CN102733989A - 具有可调节压缩载荷限制器的组件 - Google Patents

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Abstract

一种组件，包括第一构件，所述第一构件可通过紧固件连接至第二构件，所述紧固件延伸穿过第一构件以及第二构件中的相应的开口。组件包括压缩载荷限制器，所述压缩载荷限制器被容置于第一构件的开口中、且具有适于允许紧固件延伸穿过其的通道。压缩载荷限制器是可调节的，这是由于调节特征部，所述调节特征部被配置为使得载荷限制器在第一构件的开口内平动，以跨过在第一构件和第二构件之间的间隙。当紧固件插入第一以及第二构件的相应开口中以将第一构件固定至第二构件时，载荷限制器承载紧固件的至少一部分压缩载荷。

Description

具有可调节压缩载荷限制器的组件
技术领域
本发明涉及一种用于组件的压缩载荷限制器，所述组件诸如具有安装至发动机缸体的油底壳的发动机组件。
背景技术
压缩载荷限制器通常用于保护组件中的构件免于由螺栓拧紧产生的压缩载荷。例如，压缩载荷限制器保护塑料免于由用于将塑料构件连接至另一构件的螺栓造成的过度拧紧。塑料构件的过度拧紧可超过塑料的弹性极限，导致组件在螺栓处的变形、蠕变以及最后松开。
诸如发动机组件的许多组件包括具有制造公差范围的构件。构件之间不同大小的间隙可由制造公差造成。这可导致构件在彼此螺栓连接时的变形，因为螺栓可以压缩构件以跨过所述间隙。
发动机组件典型地具有螺栓连接至发动机缸体的油底壳。油底壳可为具有支撑所述油底壳的钢结构支架的复合油底壳(composite oil pan)。
发明内容
一种组件，包括第一构件，所述第一构件可通过紧固件连接至第二构件，所述紧固件延伸穿过第一构件以及第二构件中的相应的开口。例如，组件可为发动机组件，具有作为第一构件的油底壳，作为第二构件的发动机缸体或发动机缸体罩，以及作为紧固件的螺栓。组件包括压缩载荷限制器，其被容置于第一构件的开口中、且具有适于允许紧固件延伸穿过其的通道。压缩载荷限制器具有调节特征部，所述调节特征部被配置为使得载荷限制器在第一构件的开口内平动，以跨过在第一构件和第二构件之间的间隙。当紧固件插入第一和第二构件的相应开口中以将第一构件固定至第二构件时，载荷限制器承载紧固件的至少一部分压缩载荷。
调节特征部可以是弹性体元件，所述弹性体元件在通道中固定至压缩载荷限制器的内表面或是固定至紧固件自身。替换地，调节特征部可为压缩载荷限制器的通道中的内部螺纹，所述内部螺纹与紧固件的螺纹匹配。在所述实施例中，紧固件自身驱动载荷限制器以跨过间隙。此外，调节特征部可为压缩载荷限制器的倒角端部处的槽，所述槽允许驱动工具调节载荷限制器以在紧固件插入之前跨过所述间隙。
对于其中组件是发动机组件的实施例而言，油底壳可为由结构支架支撑的复合油底壳。压缩载荷限制器起作用以限制由油底壳上的螺栓产生的压缩载荷，且同时允许压缩载荷限制器跨过间隙以在结构支架和发动机缸体或发动机缸体罩之间建立刚性连结，减轻油底壳的可能的弯曲。
当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是显而易见的。
附图说明
图1是发动机组件的示意性侧视图，所述发动机租件包括安装至发动机缸体和发动机罩的油底壳，以及支撑油底壳的结构支架；
图2是图1的油底壳和结构支架的示意性透视图；
图3是图2的油底壳和结构支架的局部示意性横截面图，其沿图2中的线3-3截取，示出了螺栓和可调节螺栓压缩限制器的第一实施例；
图4是图1的结构支架以及以虚线示出的、支撑在油底壳上的压缩限制器的示意性透视图；
图5是图3的油底壳和结构支架的局部示意性横截面图，其中螺栓和可调节螺栓压缩限制器的第一实施例以放大视图示出；
图6是图3的油底壳和结构支架的局部示意性横截面图，其中可调节螺栓压缩限制器的第一实施例跨过油底壳和发动机罩之间的间隙；
图7是图3的油底壳和结构支架的局部示意性横截面图，其中可调节螺栓压缩限制器的第二实施例跨过油底壳和发动机罩之间的间隙；和
图8是图3的油底壳和结构支架的局部示意性横截面图，其中可调节螺栓压缩限制器的第三实施例跨过油底壳和发动机罩之间的间隙。
具体实施方式
参见附图，其中相似的附图标记指向相似的构件，图1示出了发动机组件10，所述发动机组件10包括具有发动机罩14的发动机缸体12。变速器16操作地连接至发动机组件10。如下文中更详尽地描述的，复合油底壳18在油底壳18的凸缘20处安装至发动机缸体12和发动机罩14，且结构支架22支撑油底壳18。结构支架22保护复合油底壳18且改善动力系的弯曲刚度。油底壳18在此处也被称作第一构件，而发动机缸体罩14被称作第二构件。
参见图2，结构支架22包围油底壳18的一部分。结构支架22的一侧24和图1中的变速器16的壳体相接。诸如螺栓26的多个紧固件(其中一些在图3中示出)延伸穿过结构支架22中的开口28以及油底壳凸缘20中的对齐的开口30。每一个螺栓26都延伸穿过发动机缸体12或发动机缸体罩14中的附加的开口，这取决于特定螺栓26定位在油底壳凸缘20上何处。图1示出了发动机缸体12中的代表性开口32以及发动机缸体罩14中的代表性开口34。
参见图4，油底壳18以虚线示出，以更好地观察结构支架22。此外，螺栓压缩限制器40示出为容置在油底壳凸缘20的开口中。两个可调节螺栓压缩限制器42(此处也被称作载荷限制器)定位在油底壳凸缘20中且部分地布置在结构支架22中，如下文进一步所述。本领域普通技术人员将容易理解螺栓压缩限制器40的功能和操作。即，螺栓压缩限制器40防止由插入穿过油底壳凸缘20中的相应开口30以将油底壳18附连至发动机缸体12或发动机缸体罩14的螺栓26造成的复合油底壳凸缘20的过度压缩，如关于图1-3所描述的。每一个螺栓26都从图1中的油底壳凸缘20下方插入，且被旋拧入发动机缸体12中的开口32或发动机缸体罩14中的开口34中。螺栓26的头部将搁在螺栓压缩限制器40的底部41上，如图4中所示，且螺栓26不能将油底壳凸缘20压缩至小于螺栓压缩限制器40的厚度44的厚度。
由于油底壳18连接至发动机缸体12和发动机缸体罩14两者，以及连接至变速器16，这些构件的制造公差影响开口28、30、32、34的对齐，且可在油底壳凸缘20、发动机缸体12、以及发动机缸体罩14之间产生间隙。例如，如果螺栓26安装为首先将油底壳18连接至发动机缸体12(在发动机缸体罩14之前)，可以有间隙45处于油底壳凸缘20的上表面46和发动机缸体罩14的下表面48之间，如在图6中所示。如果在油底壳凸缘20中仅使用传统(不可调节)螺栓压缩限制器40，则油底壳18将不得不沿其纵向轴线50(在图2中示出)弯曲，以使得油底壳凸缘20的上表面46接触发动机缸体罩14的下表面48，以及允许传统的螺栓压缩限制器40接触发动机缸体罩14，以建立从结构支架22至发动机缸体罩14的刚性结合。
为了构件避免由于通常的螺栓压缩限制器的制造公差造成的可能的弯曲和变形，至少一个可调节螺栓压缩限制器42(也称作可调节载荷限制器)被用于将油底壳18安装至发动机缸体12以及发动机缸体罩14。在图3中示出的实施例中，两个可调节螺栓压缩限制器42在结构支架22和油底壳18的后部处使用，且位于图1中变速器16附近。可使用更多的可调节螺栓压缩限制器42，且其可替换地定位在油底壳18连接至发动机缸体12的相对端部处。
如在图5和6中所示，可调节螺栓压缩限制器42具有外部螺纹52，所述可调节螺栓压缩限制器42以该外部螺纹52初始地在内部螺纹54处拧入结构支架22中的开口28的螺纹出口部分。可调节螺栓压缩限制器42大致为环形，具有中央通道56，当将结构支架22和油底壳凸缘20连接至发动机缸体罩14时，螺栓26延伸穿过所述中央通道56。在插入螺栓26之前，螺栓压缩限制器42的底表面58搁在开口28的肩部60上。在该位置，可调节螺栓压缩限制器42的上表面62与油底壳凸缘20的上表面46基本平齐。可调节螺栓压缩限制器42具有调节特征部64，所述调节特征部64使得可调节螺栓压缩限制器42和螺栓26在螺栓26插入通道56直至可调节螺栓压缩限制器42的上表面62接触发动机缸体罩14的下表面48时一致地移动。可调节螺栓压缩限制器42因此跨过间隙45且保证在结构支架22和发动机缸体罩14之间的通过可调节螺栓压缩限制器42的刚性结合。螺栓26具有以虚线示出的外部螺纹。
在图5和6的实施例中，调节特征部64是弹性体环，其在通道56中附连至可调节螺栓压缩限制器42的内表面的。弹性体环调节特征部64被充分地设定大小为在螺栓26插入通道56时抓紧螺栓26的外表面66。螺栓26用作驱动特征部，以将可调节螺栓压缩限制器42在开口30中向上驱动。当螺栓26平动穿过通道56以在开口34处旋拧至发动机缸体罩14时，调节特征部64对螺栓26的抓紧使得可调节螺栓压缩限制器42与螺栓26一致地移动。
替换地，调节特征部64可以为与图6中示出的环相同的弹性体环，但附连至螺栓26的外表面66，且当螺栓26在通道56中从动时抓紧通道56的内表面，以使得所述可调节螺栓压缩限制器42与螺栓26一致地移动。在图6中，可调节螺栓限制器42与螺栓26一起向上移动，直至表面62接触表面48，闭合间隙45。螺栓26继续向上移动，直至螺栓头70(在图3中示出)装在支架22上。
在其他实施例中，调节特征部64可以是可变形塑料件、金属弹簧、或能够使得可调节螺栓压缩限制器42与螺栓26一致地移动的其他构造。
抗旋转特征部(诸如图6中示意性地示出的粘合剂72的涂层)可在通道56处施加至可调节螺栓压缩限制器42的内表面，以防止可调节螺栓压缩限制器42相对于螺栓26的旋转。粘合剂72是随时间固化的，且将在固化之后保持可调节螺栓压缩限制器42和安装后的螺栓26之间的相对位置。粘合剂72将作为特征部可调节螺栓压缩限制器42和结构支架22之间的抗旋转特征部而施加至螺纹52或54。可调节螺栓限制器42防止螺栓26压缩凸缘20或扭曲或弯曲凸缘20，以及包容产生间隙(诸如间隙45)的制造公差。
参见图7，示出了可调节螺栓压缩限制器142的可替换实施例。在该实施例中，可调节螺栓压缩限制器142在通道56处具有内部螺纹164，内部螺纹164作为调节特征部。内部螺纹164和螺栓26上的外部螺纹166匹配。匹配的螺纹164、166允许螺栓26作为驱动特征部起作用，以将可调节螺栓压缩限制器142在开口30中向上驱动，直至可调节螺栓压缩限制器142的上表面162接触发动机缸体罩14的表面48，其中可调节螺栓压缩限制器142跨过间隙45以建立从支架22经过可调节螺栓压缩限制器142至发动机缸体罩14的刚性结合。
参见图8，示出了可调节螺栓压缩限制器242的另一个可替换实施例。在该实施例中，可调节螺栓压缩限制器242具有槽264，所述槽264位于可调节螺栓压缩限制器242的倒角端部266处，所述槽264接收驱动工具268的一端部(以虚线示出)，所述驱动工具268大小设定为配合穿过支架22中的开口28。在该实施例中，开口28的直径可略大于通道56的直径，以适于槽264和工具268。工具268的端部在槽264处接合可调节螺栓压缩限制器242，以使得可调节螺栓压缩限制器242随工具268的转动而转动，从而螺纹52沿螺纹54向上移动，且间隙45在上表面262接触发动机缸体罩14的表面48时闭合，形成从支架22穿过可调节支架压缩限制器242至发动机缸体罩14的固体连接部。
尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种组件，包括第一构件，所述第一构件可通过紧固件连接至第二构件，所述紧固件延伸穿过第一构件中的开口和第二构件中的开口，所述组件包括：
压缩载荷限制器，被容置于第一构件的开口中且具有通道，所述通道适于允许紧固件延伸穿过；和
调节特征部，配置为使得所述压缩载荷限制器在第一构件的开口中平动，以跨过在第一构件和第二构件之间的间隙，所述压缩载荷限制器因此在所述紧固件插入第一构件和第二构件的相应开口中以将第一构件固定至第二构件时承载所述紧固件的至少一部分压缩载荷。
2.如权利要求1所述的组件，其中，所述调节特征部是弹性体元件，该弹性体元件固定至位于所述通道内的压缩载荷限制器；且其中，所述弹性体元件被配置为，在所述紧固件插入所述通道以使得所述压缩载荷限制器和所述紧固件基本一致地移动时，抓紧所述紧固件的外表面。
3.如权利要求1所述的组件，其中，所述调节特征部是弹性体元件，该弹性体元件固定至所述紧固件的外表面；且其中，所述弹性体元件被配置为，在所述紧固件插入所述通道以使得所述压缩载荷限制器和所述紧固件基本一致地移动时，抓紧所述压缩载荷限制器。
4.如权利要求1所述的组件，其中，所述调节特征部是所述压缩载荷限制器的内部螺纹；其中，所述紧固件是螺栓，其具有外部螺纹，所述外部螺纹配置为与所述压缩载荷限制器的内部螺纹配合以在所述螺栓插入所述压缩载荷限制器中时使得所述压缩载荷限制器与所述螺栓基本一致地移动。
5.如权利要求1所述的组件与驱动工具结合，其中，所述调节特征部是在所述压缩载荷限制器的端部处的槽；且其中，所述槽被配置为接收所述驱动工具以允许所述驱动工具将所述压缩载荷限制器朝向所述通道内的第二构件驱动，以跨过所述间隙。
6.如权利要求1所述的组件，还包括：
在所述压缩载荷限制器上的抗旋转特征部，其配置为阻止所述压缩载荷限制器在所述压缩载荷限制器在所述第一构件的开口中平动后的旋转。
7.如权利要求6所述的组件，其中，所述抗旋转特征部为位于所述压缩载荷限制器和所述紧固件之间的粘合剂涂层，所述粘合剂涂层被配置为阻止所述压缩载荷限制器相对于所述紧固件的旋转。
8.如权利要求6所述的组件，还包括：
结构支架，配置为至少部分地支撑所述第一构件，且具有与所述第一构件中的开口对齐的另一个开口；其中，所述压缩载荷限制器至少部分地容置在所述结构支架的所述另一个开口中；且
其中，所述抗旋转特征部为位于所述压缩载荷限制器和所述结构支架之间的粘合剂涂层，所述粘合剂涂层被配置为阻止所述压缩载荷限制器相对于所述结构支架的旋转。
9.一种发动机组件，包括：
发动机缸体；
发动机罩，安装至所述缸体；
复合油底壳，包括具有开口的凸缘；
其中，所述发动机缸体和发动机罩具有配置为基本与所述油底壳中的开口对齐的开口；
结构支架，配置为至少部分地包围所述油底壳，并具有至少一些与所述凸缘中的开口中的一些对齐的开口；
多个螺栓，其每一个都延伸穿过所述发动机缸体和发动机罩中的一个、所述结构支架以及所述油底壳，以将所述结构支架和所述油底壳安装至所述发动机缸体以及所述发动机缸体罩；其中，所述油底壳的凸缘位于所述结构支架和所述发动机罩以及所述发动机缸体之间；
螺栓压缩限制器，定位在所述结构支架的开口中的一个中，且包括延伸穿过其中的通道；其中，所述螺栓中的一个延伸穿过所述结构支架中的开口中的所述一个，且穿过所述通道；和
调节特征部，配置为当所述螺栓中的所述一个插入所述通道中时，使得所述螺栓压缩限制器在所述结构支架的开口中的所述一个中平动，以跨过位于所述发动机罩以及所述发动机缸体中的所述一个与所述油底壳之间的间隙，所述螺栓压缩限制器因此承载所述螺栓中的所述一个的压缩载荷的至少一部分。
10.如权利要求9所述的发动机组件，其中，所述调节特征部是弹性体元件，该弹性体元件固定至位于所述通道内的螺栓压缩限制器；且其中，所述弹性体元件被配置为在所述螺栓中的所述一个插入所述通道以使得所述螺栓压缩限制器和所述螺栓中的所述一个基本一致地移动时抓紧所述螺栓中的所述一个的外表面。
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