CN113767748B - 密封构件、密封系统及作业工具 - Google Patents

Abstract

一种用于对一体积部进行防水密封的密封构件(2)，包括中空的大致柱形的主体，还包括位于密封构件的相应的轴向端部处的密封区域。至少一个密封区域(5a)包括径向延伸的第一部分(6)和沿相反方向延伸的第二部分(7)，该第二部分与第一部分部分重叠。第二部分(7)具有自由端部，并且被布置成朝向第一部分(6)按压，从而与第一部分形成密封。一种密封系统，包括上述密封构件(2)、用于抵靠密封构件(2)邻接的密封座(9)以及用于将密封构件(2)压靠到密封座(9)的配对表面(11)。该密封座(9)包括倾斜表面(10)。一种作业工具(1)，包括上述密封系统，使得密封构件的至少一个密封区域被按压在作业工具的壳体与底盘之间。

Description

密封构件、密封系统及作业工具

技术领域

本公开涉及一种用于对一体积部进行防水密封的密封构件，该密封构件包括中空的大致柱形的主体，还包括位于密封构件的相应的轴向端部处的密封区域，至少一个密封区域包括径向延伸的第一部分和沿相反方向延伸的第二部分，该第二部分与第一部分部分重叠并且具有自由边缘。

本公开还涉及包括密封构件的密封系统。

本公开还涉及包括密封系统的作业工具。

背景技术

EP3549427A1公开了一种草坪割草机机器人，其中密封部分被布置成在内部主体与刀片保护罩之间进行密封。密封部分的平坦的顶部边缘和底部边缘被按压在内部主体的平坦表面与刀片保护罩的平坦表面之间。

EP3395149B1公开了一种草坪割草机机器人，其中密封部分被布置成围绕马达壳体的下部部分进行密封。与密封部分的其余部分相比，密封部分的顶部区段和底部区段具有加厚的轮廓。该轮廓的形状适于卡扣配合到对应的凹部中。

所提出的用于紧固密封构件的解决方案在某些情况下可以很好地工作，但是它们相应的密封效果可能不足以适用于所有应用。在某些情况下，例如需要并期望频繁地清洁草坪割草机的下侧或任何机器人作业工具的下侧的情况下，该密封可能不足以抵抗通过花园软管的冲洗。

可能出现的另一个问题是从长远来看，在将塑料部件紧紧地按压在固体密封构件上以获得更紧密的密封的情况下，塑料材料可能会随时间的推移而变形或蠕变。

发明内容

本发明的目的是解决或至少减轻上述问题的一部分或全部。为此，密封区域的第二部分被布置成距第一部分一段距离，以朝向第一部分按压，从而与第一部分形成密封。

这解决了在连接的两个部件之间提供防水密封的问题，其中，各个部件的尺寸公差较大，因此由密封件桥接的距离较大。此外，当密封区域的两个部分被朝向彼此按压时，弹性力将受到限制。因此，连接的部件上的应力受到限制。否则，这种应力可能导致部件中的材料的变形和蠕变，因此，利用公开的密封构件降低或消除随时间推移的泄漏风险。

在本发明的实施例中，第一部分和第二部分中的至少一者是弯曲的，以在部分压缩状态中在第一部分和第二部分之间形成具有椭圆形截面的密封。

因此，进一步增强具有限制在连接的部件上的应力的密封效果。椭圆形截面具体是在其长轴方向上提供密封力，而在短轴方向上接触面积特别大。可以以椭圆形截面进行密封，同时第一部分和第二部分也可以不形成具有封闭截面的形状，即，第二部分的自由边缘不必须与第一部分接触，以便形成大致椭圆形截面。

在本发明的实施例中，第一部分和第二部分中的至少一者是弯曲的，以在部分压缩状态中在第一部分和第二部分之间形成具有环形截面的密封。

因此，也进一步具有增强限制在连接的部件上的应力的密封效果。环形截面指的是任何封闭的或近似封闭的截面形状，其中，第一部分和第二部分在它们之间全部地或部分地限定出一空间，例如，封闭环。该环可以形成为圆形的，椭圆形的、泪珠形/液滴形的、楔形的、狭槽形的等。

在另一实施例中，第一部分和第二部分在部分压缩状态中在它们之间包围一定体积的空气。

由此获得的效果是，空气将提供可更容易压紧的密封，从而减小连接的部件的应力以及蠕变和泄漏的风险。

在另一实施例中，第一部分和第二部分在无载荷的状态下一起形成C形截面。

所提供的密封件在无载荷的状态下具有合适的形式，使得当压力施加在密封件上时，该密封件可变形为所需的具有优异密封性能的形状。在安装时所需要的用于将密封件及其部分保持在位的复杂措施可被最小化。

在又一实施例中，大致柱形的主体被打褶以形成波纹管。

因此，可以在所密封的体积部的长度改变的同时使得体积部端部的密封保持不受影响。这在例如当所密封的体积部包围可移动物体(例如草坪割草机中的切割单元)时可能是有用的。

在本公开的第二方面中，密封系统具有用于抵靠密封构件邻接的密封座，还具有用于将密封构件压靠到密封座的配对表面。

因此，可以增强密封效果，这是因为密封座和配对表面的相对轴向运动可以使得配对表面将密封构件的密封区域推向密封座。

在本公开的第二方面的另一实施例中，密封座包括倾斜表面，使得密封区域的第一部分与第二部分之间的过渡部邻接该倾斜表面。

因此，可以增强密封效果，这是因为密封座和配对表面的相对轴向运动可以使得配对表面将密封构件的密封区域推向倾斜表面的更靠近密封区域的部分。由此，在密封构件上提供了来自倾斜表面的逐渐增加的径向接触力。

在第二方面的实施例中，密封座以圆形延伸，并且倾斜表面为截头锥形。

由此，来自倾斜表面的接触力以及密封效果将在密封座的周围均匀地分布。

在另一实施例中，密封座包括位于其自由端部处的周向凸缘。

这可以具有在安装待密封的连接部件之前和期间很快将密封构件保持在位的效果。

在又另一实施例中，配对表面包括周向凸缘。

在另一实施例中，密封区域包括用于与凸缘互锁接合的凹部。

因此，当密封座或配对表面上的凸缘分别与密封区域上的凹部啮合时，密封构件的定位得到进一步改善。还可以获得增强的密封效果，这是因为凸缘和凹部可以形成迷宫式密封的一部分。

在本公开的第三方面中，包括密封系统的作业工具使得密封构件的至少一个密封区域被按压在筛网中的孔与延伸穿过该筛网的物品之间。

这具有便于清洁作业工具的下侧的效果，同时降低了水泄漏到作业工具内部的风险。

在第三方面的实施例中，筛网和物品中的至少一者由塑料制成。

因此，作业工具可以由轻质且耐用的材料制成，这可以很好地容纳密封构件。上述密封构件的优点在塑料结构中尤其明显。

在另一实施例中，作业工具是机器人作业工具。

优点在于，所有上述特征在机器人作业工具上特别有用，这是因为这种工具将在无人监督的情况下长时间操作。为此，需要水密密封以及频繁的清洁操作。

在本公开的又另一实施例中，作业工具是草坪割草机。

该特征的优点是在作业工具上施加防水密封，该作业工具用在那种需要频繁清洁的环境中，并且防水密封可能是有用的。

在更进一步的实施例中，筛网是底盘的下板，并且物品是壳体的一部分。

如果密封系统用于作业工具的壳体与底盘之间的密封，则由此可以获得特别的优点。

应该注意，本发明的实施例可以由本文中记载的特征的所有可能组合来实施。此外，应当理解，针对该设备描述的各种实施例都是可组合的。

附图说明

通过以下参考附图对本发明的优选实施例的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及其他目的、特征和优点，其中相同的附图标记将用于表示相同的元件，在附图中：

图1是包括根据本公开的密封构件的机器人作业工具的剖视图；

图2a是处于第一状态的密封构件的特写剖视图；

图2b是根据图2a的密封构件处于第二状态的视图；以及

图2c是根据图2a和2b的密封构件处于第三状态的视图。

所有附图都是示意性的而不必然按比例绘制，并且通常仅示出为了阐明实施例所必需的部分，其中可能省略了其他部分。

具体实施方式

图1示出作业工具1，在所公开的实施例中作业工具是机器人草坪割草机。草坪割草机1包括带有轮子17的底盘3和可移动地附接到底盘3的壳体4。包括刀具19的草坪割草单元18向下延伸穿过壳体4和底盘3。草坪割草单元18被密封构件2包围，该密封构件在很大程度上保护草坪割草单元18免受割草产生的污物和碎屑的影响。该密封构件2具有大致柱形的形状，并且设置有周向褶皱，以便形成波纹状的形状以在调节切割高度时适应草坪割草单元18的竖直运动。

密封构件2在其上部端部处附接到作业工具1，优选地在底盘3与壳体4之间被夹紧。底盘3与壳体4之间的联接部需要密封，以防止水和污物进入底盘3的内部空间，使得作业工具1的寿命将尽可能长。此外，由于底盘3的外部应该定期清洁，底盘与壳体4之间的联接部(密封构件2固定在该联接部处)还需要是防水的，以便防止水进入底盘3的内部。

图2a更详细地公开了密封构件2。仅公开了密封构件2的一区段，但是由于密封构件2及其固定结构大致为柱形，所有必要的信息通过图2a-图2c来看应当是清楚的。

在密封构件2的轴向端部处存在密封区域5a、5b。下部密封区域5b附接到草坪割草单元18的下部端部，使得刀具19从草坪割草单元的下部端部延伸，但是这个区域中的密封细节将不作为本公开的一部分。

密封构件2的上部密封区域5a布置成在密封座9与配对表面11之间被夹紧，其中密封座布置在底盘3上，配对表面布置在壳体4上。密封区域5a的第一部分6从密封构件2的上部端部径向向外延伸。密封区域5a的第二部分7结合到第一部分6并且向内延伸，即与第一部分相比沿相反的方向延伸。在从密封构件2的轴向观察时，第二部分7与第一部分6重叠。

在无负载的状态下，如图2a所示，第二部分7和第一部分6彼此间隔一定距离布置，一起形成具有C形截面的周向密封区域5a。第一部分6和第二部分7在过渡部20处接合。密封区域5a的第二部分7具有自由端部8，该自由端部8沿密封构件2的径向向内定向。因此，位于密封区域5a中的第一部分6和第二部分7可以成形为可变形成提供优异的密封性能的多种形状中的任何形状。

第二部分7距第一部分6一段距离且向内延伸并且在第一部分与第二部分之间具有过渡部20的这样的总体形状可以设置有诸如凹口、变薄部、凹部、加强肋等特征中的一个或多个，以促进其变形成具有对于所期望的应用来说最佳密封性能的形状。在具有较薄截面的区域中，密封构件的密封区域可以更容易地弯折，而在具有较厚截面的区域中，密封构件的密封区域可以更具刚性并且变形较小。例如，在过渡部20中，内侧处或外侧处的周向凹部可以使得在部分压缩状态中(即，在开始施加压力时)在该区域中周向弯折。第二部分7可以是能朝向第一部分6弯折的，并且在初始阶段保持其初始形状的同时用它的自由边缘8与第一部分接触，由此将一定体积的空气包围在第一部分6和第二部分7之间。在另一实施例中，可替代地或附加地，可以在第二部分7中设置周向凹部，由此使得第二部分7的区域可弯折。在施加压力时，密封区域5a处于部分压缩状态中，第二部分7中的变形可以向密封区域5a提供所期望的形状，从而产生对于一些应用来说可能是最佳的密封效果。

另一种可能性是使得第二部分具有均匀的厚度，但是对第二部分进行预成形使自由边缘8朝向第一部分6定向，即，第二部分7是弯曲的。过渡部20也可以以相似的方式预成形，以具有厚度均匀的连续曲率。

在图2a中，密封构件2的密封区域5a定位在底盘3的密封座9上。第一部分6与密封座9的环形平面区域21接触。过渡部20轻轻地接触密封座9的环形倾斜表面10。倾斜表面10具有截头锥形的形状，该倾斜表面径向布置在密封座9的环形平面区域21的外侧。

在密封座9的径向的内部端部处，可以设置有环形凸缘12。此外，可以在环形凸缘12与环形平面区域21之间设置有周向凹部15。密封构件2可以设置有与环形凸缘12配合的周向凹部14。密封构件2还可以设置有与密封座9的周向凹部15配合的周向凸缘16。由于相应的凸缘12、16和凹部14、15，密封构件2可以与密封座9形成迷宫式密封。此外，凸缘12、16和凹部14、15可以用于在将密封构件2在底盘3与壳体4之间夹紧之前正确地定位该密封构件。

形成在壳体4的下部上的配对表面11可以是平面，以在壳体4与底盘3接触时与密封区域5a的第二部分7的上侧接触。为了进一步提高夹紧效果，在配对表面11上可以设置有环形凸缘13，该环形凸缘在公开的布置中与凸缘12相对。

图2b公开了图2a所示的密封装置的第二状态。已经开始组装底盘3和壳体4，密封区域5a被部分压紧。第二部分7与配对表面11接触，该第二部分已经被朝向第一部分6压紧，并且可以形成管状形状，其中第二部分7的自由端部8可以与密封区域5a的上部唇缘22接触。空气可以被包围在由密封区域5a的第一部分6和第二部分7形成的管状形状中，这可以使密封区域5a被容易地压紧，而第二部分7和过渡部20是弹性的，并且当来自配对表面11的压力减小时将恢复第二部分和过渡部的原始形状。当密封区域5a被压紧时过渡部20径向向外延伸，部分压紧的密封区域5a也可以开始在与过渡部20接触的倾斜表面10上径向地施加压力。如上述的，第一部分6和第二部分7以及过渡部20可以成形成具有在部分压缩状态中形成特定优选形状的特征。

在图2c中，密封区域5a被完全压紧。底盘3和壳体4已经到达它们的最终安装位置，并且密封区域5a被压紧在密封座9与配对表面11之间。在这种状态下，过渡部20抵靠截头锥形的倾斜表面10的大部分进行密封。此外，密封区域5a的第二部分7抵靠配对表面11进行密封。

为了达到这种压紧的密封状态，图2b中所示的管状形状已经被压紧，与实心密封环(例如O形圈)所需的压紧力相比，这需要更小的压紧力。所需有限的力将在密封座9和配对表面11上产生有限的反作用力。组件(即，底盘3和壳体4)由塑料制成。因此，用有限的力获得的优异的密封效果是有利的。限制或消除了所包括的组件的变形和蠕变的风险。

靠近配对表面11的周向凸缘13将密封构件2抵靠密封座9上的凸缘12而夹紧。在凸缘12、13抵靠密封构件2邻接时可存在一定的密封效果，但是不可忽略的效果是将密封构件2固定在位。

如上文结合图2a所述的由密封座9和密封构件2的相应凸缘12、16和凹部14、15(参见图2a)形成的迷宫式密封可以作为密封区域5a的第一部分6和第二部分7的密封效果的补充。

上面主要参照几个实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内，除以上公开的实施例之外的其他实施例同样是可能的。

例如，尽管已经公开了机器人草坪割草机1作为示例，但是需要强调的是，所公开的密封构件可以应用于许多其他作业工具，即不是只可以应用于草坪割草机，也不是只可以应用于为机器人的作业工具。密封构件2可以具有许多不同的总体构造，而密封区域5a在其至少一个端部中的公开构造是同一种。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。

Claims (14)

1.用于对一体积部进行防水密封的密封构件(2)，所述密封构件(2)包括中空的大致柱形的主体，还包括位于所述密封构件的相应的轴向端部处的密封区域(5a、5b)，其中至少一个所述密封区域(5a)包括径向延伸的第一部分(6)和沿相反方向延伸的第二部分(7)，所述第二部分与所述第一部分(6)部分重叠并且具有自由边缘(8)，其中所述第二部分(7)布置成距所述第一部分(6)一段距离，以朝向所述第一部分(6)按压，从而与所述第一部分(6)形成密封，其中所述第一部分(6)和所述第二部分(7)在部分压缩状态中将一定体积的空气包围在它们之间，其中所述第一部分(6)和所述第二部分(7)中的至少一者是弯曲的，以在部分压缩状态中在所述第一部分(6)和所述第二部分(7)之间形成具有椭圆形截面或环形截面的密封区域(5a)。

2.根据权利要求1所述的密封构件(2)，其中所述第一部分(6)和所述第二部分(7)在无载荷的状态下一起形成C形截面。

3.根据权利要求1所述的密封构件(2)，其中大致柱形的所述主体被打褶以形成波纹管。

4.密封系统，包括根据权利要求1至3中任一项所述的密封构件(2)、用于抵靠所述密封构件(2)邻接的密封座(9)以及用于将所述密封构件(2)压靠到所述密封座(9)上的配对表面(11)。

5.根据权利要求4所述的密封系统，其中所述密封座(9)包括倾斜表面(10)，使所述密封区域(5a)的所述第一部分(6)与所述第二部分(7)之间的过渡部(20)邻接所述倾斜表面(10)。

6.根据权利要求5所述的密封系统，其中所述密封座(9)以圆形延伸，并且所述倾斜表面(10)为截头锥形。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的密封系统，其中所述密封座(9)在其自由边缘处包括第一周向凸缘(12)。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的密封系统，其中所述配对表面(11)包括第二周向凸缘(13)。

9.根据权利要求7所述的密封系统，其中所述密封区域(5a)包括用于与所述密封座的所述第一周向凸缘(12)互锁接合的凹部(14)。

10.作业工具(1)，包括根据权利要求4至9中任一项所述的密封系统，其中所述密封构件(2)的至少一个所述密封区域(5a)被按压在筛网(3)中的孔与延伸穿过所述筛网(3)的物品(4)之间。

11.根据权利要求10所述的作业工具(1)，其中所述筛网(3)和所述物品(4)中的至少一者由塑料制成。

12.根据权利要求10或11所述的作业工具(1)，其中所述作业工具(1)是机器人作业工具(1)。

13.根据权利要求10或11所述的作业工具(1)，其中所述作业工具(1)是草坪割草机。

14.根据权利要求10或11所述的作业工具(1)，其中所述筛网是底盘(3)的下板，并且所述物品(4)是壳体的一部分。

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