CN102341613B - 套管组件 - Google Patents

Abstract

一种紧固组件(30)包括具有凸缘(44)的套管(34)，所述凸缘(44)被配置成可向工件(56)推动，和隔离弹簧(36)，该隔离弹簧位于凸缘(44)和工件(56)之间。该隔离弹簧(36)包括与橡胶涂层(52)一体形成的金属芯(50)。

Description

套管组件

相关申请

本申请要求2009年3月4日提交的申请号为61/157,458，标题为“套管组件”的美国专利临时申请的优先权，其内容通过引用并入本申请。

发明实施例领域

本发明的实施例总体上涉及紧固组件，更具体地说就是涉及具有带有成形凸缘(formed flange)的拉制金属套管(drawn metal bushing)的紧固组件。

背景技术

紧固组件被用于在各种应用中将不同的元件固定在一起。图1描述了常规垫圈组件10的横断面视图。垫圈组件10包括位于金属套管14内的螺栓12。每个金属套管14都包括基本上平坦的凸缘16，其与空心柱18一体连接，空心柱18总体上垂直于凸缘16。空心柱18位于穿过工件22的通道或开口20内，工件22通过垫圈组件10固定到另一个元件上，其也可脱离另一个元件。

如图1所示，独立且不同的橡胶圈24位于凸缘16和工件22之间。由于螺栓12被扭转到收紧位置，平的凸缘16就会压紧这些独立且不同的橡胶圈24。因为橡胶圈24的橡胶是标准负载，所以垫圈组件10提供的负载量直接会受到影响。此外，随着时间推移，橡胶圈24的质量会降低并且会变得很脆弱。如果这样长时间放置橡胶圈24，那么垫圈组件10所提供的压缩力就会变差。因此，随着时间推移，垫圈组件10为组件22提供的负载力就会减少。

发明实施例内容

本发明的某些实施例提供了紧固组件，其包括套管，所述套管具有设置成向工件方向推动的凸缘，和位于凸缘和工件之间的隔离弹簧。所述隔离弹簧包括与橡胶涂层(rubber coating)一体形成的金属芯。

所述隔离弹簧可以是波形弹簧。橡胶涂层可粘合到金属芯上。而且，橡胶涂层可将金属芯整个都封装起来。

所述套管可包括一体连接到凸缘上的中心柱。穿过中心柱可形成两端开口的(open-ended)通道。

组件还可包括位于两端开口的通道内的紧固件。所述紧固件可以是具有头部的螺栓，螺栓的头部一体连接到螺纹轴上。

组件还可包括第二隔离弹簧。所述套管可包括第二凸缘。所述第二隔离弹簧可设置在第二凸缘上。在某些实施例中，只有隔离弹簧与工件接触。

本发明的某些实施例还提供了一种紧固组件，这种紧固组件包括套管、第一和第二隔离弹簧，和工件。所述套管包括通过中心柱一体连接的第一和第二凸缘。所述中心柱限定有两端开口的通道。

所述第一和第二隔离弹簧分别毗连第一和第二凸缘。每个隔离弹簧包括与橡胶涂层一体形成的波形金属芯。工件可被压缩地夹在第一和第二隔离弹簧之间。

本发明某些实施例还提供了和紧固组件协同使用的可压缩隔离弹簧。该隔离弹簧被压缩地夹在紧固件头部或套管凸缘和工件之间。该紧固组件包括环形金属芯，其可以是波形的，以及与环形芯粘合的橡胶涂层。所述环形金属芯和橡胶涂层一体形成为独立单一元件。在某些实施例中，只有橡胶涂层直接接触到工件，从而减少振动并且最大限度的减少腐蚀。粘合后，橡胶涂层与金属芯是不可分离的。

附图说明

图1描述了常规垫圈组件的前横断面视图。

根据本发明实施例，图2描述了一种紧固组件的前横断面视图。

根据本发明实施例，图3描述了一种紧固组件的前横断面视图。

根据本发明实施例，图4描述了隔离弹簧的俯视图。

根据本发明实施例，图5描述了隔离弹簧的正视图。

根据本发明实施例，图6描述了一种紧固组件的前横断面视图。

根据本发明实施例，图7描述了一种紧固组件的前横断面视图。

根据本发明实施例，图8描述了紧固组件频率响应的移动性曲线图。

在详细说明本发明的实施方式前，应当理解，本发明并不局限于其对下面的说明书中描述的或附图中示出的结构的细节和部件的配置的应用。本发明可以有其他实施方式，并且可以通过各种方法来实施和实现。也应当理解，此处使用的措辞和术语是为了描述需要而不应被视为限定。此处使用的“包括”，“包含”及其变型意味着包括其后所列的项及其等同项，以及其他项及其等同项。

具体实施方式

根据本发明实施例，图2描述了紧固组件30的前横断面视图。所述紧固组件30包括螺栓32，套管34，和隔离弹簧36。螺栓32包括一体连接到螺纹轴40上的头部38。

所述套管34包括一体连接到上凸缘44和下凸缘46上的中心柱42。所述中心柱42包括中心的两端开口的通道48，螺栓32的轴体40穿过该两端开口的通道。所述凸缘44和46通常是平的并且垂直于中心柱42。套管34被设置成压缩地隔离在凸缘44和46之间的工件。

隔离弹簧36位于上凸缘44的下面，并被配置成压缩地夹在上凸缘44和工件上表面之间(未在图2中显示)。所述隔离弹簧36包括弹性(flexible)金属芯50，该金属芯被粘合到橡胶涂层52上。由此，所述金属芯50被橡胶涂层52完全地封装。

根据本发明实施例，图3描述了紧固组件54的前横断面视图。所述紧固组件54类似于图2中所显示的组件30，除了套管44，该套管44包括凸缘44和46′，凸缘44和46′的尺寸都被设置成可容纳隔离弹簧36。当拧紧螺栓32时，凸缘44和46′压缩隔离弹簧36，所述隔离弹簧会给定位在其间的工件56施加隔离压缩力。

如图3所示，套管34的中心柱42和工件56之间形成了缝隙57。工件56仅与隔离弹簧36接触。如下所述，此配置可将金属元件的腐蚀减小到最低。

图4和图5分别描述了隔离弹簧36的俯视图和正视图。参照图4和图5，隔离弹簧36包括具有环形缘的主体58。所述环形缘59大体上呈环状并限定有中心开口60。环形缘59未压缩时是不平坦的。如图所示，由于弹性金属弹簧芯50(例如，图2和图3中所显示的)，所述环形缘59呈波形。如上所述，所述芯50与橡胶涂层52粘合，该橡胶涂层可完全封装芯50。金属芯50可以是各种类型金属弹簧，例如波形弹簧，Belleville弹簧，或者是波形Belleville弹簧。

参照图2-图5，由于具有橡胶涂层52和一体的金属弹簧芯50，隔离弹簧36可弥补耐受性，负载状况，并且具有减弱噪音/振动/声振粗糙度(NVH)的优势。为了形成隔离弹簧36，在成型前，标准橡胶成型粘合剂可应用到金属芯50上。然后金属芯50被放置到橡胶模具中，橡胶被直接模制在金属和粘合剂上，从而形成了橡胶涂层52。接着，整个隔离弹簧36会放置到具有预订温度的炉中预订的时间，以固化粘合剂，这样就加强了金属芯50和橡胶涂层52间的粘合度。

所述紧固组件30可隔离元件，诸如工件，并同时减小纯橡胶隔离系统的耐久性问题，如图1所示。通过一体形成的橡胶涂层52，所述隔离弹簧36提供了缓冲和隔离振动的系统。一般而言，由于橡胶隔离的效果(通过橡胶涂层52)，隔离弹簧36提供了所需的弹簧刚度(stiff spring rate)以限制系统运动(通过金属芯50)。这些优点是通过独立、单一的元件，即隔离弹簧36来实现的。

根据本发明实施例，图6和图7描述了紧固组件62的前横断面视图。紧固组件62类似于图2-图5中所描述的那些紧固组件，除了套管64，该套管包括形成在在套管64头部下方的上凸缘66。由此，一个隔离弹簧36直接毗连(abut)螺栓圈(bolt collar)68的下表面，且另一个隔离弹簧36位于在上凸缘66上。套管64的凸缘的排布可容纳不同尺寸的工件70。例如，一个工件70可放置在如图所示的螺栓头部38和上凸缘66之间。另外，或可选地，独立且不同的工件(未显示)可位于上凸缘66和下凸缘72之间。根据要隔离的工件的尺寸和形状，凸缘66可以位于套管64的不同长度处。

图6中，紧固组件62处于舒张状态，或者是未压缩状态，而图7中，螺栓32是处于拧紧位置。如图6和图7间所显示的差异，即当拧紧螺栓32时隔离弹簧36的金属芯50会受到压缩。

图2-7显示和描述的紧固组件提供了一种系统。其中，隔离弹簧36的橡胶涂层52未受到压缩载荷(如图1中所示的橡胶圈24)。相反，橡胶涂层52受到了剪切载荷(shear loading)。

人们已经发现与压缩相比较，当载荷在剪切时，橡胶会增加使用期限。当橡胶很稀薄的时候，由于粘合线(bond line)，橡胶的运动会受到限制，该橡胶便不能自由流动和被压缩。例如，如果橡胶被夹在两块板之间，并且如果橡胶也没有粘合到任意一块板上，那么橡胶就可在侧面自由向外流动并且被压缩。然而，假如橡胶粘结到板上，橡胶就不能朝侧面自由流动。因为它被包含着，橡胶不能被压缩，所以该橡胶承受的载荷是剪切方向的载荷。当橡胶以这种方式承受载荷时，即本发明的实施例中所示的方式，与橡胶以压缩方式承受载荷相比较，就会发现橡胶通常会可使用更长的时间。

本发明实施例提供了紧固组件，其允许螺栓在套管没有单独移动的情况下移动。当作为紧固组件的一部分使用时，隔离弹簧可发挥隔离器的作用，其是紧固组件中唯一可以直接接触被隔离的工件的元件。因此，在没有产生腐蚀的情况下，紧固组件可以隔离任何金属或塑料工件。

由于橡胶的接触，任何可能的原电池(galvanic cell)会被消除。当不同金属互相接触时，会产生原电池。一个金属作为正极，这就意味着电极(electrodes)是从正极移动到了负极，该负极为另一金属。当碳素钢和不锈钢受潮时，碳素钢就会是正极并会被慢慢腐蚀。位于套管凸缘的金属表面间和/或螺栓之间的橡胶涂层52清除了原电池，从而能防止腐蚀。

根据本发明实施例，图8描述了紧固组件频率响应的移动性曲线图80(例如图2-图7中所描述的那些紧固组件)。线82表示采用隔离弹簧36的紧固组件的频率和移动性响应(frequency and mobility response)。线84表示如图1所述的常规紧固组件的频率和移动性响应。曲线图80表示冲击锤测试(impacthammer test)，其中结合频率响应是为了获取移动性。如图所示，与常规紧固组件相比，本发明实施例平均提高了8dB。

因此，本发明实施例提供的紧固组件，其可克服常规垫圈组件所带来的种种弊端，例如图1中所显示和描述的常规垫圈。具有金属和橡胶的单一结构的单件隔离弹簧36提供了如上所述的各种优势和优点。

人们会发现本发明实施例提供了特殊的缓冲和隔振。而且，本发明实施例还提供了持久的、耐用的橡胶隔离。因为橡胶涂层52被粘合到金属芯50上，所以橡胶涂层52未受到压缩载荷，但是，相反其却受到了剪切载荷。因此，隔离弹簧36允许紧固组件在寿命期内的几乎不发生形变(permanent set)。

尽管例如顶部，底部，上部，下方，中部，横向，水平，垂直，前部等诸如此类的各种空间和方向性术语可运用于描述本发明实施例，需理解的是，这些术语仅用于表示附图中所显示的方向。这些方向可倒转，旋转，或以其他方式改变，以至于上半部分可以是下半部分，反之亦然，水平可变为垂直，诸如此类。

前述内容的变化和改进均在本发明范围内。应当理解，在此公开和限定的本发明扩展到正文和/或附图中提及的或可根据正文和/或附图推断出的各个特性中的两个或更多的所有可选组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可选方面。此处所描述的实施方式解释了已知实现发明的最佳方式，并且使得其他本领域的技术人员能够应用本发明。权利要求被解释为包括现有技术所允许范围内的可选实施方式。

本发明的各种特征将在下面的权利要求中阐述。

Claims (18)

1.一种紧固组件，包括：

套管，所述套管包括构造为被推向工件的凸缘；以及

隔离弹簧，所述隔离弹簧位于在所述凸缘和工件之间，其中所述隔离弹簧包括与橡胶涂层一体形成的金属芯，并且所述橡胶涂层被粘合到所述金属芯上，其中所述隔离弹簧为波形弹簧。

2.根据权利要求1所述的紧固组件，所述金属芯没有一个部分在非压缩状态下是平的。

3.根据权利要求2所述的紧固组件，其中所述橡胶涂层封装所述金属芯。

4.根据权利要求2所述紧固组件，其中所述套管包括与所述凸缘一体连接的中心柱，其中所述中心柱限定有两端开口的通道。

5.根据权利要求4所述的紧固组件，还包括位于所述两端开口的通道内的紧固件。

6.根据权利要求5所述的紧固组件，其中所述紧固件包括螺栓，所述螺栓具有与螺纹轴一体连接的头部。

7.根据权利要求2所述的紧固组件，还包括第二隔离弹簧，其中所述套管包括第二凸缘，并且其中所述第二隔离弹簧位于在所述第二凸缘上。

8.根据权利要求2所述的紧固组件，其中只有所述隔离弹簧被配置成与工件接触，而所述套管被配置成不与工件接触。

9.一种紧固组件，包括：

套管，所述套管包括通过中心柱一体连接的第一和第二凸缘，其中所述中心柱限定了两端开口的通道；

第一和第二隔离弹簧，所述第一和第二隔离弹簧分别毗连所述第一和第二凸缘，其中所述第一和第二隔离弹簧中的每个都包括与橡胶涂层一体形成的波形金属芯，并且所述橡胶涂层被粘合到所述金属芯上；

工件，该工件被压缩地夹在所述第一和第二隔离弹簧之间。

10.根据权利要求9所述的紧固组件，其中所述橡胶涂层封装所述金属芯。

11.根据权利要求9所述的紧固组件，还包括位于所述两端开口的通道内的紧固件。

12.根据权利要求11所述的紧固组件，其中所述紧固件包括具有头部的螺栓，所述头部与螺纹轴一体连接。

13.根据权利要求9所述的紧固组件，其中只有所述第一和第二隔离弹簧接触所述工件，而所述套管被配置成不与所述工件接触。

14.一种与紧固组件一起使用的可压缩隔离弹簧，其中该隔离弹簧被压缩地夹在紧固件头部或套管凸缘和工件之间，所述隔离弹簧包括：

环形金属芯，其中所述环形金属芯呈波形；和

粘合到所述环形芯上的橡胶涂层，所述环形金属芯与所述橡胶涂层一体形成为独立单一元件。

15.根据权利要求14所述的可压缩隔离弹簧，其中所述环形芯包括波形的环形缘，该波形的环形缘限定了内部中心开口。

16.根据权利要求14所述的可压缩隔离弹簧，其中所述橡胶涂层封装所述金属芯。

17.根据权利要求14所述的可压缩隔离弹簧，其中只有所述橡胶涂层与工件直接接触，而所述套管被配置成不与工件接触，从而减少振动并且最大限度的减少腐蚀。

18.根据权利要求14所述的可压缩隔离弹簧，其中所述橡胶涂层与所述金属芯是不可分的。