專利名稱：預(yù)先裝配式歧管緊固件系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及可緊固在第二工件上的預(yù)先裝配式工件用的系統(tǒng)和方法，這種預(yù)先裝配式工件用以補(bǔ)償加工公差、安裝誤差和工件之間不同的熱膨脹特性；特別是涉及采用緊固件將預(yù)先裝配式塑料部件固定在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)金屬件上用的系統(tǒng)和方法，這種塑料部件是預(yù)先裝配式蓋的一部分。
緊固件廣泛地用于將第一工件緊固在第二工件上的安裝工作，并廣泛用于裝配線和已知的其他操作，如將一個(gè)或幾個(gè)緊固件預(yù)先裝在另一個(gè)工件上，以便隨后與其他部件裝配。在汽車工業(yè)，將往復(fù)桿蓋或岐管裝配到內(nèi)燃機(jī)，就是此類應(yīng)用的一個(gè)代表。在這些應(yīng)用中，采用預(yù)先裝配式工件具有重大的經(jīng)濟(jì)利益。例如，1988年3月22日頒布授予瓦格納的美國(guó)專利No．4，732，519(題為“帶軸向余隙的緊固組件”)公開(kāi)了一種預(yù)先裝配式閥蓋。這種閥蓋在其相對(duì)應(yīng)的孔道內(nèi)固定配置有一個(gè)或幾個(gè)緊固件和橡膠密封圈，以便隨后將閥蓋緊固到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的頭部。美國(guó)專利No．4，732，519還提到在緊固件與預(yù)先裝配式閥蓋之間保持足夠的軸向余隙。這樣，緊固件不會(huì)突出底側(cè)安裝面，從而便于預(yù)先裝配式閥蓋的安裝，以及在緊固緊固件之前使緊固件與發(fā)動(dòng)機(jī)頭部對(duì)應(yīng)的孔對(duì)準(zhǔn)。
聚合物技術(shù)的進(jìn)展現(xiàn)在可以制造和使用較輕、比較便宜的模制塑料件替代以往需要金屬制造的部件。也可以用來(lái)代替變化溫度環(huán)境下使用的部件，包括上述安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)頭部的閥蓋。但是，塑料和更通用的大多數(shù)其他材料易出現(xiàn)模制公差和制造公差，這可能造成固定在預(yù)先裝配式工件內(nèi)的緊固件與第二工件相對(duì)應(yīng)的孔出現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)誤差。該預(yù)先裝配式工件安裝在第二工件上。此外，塑料和其他材料對(duì)應(yīng)力集中和應(yīng)變集中敏感，特別對(duì)深入工件的緊固件附近的應(yīng)力集中和應(yīng)變集中敏感。用不同材料做的可安裝的緊固件所經(jīng)受的溫度極限不同，溫差引起的應(yīng)力和應(yīng)變可能對(duì)一個(gè)或兩個(gè)工件產(chǎn)生不利的影響，特別是在塑料件緊固在金屬件上的情況。
現(xiàn)有的帶緊固件的預(yù)先裝配或工件，不能對(duì)預(yù)先裝配工件的加工公差和模制公差進(jìn)行補(bǔ)償，不能對(duì)第一工件與第二工件之間的緊固件出現(xiàn)的不對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償，不能對(duì)由于緊固件造成的塑料和其他材料對(duì)應(yīng)力集中和應(yīng)變集中的敏感性進(jìn)行補(bǔ)償，也不能對(duì)不同材料的不同熱膨脹率進(jìn)行補(bǔ)償。
因此，本發(fā)明的目的在于提高用一個(gè)或幾個(gè)緊固件將預(yù)先裝配式工件緊固在第二工件上的預(yù)先裝配式工件的技術(shù)水平以及克服現(xiàn)有技術(shù)中存在問(wèn)題的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)新穎的預(yù)先裝配式工件和方法，以補(bǔ)償預(yù)先裝配式工件安裝在第二工件上時(shí)出現(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)誤差，補(bǔ)償預(yù)先裝配式工件的制造公差，補(bǔ)償預(yù)先裝配式工件、特別是預(yù)先裝配式塑料工件對(duì)由于緊固件造成的應(yīng)力集中和應(yīng)變集中的敏感性，并補(bǔ)償不同工件的不同熱特性。
本發(fā)明的一個(gè)更為特別的目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式工件，在該工件的孔道內(nèi)固定配置有一個(gè)套筒件和一個(gè)通過(guò)套筒件固定配置的緊固件。該緊固件可與貫穿預(yù)先裝配式工件的孔道軸向和橫向定位，以便將預(yù)先裝配式工件對(duì)準(zhǔn)地安裝在第二工件上，而不受與預(yù)先裝配式工件固定的緊固件的干擾。
本發(fā)明的一個(gè)更為特別的目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式塑料蓋件，該塑料蓋件有一個(gè)固定配置在一個(gè)工件孔道內(nèi)的套筒件和一個(gè)穿過(guò)套筒件固定配置的緊固件，該緊固件可與塑料蓋件的孔道軸向和橫向定位，使該蓋件對(duì)準(zhǔn)地安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬件上，而不受預(yù)先裝配式塑料蓋件的緊固件的干擾。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式工件及其方法，該工件有一個(gè)固定配置在工件孔道內(nèi)的套筒件和一個(gè)穿過(guò)套筒件固定配置的緊固件。該緊固件采取將套筒件橫向定位在預(yù)先裝配式工件的大孔道內(nèi)，或采取將緊固件與套筒件的大孔道橫向定位的方法，使得緊固件能與預(yù)先裝配式工件橫向定位。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式工件及其方法，該工件有一個(gè)固定配置在工件孔道內(nèi)的套筒件和一個(gè)穿過(guò)套筒件固定配置的緊固件。當(dāng)將預(yù)先裝配式工件與第二工件緊固時(shí)，由作為回復(fù)彈簧件的套筒件的第一牢固徑向凸緣將該套筒件與預(yù)先裝配式工件孔道實(shí)現(xiàn)軸向定位。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式工件及其方法，該工件有一個(gè)在工件孔道內(nèi)固定配置的套筒件和一個(gè)穿過(guò)套筒件固定配置的緊固件。由緊靠預(yù)先裝配式工件外表面的套筒件的第一牢固徑向凸緣的第一內(nèi)表面和由緊靠凸入預(yù)先裝配式工件孔道的開(kāi)口肋件的套筒件的第二徑向凸緣和第二內(nèi)表面，將套筒件固定聯(lián)接在預(yù)先裝配式工件的孔道內(nèi)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的預(yù)先裝配式工件及其方法。該工件有一個(gè)固定配置在工件孔道內(nèi)的套筒件和一個(gè)穿過(guò)套筒件固定配置的緊固件。該緊固件由一個(gè)緊靠著套筒件第一端的緊固件頭部以及一個(gè)緊靠凸在套筒件內(nèi)表面上的套筒肋件的緊固件的凸體肋件，穿過(guò)套筒件固定聯(lián)接。
在仔細(xì)地研究了下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述和附圖(圖中對(duì)相同的結(jié)構(gòu)和步驟以同樣的數(shù)碼標(biāo)示)，會(huì)更加充分地了解本發(fā)明的上述目的和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是預(yù)先裝配式工件的部分剖視圖，該工件由預(yù)先裝配式工件的一個(gè)緊固件固定安裝在第二工件上，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是圖1所示的預(yù)先裝配式工件的另一個(gè)部分剖視圖，顯示緊固件與工件的軸向定位。
圖3是預(yù)先裝配式工件的部分剖視圖，顯示預(yù)先裝配式工件與套筒件的橫向定位。
圖4a是預(yù)先裝配工件的部分剖視圖，詳細(xì)地標(biāo)示出預(yù)先裝配工件的孔道。
圖4b是沿圖4aⅠ-Ⅰ線的部分平面圖。
圖5a是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的沿圖2Ⅱ-Ⅱ線的部分平面圖。
圖5b是本發(fā)明的另一實(shí)例的沿圖2Ⅱ-Ⅱ線的部分平面圖。
圖6a和圖6b是預(yù)先裝配式工件的部分剖視圖，示出本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)。
圖1是預(yù)先裝配式工件100的部分剖視圖。該工件有一個(gè)第一工件101，可安裝在第二工件10的安裝面12上，并由一個(gè)與第一工件101固定聯(lián)接的緊固件110所緊固，緊固件110可自由進(jìn)入第二工件的汽缸筒14內(nèi)，在實(shí)施例中，第一工件101是一個(gè)模制塑料進(jìn)氣岐管，第二工件10是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部件，但是更為一般的是第一工件101和第二工件10可能是由一種緊固件固定安裝在一起的任何工件，工件材料可能相同，也可能不同。
圖1和圖2是套筒件120的示意圖，該套筒件固定配置在第一工件101外表面104和工件101的安裝面106之間的一個(gè)孔道102內(nèi)，緊固件110有一個(gè)螺紋體112和頭部114，并穿過(guò)該套筒件120固定配置。緊固件110可穿過(guò)套筒件120、與第一工件101的孔道102軸向定位，并留有足夠大的余隙。這樣，緊固件110不會(huì)總是凸出工件安裝面106，從而有助于預(yù)先裝配式工件100的安裝，以及在擰緊緊固件110之前使緊固件110與第二工件10上對(duì)應(yīng)的汽缸筒14對(duì)準(zhǔn)，而不受緊固件的干擾。緊固件110也可與第一工件101的孔道102橫向定位，以補(bǔ)償緊固件110的螺紋部分112和汽缸筒14的對(duì)準(zhǔn)偏差。這種對(duì)準(zhǔn)偏差可能是由于模制公差或加工公差和其他因素造成的。在應(yīng)用中，包括在往復(fù)桿蓋中的應(yīng)用，這種對(duì)準(zhǔn)偏差尤為重要。在此種應(yīng)用中，預(yù)先裝配式工件包含許多個(gè)緊固件，必須與第二工件對(duì)應(yīng)的許多個(gè)汽缸筒對(duì)準(zhǔn)。
實(shí)施例的圖3、4和6是第一工件101內(nèi)表面上有一個(gè)凸開(kāi)口肋件108的孔道102的示意圖。套筒件120的第一端還有一個(gè)牢固的第一徑向凸緣124。第二端有一個(gè)第二徑向凸緣126。第一徑向凸緣124的第一內(nèi)表面125緊靠第一工件101的外表面104，第二徑向凸緣126的第二內(nèi)表面127緊靠凸開(kāi)口肋件108，使套筒件120與第一工件101固定聯(lián)接。
圖4a是貫穿第一工件101的孔道102的示意圖，該工件在其內(nèi)表面上環(huán)形配置了至少兩個(gè)凸開(kāi)口肋件108。其中每個(gè)凸開(kāi)口肋件108都有一個(gè)軸向?qū)?zhǔn)的傾斜面107(部分示于圖4b)，和一個(gè)牢固的第二徑向凸緣接合面109。該接合面緊靠套筒件120的第二徑向凸緣126的內(nèi)表面127，(圖6a中作了最佳顯示)。在圖4a所示的一種構(gòu)型中，軸向傾斜面107延伸至孔道102的全長(zhǎng)，改善了機(jī)械整體性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有關(guān)形狀，套筒件120配置在孔道120內(nèi)。其方法是從外表面104沿著傾斜面107將套筒件120的第二凸緣126插入孔道102內(nèi)，并向前推進(jìn)，直至第二凸緣126的內(nèi)表面127緊靠凸開(kāi)口肋件108的徑向表面109。根據(jù)本發(fā)明的形狀，套筒件120的凸開(kāi)口肋件108和第二凸緣126都必須具有足夠大的回復(fù)力，以便第二凸緣126沿著、并在開(kāi)口肋件108的傾斜面107上方通過(guò)，直至套筒件120穿過(guò)第一工件101的孔道102固定聯(lián)接。
圖1-4和圖6是套筒件120的示意圖。該套筒件有一個(gè)從其內(nèi)表面突出的套筒肋件122，更多的情況是為通用的在套筒內(nèi)表面環(huán)向配置一組套筒肋件122。圖6b示出每個(gè)套筒肋件122都具有一個(gè)傾斜面121和一個(gè)徑向面123。緊固件110在螺紋端部分112和頭部114之間有一個(gè)突體肋件116。如圖所示，該突體肋件最通常為多個(gè)或連續(xù)環(huán)向配置的肋件。圖2是具有一個(gè)傾斜面117和徑向面118的突體肋件116的示意圖。突體肋件116的徑向面118緊靠套筒肋件122的徑向面123，緊固件110的頭部114有一個(gè)增大的凸緣部分115，緊靠套筒件120的第一端，將緊固件110固定連接在第一工件上。根據(jù)本發(fā)明，緊固件110與110不會(huì)突出第一工件101軸向相接，在安裝和對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中緊固件110不會(huì)突出第一工件101的安裝106。緊固件110隨后可軸向延伸入第二工件10的汽缸筒14內(nèi)。套筒肋件122的傾斜面121和突體肋件116的傾斜面117相配合，并具有足夠大的回復(fù)性，以便緊固件110穿過(guò)套筒件120，直至該緊固件固定配置在套筒件內(nèi)。
圖5a是第一工件101的孔道102的示意圖。孔道102的直徑大于套筒件120的第二凸緣126的外徑。套筒件120可橫向定位于第一工件101的孔道102內(nèi)。圖5b是第一工件101的孔道102的示意圖，該孔道只是在一個(gè)面尺寸擴(kuò)大，以便在該面使套筒件120橫向定位。根據(jù)這些實(shí)施例，緊固件110可軸向運(yùn)動(dòng)，但不能與套筒件120作橫向運(yùn)動(dòng)，但固定聯(lián)接在一起的套筒件120和緊固件110可以與第一個(gè)工件100橫向運(yùn)動(dòng)。如本發(fā)明所述，通過(guò)使第二凸緣126和開(kāi)口肋件108具有適當(dāng)?shù)某叽?，套筒?20便可一直與工件101固定聯(lián)接。
在有關(guān)的替代實(shí)施例中，套筒件120有一個(gè)孔道直徑較大于緊固件110外徑的孔道。這樣緊固件可在套筒件120內(nèi)，可橫向與第一工件101定位。根據(jù)這種替代實(shí)施例，緊固件110可軸向運(yùn)動(dòng)并橫向與套筒件120固定。用適當(dāng)尺寸的突體肋件116和套筒肋件122，使緊固件110固定聯(lián)接在套筒件120上。套筒件120可與第一工件101的孔道102牢固地橫向固定。根據(jù)另一個(gè)替代實(shí)施例，套筒件120與第一工件101的孔道102橫向定位，而緊固件110與套筒件120橫向定位。
圖1、2和6是作為回復(fù)性彈簧件的套筒件120的第一徑向凸緣件的示意圖。當(dāng)利用緊固件110將第一工件101與第二工件10緊固并使彈簧件彎曲時(shí)，套筒件120與第一工件101的孔道102軸向定位。圖6a是預(yù)先裝配式構(gòu)型中的套筒件120的示意圖(為清晰起見(jiàn)，未標(biāo)出緊固件110)，其中第一回復(fù)性徑向凸緣件124推動(dòng)套筒件122使其從第一工件101的孔道102后退一部分，這樣便在第一工件101的安裝面106上為第二徑向凸緣件126提供了凹進(jìn)槽。圖6b是柔性的有回復(fù)力的第一徑向凸緣件124的示意圖(未示出緊固件110的夾緊作用)，將套筒件120向前推入第一工件101的孔道102內(nèi)，直至第二徑向凸緣件126坐在第二工件10的安裝面12上。按照本發(fā)明的這一形式，柔性的有回復(fù)力的第一徑向凸緣件124對(duì)緊固件110保持一個(gè)主力矩。有回復(fù)性的第一徑向凸緣件124是可伸縮的，以允許第一工件101膨脹和收縮，同時(shí)在可變溫度條件下保持緊固件110的主力矩。第一徑向凸緣件124還將緊固件110的保持載荷分配到第一工件101的擴(kuò)大表面，第二徑向凸緣件126將緊固件110的保持載荷分配到第二工件10的擴(kuò)大表面。這樣，保持力便不會(huì)集中作用在工件上。
盡管本發(fā)明的上述文字描述可使本領(lǐng)域技術(shù)人員制造和使用本法明的最佳模式。但是，在本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的具體實(shí)施例的精神實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)，可以作出各種變更、組合、修改和等同的情況。因此，本發(fā)明并不受文中公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，而是限制在權(quán)利要求書(shū)中的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)先裝配式工件，可緊固在一個(gè)第二工件安裝面上，其特征在于該預(yù)先裝配式工件包括一個(gè)孔道，貫穿在預(yù)先裝配式工件外表面和預(yù)先裝配式工件安裝面；一個(gè)套筒件，固定配置在預(yù)先裝配式工件的孔道內(nèi)；一個(gè)緊固件，穿過(guò)套筒件固定配置，該緊固件有一個(gè)錐體部分和一個(gè)頭部；該緊固件穿過(guò)套筒件與預(yù)先裝配式工件軸向定位，并同時(shí)與預(yù)先裝配式工件橫向定位；這樣預(yù)先裝配式工件可以對(duì)準(zhǔn)安裝在第二工件的安裝面上，而不受固定聯(lián)接在預(yù)先裝配式工件上的緊固件的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于預(yù)先裝配式工件的孔道有一個(gè)凸開(kāi)口肋件，在套筒件的第一端有一個(gè)牢固的第一徑向凸緣，在第二端有一個(gè)第二徑向凸緣，第一徑向凸緣的第一內(nèi)表面緊靠預(yù)先裝配式工件的外表面，第二徑向凸緣的第二內(nèi)表面緊靠凸開(kāi)口肋件，使套筒件與預(yù)先裝配式工件固定聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于套筒件有一個(gè)套筒肋件，凸出在套筒件的內(nèi)表面，緊固件有一個(gè)突體肋件，緊固件頭部緊靠套筒件的第一端，緊固件的突體肋件緊靠套筒件，使緊固件與預(yù)先裝配式工件固定聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于該預(yù)先裝配式工件是一種可與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬部件緊固的塑料部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于預(yù)先裝配式工件的孔道至少有兩個(gè)凸開(kāi)口肋件，其中每一個(gè)凸開(kāi)口肋件都有一個(gè)軸向?qū)?zhǔn)的傾斜面和一個(gè)牢固的第二徑向凸緣接合面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于預(yù)先裝配式工件的孔道的直徑大于套筒件的直徑，這樣套筒件可以與預(yù)先裝配工件橫向定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于預(yù)先裝配式工件的孔道有一面的尺寸較大，以便套筒件橫向定位在這一面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先裝配式工件，其特征在于牢固的第一徑向凸緣件是一種回復(fù)性彈簧件，當(dāng)預(yù)先裝配式工件與第二工件緊固時(shí)，其中的套筒件可與預(yù)先裝配式工件的孔道軸向定位。
9.一種將一個(gè)預(yù)先裝配式工件緊固在第二個(gè)工件的安裝面的方法，其特征在于該方法包括將一個(gè)套筒件固定配置在預(yù)先裝配式工件的孔道內(nèi)；將一個(gè)有體、頭部的緊固件穿過(guò)套筒件固定配置；將緊固件穿過(guò)套筒件與預(yù)先裝配式工件軸向定位；將緊固件與預(yù)先裝配式工件橫向定位；這樣，便將預(yù)先裝配式工件對(duì)準(zhǔn)安裝在第二工件的安裝面上，而不受固定聯(lián)接在預(yù)先裝配式工件上的緊固件產(chǎn)生的干擾。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將套筒件與預(yù)先裝配式工件橫向定位，套筒件被固定配置在預(yù)先裝配式工件的大孔道內(nèi)，這樣就使緊固件與預(yù)先裝配式工件實(shí)現(xiàn)橫向定位。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將緊固件與套筒件橫向定位、緊固件被固定配置在套筒件的大孔道內(nèi)，就可使緊固件與預(yù)先裝配式工件實(shí)現(xiàn)橫向定位。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將套筒件的第一徑向凸緣的第一內(nèi)表面緊靠預(yù)先裝配式工件的外表面，并將套筒件的第二徑向凸緣的第二內(nèi)表面緊靠凸入預(yù)先裝配式工件孔道內(nèi)的開(kāi)口肋件，便可將預(yù)先裝配式工件孔道內(nèi)的套筒件固定聯(lián)接。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將緊固件頭部緊靠套筒件的第一端、并將緊固件的突體肋件緊靠突出套筒件內(nèi)表面的套筒肋件，便可將緊固件穿過(guò)套筒件固定聯(lián)接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于還包括套筒件與預(yù)先裝配式工件的孔道軸向定位的方法，即當(dāng)將預(yù)先裝配式工件與第二工件緊固時(shí)，使套筒件的第一徑向凸緣形成一個(gè)回復(fù)性彈簧件，并可伸縮地配置在預(yù)先裝配式工件的外表面。
全文摘要
一種可緊固在第二工件安裝面上的預(yù)先裝配式工件,預(yù)先裝配式塑料部件可緊固在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)金屬部件上。該工件在其外表面和安裝面之間有孔道。套筒件固定配置在孔道內(nèi),帶有螺紋體部分和頭部的緊固件穿過(guò)該套筒件固定配置。該緊固件可與工件軸向和橫向定位,該工件可對(duì)準(zhǔn)安裝在第二工件的安裝面上,而不受緊固件干擾。該套筒件有第一回復(fù)性徑向凸緣件,當(dāng)工件與第二工件緊固時(shí),套筒件與工件孔道軸向定位,對(duì)工件的對(duì)準(zhǔn)公差和熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號(hào)F16B41/00GK1204013SQ9810271
公開(kāi)日1999年1月6日 申請(qǐng)日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者艾伯特W·范博芬, 詹姆斯D·瓊斯Jr· 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具工程有限公司