带整体定位部件的隔热套筒、隔热套筒组件及其构建方法与流程

本申请要求于2015年7月6日提交的美国临时申请(序列号)No.62/189,097以及于2016年7月5日提交的美国实用专利申请(序列号)No.15/202,132的权益，这两项专利申请通过引用完整地结合于本文中。

发明背景

1.技术领域

本发明大体上涉及对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气传感器，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的辐射热、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。圆柱形管包括由无纺材料制成的阻尼内层，例如聚酯毡，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、同时易于拆卸以维修传感器的方式，将套筒组装在传感器周围。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，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，至少起初一般是牢固的，会将套筒永久地附接到传感器，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损坏，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移除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适用，并且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。另外的机制也是已知的，例如使用由与管状套筒分开的材料制成的端盖来定位该套筒；然而，这种方法需要在构建套筒时将多个部件彼此组装起来，从而增加了隔离套筒的制造和组装的复杂性和成本。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于保护连接到线束的电子部件的隔热套筒。隔热套筒包括管状的可热定型的无纺内层，该内层具有大致圆柱形部分和在相对的开放端之间沿着纵向中心轴线而延伸的外表面。围绕外表面设置反射性外层。可热定型的无纺内层的至少一个指状体从大致圆柱形部分径向向内地延伸。该至少一个指状体被热定型以在其上不存在外加力时仍保持径向向内地延伸。该至少一个指状体具有围绕贯通开口的自由端，所述贯通开口的尺寸被设计成用于接收线束。

根据本发明的另一方面，所述至少一个指状体包括多个指状体。

根据本发明的另一方面，反射性外层可以螺旋缠绕外表面。

根据本发明的另一个方面，反射性外层可以卷烟状地卷绕(cigarette wrapped)在外表面上。

根据本发明的另一方面，反射性外层可结合到外表面。

根据本发明的另一方面，反射性外层在至少一个指状体之上延伸。

根据本发明的另一方面，固化的树脂材料可以设置在至少一个指状体的无纺层上。

根据本发明的另一方面，可以将刚性材料层结合到至少一个指状体的无纺层上，其中无纺层夹在反射性外层和刚性材料层之间。

根据本发明的另一方面，刚性材料层可以由塑料形成。

根据本发明的另一方面，所述至少一个指状体可以包括多个指状体，并且所述刚性材料层可以形成为具有与指状体之间的间隔对准的多个狭缝。

根据本发明的另一方面，所述至少一个指状体可被作为具有多个交叠的折叠区域的单个指状体来提供。

根据本发明的另一方面，提供了一种构建用于保护连接到线束上的电子部件的套筒的方法。该方法包括，形成管状的可热定型的无纺内层，该内层具有大致圆柱形部分和在相对的开放端之间沿着纵向中心轴线而延伸的外表面；围绕外表面固定反射性外层；以及将所述可热定型的无纺内层的至少一个指状体热定型，以从所述圆柱形部分径向向内地延伸，并利用所述至少一个指状体的自由端来建立贯通开口(through opening)，用于以干涉配合于其中的方式接收所述线束。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，形成多个所述至少一个指状体。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，在热定型步骤之后形成多个指状体。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，在热定型步骤之前形成多个指状体。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，在热定型至少一个指状体之后建立贯通开口。

根据本发明的另一方面，所述方法还可以包括，在所述至少一个指状体的所述可热定型的无纺内层上布置树脂层。

根据本发明的另一方面，所述方法可以进一步包括，将所述至少一个指状体的无纺层夹在所述反射性外层和刚性材料内层之间。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，形成具有与至少一个指状体大致相同形状的刚性材料内层。

根据本发明的另一方面，该方法可以进一步包括，由塑料来形成材料的刚性内层。

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，其中：

图1A是根据本发明的一个方面构建的用于保护电气部件的组件的示意性侧视图；

图1B是根据本发明的另一方面构建的用于保护电气部件的组件的示意性侧视图；

图2A是以部分构建状态示出的图1A-1B的根据本发明的一个方面的隔热套筒的示意性等距视图；

图2B是以部分构建状态示出的图1A-1B的根据本发明的另一方面的隔热套筒的示意性等距视图；

图2C是以部分构建状态示出的图1A-1B的根据本发明的另一方面的隔热套筒的示意性等距视图；

图2D是图1A-1B的根据本发明的另一方面的隔热套筒的局部剖面端视图；

图3是大体上沿着图1A的箭头2看去的组件的等距视图；

图3A是图3的隔热套筒和细长构件的局部截面侧视图，其以虚线示出了在隔热套筒和细长构件之间的相对滑动期间轴向弯曲的指状体；

图4是以完成状态示出的图2A的隔热套筒的等距端视图；

图5A是图4的隔热套筒的另一相反端的等距视图；

图5B是显示为处于完成状态的图2B的隔热套筒的与图5A类似的视图；

图5C是显示为处于完成状态的图2C的隔热套筒的与图5A类似的视图；

图6是根据本发明的又一方面构建的隔热套筒的截面图；和

图7是图6的隔热套筒的支撑构件的平面图。

优选实施例的详细描述

更详细地参考附图，图1A-1B各自示出了根据本发明的一个方面构建的组件10，该组件10包括具有一体化定位构件的热防护套筒，下文中简称为套筒12。套筒12被至少部分地用于保护至少部分地容纳在其中的电气部件14，例如传感器，来抵抗极端辐射热、磨损、污染和振动的影响。传感器14被显示为连接到车辆的发动机部件18上的线束16的一端。线束16可以作为一束暴露的绝缘线来提供，或者可作为包封在也被称为管20(图1A)、20'(图1B)的外防护套内的一束绝缘线来提供，其中作为示例而非限制的是，管20、20'可具有波纹状或盘旋状的外表面22(图1A)或大致光滑的外表面22'(图1B)。套筒12构造成沿着线束16和管20,20'(如果提供的话)的纵向轴线24滑动，以使套筒12进入围绕传感器14的其期望防护位置。如下面进一步详细讨论的，套筒12还借助于与套筒12一体制成的一体化定位构件被构造为保持固定在防护位置，直到如期望地选择性地滑动套筒12使其远离其防护位置，比如可能如期望地维修传感器14。在使用过程中，套筒12通过定位构件与其线16或导管20,20'的摩擦接合而保持在其防护位置，而不需要诸如胶带或粘合剂的辅助紧固件，因此组件10变得简单并且有成本效益。

套筒12可以被构造成具有任何期望的长度。如图2A-2C的部分构建的实施例和图5A-5C的对应的完成的实施例所示，套筒12具有无纺内层26和反射性外层28。根据本发明的一个方面，内层26由可热形成的无纺材料构成，并且可以构造成具有任何期望的壁厚度(t)，这取决于预期环境中的热暴露的性质和严重性。形成内层26的无纺材料被形成为包括可热定型的纤维，例如包括单丝和/或双组分纤维的可热定型的低熔点纤维。低熔点纤维可以与标准热塑性纤维和/或玻璃纤维和/或大麻、黄麻、Keflex等的天然纤维混合。当在热定型过程中进行热处理时，低熔点纤维在低于其余纤维的温度下至少部分地熔融，于是低熔点纤维呈现固化的热定型构型，从而偏置内层26和外层28呈现并保持热定型的形状。如果双组分纤维以低熔点纤维的形式提供，则它们可以被提供为具有标准热塑性材料的芯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其具有例如聚丙烯、聚乙烯或低熔点聚酯的外护套。标准热塑性纤维可以作为例如尼龙或PET等任何热塑性纤维来提供，并且根据需要部分地用来为内层26提供期望的密度和厚度(t)，由此为套筒12提供额外的热防护并且刚性，同时与可热定型的纤维相比也相对便宜。因此，根据应用，内层26被构造成具有合适厚度(t)和密度的机械交织的或以其他方式结合的无纺标准热塑性纤维和低熔点纤维，以获得期望的物理性质，同时也可被热定型成所需的形状。

提供外层28，以反射发动机舱的典型的极端辐射热，包括由排气系统产生的温度。外层28可以由任何合适的金属材料形成，包括铝箔层或其它所需金属的箔层。箔外层28相对较薄，从而允许套筒12在弯曲的路径和拐角上保持柔性。外层28围绕内层26的外表面27设置，并且可根据需要螺旋地缠绕或卷绕在无纺内层26周围。如果需要，可以使用任何合适的耐热粘合剂来促进将外层28结合到内层26。

根据一种当前优选的构建套筒12的方法，无纺内层26例如通过螺旋缠绕而形成为周向连续的管状壁，其中相对的边缘可以被带入至彼此齐平邻接，从而形成对接接头25(图2D)，以形成在相对的开放端30,32之间延伸的光滑的圆柱形外表面27和内表面29。于是，箔外层28可以以螺旋形或卷烟形卷绕，其中箔层28可以具有彼此形成交叠关系的相对边缘33,35，并且可以机械地固定或结合到外表面27的内层26上。然后，可以形成也被称为定位构件、端部凸起或定位和保持特征的一体式指状体34。在一个实施例中，指状体34可以在切割操作中形成，于是，内层26和外层28中的一些被借助于任何合适的切割工艺切割，以在相邻的指状体34之间形成狭缝或间隔36。作为示例而非限制性的是，间隔36在图2A中示出为大致V形，但是也可以形成任何期望的形状，由此有助于随后的折叠操作，其中，指状体34被径向向内地折叠以大体上指向彼此，并随后热定型(图3,4，5A)。例如，如另一个实施例所示，不是在相邻指状体34之间形成V形槽口，而是可以将狭缝36形成为直的或基本直的狭缝(图2B)，从而形成大致矩形的指状体34，于是指状体34然后可以径向向内地折叠并随后热定型(图5B)。在该实施例中，可以看出，各个的指状体34沿着它们的径向延伸的边缘彼此交叠，这可以进一步用于为传感器14提供增强的保护。此外，不是形成狭缝或以其它方式切割套筒壁以形成单独的指状体，于是，套筒壁的端部区域的期望的未切割长度(L；图2C)能够被径向向内地折叠而不需要首先切割或切狭缝，作为不具有狭缝(图5C)的结果，由此能够形成具有手风琴状折叠的交叠区域的单个沿周向延伸的指状体34。折叠操作可以这样来执行：首先将管状壁置于心轴上，然后根据所需的构造将多个指状体34或单个指状体34折叠在心轴的一端之上，以使内层26与心轴的大致平坦的端部邻接。然后，在(一个或多个)指状体34处于折叠位置的情况下，可以将足够的热量施加到内层26，以使内层至少在包括(一个或多个)指状体34的区域内承受热定型。热量能够通过可加热的心轴和/或通过外部热源来施加。因此，指状体34被热成形为保持或基本上保持在“折叠”的位置，从而为剩余的圆柱形部分从一端30延伸到该位置的套筒12提供了套筒12的圆柱形部分的新形成的端部32'，在这里(一个或多个)指状体34径向向内地弯曲。根据本发明的另一方面，如图5A-5C所示，可以考虑将树脂材料RM施加到内层26上，至少在内层26的形成指状体34的区域上，或者，如果需要的话，施加到整个内层26上，以便于为指状体34的材料提供期望的硬度、刚度、弹性和柔性，从而最佳地用作固定和保持构件。此外，如图6和7所示，例如但不限于所需厚度、弹性和柔性的材料，例如塑料材料的加强层材料形式的单独的支撑构件，例如通常具有与由指状体34的自由端44形成的开口42相似尺寸和形状的贯通开口40的圆盘38，可以被结合在套筒12的内侧与指状体34的内层26邻接。如果提供的话，可以设想使圆盘38具有形成在其中的狭缝46，如图所示，其中狭缝46布置成与狭缝或间隔36轴向地和径向地对准的关系，以允许指状体34在沿着线束16组装和移除套筒12期间，沿着轴线24轴向向内地和轴向向外地保持弹性柔性。当然，应该认识到，如果需要的话，狭缝46可以被形成为呈现与指状体34之间所形成的狭缝36相同的形状。

在完成热定型操作时，套筒12可以从心轴上取下，其中，提供了单件式套筒12，而不必将其它部件在二次操作中固定于其上，该单件式套筒12具有从开放端30延伸到端部位置32'的圆柱形部分，指状体34在该端部位置32'径向向内地折叠，而不需要辅助紧固件将指状体34连接到套筒12。

在使用中，套筒12可以容易地滑过线束16或其管20，于是指状体34的端部44接合并抵靠线束16或管20轴向地弯曲。通过设置由指状体端部44在结构上所界定的开口42的尺寸，就可以提供在指状体端部44与线束16或管20之间的预定量的摩擦和干涉。如图3A大体上所示，在指状体34是柔性且有弹性的情况下，指状体34容易通过与线束16或管20的摩擦或干涉而被稍微轴向地偏置，以在安装期间远离套筒端部30轴向地弯曲以及在移除期间朝向套筒端部30轴向地弯曲，这例如可能在维护中是需要的。如果管20被作为波纹管(图1A)提供，则指状体34可以在安装和移除期间被偏置为在环形顶冠(crests)C之上轴向地弯曲，并且可以被构造成具有预定的厚度以被容纳在波纹的环形谷V内，以便于将套筒12保持在其围绕传感器14的预期的“使用”位置中。

在图5C中，示出了根据本发明的另一个方面构建的套筒112，其中使用相同的参考数字加上100来标识相似的特征。套筒112具有由与套筒12相同的上述材料构成的内层126和外层128。与套筒12相反，单个指状体134沿径向向内地折叠，然而，指状体134的自由端144，不是形成用于接收折叠的电线16或管20的开口，而是可经由随后的切割操作来成形，例如借助于圆形冲头的冲切，或者任何期望的外部周边形状的冲头。这样，贯通开口142可以形成为具有精确尺寸和形状的构造，无论是圆形还是其它构造，由此导致与指状体134的自由端144之间的精确量的干涉。这样，应该认识到，单个周向地连续的指状体134可以被径向向内地折叠，然后可以切割开口142。当然，如果形成多个指状体134并将其径向向内地折叠，则可以使用该相同机制用于形成中央开口。如果形成单个指状体134，则指状体134具有由指状体134材料形成的多个交叠折叠的区域50。此外，可以设想，除了形成开口142时使用的切割操作以外，通过将单个指状体134或多个指状体134径向向内地折叠，各个指状体134的最终形状也可随后在切割操作中形成。

显然，鉴于上述教导，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，本发明可以以与具体描述不同的方式来实施。