專利名稱：軟管和管道組件及安裝系統和方法
技術領域：
本發明總體涉及柔性軟管和用于安裝這種軟管和剛性管道的支 架。更具體地，本發明涉及包括軟管或管子、金屬插入件和包覆成型 的熱塑性安裝支架的軟管或管道組件。
背景技術：
通常，可采用將軟管和/或管子組件固定到設備上的多種不同的方 法或設計之一。這種軟管組件通常包括軟管、 一段長度的剛性件和端
部安裝流體連接件。通常，這種設計需要具有以下性能相對于其它 構件定位并維持軟管組件，并保護組件的軟管構件免受機械損害，包 括安裝軟管組件時受到的損害。現有的設計可包括螺栓連接的金屬 支架和彈性體襯套；用彈性體涂覆或未涂覆的金屬或塑料夾子；整體 成型的熱塑性低溫材料；和/或焊接到金屬管子上的金屬支架，金屬管 子隨后利用銅焊到管道上的心軸和/或金屬箍巻壓到軟管端部。
但是，現有支架設計具有性能問題，包括安裝期間由于施加到 螺栓或類似緊固件上的力導致的熱塑性材料的破壞或破裂；軟管構件 與涂覆或未涂覆的金屬或塑料夾子之間缺乏足夠的機械或粘接整體性 導致的在使用期間軟管和系統構件之間的相對運動；安裝在軟管構件 和金屬支架之間的彈性體襯套的移動；和類似的問題。另外的問題可 源于構件和制造工藝的復雜性，這可導致高成本或由于減少成本或減 少制造時間導致的低劣的軟管支架或管道連接體支架。
而且已知在光滑金屬管道上進行包覆成型具有以下問題由于成 型材料和管子之間的摩擦系數較低，因此管道會相對于包覆成型構件 發生旋轉和軸向運動。
發明內容
本發明涉及這樣的系統和方法，其提供采用剛性安裝支架和用于 結合剛性安裝支架與軟管的包覆成型塑性材料的軟管組件。優選地， 安裝支架是金屬的，并且金屬安裝支架和軟管的至少一部分由塑性包 覆成型材料封裝從而提供這種結合。
因此，根據本發明，用于將一段長度的軟管或管子固定到結構上 的系統和方法可包括具有剛性插入件的支架，該剛性插入件與該段長 度軟管的一部分相關聯。優選地，用彈性材料包覆成型剛性插入件的 至少一部分，該彈性材料封裝插入件的至少一部分，并與該段長度的 軟管的外部至少部分地熔合或機械鎖定或接合。該熔合或接合可通過
以下操作獲得在加工期間，熔化的低粘度熱塑性材料流與軟管或管 子緊密接觸，并且包覆成型件收縮到軟管或管子表面。剛性插入件優 選地限定至少一個安裝元件，例如孔口，用于使用至少一個緊固件將 支架固定到結構上，從而將該段長度的軟管固定到結構上。優選地， 剛性插入件的限定這種安裝孔口的至少一部分沒有由彈性材料封裝， 因此為例如螺栓的緊固件提供支撐面。根據本發明的多個實施例，金 屬插入件的未包覆成型部分可采用銷、孔、或其它安裝裝置設計。插 入件的多個實施例由鋼、鋁或類似的剛性材料或金屬制成，使得插入 件和支撐面比制成包覆成型件的彈性材料更堅固。剛性插入件可至少 部分地包圍該段長度的軟管的一部分，剛性插入件的包圍軟管的所述 部分優選由包覆成型件封裝。然而，插入件可不包圍軟管，可僅靠近 軟管配置。為了使軟管彎曲，剛性插入件的包圍或接觸軟管的部分可 被彎曲，使得在插入件以及插入件的包圍或接觸部分被包覆成型時， 在軟管中形成彎曲度。另 一種在軟管中形成彎曲度的方式可采用在"直 的"支架上形成的彎曲包覆成型件，它包圍軟管使得軟管彎曲。
本發明解決了與前述的軟管或管道安裝設計有關的多個性能問 題。例如，安裝螺栓緊固件的力導致的熱塑性材料破壞或破碎可由本 發明的實施例解決，在這些實施例中，剛性金屬安裝支架的至少一部 分沒有被包覆成型件封裝，尤其是安裝支架包括螺栓孔或類似物的部分沒有被包覆成型件封裝。結果，使得安裝螺栓支撐在暴露的金屬上， 而不是象通常在現有支架中的情況那樣支撐在未加強的樹脂或類似物 上。作為另一個實施例，軟管構件與相關聯的支架之間缺乏充分的機 械或粘接整體性由本發明的實施例通過以下方式解決，即用能夠通過 機械、熱和/或化學的方式與支架和軟管或管子結合的樹脂或類似物整 體包覆成型支架和軟管連接體。本發明的實施例還不需要安裝在軟管 構件和金屬支架之間的彈性體襯套或類似物，因為本發明消除了支架 和軟管或管子之間的任何相對運動。另外，本發明的實施例可通過單 一步驟、較低技術水平程序而用于軟管組件。因此，在軟管組件中應 用本發明可減小構件的復雜性和簡化制造工藝，從而減少制造和安裝 成本。
本發明通過嵌件成型(例如通過使用塑料包覆成型材料的壓力注 射成型)而將嵌件包覆成型件和軟管或管子結合起來，從而提供能夠 滿足艱巨的應用和系統需要的堅實的組件。該系統的堅實性在例如大 型卡車和重型設備的重載應用中尤其重要。例如，所述的金屬插入件 提供堅實性來抵抗安裝表面上的夾緊扭矩和壓力。另外，金屬插入件 提供堅實性來抵抗系統需要導致施加到組件上的軸向和旋轉力。有利 地，在包覆成型塑料材料被破壞的情況下，采用部分包圍軟管或管子 的金屬插入件的實施例能夠至少在一定程度上將軟管或管子保持在 位。另外，構件的嵌件注射成型以經濟有效的方法提供組件中構件的 功能。在另一措施中，金屬插入件可包含切除部分和/或減小的厚度尺 寸或構件面積，從而減輕重量。優選地，通過材料的受控壓力成型和 成型加工導致的材料收縮以及成型后的材料收縮，包覆成型塑料材料 提供對軟管和金屬插入件構件的調整配合。因此，包覆成型材料可提 供能夠維持軟管上的軸向和旋轉位置的徑向力，防止對軟管構件的磨 損破壞。作為又一特征，包覆成型材料可包含雕刻或烙印。
包覆成型材料可以如下方式設置從而提供組件對系統的安裝表 面，包括前述軸向和徑向定位，并與例如框架元件的系統構件接觸， 而定位軟管構件使其不與這種系統構件直接接觸。另外，在組件中使用的軟管可包含紡織物或金屬的外表面、聚合彈性體外表面或這些外 表面的組合，這有助于組件對軸向應力和旋轉應力的堅實性。
本發明的另一實施例包括這樣的組件，該組件包括金屬管子、金 屬支架插入件和彈性包覆成型件，該彈性包覆成型件用于機械結合金 屬支架插入件和由包覆成型件至少部分封裝的管子。用于產生該組件 方法的實施例可包括對管子進行處理從而增加管子在定向方面的保持 力。如以上聯系本發明其它實施例所說明的，包覆成型材料具有以下
性質順應插入件的表面，和在成型期間和成型之后收縮從而抓緊這 些表面，從而提供力來將構件保持在一起。工藝的注射和保持壓力以 及材料的熱性能有助于構件順應理想的定向并將其保持。包覆成型金 屬管子喪失定向的剩余趨勢可在本發明某些可替換實施例中以如下方 式得到解決，即對管材料進行軸向和徑向墩鍛，這可提供與包覆成型 材料的機械互鎖。
本發明的另 一 實施例可包括這樣的組件，該組件包括一個或更多 個軟管或管子和包覆成型塑料材料，該包覆成型塑料材料使用或者不 使用與某些或所有軟管和管子的一部分相關聯和/或包圍它們的支架 插入件，順應軟管從而彎曲以給軟管定路線。這些實施例在組件中提 供兩個或更多個軟管或管子的連接束，從而可提供抗環境磨損性和其 它優點。而且，使用固化的包覆成型件可為這樣進行包覆成型的軟管 提供抗真空塌陷性，并可為軟管提供熱保護，其中固化的包覆成型件 通過它凝固到相對彈性的剛度時的收縮而熔合或至少部分地機械結合 到軟管的表面上。
在根據這種實施例形成組件的方法中，可包括將軟管或管子插入 到熱注射模具的腔中。熱塑性材料可完全或部分在軟管外直徑上圍繞 軟管成型。這種熱塑性材料在固化狀態相對于軟管可以是剛性的，并 使得軟管在使用中維持成型的彎曲度。因此，兩個或多個軟管可插入 到注射模具的腔中，熱塑性材料可圍繞軟管成型，將軟管連接到組件 中，在使用中為軟管相對于彼此和其它結構提供定向。
另外，根據上述任一實施例，圍繞軟管成型的熱塑性材料可被選擇來保護軟管不受到軟管應用環境中其它構件對軟管的磨損破壞，并
被選擇來對軟管提供與環境的絕熱保護。發泡聚苯硫醚(PPS)套管
可以是能夠使用的剛性的熱保護套管材料。其它實施例可以包括包覆 成型熱塑性材料的環形結構，該結構粘接到軟管外徑并防止軟管的真 空塌陷。另外，這種包覆成型環可用于將軟管與結構間隔開，并防止 結構對軟管的磨損。
前述相當粗略地概述本發明的特征和技術優點，從而使本發明以 下的詳細描述被更好地理解。本發明其它特征和優點將在下文描述， 這將形成本發明權利要求的主題。本領域技術人員應該理解，公開的
明相同目的的基礎。本領域技術人員還應該理解，這種相當的結構沒 有離開所附權利要求設定的本發明的精神和范圍。被認為是本發明特 征部分的新穎特征，包括其組織和操作方法，與其它目的和優點一起， 將結合附圖從以下說明中被更好地理解。但是，應該明白地理解，每 一個圖僅為了說明和描述的目的提供，并不是要定義本發明的界限。
附圖被包括進來并形成說明書的一部分，其中相同的數字指示相 同的部件，附圖示出本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發
明的原理。附圖中
圖l是本發明軟管組件實施例的透視圖2是圖1示出的本發明軟管組件實施例的另一透視圖3是安裝到結構上的本發明軟管組件實施例的環境視圖4是本發明軟管組件實施例的部分的、大致橫截面視圖5是剛性插入件實施例的透視圖，該剛性插入件可應用于本發
明軟管組件的多個實施例中；
圖6是另一剛性插入件實施例的透視圖，該剛性插入件可應用于
本發明軟管組件的多個其它實施例中；
圖7是根據本發明使軟管彎曲的組件另 一 實施例的俯視平面圖；圖8是用于圖7組件實施例中的插入件實施例的俯視平面圖； 圖9是用于圖7組件實施例中的插入件另 一 實施例的俯視平面和
圖10是根據本發明實施例用于形成軟管組件或系統的方法實施 例的流程圖。
具體實施例方式
根據本發明的實施例，例如圖1和2示出的軟管組件100的軟管 組件可被用作將一段長度的軟管101在一結構上固定在位的系統，例 如圖3所示。軟管可以是柔性的并具有彈性橡膠外部或類似物。然而， 軟管的外部可具有紡織編織物外部或類似物。另外，本發明還可包括 剛性或柔性的管道，代替軟管101。剛性管道可以是金屬管道或類似 物，柔性管道可以是塑料的。
軟管組件100還包括支架102。支架包括剛性插入件103和彈性 包覆成型件105，彈性包覆成型件105封裝插入件的至少一部分和與 該插入件相關聯的軟管的至少一部分。優選地，如橫截面圖4所示， 該包覆成型件至少部分與軟管或管子的外部熔合或機械地結合或接 合。該結合可作為以下操作的結果在加工期間，熔化的低粘度熱塑 性材料流與軟管或管子緊密接觸，并且在凝固時導致包覆成型件105 收縮。優選地，根據本發明的實施例，彈性包覆成型件由塑料形成， 塑料可圍繞與插入件相關聯的軟管的一部分注射成型。該塑料可以是 聚合塑料，例如通常稱為"尼龍66"的熱塑性塑料。
根據本發明的實施例，剛性插入件由耐用的剛性金屬，例如鋼或 鋁形成。本發明的多個實施例采用限定在插入件中的孔口、孔、開孔 槽或類似物110的多種布置，以用于利用緊固件或類似物將支架固定 到結構上。例如，圖3中示出螺栓301和302穿過插入件103中限定 的孔口，從而將組件100固定到結構305上，結構305可以是車輛、 一件設備或類似物的框架元件、主體構件、防火隔墻或類似物。優選 地，剛性插入件為將支架固定到結構上的緊固件提供支撐面。具體地，由于剛性插入件可由金屬或類似物形成，因此相比彈性包覆成型件
105，剛性插入件更堅固并且更能抵抗例如螺栓301和302的緊固件或 它們的安裝帶來的力。換句話說，在安裝期間，螺栓301和302可被 扭轉到較高的程度，因為它支撐在插入件103的非包覆成型部分107 上，所以不會破壞組件100，并且在操作期間，螺栓301和302支撐 在非包覆成型部分107上，不會給組件的任何部分造成嚴重的磨損。
在插入件由承受腐蝕的材料形成或者組件在插入件的非包覆成型 部分尤其易受腐蝕的環境中使用時，插入件的金屬可被保護起來。例 如，鋼插入件可進行電鍍，或者鋁插入件或至少非包覆成型部分可進 行透明涂覆。
圖5和6各示出可用于本發明的剛性插入件的一個實施例。圖5 示出剛性插入件501，它至少部分包圍軟管或管子101的由包覆成型 件105封裝的部分。該插入件還示出為圖4的部分大致橫截面視圖中 的插入件103，它包圍軟管101并位于包覆成型件105下面。圖6示 出的插入件601可與軟管101并排配置，并至少部分地由包覆成型件 封裝，與插入件501類似。但是，插入件601并不是以與插入件501 相同的方式包圍軟管101的相關聯部分。
根據本發明的實施例，支架可使得軟管在軟管組件中彎曲，如圖 7所示。例如，剛性插入件801或901的包圍一段長度的軟管101并 由包覆成型件105封裝的部分可以是彎曲的，因此使得軟管101彎曲。
或者，根據本發明，可通過用彎曲的包覆成型件來包覆成型軟管 和相關聯的直的插入件(例如插入件501或601),從而使得軟管彎曲。 這可通過以下方式實現使用具有所需彎曲形狀的模具或嵌件并將軟 管以所需的彎曲度設置在注射成型設備中來注射成型該包覆成型件。 在該實施例中，包覆成型件延伸超出插入件橫向界限的量可大于(較 明顯地大于)圖1-3中示出的包覆成型件延伸超出插入件橫向界限的 量。
現在參照圖10的流程圖1000。要形成組件100的實施例，使剛 性插入件(例如插入件501或601)在1001與一段長度的軟管段相關聯。剛性插入件的一部分，例如插入件501的部分502可包圍軟管的 一部分，或者例如601的插入件可與軟管的一部分并排設置，優選與 軟管的一部分接觸。
在1003，用彈性材料包覆成型剛性插入件和與剛性插入件相關聯 的軟管部分。因此，在1005，插入件的一部分被封裝，彈性材料至少 部分熔合或機械結合到該段軟管的外部，或者例如通過包覆成型件的 收縮結合到用于代替軟管的管子的外部上。在1005的包覆成型可通過 將塑料注射成型為封裝剛性插入件一部分的形狀來實現。在熱塑性塑 料注射軟管期間，熔化的低粘度熱塑性材料可(在壓力下)流動與軟 管或管子緊密接觸，并且在凝固時收縮并機械結合到軟管或管子上。
在1005，使用得到的組件作為將軟管固定到結構上的系統可能要 求使用緊固件或類似物將剛性插入件固定到結構上。優選地，如上文 所述，將剛性插入件固定到該結構上的緊固件支撐在插入件的非包覆 成型的表面上。
通過將彎曲的剛性插入件與該段長度的軟管一起使用，并使該段 長度的軟管與剛性插入件的彎曲度一致，軟管可以被彎曲。在IOOI， 彎曲的剛性插入件與該段長度的軟管相關聯，并且通過使該段長度的 軟管與剛性插入件的彎曲度一致而使得該段長度的軟管彎曲。當在 1003對軟管和插入件進行包覆成型時，封裝至少與剛性插入件的彎曲 部分相關聯的軟管部分，在軟管中固定彎曲度。
盡管本發明及其優點已經詳細描述，但應理解的是可進行各種變 化、替換和更改，而不離開所附權利要求限定的本發明的精神和范圍。 而且，本申請的范圍不限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、物 質成分、裝置、方法和步驟的特定實施例。如本領域普通技術人員從 本發明的公開中所容易理解的，根據本發明可使用與此處描述的相應 實施例完成基本相同的功能或取得基本相同的結果的、現有的或將來 被開發出來的工藝、機器、制造、物質成分、裝置、方法或步驟。因 此，所附權利要求旨在將這種工藝、機器、制造、物質成分、裝置、 方法或步驟包括在它們范圍之內。
權利要求
1. 一種軟管組件，包括一段長度的軟管；支架，包括剛性插入件；和彈性包覆成型件，其封裝所述插入件的至少一部分并與所述軟管外部的至少一部分機械結合。
2. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述軟管是柔性的，并且 所述外部包括紡織編織物。
3. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述軟管是柔性的并且所 述外部是橡膠的。
4. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述彈性包覆成型件是塑 料的。
5. 如權利要求4所述的軟管組件，其中所述塑料是聚合塑料。
6. 如權利要求4所述的軟管組件，其中所述塑料是尼龍66。
7. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述剛性插入件是金屬的。
8. 如權利要求7所述的軟管組件，其中所述金屬是鋼。
9. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述鋼是電鍍的。
10. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述剛性插入件限定一 安裝孔口 ，該安裝孔口用于利用緊固件將所述支架固定到一結構上。
11. 如權利要求IO所述的軟管組件，其中所述緊固件包括穿過所 述孔口以便固定到一結構上的螺栓。
12. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述剛性插入件為將所 述支架固定到所述結構上的緊固件提供支撐面。
13. 如權利要求12所述的軟管組件，其中所述支撐面比包括所述 彈性包覆成型件的材料更堅固。
14. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述剛性插入件至少部 分地包圍所述軟管。
15. 如權利要求14所述的軟管組件，其中包圍所述軟管的所述剛 性插入件的一部分被封裝。
16. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述剛性插入件至少部 分地包圍所述一段長度軟管的一部分，并且所述剛性插入件的包圍所 述一段長度的軟管的所述部分的部分是彎曲的，并由所述包覆成型件 封裝，使得所述軟管彎曲。
17. 如權利要求1所述的軟管組件，其中所述包覆成型件是彎曲 的，從而賦予所述軟管彎曲度。
18. —種用于將一段長度的軟管固定到一結構上的系統，所述系 統包括支架，所述支架具有與所述一段長度軟管的一部分相關聯的剛 性插入件，所述剛性插入件的至少一部分用彈性材料包覆成型，所述 彈性材料封裝所述插入件的至少一部分并至少部分地與所述一段長度 的軟管的外部的至少一部分結合，所述剛性插入件限定至少一個安裝 孔口 ，用于利用至少一個緊固件將所述支架以及因此所述一段長度的 軟管固定到一結構上，所述剛性插入件的限定所述至少一個孔口的至 少一部分沒有被所述彈性材料封裝，因此為所述至少一個緊固件提供 支撐面。
19. 如權利要求18所述的系統，其中所述插入件以及因此所述支 撐面比彈性材料更堅固。
20. 如權利要求18所述的系統，其中所述緊固件包括螺栓，所述 螺栓穿過所述孔口并支撐在所述插入件的非包覆成型的部分上從而將 所述一段長度的軟管固定到所述結構上。
21. 如權利要求18所述的系統，其中所述剛性插入件至少部分地 包圍所述一段長度的軟管的所述部分，并且所述剛性插入件的包圍所 述軟管的部分被封裝。
22. 如權利要求21所述的系統，其中包圍所述一段長度軟管的所 述部分的所述剛性插入件的所述部分是彎曲的，使得所述軟管彎曲。
23. 如權利要求18所述的系統，其中包覆成型所述剛性插入件的 彈性材料形成為彎曲的形狀，使得所述軟管彎曲。
24. 如權利要求18所述的系統，其中所述軟管是柔性的并且所述 外部是橡膠的。
25. 如權利要求18所述的系統，其中所述軟管是柔性的并且所述 外部是紡織編織物。
26. 如權利要求18所述的系統，其中所述彈性包覆成型件是塑料的。
27. 如權利要求26所述的系統，其中所述塑料是聚合塑料。
28. 如權利要求26所述的系統，其中所述塑料是尼龍66。
29. 如權利要求18所述的系統，其中所述剛性插入件是金屬的。
30. 如權利要求29所述的系統，其中所述金屬是鋼。
31. 如權利要求29所述的系統，其中所述金屬是抗腐蝕性的。
32. —種方法，包括使剛性插入件與一段長度的軟管相關聯；和用彈性材料包覆成型所述剛性插入件和與所述剛性插入件相關聯 的所述一段長度的軟管的一部分，從而封裝所述插入件的一部分并機 械結合所述彈性材料與所述一段長度的軟管的所述部分。
33. 如權利要求32所述的方法，其中所述彈性材料是熱塑性材料， 所述包覆成型還包括使得所述熱塑性材料冷卻并收縮，從而機械結合 所述彈性材料和所述一段長度的軟管的所述部分。
34. 如權利要求32所述的方法，其中所述包覆成型包括將塑料注 射成型為封裝所述剛性插入件的一部分的形狀。
35. 如權利要求32所述的方法，還包括將所述剛性插入件固定到 一結構上。
36. 如權利要求35所述的方法，其中所述固定包括將所述剛性插 入件緊固到一結構上。
37. 如權利要求36所述的方法，其中將所述剛性插入件固定到所 述結構上的緊固件支撐在所述插入件的非包覆成型的表面上。
38. 如權利要求37所述的方法，還包括來自緊固件的支撐力將所述剛性插入件固定到所述剛性插入件的非包覆成型的表面上。
39. 如權利要求32所述的方法，其中所述關聯包括利用所述剛性 插入件的至少一部分包圍所述軟管的至少一部分。
40. 如權利要求32所述的方法，還包括通過所述關聯使得所述一段長度的軟管彎曲包括使彎曲的剛性插 入件與所述一段長度的軟管關聯并使得所述一段長度的軟管與所述剛 性插入件的彎曲度一致。
41. 如權利要求32所述的方法，其中所述關聯包括使彎曲的剛 性插入件與所述一段長度的軟管關聯，通過使得所述一段長度的軟管 與所述剛性插入件的彎曲度一致而使得所述一段長度的所述軟管彎 曲，用所述剛性插入件的至少彎曲的部分包圍所述軟管的至少一部分， 并包覆成型所述剛性插入件的至少所述彎曲的部分和所述一段長度的 軟管的被包圍的部分。
42. 如權利要求32所述的方法，其中所述包覆成型還包括包覆成 型所述剛性插入件和所述軟管的以彎曲的構形延伸超出所述插入件的 一部分，從而使所述軟管彎曲。
全文摘要
一種軟管組件(100)，包括一段長度的軟管(101)和支架(102)。該支架包括剛性插入件(103)和封裝插入件的至少一部分并與軟管外部的至少一部分機械結合的彈性包覆成型件(105)。一種生產這種組件的方法，可采用熱塑性注射成型，并包括以下步驟使剛性插入件與一段長度的軟管關聯并用彈性材料包覆成型剛性插入件和一段長度的軟管的與剛性插入件相關聯的部分，從而封裝插入件的一部分并機械結合彈性材料與一段長度的軟管的所述部分。剛性插入件的一部分可從支架伸出并為安裝緊固件提供安裝孔和支撐面。
文檔編號F16L11/12GK101512204SQ200780031766
公開日2009年8月19日 申請日期2007年7月13日 優先權日2006年7月17日
發明者L·雷爾斯巴克 申請人:蓋茨公司