CN1104568C - 预先装配式紧固装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种可紧固在第二工件安装面上的预先装配式工件，预先装配式塑料部件可紧固在汽车发动机金属部件上。该工件在其外表面和安装面之间有孔道。套筒件固定配置在孔道内，带有螺纹体部分和头部的紧固件穿过该套筒件固定配置。该紧固件可与工件轴向和横向定位，该工件可对准安装在第二工件的安装面上，而不受紧固件干扰。该套筒件有第一回复性径向凸缘件，当工件与第二工件紧固时，套筒件与工件孔道轴向定位，对工件的对准公差和热膨胀进行补偿。

Description

预先装配式紧固装置和方法

本发明一般性地涉及可紧固在第二工件上的预先装配式紧固装置和方法，这种预先装配式紧固装置用以补偿加工公差、安装误差和工件之间不同的热膨胀特性；特别是涉及采用紧固件将预先装配式塑料部件固定在汽车发动机金属件上的紧固装置和方法，这种塑料部件是预先装配式盖的一部分。

紧固件广泛地用于将第一工件紧固在第二工件上的安装工作，并广泛用于装配线和已知的其他操作，如将一个或几个紧固件预先装在另一个工件上，以便随后与其他部件装配。在汽车工业，将往复杆盖或岐管装配到内燃机，就是此类应用的一个代表。在这些应用中，采用预先装配式紧固装置具有重大的经济利益。例如，1988年3月22日颁布授予瓦格纳的美国专利No.4,732,519(题为“带轴向余隙的紧固组件”)公开了一种预先装配式阀盖。这种阀盖在其相对应的孔道内固定配置有一个或几个紧固件和橡胶密封圈，以便随后将阀盖紧固到汽车发动机的头部。美国专利No.4,732,519还提到在紧固件与预先装配式阀盖之间保持足够的轴向余隙。这样，紧固件不会突出底侧安装面，从而便于预先装配式阀盖的安装，以及在紧固紧固件之前使紧固件与发动机头部对应的孔对准。

美国专利No.5,489,177提出一种包括螺栓和套筒件的预先装配式组件，借助螺栓上设有的环形突体和套筒件内表面上的凸爪，使二者的连接不会分离，且螺栓可在套筒件内作轴向运动。美国专利No.5,094,579披露的预先装配式紧固装置，利用弹性垫圈装置和孔道的特殊构型使二者装配在一起，螺栓通过一金属垫片实现与弹性垫圈装置连接，构成螺栓-垫片-弹性垫圈装置-第一工件的预先装配式紧固装置，便于运输和使用。

聚合物技术的进展现在可以制造和使用较轻、比较便宜的模制塑料件替代以往需要金属制造的部件。也可以用来代替变化温度环境下使用的部件，包括上述安装在发动机头部的阀盖。但是，塑料和更通用的大多数其他材料易出现模制公差和制造公差，这可能造成固定在预先装配式紧固装置内的紧固件与第二工件相对应的孔出现对准误差。该预先装配式紧固装置安装在第二工件上。此外，塑料和其他材料对应力集中和应变集中敏感，特别对深入工件的紧固件附近的应力集中和应变集中敏感。用不同材料做的可安装的紧固件所经受的温度极限不同，温差引起的应力和应变可能对一个或两个工件产生不利的影响，特别是在塑料件紧固在金属件上的情况。

现有的带紧固件的预先装配式紧固装置，不能对预先装配式紧固装置的加工公差和模制公差进行补偿，不能对第一工件与第二工件之间的紧固件出现的不对准进行补偿，不能对由于紧固件造成的塑料和其他材料对应力集中和应变集中的敏感性进行补偿，也不能对不同材料的不同热膨胀率进行补偿。

因此，本发明的目的在于提高用一个或几个紧固件将预先装配式紧固装置紧固在第二工件上的预先装配式紧固装置的技术水平以及克服现有技术中存在问题的方法。

本发明的另一个目的是提供一个新颖的预先装配式紧固装置和方法，以补偿预先装配式紧固装置安装在第二工件上时出现的对准误差，补偿预先装配式紧固装置的制造公差，补偿预先装配式紧固装置、特别是预先装配式塑料工件对由于紧固件造成的应力集中和应变集中的敏感性，并补偿不同工件的不同热特性。

本发明的一个更为特别的目的是提供一种新颖的预先装配式紧固装置，在该紧固装置的孔道内固定配置有一个套筒件和一个通过套筒件固定配置的紧固件。该紧固件可与贯穿预先装配式紧固装置的孔道轴向和横向定位，以便将预先装配式紧固装置对准地安装在第二工件上，而不受与预先装配式紧固装置固定的紧固件的干扰。

本发明的一个更为特别的目的是提供一种新颖的预先装配式塑料盖件，该塑料盖件有一个固定配置在一个工件孔道内的套筒件和一个穿过套筒件固定配置的紧固件，该紧固件可与塑料盖件的孔道轴向和横向定位，使该盖件对准地安装在汽车发动机的金属件上，而不受预先装配式塑料盖件的紧固件的干扰。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的预先装配式紧固装置和方法，该紧固装置有一个固定配置在工件孔道内的套筒件和一个穿过套筒件固定配置的紧固件。该紧固件采取将套筒件横向定位在预先装配式紧固装置的大孔道内，或采取将紧固件与套筒件的大孔道横向定位的方法，使得紧固件能与预先装配式紧固装置横向定位。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的预先装配式紧固装置和方法，该紧固装置有一个固定配置在工件孔道内的套筒件和一个穿过套筒件固定配置的紧固件。当将预先装配式紧固装置与第二工件紧固时，由作为回复弹簧件的套筒件的第一牢固径向凸缘将该套筒件与预先装配式紧固装置孔道实现轴向定位。

本发明的一个进一步目的是提供一种新颖的预先装配式紧固装置和方法，该紧固装置有一个在工件孔道内固定配置的套筒件和一个穿过套筒件固定配置的紧固件。由紧靠预先装配式紧固装置外表面的套筒件的第一牢固径向凸缘的第一内表面和由紧靠凸入预先装配式紧固装置孔道的开口肋件的套筒件的第二径向凸缘和第二内表面，将套筒件固定联接在预先装配式紧固装置的孔道内。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的预先装配式紧固装置和方法。该紧固装置有一个固定配置在工件孔道内的套筒件和一个穿过套筒件固定配置的紧固件。该紧固件由一个紧靠着套筒件第一端的紧固件头部以及一个紧靠凸在套筒件内表面上的套筒肋件的紧固件的凸体肋件，穿过套筒件固定联接。

在仔细地研究了下面对本发明的详细描述和附图(图中对相同的结构和步骤以同样的数码标示)，会更加充分地了解本发明的上述目的和其他目的、特点和优点。

图1是预先装配式紧固装置的部分剖面图，该紧固装置由预先装配式紧固装置的一个紧固件固定安装在第二工件上，是根据本发明的一个实施例。

图2是图1所示的预先装配式紧固装置的另一个部分剖面图，显示紧固件与紧固装置的轴向定位。

图3是预先装配式紧固装置的部分剖面图，显示预先装配式紧固装置与套筒件的横向定位。

图4a是预先装配式紧固装置的部分剖面图，详细地标示出预先装配式紧固装置的孔道。

图4b是沿图4aI-I线的部分平面图。

图5a是本发明一个实施例的沿图2II-II线的部分平面图。

图5b是本发明的另一实例的沿图2II-II线的部分平面图。

图6a和图6b是预先装配式紧固装置的部分剖面图，示出本发明的另一个特点。

图1是预先装配式紧固装置100的部分剖面图。该工件有一个第一工件101，可安装在第二工件10的安装面12上，并由一个与第一工件101固定联接的紧固件110所紧固，紧固件110可自由进入第二工件的汽缸筒14内，在实施例中，第一工件101是一个模制塑料进气岐管，第二工件10是汽车发动机的一个部件，但是更为一般的是第一工件101和第二工件10可能是由一种紧固件固定安装在一起的任何工件，工件材料可能相同，也可能不同。

图1和图2是套筒件120的示意图，  该套筒件固定配置在第一工件101外表面104和工件101的安装面106之间的一个孔道102内，紧固件110有一个螺纹体112和头部114，并穿过该套筒件120固定配置。紧固件110可穿过套筒件120、与第一工件101的孔道102轴向定位，并留有足够大的余隙。这样，紧固件110不会总是凸出工件安装面106，从而有助于预先装配式紧固装置100的安装，以及在拧紧紧固件110之前使紧固件110与第二工件10上对应的汽缸筒14对准，而不受紧固件的干扰。紧固件110也可与第一工件101的孔道102横向定位，以补偿紧固件110的螺纹部分112和汽缸筒14的对准偏差。这种对准偏差可能是由于模制公差或加工公差和其他因素造成的。在应用中，包括在往复杆盖中的应用，这种对准偏差尤为重要。在此种应用中，预先装配式紧固装置包含许多个紧固件，必须与第二工件对应的许多个汽缸筒对准。

实施例的图3、4和6是第一工件101内表面上有一个凸开口肋件108的孔道102的示意图。套筒件120的第一端还有一个牢固的第一径向凸缘124。第二端有一个第二径向凸缘126。第一径向凸缘124的第一内表面125紧靠第一工件101的外表面104，第二径向凸缘126的第二内表面127紧靠凸开口肋件108，使套筒件120与第一工件101固定联接。

图4a是贯穿第一工件101的孔道102的示意图，该工件在其内表面上环形配置了至少两个凸开口肋件108。其中每个凸开口肋件108都有一个轴向对准的倾斜面107(部分示于图4b)，和一个牢固的第二径向凸缘接合面109。该接合面紧靠套筒件120的第二径向凸缘126的内表面127，(图6a中作了最佳显示)。在图4a所示的一种构型中，轴向倾斜面107延伸至孔道102的全长，改善了机械整体性。根据本发明的一个有关形状，套筒件120配置在孔道120内。其方法是从外表面104沿着倾斜面107将套筒件120的第二凸缘126插入孔道102内，并向前推进，直至第二凸缘126的内表面127紧靠凸开口肋件108的径向表面109。根据本发明的形状，套筒件120的凸开口肋件108和第二凸缘126都必须具有足够大的回变力，以便第二凸缘126沿着、并在开口肋件108的倾斜面107上方通过，直至套筒件120穿过第一工件101的孔道102固定联接。

图1-4和图6是套筒件120的示意图。该套筒件有一个从其内表面突出的套筒肋件122，更多的情况是为通用的在套筒内表面环向配置一组套筒肋件122。图6b示出每个套筒肋件122都具有一个倾斜面121和一个径向面123。紧固件110在螺纹端部分112和头部114之间有一个突体肋件116。如图所示，该突体肋件最通常为多个或连续环向配置的肋件。图2是具有一个倾斜面117和径向面118的突体肋件116的示意图。突体肋件116的径向面118紧靠套筒肋件122的径向面123，紧固件110的头部114有一个增大的凸缘部分115，紧靠套筒件120的第一端，将紧固件110固定连接在第一工件上。根据本发明，紧固件110与第一工件101轴向定位，在安装和对准过程中紧固件110不会突出第一工件101的安装面106。紧固件110随后可轴向延伸入第二工件10的汽缸筒14内。套筒肋件122的倾斜面121和突体肋件116的倾斜面117相配合，并具有足够大的回复性，以便紧固件110穿过套筒件120，直至该紧固件固定配置在套筒件内。

图5a是第一工件101的孔道102的示意图。孔道102的直径大于套筒件120的第二凸缘126的外径。套筒件120可横向定位于第一工件101的孔道102内。图5b是第一工件101的孔道102的示意图，该孔道只是在一个面尺寸扩大，以便在该面使套筒件120横向定位。根据这些实施例，紧固件110可轴向运动，但不能与套筒件120作横向运动，但固定联接在一起的套筒件120和紧固件110可以与第一个工件100横向运动。如本发明所述，通过使第二凸缘126和开口肋件108具有适当的尺寸，套筒件120便可一直与工件101固定联接。

在有关的替代实施例中，套筒件120有一个孔道直径较大于紧固件110外径的孔道。这样紧固件可在套筒件120内，可横向与第一工件101定位。根据这种替代实施例，紧固件110轴向运动可并横向与套筒件120固定。用适当尺寸的突体肋件116和套筒肋件122，使紧固件110固定联接在套筒件120上。套筒件120可与第一工件101的孔道102牢固地横向固定。根据另一个替代实施例，套筒件120与第一工件101的孔道102横向定位，而紧固件110与与套筒件120横向定位。

图1、2和6是作为回复性弹簧件的套筒件120的第一径向凸缘件的示意图。当利用紧固件110将第一工件101与第二工件10紧固并使弹簧件弯曲时，套筒件120与第一工件101的孔道102轴向定位。图6a是预先装配式构型中的套筒件120的示意图(为清晰起见，未标出紧固件110)，其中第一回复性径向凸缘件124推动套筒件122使其从第一工件101的孔道102后退一部分，这样便在第一工件101的安装面106上为第二径向凸缘件126提供了凹进槽。图6b是柔性的有回复力的第一径向凸缘件124的示意图(未示出紧固件110的夹紧作用)，将套筒件120向前推入第一工件101的孔道102内，直至第二径向凸缘件126坐在第二工件10的安装面12上。按照本发明的这一形式，柔性的有回复力的第一径向凸缘件124对紧固件110保持一个主力矩。有回复性的第一径向凸缘件124是可伸缩的，以允许第一工件101膨胀和收缩，同时在可变温度条件下保持紧固件110的主力矩。第一径向凸缘件124还将紧固件110的保持载荷分配到第一工件101的扩大表面，第二径向凸缘件126将紧固件110的保持载荷分配到第二工件10的扩大表面。这样，保持力便不会集中作用在工件上。

尽管本发明的上述文字描述可使本领域技术人员制造和使用本法明的最佳模式。但是，在本说明书公开的具体实施例的精神实质和范围之内，可以作出各种变更、组合、修改和等同的情况。因此，本发明并不受文中公开的具体实施例的限制，而是限制在权利要求书中的所有实施例。

Claims (12)

1、一种预先装配式紧固装置，可紧固在一个第二工件安装面上，该预先装配式紧固装置包括：

一个孔道，贯穿在预先装配式紧固装置外表面和预先装配式紧固装置安装面；

一个套筒件，固定配置在预先装配式紧固装置的孔道内；

一个紧固件，穿过套筒件固定配置，该紧固件有一个锥体部分和一个头部；

该紧固件穿过套筒件与预先装配式紧固装置轴向定位，并同时与预先装配式紧固装置横向定位；

其特征在于：

预先装配式紧固装置的孔道的直径大于套筒件的直径，为大孔道，这样套筒件可以与预先装配式紧固装置横向定位；

这样预先装配式紧固装置可以对准安装在第二工件的安装面上，而不受固定联接在预先装配式紧固装置上的紧固件的干扰。

2、根据权利要求1所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：预先装配式紧固装置的孔道有一个凸开口肋件，在套筒件的第一端有一个牢固的第一径向凸缘，在第二端有一个第二径向凸缘，第一径向凸缘的第一内表面紧靠预先装配式紧固装置的外表面，第二径向凸缘的第二内表面紧靠凸开口肋件，使套筒件与预先装配式紧固装置固定联接。

3、根据权利要求1所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：套筒件有一个套筒肋件，凸出在套筒件的内表面，紧固件有一个突体肋件，紧固件头部紧靠套筒件的第一端，紧固件的突体肋件紧靠套筒件，使紧固件与预先装配式紧固装置固定联接。

4、根据权利要求1所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：该预先装配式紧固装置是一种可与汽车发动机的金属部件紧固的塑料部件。

5、根据权利要求1所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：预先装配式紧固装置的孔道至少有两个凸开口肋件，其中每一个凸开口肋件都有一个轴向对准的倾斜面和一个牢固的第二径向凸缘接合面。

6、根据权利要求1所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：预先装配式紧固装置的孔道有一面的尺寸较大，以便套筒件横向定位在这一面上。

7、根据权利要求2所述的预先装配式紧固装置，其特征在于：牢固的第一径向凸缘件是一种回复性弹簧件，当预先装配式紧固装置与第二工件紧固时，其中的套筒件可与预先装配式紧固装置的孔道轴向定位。

8、一种将一个预先装配式紧固装置紧固在第二个工件的安装面的方法，该方法包括：

将一个套筒件固定配置在预先装配式紧固装置的孔道内；

将一个有体、头部的紧固件穿过套筒件固定配置；

将紧固件穿过套筒件与预先装配式紧固装置轴向定位；

将紧固件与预先装配式紧固装置横向定位；

其特征在于：

将套筒件与预先装配式紧固装置横向定位，套筒件被固定配置在预先装配式紧固装置的大孔道内，这样就使紧固件与预先装配式紧固装置实现横向定位；

这样，便将预先装配式紧固装置对准安装在第二工件的安装面上，而不受固定联接在预先装配式紧固装置上的紧固件产生的干扰。

9、一种将一个预先装配式紧固装置紧固在第二个工件的安装面的方法，该方法包括：

将一个套筒件固定配置在预先装配式紧固装置的孔道内；

将一个有体、头部的紧固件穿过套筒件固定配置；

将紧固件穿过套筒件与预先装配式紧固装置轴向定位；

将紧固件与预先装配式紧固装置横向定位；

其特征在于：

将紧固件与套筒件横向定位、紧固件被固定配置在套筒件的大孔道内，就可使紧固件与预先装配式紧固装置实现横向定位；

这样，便将预先装配式紧固装置对准安装在第二工件的安装面上，而不受固定联接在预先装配式紧固装置上的紧固件产生的干扰。

10、根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：将套筒件的第一径向凸缘的第一内表面紧靠预先装配式紧固装置的外表面，并将套筒件的第二径向凸缘的第二内表面紧靠凸入预先装配式紧固装置孔道内的开口肋件，便可将预先装配式紧固装置孔道内的套筒件固定联接。

11、根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：将紧固件头部紧靠套筒件的第一端、并将紧固件的突体肋件紧靠突出套筒件内表面的套筒肋件，便可将紧固件穿过套筒件固定联接。

12、根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：还包括套筒件与预先装配式紧固装置的孔道轴向定位的方法，即当将预先装配式紧固装置与第二工件紧固时，使套筒件的第一径向凸缘形成一个回复性弹簧件，并可伸缩地配置在预先装配式紧固装置的外表面。

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