具有密封构件用于电气设备的电气开关的制作方法

本发明涉及电气开关单元领域，特别是涉及用于电气设备的电气开关，电气设备诸如是手持式动力工具、个人护理设备和家用电器。

背景技术：

手持式电气设备，诸如动力工具、个人护理设备和家用电器，通常可以包括电气开关单元，用以帮助控制对设备中的电机或其它可电气操作元件的电力供应。

由于环境因素，这些电气开关防止异物微粒(诸如灰尘)和水的侵入是至关重要的。这是由于当在这些设备和电器中应用时，开关具有长寿命，通常可以使用许多个周期。此外，并且重要地是，从职业健康和安全风险的角度来看，防止异物和水侵入而进入开关也是重要的，因为这些物质的侵入会导致短路以及对操作人员的电击。此外，由于电气开关部件暴露于异物微粒(诸如灰尘)和水，这些侵入可能导致电气开关的退化和不可操作。

根据物理和环境应用，电气开关需要具有防止微粒、灰尘和水侵入等级的必要水平。例如，可手动操作的动力工具时常暴露于恶劣环境，诸如建筑场所或加工场所，由此固有地存在高水平的灰尘和微粒物质，并且通常存在湿气和水。此外，这些设备的操作者可能手湿或手套上有液体，诸如有未固化水泥或湿漆，需要防止其进入电气开关。另外，在不使用时，动力工具可能放置在潮湿或湿润的环境中，或者暴露于水的飞溅。在其它应用中，诸如个人护理设备，例如吹风机，将固有地存在空气传播的微粒物质，以及来自操作者的头发的水或来自吹风机或其他设备可以放置在其上的潮湿表面的水。因此，从长寿命和安全的角度看，必须适当地抑制或防止微粒、灰尘和水侵入开关或开关组件。

已经采用各种措施来解决上述问题。例如，o形环可以位于电气开关壳体中的开口附近，例如位于触发致动器进入电气开关壳体的开口处，用以提供防止灰尘和水侵入的屏障。然而，因为o形环具有固定的形状和几何结构，所以它们适合用于密封电气开关壳体的特定区域，而不适合用于密封具有非平坦或其它不规则形状的表面轮廓的电气开关壳体的密封区域。作为替代，树脂可以被用于永久地封装或“嵌铸”电气开关的电气部件和机械部件。然而，这种措施也是不灵活的，因为一旦树脂在电气开关的电气部件和机械部件周围硬化，则之后例如在制造时，如果在电气开关的质量控制测试期间识别出故障部件，它们也不能被拆卸。在某些现有的电气开关单元中，电气开关壳体的两个区段可以使用超声波结合技术结合在一起，以寻求形成壳体区段之间的防水密封。然而，已经发现超声波结合趋于不完善，导致沿着壳体构件的两个区段之间的接合处产生间隙，从而致使电气开关部件暴露于能够穿过其中的微粒和水。此外，超声波结合可能导致损伤电气开关单元的部件，并且一旦结合在一起，如果需要更换故障部件，也不允许拆卸电气开关壳体。

技术实现要素：

本发明旨在减轻上述问题中的至少一个问题。

本发明可以涉及几种宽泛形式。本发明的实施例可包括本文所述的不同宽泛形式中的一种或任何组合形式。

在第一宽泛形式中，本发明提供一种用于控制电气设备的操作的电气开关单元，该电气开关单元包括：电气开关单元壳体，其用于容纳电气开关单元的至少一对电气开关触头，所述电气开关单元壳体包括第一壳体构件和第二壳体构件，第一壳体构件和第二壳体构件构造为在第一壳体构件的外周区域和第二壳体构件的外周区域处附接在一起，以便协作形成用于将所述一对电气开关触头容纳在其中的封闭空间；致动器构件，其与所述一对电气开关触头中的至少一个在操作上连接在一起，致动器构造用于相对于电气开关单元壳体中的开口向内和向外移动，以便将所述一对电气开关触头布置成接通构造和断开构造中的至少一种构造，在接通构造中，电力能够经由所述一对电气开关触头从电源供应到电气设备的电机或其它可电气操作的元件，而在断开构造中，电力不能经由所述一对电气开关触头从电源供应到电气设备的电机或其它可电气操作的元件；和密封元件，其包括弹性回弹聚合材料，所述密封元件构造用以布置在第一壳体构件和第二壳体构件之间，并且绕附接的第一壳体构件和第二壳体构件的外周区域延伸，以便阻塞微粒和水穿过并侵入电气开关单元壳体。通常，所述密封元件包括密封元件。

优选地是，密封元件可以构造用以补充第一壳体构件或第二壳体构件的外周区域的三维形状轮廓。

优选地是，本发明可以包括沿着第一壳体构件和第二壳体构件中的至少一个的外周区域布置的凹口和凹槽中的至少一者，所述凹口或凹槽构造用于在其中坐置密封元件。

优选地是，密封元件可以包括包覆模制件(overmold)。

优选地是，密封元件可以包括橡胶、泡沫和热塑性材料中的至少一种材料。

优选地是，密封元件可以包括具有至少一个峰区和一个谷区的横截面形状轮廓。更优选地是，横截面形状轮廓可以包括锯齿形横截面形状轮廓。

在另外的宽泛形式中，本发明提供了一种制造用于控制电气设备的操作的电气开关单元的方法，该方法包括步骤：(i)提供电气开关单元壳体，其用于容纳电气开关单元的至少一对电气开关触头，所述电气开关单元壳体包括第一壳体构件和第二壳体构件，第一壳体构件和第二壳体构件构造用于在第一壳体构件的外周区域和第二壳体构件的外周区域处附接在一起，以便协作形成用于将一对电气开关触头容纳在其中的封闭空间；(ii)提供致动器构件，所述致动器构件与所述一对电气开关触头中的至少一个在操作上连接在一起，致动器构造用以相对于电气开关单元壳体中的开口向内和向外移动，以便将所述一对电气开关触头布置成接通构造和断开构造中的至少一种构造，在接通构造中，电力能够经由所述一对电气开关触头从电源供应到电气设备的电机或其它可电气操作的元件，而在断开构造中，电力不能经由所述一对电气开关触头从电源供应到电气设备的电机或其它可电气操作的元件；以及(iii)提供密封元件，其包括弹性回弹聚合材料，所述密封元件构造用以布置在第一壳体构件和第二壳体构件之间，并且绕附接的第一壳体构件和第二壳体构件的外周区域延伸，以便阻塞微粒和水穿过并侵入电气开关单元壳体中。通常，所述密封元件可以包括密封元件。

优选地是，本发明可以包括步骤：将密封元件形成为补充第一壳体构件或第二壳体构件的外周区域的三维形状轮廓。

优选地是，本发明可以包括步骤：形成沿着第一壳体构件和第二壳体构件中的至少一个的外周区域布置的凹口和凹槽中的至少一者，所述凹口和凹槽构造用于在其中坐置密封元件。

优选地是，密封元件可以包括包覆模制件。

优选地是，本发明可以包括步骤：由橡胶、泡沫和热塑性材料中的至少一种材料形成密封元件。

优选地是，本发明可以包括步骤：形成密封元件，其中密封元件的横截面形状轮廓包括至少一个峰区和一个谷区。更优选地是，横截面形状轮廓可以包括锯齿形横截面形状轮廓。

附图说明

从以下结合附图描述的本发明优选但非限制性实施例的详细描述中，本发明将得到更全面的理解，其中：

图1a示出了根据本发明实施例的处于组装形式的电气开关单元的顶部透视图；

图1b示出了根据本发明实施例的图1a的电气开关单元的透视截面图；

图2a示出了根据本发明实施例的图1a中所示的组装的电气开关单元的横截面侧视图；

图2b示出了根据本发明实施例的图2a中所示的组装的电气开关单元的一个方面的放大截面侧视图；

图2c示出了根据本发明实施例的图2a中所示的组装的电气开关单元的另一方面的放大截面侧视图；

图3a示出了图1的电气开关单元的顶部透视图，其中顶部壳体构件被移除以露出弹性回弹包覆模制密封构件，该密封构件坐置在沿着下壳体构件的外周区域设置且绕下壳体构件的外周区域延伸的凹口中；

图3b示出了图3a的电气开关单元的俯视图，其中顶部壳体构件被移除以露出弹性回弹包覆模制密封构件，该密封构件坐置在沿着下壳体构件的外周区域设置且绕下壳体构件的外周区域延伸的凹口中；

图4a示出了电气开关单元的顶部透视图的描绘图(rendereddrawing)，其中顶部壳体构件被移除以露出弹性回弹包覆模制密封构件，该密封构件坐置在沿着下壳体构件的外周区域设置且绕下壳体构件的外周区域延伸的凹口中。壳体内的电气开关单元的内部部件未示出；和

图4b示出了图4a中的电气开关单元的一个方面的描绘图形式的放大的顶部透视截面图，其中顶部壳体构件被移除以露出弹性回弹包覆模制密封构件，该密封构件坐置在沿着下壳体构件的外周区域设置且绕下壳体构件的外周区域延伸的凹口中。壳体内的电气开关单元的内部部件未示出。

具体实施方式

现在将参考图1至图4b描述本发明的实施例。虽然将结合用于电气开关单元来描述本发明的实施例，但是应当理解，这仅用于说明目的，并且本发明构思的其他实施例可以适用于其他类型的装置和组件。此外，应当理解和明白的是，虽然该实施例被描述为用于电动工具，但是这仅仅是为了说明功能性的目的，并且本发明的替代实施例当然可以被用于其他类型的电气设备，诸如园艺工具和家用电器。此外，虽然本文描述的本发明实施例涉及包括(例如，驱动钻头旋转的)电动机的电气装置，但是应当理解，本发明的替代实施例也可以应用于包括螺线管型机电单元的电气设备，以实现电气设备的可操作移动(例如，往复运动)。如图1a和1b中所示，电气开关包括端子150和从组装单元的表面向外延伸的连接器插针160。

首先参考图1a和1b，电气开关单元100示出为包括第一壳体构件100a和第二壳体构件100b，第二壳体构件100b构造用于附接到第一壳体构件(下文将分别称为“下”壳体构件和“上”壳体构件)。下壳体构件100a和上壳体构件100b可以通过使用任何合适的附接机构，诸如螺旋式附接机构、摩擦配合附接机构等被保持以附接在一起。在该实施例中，下壳体构件100a和上壳体构件100b包括各自的外周边缘区域100a′、100b′，这些外周边缘区域构造用于附接在一起，使得下壳体构件100a和上壳体构件100b可以协作以在它们之间形成封闭的空间，用于将电气开关单元100的各种电气部件和机械部件140容纳在其中。这种电气部件和机械部件140可以例如包括：电气开关单元的一对电气开关触头；换向组件120，换向组件120能够致动以反转电气设备的电机被驱动的方向；和触发致动器构件110的至少一部分，其在操作上连接于所述一对电气开关触头中的至少一个。触发致动器构件110构造用于相对于电气开关单元壳体100a、100b中的开口向内和向外移动，以便将所述一对电气开关触头布置成接通构造和断开构造中的至少一种构造，在接通构造中，电力能够经由所述一对电气开关触头从电气设备的电源供应至电机，而在断开构造中，电力不能经由所述一对电气开关触头从电气设备的电源供应到电机。

在该实施例中，下壳体构件100a的外周边缘区域100a′包括沿外周边缘区域100a′设置的凹口，该凹口构造用于在其中坐置伸长的弹性回弹聚合物密封构件130。在替代实施例中，外周边缘区域100a′可以替代地包括用于在其中坐置密封构件130的凹槽或狭槽。另外，作为补充和/或作为替代，密封构件130也可以通过使用粘合剂沿着下壳体构件100a和上壳体构件100b的外周边缘区域100a′、100b′保持就位。伸长弹性回弹聚合物密封构件130通过挤出诸如橡胶、泡沫或热塑性材料的材料形成。密封构件130的大致横截面尺寸可以基于特定的用户需求来选择。密封构件130设置在下壳体构件100a和上壳体构件100b之间不仅阻塞微粒和水穿过和侵入电气开关单元壳体，而且还可以提供一定程度的振动衰减，以便减轻对其中的电气开关单元部件140的损坏。

如图2a和2b中所示，伸长的密封构件130还包括锯齿形横截面形状轮廓。有利地是，当下壳体构件100a和上壳体构件100b附接在一起时，密封构件130抵靠上壳体构件的外周区域。密封构件130的横截面锯齿形轮廓将趋于与上壳体外周区域接触，以便减缓相对于上壳体构件100b的侧向移动。

参考图3a、图4a和图4b，可以看出，密封元件可以构造用以补充下壳体构件100a或上壳体构件100b的外周区域的三维形状轮廓。在这种情况下，密封构件130构造用以不仅绕下壳体构件100a和上壳体构件100b的外周区域在第一二维平面中延伸，而且还包括构造用以从该二维平面以弯曲轮廓横向地延伸的部分130a。可以看出，本发明的该实施例适合用于适配壳体构件的不规则或非平坦的表面拓扑。在这种情况下，密封构件130适合成型为适配电气开关单元100的换向模块120的弯曲轮廓。在其它实施例中，密封构件的柔性和多功能性能够适配壳体构件表面拓扑的甚至更复杂的三维形状轮廓。相比之下，例如利用o形环来实现密封的现有措施在其柔性和多功能性方面受到限制，并且不适合用于沿着非平坦或不规则形状的表面拓扑提供密封。

在某些实施例中，密封元件130可以通过如下方式来形成，首先由相对硬的塑料材料形成下壳体构件100a和上壳体构件100b。此后，包覆模制技术然后可以用来在硬塑料的下壳体构件100a的外周边缘区域100a′上形成相对柔软的弹性回弹密封构件130。此后，在密封构件130夹在下壳体构件100a和上壳体构件100b的相应的外周边缘区域之间的情况下，上壳体构件100b可以设置为与下壳体构件100a附接在一起。

如图4b中所示，o形环可以与本实施例的密封构件组合使用，以提供额外的密封保护。例如，如图4b中所示，o形环170仍可用以实现绕换向模块杆120的孔的密封。类似地，在某些实施例中，胶或树脂可以用于在壳体中的、电气开关单元的端子150和连接器插针160在此向外突出的开口周围的区域中提供密封。这种额外的密封手段可以补充密封构件130的在防止微粒和水侵入电气开关单元壳体方面的功能。

鉴于以上内容，应当理解，本发明的实施例可以提供优于现有技术的各种优点。首先，在电气开关壳体的壳体构件之间创新性地直接应用聚合物密封构件提供了简单、低成本且有效的密封，以防止微粒和水侵入而可能损坏电气开关单元的部件。而且，这减少了否则在电气开关箱水平而不是电气开关壳体水平上实现密封可能需要的大的材料量、成本和复杂性。其次，本发明的实施例利用的密封构件更适合用于在具有非平坦或不规则形状的表面拓扑或轮廓的电气开关壳体的壳体构件之间实施密封。相比之下，目前使用的诸如o形环的方案具有固定形状，并且该方案在非平坦或不规则形状的表面拓扑或轮廓上作用的能力受到限制。此外，密封构件的创新性横截面形状轮廓可以帮助在使用中减轻密封构件向上壳体构件的侧向移动，使得可以更有效地保持密封。

本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本文所描述的发明易于进行除具体描述的那些之外的变化和修改。对于本领域技术人员来说显而易见的所有这些变化和修改应当被认为落入如上文宽泛地描述的本发明的精神和范围内。应理解，本发明包括所有这些变化和修改。本发明还包括在说明书中单独地或共同地引用或指示的所有的步骤和特征，以及所述步骤或特征中的任何两个或更多个步骤或特征的任意组合和所有组合。

本说明书中对任何现有技术的引用不是也不应被视为承认或以任何形式暗示该现有技术形成公知常识的一部分。