CN107035578A - 用于将具有柔性环的进气歧管凸缘附接到凸轮盖的压缩限制紧固件 - Google Patents

Abstract

一种压缩限制紧固件总成包括具有附接凸缘和在凸缘的附接侧上形成的成型且经调节的柔性环的塑料进气歧管、具有螺纹附接插入件的塑料凸轮盖、用于将进气歧管附接到凸轮盖的压缩限制螺栓紧固件和当完全插入其附接位置时防止对塑料部件的过度压缩和可能损坏同时提供100％压缩的弹簧杆压缩限制器。进气歧管的柔性环与通过进气歧管附接凸缘形成的紧固件孔同心。弹簧杆压缩限制器包括具有上端和下端的管状主体。弹簧杆凸缘附接到管状主体的上端，而深度限制凸缘附接到下端。

Description

用于将具有柔性环的进气歧管凸缘附接到凸轮盖的压缩限制 紧固件

技术领域

所公开的发明构思总体上涉及用于将车辆发动机的部件彼此附接的紧固件装置。更具体地，所公开的发明构思涉及一种用于将塑料进气歧管凸缘附接到塑料凸轮盖的紧固件装置，该紧固件装置包括在进气歧管凸缘的下侧上的成型柔性环、具有螺纹插入件的凸轮盖和弹簧杆压缩限制紧固件。

背景技术

在机动车辆群体中有用来降低发动机和动力传动系统重量试图提高燃料经济性的持续努力。作为该努力的关键部分，许多传统上由相对重的材料(比如钢和铸铁)制成的发动机结构部件现在由较轻的金属制成。这些较轻的材料中的一个是铝，该铝约是由铁制成的可比部件的重量的三分之一。其他轻质金属(比如镁)也已取代较重的钢和铸铁。镁本身约是铝重量的三分之二。

尽管这些较轻的金属容易显示出它们优于钢和铸铁的重量优势，但是这些金属，特别是镁，生产困难且昂贵。此外，这些金属，特别是镁，可能在附接点失效。此外，在镁的情况下，该材料易受热膨胀系数的不匹配的影响，这在不同材料彼此附接时存在问题。此外，许多镁合金当在高操作温度普遍的内燃发动机应用中置于热负荷下时，表现出不可接受水平的称为“蠕变”的现象。热蠕变的结果可以是夹紧力的减小以及在附接点处紧固件松动的增加的可能性。因此，镁的使用比例如在制造发动机部件中使用铝作为钢和铸铁的替代物具有更大的挑战。

响应于与在相关联的发动机部件生产中轻质金属(比如铝和镁)使用相关的问题，一些机动车制造商已经抛弃将金属完全用于这些部件。作为替代，一些制造商已经将若干聚合材料中的任何一种用于这些部件。各种材料——比如增强塑料材料(比如玻璃填充尼龙或玻璃填充或碳增强聚丙烯)——已用于发动机部件的生产。

尽管优于钢和铸铁提供有吸引力的重量优点并且提供比使用铝或镁的部件生产更低的成本和更容易的制造，但是由塑料复合材料制成的发动机部件也遭受与由镁制成的部件相关联的蠕变问题。随着时间的推移，用于将复合部件附接到基板的螺栓可能最终从复合材料中退出，因为螺栓周围的区域从螺栓下方向外蠕变。这通常是内燃发动机的固有振动的结果，并且这种情况在发动机使用时间越长时就越明显。

若干设计的紧固件已经用来将一个塑料发动机部件紧固到另一个试图克服上述使用中的挑战。这种紧固件必须适当地设计为防止对相对脆性的塑料部件的损坏。这种紧固件的示例是已经用来可将第一塑料发动机部件螺纹附接到第二塑料发动机部件的弹簧杆紧固件。然而，与所产生的接头相关联的公差导致存在在一个极端处的紧固件弹簧的过度压缩和压缩不足或在另一极端处的紧固件弹簧的压缩完全不存的情况。

在车辆技术的许多领域中，总是存在与附接车辆发动机的塑料部件的装置相关联的改进的空间。

发明内容

所公开的发明构思克服了将内燃发动机的第一塑料部件附接到第二塑料部件的已知方法的问题。通常，所公开的发明构思提供一种具有在其附接侧上形成的成型且经调节的柔性环的进气歧管凸缘。凸轮盖具有附接插入件。用于将进气歧管附接到凸轮盖的压缩限制紧固件总成包括弹簧杆压缩限制器，该弹簧杆压缩限制器在完全插入其附接位置时防止过度压缩同时提供100％压缩。

特别地，压缩限制紧固件总成包括进气歧管、凸轮盖、压缩限制螺栓紧固件和弹簧杆压缩限制器。进气歧管凸缘具有紧固件通过孔、下侧和从下侧延伸的柔性环。柔性环与孔同心。

螺纹凸轮盖包括具有接收螺栓的内螺纹孔的外部滚花插入件。螺纹插入件可以是任何形状，但是优选是锥形形状。螺纹插入件包括设置在其上端处的轴承套环，该轴承套环起弹簧杆压缩限制器的轴承面的作用。

弹簧杆压缩限制器包括具有上端和下端的管状主体。弹簧杆凸缘附接到管状主体的上端，而深度限制凸缘附接到下端。

在初始安装压缩限制螺栓紧固件时，弹簧杆凸缘就宽松地装配在螺栓头和塑料进气歧管的上表面之间。随着增加量的扭矩被施加到压缩限制螺栓紧固件，弹簧杆凸缘向外张开抵靠塑料进气歧管的上侧。螺栓继续螺纹插入凸轮盖插入件中直到压缩限制器的深度限制凸缘与螺纹插入件的轴承套环完全接触。在这点上，弹簧杆凸缘张开到其最大程度，并且塑料进气歧管凸缘固定地附接到凸轮盖。

压缩限制螺栓紧固件完全螺纹插入到凸轮盖插入件中被实现，而不会损坏塑料进气歧管或塑料凸轮盖，并且即使在极端发动机振动的情况下也不会有螺栓松动的可能性。柔性环——与压缩限制螺栓紧固件和弹簧杆压缩限制器结合——提供接头坚固性而不使用附加部件，从而减少材料成本和装配时间。

结合附图，从下面优选实施例的具体实施方式，上述优点和其他优点和特征将显而易见。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在应参照附图中更详细地示出的且下面通过本发明的示例描述的实施例，附图中：

图1是在压缩限制紧固件初始附接时本发明的压缩限制紧固件总成的剖视图；

图2是沿图1的线2-2截取的剖视图，示出了柔性环相对于紧固螺栓的同心设置；

图3是通过本发明的压缩限制紧固件附接到凸轮盖的进气歧管凸缘的剖视透视图；

图4是通过本发明的压缩限制紧固件附接到凸轮盖的进气歧管凸缘的另一剖视图；以及

图5是与图1相似的视图，但示出了已经螺纹插入到其完全插入位置的压缩限制紧固件。

具体实施方式

在下面的附图中，相同的附图标记将用来指代相同的部件。在下面的描述中，各种操作参数和部件被描述用于不同构造的实施例。这些具体参数和部件作为示例包括在内并且不意味着限制。

参照图1至4，根据所公开的发明构思提供总体上示为10的压缩限制紧固件总成。该紧固件总成10包括压缩限制螺栓紧固件12，该压缩限制螺栓紧固件12用来将塑料进气歧管凸缘14附接到塑料凸轮盖16。应当理解的是，尽管如图所示且所讨论的公开的发明构思旨在用来将塑料进气歧管凸缘14附接到如图所示的塑料凸轮盖16，但是所公开的发明构思的压缩限制螺栓紧固件12也可以使用以将几乎任何塑料部件附接到另一塑料部件。

压缩限制螺栓紧固件12包括螺栓头18和螺栓杆20。根据具体应用，螺栓杆20具有可以是螺纹的或无螺纹的上部22。螺栓杆20还包括螺纹的下部24。

锥形的外部滚花螺纹插入件26设置在压缩限制螺栓紧固件12被螺纹附接到其中的部件中。在这种情况下，锥形的螺纹插入件26被螺纹装配到在塑料凸轮盖16中形成的锥形孔27中。轴承套环28装配到锥形的螺纹插入件26的外端。

轴承套环28比锥形的螺纹插入件26的上端更宽，从而限制锥形的螺纹插入件26在装配时可以被螺纹插入到锥形孔27中的深度。应当理解的是，尽管插入件26被示出为是锥形的，但是针对该目的，其它形状的插入件26可以同样适用。

提供弹簧杆压缩限制器30以在将塑料进气歧管凸缘14固定到塑料凸轮盖16时，在将压缩限制螺栓紧固件12插入到锥形的螺纹插入件26中时提供一致的且有保证的扭矩量。弹簧杆压缩限制器30通过结合偏置元件以及深度限制元件来实现该措施。

特别地，弹簧杆压缩限制器30包括在管状主体34的上端处的弹簧杆凸缘32和在管状主体34的相对端或下端处的深度限制凸缘36。弹簧杆压缩限制器30可以由任何各种材料制成，尽管材料(比如弹簧钢)可能最适合于该应用。

如图所示，孔38在塑料进气歧管凸缘14中形成。此外，在塑料进气歧管凸缘14的下侧设置有从凸缘14的下侧延伸的成型且经调节的柔性环(molded and tuned compliantring)40。如图2所示——图2是沿图1的线2-2截取的且在图2中示出了塑料进气歧管凸缘14的下侧，成型且经调节的柔性环40优选地与孔38同心。应当注意的是，成型且经调节的柔性环40的厚度和宽度可以根据特定应用的需要进行调节，从而提供实际上无限的可调节性。

在初始装配时，并且如图1、2和4所示，压缩限制螺栓紧固件12松动地装配到孔38中。在该位置，弹簧杆凸缘32处于其未张紧状态，并且深度限制凸缘36与锥形的螺纹插入件26的轴承套环28间隔开。在深度限制凸缘36和锥形的螺纹插入件26的轴承套环28之间的该装配状态下存在预插入间隙42。

当压缩限制螺栓紧固件12的螺纹下部24被螺纹地附接到锥形的螺纹插入件26时，弹簧杆凸缘32处于增加的负载的下方，使弹簧杆凸缘32向外张开抵靠塑料进气歧管凸缘14的上侧。压缩限制螺栓紧固件12的螺纹下部24被螺纹地插入到锥形的螺纹插入件26中，直到深度限制凸缘36与锥形的螺纹插入件26的轴承套环28完全接触，如图5所示。如该图所示，轴承套环28起到弹簧杆压缩限制器30的深度限制凸缘36的轴承面的作用。在这点上，弹簧杆凸缘32张开到其最大程度，并且塑料进气歧管凸缘14固定地附接到凸轮盖16，而不损坏塑料进气歧管14或凸轮盖16，并且即使在极端发动机振动的情况下没有压缩限制螺栓紧固件12变松的可能性。

因此，上述所公开的发明克服了通过已知方法在内燃发动机中将一个塑料部件附接到另一塑料部件所面临的挑战。然而，从这样的讨论并且从附图和权利要求，本领域技术人员将容易地认识到的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的真实精神和合理范围的情况下，可以在其中进行各种改变、修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于将进气歧管附接到凸轮盖的压缩限制紧固件总成，所述总成包含：

进气歧管，所述进气歧管具有紧固件通过孔、下侧和从所述下侧延伸的柔性环，所述环与所述孔同心；

螺纹凸轮盖；

螺栓，所述螺栓被定位穿过所述歧管并且进入到所述盖中；以及

压缩限制器，所述压缩限制器具有管状主体、弹簧杆凸缘和深度限制凸缘。

2.根据权利要求1所述的压缩限制紧固件总成，其中所述螺栓延伸穿过所述管状主体，所述管状主体具有顶端和底端，所述弹簧凸缘附接到所述顶端。

3.根据权利要求2所述的压缩限制紧固件总成，其中所述深度限制凸缘附接到所述管状主体的所述底端。

4.根据权利要求3所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺纹凸轮盖包括螺纹插入件。

5.根据权利要求4所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺纹插入件包括轴承套环。

6.根据权利要求5所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺纹插入件具有锥形形状。

7.根据权利要求1所述的压缩限制紧固件装置，其中所述进气歧管包括凸缘，并且所述紧固件通过孔被形成在所述凸缘中。

8.根据权利要求1所述的压缩限制紧固件装置，其中所述歧管和所述凸轮盖由聚合材料构成。

9.一种用于将进气歧管附接到凸轮盖的压缩限制紧固件装置，所述总成包含：

进气歧管，所述进气歧管具有紧固件通过孔、下侧和从所述下侧延伸的柔性环，所述环与所述孔同心；

螺纹凸轮盖，所述螺纹凸轮盖具有轴承套环；

螺栓，所述螺栓被定位穿过所述歧管并且进入到所述盖中；以及

压缩限制器，所述压缩限制器具有深度限制凸缘，所述深度限制凸缘可定位为抵靠所述套环。

10.根据权利要求9所述的压缩限制紧固件装置，其中所述压缩限制器包括管状主体，所述螺栓延伸穿过所述管状主体，所述管状主体具有顶端和底端，所述深度限制凸缘附接到所述底端。

11.根据权利要求10所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺栓包括头部，并且其中所述压缩限制器进一步包括弹簧杆凸缘，所述弹簧杆凸缘附接到所述管状主体的所述顶端并且装配在所述头部和所述进气歧管之间。

12.根据权利要求11所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺纹凸轮盖包括螺纹插入件。

13.根据权利要求12所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺纹插入件具有锥形形状。

14.根据权利要求9所述的压缩限制紧固件装置，其中所述进气歧管包括凸缘，并且所述紧固件通过孔被形成在所述凸缘中。

15.根据权利要求9所述的压缩限制紧固件装置，其中所述歧管和所述凸轮盖由聚合材料构成。

16.一种用于将进气歧管附接到凸轮盖的压缩限制紧固件装置，所述总成包含：

进气歧管，所述进气歧管具有紧固件通过孔、下侧和从所述下侧延伸围绕所述孔的柔性环；

螺纹凸轮盖；

螺栓，所述螺栓被定位穿过所述歧管并且进入到所述盖中；以及

压缩限制器，所述压缩限制器具有第一端和第二端，所述第一端具有弹簧凸缘并且所述第二端具有止动凸缘。

17.根据权利要求16所述的压缩限制紧固件装置，其中所述螺栓包括螺栓头，并且其中所述弹簧凸缘装配在所述螺栓头和所述歧管之间。

18.根据权利要求17所述的压缩限制紧固件装置，其中所述压缩限制器包括管状主体，所述螺栓延伸穿过所述管状主体。

19.根据权利要求18所述的压缩限制紧固件装置，其中所述柔性环与所述孔同心。

20.根据权利要求19所述的压缩限制紧固件装置，其中所述歧管和所述凸轮盖由聚合材料构成。