CN1064535A - 两个同轴管件的锁紧装置 - Google Patents

Abstract

两个需彼此接合的同轴管件的锁紧装置，此装置 具有一个纵向卡子，此卡子可作径向弹性弯曲，装在 外管上，至少具有一个在两管接合后可贴靠在内管的 一个凸肩上的端边，凸肩相应位于内管外表面上而相 对于此外表面径向凸起。在外管的壁体上设有凹槽， 此凹槽通向管端，其侧边平行于管轴。在内管的外表 面上设有两个导向面，此两导向面径向凸起而平行于 管轴，彼此相隔一个距离，此距离大体上与外管凹槽 两侧边之间的距离相同，而锁紧卡子的自由端大体上 位于外管端部的横向平面内。

Description

在很多工业领域内，常常要求通过轻微的摩擦使两个管件彼此作同轴接合之后再使其固定住。例如，接合机动车发动机上冷却管路的两个管道就属于这种情况。因此，特别是在用一个机械手那样的机械化器具使两个管道自动接合时，就最好只是通过一种移动动作就能使两个管道彼此接合并固定住。

在一般情况下，为取得两个管件之间有效的机械连接，都要求在相对转动和相对移动方面将这两个管件牢牢固定住。

有人提出过一些能够作出这种固定动作的装置，但一般来说，这些装置就使两管拆开这一点来看是比较省力而有效的，可是这些装置不是带有螺钉连接构件就是体积过大，而这两个缺点对某些技术领域来说是不能允许的，这不是由于美观的原因就是由于空间有限而不足以安装这种管件连接构件。最后，这些已有的两管固定装置带有各种各样的缺点，从而导致其成本较高。

美国US-A-3.933.378号专利曾力求弥补某些已有装置的缺点并描述了一种一般为金属管件所用的快接装置，但该专利所述装置在用于空间较小的机动车发动机上时很难进行拆卸工作，在目视检查锁紧情况方面也有困难，这是由于这些锁紧构件往往为固定在内管上的外套所遮住。

德国DE-A-3.815.168，3.815.170，3.815.171，3.815.172，3.815.173和3.914.645号专利也提出了使两管快速连接的方法，特别是采用了装在外管上而与内管的凸肩配合动作的挠性卡子，但这种装置造价昂贵，且未能在实际中取得锁紧的足够保证。如同其他已有装置一样，这种装置不便于准确接装而需作进一步的矫正，因为这种装置具有若干作规则的角度分布的挠性卡子，致使角度定位不很可靠。

因此，本发明的目的是提供以上所述的那种快接装置，但采用较简单的在相对轴向移动和相对转动方面使两个同轴管件彼此固定住，并通过一个可靠的角度定位来防止任何不准确的接装工作。以下就将这种连接结构称作“锁紧装置”，这种锁紧装置可有效地用在两管的接合装置上，这种接合装置在现已由本申请人以“软管与刚性管接头的接合装置”为标题所提出的专利申请中作了说明。

这种锁紧装置具有一已有的可作径向弹性弯曲而与外管连接的纵向卡子。此卡子至少具有一个在两管接合后可与内管上的凸肩作轴向贴靠的端边，此凸肩相应设在内管外表面上而在此外表面上作径向凸起。

根据本发明锁紧装置是由需彼此接合的内外两管端部成套简单结构构成的。在外管壁体上设一通向管端的凹槽，其侧边平行于管轴。此外，在内管的外表面上设有两个作径向凸起的导向面，此两导向面平行于管轴而彼此相隔的距离与外管凹槽两侧边相隔的距离相同。最后，纵向挠性卡子的自由端，也就是锁紧卡子的自由端，大体上位于外管的横端面内。

很明显，在锁紧装置上也可设置两个或多个挠性卡子，与此相应设置两个或多个凹槽和成对导向面，其数量按需而定。就大多数应用来看，没有必要重复设置这样的管端结构。

无论如何，在采用多个挠性卡子、凹槽和成对导向面的情况下，最根本的一条是：这些构件必须不规则地分布在相应管件的周围，以取得本发明的各种优点。

由于采取了一些必要的措施，对需彼此接合的两管在接合过程中可简单、可靠而毫无障碍地在轴向和转动方向上进行锁紧。因此，这种操作可通过目前可用的机械加以自动化。

通过以下按附图所作说明可对本发明及其各种特征和优点作更好的了解，在各附图中：

图1a和1b为本发明两管端部在接合前的轴向剖面图，

图2为两管端部在接合后的轴向剖面图，

图3为图1a中Ⅲ-Ⅲ剖面图，

图4为图1b中Ⅳ-Ⅳ剖面图，

图5a和5b为本发明第一优选实施例中两管端部在接合前的轴向局部剖面图，

图6a和6b为图5a和5b所示结构在箭头F向的局部视图，

图7为与图5a和5b相同的两管端部在接合后的局部剖面图，

图8为图7所示锁紧装置箭头F₁向的局部视图，

图9a和9b为本发明第二优选实施例中两管端部在接合前的轴向局部剖面图，

图10a和10b为图9a和9b中箭头F′向的局部视图，

图11为图9a和9b中相应的两管端部接合后的剖面图，

图12为图11中所示锁紧装置在箭头F₁′向的局部视图，

图13为图9b所示结构第一实施例中挠性卡子支承片的详图，

图14为图9b所示结构第二实施例中挠性卡子支承片的详图，

图15为图14中箭头F₂向视图，

图16为图14所示支承片在两管接合后的详图。

如图1-4所示，内管1可接入外管2以构成两同轴管件的接合件。管2的内径大体上与管1的外径相同。两管的壁体用相当大的厚度来表示以便说明所示管端的结构，但很明显，这并不意味着本发明在这方面有什么特殊的要求。

在管1的外表面1a上设有一凸部3和与此凸部3对置（作为一例）的凸起4。

凸部3一般沿管1轴向呈长条形，其侧面3a和3b平行于管轴并相对于外表面1a凸出一个高度h。凸起4的尺寸一般小于凸部3，可大体上呈正方形，其轴向两端4a和4b中的至少一端，也就是离管端1b较远的端部4a，位于管1的一个横向平面内，构成一横向凸肩。

可以看出，凸起4的端部4b，也就是轴向离管子端1b较近的端部，离管端1b较凸部3的相应端部3c远些。这方面的理由在后面将予说明。

在外管2的内表面上设有一凹槽5，其侧边5a和5b平行于管轴，而彼此相隔的距离e大体上与凸部3的对置侧面3a和3b所相隔的距离相同。凹槽的深度至少与侧面3a和3b的径向凸出高度h相同。

凹槽5通向管2的端部2a，其轴向长度至少应与凸部3的长度相同。此长度取决于端面5c，此端面的位置在后面将予明确说明。

在一个管2壁体上、凹槽6内、与凹槽5沿管径对置设有一纵向卡子7，在自由状态下，如图1b所示，卡子7的内表面大体上与管2壁体的筒形内表面相重。

卡子7在其内端7a附近固定在管2的壁体上而其外端7b则大体上位于管2端部2a的横向平面内，最好位于管件的内部。卡子7的形状和（或）其固定在管壁上的方法使其可绕一位于其内端7a附近的横向轴线在凹槽6内作弹性弯曲或弹性活动。

卡子7在其外端7b附近具有一凹口8，其外形可大体上与凸起4的外形相同。这里要强调的是：凹口8可以形成一穿通卡子厚度的洞孔。在所示实施例中，凹口8的深度大体上与凸起4相对于管1外表面1a径向凸出的高度相等。凹口8的两个纵向端部8a和8b中的至少一个端部，也就是邻近卡子7端部7b的端部8a位于管2的一个横向平面内，垂直于其内表面。两个端部8a和8b之间的轴向距离最好大体上与凸起4的轴向两端4a和4b所相隔的距离相同。

内行人对以上所述锁紧装置的功用已有所了解。不论是凸部3与凸起4，还是凹槽5与卡子7，其相对方位如何，接合时首先是将自由端1b接入自由端2a。

当凸部3贴靠在管2的端面上时，接合动作只是在凸部3与凹槽5的端头开口对准时才能进行下去。这时，外管与内管的相对方位就可确定下来而凸起4必然会与卡子7对准。

接合动作于是可进行下去，此时，凸部的侧面3a和3b受着凹槽侧边5a和5b的导向。卡子7的端部7b为凸起4所抬起，而卡子7就会在弹性作用下被推进凹槽6。当凸起4与凹口8彼此相对时，卡子7即退回到其原来的位置上，凹口8即套住此凸起。如果，如上所述，凸起4的轴向端部4a和4b以及凹口8的轴向端部8a和8b垂直于相应管件的外表面和内表面，这些端部也就形成相互作轴向贴靠的端部，保证了两管在接合和拆开方向上，相互之间的轴向紧固作用。

如果只是轴向端部4a和8a形成了轴向贴靠的端部，从而保证了拆开方向上的紧固作用，在这种情况下，为了进一步限定两管的相互接合，可以采用另外一种方法。具体来说，可以确定一下凹槽5的长度，使其端部5c在凸肩4a到达或仅略微超出凹口8的端部8a时，成为凸部3纵向前端3c的一个轴向贴靠端部。

采用这种处置方法就可将凸起4做成作用于卡子7端部7b的一个斜坡。

图5-8所示为另一优选实施例，可结合应用在软管与刚性管接头的接合装置上，也就是应用在构成前述专利申请目的的那种接合装置上。对前已涉及的构件采用了相同的标号再加上一数字10。以上两个实施例之间的区别之一在于：外管由金属薄板构成，因此，易于切割和冲压成形。

因此，如图所示，外管12是一薄板延伸部分而是在上述专利申请中所述条件下固定在一软管的端部上的。此外管用以接装在通常为塑料的刚性管接头上，也就是外管11上。在外表面11a上设有凸起14，此凸起14是与两个凸部13-13′配合使用的，凸部13-13′相对于沿直径通过凸起14的平面彼此对称设置。但对于成对凸部13-13′来说，在其对置的侧面13b-13′a之间采用一间隔距离e₁，而作为以上已指出的特征，凸起14上距管件11端部11b较近的端部14b距端部11b较凸部13的相应端部13c远些。横向凸肩14a大体上垂直于管件外表面11a，而凸起14的与之对置的端部14b则最好形成一个斜坡。

在外管12上设一纵向凹槽15，其两侧边15a-15b相隔一个距离e₁，此距离大体上与凸部13-13′的对置两侧面13b-13′a所相隔的距离相同。

在凹槽的两边15a-15b之间设有一纵向卡子17，其自由端17b稍向外弯曲。卡子17是对外管12壁体进行适当的切割形成的，最好以其宽度较小的端部17a固定在外管壁体上而形成一弹性弯曲部分。在自由状态下，如图5b所示，卡子17位于管12的周边上。

卡子17的纵边17c平行于凹槽的侧边15a-15b，并与之形成两个辅助凹槽15a，其宽度近似于凸部13-13′的宽度。

最后，在卡子17的中部设有一洞孔18，其外形最好与凸起14的外形相应。更确切地说，横边18a垂直于凹槽侧边15a-15b。

锁紧装置的就位情况与以上所述情况相似。很明显，为使管件12与管件11完全接合，必须使凹槽15的侧边15a-15b与凸部13-13′（在图6b中用虚线示出）的侧面13b-13′a准确对准。为此，特别是在采用机械手进行自动接合的情况下，最好在与管件12连接的一个构件上设置一个适当的定位机构A。进一步的接合动作先是使导向面13b-13′a与凹槽侧面15a-15b配合，再在端部17b与凸起14斜坡14b的配合下使卡子17抬起。在洞孔18的横边18a贴靠在凸起14的横向凸肩14a的后面时，锁紧动作即告完成，此时，卡子17在弹性作用下重新回到其自由状态下的位置上（图7和8）。

在两管11和12转动方向上的固定作用是由凹槽15的侧边15a-15b与凸部13-13′的侧面13b-13′a的配合动作来保证的，而在拆开方向上的轴向固定作用是通过洞孔18的横边18a与凸起14的凸肩14a之间的相互贴靠取得的。

在接合方向上的轴向固定作用可通过凸部13-13′在凹槽15的底部15c上的贴靠或管件11在装在如图7所示管件12上的限位块B等其他适当的贴靠动作来取得的。

图9-12所示为与以上按图5-8所述实施例相似的第二实施例。与上述情况相同，这一实施例最好与一作为前述专利申请的发明物的软管和刚性管接头的接合装置结合使用。对相应的构件采用相同的标号再加上一数字10。与前一实施例相同，外管是用易于切割和冲压的金属薄板制成的。

在构成内管的刚性管端21的外表面21a上设有两个长条形的凸部23和23′，其对置的两个侧面23b-23′a径向凸出而平行于管轴，彼此相隔一个距离e₁′。凸部的纵向端部位于管件的两个横向平面内，最好如图所示在相应的每对端部的同一横向平面内。距管端21b较近的端部23c和23′c最好呈斜坡形，而构成凸肩的端部24a和24′a相对于管件外表面21a作径向凸起。尽管凸部23和23′也可作成单体凸部，但最好还是作成彼此分开的两个凸部，其侧面23a和23′b相隔一个较小的距离而构成一纵槽21d，其作用在后面将予说明。

外管22具有一纵向凹槽25，其纵向侧边25a-25b平行于管轴而相隔一个距离，此距离大体上等于凸部23-23′对置两侧面23b-23′a之间所相隔的距离。最好如图9b和10b所示，凹槽的侧边25a和25b装有垂直于凹槽平面的小卡子25c和25d以改善凹槽侧边的导向作用，这在后面再作明确说明。

纵向挠性卡子27上的支承片29固定在外管22上凹槽25的上面。此支承片最好用弹簧钢制成并在其两个侧边上各有一折边29a，其左端稍有弯曲而支承在装在管件22上的凸起22a上（图9b），其右端则只是嵌装在管件22弯向后面的端边22b上（图10b）。

卡子27是通过支承片29上平面的弯折而成，并通过一个环形体27a与上平面接合如图9b上的剖面部分所示。卡子的宽度大体上大于凹槽25的宽度如图10b所示。卡子27在其大体上位于管件端边22b的横向平面内的自由端上具有一钩形体27c，此钩形体弯折到支承片29上平面的上方。

卡子27具有两个开口28和28′，其外形与凸部23和23′的外形相应，特别是，距外管端边22b较近的横边28a和28′a最好位于同一横向平面内，而对置的两个纵边28b和28′b最好相对于凹槽的侧边25a-25b侧向偏移使卡子25c和25d得以进入开口28和28′内。

在所示实施例中，金属舌片27d的宽度与凸部23-23′之间的纵槽21d的宽度相应，此金属舌片也有助于卡子27横向端边的机械阻力作用。很明显，如凸部23-23′为单体凸部，开口28-28′也就是单个的开口。

在自由状态下，卡子27搭在凹槽25的纵边上，并在由环形体27a构成的弹簧的弹性作用下保持在纵边上。

锁紧装置的就位情况与以上所述情况相似。在使凸部23-23′对准凹槽25的开口时（如图10b虚线所示位置），将管件21接入管件22的动作先通过凸部斜坡23c-23′c使卡子27抬起。凸部的侧面23b-23′a受到凹槽的侧边25a-25b的纵向导向，特别是受到侧面上小卡子25c-25d的导向。在接合结束时，卡子27开口的横边28a-28′a轴向贴靠在凸部23-23′的凸肩24a-24′a的后面，而卡子27在弹簧27a的作用下（图11）回到其原来在自由状态下的位置上。

两个管件于是在轴向和转动方向上，在拆开的方向上和接合的方向上被固定住了。在这方面，以上所述的一些措施在此同样有效。

不论采用何种实施方式，一般都能比较容易地对两个管件的锁紧情况进行目视检查，也就是容易地对锁紧卡子在其开口和内管外表面上相应凸肩的配合下回到其自由状态下所处位置的情况进行目视检查。

为此，图13示出了一种复盖外管凹槽并在图9b和10b中已予示出的支承片的优选方案。图中对相应构件采用相同的标号再加上一数字10。

如前所述，支承片39装在外管32纵向凹槽的上面，而卡子37是通过环形体37a与支承片连接的一个弯折部分。在图13右方的凹槽入口一侧，卡子37具有一弯折到支承片上平面上方的钩形体37c。

在此上平面上设有一凹部39a，其深度大体上相应于薄板的厚度而其宽度（在垂直于图面的方向上）最好接近钩形体37c的宽度。此钩形体具有一弯折部分37d，其所在平面平行于卡子37所在平面。

在接合管件的过程中，凸部33抬起卡子37，弯折部分37d凸出的支承片39的上平面的上方（虚线所示位置）。在凹槽纵边35a的导向下，凸部33对准卡子37的开口38。在弹簧37a的作用下，卡子37回到图中实线所示位置上，从而保证了锁紧作用。

如由于某种原因，管件的接合不良而起不到锁紧的作用，卡子37及其弯折部分37d即保持在虚线所示位置上，这对操作人来说只需通过简单的目视检查就可发现。

图14-16所示为另一便于目视检查锁紧情况的结构方案。对与图9b和10b所示相应构件采用相同的标号再加上一数字20。

装在外管42凹槽上面的支承片49通过构成弹簧的环形体47a支承卡子47。卡子47具有一凹部47b，其作用在后面将予说明，而其端部钩形体47c位于支承片49端边49b的外面。

一个用弹性材料，最好用弹簧钢制成的U形件51围绕支承片49和卡子47设置，其底部位于环形体47a的区域内并具有一缺口51a如图15所示，环形体47a可从中通过。

U形件的下支51b位于卡子47的下面并延伸到卡子的凹部47b。U形件的上支51c延伸到支承片49的上平面的上方。此上支51c在其端边中部可与卡子47钩形体47c的端部弯折部分47e相接触（图14-15）而在此中部的两侧延伸为朝向下支51b的钩形体51d。

这样，U形件51构成一可相对于支承片49和卡子47轴向滑动的构件并与卡子的一个构体相接触。此外，由于下面将要说明的原因，在自由状态下（图中未示出），U形件51的两个支体51b-51c是略微呈张开状态的，从而使其在处于两个支体彼此平行的状态下（图14）承受着弹性变形。U形件51又形成一具有使其两个支体51b和51c的两端彼此分开倾向的弹簧。

U形件的下支51b，如图15所示，具有一端边51e，此端边在卡子47开口48-48′的下面具有两个纵向凸部51f和51g，此两凸部较端边51e的其余部分更靠近外管42的端部。

在管件41和42接合前，U形件51处于如图14所示状态下，上支51c的端边中部贴靠在卡子47端部弯折部分47e的下面。卡子于是在由环形件47a构成的弹簧的抗力下被抬到凹槽45的上方，而U形件上支51c则贴靠在支承片49的上平面上，由U形件本身构成的弹簧则处于压紧状态下。

凸部43-43′在嵌入凹槽45中时，必要时进一步抬起卡子47而其前端平面43c-43′c即与U形件51下支51b的凸部51f-51g相接触。管件进一步接合时，凸部43-43′使下支51b沿箭头f方向滑动而处于图16所示状态下。上支51c的端边中部于是脱离弯折部分47e下部的支承面，这就使卡子47松开而处于锁紧管件41的状态下，这与以上所述情况是相同的。

与此同时，U形件的上支51c作弹性松开而取相对于下支51b张开的状态。然而这一动作由于两侧的钩形体51d会贴靠到支承片49的下面而受到限制。通过U形件51的这一状态操作人就可对锁紧情况方便地进行目视检查。

此外，出于同一目的，可以在U形件上支51c端边中部会被卡子47端部弯折部分47e遮住的部分加上着色的标志，因此，标志只是在卡子47处于锁紧状态下才能见到。

这一方案相对于图13所示方案具有更为明显的优点。

确实，有时会发生内管41上所设凸部在制造上的差错，特别是在采用塑料模注制作内管时会发生这种差错。因此，重要的是：在没有完全接妥管件之前，操作人就能及时发现这种差错。

因此，如果不存在凸部43-43′，就不会发生前端平面43c-43′c在凸部51f-51g上的贴靠。这时，U形件51也就不会如上所述正常滑动，上支51c的端边中部就不会与端部弯折部分47e脱开。操作人于是就可立即目视检查出反常情况。

此外，如果只是两个凸部51f-51g中的一个凸部碰到凸部43-43′，U形件51就不滑动而转动，这仍不会使构件51c和51e彼此脱开，从而会引起操作人的注意。

内行人不难理解，本发明装置在使用上不仅具有很多优点，而且特别经济。特别是在采用自动器具接合管件时，在安装和性能上都是非常可靠的。

Claims (15)

1、两个需彼此接合的同轴管件的锁紧装置，此装置具有一个纵向卡子，此卡子可作径向弹性弯曲，装在外管上，至少具有一个在两管接合后可贴靠在内管的一个凸肩上的端边，凸肩相应位于内管外表面上而相对于此外表面径向凸起，其特征是：在外管(2，12，22)的壁体上设有凹槽(5，15，25)，此凹槽通向管端，其侧边平行于管轴；在内管(1，11，21)的外表面上设有两个导向面(3a-3b，13b-13′a，23b-23′a)，此两导向面径向凸起而平行于管轴，彼此相隔一个距离，此距离大体上与外管凹槽两侧边之间的距离相同，两锁紧卡子(7，17，27)的自由端大体上位于外管端部的横向平面内。

2、权利要求1所述装置，其特征是：挠性卡子（17，27）是金属的，大体上与外管纵向凹槽（15，25）对应设置，其纵向对称直径面与凹槽的对称直径面相重。

3、权利要求1所述装置，其特征是：设于内管上的导向面（3a-3b，13b-13′a，23b-23′a）由至少一个长条形凸部（3，13-13′，23-23′）的对置两侧面构成，此凸部在内管外表面上作径向凸起。

4、权利要求3所述装置，其特征是：两个凸部（13-13′，23-23′）相对于内管上的一个纵向直径而彼此对称设置。

5、权利要求4所述装置，其特征是：内管的接合端（11b）较轴向锁紧凸肩的相应部位（14b）更接近此端。

6、权利要求2和5所述装置，其特征是：挠性卡子（17）的每个侧边（17c）在其部分长度上与凹槽（15）的邻近侧边（15a-15b）之间所相隔的距离大体上与各凸部（13-13′）的横向厚度相同。

7、权利要求6所述装置，其特征是：卡子（17）具有一开口（18），其外形大体上与凸肩（14）的外形相同。

8、以上任一权利要求所述装置，其特征是：外管（12）由金属薄板制成，其纵向凹槽（15）和卡子（17）是通过切割其壁体取得的，从而使卡子成为由外管壁体本身构成的一个可作弹性弯曲的构件。

9、权利要求3所述装置，其特征是：凸部（23）上距离内管接合端（22b）较远的部位（24a）构成轴向锁紧凸肩。

10、权利要求3所述装置，其特征是：挠性卡子（27）是金属的，并至少具有一个开口（28），此开口的外形大体上与凸部（23）的外形相同。

11、权利要求4和10所述装置，其特征是：挠性卡子（27）的两个开口（28-28′）之间隔有一舌片（27a），其宽度大体上与两个凸部（23-23′）的两个相应纵向侧面（23a-23′b）之间的距离相同。

12、权利要求9，10和11中任一权利要求所述装置，其特征是：挠性卡子（27）由一固定在外管端部上的金属支承片（29）的弯折部分构成，固定的方法最好采用嵌装固定法。

13、权利要求12所述装置，其特征是：在挠性卡子（37）的锁紧状态下，其自由端最好为一钩形体（37a），位于支承片（39）上平面的相应凹部（39a）中。

14、权利要求12所述装置，其特征是：构成弹簧而可相对于支承片（49）移动的构件（51）在管件接合前套装在挠性卡子（47）上而处于第一状态下，此构件在挠性卡子处于管件接合后的轴向锁紧状态下可进入目视下不同于第一状态的另一状态。

15、权利要求14所述装置，其特征是：相对于支承片可移动的构件由一弹性滑动件（51）构成，其截面呈U形，只要卡子（47）处于非锁紧状态下，此构件的一个支体（51c）就始终贴靠在与卡子（47）联结的钩形体（47c）上。

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