CN106958565B - 与螺纹成型螺钉一起使用的扩展剪切销 - Google Patents

Abstract

公开一种连接系统，该连接系统用于使用定位器和扩展剪切销将第一零件连接至第二零件。第一零件具有第一凸缘并且可为成型零件，诸如进气歧管。第二零件具有第二凸缘并且可为部件，诸如节气门体，用于连接至第一零件。所述部件包括具有内直径的紧固件穿过孔。定位器和扩展剪切销从第一凸缘垂直延伸。所述销包括延伸越过所述凸缘的表面的扩展壁。紧固件接收孔相对于壁在销中同中心地成型。所述壁可从第一直径扩展到第二直径。所述第一直径小于紧固件穿过孔的内直径。所述第二直径至少等于紧固件穿过孔的内直径。

Description

与螺纹成型螺钉一起使用的扩展剪切销

技术领域

本公开发明概念大体涉及包含螺纹成型螺钉的紧固件。更具体地，本公开发明概念涉及与螺纹成型螺钉一起使用的定位器和扩展剪切销。一旦夹紧载荷由于蠕变降低，则定位器和扩展剪切销限制剪切运动。本公开发明概念应用广泛，包括用于将部件连接至模制零件，诸如内燃发动机上的进气歧管。

背景技术

使用螺纹成型螺钉(thread-forming screw)将部件连接至模制零件比使用自由运转的紧固件在材料和生产成本上提供优势，这是由于自由运转的紧固件需要金属插入件。通过避免对插入件的需要，使用螺纹成型螺钉用于部件连接由于循环时间减少和降低的工装成本而提供附加优势。

允许紧固件周围螺纹的形成的机制是局部熔化和改造阳螺纹周围的阴螺纹。由于暴露至温度的塑料的蠕变性，存在材料的固有松弛性，从而导致下降的螺栓拉伸性以及随之而来的在连接处的夹紧载荷的丢失。

要求紧固件的组件的实例是特定部件连接至内燃发动机的进气歧管处。通常，与进气歧管关联的部件包括节气门体、质量空气流量传感器、各类管道和燃料轨。这些部件中的一些，诸如自动节气门体，具有用于与位于进气歧管的入口侧上的凸缘连接的凸缘。现今，由金属(诸如铝)制成的节气门体已很常见，同时，由聚合材料注塑成型的现代进气歧管也很常见。

以往已努力使用螺纹成型螺钉来连接这些部件中的一个，诸如将节气门体连接至模制进气歧管。使用螺纹成型螺钉将节气门体连接至进气歧管有一定的挑战性，这是由于使用表面密封导致夹紧载荷丢失。为了减轻由于进气歧管和节气门体面之间的相对移动而导致的密封件的磨损，通常使用剪切销。

忽略制造工差，当连接两个零件时产生进一步的挑战。通常，被紧固的凸缘的紧固件穿过孔稍微尺寸偏大。因此，例如，当节气门体连接至进气歧管时，节气门体的内直径和进气歧管的内直径可能稍微偏移，这是因为紧固件相对于尺寸过大的紧固件穿过孔来说是松的。因此，当空气从节气门体行进至进气歧管时，这种不匹配可能导致形成涡流，并且可能导致引起车辆的操作者注意的鸣叫声。这种不匹配还可能对发动机的最大进气量产生轻微负面影响，即，轻微损害峰值发动机性能。

因此，尽管对使用螺纹成型螺钉中面对的挑战呈现部分解决方案，但是必须设定剪切销的尺寸，并且调节它们的工差，使得组件可能一直合适地对齐。然而，该方法限制了为阻止相对移动而使用剪切销的效用。存在一些这样的设计：使用开口销或在销的边缘上使用粉碎部件以允许更紧密地装入紧固件穿过孔中。然而，在不妨碍连接基座或垫圈密封功能的情况下，该方法引起了多少材料可能变形或移动的考虑。

因此，将部件连接至模制零件的已知方法达不到要求并且不实用。相应地，仍然需要用于将部件连接至模制零件的改良装置。

发明内容

本公开发明概念克服了有关使用螺纹成型紧固件将部件连接至模制零件的问题。尤其地，本公开发明概念是一种连接系统，该连接系统包括位于成型零件上的第一凸缘、位于部件上用于连接至成型零件的第一凸缘的第二凸缘、用于将部件连接至成型零件的紧固件、从第一凸缘向外延伸的定位器和扩展剪切销、以及通过第二凸缘成型的紧固件穿过孔。

第一凸缘包括连接面。定位器和扩展剪切销包括从第一凸缘的连接面垂直延伸的可扩展壁。紧固件接收孔在销中相对于壁同心地形成。壁可从第一直径扩展到第二直径。紧固件穿过孔包括内直径。第一直径小于紧固件穿过孔的内直径。第二直径至少等于紧固件穿过孔的内直径。

上述壁可分成一个或更多个地方以允许最大化扩展。壁优选地与模制零件整体成型。紧固件可以是螺纹成型紧固件。

在初次装配时，模制零件的定位器和扩展销的壁安装到部件的第二凸缘的紧固件穿过孔中。由于定位器和扩展销的外直径小于紧固件穿过孔的内直径，因此安装将不受干涉，因此不会对成型的连接件造成影响。当自攻螺纹紧固件通过第二凸缘的紧固件穿过孔插入并且插到定位器和扩展剪切销的紧固件接收孔中时，销的壁扩展到紧固件穿过孔中，因此提供牢固的过盈配合。

根据本公开发明概念，在模制零件(诸如进气歧管)的凸缘上设置至少两组定位器和扩展剪切销，其与设置在被连接的部件(诸如节气门体)的凸缘上的紧固件穿过孔连接。此外，在该实例中，紧固件穿过孔设置在节气门体上，并且螺纹插入件设置在进气歧管的凸缘上。在螺纹成型紧固件通过紧固件穿过孔插入之前，定位器销与紧固件穿过孔连接，以与定位器和扩展剪切销接合。通过提供定位器和扩展剪切销，上述两个凸缘被保持在所需定向上，使得这两个凸缘的管道合适地对齐，以显著地消除在接口处的步骤。

当结合附图时，上述优势和其他优势及特点从以下优选实施例的详细描述中将是显而易见的。

附图说明

为了更完全地理解本发明，现应参考在附图中更详细例示并且通过本发明的实例在下文描述的实施例，其中：

图1是节气门体和进气歧管以及垫圈和根据本公开发明概念的螺纹成型紧固件的部分分解透视图。

图2是进气歧管凸缘的面的视图，其展示了从面向外延伸的定位器和扩展剪切销，销包括围绕紧固件接收孔同心形成的壁。

图3是进气歧管凸缘和初步连接至其的节气门体的截面图，其中定位器和扩展剪切销在节气门体的紧固件穿过孔内的适当位置；以及

图4是类似于图3的视图，除了螺纹成型紧固件已经通过形成在节气门体中的紧固件穿过孔插入并且进入形成在进气歧管中的紧固件接收孔中，因此扩展销的壁以在节气门体的紧固件穿过孔内产生过硬配合。

具体实施方式

如本领域中的普通技术人员将理解的，参考任一附图例示和描述的实施例的各种特征可与在一个或多个其他的附图中例示的特征进行组合，以产生未明确例示或描述的替代实施例。所例示的特征的组合为特定应用提供代表性实施例。然而，与本公开教导一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式而言可能是期望的。

图1展示了根据本公开发明概念的进气歧管组件的部分分解图。进气歧管组件通常例示为标号10，其包括进气歧管12和连接部件，连接部件在图中为节气门体14。尽管图1中例示的进气歧管12包括集气室16，其中进气流道18和18’从集气室16延伸，但是进气歧管12可以是任何构造。可安装比例示数量更多或更少数量的流道。

应当理解的是，尽管例示了进气歧管12和节气门体14，但是本公开发明概念的紧固件装置可与连接至模制零件的任何部件一起使用。相应地，附图中展示和本文讨论的所示的进气歧管12和节气门体14是互补的，但并不意在限制。尽管有可能模制零件可由金属成型，但是模制零件优选由聚合材料模制成。此外，连接至模制零件的部件优选由金属成型，但也可由聚合材料成型。

进气歧管12包括连接凸缘20。连接凸缘20包括连接面22。一系列定位器和扩展剪切销24从连接凸缘20的连接面22延伸。优选但非绝对地，定位器和扩展剪切销24与进气歧管12的连接凸缘20整体成型。定位器和扩展剪切销24围绕在连接凸缘20中形成的紧固件孔26同心地成型。如以下提及，定位器和扩展剪切销24的向外延伸壁可分成两个或更多个部分，其可具有单一分离件，或根本可不被分开。

节气门体14包括绕节流板杆30旋转的节流板28。节流板28可由车辆的操作者机械致动，尽管更典型地，节流板28通过例如DC换向器电动机和齿轮系(包含在节气门体壳体和盖内)或其他合适的致动方法致动。

节气门体14包括节气门体连接凸缘32，该凸缘32连接至进气歧管12的连接凸缘20。无螺纹紧固件穿过孔34形成于节气门体连接凸缘32中。尽管四个紧固件穿过孔34穿过节气门体连接凸缘32形成以配合相同数量的定位器销24，但可提供更多或更少数量的紧固件穿过孔34。此外，尽管展示了四个定位器和扩展剪切销24，但是应理解的是，一个或更多个销可为紧密配合销而非图中示出的所示的定位器和扩展类型。对于单一定位器和扩展剪切销24，可能期望与为紧密配合销的剩余的销一起使用。这将视情况而定。

螺纹成型紧固件36用来紧固节气门体14。图1示出的螺纹成型紧固件36的例示形状仅意在例示并不意在限制。上面提到，尽管可使用其他材料，诸如金属，但是模制零件优选地由聚合材料成型。在模制零件使用不是塑料的材料的情况下，将没必要使用螺纹成型紧固件。

密封构件，诸如垫圈38，安装在节气门体连接凸缘32与进气歧管12的连接凸缘20之间。垫圈38可由任何合适的密封材料制成。垫圈接收凹槽39形成在进气歧管12的连接凸缘20的连接面22上。

图2展示了进气歧管12的连接凸缘20的面。在图中，详细示出了均具有紧固件孔26的定位器和扩展剪切销的构造。各定位器和扩展剪切销24包括壁40，壁40围绕紧固件孔26同心地成型并且从连接凸缘20的连接面22向外延伸。尽管所示壁的形状是圆的，但该例示并不意在限制，因为其他形状也是可能的。例如，壁40可包括一个或多个附加部件，诸如粉碎肋部件。壁40可为连续的，其可包括单轴槽，或可分成如图所示的两个壁部分42和42’。

在图3和图4中，示出进气歧管12的连接凸缘20与节气门体14的节气门体连接凸缘32装配。图3和图4中示出的是垫圈接收凹槽39中的垫圈38的截面图。如图所示，节气门体14的连接凸缘32抵靠进气歧管12的连接凸缘20被保持，因此引起垫圈38被压缩，从而在进气歧管12和节气门体14之间形成流体紧密密封。

如以上提及，壁40可为连续的或可包括单轴槽。其也可分成图3和图4中所示的两个壁部分42和42’。所示的壁部分42和42’具有钝端，但应当理解的是，壁部分42和42’的端部也可为锥形的。

在图3中，定位器和扩展剪切销24部分无干涉地插入形成在节气门体连接凸缘32中的其中一个紧固件穿过孔34中。在此位置，如图所示，壁40暂时地安装到紧固件穿过孔34中，在紧固件穿过孔34的壁与定位器和扩展剪切销24的壁40之间留了细长间隙。这种暂时性的安装允许节气门体14与进气歧管12的合适对齐。

在图4中，示出螺纹成型紧固件36安装到紧固件穿过孔34中，并且延伸进入进气歧管12的连接凸缘20的紧固件孔26中。螺纹成型紧固件36在定位器和扩展剪切销24中的插入扭曲壁40，因而导致壁部分42和42’弯曲而非形成螺纹。相应地，壁部分42和42’扩展到紧固件穿过孔34中，使得在壁40和紧固件穿过孔34之间形成牢固接合。如图所示，一旦螺纹成型紧固件26在适当位置，则形成壁部分42和42’的壁40的一个或多个分开件可使壁变形最大化。

本公开发明概念的实施例克服了将部件连接至成型零件(诸如进气歧管)的已知方法面临的挑战。该布置是有效的，其减少了物质和劳力成本，同时保证了有效的连接。

本公开发明概念的定位器和扩展剪切销24可用来实现其他部件的连接，这些部件之前由于部件质量、温度和表面密封件的使用而通过自由运行紧固件连接。这种部件的实例是EGR气门。定位器和扩展剪切销24的使用允许更大程度的成本节约或成本规避，这是由于螺纹成型紧固件所需的所有的插入件可从给定的成型零件中拆除，诸如进气歧管或凸轮盖。这在将插入件输送到部件组装线方面为制造商提供了减少的循环时间和设备成本。

本领域中的技术人员从上述讨论以及从附图和权利要求中将容易地认识到，在不背离由以下权利要求限定的本发明的真实精神和公平范围的情况下，可进行各种改变、修改和变体。

Claims (20)

1.一种节气门体至歧管连接系统，包括：

位于所述歧管上的第一凸缘；

位于所述节气门体上的第二凸缘；

紧固件；

从所述第一凸缘向外延伸的销，所述销可接收所述紧固件以从第一直径扩展到第二直径；

成型在所述第二凸缘中的孔，所述孔具有内直径，所述第一直径小于所述内直径，并且所述第二直径至少等于所述内直径；

其中，所述销可插入到所述孔中。

2.根据权利要求1所述的连接系统，其中，所述第一凸缘具有面，并且其中，所述销相对于所述面垂直延伸。

3.根据权利要求2所述的连接系统，其中，所述销为具有紧固件接收孔的定位器和扩展剪切销，所述紧固件穿过所述第二凸缘中的所述孔并且延伸进入所述销的所述紧固件接收孔，使得所述销从所述第一直径扩展到所述第二直径。

4.根据权利要求3所述的连接系统，其中，所述销包括在所述面上方延伸的可扩展壁。

5.根据权利要求4所述的连接系统，其中，所述可扩展壁是分开的。

6.根据权利要求4所述的连接系统，其中，所述可扩展壁与所述紧固件接收孔同心。

7.根据权利要求5所述的连接系统，其中，所述可扩展壁与所述歧管整体成型。

8.根据权利要求1所述的连接系统，其中，所述紧固件为自攻螺纹紧固件。

9.一种用于将部件连接至模制零件的系统，包括：

模制零件凸缘；

部件凸缘；

紧固件；

销，所述销从所述零件凸缘向外延伸并且与所述零件凸缘整体成型，所述销可接收所述紧固件以从第一直径扩展到第二直径；

孔，所述孔具有在所述部件凸缘中形成的内直径，所述第一直径小于所述内直径，并且所述第二直径等于所述内直径；

其中，所述销可插入到所述孔中。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述零件凸缘具有面，并且其中，所述销相对于所述面垂直延伸。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述销为具有紧固件接收孔的定位器和扩展剪切销，所述紧固件穿过所述部件凸缘中的所述孔并且延伸进入所述销的所述紧固件接收孔，使得所述销从所述第一直径扩展到所述第二直径。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述销包括在所述面上方延伸的可扩展壁。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述可扩展壁是分开的。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述可扩展壁与所述孔同心。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述紧固件为自攻螺纹紧固件。

16.一种用于将具有凸缘的部件连接至具有凸缘的歧管的方法，所述方法包括：

形成装配系统，所述装配系统包括：紧固件、与所述歧管凸缘整体成型的定位器和扩展剪切销，所述定位器和扩展剪切销具有从所述歧管凸缘延伸的壁；以及形成在所述部件凸缘中的孔；

将所述壁放置在所述孔中；以及

在所述扩展剪切销中插入所述紧固件，因而当最初连接时所述壁可在所述孔内移动，但是在插入所述紧固件之后，所述壁扩展到所述孔中以限制在所述孔中的运动。

17.根据权利要求16所述的用于将具有凸缘的部件连接至具有凸缘的歧管的方法，其中，所述歧管凸缘包括连接面，并且其中，所述定位器和扩展剪切销具有长轴线，所述长轴线垂直于所述面。

18.根据权利要求16所述的用于将具有凸缘的部件连接至具有凸缘的歧管的方法，其中，所述定位器和扩展剪切销具有紧固件接收孔，所述紧固件穿过所述部件凸缘中的所述孔并且延伸进入所述定位器和扩展剪切销的所述紧固件接收孔，使得所述扩展剪切销从第一直径扩展到更大的第二直径，并且使得所述壁扩展到所述孔中以限制在所述孔中的运动。

19.根据权利要求16所述的用于将具有凸缘的部件连接至具有凸缘的歧管的方法，其中，所述壁是分开的。

20.根据权利要求16所述的用于将具有凸缘的部件连接至具有凸缘的歧管的方法，其中，所述定位器和扩展剪切销包括紧固件接收孔，所述紧固件接收孔与所述壁同心。

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