CN113874641A

CN113874641A - 用于静态密封受结冰危害的构件部件的密封组件

Info

Publication number: CN113874641A
Application number: CN202080039197.3A
Authority: CN
Inventors: J·恩格尔哈特; G·B·芬纳赫; P·狄塞耳
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-26
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-12-31
Also published as: DE102020203081A1; WO2020239380A1; JP7403559B2; JP2022534368A; DE102020203075A1; KR20220013386A

Abstract

本发明涉及一种用于对受结冰危害的盘形的传感和/或光学构件部件(1；1‘)相对于在边缘侧贴靠在其上的构件壳体(2；2‘)进行静态密封的密封组件，其包括至少一个布置在其间、用于静态壳体密封的的弹性体密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)，该弹性体密封元件配备有用于电加热的器件，用于实现从弹性体密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)到构件部件(1；1‘)上的除冰热传递，其中，用于密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的电加热的器件包括能导电的弹性体，该弹性体能够通过至少两个相互间隔开地永久布置在密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)上的电接触部位(5；5a、5b)被加载电能。

Description

用于静态密封受结冰危害的构件部件的密封组件

技术领域

本发明涉及一种用于将受结冰危害的盘形传感和/或光学构件部件相对于在边缘侧贴靠在其上的构件壳体进行静态密封的密封组件，该密封组件包括布置在所述构件部件与所述构件壳体之间的、用于静态的壳体密封的弹性体密封元件，该弹性体密封元件配备有用于电加热的器件，用于实现从弹性体密封元件到构件部件上的进行除冰的热传递。

本发明的应用领域主要延伸至机动车技术。为了例如使机动车中的摄像机系统和传感器即使在冷的温度情况下也达到快速的使用准备状态，上述摄像机系统和传感器在需要时也应除冰并且在运行期间保持无冰。此外，需要保护其免受由于湿气而起雾。为此，通常在摄像机系统中靠近最前面的光学透镜地安装热源。而且其它传感器，例如超声波传感器或雷达传感器作为外部的构件部件也具有经常由塑料制成的盘形覆盖件，该覆盖件对于传感器信号必须是可透过的。而且为此也需要靠近该覆盖件的热源，以便进行除冰。以这种方式可以在机动车冷启动时融化冰层和雪层，并且可以在行驶期间保持覆盖件无冰和无雪，由此替代的刮水器或喷洒系统不是必要的。此外，根据本发明的密封组件也可以应用在机动车技术以外，即在这样的技术领域中，该技术领域使用类似构造的受结冰危害的构件部件，例如在建筑技术或家用电器技术中。

背景技术

文献WO 2013/092964 A2公开了一种此外也实现用于在此感兴趣的上述目的的加热元件，用于多种机动车技术的应用，此外，该加热元件也用作用于玻璃、外视镜等的接触面加热装置。

加热元件包括至少一个热电加热体，该热电加热体由热塑性导电塑料构成并且能够通过至少两个印制导线供电。在此，借助热喷涂方法、尤其通过标准化的等离子喷涂施加印制导线。如此施加的印制导线分别与电连接部位、尤其与至少一个接触销导电地连接。

为了安装在外视镜后侧上，已知的加热体可以相应地盘形地构造并且优选地由烧结的球或颗粒物组成，该球或颗粒物由在此所使用的热塑性导电塑料制成。

这种面加热装置需要相应地附加的结构空间并且因此不适用于在此感兴趣类型的盘形传感或光学构件部件，因为该面加热装置会阻断光路。

此外，由一般已知的现有技术也得知一种用于对受结冰危害的构件进行静态密封的密封组件，该密封组件配备有用于电加热的器件，用于实现从密封元件到构件的进行除冰的热传递。为此通常将加热金属丝等与密封元件组合。

发明内容

本发明的任务在于，实现一种用于对受结冰危害的盘形传感和/或光学构件部件进行静态密封的密封组件，该密封组件设有在制造技术上可简单制造并可靠起作用的、用于电加热密封元件的器件。

该任务基于根据权利要求1的前序部分所述的密封组件结合其特征部分的特征来解决。随后的从属权利要求描述了本发明的有利扩展方案。

本发明包括这样的技术教导：用于电加热密封元件的器件包括能导电的弹性体，通过至少两个相互间隔开的永久布置在密封元件上的电接触部位能够对该弹性体加载电能。

换言之，由此使弹性体密封元件本身可用作热源。这具有以下优点：密封元件的存在的、相对于待除冰的构件部件的弹性压紧力可被用于高效的热传递。此外，对于附加的加热器件不需要单独的要求结构空间的构件。本发明利用以下结构设计事实：用于静态的壳体密封的密封元件大多是用于传感和/或光学构件部件的最后的面贴靠的构件。试验已经得出：对导电弹性体的电加载(其导致沿着横截面的电流)引起密封元件的足够加热，并且由此产生的热能能够传递给在边缘侧贴靠在其上的构件部件，用于充分除冰。根据本发明的加热器件在此不妨碍通过盘形传感或光学构件部件的光路。

此外，使用弹性体用于根据本发明的目的具有以下优点：该弹性体被交联(vernetzt)并且因此包含在其上的能导电的填料不可移动地固定在网状结构(Netzstruktur)中。此外，弹性体材料在热膨胀时可以灵活反应，并且由此引起的对待加热构件部件的提高的压紧改善了热传递。此外，自然同时改善了密封效果。此外，密封元件的弹性体材料通常不遭受由于在使用寿命期间大量膨胀而老化，因为该密封元件位于对于弹性体不要紧的膨胀范围内。相比之下，在现有技术中出于类似目的常用的热塑性塑料相反地仅具有小的断裂膨胀度并且会通过多次热膨胀过程而遭受不希望的老化直至热机械失灵。

根据第一实施方式，密封元件可以构造为插入构件，其布置于在构件壳体侧面或在构件部件边缘侧上引入的周向槽中。通过这样的可以沿径向或轴向方向延伸的周向槽，预制的密封元件可以以简单的方式插入并电接触。通常需要附加的固定器件如锁紧冠状件(

)等作为固定器件。

对此替代地，根据第二实施方式也可以考虑，密封元件作为注塑件或类似元件直接成型在构件部件的边缘侧上或成型在构件壳体侧面。补充地，可以为此在构件壳体或构件部件上设置保持槽，以便增强连接的稳定性。注塑还具有以下优点：能够在密封元件的电接触部位上建立可靠的电接触。除了注塑外，也可以使用其它适合的初始成型方法，例如由不同材料成分进行3D打印。

在密封元件的成型中，密封元件的接触部位的区域附加地可以设有用于在连接部位上提高导电能力的增附剂。这样的本身已知的增附剂可以在制造密封元件之前被施加到接触销上或者对此替代地混入弹性体材料。如果不使用特别的增附剂，则应注意接触销在弹性体材料中的足够插紧(Verkrallung)，凭借通过弹性体材料的变形压力的剩余部分进行压紧来确保这一点。

尤其，盘形的传感或光学构件部件构造为圆形，使得对此匹配的弹性体密封元件在这种情况下以闭合的环形式构造。在此，密封元件优选地具有正好两个对置的接触部位，这两个接触部位通过两个相同长的电流路径相互连接。相同长的电流路径就此而言通过环形密封元件的两个镜像对称的半圆构成并且能够以简单的方式实现密封元件沿着整个周边均匀的加热。此外，也可以考虑，密封元件具有其它优选闭合的形状构型，其通常通过待密封的盘形构件部件的边缘轮廓预给定。

根据一个进一步改善本发明的措施提出，接触部位分别通过将金属接触销刺入或插紧到密封元件的能导电的弹性体材料中实现。在接触之后通过弹性体材料的由热引起的膨胀有利地进一步增强压紧。

出于根据本发明的目的，优选地可以使用这样的弹性体基本材料，用于制造密封元件，这些弹性体基本材料是如下弹性体材料组的组成部分，其包括：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮、氟橡胶。

密封元件的在这样的弹性体基本材料中产生导电能力的填料优选选自如下导体材料组，其包括：金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管。

试验已经得出，在密封元件中的填充材料的份额应位于体积百分比10％至70％之间的范围内，以便在根据本发明内容的应用中实现根据本发明的除冰效果，而另一方面无须耗费太多电能。完全优选地，在体积百分比30至50％之间的范围仅证明为对于实现上述优化目的是特别有效的。通过混合成分可以根据存在的结构上的边缘条件调整密封元件的单位电阻，并且此外，可以使弹性体基本材料的相当高的热膨胀系数能够用于在所谓的PTC效应(正温度系数)的意义上对密封件进行自调节。

在根据本发明的解决方案的优选应用的意义上提出，盘形的构件部件构造为摄像机系统等的光学透镜、车辆照明装置的前照灯玻璃、或超声波或雷达传感器的光学上不透明的盖板。此外，其它优选盘形的构件部件(其具有边缘侧的壳体密封件并且在其安装位置处是受结冰危害的)可配备根据本发明的解决方案。

在前照灯的情况下，除除冰功能外也可以防止玻璃生雾。这到目前为止通过使用照明器件的余热实现。因为越来越多地将LED灯用作照明器件，所以更少的热量释放在前照灯中，而不再可靠地防止前照灯生雾。因此，为此根据本发明的解决方案将实现补救。

附图说明

下面根据附图与本发明的优选实施例的说明一起详细地示出另外的改进本发明的措施。

附图示出了：

图1根据第一实施方式的具有根据本发明的密封组件的摄像机系统的光学透镜组件的部分纵截面；

图2根据第二实施方式的具有根据本发明的密封组件的摄像机系统的光学透镜组件的部分纵截面；

图3根据第三实施方式的具有根据本发明的密封组件的摄像机系统的光学透镜组件的部分纵截面；

图4在第一实施方式中的具有锁紧冠状件和根据本发明的密封组件的另一摄像机系统的示意性纵截面；

图5具有根据另一实施方式的密封组件的根据图4的摄像机系统的细节的示意性纵截面；

图6A-B在根据第一实施方式的根据本发明的密封组件中用于阐明电接触的示意性纵截面；

图7A-B在根据第二实施方式的根据本发明的密封组件中用于阐明电接触的示意性纵截面；

图8用于阐明电接触的细节的示意性纵截面。

具体实施方式

根据图1，在机动车的(未进一步详细示出的)摄像机系统中使用呈前透镜形式的盘形光学构件部件1，其与多种其它光学透镜一起在作为构件壳体2的管状透镜支架中使用。光学构件部件1的位于外部的表面在机动车中的安装位置处由于相应的环境影响而遭受露水和结冰。光学构件部件1相对于构件壳体2通过径向环形的弹性体密封元件3以及轴向环形的弹性体密封元件4静态地相对于构件壳体2密封。

在该密封组件的范畴内，在此，轴向环形的弹性体密封元件4由能导电的弹性体组成，通过两个相互对置地永久布置在密封元件4上的电接触部位5(在此仅示出其中一个)能够对所述弹性体加载电能，使得密封元件4发热，由此基于用于盘形构件部件1的压紧力将热传递到该盘形构件部件上并且发挥所希望的除冰作用。电接触部位5在此通过将金属接触销6刺入或插紧到能导电的密封元件4的弹性体材料中来实现。密封元件4在此构造为插入构件，其布置在构造在构件壳体2与相邻透镜之间的周向槽7中。由于密封元件4在待加热的构件部件1上的在这里相当大的接触面而存在良好的热传递。

然而，根据图2也可以实现，仅一个径向布置的环形弹性体密封元件3配备有根据本发明的器件，用于电加热，由此导入从径向外部的边缘区域到构件部件1中的热传递。

根据在图3中图示出的组合变型，在构件部件1与构件壳体2之间的不但径向布置的环形弹性体密封元件3而且轴向布置的环形密封元件4由根据本发明的能导电的弹性体构成，在此，可通过共同的金属接触销6‘对该弹性体进行电加载，以实现电接触部位5(示例性地)。在此，金属接触销6通过多次弯折的金属板材实现，该金属板材未插入到弹性体密封元件3和4中，而是分别贴靠在相应的密封下侧上。相比于两个上述实施方式，该密封组件能够将最大热输入引入到待加热的构件部件1中。

在图4所示的摄像机系统的实施方式中，该摄像机系统基本上由具有插入到其中的套筒形构件壳体2‘的摄像机壳体7构成，在构件壳体2‘的远端处布置有构造为光学透镜的构件部件1‘。构件部件1‘借助锁紧冠状件8通过螺纹连接可松开地固定在构件壳体2‘上。在此，盘形构件部件1‘在边缘侧上被压紧到轴向布置的弹性体密封元件4‘上，该弹性体密封元件4‘由根据本发明的能导电的弹性体构成。在此也实现热传递。在套筒形构件壳体2‘的远端侧，在通过构件壳体2‘形成的光路的端部上布置有摄像机系统的光学传感器9。电源10也在此用于对能导电的密封元件4‘进行电加载，为此设置有两个正好对置地布置在密封元件4‘上的金属接触销6a和6b。以这种方式形成两个相同长的电流路径，其分别从接触销6a和6b两侧开始并且确保密封元件4‘的均匀加热。

在图5所示的上述摄像机系统的变型中，根据本发明构造的能导电的弹性体密封元件4“构造为形状锁合的多重密封元件，其不但沿轴向方向实施相对于构件部件1‘的密封，而且沿径向方向实施相对于旋拧到构件壳体2‘上的锁紧冠状件8的密封。在此，该环形弹性体密封元件4“沿轴向方向设有相对于上述实施例更宽的接触面，以便改善到构件部件1‘上的热传递。

图6A和6B的顺序阐明了在包含构件壳体2‘的情况下用于弹性体密封元件4“‘的第一和第二接触部位5a以及5b的机械连接和电连接的第一可能性。在此，在根据图6A的第一步骤中，首先将对于每个电接触部位5a和5b分别设置的金属接触销6(示例性地)在通过注塑成型构件壳体2‘之前插入到工具中并且紧接着将其注塑包封(umspritzt)。根据图6B，接着将能导电的弹性体材料注射入到构件壳体2‘的为此空出的凹槽中，用于形成能导电的密封元件4“‘。弹性体材料在金属接触销6端侧上的附着通过添加的增附剂来改善。原则上，因此实现了从注射部位11起给金属接触销6覆盖注射能导电的弹性体材料。

相比之下，图7A和7B的顺序阐明了接触销6(示例性地)在两个接触部位5a和5b上的电连接和机械连接的第二可能性。该第二可能性通过两个金属接触销6(示例性地)到已经预成型的环形弹性体密封元件4“‘中的所谓的刺入(Einstitchen)来实现。在此，在根据图7A的第一步骤中，首先通过注射部位12注塑套筒形构件壳体2‘，然后，通过另一注射部位11注射能导电的弹性体材料，用于形成密封元件4“‘。随后将两个金属接触销6(示例性地)刺入到弹性体材料中，根据图7B，这两个金属接触销插紧在构件壳体2‘和/或密封元件4“‘中。根据在图8中所示的细节，金属接触销6通过在该区域中成型在金属接触销6上的倒钩13a插紧在构件壳体2‘上，相比之下，通过在金属接触销6的远端侧布置的另一倒钩13b同样实现在密封元件4“‘上的插紧。

本发明不限于上述实施例。而是也可考虑其变型，这些变型被后面权利要求的保护范围一起包含。因此，例如也可以是，将根据本发明的密封组件用于其它受结冰危害的构件部件，例如用于前照灯玻璃、超声波或雷达传感器的光学上不透明的盖板等。

Claims

1.一种用于对受结冰危害的盘形的传感和/或光学构件部件(1；1‘)相对于构件壳体(2；2‘)进行静态密封的密封组件，其中，所述构件壳体在边缘侧贴靠在所述传感和/或光学构件部件上，所述密封组件包括至少一个布置在构件壳体与传感和/或光学构件部件之间的、用于静态的壳体密封的弹性体密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)，所述弹性体密封元件配备有用于电加热的器件，用于实现从所述弹性体密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)到构件部件(1；1‘)上的进行除冰的热传递，

其特征在于，用于所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的电加热的器件包括能导电的弹性体，该弹性体能够通过至少两个相互间隔开地永久布置在所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)上的电接触部位(5；5a、5b)被加载电能。

2.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的能导电的弹性体在电能供应的情况下由热引起地体积上增大，使得通过在所述构件壳体(2；2‘)以及所述构件部件(1；1‘)上的压紧力的显著提高来提高密封作用。

3.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)构造为插入构件，该插入构件布置于在所述构件壳体(2)或所述构件部件(1)侧面引入的周向槽(7)中。

4.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)构造为注塑件并且成型在所述构件部件(1‘)的边缘侧上或成型在构件壳体(2‘)侧面。

5.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，弹性体密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)以闭合的环形式构造。

6.根据权利要求5所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)具有正好两个对置地布置的接触部位(5)，所述接触部位通过两个相同长的电流路径相互连接。

7.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，所述接触部位(5)通过将金属接触销(6)刺入或插紧到所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的弹性体材料中实现。

8.根据权利要求1或4所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的接触部位(5)的区域设有用于提高导电能力的增附剂。

9.根据权利要求1所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的弹性体基本材料选自如下弹性体材料组，其包括：天然橡胶、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮、氟橡胶。

10.根据权利要求9所述的密封组件，

其特征在于，所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)的在所述弹性体基本材料中产生导电能力的填料选自如下导体材料组，其包括：金属颗粒、炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管。

11.根据权利要求9或10所述的密封组件，

其特征在于，在所述密封元件(3；4；4‘；4“；4“‘)中的填充材料的份额位于体积百分比10％至70％之间、优选在体积百分比30％至50％之间的范围内。

12.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，

其特征在于，盘形的构件部件(1；1‘)构造为光学透镜、前照灯玻璃，或构造为超声波或雷达传感器的光学上不透明的盖板。