成相对于所述第一纵向侧部表面成45度角。
6.根据权利要求3所述的预制件，其中，所述条带的第一部段形成至所述突出部的第一侧，并且所述条带的第二部段形成至所述突出部的第二侧，其中，在使所述第一部段弯曲成垂直于所述第二部段之后，所述突出部形成所述密封元件的呈大致直角的外拐角。
7.根据权利要求6所述的预制件，其中，在使所述第一部段弯曲成垂直于所述第二部段之后，所述密封材料在所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面的每一者处延长。
8.根据权利要求1所述的预制件，其中，在模制切割过程中从所述密封材料的片材中切割出所述条带。
9.根据权利要求8所述的预制件，其中，从所述密封材料的所述片材中切出多个所述条带，其中，限定所述条带中的一个条带的所述第一纵向侧部表面和所述突出部的切割也限定了所述条带中的相邻的一个条带的所述第二纵向侧部表面和所述凹口。
10.根据权利要求1所述的预制件，其中，所述密封材料是聚合物材料。
11.根据权利要求10所述的预制件，其中，所述密封材料是弹性体或热塑性塑料中的一种。
12.根据权利要求10所述的预制件，其中，所述密封材料是可弹性变形的和多孔的。
13.根据权利要求1所述的预制件，其中，所述第一纵向侧部表面包括多个所述突出部，并且所述第二纵向侧部表面包括多个所述凹口，其中，所述突出部中的每个突出部相对于所述条带的所述纵向方向与所述凹口中的对应的一个凹口对准。
14.一种制造密封元件的方法，包括以下步骤：
提供密封材料的片材；以及
从所述密封材料的所述片材中切割出所述密封材料的条带，所述条带包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，所述第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，所述第二纵向侧部表面具有形成在其中的凹口，其中，所述凹口与所述突出部相对于所述条带的纵向方向对准。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使所述条带的形成至所述突出部的第一侧的第一部段弯曲成垂直于所述条带的形成至所述突出部的第二侧的第二部段的步骤，以形成所述密封元件的大致呈直角的外拐角。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述突出部由第一倾斜表面和相反布置的第二倾斜表面形成，其中，使所述第一部段弯曲成垂直于所述第二部段形成所述大致呈直角的外拐角，所述大致呈直角的外拐角包括布置成大致平行于所述第一部段的所述第一倾斜表面和布置成大致平行于所述第二部段的所述第二倾斜表面。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，多个突出部从所述条带的所述第一纵向侧部表面突出，并且在所述第二纵向侧部表面上形成有多个凹口，其中，所述突出部中的每个突出部与所述凹口中的相应的一个凹口相对于所述条带的纵向方向对准。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述密封材料的所述片材中切割出多个所述条带，其中，限定所述条带中的一个条带的所述第一纵向侧部表面和突出部的切割也限定了所述条带中的相邻的一个条带的所述第二纵向侧部表面和所述凹口。
19.一种制造多个密封元件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供密封材料的片材；以及
从所述密封材料的所述片材中切出多个所述密封材料的条带，所述密封材料的条带中的每一者包括第一纵向侧部表面和相反布置的第二纵向侧部表面，所述第一纵向侧部表面具有从其突出的突出部，所述第二纵向侧部表面具有形成在其中的凹口，其中，限定所述条带中的每个条带的所述第一纵向侧部表面和所述突出部的切割还限定了所述条带中的一个邻近的条带的所述第二纵向侧部表面和所述凹口，其中，所述条带中的每个条带的凹口和突出部相对于所述条带中的每个条带的纵向方向对准。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使所述条带中的每个条带的形成至相应的所述突出部的第一侧的第一部段弯曲成垂直于所述条带中的每个条带的形成至相应的所述突出部的第二侧的第二部段。
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