[實用新型]具有減少兩個夾持部件接頭蠕變變形和腐蝕的襯套的系統

有效

• 申請號: 200820119021.5
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN201265585Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 邁克爾·亨利·梅伊
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F16B39/02
• 分類號: F16B39/02;F16B39/22
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 衷誠宣

技術領域

本實用新型公開了用于夾持兩個部件的系統，其中(1)部件中的一個的材料是由在經受熱循環時易于蠕變變形的材料組成(2)防止或抑制異種材料的螺栓接頭中的電池作用腐蝕。

背景技術

期望減少發動機和其他的傳動系的構件的重量以改進燃料經濟性。為減少重量，許多發動機結構構件由在過去用鑄鐵和鋼制造已經轉變成用鋁制造，鋁重量大約是鐵的三分之一。此外，通過用鎂制造這些相同構件減少重量也是可能的，鎂是最輕的結構金屬，其重量為鋁的重量的三分之二。螺栓鑄鎂構件連接點有兩個潛在的問題，也就是鎂的易于蠕變和在接頭中存在的各種材料的熱膨脹系數的配合不當。在汽車發動機應用中大多數鎂合金在熱負荷下表現出無法接受的水平的蠕變現象。這會導致夾持力的減少或螺栓負荷保留促使零件失去對準和/或功能。第二，在組成連接點的不同的材料的熱膨脹率中的配合不當可能導致在接合連接點中的松開。

在圖1A中，示出現有技術中的一種夾持系統，其中第一部件16(由易于蠕變的材料制造)通過螺栓14固定到第二部件12(由蠕變最小化的材料制造)。該螺栓螺旋進部件12。通過緊固螺栓，獲得期望的夾持力，夾持力在圖1A中所示的示例中為20kN。在許多熱循環之后，其中發動機溫度可能低到-40華氏度及高到250華氏度，第一部件16由于蠕變在螺栓接點和通孔附近變形并導致較低的10kN的夾持力，如圖1B中所示。已知易于蠕變的材料有鎂合金、高級復合材料、及加強塑料。

相比較于如AZ91D的鎂合金，由于稀土金屬的添加能夠承受較高溫度循環的鎂合金，如AE44是可用的。然而，包含稀土金屬的合金較昂貴、可鑄造性低、且易于腐蝕。已知在現有技術中，通過使用鋁緊固器或包含稀土元素的昂貴的防蠕變鎂合金以克服在這種系統中的夾持力的放松。然而鋁螺栓比鋼螺栓更昂貴，在裝配車間要求不同的安裝裝備，強度低于鋼螺栓、且易于在操作中發生螺紋損壞、螺紋的掉落、在裝配中螺紋錯扣，及過扭矩情況產生的故障。本實用新型發明人認識到若蠕變的問題能夠克服最好使用沒有這種稀土元素的鎂合金。類似地，在一些應用中，若蠕變的問題能夠克服，最好使用塑料和復合材料。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題之一是提供一種能減輕蠕變(creep)對夾持力的影響的夾持系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型在易于蠕變的材料如鎂中提供襯套(insert)。襯套的材料更密切匹配鋼螺栓的熱膨脹且具有獨特的形狀，襯套保持鎂鑄件(magnesium?casting)，同時在熱循環期間允許鎂鑄件浮動或變形到其體積變化的程度。襯套承受所有夾持力，同時其獨特的錐形幾何體將鎂鑄件保持在位置中。

本實用新型公開用于將第一部件夾持到第二部件的系統，其中襯套連接到第一部件。襯套由與第一部件不同的材料制造且具有圓柱形的通孔，其中通孔的中心線基本上平行于襯套的軸線。襯套的外表面除了襯套的一端或兩端附近之外沿著襯套的長度基本上為圓柱形，其中在襯套的端部的方向上外徑單調遞增。螺栓通過襯套與在第二部件中設置的螺紋接合。在一個實施例中，第一部件由鎂制成，第二部件由鋁制成，及螺栓由鋼制成。在替代的實施例中，第一部件由加強的塑料或復合材料制成。

襯套澆鑄(cast)進第一部件中，或者，襯套壓到第一部件中?；蛟诹硪粋€實施例中，襯套熱噴涂到第一部件中。在襯套壓到第一構件中且襯套在兩端張開的實施例中，襯套由兩個構件組成以允許插入到第一部件中。

襯套的一端或兩端附近的外徑的增大與沿著所述襯套的軸線的長度是線性的。或者，外徑的增大形成相切于外表面的弧以消除在所述襯套中的應力上升。

在一個實施例中，襯套相對第一部件突起，即襯套在第一部件上方突起以便螺栓頭部僅與襯套接觸而不與第一部件接觸以防止通過電池作用腐蝕。

此外本實用新型還公開了具有使用在熱負荷下易于蠕變的材料制造的第一部件的夾持系統。襯套連接到第一部件。襯套使用與第一部件不同的材料制造且具有圓柱形通孔。通孔的中心線基本上平行于襯套的軸線。襯套的外表面除了在兩端附近之外沿著襯套的長基本上是圓柱形，其中在端部附近外徑增大。用與所述第一部件不同的材料制造的第二部件設置為靠著所述襯套的兩端落座。螺栓推進在襯套和第二部件的兩側中的通孔中。可以緊固旋到螺栓上的螺母將整個系統拉在一起。在一個實施例中第二部件圍繞包裹第一部件且形成單個構件。在另一個實施例中，第二部件包括兩個構件，在襯套的每端上各一個構件。隔離材料可以放置在所述第一部件和第二部件之間。