CN108136978B - 隔热套筒、其组装及保护温度敏感部件的方法 - Google Patents

隔热套筒、其组装及保护温度敏感部件的方法 Download PDF

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Abstract

用于保护温度敏感电子部件(14)免于暴露于热中的隔热套筒和方法。隔热套筒(12)包括管状壁，该管状壁具有内表面和反射性外表面，该内表面界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔。隔热套筒(12)包括由与管状壁(26)分开的材料件构成的定位构件，该定位构件具有附接至管状壁的环形部分和至少一个从环形部分径向地向内延伸的弹性指状体(34)。该至少一个指状体(34)沿着弧形路径从固定端沿平面径向地向内延伸到自由端(99)，自由端(99)配置为与连接到温度敏感电子部件(14)的线束(16)相邻接。指状体(34)的自由端(99)可沿该平面朝环形部分径向地扩展，以自动地调整适应所述线束(16)的外包迹。

Description

隔热套筒、其组装及保护温度敏感部件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月4日提交的美国临时申请(序列号)No.62/200,763,以及于2016年8月3日提交的美国实用专利申请(序列号)No.15/277,585的权益，这两项专利申请通过引用完整地结合于本申请中。
发明背景
1.技术领域
本发明大体上涉及为其中包含的电子对象提供热防护的管状套筒组件，更具体地涉及包括定位构件的管状套筒组件，以将该组件围绕其中所包含的电子对象而保持在可选择性地释放的固定位置。
2.相关技术
汽车应用中使用的传感器，例如提供数据以控制发动机操作和性能的氧传感器，通常安装在车辆的发动机舱内，传感器在这里受到严苛的环境因素的影响，包括车辆操作期间的强辐射热、磨损和振动源。由于严苛的环境因素，有利的是，在许多情况下，需要用防护性套筒覆盖相对易损的对温度敏感的传感器，以努力抑制振动，防止磨损和遮挡辐射热以免到达传感器。这样的套筒通常包括在相对的开放的自由端之间延伸的细长的圆柱形管。圆柱形管包括例如由诸如聚酯毡的无纺材料制成的阻尼内层，和反射性外层，所述反射性外层包括例如层压至所述内层的外表面上的铝箔层。
由于上述防护性圆柱形套筒的构造及其严苛的环境，通常难于以允许套筒可靠地固定并保持在期望位置、同时提供易于拆卸以维修传感器的方式，来围绕传感器和连接于其上的细长线束装配套筒。使用在套筒圆柱形壁的整个内表面的粘合剂、胶带和干涉配合来实现连接到线束上和传感器上，但是，这些机制中的每一者都具有各种缺点。套筒围绕传感器的粘合剂附接，尽管一般是牢固的，但是，至少初始就将套筒永久地附接到传感器，会因此使得在将来的时间维护传感器变得复杂，此外，粘合剂随着时间的推移可能会失效，由此导致套筒脱离其在传感器周围的理想防护位置。结果，尽管在其初始粘合位置通常是有效的，但是，该方法不容许容易地拆卸套筒以便维修传感器或重新使用套筒，因为这需要破坏粘合剂的粘合连接处。另外，鉴于在发动机舱内遇到的热量和振动，胶带和干涉配合可能是不可靠的，其中胶带更是特别难以应用。另外，整个套筒内表面的摩擦配合会遭受部件公差的变化，以及组装的困难，特别是如果干涉程度太大，或者例如如果套筒需要沿着组装路径越过直径增大的障碍物(例如连接器)时更是如此。另外的机制是已知的，例如，使用由与管状套筒分开的材料制成的端盖将套筒定位在固定的预定直径的细长构件周围，其中端盖便于将管状套筒定位并保持在其围绕线束的预期位置。尽管在将管状套筒定位和保持在其组装位置方面通常是有效的，但是，已知的端盖通常适于围绕具有特定直径的线束使用，因此这类端盖不能适用于一定范围的系列线束直径，因此需要不同尺寸的端盖来用于不同的应用。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于保护连接到线束(wiring harness)的电子元件以防暴露于热中的隔热套筒。所述隔热套筒具有管状构件，所述管状构件包括带内表面和反射性外表面的周向连续壁，所述内表面界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔。此外，隔热套筒包括由与管状构件分开的材料件构成的定位构件。定位构件具有环形部分和至少一个弹性指状体，所述环形部分附接到管状构件，所述至少一个弹性指状体具有附接到环形部分的固定端。所述至少一个指状体沿着弧形路径从固定端沿平面径向地向内延伸到配置为用于与线束邻接的自由端。指状体的自由端可沿着平面朝向环形部分径向地扩展，以调整适应所述线束的外包迹(outer envelop)。
根据本发明的另一方面，所述至少一个弹性指状体可以被提供为围绕所述中心纵向轴线螺旋地延伸的单个弹性指状体。
根据本发明的另一方面，所述中心纵向轴线横向于至少一个指状体沿其延伸的平面而延伸。
根据本发明的另一方面，所述至少一个弹性指状体可以被提供为多个弹性指状体。
根据本发明的另一方面，多个弹性指状体可以是弧形的。
根据本发明的另一方面，多个弹性指状体可以是圆弧形的。
根据本发明的另一方面，多个弹性指状体可以是非圆弧形的。
根据本发明的另一方面，多个弹性指状体可以是椭圆弧形的。
根据本发明的另一方面，所述多个指状体中的每一个具有在所述固定端与所述自由端之间延伸的弦长，其中所述弦长直接响应于所述线束的外包迹的尺寸而成比例地减小。
根据本发明的另一方面，所述至少一个弹性指状体可以设有在横截面中观察为对称的外周边。
根据本发明的另一方面，所述至少一个弹性指状体可以设有在横截面中观察为圆形的外周边。
根据本发明的另一方面，所述至少一个弹性指状体可以设有在横截面中观察为多边形的形状，所述多边形形状具有基本上等长的边。
根据本发明的另一方面，提供了一种隔热套筒和配置成为与传感器电连通的线束的组合。所述隔热套筒包括管状构件，所述管状构件具有周向连续壁，所述周向连续壁具有内表面和反射性外表面，所述内表面界定在开放的相对两端之间沿中心纵向轴线延伸的内腔。定位构件具有附接到管状构件的环形部分。定位构件包括至少一个弹性指状体，其具有附接到环形部分的固定端。所述至少一个指状体沿着弧形路径从固定端沿平面径向地向内延伸到配置为用于与线束邻接的自由端。所述至少一个指状体可沿着所述平面朝所述环形部分径向地向外地压缩，以自动地调整适应所述线束的外包迹。
提供了一种保护连接到线束的温度敏感型传感器抵抗环境热影响的方法。所述方法包括，提供具有周向连续壁的管状构件，所述周向连续壁具有绝缘内层和反射性外层，所述绝缘内层界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔。此外，提供定位构件，所述定位构件具有附接到管状构件的环形部分和至少一个具有附接到环形部分的固定端的弹性弧形指状体，其中该至少一个弧形指状体沿着平面从固定端径向地向内延伸到自由端。进一步地，沿着线束滑动管状构件以至少部分地围绕传感器，并且同时将所述至少一个弧形指状体带至与线束相邻接，并使所述至少一个弧形指状体沿着所述平面朝向环形部分径向地向外地压缩，以夹持所述线束并保持所述管状构件围绕传感器处于屏蔽关系。
根据本发明的另一方面，该方法可进一步包括，为定位构件提供多个弧形指状体，并使多个弧形指状体沿着所述平面朝向环形部分径向地向外压缩，以握持线束并保持所述管状构件围绕传感器处于屏蔽关系。
根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括：为定位构件提供单个弧形指状体，并且使所述单个弧形指状体沿着所述平面朝向环形部分径向地向外压缩，以握持线束并保持管状构件围绕传感器处于屏蔽关系。
根据本发明的另一方面，该方法还可以包括，提供至少一个弧形指状体，其具有在横截面中观察为对称的外周边。
附图的简要说明
结合下面对当前优选实施例和最佳方式、所附权利要求和附图的详细描述，本发明的这些和其它的特征和优点将变得更容易理解，在附图中：
图1是根据本发明的一个方面构造的隔热套筒组件的分解的截面侧视图，用于保护显示为围绕连接到电气元件的线束布置的电气元件；
图1A是根据本发明的一个方面构造的隔热套筒组件的类似于图1的视图；
图2是图1的隔热套筒组件的组装的截面侧视图；
图2A是图1A的隔热套筒组件的组装的截面侧视图；
图3是图1所示隔热套筒组件的、根据本发明一个方面的定位构件的等距视图；
图3A是根据本发明的一个方面的定位构件的指状体的局部平面图；
图3B是根据本发明的另一方面的定位构件的指状体的局部平面图；
图4是与图1所示组件类似的隔热套筒组件的、根据本发明另一方面的定位构件的等距视图；
图5A是根据本发明另一方面的定位构件的指状体的等距截面图；和
图5B是根据本发明又一方面的定位构件的指状体的等距截面图。
优选实施例的详细描述
更详细地参照附图，图1和图2示出组件10,包括根据本发明的一个方面构造的具有自调整定位构件的隔热套筒，在下文中简称为套筒组件或简称为套筒12，用于保护至少部分地包含在其中的温度敏感部件，例如电气部件14(诸如传感器)抵抗极端辐射热、磨损、污染和振动的影响，其中传感器14被显示为连接到线束16的一端并连接到车辆的发动机部件18(图2)。作为示例而非限制性的是，线束16可以被提供为是一束暴露的绝缘电线，或是被封装在也称为管20(例如具有大致平滑状或波纹状外表面22的管)的外护套内的一束绝缘电线。套筒12被构造成可沿着线束16及其管20(如果提供的话)的纵向轴线24可滑动地移动，以使套筒12进入围绕传感器14的期望保护位置。如下面进一步详细讨论的那样，套筒12配置成借助于固定地附接的自调整定位构件25而保持固定在其保护位置，直到期望选择性地将套筒12滑动离开其保护位置，例如可以是期望维修传感器14。套筒12在使用期间保持在其保护位置，而不需要诸如胶带或粘合剂的辅助紧固件，因此组件10制造简单，美观且在制造和使用中经济。
套筒12可以被构造成具有任何期望的长度。套筒12具有管状构件26，该管状构件26包括周向连续的材料内层，该内层材料形成具有内表面30和外表面31的内壁28，其中内表面30界定内腔32并且在开放的相对两端36,38之间沿中心纵向轴线34延伸。管状构件26还包括形成反射性外表面40的材料的反射性外层，其中该反射性材料的外层固定到内壁28的外表面31。根据本发明的一个方面，内壁28可以由任何合适的绝缘性的非织造材料、纺织材料、针织材料或编织材料构成，并且可以构造成具有任何期望的壁厚，这取决于在预期环境中暴露于热的性质和严重性。
提供反射性外表面40以反射发动机舱典型的极端辐射热，包括由排气系统产生的温度。外层40可以由任何合适的金属材料形成，包括铝或其它期望的金属箔的箔层。箔外层40相对较薄，从而允许套筒12在弯曲路径和拐角上保持柔性。根据需要，外层40可以围绕内壁28螺旋缠绕或卷烟式缠绕。如果需要，可以使用任何合适的耐热粘合剂来帮助将外层40粘合到内壁28的外表面31。
根据本发明的一个方面，以示例而非限制性的方式，如在图3中最佳地示出，套筒12的自调整定位构件(下文简称为定位构件25)由相对于管状构件26独立的弹性材料构成，例如由弹性塑料或有弹力的弹性金属材料构成。定位构件25具有主体，其以示例而非限制性的方式被显示为包括环形壁或环形部分，例如大致圆柱形的管状部分42，和至少一个柔性的弹性指状体，其被显示为多个从环形部分42径向地向内延伸的指状体44，用于保持与线束16或其管20(如果提供的话)邻接。管状部分42被显示为在尺寸上设计成用于紧密地相对贴合地容纳在管状构件26的开放端36的内壁28内侧。如果需要的话，在这里可以设想，可将管状部分42定尺寸为紧密贴合在外表面周围，如图2A所示。可以使用任何合适的紧固机构，包括诸如钉的机械紧固件，或者诸如耐高温粘合剂的粘合剂，来将定位构件25固定到管状构件26。
定位构件25的一个或多个指状体44形成为从管状部分42径向地向内延伸，用于围绕线束16和管20(如果提供的话)紧密邻接接触。指状体44是柔性弹性的，使得指状体允许线束16和管20自由地穿过由指状体44的自由端48的内周边形成的开口46，因此指状体44的弹性使得指状体44保持与线束或其管20邻接。通过保持与线束16或管20邻接，定位构件25以及因此套筒12相对于线束16及其管20保持固定在期望的组装位置，直到在某些选定的时间可能期望将套筒12从其组装位置可滑动地拆卸。
一个或多个指状体44具有大体沿着平面P延伸的弧形主体，其中平面P被显示为大体横向于中心纵向轴线34延伸。指状体44从环形壁或部分42延伸到其最内的自由端48。由于它们的弧形形状，指状体44可沿平面P径向地扩展，以自动地调整适应细长线束16及其管20的外表面的构造。多个指状体44被显示为具有大体镰刀形状的主体，如图3A所示为具有恒定的或基本恒定的圆弧形状的曲率半径r，并且在图3B所示的一可选实施例中具有变化的半径r，例如椭圆的变化的半径r。每个指状体44具有在固定端(固定到定位构件25主体的那一端)与径向地向内延伸的自由端48之间延伸的弦49，其中弦49随着指状体44被径向地向外压缩而减小长度，例如在安装或拆卸过程中。此外，指状体44的主体具有在横向截面中观察为大致对称的外周边，举例而非限制性的是，例如圆形(图5A)，正方形或任何其它具有大致等长边的多边形的形状(图5B)。指状体44具有相对高的长度对最大直径之比，因此，指状体44是柔性的并且可以在纯径向的方向上弯曲，这进一步得到它们的大致镰刀形状的帮助，因此赋予它们自动地调整适应布置为从中穿过的线束的尺寸的能力。为了便于组装，指状体44可沿其弧形形状的方向卷绕或大致卷绕，从而使它们呈现增大的弯曲的弧形形状，直到卷绕力或压缩力被释放以允许(一个或多个)自由端与管20接合。
定位构件25在图1-3中进一步示出为具有在邻近管状部分42端部处从管状部分42径向地向外延伸的环形缘边50。在将定位构件25插入到管状构件26的端部36中时，缘边50用作正止动件或台肩，从而确保定位构件25正确地安置并固定至管状构件26。相比之下，如图1A和图2A所示，定位构件25'可以被构造为没有缘边，其中定位构件25'可以围绕管状构件26'的外表面设置。在图1A和2A中，上述每个特征由与图1和2中所使用相同的附图标记来标识，但加了撇号(')以代表不同的实施例。除了定位构件25'围绕管状构件26'设置之外，组件10'的构造大体上与针对图1和图2所论述的相同。
在图4中，示出了根据本发明另一方面构造的定位构件125，其中使用偏差了100因数的相同附图标记来标识上面讨论的相似特征。定位构件125具有环形壁或部分142，该环形壁或部分142具有单个指状体144，该单个指状体144具有大致在平面P内延伸的大致螺旋形的构造。平面P被示出为大致横向于定位构件125的纵向中心轴线134延伸。在所示的实施例中，指状体144卷绕至少一次，并且被示出为围绕轴线134卷绕大约2-4次之间的次数。指状体144可以在与其卷曲方向相反的方向上卷绕，以使得指状体144的径向最内区域和端部148径向地向外扩展，如同上面关于图1和1A所述，由此允许线束16和可选的管20能够容易地穿过指状体144所界定的开口146。于是，当线束16和可选的管20布置为通过开口146时，指状体144就可被释放，从而允许指状体144自动地解开卷绕以使指状体144的径向最内区域和端部148进入与线束16或管20(如果提供的话)邻接接触的状态。因此，指状体144有效地握持线束16或管20的外表面，并且如上面关于套筒12所讨论的那样，将套筒沿着线束16和可选的管20保持在其保护位置中，直到期望选择性地拆卸套筒，例如在维修过程中。在图4中，定位构件125被示出具有与图3的构造相类似的构造，即，具有从管状部分142径向地向外延伸的缘边150，尽管这里可以设想将定位构件125构造成不具有缘边，如大体上在图1A和2A中所示。
如上所述，如果管20被提供为波纹管，则指状体44,144可通过径向地向外弯曲或卷绕而径向地向外扩展，以在安装和拆卸过程中间隙配合在环形顶冠(crests)C之上，如图1和1A中大体所示，并且可以构造成具有预定的厚度以便被至少部分地容纳在波纹的环形凹谷V内，以便于在释放指状体44,144时将套筒12保持在其围绕传感器14的预期“使用”位置中，如图2和2A中大体所示。
显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，应该理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明可以以与这里具体描述不同的方式来实施。

Claims (24)

1.一种用于保护可操作地连接到细长线束的电子部件的隔热套筒，包括：
管状构件，所述管状构件包括带有绝缘内层和反射性外层的周向连续壁，所述绝缘内层界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔；和
定位构件，所述定位构件具有附接到所述管状构件的环形部分和至少一个具有附接到所述环形部分的固定端的弹性指状体，所述至少一个弹性指状体沿着弧形路径从所述固定端沿平面径向地向内延伸到配置为用于与所述线束邻接的自由端，所述至少一个弹性指状体可朝向所述环形部分沿着所述平面径向地向外压缩，以自动地调整适应所述线束的外包迹。
2.根据权利要求1所述的隔热套筒，其中，所述中心纵向轴线横向于所述平面延伸。
3.根据权利要求1所述的隔热套筒，其中，所述至少一个弹性指状体是绕所述中心纵向轴线螺旋地延伸的单个弹性指状体。
4.根据权利要求3所述的隔热套筒，其中，所述中心纵向轴线横向于所述平面延伸。
5.根据权利要求1所述的隔热套筒，其中，所述至少一个弹性指状体包括多个弹性指状体。
6.根据权利要求5所述的隔热套筒，其中，所述弹性指状体是圆弧形状的。
7.根据权利要求5所述的隔热套筒，其中，所述弹性指状体是弧形的，每个所述弹性指状体具有在所述固定端和所述自由端之间延伸的弦，所述弦随着所述弹性指状体被径向向外地压缩而减小长度。
8.根据权利要求1所述的隔热套筒，其中，所述至少一个弹性指状体具有在横截面中对称的外周边。
9.根据权利要求8所述的隔热套筒，其中，所述外周边是圆形的。
10.根据权利要求8所述的隔热套筒，其中，所述外周边是多边形的，具有等长的边。
11.一种隔热套筒和配置成与传感器电连通的线束的组合，包括：
管状构件，所述管状构件包括带有绝缘内层和反射性外层的周向连续壁，所述绝缘内层界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔；和
定位构件，所述定位构件具有附接到所述管状构件的环形部分和至少一个具有附接到所述环形部分的固定端的弹性指状体，所述至少一个弹性指状体沿着弧形路径从所述固定端沿平面径向地向内延伸到配置为用于与所述线束邻接的自由端，所述至少一个弹性指状体可朝向所述环形部分沿着所述平面径向地向外压缩，以自动地调整适应所述线束的外包迹。
12.根据权利要求11所述的组合，其中，所述中心纵向轴线横向于所述平面延伸。
13.根据权利要求11所述的组合，其中，所述至少一个弹性指状体是绕所述中心纵向轴线螺旋地延伸的单个弹性指状体。
14.根据权利要求13所述的组合，其中，所述中心纵向轴线横向于所述平面延伸。
15.根据权利要求11所述的组合，其中，所述至少一个弹性指状体包括多个弹性指状体。
16.根据权利要求15所述的组合，其中，所述弹性指状体是圆弧形状的。
17.根据权利要求15所述的组合，其中，所述弹性指状体是弧形的，每个所述弹性指状体具有在所述固定端和所述自由端之间延伸的弦，所述弦随着所述弹性指状体被径向向外地压缩而减小长度。
18.根据权利要求11所述的组合，其中，所述至少一个弹性指状体具有在横截面中对称的外周边。
19.根据权利要求18所述的组合，其中，所述外周边是圆形的。
20.根据权利要求18所述的组合，其中，所述外周边是多边形的，具有等长的边。
21.一种保护连接到线束上的温度敏感部件抵抗环境热影响的方法，包括：
提供管状构件，所述管状构件包括带有绝缘内层和反射性外层的周向连续壁，所述绝缘内层界定了在开放的相对两端之间沿着中心纵向轴线延伸的内腔，并且还包括定位构件，所述定位构件具有附接到所述管状构件的环形部分和至少一个具有附接到所述环形部分的固定端的弹性弧形指状体，所述至少一个弹性弧形指状体沿着平面从所述固定端径向地向内延伸到自由端；和
沿着所述线束滑动所述管状构件以至少部分地围绕所述温度敏感部件，并且同时使所述至少一个弹性弧形指状体与所述线束邻接，并使所述至少一个弹性弧形指状体朝向所述环形部分沿着所述平面径向地向外地压缩，以握持所述线束并保持所述管状构件围绕所述温度敏感部件处于屏蔽关系。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括，为所述定位构件提供多个弹性弧形指状体，并使所述多个弹性弧形指状体朝向所述环形部分沿着所述平面径向地向外压缩，以握持所述线束并保持所述管状构件围绕所述温度敏感部件处于屏蔽关系。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括，为所述定位构件提供单个弹性弧形指状体，并使所述单个弹性弧形指状体朝向所述环形部分沿着所述平面径向地向外压缩，以握持所述线束并保持所述管状构件围绕所述温度敏感部件处于屏蔽关系。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括，提供至少一个弹性弧形指状体，其具有在横截面中对称的外周边。
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