硬的非柔性材料组件之间的压配合摩擦保持联接组件的制作方法

硬的非柔性材料组件之间的压配合摩擦保持联接组件
1.本技术要求于2019年7月25日提交的第16/522185号美国临时申请的权益。上述申请的全部公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
2.本公开涉及一种压配合摩擦保持联接组件，其中压配合在一起的两个组件是硬的非柔性材料。


背景技术：

3.本部分提供了与本公开相关的背景信息，所述背景信息不一定是现有技术。
4.环形套环可用于将组件居中地定位在另一组件的对应开口或凹部内。例如，在一些情况下，希望用手将环形套环插入相应的凹部中并通过摩擦配合保持。当环形套环和具有凹部的另一组件都利用非常硬的材料制成时，实现这种操作存在困难。例如，当环形套环和另一组件中的一个利用金属制成并且另一个利用极硬的塑料材料(例如，洛氏r硬度(rockwell r hardness)为至少95或更大)制成时。
5.如果没有较软材料提供的柔性，则难以确保以下两者：(1)确保将环形套环插入凹部所需的力不大于适于手动插入的力；以及(2)当环形套环插入凹部时，环形套环和凹部之间的接触力足以将环形套环摩擦地保持在凹部内。在一些情况下，还希望确保插入不会产生任何塑料刮屑(其可能留在制造产品内)，从而加剧了这些困难。
6.在环形套环和凹部之间不包括柔性材料的情况下，由于组件的硬度，环形套环的外径和凹部的内径都需要保持极小的制造公差，以同时满足这种期望的组合。这是因为这种期望的组合必须在环形套环的外径和凹部的内径的整个制造公差范围内实现，而不管形成环形套环和凹部的材料的硬度如何。


技术实现要素：

7.本部分提供了本公开的总概述，而不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全部公开。
8.在本公开的一方面，一种压配合摩擦保持联接组件可包括利用洛氏r硬度为至少120的外部材料形成的外部组件。所述外部组件可在其中具有包括外部组件配合壁的凹部。所述环形套环可利用洛氏r硬度为至少120的套环材料形成。所述环形套环可具有包括至少三个突出部的环形套环配合壁。每个突出部可被凹入围绕，使得所述突出部的基部与所述突出部的远端之间的总突出高度大于所述环形套环配合壁的圆柱形外表面的外径与所述突出部的远端之间的突出距离。所述突出部的数量和构造可设计成在配合壁的整个相关公差范围内提供50牛顿或更小的压配合插入力。所述突出部的数量和构造也可设计成提供足以在配合壁的整个相关公差范围内在所述环形套环的自身重量下将所述环形套环保持在所述凹部内的摩擦保持力。
9.根据在此提供的描述，其他适用领域将变得易于理解。本发明内容中的描述和具
体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
10.在此描述的附图仅用于所选实施例而不是所有可能的实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开的范围。
11.图1是根据本公开的压配合摩擦保持联接组件的环形套环的一个示例的立体图。
12.图2是图1的环形套环的另一立体图。
13.图3是图1的环形套环的侧视图。
14.图4是通过图3的线4-4截取的截面图。
15.图5是根据本公开的压配合摩擦保持联接组件的环形套环的另一示例的立体图。
16.图6是图5的环形套环的另一立体图。
17.图7是图5的环形套环的侧视图。
18.图8是通过图7的线8-8截取的截面图。
19.图9是根据本公开的可选的凹入和突出部设计的局部截面图。
20.图10是根据本公开的示例的压配合摩擦保持联接组件的截面图。
21.在附图的多个示图中，相应的附图标记表示相应的组件。
具体实施方式
22.现将参照附图更全面地描述示例实施例。
23.参照图1-10，在此详细描述了根据本公开的压配合摩擦保持联接组件的示例。在整个附图中，相同的附图标记用于标识关于不同的示例实施例的相应的特征，而不管该相应的特征是否相同。示例的压配合摩擦保持联接组件包括外部组件20和环形套环22。外部组件20可利用洛氏r硬度为至少95的外部材料形成。在一些情况下，外部组件20的洛氏r硬度可以是至少100、至少110、至少120或更大。在一些情况下，外部组件20可利用金属形成。
24.外部组件20(图10)在其中包括用于容纳环形套环22的凹部24。如所示出的，凹部24可以是外部组件20中的通孔。可选地，凹部24可延伸为仅部分地穿过外部组件20。个别地，凹部24可以是台阶式凹部，其中每个台阶部26、28具有不同的直径。凹部24限定外部组件配合壁30。如在所示的示例中，外部组件20的该外部组件配合壁30可由凹部24的较小直径的台阶部28限定。在一些其他示例中，整个凹部24可具有单个恒定的直径，或者较大直径的台阶部可提供外部组件配合壁30。
25.环形套环22可利用洛氏r硬度为至少95的套环材料形成。在一些情况下，环形套环22的套环材料的洛氏r硬度可以是至少100、至少110或至少120。环形套环22可利用硬的聚合物材料形成。这种硬的聚合物材料的一个示例性类别是玻璃填充聚合物。玻璃填充聚合物的一个示例包含聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)。包含聚苯硫醚的玻璃填充聚合物的一个示例由日本东京的日本宝理塑料株式会社(polyplastics co.，ltd)出售的名为的商品。
26.环形套环22可具有台阶形状，其中每个台阶部32、34具有不同的直径。环形套环22限定环形套环配合壁36。如在所示的示例中，环形套环22的该环形套环配合壁36可由环形套环22的较小直径的台阶部32限定。在一些其他示例中，整个环形套环22可具有单个恒定
的直径，或者较大直径的台阶部可提供环形套环配合壁36。
27.环形套环配合壁36可包括至少三个突出部38，每个突出部38被环形套环配合壁36中的凹入40围绕，使得突出部38的基部44与突出部38的远端46之间的总突出高度42大于环形套环配合壁36的圆柱形外表面54的外径48(即，不包括突出部38)与突出部38的远端46之间的突出距离50。
28.环形套环配合壁36的突出部38的数量和构造被设计成在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36(包括突出部38)的整个相关公差范围内提供足够低的压配合插入力，以使得装配线工人能够手动地将环形套环22插入凹部24中。此外，环形套环配合壁36的突出部38的数量和构造还被设计成在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36的整个相关公差范围内在环形套环22的总重量下将环形套环22摩擦地保持在外部组件20的凹部24内。换句话说，当外部组件20、环形套环22被定向时，由于重力的作用使得环形套环22的重量产生最大的移除力。
29.如在示例实施例中，环形套环配合壁36的突出部38和外部组件配合壁30之间的接触关系在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36的整个相关公差范围内产生50牛顿或更小的压配合插入力。在一些情况下，在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36的整个相关公差范围内，压配合插入力可高达35牛顿、高达20牛顿或高达10牛顿。另外地或可选地，环形套环配合壁36的突出部38和外部组件配合壁30之间的接触关系可在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36的整个相关公差范围内产生至少5牛顿、至少10牛顿或至少20牛顿的摩擦保持力。
30.在此使用的“配合壁的相关公差范围”涉及外部组件20的外部组件配合壁30的内径52和环形套环22的环形套环配合壁36(包括突出部38)的外径的公差范围。因此，“整个相关公差范围”涵盖从对应于凹部24的外部组件配合壁30的最大允许直径52与环形套环22的环形套环配合壁36(包括突出部38)的最小允许直径的组合的最小干涉到对应于凹部24的外部组件配合壁30的最小允许直径52与环形套环22的环形套环配合壁36(包括突出部38)的最大允许直径的组合的最大干涉。
31.如在示例实施例中，突出部38可在外部组件配合壁30、环形套环配合壁36的整个相关公差范围内提供外部组件配合壁30、环形套环配合壁36之间的唯一接触。如在示例实施例中，突出部38可提供环形套环22与外部组件20的凹部24的任意轴向延伸部分之间的唯一接触。换句话说，在台阶部26、34的相邻圆柱形表面之间还存在圆柱形间隙。
32.如在图1至图4、图9和图10的示例实施例中，围绕突出部38的环形凹入40可具有泪滴形状。另外，泪滴形状的凹入40的尖端可定向成朝向环形套环22的环形套环配合壁36的插入端。如在图5至图8、图9和图10的示例实施例中，围绕突出部38的环形的凹入40可具有菱形形状。另外，菱形形状的围绕的凹入40可以是细长的，并且可定向成具有平行于所述环形套环22的环形套环配合壁36的中心轴线延伸的细长的总尺寸。在一些其他实施例中，环形的凹入40的不同形状是可行的。
33.参照图9，示出了分别表示具有围绕的凹入40的突出部38的四个不同截面56、58、60和62的线。为了更清楚，基部44、突出部38的总距离或总高度42仅相对于截面62在图9中提及。截面56、58两者对应于具有环形凹入的突出部38，所该环形的凹入具有图1-6中所示的泪滴形状和朝向。由于相应的围绕的凹入40的深度增加，具有总高度42的突出部38对于
截面56的差大于具有总高度42的突出部38对于截面58的差。此外，相应的突出部38的在突出距离50内的部分具有轴向对准的半径，该半径对于截面58而言该半径大于对于截面56而言的该半径。
34.截面60、62两者对应于具有环形凹入的突出部38，所述环形凹入具有图5-8的菱形形状和朝向。由于相应围绕的凹入40的深度增加，具有总高度42的突出部38对于截面62的差大于具有总高度42的突出部38对于截面60的差。此外，相应的突出部38的在突出距离50内的部分具有轴向对准的半径，对于截面60而言该半径大于对于截面62而言的该半径。
35.如在示例实施例中，突出部38的基部44和每个突出部38的远端46之间的总突出高度42可以是突出距离50的至少4.5倍、至少5.5倍或至少6倍，突出距离50是外径48(环形套环配合壁36的圆柱形外表面54(不包括突出部38))和突出部38的远端46之间的距离。在一些实施例中，对于每个突出部38，该总突出高度42可高达突出距离50的10.5倍或高达突出距离50的8.5倍。
36.如在示例实施例中，在一些情况下，每个突出部38在突出距离50内的部分可具有轴向对准的半径，该半径可以为至少0mm、至少0.01mm、至少0.2mm或至少0.4mm。另外地或可选地，在一些实施例中，每个突出部38在突出距离50内的部分具有轴向对准的半径，该半径可高达2.0mm、高达1.5mm或高达1.3mm。
37.如在示例实施例中，在一些情况下，在整个相关公差范围内，环形套环配合壁36的突出部38与外部组件20的凹部24的外部组件配合壁30之间的最小干涉可以是至少0mm、至少0.01mm或0.02mm。可选地或另外地，在整个相关公差范围内，环形套环配合壁36的突出部38与外部组件20的凹部24的外部组件配合壁30之间的最大干涉可高达0.07mm、高达0.05mm或高达0.03mm。
38.在一些情况下，多个压配合摩擦保持联接组件可用于形成燃料电池堆。在一些情况下，形成环形套环22的套环材料可具有高耐化学性。在一些情况下，形成环形套环22的套环材料可具有耐高温性。例如，形成环形套环22的内部材料可具有至少-40℃且高达266℃的耐温性。
39.已经出于说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。前述描述并非旨在穷举或限制本公开。即使没有具体示出或具体描述，特定实施例的各个要素或各个特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的并且可在所选择的实施例中使用。特定实施例的各个要素或各个特征也可以以许多方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。