CN201265585Y - 具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于将第一部件夹持到第二部件的系统，特别涉及用于减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套，其中衬套连接到第一部件。衬套由与第一部件不同的材料制成且具有圆柱形通孔，该通孔的中心线基本上平行于衬套的轴线。衬套的外表面除了在衬套的一端或两端附近沿着衬套的长度基本上是圆柱形的，其中衬套的外径在衬套的一端或每端的方向上单调递增。螺栓通过衬套与设置在第二部件中的螺纹接合。通过使用不易于蠕变的材料制造衬套，若第一部件经受蠕变，连接点不损坏。螺栓进入与衬套接触且不与第一部件接触，从而减轻通过电池作用的腐蚀。
Description
技术领域
本实用新型公开了用于夹持两个部件的系统，其中(1)部件中的一个的材料是由在经受热循环时易于蠕变变形的材料组成(2)防止或抑制异种材料的螺栓接头中的电池作用腐蚀。
背景技术
期望减少发动机和其他的传动系的构件的重量以改进燃料经济性。为减少重量，许多发动机结构构件由在过去用铸铁和钢制造已经转变成用铝制造，铝重量大约是铁的三分之一。此外，通过用镁制造这些相同构件减少重量也是可能的，镁是最轻的结构金属，其重量为铝的重量的三分之二。螺栓铸镁构件连接点有两个潜在的问题，也就是镁的易于蠕变和在接头中存在的各种材料的热膨胀系数的配合不当。在汽车发动机应用中大多数镁合金在热负荷下表现出无法接受的水平的蠕变现象。这会导致夹持力的减少或螺栓负荷保留促使零件失去对准和/或功能。第二，在组成连接点的不同的材料的热膨胀率中的配合不当可能导致在接合连接点中的松开。
在图1A中，示出现有技术中的一种夹持系统，其中第一部件16(由易于蠕变的材料制造)通过螺栓14固定到第二部件12(由蠕变最小化的材料制造)。该螺栓螺旋进部件12。通过紧固螺栓，获得期望的夹持力，夹持力在图1A中所示的示例中为20kN。在许多热循环之后，其中发动机温度可能低到-40华氏度及高到250华氏度，第一部件16由于蠕变在螺栓接点和通孔附近变形并导致较低的10kN的夹持力，如图1B中所示。已知易于蠕变的材料有镁合金、高级复合材料、及加强塑料。
相比较于如AZ91D的镁合金，由于稀土金属的添加能够承受较高温度循环的镁合金，如AE44是可用的。然而，包含稀土金属的合金较昂贵、可铸造性低、且易于腐蚀。已知在现有技术中，通过使用铝紧固器或包含稀土元素的昂贵的防蠕变镁合金以克服在这种系统中的夹持力的放松。然而铝螺栓比钢螺栓更昂贵，在装配车间要求不同的安装装备，强度低于钢螺栓、且易于在操作中发生螺纹损坏、螺纹的掉落、在装配中螺纹错扣，及过扭矩情况产生的故障。本实用新型发明人认识到若蠕变的问题能够克服最好使用没有这种稀土元素的镁合金。类似地，在一些应用中，若蠕变的问题能够克服，最好使用塑料和复合材料。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题之一是提供一种能减轻蠕变(creep)对夹持力的影响的夹持系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型在易于蠕变的材料如镁中提供衬套(insert)。衬套的材料更密切匹配钢螺栓的热膨胀且具有独特的形状，衬套保持镁铸件(magnesium casting)，同时在热循环期间允许镁铸件浮动或变形到其体积变化的程度。衬套承受所有夹持力，同时其独特的锥形几何体将镁铸件保持在位置中。
本实用新型公开用于将第一部件夹持到第二部件的系统，其中衬套连接到第一部件。衬套由与第一部件不同的材料制造且具有圆柱形的通孔，其中通孔的中心线基本上平行于衬套的轴线。衬套的外表面除了衬套的一端或两端附近之外沿着衬套的长度基本上为圆柱形，其中在衬套的端部的方向上外径单调递增。螺栓通过衬套与在第二部件中设置的螺纹接合。在一个实施例中，第一部件由镁制成，第二部件由铝制成，及螺栓由钢制成。在替代的实施例中，第一部件由加强的塑料或复合材料制成。
衬套浇铸(cast)进第一部件中，或者，衬套压到第一部件中。或在另一个实施例中，衬套热喷涂到第一部件中。在衬套压到第一构件中且衬套在两端张开的实施例中，衬套由两个构件组成以允许插入到第一部件中。
衬套的一端或两端附近的外径的增大与沿着所述衬套的轴线的长度是线性的。或者，外径的增大形成相切于外表面的弧以消除在所述衬套中的应力上升。
在一个实施例中，衬套相对第一部件突起，即衬套在第一部件上方突起以便螺栓头部仅与衬套接触而不与第一部件接触以防止通过电池作用腐蚀。
此外本实用新型还公开了具有使用在热负荷下易于蠕变的材料制造的第一部件的夹持系统。衬套连接到第一部件。衬套使用与第一部件不同的材料制造且具有圆柱形通孔。通孔的中心线基本上平行于衬套的轴线。衬套的外表面除了在两端附近之外沿着衬套的长基本上是圆柱形，其中在端部附近外径增大。用与所述第一部件不同的材料制造的第二部件设置为靠着所述衬套的两端落座。螺栓推进在衬套和第二部件的两侧中的通孔中。可以紧固旋到螺栓上的螺母将整个系统拉在一起。在一个实施例中第二部件围绕包裹第一部件且形成单个构件。在另一个实施例中，第二部件包括两个构件，在衬套的每端上各一个构件。隔离材料可以放置在所述第一部件和第二部件之间。
本实用新型具有以下有益效果，其中一个优点是允许镁铸件在热负荷下浮动，如在“直(straight)”铝衬套的常规接头中那样铸件的热致体积变化将在衬套的附近中引起较少的变形。
还一个优点是锥形衬套减少了形成电路的可能性。因此，铝锥形衬套减轻了蠕变和电池作用的潜在影响。
本实用新型的另一个优点是当前的组装工具和过程不受影响且在从铝支架到镁支架的转换时连接点的坚固性没有劣化。还允许在高温应用中使用普通的、易获得的镁合金。
再一个优点是在一个实施例中，衬套在镁铸件上方延伸一段距离以防止在钢螺栓和镁铸件之间的电池作用。
阅读本实用新型应用的实施例的示例，参考说明书及附图，将更完全地理解本文描述的优点。
附图说明
图1A-图1B描述现有技术中夹持系统的连接点，示出在蠕变之前(图1A)和由于热循环在蠕变之后(图1B)；
图2A-图2D示出利用衬套缓和在接头(attachment)上的蠕变效应的本实用新型的非限制性示例；及
图3示出利用衬套的附加实施例。
具体实施方式
在图2A中，在镁部件16中提供了铝衬套18。可以通过衬套18的中心插入螺栓14。通过接合在铝部件12中提供的螺纹紧固该螺栓。在部件12和部件16之间的接头在一个实施例中通过密封垫10分离。螺栓头部压在衬套18上。在一个实施例中，衬套相对镁部件16突起。或者，衬套不从镁部件16突起(该实施例未示出)。除了在接触螺栓的端部附近衬套张开之外，衬套18的外表面是圆柱形的，其中衬套的轴线基本上与在衬套18中的通孔中的轴线共线。朝向衬套18的端部衬套外径单调递增。
在图2B中示出的替代实施例中，衬套18如图所示为具有两个构件部件，上构件17和下构件19。因为该衬套在两端张开，不可能将其压进部件16中。然而，在衬套是热喷涂或浇铸到位置中的事件中，衬套可以由单个构件构成，在该例子中上构件17不与下构件19分离。此外在图2B中示出的实施例中在部件16和部件12两者之间不使用密封垫。在图中示出的任何连接可以使用或不使用密封垫夹持。在图2C中所示的另一个实施例中，衬套18平滑地张开以防止可能在图2A中所示的26上的应力上升。
在图2D中，衬套18张开，其中外径单调递增至接近衬套端部。然而，在衬套18的末端部分上具有稍微平坦部分28。
在图2A和图2D中所示的实施例中衬套18可以压进镁部件16中。或者，在图2A-图2D中所示的任何实施例中衬套18是浇铸到位置的或是热喷涂的。
在图3所示的实施例中，衬套18在两端张开，第二部件22围绕包裹第一部件16，螺栓14通过衬套18和第二部件22的两侧中的通孔中，与第二部件22中提供的螺纹或螺母接合。在第二部件22和第二部件16之间设置隔离垫20。螺栓头部压在第二部件22上，紧固螺旋到螺栓上的螺母24将整个系统拉在一起。
在上述讨论中，部件的材料描述为：部件16由镁制造，衬套18由铝制造，螺栓14由钢制造，及部件12、22由铝制造。然而，这些描述的材料只是作为示例而不意图限制。本实用新型应用到材料蠕变折衷夹持力的任何夹持系统。
本实用新型不限于任何具体的夹持系统。然而，本发明人构想使用该夹持系统以将镁支架固定到铝汽缸盖上。附加的实施例包括：
由镁或混合的镁铝构成的基本的发动机构造，其以有助于汽缸盖到汽缸体、底板到汽缸体、曲轴轴承到汽缸体等的连接。
其他的镁或聚合物复合材料发动机和传动系部件如油底壳、气门/凸轮盖、前盖、进气歧管、支架、变速器、变速箱、轴托架等；
镁或高分子复合材料车轮；
连接浇铸镁或高级高分子复合材料主车身结构构件；
镁或高分子复合材料底座结构构件，如车架横梁和副车架；及
镁或高分子复合材料悬架构件(如控制臂、纵臂、链(links))。
上述所列内容仅用于说明的目的，而不意图限制。
已经描述本实用新型的几个实施例。然而，应理解可以作出各种修改而没有脱离本实用新型的精神和范围。相应地，其他实施例落在本申请的权利要求请求保护的范围内。
Claims (24)
1.一种具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统，所述系统用于将第一部件夹持到第二部件，所述系统包括：
连接到所述第一部件的衬套，其中所述衬套由与所述第一部件不同的材料制成，且所述衬套具有圆柱形通孔，其中所述通孔的中心线基本上平行于所述衬套的轴线，及除了在该衬套的端部附近之外沿着所述衬套的长度的所述衬套的外表面基本上是圆柱形的且所述衬套的外径在所述衬套的所述端部的方向上单调递增；及
通过连接到所述第一部件的所述衬套的螺栓，所述螺栓与设置在所述第二部件中的螺纹接合。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一部件由镁制成。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二部件由铝制成。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一部件由复合材料制成。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一部件由加强的塑料材料制成。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一部件和第二部件之间放置密封垫。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述衬套由铝组成。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述衬套浇铸到所述第一部件中。
9.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述衬套压到所述第一部件中。
10.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述衬套热喷涂到所述第一部件中。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述衬套的所述端部附近的外径的增大与沿着所述衬套的轴线的长度是线性的。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外径的增大形成相切于所述外表面的弧，所述外表面平行于所述衬套的轴线，所述弧消除在所述衬套中的应力上升。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，具有增大的外径的所述衬套的所述端部接近所述螺栓的头部。
14.如权利要求1所述的夹持系统，其特征在于，所述衬套的所述外径在所述衬套的两端附近偏离基本上为圆柱形，所述外径在所述衬套的两端的方向上单调递增。
15.如权利要求1所述的夹持系统，其特征在于，接近所述螺栓的头部的所述衬套的所述端部相对所述第一部件突起。
16.一种具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统，所述系统用于将第一部件夹持到第二部件，所述系统包括：
连接到所述第一部件的衬套，其中所述衬套由与所述第一部件不同的材料制成，所述衬套是径向对称的且具有圆柱形通孔，其中所述通孔的中心线基本上平行于所述衬套的轴线，及除了在所述衬套具有较大的外径的端部附近之外沿着所述衬套的长度的所述衬套的外表面基本上是圆柱形的；及
通过所述连接到所述第一部件的所述衬套的螺栓，所述螺栓与设置在所述第二部件中的螺纹接合。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一部件由铝合金制成，所述第二部件由铝制成，所述螺栓由钢制成。
18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述衬套在所述螺栓的头部的附近在所述第一部件的上方突起。
19.一种具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的夹持系统，包括：
由易于在热负荷下蠕变的材料制成的第一部件；
连接到所述第一部件的衬套，其中所述衬套由与所述第一构件不同的材料制成，所述衬套具有圆柱形通孔，其中所述通孔的中心线基本上平行于所述衬套的轴线，及除了在所述衬套的两端部附近之外沿着所述衬套的长度的所述衬套的外表面基本上是圆柱形的，所述外径在所述衬套的所述端部附近增大；
由与所述第一部件不同的材料制造的第二部件，所述第二构件设置为靠着所述衬套的两端落座；
推进到在所述第二部件两侧的通孔和所述衬套的的通孔中的螺栓；及
螺旋到所述螺栓上的螺母。
20.如权利要求19所述的夹持系统，其特征在于，所述第二部件围绕包裹所述第一部件，且所述第二部件由单个构件组成。
21.如权利要求所述19的夹持系统，其特征在于，所述第二部件由两个构件组成，各个所述构件在所述衬套的每端上。
22.如权利要求19所述的夹持系统，其特征在于，还包括在所述第一部件和第二部件之间放置的隔离材料。
23.一种具有减少两个夹持部件接头蠕变变形和腐蚀的衬套的系统，所述系统用于将第一部件夹持到第二部件，所述系统包括：
连接到所述第一部件的衬套，其中所述衬套由与所述第一部件不同的材料制成，所述衬套具有圆柱形通孔，其中所述通孔的中心线基本上平行于所述衬套的轴线，及除了所述衬套的两端部之外沿着所述衬套的长度的所述衬套的外表面基本上是圆柱形的，所述衬套的外径在所述衬套的两端部的方向上基本上单调递增；及
通过连接到所述第一部件的所述衬套的螺栓，所述螺栓与设置在所述第二部件中的螺纹接合。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述衬套由两个构件组成，所述衬套压到所述第一部件。
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