[实用新型]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

说明书

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。