CN107013383B - 成角度的紧固件 - Google Patents

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Abstract

一种用于传导流体的系统中的接头，其具有通过紧固件连接在一起的第一管道和第二管道。典型地，紧固件放置到固定至管道的凸耳中并且紧固件的轴与管道沿相同方向延伸。当管道为塑料并且紧固件为金属时，塑料的蠕变大于金属使得接头在一段时间后不能适当的密封。为了防止这样的情况，公开了具有相对于管道成角度安装的紧固件的接头。凸耳也相对于管道成一定的夹角：与管道的其中一个形成钝角的凸耳与另一个管道上的形成为互补的锐角的凸耳相配合。在一个实施例中，一对紧固件的轴大体上垂直。

Description

成角度的紧固件
技术领域
本公开涉及流体流动通过的管道中与接头相关联的凸缘或者凸耳中的紧固件。
背景技术
内燃发动机的进气口由多个部件形成，它们一些通过焊接并且一些通过紧固件连接在一起。提供紧固件接头以帮助发动机系统的组装以及正常使用。
提供紧固件将接头10(其在图1的实例中是电子节气门体(ETB)12)连接至进气歧管32。图1的组件10的分解图中示出了仅一部分的ETB 12和仅一小部分的进气歧管32。当组装时ETB 12具有的开口14与进气歧管32中的开口44流体连接。三个或者四个紧固件22(图1中的截面图中示出的仅为两个)穿过ETB 12中的通孔16并且进入螺纹孔36。在凸耳18中提供的孔16从ETB 12的管道部分向外延伸。ETB 12具有圆形凹槽20，垫圈24位于圆形凹槽20内。当通过紧固件22拉动ETB 12抵靠进气歧管32挤压垫圈24时，垫圈24密封接头10。
进气歧管32具有凸耳34，凸耳34内提供有插入件38，插入件38具有的内螺纹36与紧固件22的螺纹相配合(mate)。插入件38具有桩块40以防止插入件38的旋转。可选的，插入件38具有凸边或者凹槽的外部表面以防止旋转。
ETB 12由金属制成并且进气歧管32通常为注塑成型的塑料，其中紧固件22和插入件38由金属制成。插入件38可以通过包覆成型或者通过加热插入件安装在进气歧管32中，然后将插入件压入凸耳34中的孔内，其中，插入件熔化相邻的塑料。当塑料冷却时，插入件38被捕获。任一组装技术引入额外的步骤和复杂性以及成本。还有，由于紧固件22和插入件38由金属制成，其相比于现有的塑料部件增加了重量。
为了简化，图2中示出了用于接头50的替代方法，在接头50中ETB 12与进气歧管52连接。具有内部管道54的进气歧管具有向外延伸的凸耳58。在制造时，在凸耳58中不存在螺纹孔56。螺纹紧固件26是自攻型的并且在组装期间形成螺纹孔56。然而，已经发现，在测试这种构造时，螺纹孔56中的螺纹随时间蠕变，而金属紧固件26的螺纹不以这种方式蠕变。在某些点当蠕变量很大时，由紧固件26与螺纹孔56的连接提供的夹紧载荷减小到零。ETB 12中的通孔16设置有一些附加的间隙以允许根据制造公差进行正确的组装。利用不为零的夹紧负载，防止ETB 14和进气歧管52相对于彼此移动。然而，当夹紧负载变为零时，两者相对于彼此如箭头55所示的左右移动。这导致垫圈24的微动磨损和接头50的失效从而导致泄漏。
期望一种在组件配置中避免插入件38的具有长使用寿命的组件配置。
发明内容
为了克服现有技术中的至少一个问题，公开了一种用于内燃发动机的具有电子节气门体(ETB)的进气系统。利用至少一个紧固件该ETB连接至进气歧管。ETB具有管道，管道具有至少一个从该管道向外延伸的连接元件。在ETB的连接元件中限定孔以容纳每个紧固件。进气歧管具有管道，该管道具有至少一个从该管道向外延伸的连接元件。紧固件穿过ETB中的孔并且与限定在进气歧管的连接元件中的螺纹相接合。紧固件的其中一个的中心轴线与ETB的中心线形成15°到135°的夹角。
从ETB的管道延伸的连接元件包括围绕ETB的管道的周围布置的多个凸耳。从进气歧管的管道延伸的连接元件具有多个凸耳，多个凸耳在组装时与ETB的凸耳对齐。提供的紧固件穿过围绕ETB的管道的周围的每个凸耳。
与ETB相关联的凸耳从ETB的管道延伸，使得凸耳的外侧表面相对于邻近凸耳的ETB的管道形成钝角。
从ETB的管道延伸的连接元件具有凸缘，该凸缘包围管道并且该凸缘形成截头圆锥的表面；从进气歧管的管道延伸的连接元件包括凸缘，该凸缘包围管道并且该凸缘形成截头圆锥，并且与进气歧管相关联的凸缘的外侧表面和与ETB相关联的凸缘相配合。
更具体地，公开了一种适用于传导流体的接头，其包括第一和第二管道，该第一和第二管道的每个具有从第一管道向外延伸多个凸耳；通孔，该通孔限定在与第一管道相关联的多个凸耳中；以及螺纹紧固件，螺纹紧固件插入至少两个通孔中。螺纹紧固件的轴相对于第一管道的表面成角度。
螺纹紧固件的轴和第一管道的表面之间的夹角在15°至135°的范围内。
在一些实施例中，定位在彼此横跨管道的凸耳中的两个紧固件的轴大致垂直。
第一管道的凸耳是第一凸缘的一部分并且第二管道的凸耳是第二凸缘的一部分。
第一凸缘形成截头圆锥的表面并且第二凸缘形成立体的截头圆锥。
第一管道和第二管道包括塑料并且紧固件包括金属。在可选的实施例中，第一管道包括金属。
圆形凹槽限定在第一和第二接头的其中一个中；圆形垫圈放置在圆形凹槽中；并且当紧固件紧固时垫圈被挤压以便拉动第一管道抵靠第二管道。
在一个实施例中，第一和第二管道的其中一个是电子节气门体的一部分并且管道的另一个是进气歧管的一部分。
公开了一种形成流体传导接头的制造方法。制造具有向外延伸的凸耳以及限定在凸耳中的通孔的第一管道。并且，制造具有向外延伸的凸耳的第二塑料管道。将金属的螺纹紧固件滑动通过第一管道的孔，将紧固件的螺纹与第二管道的凸耳接合。紧固件的轴与第一管道形成锐角。
第一和第二管道的其中一个具有限定在管道的表面中的圆形凹槽，表面在安装时面向管道的另外一个。在将紧固件的螺纹与和第二管道相关联的凸耳接合之前，将圆形垫圈安装至圆形凹槽中。
在一些实施例中，一对紧固件的轴的中心线是基本上垂直的。
附图说明
图1是用于流体运输管道的现有技术接头的示意图。
图2是用于流体运输管道的可选接头的示意图。
图3和图6是根据本公开的实施例的用于流体运输管道的可选接头的示意图。
图4和图5分别是具有凸耳和凸缘的流体运输接头的端视图。
具体实施方式
如本领域普通技术人员理解的，参考任何一个附图示出和描述的实施例的各种特征可以与一个或多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的替代实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能需要与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。无论是否明确描述或示出，本领域普通技术人员可以认识到类似的应用或实施方式。
图3中示出的ETB 62和进气歧管70形成了接头60。ETB限定了具有中心线67的管道64并且进气歧管70限定了具有中心线77的管道74。蝶形阀或节气门66被示出为在管道64中。节气门66绕着枢轴65枢转以控制通过管道64的流量。ETB 62配备有多个凸耳68，凸耳68从ETB 62向外延伸。凸耳68与ETB 62的壁不正交。凸耳68的外侧表面与ETB 62的壁形成钝角72。凸耳68具有通孔84，紧固件82穿过通孔84。进气歧管70具有凸耳78。紧固件82是自攻型的并且在凸耳78中形成螺纹。紧固件82的轴线75相交于近似为直角的夹角88。该直角是非限制性的。可选的，轴线75之间的夹角可以根据封装和其它约束变大或者变小。然而，具有平行或接近平行的两个紧固件的轴线的现有技术不适用于解决已知的微动磨损(fretting)问题。如果进气歧管70由塑料制成并且紧固件82由金属制成，随着时间的过去，在塑料中形成的螺纹中的蠕变可导致减小的夹紧载荷。然而，不同的图2中示出的情况，其中图2中的箭头55示出的来回运动导致垫圈24的失效。继续参考图3，由于在凸耳68和接口92处的表面之间的角部，接口90处不可能产生往复运动。此外，在接口92处的震动可能沿着紧固件82的轴线起作用。
在图1至图3中，沿着两个紧固件截取横截面。图4中示出了在壁100的周围提供四个凸耳102的实施例。由于凸耳102是成角度的(即，不位于图4的平面中)，通孔104示出为椭圆形。图5中示出了具有凸缘112的管道110的可选实施例，凸缘112围绕壁110并且凸缘112具有四个通孔114。凸缘112(由于其是成角度的)形成圆锥的一部分，即截头圆锥的表面。配合管道也具有向外延伸的圆锥管道，其可以是立体的(solid)截头圆锥。图3分别示出了ETB62和进气歧管70的凸耳68和78。如果凸耳围绕管道而不是分立的凸耳，ETB 62可具有向外延伸的截头圆锥的表面并且进气歧管可具有向外延伸的立体的截头圆锥。
图4和图5示出了四个均匀隔开的孔。然而，可以使用更少或者更多的孔。此外，该孔可以不均匀隔开。为了确保合适的安装，在四个孔的实例中，相邻的一对孔可以围绕相关联的管道的周围以80°隔开，使得难以错误装配配合部件。在使用凸耳的实施例中，不是所有的凸耳需要相同的夹角。这可以用于进一步防止现有技术实例中穿过凸耳的表面的紧固件是全部平行时发生的微动磨损。附加地，这样的定向可以有助于封装。
在图3中凸耳68和78是成角度的。图6中示出了可选方案，其中具有中心线152的管道150连接至管道170。管道150具有包括通孔160的凸耳164，紧固件156穿过通孔160放置。提供垫圈用以密封管道150和170之间的接口。紧固件162是自攻型的并且在与管道170相关联的凸耳166中形成螺纹162。紧固件156的轴线相对于中心线152形成夹角180。紧固件156的轴线之间相交的夹角形成了夹角184，夹角184大约为直角。紧固件156距离中心线152成等量的夹角(图6中示出为夹角180)。然而，在可选的实施例中，与左面一个紧固件156相关联的夹角不需要相同于与右面一个紧固件156相关的夹角。凸耳164与管道150腹板连接(webbed with)，其为接头提供更大的刚性。在可选的实施例中，凸耳164不具有足量的腹板以减轻重量。
ETB和进气歧管是在若干个实施例中的元件。然而，本公开应用于用于传导流体的任何连接的管道。示出的该管道是直线的。然而，管道可以是弯曲的以适应封装装或者其它设计考虑。中心线在邻近于连接的管道的接口的直线部分的上方，其中紧固件的夹角限定在该处。
尽管相对于特定实施例详细描述了最佳方式，但是本领域技术人员将认识到在所附权利要求的范围内的各种替代设计和实施例。虽然各种实施例可以被描述为相对于一个或多个所需特性提供优点或者优于其它实施例，但是如本领域技术人员所知，取决于具体应用和实施方式，一个或多个特性可能进行折衷以实现所需的系统属性。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐久性、寿命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可用性、重量、可制造性、易于组装等。相对于一个或多个特性，特征在于比其它实施例或现有技术实施方式较低期望的本文描述的实施例不在本公开的范围之外并且可以期望用于特定应用。

Claims (17)

1.一种用于内燃发动机的进气系统，包括：
电子节气门体，所述电子节气门体通过至少一个紧固件连接至进气歧管，其中：
所述电子节气门体具有管道，所述管道具有从所述管道向外延伸的至少一个连接元件；
通孔限定在所述电子节气门体的连接元件中以容纳每个紧固件；
所述进气歧管具有管道，所述管道具有从所述管道向外延伸的至少一个连接元件，所述进气歧管的连接元件的外侧表面与所述进气歧管的管道的外侧壁的夹角为钝角；
所述紧固件穿过所述电子节气门体中的所述通孔，并且所述紧固件与限定在所述进气歧管的连接元件中的螺纹相接合；
所述紧固件的其中一个的中心轴线与所述电子节气门体的中心线形成15°至135°的夹角；并且
与所述电子节气门体相关联的连接元件从所述电子节气门体的所述管道延伸，使得所述电子节气门体相关联的连接元件的外侧表面相对于邻近所述电子节气门体相关联的连接元件的所述电子节气门体的所述管道形成钝角。
2.根据权利要求1所述的进气系统，其中：
从所述电子节气门体的所述管道延伸的所述至少一个连接元件包括围绕所述电子节气门体的所述管道的周围布置的多个凸耳；
从所述进气歧管的所述管道延伸的所述至少一个连接元件包括多个凸耳，所述凸耳在组装时与所述电子节气门体的所述凸耳对齐；并且
紧固件被设置成穿过围绕所述电子节气门体的所述管道的周围的每个所述凸耳。
3.根据权利要求1所述的进气系统，其中：
所述电子节气门体的所述管道包括金属、所述进气歧管的所述管道包括塑料并且所述紧固件包括金属。
4.根据权利要求1所述的进气系统，其中：
从所述电子节气门体的所述管道延伸的所述至少一个连接元件包括凸缘，所述凸缘包围所述管道并且形成截头圆锥的表面；
从所述进气歧管的所述管道延伸的所述至少一个连接元件包括凸缘，所述凸缘包围所述管道并且形成截头圆锥；并且
与所述进气歧管相关联的所述凸缘的外侧表面和与所述电子节气门体相关联的所述凸缘相配合。
5.一种适用于传导流体的接头，包括：
第一和第二管道，所述第一和第二管道的每个具有从各自关联的管道向外延伸多个凸耳，所述凸耳的表面相对于各自关联的管道形成钝角；
通孔，所述通孔限定在与所述第一管道相关联的所述多个凸耳中；以及
螺纹紧固件，所述螺纹紧固件插入至少两个所述通孔中并螺纹旋进与所述第二管道关联的所述凸耳中。
6.根据权利要求5所述的接头，其中，所述螺纹紧固件的轴和所述第一管道的所述表面之间的夹角在15°至135°的范围内。
7.根据权利要求5所述的接头，其中，定位在彼此横跨所述管道的所述凸耳中的两个所述紧固件的轴大致垂直。
8.根据权利要求5所述的接头，其中，所述第一管道的所述凸耳是第一凸缘的一部分并且所述第二管道的所述凸耳是第二凸缘的一部分。
9.根据权利要求8所述的接头，其中，所述第一凸缘形成截头圆锥的表面并且所述第二凸缘形成立体的截头圆锥。
10.根据权利要求5所述的接头，其中，所述第一管道和所述第二管道包括塑料并且所述紧固件包括金属。
11.根据权利要求5所述的接头，其中，所述第一管道包括金属、所述第二管道包括塑料并且所述紧固件包括金属。
12.根据权利要求5所述的接头，其中，圆形凹槽限定在所述第一和第二接头的其中一个中；圆形垫圈放置在所述圆形凹槽中；并且当所述紧固件紧固时所述垫圈被挤压以便拉动所述第一管道抵靠所述第二管道。
13.根据权利要求5所述的接头，其中，所述第一和第二管道的其中一个是电子节气门体的一部分并且所述管道的另一个是进气歧管的一部分。
14.一种形成流体传导接头的制造方法，包括：
制造具有向外延伸的凸耳以及限定在所述凸耳中的通孔的第一管道，所述第一管道具有预先确定的内部直径；
制造具有向外延伸的凸耳的第二管道，所述第二管道的内部直径为所述预先确定的内部直径；
将金属的螺纹紧固件滑动通过所述通孔；以及
将所述紧固件的螺纹与所述第二管道的所述凸耳接合，其中，所述紧固件的轴与所述第一管道形成锐角，
其中，所述第一管道的凸耳的外侧表面相对于所述第一管道形成钝角，所述第二管道的凸耳的外侧表面相对于所述第二管道形成钝角。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一和第二管道的其中一个具有限定在所述管道的表面中的圆形凹槽，所述表面在安装时面向所述管道的另外一个，所述方法还包括：
在将所述紧固件的所述螺纹与所述第二管道相关联的凸耳接合之前，将圆形垫圈安装至所述圆形凹槽中。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一和第二管道的其中一个是电子节气门体的一部分并且所述管道的另一个是进气歧管的一部分。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，一对所述紧固件的轴的中心线是基本上垂直的。
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