CN1069873C - 公差补偿型可重复使用的夹紧结构 - Google Patents

Abstract

具有一种夹紧带的夹紧结构，可以用来例如将一软管固定到一连接套上，它包括有紧固装置可使此夹紧结构围绕待紧固的物体紧固，还包括有用于此软管与连接套的整个公差范围的公差补偿装置，后者是从夹紧带上冲压出的槽状孔口形成，此孔口所具的宽度与长度可使在孔口两侧留剩的侧向夹紧带，在考虑到此侧向带已因上述冲压出孔口的作业而增硬时，能相对于用户所明确的夹紧力来提供公差补偿。

Description

公差补偿型可重复使用的夹紧结构

本发明涉及一种开式夹紧结构，它由在纵向上具有低的弹性拉伸性的夹紧带料制成，且设置有公差补偿装置用来补偿例如由软管与连接套构成组件，同时在此组件上将软管加以紧固时的公差；更具体地说，本发明涉及上述类型的一种所谓低型的或无耳的夹紧结构。

无耳型的开式夹紧结构在先有技术中属周知的，例如见于本发明人先前的美国专利4492004号中。尽管例如上述专利中所公开的这类先有技术的夹紧结构在商业上获得了巨大成功，但它未必能在任何时候都可适应用户所确定的这种由连接套与软管组成的组件的整个公差范围。之所以如此，是因为常用于这类夹紧结构的材料例如不锈钢在纵向上的弹性拉伸性颇低，这样就可能无法在软管与连接套的各自公差范围内，从它们的最小尺寸到它们的最大尺寸的整个公差范围内来实现完全满意的夹紧作用。夹紧结构中的公差补偿问题成为周知的事实已有若干时日，在此之前也提出过种种解决方法。例如英国专利778861号就提出了采用一或多个弹性的弧形补偿部。法国专利2470275号，以至美国专利4308648与4919682号都提出了在夹紧带中设置波纹形结构。但为了避免在这种波纹部下发生有任何漏泄，必须在内带部分的整个带宽上将这些波纹部盖住。沿用英国专利1064048号的原理，欧洲专利0296918号提出了对位于中央切口相对侧的波纹进行偏移。但是，上述各种先有技术余留下这样的问题，即需要确保内部夹紧表面没有任何阶跃、偏移或不连续性。此外，需要由这种夹紧带的全宽度内带部分来覆盖住那些波纹部，这样，由于在这种环境下需要增加夹紧带的长度就会加大成本。此外，波纹状的结构也还涉及到在夹紧结构的夹紧带所需长度方面的一些费用考虑。另外的一些用来提高夹紧带弹性拉伸性的方法涉及到在这种夹紧带中形成若干切口。例如美国专利1705895号提出在夹紧带中形成一些锯齿形切口来产生某种弹性拉伸性。夹紧带的用于类似目的的其它构型则见于美国专利4910832号、德国专利DE3018183号，以及本申请人从前的美国专利4987651号，其中公开了在一些凹形的侧带部分之间包括有至少一个近似沙漏形的孔口。上述这些先有技术中所公开的方法中有一个共同的事实，即它们都要求带部运动，不仅在张力方向即夹紧带的纵向，而且在它们当存在有张力而处于变形作用下的横向上都是如此。

本发明是以下述发现为基础的，即通过在夹紧带的纵向中对此夹紧带切出一个简单的孔口，便可以取得满意的公差补偿。由打眼或冲压所产生的这种孔，在其两侧留剩有基本线性的侧向的带部，其外缘线性延续于形成通常带宽的边缘，这些带部代表着一种能减少夹紧带纵向中弹性拉伸性阻力的区域。此种孔口或若干个此种并列孔口的总宽度至少应该同此夹紧带中任何其它孔口的宽度相同，而其长度则如后面将较全面说明的，可以迅即确定。本发明公差补偿布置中需要考虑的一个因素是，在夹紧带中打眼或冲孔事实上将增硬夹紧带中所余下带部的材料。迄今所提出的这类纵向延伸的孔是出于各种各样的理由的，例如是用来改进可弯曲性，特别是由弹簧材料制备的目的在于减小夹紧结构径向尺寸的，例如美国专利4773129中所公开的那种自收紧夹紧结构。在本发明人的先前的美国专利4998326中例如也提出了纵向孔口，以用于补偿夹紧结构的不平衡性。但是在这一专利中的纵向切口或槽状孔必须位于造成这种不平衡的相重叠的带部处，以便补偿此区域中补偿由此引起的附加重量。相反，根据本发明，对于公差补偿孔的位置则无此种要求，在本发明中，这种公差补偿孔可以位于从机械连接件延伸到用来收紧此夹紧结构的装置的不重叠的夹紧带的区域内。在夹紧结构还在包括有某些装置用来在内夹紧表面上避免有任何阶跃、偏移或不连续性时，使公差补偿装置处在上述用来避免在内夹紧表面上产生各种阶跃、偏移或不连续性的装置与机械连接件之间的不重叠的夹紧带区域之中。无论如何，在某些其它应用中所存在的对公差补偿孔位置的约束于本发明中是不存在的，它可以在夹紧带上紧而于其中发生张力时，位于设计者所选择的任何地方。于是，本发明的公差补偿孔的长度与宽度可根据具体的公差范围确定，但它们必须为此夹紧结构以及当此夹紧结构完全上紧时所预计的夹紧力所满足。

通过下面结合附图所作的描述，将可更好地理解本发明的上述的和其它的目的、特点与优点，这些附图仅仅用于解释目的，它们示明了本发明的一个实施例，在这些附图中：

图1是具有本发明的公差补偿装置的无耳型夹紧结构的顶视平面图；

图2是图1中的夹紧结构的侧视图；

图3是在垂直于本发明的组装好的夹紧结构的轴向上的横剖面图；

图4a与4b是设有本发明的公差补偿孔的夹紧带一部分上的部分平面图，同时示意地给出了在夹紧带中存在有上紧张力时这种公差补偿孔的效应；而

图5是一曲线图，示明了厚0.8mm，宽10mm，的一种夹紧带试样在具有一4.8mm宽和50mm长的公差补偿孔时，载荷(N)与延伸(mm)的关系，其中的夹紧带料是不锈钢AISI304。

下面参看附图，其中在各个图中以相同的参考数号指明相同的部件，一般以参考数号10标明本发明的夹紧结构与前述美国专利5191684号所示的类似，同时包括一夹紧带11，它有一个内夹紧带端部11a与一个外夹紧带端部11b，它们在此夹紧结构组合好的状态下重叠。为了用机械方法将处于图1与2所示平放冲孔位置的由平夹紧带料制成的夹紧结构，闭合成图3所示的封闭起的圆形位置，将一个连接件所包括的一或多个冷变形的深拉支承钩12a与12b和一个导钩13分别配合到矩形孔14与细长孔15中。支承钩12a与12b以及导钩13可以按照本申请人在其先前的美国专利4199012号中较全面述及的形式构制。在预装配的尚未收紧的条件下，靠近内带部11a自由端的支承钩12a配合到细长孔15中，而导钩13配合到细长孔15中，而远离内带部11a自由端的支承钩12b则位于外带部11b之外。在完全组装好上紧的条件下(图3)，此时的支承钩12b配合到孔14中，而邻近的支承钩12a则沿着孔15的边15a相配合，所有这些均已公开于先前的美国专利5191684号中。为了将夹紧结构围绕住待紧固的物体上，在外带部11b上设有一工具配合装置16，而在内带部11a上设有一工具配合装置17。这两个工具配合装置16与17在此取深拉的冲压出的浮凸式样，在横剖面上取部分凸形，如前述美国专利5191684号中所述。冲压出的工具配合装置16在此呈压出的纵向延伸的隧道形式，具有一种较低高度的凸形、一个工具贴合面16a和一个转矩限制的工具贴合面16b，后者如上一美国专利中所述，用来防止夹紧结构受到过大转矩的作用。内带部11a中的工具配合浮凸件17只有一个工具贴合面17a，同时可以在朝向内带部11a的自由端的圆周方向中令高度与宽度渐减。工具配合浮凸件17于是与内带部11a成为整体，例外的只是在内带部11a中经横向切割后所压出的工具贴合面17a的区域中的部分。工具配合浮凸件17的横剖面与浮凸件16类似，它所具有的凸形的高度低于工具配合浮凸件16的高度，使得工具配合浮凸件17能在浮凸件16之下滑动。在两个横向切口于夹紧带中构成贴合面16a与16b后，经深拉冷变形即从夹紧带中压出工具配合浮突件16。这两个浮凸件16与17的形状与尺寸可以同于美国专利5191684号较全面公开的，这项专利的内容已综合于此作为参考。在夹紧带中邻近工具贴合面17a与16a处设有半圆形的孔18与19，允许具有任何通常适当结构(未示明)的上紧工具的梢部能伸入这些孔内，以加大能为这种上紧工具配合的有效面积。孔18与19在夹紧带的横向中具有最大宽度，此宽度大于浮凸件16与17的最大宽度，使得这种夹钳状工具的爪的平配合面不仅与工具贴合面16a与17a结合，而且还能与这些孔所暴露的部分横向带部相结合，这些也都在上面引用的美国专利5191684号中描述过。

为了确保内夹紧面上不出现任何阶跃、偏移或不连续性，内带端部11a终止于一种榫状的延伸部21，它可以配合入一种榫接收装置内，这种装置在所示实施例中是由位于中央的压出带部22所形成，形成了一榫接收槽并在在两侧余留有侧带部23a与23b。侧带部23a与23b在第一台阶状部24a与24b处并入外带部11a的正常外径中，此第一台阶状部24a与24b使横向带部23a与23b移过一个与夹紧带厚度基本上相当的一个径向距离，而榫接收槽22则在第二台阶状部25处并入正常夹紧带内，这已在本申请人先前的美国专利4299012号中较全面地描述过。由于为台阶状部24a与24b所产生的径向位移约等于夹紧带的厚度，故可保证内带部11a不会跑出从台阶状部分24a与24b到外带部11b自由端之一的区域之外。

普遍以参考数号30标明的公差补偿装置，根据本发明，它包括有一具有已倒圆的端部32a与32b的矩形槽孔31以及在槽两侧留下的横向带部33a与33b，其边缘线性延续于形成普通夹紧带宽的边缘。从图1与图3可以看到，此孔形补偿装置30位于重叠的带部11a与11b居中区域的带部之内，更确切地说，也处在机械连接件12、13、14、15的钩状件12b与工具配合装置16之间的不重叠夹紧带的区域内。借助装置22、23a、23b、24a与25来消除内夹紧面上的任何阶跃、偏移或不连续性，而孔30则位于机械连接件的钩状件12b与榫接收槽22的台阶状部25之间。

图4a与4b示意地说明本发明的公并补偿装置30的工作情况，图4a中的距离L表示在平铺放的夹紧带处于无应力状态下时补偿孔31的长度，而图4b所示明的长度U′则是将张紧力用到夹紧带上仅使得侧带部33a与33b在纵向存在上述张力时伸展的结果，在其横向基本没有滑动，如例如美国专利1,708,895；4,987,651；5,230,246或4,910,832的布置所要求的，在图4b中是将此张紧带再次铺平用于比较目的。图4a与4b均未按比例绘制，仅仅供说明之用。

下面就一种规格的夹紧结构所给出的典型值也只是用作解释目的，熟悉本项技术的人是可以据此作出变更的：

由不锈钢AISI304制的夹紧带11的厚度b(图2)是0.8mm，宽度c是10mm。榫状延伸部21的长度d是11mm，全宽度夹紧带端部11a的端头倒成45°圆角。孔口14的宽度e为4.8mm，长度f为4.7mm。隧道形浮凸件16的长度g是12.2mm，而孔口15的长度h是15.9mm。从外带部11b的自由端至此自由端附近的孔口15的横向端面15a的距离之是9.9mm，而从台阶状部24a与24b至孔15的端面15a的距离j是37.1mm，同时榫接收槽22的长度k是13mm。槽孔31的长度l(图1)是50mm，倒圆的端部32a与32b呈半圆形。从榫状延伸部21的端部至与工具贴合面17a相对的孔19的端部的距离m是35mm，从榫状延伸部21的端部至靠近此榫状延伸部自由端的第一支承钩12a的端部的距离n是45.6mm，从此榫状延伸部的端部至第二支承钩12b端部的距离o是52.5mm，而从榫状延伸部21的端部至靠近内带部11a自由端孔口31的全宽度矩形部端部的距离p是62mm。榫接收槽22的宽度q是4.2mm，榫状延伸部21的宽度r是4mm，而从榫状延伸部21的端部至导钩13端部的距离是41.2mm。工具配合浮凸件17的最大宽度约3,8mm。槽孔31的宽度ω是4.8mm，而侧带部33a、33b在横向上各有宽度2.6mm。由于槽孔31的宽度ω增加了，侧带部33a与33b的宽度将增加，由此便减少了在存在有张力条件下，后者对夹紧带在纵向中的弹向拉伸的阻力。对于夹紧结构给定的名义直径尺寸可以任选总的长度a(图2)，对于此给定的直径尺寸，只有上面指出的尺寸才是重要的。孔口18与19的半径是4.5mm，各可以包括超出半圆的一个小部分沿夹紧带的纵向作直线式延伸。前面提出的尺寸只是用于说明目的，熟悉本项技术的人是可以对此作出变更来适应具体的夹紧结构的设计。例如，取决于夹紧带的宽度，可以在夹紧带中将单一的中央孔口30置换为二或三个在夹紧带纵向延伸的槽状的孔口，只要求这些孔口的总面积相当于为在余剩的夹紧带部中能提供所需公差补偿而要求的面积即可。

公差补偿孔口32的长度与宽度可以凭经验迅速确定。只需从制备夹紧带的带料试样中切出一定宽度与长度的孔口，然后让此试样处于逐渐加大的张力作用下，直至张力达到使夹紧结构完全拉紧的程度。通过测量试样的长度增加(拉伸)并注意其继后的弹性返回，便可在短时间内由试错法求出一定材料的孔口30的合适长度与宽度，由此，根据对一定材料的先有经验便可使此种方法简化，当然还必须考虑到具有这种孔口的夹紧结构能满意地通过对给定的夹紧结构通常所要求的一切密封性试验。这在必要时，可通过使孔口的宽度相对于其长度作出折衷调整来确保密封性能。

更为科学的处理方法如下：取这样的不锈钢夹紧带料，它的屈服强度为345MPa，宽10mm，厚0.8mm，在其中央区的各端冲出一个槽状孔口，它宽48mm，长54.8mm，半径为2.4mm，从而在此槽状孔口各侧留下2.6mm的侧带部。这等于说此种夹紧带具有的余剩横剖面积为：

2(W×T)=2(2.6×0.8)=4.16mm²

具有345MPa额定屈服强度的上述材料可以确保此种夹紧带在槽孔区于超过此屈服点前经受住1434N(345×4.16)的张力负荷。不过，由于从夹紧带中冲出了槽状孔口，就会增硬加紧带料而提高屈服点。通过试验，此时测得在屈服点时的伸长为1.4mm，这相当于在不超过夹紧带料屈服强度下使夹紧结构的直径增大到约0.5mm。

考虑由带宽10mm，厚0.8mm的304AISI不锈钢制作的前述这种典型的夹紧结构例子。

原料的屈服强度=392N/mm²，它的极限强度=654N/mm²。

机械特性随材料的冷加工而加强，亦即冲出槽孔时会使屈服强度与极限强度增加如下：

具有槽孔构型时的屈服强度=549N/mm²，

具有槽孔构型时的极限强度=705N/mm²。

具有槽孔构型且在4.8mm的槽状孔口各侧留有2.6mm宽带部时的屈服强度于是成为

2(W×T)×579=2408N

这相当于1.7mm的延伸，可以从表示具有槽形构型试样的典型的载荷与延伸关系的曲线图看出。此1.7mm的延长相当于直径在不超过屈服强度时增加到1.7/πmm，亦即使原来的直径增加到约5.4mm。

具有槽形构型的极限屈服强度为2(W×T)×705=2934N。

从图5中的曲线图可以看出，在2934N的极限强度下，伸长将送10.74mm，它相当于在不超过极限强度T有0.27mm的直径补偿。

可以把这种延伸换算为相对于原有图象长度(L)的百分率，而此百分率则保持为常数。

在上述例子中，0.54mm的伸长表示3.4％的延伸率。例如，对于长度L=25mm，直径的补偿将为

25×0.034/7π=0.27mm

上面仅仅描述了本发明的一个实施例，但应认识到本发明的公差补偿装置并不限于所述实施例，而是可以应用于其中必须实现某种公差补偿来满足用户要求的任何其它类型的夹紧结构。例如，本发明的公差补偿装置可以用于具有一种典型的所谓“Oetiker”(欧第克)耳的夹紧结构〔参看本申请人的美国专利4299012号或本申请人的美国专利5339496号(1994年8月23日)〕。这种补偿装置也可用于例如本申请人1993年12月9日提交的，题名为“具有锯齿形锁定装置的夹紧结构”(未决申请系列号08/163530，其主要内容已综合于此作为参考)。此外，虽然由钩12与13以及孔口14与15所构成的机械连接件属于本申请人先前在美国专利4299012号中所述的那种类型，但其中的导钩12也可以置换为本申请人先前在美国专利4622720号中所述的将导钩与支承钩相组合的形式。此外，对于所重叠的带端部可以采用任何其它已知的机械连接件。如上所述，这种夹紧装置也可置换为设有增强装置的所谓“Oetiker”耳，例如本申请人在美国专利3475793号中所公开的，或最好是采用本申请人在美国专利5282295号中所公开的基本上为矩形构型的浅凹座形。代替单一的凹座，也可在搭叠部分采用两个基本上平行的增强凹座，此搭叠部分所包括的总面积与本申请人在美国专利5282295号或本申请人在1990年12月8日提交的，题名为“夹紧装置用的增强耳结构”的共同未决申请系列号07/629716中所述的相同，后者的主要内容已综合于此作为参考。此外，本发明的用来确保内夹紧而上没有任何阶跃、偏移或不连续性的装置21、22、23、24与25，也可以按照本申请人在先前的美国专利4315348号或4237584号中所公开的内容，或是在5283931号的附图6至11中所公开的内容来实现。这样，本发明就不限于这里所示和所描述的具体实施例以及/或者这里述及的有关此实施例的各种尺寸，而是可以适用于涉及类似问题的其它改变形式的夹紧结构。为此，本申请人不希望局限于上面所示和所述的细节，而意图概括所有为后附权利要求书的范围覆盖的这类变更与修正形式。

Claims (11)

1．一种开式夹紧结构，包括用纵向低弹性拉伸性夹紧带材料制造的夹紧带(11)，其端部(11a,11b)分别作为内带部和外带部，在安装状态可以相互重叠，包括一种装置(12a,12b,14,15,16,17)，用于机械连接重叠的端部(11a,11b)，并将夹紧结构紧固在一个部件周围，其特征在于：在上述夹紧带(11)中的公差补偿装置(30)可补偿上述部件外径尺寸的公差，包括至少一个开口(31)，沿上述夹紧带(11)纵向延伸，并形成基本直线的侧带部(33a,33b)，其中，上述开口(31)的宽度(W)至少与上述夹紧带(11)上任何其他孔口一样宽，并且选择上述开口(31)的长度(1)，使上述侧带部(33a,33b)提供一个延伸量，此延伸量在达到上述夹紧带材料的屈服强度之前，足以配合上述部件外径尺寸的公差范围。

2．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：上述开口(31)是从夹紧带(11)冲压出的。

3．按照权利要求1或2的夹紧结构，其特征在于：上述开口(31)基本上呈矩形，并且端部是倒圆的。

4．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：上述开口(31)位于连接和紧固装置(12a,12b,14,15,16,17)之间区域的夹紧带(11)非重叠区。

5．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：上述连接装置在内端部(11a)包括一钩(12a,12b)，在外端部(11b)包括一孔口(15,14)，在上述夹紧带(11)中有一附加装置，保证内夹紧面无任何偏移、跃变或间断，在内端部(11a)有一榫(21)，而在外端部(11b)有榫接收装置(22)。

6．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：上述侧带部分(33a,33b)的宽度小于夹紧带(11)正常宽度的约30％。

7．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：所述公差补偿装置(30)限于由上述至少一个开口(31)形成。

8．按照权利要求1的夹紧结构，其特征在于：上述夹紧装置由夹紧带(11)纵向上与其成整体的浮凸装置(16,17)构成，并且，上述浮凸装置(16,17)基本为互补构型，并这样设置在夹紧带(11)的内和外端部(11a,11b)上，使得内带部(11a)上的浮凸装置(17)能在外带部(11b)的浮凸装置(16)的下面滑动。

9．如权利要求5至8中任一项所述的夹紧结构，其特征在于：所说孔口(14,15)中至少有一个的宽度基本上等于前述孔口(31)的宽度，而且它也同样沿夹紧带(11)的纵向延伸，使得其有助于公差补偿。

10．如权利要求1所述的夹紧结构，其特征在于：所说夹紧结构是一种开式夹紧结构，而所说紧固装置(16,17)基本上没有任何公差补偿。

11．一种制造前述权利要求的夹紧结构的方法，此方法包括以下步骤：

(a)准备好一种夹紧结构的试样，此试样中心区冲出一孔口(31)，而使余留的侧带部(33a,33b)增硬。

(b)测定此试样中已增硬的侧带部(33a,33b)的屈服强度与极限强度。

(c)还测定由百分延展率表示的此试样在屈服强度与极限强度下的伸长，以及

(d)作为所测定的屈服率百分数的函数计算上述孔口(31)在纵向中的必要长度(1)，为对于具体的全紧固的夹紧结构在存在有张力的情况下提供一定的公差补偿，

(e)从夹紧带(11)上冲压出一细长的槽状孔口(31)，它所具有的长度(1)与宽度(w)使得夹紧带(11)在此细长槽状孔口(31)区域内的剩余部分(33a,33b)能在此夹紧带(11)中提供这样一个延伸量，此延伸量在达到夹紧带材料的屈服强度之前，足以配合待紧固物体外径尺寸所期望的公差范围。

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