CN105026705B - 具有压入配合紧固件孔的模块化组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了具有压入配合紧固件孔的模块化组件。压入配合紧固件孔可包括多个叶瓣区域以及多个接触区域，其中，多个接触区域可在叶瓣区域之间间隔开以与紧固件压入配合接合。紧固件可具有第一直径，并且接触区域可集体限定小于或等于第一直径的假想的第二直径。

Description

具有压入配合紧固件孔的模块化组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月25日提交的第61/768,916号美国临时申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开大致涉及紧固件，更具体地，涉及可用于将不同的模块或子组件附接于一起的紧固件，诸如，将车辆的油盘附接至发动机组。

背景技术

在制造工业，熟练的技工应理解的是，有时需要使用预装的紧固件将部件部分地装配至另一部件。这样可使得能够在不同制造地点处进一步装配(例如，甚至通过不同的制造商进行装配)。通常，仅举几个示例，预装的紧固件包括各种机械式锁定装置(例如，开口挡圈、尼龙螺母等)、螺纹锁定材料(例如，市场上可买到的乐泰(Loctite^TM))产品、或系留紧固件。然而，这些常规预装紧固件需要具有附加重量和费用的附加材料，并且，在一些情况下，这些常规预装紧固件可能不保持紧固件的位置、紧固件的方向，或者紧固件的位置、紧固件的方向二者都不保持。

发明内容

根据一个实施方式，提供了具有压入配合紧固件孔的模块化组件。压入配合紧固件孔包括多个叶瓣区域；以及多个接触区域，该多个接触区域在叶瓣区域之间间隔开以与具有第一直径的紧固件压入配合接合，接触区域可集体地限定小于或等于第一直径的假想的第二直径。

根据另一实施方式，提供来配置为联接至另一部件的模块化组件。该模块化组件包括具有凸缘的盘，该凸缘具有穿过凸缘的至少一个孔；以及压入配合入该至少一个孔内的至少一个紧固件。该至少一个孔中的每个都包括：多个叶瓣区域以及多个接触区域，其中，每个接触区域均位于两个或更多叶瓣区域的相交处，其中，紧固件和孔的压入配合接合与孔的内径相关联，该孔的内径由紧固件的外径以及接触区域限定。

附图说明

以下将结合附图来描述优选的示例性实施方式，在附图中，相同的标号标识相同的元件，在附图中：

图1是发动机组件的分解立体图；

图2A和图2B是可与图1的发动机组件一起使用的示例性压入配合紧固件孔的俯视图。

图3A至图3C是紧固件的侧视图，在该情况下为安装在图2A和图2B的压入配合紧固件孔中的螺栓，其中，在图3A中，紧固件尚未安装，在图3B中，紧固件被部分安装，在图3C中，紧固件被完全安装；

图3D是图3B的紧固件的剖视图；

图4是示出了用于设置具有预装在压入配合紧固件孔中的紧固件的模块化组件的示例性方法的流程图；

图5A是安装在另一示例性压入配合紧固件孔中的紧固件以及垫片的侧视图，其中，垫片与压入配合紧固件孔合作，从而将紧固件保持在适当位置；

图5B是完全安装于发动机组件中的图5A的紧固件、垫片以及压入配合紧固件孔的局部剖视图；

图5C是图5A中所示垫片的俯视图；

图6至图11是其它示例性压入配合紧固件孔的俯视图；

图12A是安装于另一示例性的压入配合紧固件孔中的紧固件以及另一垫片的侧视图，其中，垫片与压入配合紧固件孔合作，从而将紧固件保持在适当位置；

图12B是完全安装于发动机组件中的图12A的紧固件、垫片以及压入配合紧固件孔的局部剖视图；以及

图12C是图12A中所示垫片的俯视图。

具体实施方式

如今的制造商经常要求他们的供应商以模块或子组件(下文中称之为模块化组件)的形式为他们提供部件，然后，制造商可将这些部件与其他部件组合，以便形成更大的组件或甚至于成品。在一些情况下，期望供应商提供具有已经在适当位置的紧固件(例如，螺栓、螺钉等)的模块化组件，以使得制造商可简单地将模块化组件与另一部件排列起来并用已提供的紧固件将它们附接于一起。考虑图1中所示的示例性发动机组件10，其中，供应商提供了具有已在各自孔中安装并对齐的许多紧固件14的油盘12，以使得可将油盘快速且容易地附接至发动机组16。通过接收具有已插入正确的孔中并准备好附接的预装紧固件14的油盘12，制造商能够更快速有效地将油盘12安装至发动机组16。例如，制造商不必保持自己的螺栓库存，也不必花费时间从储仓中寻找螺栓、将螺栓插入合适的孔以及对准螺栓以使得螺栓与发动机组螺栓模式中的相应的安装孔相配合。与提供类似于油盘12的、具有已经在适当位置的紧固件的模块化组件相关的一个问题是，如果没有任何相反的特征，紧固件或螺栓绝对会从模块化组件的孔中掉出或以其它方式变得不对齐。本文中所描述的压入配合的紧固件孔就是为解决该问题而设计的。

发动机组件10包括模块化组件(例如，油盘12)、发动机组16、以及中间衬垫18。油盘12附接至具有许多预装紧固件14的发动机组16的下侧，这些预装紧固件14已经在压入配合紧固件孔30中进行保持并对准，其中，压入配合紧固件孔30位于油盘的周界周围，诸如，在安装凸缘36中。这些紧固件14插入发动机组的安装凸缘36中的相应孔38中。如在本领域中被广泛理解的，薄的、形状互补的衬垫18被压在油盘12与发动机组16之间，并且密封位于油盘12与发动机组16之间的集液槽34。应理解的是，发动机组件10仅是本文中所描述的压入配合紧固件的一个潜在应用或使用，因为压入配合紧固件孔可用于期望提供具有预装紧固件的模块化组件以使得模块化组件可更容易地附接至其它部件的任何应用中(自动的或非自动的)。一些可使用压入配合紧固件孔的其它应用的非限制性示例包括：变速箱盘和正时带、链条、齿轮、凸轮和/或阀盖；因而，术语盘应当广义地理解为包括任何合适类型的盘、盖子、集液槽、盖等。

以下参照图2A和图2B，压入配合紧固件孔30被设计成通过过盈配合(或压入配合或摩擦配合)将紧固件14保持在适当位置，以使得当制造商从供应商接收油盘时，油盘是预装配的并且准备好附接至发动机组16。如在图2A和图2B中更好地示出，压入配合孔30可以是具有至少三个接触或接合的点或区域的多叶形孔(multi-lobal hole)60(例如，60a、60b、60c)，以使得该孔可提供与插入其中的紧固件14的过盈配合节和或压入配合接合。在示出的实施方式中，接触区域60a、60b、60c是尖点，然而，如下所述，这仅仅是一种实施方式。接触区域既可保持紧固件的位置(即，防止螺栓简单地从油盘中掉出)又可保持紧固件的对准或定向(即，保持螺栓笔直或对准，以使得螺栓适当定向以通过孔38和孔40插入)。以下描述针对设置有许多已预安装的紧固件14的油盘12的实施方式，然而，还可以设置具有预安装的紧固件14的油盘/衬垫组合。例如，衬垫18中的压缩限幅器孔40可以是压入配合紧固件孔。在后一种实施方式中，紧固件14可用于在将油盘12和衬垫18从供应商运送至制造商时将油盘12与衬垫18保持在一起。

在图2A中所示的示例性实施方式中，紧固件孔30可以是三叶形的，即，具有由三个叶瓣区域62(附图中具体图示为：62a、62b、62c)限定的形状。叶瓣区域62可彼此邻近，并且每个叶瓣区域都可沿着孔30的内表面64在接触区域60(例如，每个都具有径向地向内指向的点或指针的尖点)处相遇。在一个实施方式中，接触区域60限定了假想的圆形的、对应于紧固件的直径的内直径D_3A(例如，从约6mm至10mm)，并且叶瓣区域62限制于假想的圆形的外直径D_3B(例如，从约8mm至12mm)内。在图2B中所示的具体实施方式中，三叶形孔的形状可由三个重叠的圆(a、b、c)来限定，并且圆a、b和c交叉处的点中的一些可与接触区域60重合。圆a、b和c中的至少一个的直径(例如，各个直径D_3a、D_3b或D_3c)可等于紧固件孔的内径D_3A，或者，在另一实施方式中，所有的圆a、b和c的直径均可等于直径D_3A或者与直径D_3A相差在5％之内(例如D_3A＝D_3a＝D_3b＝D_3c)。另外，叶瓣区域62不一定为圆形，因为叶瓣区域62可以是椭圆形的或者一些其它合适的形状。

如图3A中所示，接纳于压入配合紧固件孔30中的紧固件14是附接特征，诸如螺栓或者螺钉，该附接特征用于将油盘12和衬垫18牢固地安装至发动机组16的下侧。在示出的实施方式中，紧固件14是螺栓，并且包括联接至螺纹柄部分82的头部80，其中，螺纹柄部分82从头部80轴向延伸。头部80的直径可以大于柄部82的直径，以使得头部80不会穿过插入紧固件的孔，并且，根据具体应用，可包括任意数目的接合特征。在图3A至图3D中所示的六角螺栓示例中，头部80具有用于由扳手等进行的接合的六角配置，然而，头部80可替代地配置为车身螺栓、肩螺栓、方头螺栓、扁尾螺栓、头螺栓、机用螺钉、凹头螺钉、定位螺钉、或任何其他类型的合适的紧固件。

柄部82是从头部80轴向远离延伸的长型柄或轴，并且，根据本示例，柄部82包括螺纹部分84以及引导部分86。如图3C所示，螺纹部分84的外螺纹或公螺纹88被设计成与发动机组螺栓模式中的安装孔38中的母螺纹相互作用，然而，这并不是必须的，因为螺纹部分84也可与螺母或一些其它紧固装置相互作用。紧固件的螺纹部分84具有外径(OD_F)可例如在约6mm与10mm之间。在一个示例性实施方式中，外径OD_F比由三叶形孔30的接触区域60限定的内直径D_3A大1％至10％。可选的引导部分86具有光滑外表面，该外表面的直径比螺纹部分的直径消，并且该外表面旨在协助将紧固件14的尖端引导至正在将紧固件14插入的孔中。在其他实施方式中，柄部82不包括引导部分，并且一直至其远端均有螺纹。紧固件14可安装至配合部件中的螺纹盲孔或螺纹通孔。

紧固件14可具有各种尺寸、直径、配置、材料成分等，并且可以是任意已知类型的螺栓、螺钉等。例如，长度、螺纹数、每英寸螺纹数(TPI)、螺距、导程、单元(公制的或英制的)、头部或柄部配置、或任何其它的合适的参数均可根据使用紧固件14的具体应用而改变。虽然本文中所描述的紧固件不限于任何一种类型的紧固件或螺栓，但该示例性紧固件14为M6或M8螺栓。紧固件14可由各种金属(或金属合金)、塑料、或甚至于陶瓷制成，并且紧固件可以镀膜(例如，镀锌、镀锌、镀铬等)或者不镀膜，仅引用一些示例。

为了使过盈配合足以将紧固件14保持在压入配合紧固件孔30中(并且足以保持其对齐)，一旦紧固件14被定位在孔30内，在接触区域60与紧固件14的螺纹88之间的接合就应足以支承紧固件14的重量；如果在接触区域60与紧固件14的螺纹88之间的接合不足以支承紧固件14的重量，螺栓就会简单地通过孔回落(例如，在接合的时候或随后在运输期间)。相反地，在接触区域60与螺纹88之间的接合不应大到阻止螺栓之后的充分安装或旋入至发动机组的孔38中；例如，在螺栓与接触区域之间的过盈配合不应大到其损坏螺纹88的方式会使得该螺纹不能接合发动机组孔38内的母螺纹。另外，该接合不应过度，以致在安装时产生高的或不合规格的螺栓扭矩读数。在一些实施方式中，该接合应当足以保持紧固件相对于安装凸缘32的相对垂直的对齐，以使得制造商不需要在之后进行额外的对齐步骤。在一个示例中，在接触区域60与紧固件14的螺纹88之间的接合可导致螺栓的角位移或角不对准(即，在垂直于衬垫18的表面的线与螺栓的中心轴线之间的角度)，该角度小于或等于约5°；在一些情况下，该角度可能小于或等于1°。如果角不对准大于此，则螺栓可能不能与衬垫中的相应的孔40以及发动机组孔38适当地排列。在另一实施方式中(未示出)，接触区域60在其之上可具有母螺纹，该母螺纹被确定尺寸以接纳紧固件螺纹88，并且该紧固件可被旋入压入配合紧固件孔30中。

图4示出了用于从供应商向制造商提供模块化组件(在该情况下是油盘)的示例性方法100，其中，该模块化组件已经具有一个或多个预安装的紧固件14。从步骤101开始，供应商接收或保持一批紧固件14；在这种情况下，紧固件14为螺栓。然后，供应商通过将紧固件14压入配合通过压入配合紧固件孔30中将紧固件14插入或安装至模块的压入配合紧固件孔30内，从而创建模块化组件(步骤102)。在该示例中，孔30位于油盘安装凸缘32中，并且紧固件14被插入孔内至预定深度。该步骤可手动执行或可通过制造设备进行自动化。当将紧固件14安装至压入配合紧固件孔30中时，紧固件应当被足够深地插入孔中，以使得螺纹88接合接触区域60中的每个。将紧固件14安装入压入配合紧固件孔30中可自动地在竖直且对齐的定向上对齐螺栓，或者可能需要处理螺栓，以以使得螺栓被适当地对齐。同样，可使用手动装置或自动装置来执行该步骤。这时，油盘12可设置有衬垫18也可不设置有衬垫18(例如，将紧固件14压入配合至孔40中)。

在已经将各种紧固件14安装至其各自的孔中之后，可将具有预安装紧固件的模块化组件运送至或以其他方式提供给制造商，从而进行后续装配操作(步骤103)。然后，如上所述，制造商可将油盘12和衬垫18附接至发动机组16的下侧，并且，由于紧固件或螺栓已经安装、校准以及准备就绪，所以制造商可以更高效的方式将油盘12和衬垫18附接至发动机组16的下侧。

应理解的是，所示出的发动机组、衬垫、油盘、以及紧固件仅通过示例的形式给出。发动机组可以是任何其它部件或组件。油盘可以是各种其它的盘、盖子、托盘、板、模块化组件等。并且，紧固件也可如上所述而改变。

还存在模块化组件、紧固件以及/或者压入配合紧固件孔的其它实施方式。在以下所示示例中，相似的参考标号表示相同或类似的元件或功能。

例如，图5A至图5C示出了可用于改善紧固件或螺栓的对齐的垫片120以及紧固件114。在所示出的实施方式中，垫片120一般是具有第一外径OD_S1(可小于、大于或等于紧固件的头部180的直径；在这里，第一外径OD_S1示出为约等于头部的直径)的空心圆柱体。垫片的第一端部122可距头部180最近，而第二端部124可距头部最远。第二端部124的外径OD_S2可比第一端部122的外径消，从而在第一端部122与第二端部124之间具有肩部126(即，OD_S2<OD_S1)。多个间隙128可从第二端部124朝向肩部126轴向延伸(例如，所示出的三个间隙可与孔30中的接触区域60相对应)(还参照图5C)。当间隙128围绕接触区域60共同定位以使得第二端部124不妨碍紧固件114在孔30中的压入匹配时，第二外径OD_S2被确定尺寸以安装在油盘安装凸缘32中的压入配合紧固件孔30内。在一些情况下，垫片的第二端部124也可在安装期间压入配合至孔的叶瓣区域62中。垫片的内径ID_S应大到足以使垫片可安装在紧固件114的柄部182的顶部之上。

图5B与图3C的类似之处在于，图5B示出了具有垫片120的紧固件，该紧固件充分地安装至发动机组16，从而将油盘12和衬垫18固定在紧固件与发动机组16之间。图5B还示出了在压入配合紧固件孔30内的第二外径OD_S2以及匹配或靠在靠近孔30的凸缘32的肩部126。这种嵌套关系可改善螺栓114的对准，以使得螺栓114更竖直，并且在最后安装入发动机组(图5B)内期间可保持垫片120，以使得制造商不必执行去除垫片120的附加步骤。

在图12A至图12B中所示的另一垫片实施方式中，垫片的内径可具有与图2A和图2B所示的设置类似的多叶形设置。例如，内径可具有叶瓣62a、62b、62c以及接触区域60a、60b、60c。类似地，直径D_3A可适当地确定尺寸，从而进行与紧固件182的螺纹的压入配合接合。在该实施中，第二端部124可为连续的圆形；即，第二端部124可不具有间隙128(如参照图5A至图5C所述)。另外，凸缘32中的孔30'可以是圆的，并且被确定尺寸以接纳垫片120'的第二端部124'。另外，如本领域技术人员所理解，当将垫片安装至凸缘32中时，第二端部124'可被钉入或敲入适当位置。因而，如图12A所示，第二端部124'的一部分可折向凸缘32的相对侧。当然，用于固定垫片120'的方式也是可行的，包括将垫片压入配合至孔30'中。

在图5A至图5C中以及图12A至图12C中所示的实施中，由于垫片(120、120')的轴向长度可大于凸缘32的轴向深度，所以垫片可改善螺栓的夹持长度，从而改善对准。另外，当将油盘12装配至发动机组16时，垫片实施将紧固件182置于张力中，从而提高了在盘上的夹持力。垫片可由任何合适的材料组成，例如一种或多种金属或一种或多种塑料。

在图6中所示的另一垫片实施方式中，垫片620可具有任意形状(例如，圆形)；并且在安装凸缘中的孔可具有互补的形状(例如，圆形)。靠近第二端部624的、垫片的外径可略微大于安装凸缘孔的直径，以使得可将垫片压入配合至安装凸缘孔中。虽然垫片620可以是通过式大致圆柱形中空，但是垫片的内表面644可具有轴向延伸的突出部，其中，每个突出部都径向地向内延伸至尖端或接触区域660。接触区域660可限定直径D_3A，直径D_3A比紧固件略小，以使得一旦将垫片620安装在安装凸缘中时，就可通过接触区域660压入配合紧固件。

在其它实施方式中，压入配合固定孔可具有不同的形状。并且在一些情况下，接触区域60可以是平坦的，而非角度尖点。例如，在图7所示的一个实施方式中，固定孔730可以是三角形的并具有接触区域760。或者，例如在图8中，接触区域860可具有索引部(index)或尖端或突出部(例如，从安装法兰中的圆孔830延伸的索引部)。在其它实施方式中，接触区域的数目可变化；例如，可有4个、5个、6个或更多接触区域。在图9中，示出了4个接触区域960，并且孔930是正方形的。在图10中，示出了5个接触区域1060，并且孔1030是星形的。在图11中，示出了6个接触区域1160，并且孔1130是六角形的。因而，如图7至图11所示，叶瓣区域不一定是圆形的，而是可具有各种形状和尺寸。

还存在其它实施方式。例如，由低密度泡沫或其它合适的材料制成的附加环形保持特征和对准特征可围绕螺栓插入，从而协助在孔内保持和对准螺栓，如第61/807,008号美国专利申请中所述，该申请通过引用全部并入本文。

应理解的是，以上描述不是对本发明的限定，而是对本发明的一个或多个优选的示例性实施方式的描述。本发明并不限于本文中公开的具体实施方式，而是仅由所附的权利要求书限定。另外，包括在前面的描述中的陈述涉及具体实施方式，并且除了在上面明确定义了术语或措辞的情况以外，不应被解释成对本发明的范围或者权利要求中所使用的术语的限定上的约束。对于本领域的技术人员，所公开的实施方式的各种其他实施方式和各种变型和修改将变得显而易见。所有这种其他实施方式、变化和修改都旨在落入所附权利要求书的范围内。如本说明书和权利要求书中所使用，术语“例如(for example)”、“例如(e.g.,)”、“例如(for instance)”、“如(such as)”和“像(like)”以及动词“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”及它们的其他动词形式中每个在与一个或多个部件或其他项目的列表结合使用时均应被解释为开放的，即，意味着该列表并不应被视为排出其他、附加的部件或项目。其他术语应被解释成使用它们最宽泛的合理含义，除非它们用在要求不同解释的上下文中。

Claims (13)

1.一种具有压入配合紧固件孔的模块化组件，所述模块化组件包括：

凸缘，所述凸缘限定孔；以及

垫片，所述垫片接纳在所述孔中，且在所述凸缘的所述孔中限定所述压入配合紧固件孔，所述压入配合紧固件孔包括：

多个叶瓣区域；以及

多个接触区域，在所述叶瓣区域之间间隔开以与紧固件压入配合接合，所述紧固件具有第一直径，所述接触区域集体地限定假想的第二直径，所述第二直径小于或等于所述第一直径；

其中，所述垫片限定肩部，所述肩部被配置为使所述紧固件的头部远离所述凸缘。

2.如权利要求1所述的模块化组件，其中，所述压入配合紧固件孔具有三个叶瓣区域，所述叶瓣区域由三个重叠的椭圆限定。

3.如权利要求1所述的模块化组件，其中，所述接触区域中的每个都包括尖点。

4.如权利要求1所述的模块化组件，还包括具有柄的紧固件，所述柄具有所述第一直径，其中，所述柄能够滑动地接纳在所述压入配合紧固件孔中，其中，当所述柄位于所述压入配合紧固件孔中时，所述垫片的所述肩部与所述紧固件的所述头部接触，且所述紧固件的位置与定向被保持。

5.如权利要求4所述的模块化组件，其中，所述紧固件的所述柄沿所述柄的轴向长度具有多个公螺纹，从而接合所述接触区域，其中，所述公螺纹适于靠所述接触区域压入配合以及然后由母螺纹接纳。

6.如权利要求4所述的模块化组件，其中，所述第一直径比所述假想的第二直径大1％至10％。

7.如权利要求4所述的模块化组件，其中，所述紧固件的所述柄相对于所述凸缘的定向保持在5度以内。

8.如权利要求4所述的模块化组件，还包括盘，所述盘包括所述凸缘，其中，所述盘是油盘、变速箱盘、正时带盖、链盖、齿轮盖、凸轮盖、或阀盖中的一种。

9.如权利要求1所述的模块化组件，其中，当所述紧固件位于所述垫片的所述压入配合紧固件孔中时，所述紧固件相对于所述凸缘的位置与定向被保持。

10.一种被配置为联接至另一部件的模块化组件，所述模块化组件包括：

盘，具有凸缘，所述凸缘具有在其中接纳垫片的第一孔，所述垫片具有穿过所述垫片的至少一个第二孔，所述至少一个第二孔延伸穿过所述凸缘的所述第一孔；以及

至少一个紧固件，在所述至少一个第二孔中压入配合，所述紧固件具有与所述垫片的肩部接触的头部，通过所述肩部使得所述紧固件的所述头部远离所述凸缘；

其中，所述至少一个第二孔中的每个包括：

多个叶瓣区域；以及

多个接触区域，每个所述接触区域都位于两个或更多所述叶瓣区域的相交处，其中，所述紧固件与所述至少一个第二孔的压入配合接合与所述至少一个第二孔的内径相关联，所述至少一个第二孔的内径由所述紧固件的外径以及所述接触区域限定。

11.如权利要求10所述的模块化组件，其中，所述接触区域是向内径向延伸的尖点。

12.如权利要求10所述的模块化组件，其中，所述肩部接触所述紧固件的所述头部以使得所述肩部保持所述头部的对准，其中所述至少一个紧固件配置为在所述至少一个第二孔内保持位置与方向，直至所述模块化组件通过所述至少一个紧固件固定地联接至所述另一部件。

13.如权利要求12所述的模块化组件，其中，所述紧固件的纵轴线的定向相对于所述凸缘保持在5度以内。