CN116568565A - 保护可定位套筒及其构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于保护延伸穿过其的电气构件和线束的保护套筒组件及其构造方法。套筒组件包括沿着轴线在相对两端之间纵向延伸的多层管。端帽设置在相对两端中的一个端部之上。端帽具有线束延伸穿过其的开口，以允许沿着线束并围绕电气构件装配和拆卸保护套筒组件。多层管包括内管和外管。内管具有半刚性管状壁，该半刚性管状壁包括用于使冲击力向电气构件的传递最小化的径向延伸的能量耗散特征部。外管是围绕内管设置的织物管。

Description

保护可定位套筒及其构造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年12月8日提交的美国临时申请序列63/122,797号以及2021年12月7日提交的美国实用申请序列17/544,577号的权益，上述申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及具有整体定位特征部的保护套筒及其构造方法，该整体定位特征部允许套筒沿着受到保护免受冲击力、磨损和切通的影响的细长物品可定位并可释放地固定。

2.相关领域

在汽车应用中使用的传感器(诸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，在那里它们经受包括车辆操作期间的强辐射热、冲击源、磨损和恒定振动的恶劣环境。考虑到该恶劣环境，有利的是用保护套筒覆盖连接到其的相对精密的传感器和电气构件，诸如线束，该保护套筒可以阻尼振动、保护免受冲击力、磨损的影响并反射和屏蔽辐射热。此类套筒通常包括细长的柔性、相对柔软的织物管，该织物管具有非织造材料(例如聚酯毡)的内阻尼层。该内阻尼层通常由与加强层层压的铝箔层的反射层包围，诸如聚合物长丝的稀松织物或聚合物片材。

由于保护套筒的性质及其环境，难以以将允许套筒可靠地固定在期望位置并且还可容易地移除以用于传感器的安装和维护的方式将套筒附接到传感器。使用粘合剂、带材和摩擦配合来实现附接，但是这些方法都具有各种缺点。尽管通常是牢固的，但粘附到传感器是永久地附接套筒。因此，这种方法不允许容易地移除套筒以用于传感器的维护或套筒的再使用。另外，考虑到在发动机舱内的传感器及其保护套筒所遇到的热和振动，带材和摩擦配合可能是不可靠的并且是不可行的。此外，由于管相对柔软的性质，对冲击力的防护和耐切通性通常为低的。

发明内容

本发明提供了一种用于保护延伸穿过其的电气构件免受暴露于污染、冲击力、磨损和振动的影响的保护套筒组件。该保护套筒组件包括半刚性多层管和端帽，该半刚性多层管沿着轴线在相对两端之间纵向延伸，该端帽设置在端部中的一个端部之上。端帽包括大致朝向轴线径向向内延伸的至少一个指状部。该至少一个指状部在相反的轴向方向上是弹性柔性的，以允许围绕被保护的电气构件装配和拆卸保护套筒组件。半刚性多层管包括内管和外管。内管具有包括能量耗散特征部的半刚性管状壁，该能量耗散特征部用于使冲击力向电气构件的传递最小化，同时也增强耐切通性并防止污染进入。外管是围绕内管设置的织物管，以向保护套筒组件提供耐切通性和耐磨损性。

根据本发明的另一个方面，端帽可以被设置为紧固到内管和/或外管中的至少一者的单独构件。

根据本发明的另一个方面，端帽可以通过紧固件(诸如钉、螺纹紧固件或铆钉)紧固到管。

根据本发明的另一个方面，紧固件可以呈粘合剂的形式。

根据本发明的另一个方面，紧固件可以呈焊缝的形式。

根据本发明的另一个方面，焊缝可以呈超声波焊缝的形式。

根据本发明的另一个方面，内管由实心的不可渗透的管状聚合物壁形成。

根据本发明的另一个方面，内管可具有用于增强能量耗散的肋。

根据本发明的另一个方面，内管的肋可在内管和外管之间形成开口凹坑(也称为空隙)，以增强能量耗散、耐冲击性、减振以及防止污染进入由保护套筒组件界定的中心腔。

根据本发明的另一个方面，端帽可由实心的半刚性非金属材料制成。

根据本发明的另一个方面，指状部可以是大致三角形的。

根据本发明的另一个方面，外管可以针织、织造或编织任何数量的单丝和/或复丝。

根据本发明的另一个方面，单丝和/或复丝可包括用于增强耐切通性的线材。

根据本发明的另一个方面，提供了一种构造用于保护延伸穿过其的电气构件免受暴露于污染、冲击力、磨损和振动的影响的保护套筒组件的方法。该方法包括：形成半刚性多层管，该半刚性多层管沿着轴线在相对两端之间纵向延伸；以及提供端帽，该端帽设置在端部中的一个端部之上，该端帽具有大致朝向轴线径向向内延伸的至少一个指状部，其中至少一个指状部在相反的轴向方向上是弹性柔性的，以允许围绕被保护的电气构件装配和拆卸保护套筒组件。该方法还包括构造包括内管和外管的半刚性多层管，以及构造具有包括能量耗散特征部的半刚性管状壁的内管，该能量耗散特征部用于耗散能量以使冲击力向电气构件的传递最小化，同时也增强耐切通性并防止污染进入。该方法还包括将外管构造为围绕内管设置的织物管，以向保护套筒组件提供耐切通性和耐磨损性。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括将内管构造为实心的管状聚合物的不可渗透壁。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括构造可具有用于增强能量耗散的肋的内管。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括将内管的肋构造成从不可渗透壁径向向外延伸，以形成径向面向外的开口的周边界定凹坑(也称为空隙)，从而在内管和外管之间形成包封室，以增强能量耗散、耐冲击性、减振以及防止污染进入由保护套筒组件界定的中心腔。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括使包封室不含固体物质，从而提供仅用空气填充的包封室，以用作针对冲击力的单独衬垫，并且增强对延伸穿过保护套筒组件的腔的电气构件的热防护，同时减小保护套筒组件的重量。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括用固体材料填充开口凹坑，该固体材料包括任何合适的开孔或闭孔泡沫、弹性体、橡胶、凝胶或非织造材料。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括将内管的肋构造成从不可渗透壁径向向内延伸。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括将径向向内延伸的肋构造成在内管的相对两端之间纵向延伸。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括针织、织造或编织任何数量和材料类型的单丝和/或复丝的外管。

附图说明

当结合当前优选实施方案和最佳方式、所附权利要求书和附图的以下描述考虑时，本发明的这些和其他特征部和优点将变得更好理解，在附图中：

图1是根据本发明的一个当前优选实施方案的用于保护电气构件的保护套筒组件的示意性侧视图；

图2是根据本发明的一个当前优选实施方案的保护套筒组件的装配透视图；

图2A是保护套筒组件的示意性局部剖视图，其横向于保护套筒组件的中心轴线截取并沿中心轴线的方向观察；

图2B是类似于图2A的视图，示出了根据本公开的另一个实施方案的方面；

图3是图2的保护套筒组件的内管和端帽的透视图；

图4是类似于图3的朝向相对端部观察的视图；并且

图5至图8是本文设想的端盖的各种非限制性形式的透视图。

具体实施方式

更详细地参见附图，图1示出了根据一个当前优选构造的保护套筒组件10的示意性侧视图，该保护套筒组件用于定位和维持或保持(本文同时使用)第一细长构件，该第一细长构件在这里被表示为例如耐冲击件、耐切通件、耐磨损件、声阻尼件、振动阻尼件、热防护罩，并且该保护套筒组件在下文中称为例如在电气构件之上的多层管或套筒组件12，该电气构件诸如可以存在于车辆的发动机舱中的诸如传感器14和连接到其的第一细长构件(称为线束16)，作为示例而非限制。在该示例中，套筒组件12包括细长管组件，该细长管组件包括内管状罩(在本文中也称为内管18(图3和图4))，该内管状罩具有中心腔(也称为孔19)，该中心腔的尺寸被设定为在其中至少部分地接纳传感器14。孔19沿着中心轴线A从套筒组件12的一个开口端20延伸到相对的开口端22。内管18被构造为包括下文更详细讨论的能量耗散特征部的半刚性管状内壁24，该能量耗散特征部用于使冲击力向电气构件14、16的传递最小化，同时也增强耐切断性并防止污染进入。套筒组件12还包括外管状罩，在本文中也称为外管26(图2)。该外管26被构造为围绕内管18设置的纺织管(也称为外壁28)，以向保护套筒组件10提供增强的耐切通性和增强的耐磨损性。套筒组件12还包括设置在端部22中的一个端部之上的端帽30。该端帽30包括至少一个指状部(被示出为多个指状部32)，该至少一个指状部朝向中心轴线A大致径向向内延伸到自由端34，其中自由端34界定开口35，该开口的尺寸被设定成用于接纳穿过其的线束16，其中开口35的尺寸优选地被设定成用于穿过其的线束16的轻微过盈配合。指状部32在相反的轴向方向上是弹性柔性的，以允许沿着并围绕被保护的电气构件14、16装配和拆卸保护套筒组件10。

传感器14(例如，氧传感器)经由线束16连接到微处理器(未示出)，该传感器通过该线束提供由微处理器用来控制发动机操作和性能的数据。优选地，线束16由第二细长构件诸如例如细长保护束具套筒36覆盖，该第二细长构件大致沿着线束16的长度延伸。束具套筒36可以由任何材料或织物(诸如聚合物材料)挤出、模制或以其他方式制造，并且在此以举例的方式表示为具有围绕束具套筒36周向延伸的环形波纹C以向其提供径向刚度和弯曲柔性。

在使用中，束具套筒36穿过开口35设置，优选地以轻微过盈配合穿过开口设置，并且接纳在保护套筒组件10的孔19内。保护套筒组件10沿着束具套筒36纵向移动，并且围绕传感器14和线束16定位，以向传感器14和线束16提供防护，例如冲击、磨损、热和其他屏蔽防护。端帽30(也称为定位装置)通过以下方式来移动：通过施加足够的轴向力来克服束具套筒36与开口35的内周边之间的轻微过盈配合来沿着带具套筒36的外表面纵向滑动保护套筒组件10，该开口诸如由指状部32的自由端34限定，作为示例而非限制。由于轻微过盈配合，定位装置30使套筒组件12沿着束具套筒36维持在预定位置处。应当认识到，定位装置30可在过程期间的任何时间固定到传感器套筒12，使得端帽30可在围绕束具套筒36和传感器14定位套筒组件之后或者部分地在围绕该束具套筒和该传感器定位该套筒组件之前固定到端部22，这取决于定位装置30如何固定到套筒组件12，诸如例如通过利用紧固件(即，钉或铆钉)、粘合剂和/或焊缝。因此，保护套筒组件10旨在根据预期应用的需要被装配为整体组件，或者被装配为单独部件。如果使用紧固件或焊缝，则理想地，保护套筒组件10旨在被装配为整体组件。

内管18可形成为实心的不可渗透的半刚性(这意味着其具有显著的结构完整性以维持其“使用时的构造形状”)管状聚合物内壁24。内管18的壁24可具有外肋40和内肋38，该外肋从壁24远离轴线A径向向外延伸以增强强度和能量耗散，该内肋从壁24朝向轴线A径向向内延伸以增强强度，其中内肋38进一步增强强度和能量耗散。内肋38被示出为在相对两端20、22之间以与轴线A大致平行的关系延伸，并且可以从一个端部20延伸到相对端部22。外肋40被示出为提供纵向延伸的肋40a和周向延伸的肋40b。纵向延伸的肋40a被示出为在相对两端20、22之间以与轴线A大致平行的关系延伸，并且可以从一个端部20延伸到相对端部22，而周向延伸的肋40b以与纵向延伸的肋40a互连的关系在纵向延伸的肋40a之间延伸。这样，内管18的外肋40a、40b形成径向面向外的开口的周向界定凹坑42(也称为空隙)，其中凹坑42在内管18和外管26之间形成多个包封室44(图2A)，以增强能量耗散、抗冲击性、减振以及防止污染进入由保护套筒组件10界定的中心腔19。如图2A所示，包封室44可以保持不含固体物质，从而提供仅用空气填充的包封室，以用作针对冲击力的单独衬垫，并且增强对延伸穿过保护套筒组件10的腔19的电气构件14、16的热防护，同时减小保护套筒组件10的重量。以其他方式，如图2B所示，根据本公开的另一个方面，在围绕内管18形成或设置外管26以封闭和包封室44，从而获得用于预期应用的增强的缓冲和热防护之前，可根据需要用固体材料43填充开口凹坑42，该固体材料包括任何合适的开孔或闭孔泡沫、弹性体、橡胶、凝胶或非织造材料、热熔材料或其他类型的粘合剂(诸如用于将外管26固定到内管18)。

内管18可由适于预期应用的任何期望的聚合物材料来形成，该聚合物材料包括耐高温且高强度的聚合物材料，包括热塑性或热固性材料(例如，尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，作为示例而非限制)。为了成本效率，内管18可经由任何合适的模制技术来模制，尽管本文考虑了其他制造方法，包括机加工操作。

端帽30可以被设置作为与内管18的单件材料，或者被设置作为紧固到内管18和/或外管26中的至少一者的单独构件，并且示出为紧固到内管18。端帽30可以通过紧固件(诸如钉、螺纹紧固件或铆钉)紧固到内管18。根据本公开的另一个方面，紧固件可以呈粘合剂或焊缝诸如超声波焊缝的形式。端帽30由柔性的弹性材料形成，诸如耐热聚合物，包括例如上述用于内管18的材料。仅通过举例的方式，图2和图3中示出的指状部32为楔形或大致饼形，其中紧邻的指状部32具有彼此不同的长度。每隔一个指状部32被示出为具有相同长度。因此，每隔一个指状部32a具有第一长度，其中中间指状部32b具有第二长度，其中第一长度大于第二长度。当然，应当认识到，指状部32可以任何合适的数量设置，并且可根据应用而成形为除大致饼形之外的形状，诸如矩形、曲线或其他形状。

端帽30可提供从外肋40径向向外延伸的边缘46。诸如当在制造期间并也在使用的时候将外管26装配在内管18上时，边缘46用作外管26的前档块以防止外管26被轴向地推动超过边缘46，因此用于将外管26维持在其围绕内管18的预期位置中。

指状部32以悬臂弹簧的方式在与自由端34相对的端部处固定到端帽30的环形外部。悬臂动作是有利的，因为它允许指状端34大致沿着中心轴线A的方向在轴向相反的方向上弹性地挠曲，以允许端帽30沿着其长度在轴向相反的方向上相对于线束16轴向地移动。对于任何实施方案，移动端帽30所施加的力必须足以克服指状部32与它们所接合的任何细长部件(诸如线束16或当围绕线束16设置时的束具套筒36)之间的阻力。可通过调节指状部32的长度、尺寸、数量和类型和/或材料厚度来改变对由该指状部施加的挠曲的阻力。

图5示出了端帽130的另选实施方案，该端帽基本上类似于端帽30，但是其中指状部132围绕端帽132的圆周以彼此间隔开的关系定位，以在其间限定楔形空间48。所示实施方案中的楔形空间48被表示为在尺寸和形状上类似于楔形指状部132，尽管它们可以更大或更小，这取决于预期应用的期望性能标准。该实施方案还示出了大致圆筒形部分49，该大致圆筒形部分的尺寸可以被设定成用于在内管18内或其周围紧密配合。

图6示出了端帽230的另选实施方案，该端帽基本上类似于端帽30，但是其中指状部232定位成彼此相邻，并且因此基本上省略了相邻指状部232之间的空间。相反，相邻指状部232通过沿着它们的长度具有大致均匀宽度的狭缝50彼此周向间隔开。

图7示出了端帽330的另一个可选实施方案。端帽330包括细长的圆筒形或锥形带52，该细长的圆筒形或锥形带附接多个指状部332。如图6所示，指状部332彼此相邻地围绕带52周向布置，但是它们也可以如图5的实施方案中那样处于间隔开的关系。

图8示出了端帽430的另一个可选实施方案。端帽430具有如针对端帽130所描述的指状部432，但其不具有大致圆筒形部分，而是形成为平坦圆盘。指状部432尽管示出为彼此间隔开的关系，但是可以如图6所示彼此相邻地形成。端帽430优选地经由上述固定机构中的一个固定机构固定到内管18的端部22。

外管26可针织(在图2的示例性补片中以举例的方式在K处示出，其中应当理解整个外管26针织)、织造(在图2的示例性补片中以举例的方式在W处示出，其中应当理解整个外管26织造)或编织(在图2的示例性补片中以举例的方式在B处示出，其中应当理解整个外管26编织)任何数量和类型的单丝和/或复丝。单丝和/或复丝可包括用于增强耐切通性的线材，以及提供抗电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和/或静电放电(ESD)的防护。单丝和/或复丝还可包括天然有机纤维和/或无机纤维。外管26可经由任何合适的紧固机构(包括机械紧固件、粘合剂和或焊缝)相对于内管18固定。

显然，根据以上教导内容，本发明的许多修改和变型是可能的。设想所有权利要求和所有实施方案的所有特征部都可以彼此组合，只要此类组合不会彼此矛盾即可。因此，应当理解，在所附权利要求书的范围内，可采用不同于具体描述的方式实践本发明。

Claims (20)

1.一种用于保护延伸穿过其的电气构件和线束的保护套筒组件，所述保护套筒组件包括：

半刚性多层管，所述半刚性多层管沿着轴线在相对两端之间纵向延伸；

端帽，所述端帽设置在所述相对两端中的一个端部之上，所述端帽具有大致朝向所述轴线径向向内延伸的至少一个指状部，所述至少一个指状部在相反的轴向方向上是弹性柔性的，以允许沿着所述线束并围绕所述电气构件装配和拆卸所述保护套筒组件；以及

所述半刚性多层管包括内管和外管，所述内管具有半刚性管状壁，所述半刚性管状壁包括用于使冲击力向所述电气构件的传递最小化的径向延伸的能量耗散特征部，所述外管是围绕所述内管设置的织物管。

2.根据权利要求1所述的保护套筒组件，其中所述内管是实心的不可渗透的聚合物壁。

3.根据权利要求2所述的保护套筒组件，其中所述径向延伸的能量耗散特征部包括多个径向向外延伸的肋。

4.根据权利要求3所述的保护套筒组件，其中所述多个肋形成多个离散凹坑。

5.根据权利要求4所述的保护套筒组件，其中所述离散凹坑在所述内管和所述外管之间形成包封室。

6.根据权利要求5所述的保护套筒组件，其中所述肋延伸成与所述外管邻接。

7.根据权利要求3所述的保护套筒组件，其中所述径向延伸的能量耗散特征部包括径向向内延伸的肋。

8.根据权利要求2所述的保护套筒组件，其中所述端帽是实心的半刚性非金属材料。

9.根据权利要求2所述的保护套筒组件，其中所述外管是针织、织造或编织的。

10.根据权利要求2所述的保护套筒组件，其中所述径向延伸的能量耗散特征部包括径向向内延伸的肋。

11.根据权利要求10所述的保护套筒组件，其中所述径向向内延伸的肋大致平行于所述轴线延伸。

12.一种用于保护延伸穿过其的电气构件和线束的保护套筒组件，所述保护套筒组件包括：

半刚性多层管，所述半刚性多层管沿着轴线在相对两端之间纵向延伸；

端帽，所述端帽设置在所述相对两端中的一个端部之上，所述端帽具有用于接纳穿过其的所述线束的开口，以允许沿着所述线束并围绕所述电气构件装配和拆卸所述保护套筒组件；以及

所述半刚性多层管包括内管和外管，所述内管是实心的不可渗透的聚合物壁，所述聚合物壁包括多个径向向外延伸的肋，所述多个径向向外延伸的肋延伸成与所述外管邻接，以在所述内管和所述外管之间形成多个包封室。

13.根据权利要求12所述的保护套筒组件，其中所述外管是织物管。

14.根据权利要求13所述的保护套筒组件，其中所述内管具有多个径向向外延伸的肋。

15.一种构造用于保护延伸穿过其的细长构件的保护套筒组件的方法，所述方法包括：

形成半刚性多层管，所述半刚性多层管沿着轴线在相对两端之间纵向延伸；

提供端帽，所述端帽设置在所述端部中的一个端部之上，所述端帽具有大致朝向所述轴线径向向内延伸的至少一个指状部，其中所述至少一个指状部在相反的轴向方向上是弹性柔性的；

构造包括内管和外管的半刚性多层管，以及构造具有包括径向向外延伸的肋的半刚性管状聚合物的不可渗透壁的内管；以及

将所述外管构造为围绕所述内管设置的织物管。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括构造径向向外的肋以在所述内管和所述外管之间界定离散包封室

17.根据权利要求16所述的方法，还包括使所述离散包封室不含固体物质，从而提供仅用空气填充的所述包封室。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括提供用固体材料填充的所述包封室。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括形成具有径向向内延伸的肋的所述内管。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括形成大致平行于所述轴线延伸的所述径向向内延伸的肋。