包括层压体和铆螺母的油底壳组件的制作方法

本文的教导涉及组件，例如油底壳组件，其包括层压底部部分以及附接到层压底部部分的螺母。螺母可以为组件的腔体提供可密封开口。层压底部部分优选地包括夹在两个金属层之间的聚合物层。优选地，螺母为铆螺母。

背景技术：

各种组件中均设有排放塞以从容器中排放流体，然后关闭排放装置。这通常通过将螺母焊接到容器的底部部分来完成。当容器由钢形成时，通常将钢螺母点焊到容器上。当容器包括整体式铝容器(例如由铝板形成)时，通常将螺母凸焊在容器上。作为另一示例，组件可以包括铝质底部部分，其中该铝质底部部分由铸铝加工而成以提供螺纹开口来容纳排放塞。当组件包括钢层压体(包括在两个钢层之间的薄聚合物层)时，也可以将螺母凸焊到钢层上。

铸铝通常具有气孔、孔隙或夹杂物，这使得局部区域具有弱点。这种材料可导致油底壳组件中发生故障，特别是如果其中一个薄弱区域位于或靠近排放装置。此外，由于铝相对较软(例如，相对于钢而言)，具有机械加工螺纹开口的铸铝可能容易发生螺纹剥落。

包含可闭合排放装置的组件的例子包括在专利号为8,210,315b2的美国专利(在2012年7月3日授权给diehl等人)，专利号为8,109,704的美国专利(在2012年2月7日授权给lewis等人)以及美国公开专利2012/0318799a1(spix等人在2012年12月20日公开)中所描述的例子。

在美国专利8,109,704中，排放装置采用了两片式笼罩螺母组件(two-piececagenutassembly)。看起来是笼罩的支腿被焊接(例如，凸焊)到油底壳的底部部分。美国专利8,109,704教导了在笼罩螺母组件底部附近需要排放通道。在美国专利8,109,704中，唯一的密封是螺栓凸缘区域内的密封件。由于螺纹仅在通道之后开始，所以螺母大幅度延伸到油底壳中。可以将这样的螺母描述成有高炉管(stovepipe)。由于流体流动通过主开口，所以油底壳的排放一开始会很快。但是，当液面下降至螺母顶部以下时，油液将只流动通过通道。这种长时间的缓慢流动可能导致工作人员错误地认为已经完成排放。另外，如果将通道堵住，则可以防止在螺母顶部以下进行排放。在这种情况下，油的排放可能不足。这是一个复杂的设计并且要求螺栓凸缘与油底壳底部表面之间的密封是主密封。

然而，这些方法通常不适合具有铝层的层压材料。例如，在层压体的两个铝层之间包括聚合物层时，可能难以对螺母进行凸焊，并且由于施加的力矩(例如，在移除或插入排放塞期间)，较薄的铝层可能会失效。例如，在铝层压材料上进行凸焊通常导致仅与单个铝层接合，由于铝层较薄(相对于铝层压材料的总厚度而言)而导致这个部分薄弱。此外，铝层可能由于太薄而不能进行加工来提供螺纹开口。

油底壳组件需要具有以下特征件中的一个或任意组合：设计简单和/或组装简单的排放附件；包括主密封件和辅助密封件的组件、具有基本上可以完成完全排放的短炉管的组件、单个排放机构(例如，避免排放速度不连续)、具有良好抗推送力的排放附件、具有良好抗扭力的排放附件，以及具有良好抗拧力、低或改进的nvh特性(即，噪音低或降低，振动低或减小，声振粗糙度低或降低，或其任意组合)并且重量轻的排放附件。

技术实现要素：

利用根据本文教导的油底壳组件可满足上述一个或多个需要。

本文中教导的一个方面涉及一种油底壳组件，其包括：容器，该容器具有用于容纳流体的腔体并且包括底部部分，其中底部部分包括层压材料，该层压材料包括表面面向容器腔体的第一铝层、表面面向容器外侧的第二铝层，以及插置于第一金属层与第二金属层之间的聚合物层；底部部分上的开口，其延伸通过第一铝层和第二铝层以从容器排出流体；以及铆螺母，其至少连接到第一铝层并定位成用于容置密封开口的排放塞并提供主密封以防止流体流动。第一铝层可以是容器的内层。例如，容器的内表面可以包括第一铝层。第二铝层可以是容器的外层。例如，容器的外表面可以包括第二铝层。聚合物层优选地与第一铝层、第二铝层或两者接触或直接连接。容器的底部部分优选由层压材料形成。整个容器优选地由层压材料形成。

本教导的该方面进一步的特征在于以下特征中的一个或任意组合：铆螺母与第一铝层之间的附件(attachment)围绕开口的整个周边形成密封；铆螺母附接至第一铝层和第二铝层；第一铝层与第二铝层的厚度比约为0.33或以上(例如约0.5或以上、约0.7或以上、约0.9或以上、约1.0或以上)；第一铝层与第二铝层的厚度比为约3或以下(例如约2或以下、约1.4或以下，或约1.1或以下)；聚合物层的厚度为约0.2mm或更小、优选约0.1mm或更小、更优选约0.5mm或更小，最优选约0.03mm或更小；聚合物层的厚度为约0.001mm或以上(例如约0.003mm或以上、约0.01mm或以上或约0.02mm或以上)；聚合物层的厚度为层压材料总厚度的约15％或更小(优选约10％或更小，甚至更优选约5％或更小，最优选约2％或更小)；第一铝层和第二铝层的组合厚度约为0.5mm或更大(例如，约0.7mm或更大、约0.9mm或更大，或约1.1mm或更大)；第一铝层和第二铝层的组合厚度约4mm或更小(例如，约3mm或更小、约2.5mm或更小，或约2mm或更小)；铆螺母是铝合金螺母；铆螺母是涂覆钢螺母；铆螺母包括钢；铆螺母具有内螺纹通路，并且包括3个或更多个螺纹圈(优选4个或更多螺纹圈；优选约7个或更少螺纹圈，更优选约6个或更少螺纹圈，最优选约5个或更少螺纹圈)；铆螺母包括延伸到容器腔体中的第一部分(即，炉管部分)；铆螺母未延伸到容器底部表面以下；炉管部的长度优选为约15mm或更小(更优选约12mm或更小，更优选约10mm或更小，最优选约9mm或更小)；铆螺母的第一部分的高度足够矮，以便在腔体排放之后，腔体中剩余的流体的量减少或最小化；在从层压体的顶部表面到第一部分的顶部边缘的垂直方向上测量，第一部分的高度约为15mm或更小(优选为约10mm或更小，更优选为约5mm或更小)(即，铆螺母伸入容器腔体中的距离)；油底壳组件包括用于密封开口的排放塞；排放塞具有用于影响主密封的螺纹轴；在铆螺母的受影响区域外部，排放塞形成二次密封；通过弹性环(即，弹性垫圈)实现二次密封，弹性环仅在平坦区域处与容器的铝质外表面接触；排放塞包括用于拧入铆螺母的螺纹轴；排放塞包括构造成容置张紧工具(例如用于使排放塞的扭矩达到预定扭矩)的头部部分；排放塞包括弹性垫圈，弹性垫圈与排放塞的凸缘部分接触的弹性垫圈并定位成使得凸缘部分向弹性垫圈施加力以在凸缘部分与容器底部部分的外表面之间形成密封；凸缘部分的直径为10mm或以上(优选为15mm或以上，更优选为20mm或以上)。弹性垫圈的直径与排放塞轴的直径之比约为2或更大(或约为2.5或更大)；排放塞凸缘的直径与排放塞轴的直径之比约为2或更大(或约为2.5或更大)；油底壳组件的重量小于容器由钢形成的大小相似的油底壳组件的重量；与容器由钢或铸铝形成的大小相似的油底壳组件相比，油底壳组件具有一个或多个改进的噪声、振动和声振粗糙度(即，nvh)特性；油底壳组件的耐用性(例如，抗扭力、抗拉出力、抗拧断力或其任意组合)至少与容器由铸铝形成的大小相似的油底壳组件的耐用性一样好；铆螺母包括涂覆钢排放塞(例如镀锌钢)；油底壳组件包括涂覆钢排放塞(例如镀锌钢)；或排放塞轴和/或铆螺母的炉管由混合金属形成。

根据本文教导的另一方面涉及一种形成油底壳组件的方法，包括以下步骤：将铆螺母附接到由层压材料形成的油底壳容器，层压材料包括插置于两个铝层之间的聚合物层，其中铆螺母直接附接至两个铝层。

根据本文的教导的油底壳组件优选具有改进的nvh特性。根据本文的教导的油底壳组件优选是耐用的(例如，其特征为抗推出力、抗拧出力、抗扭力或其中任意组合)。

附图说明

图1是复合材料的透视图，该复合材料是包括插置于两个金属层之间的聚合物层的层压材料；

图2a是说明性铆螺母的透视底视图；

图2b是说明性铆螺母的透视顶视图；

图2c是说明性铆螺母的侧视图；

图2d是说明性铆螺母的示意性侧视图；

图2e是示出说明性铆螺母的透视图(左图)和底视图(右图)的图示；

图3是包括附接至层压材料的铆螺母的油底壳组件的一部分的底视图；

图4a是说明性铆螺母的底视图；

图4b和图4c是说明性铆螺母的剖视图；

图5是具有大炉管的铆螺母的剖视图铆螺母；

图6a是头部部分位于前方的说明性排放塞的透视图；

图6b是前面带有轴的说明性排放塞的透视图；

图6c是排放塞的从轴俯视的视图；

图6d是具有弹性体密封件的排放塞的从轴俯视的视图；

图7是示出根据本文的教导的可用于弹性体密封件的说明性特征的剖视图；

图8是示出定位成靠近容器表面的开口的密封件的图示，图8示出了相对于密封件，开口区域的特征之间的说明性关系；

图9a是具有小凸缘表面的螺栓和具有小直径的密封件的透视图；

图9b示出了具有铆螺母开孔和复合材料的容器的外表面，其中图9a中的密封件定位在开口附近；

图10a是具有长烟管的铆螺母的透视图；

图10b是油底壳组件的透视图，其示出了图9a中的附接至层压材料的铆螺母；

图11示出了具有图8和9b中的密封件的容器的外表面；

图12是油底壳/容器的用于对nvh特性进行有限元素分析的说明性模型；

图13a和13b示出了基于单位加速度控制的说明性nvh特性；

图14示出了附接至层压材料的铆螺母的说明性扭矩测试结果；

图15示出了附接至层压材料的铆螺母的说明性扭转测试结果；

图16示出了附接至层压材料的铆螺母的说明性推出测试结果；

图17是说明性容器组件一部分的剖视图，其示出了可在容器组件中使用的特征件，例如铆螺母与层压材料之间的密封件；优选地，密封件是机械密封件；密封件可以防止铆螺母与层压体之间的流体(例如，液体或气体，优选地为液体)泄漏；

图18是说明性容器组件的剖视图，其示出了根据本文的教导的可用于容器组件的特征件；例如，容器组件可以构造成例如通过将螺纹轴插入到开口中而沿着螺纹开口形成密封；这样，就可以在排放塞与铆螺母之间形成密封；作为另一个例子，容器可以在排放塞的凸缘表面与层压材料之间形成密封(例如，使用插置于两个表面之间的弹性体密封件)；

图19是包括铆螺母和层压材料的容器组件的说明性剖面的图示。

具体实施方式

油底壳组件包括容器，该容器具有用于容纳流体的腔体以及附接至容器以从腔体移除油的排放部件。容器优选地包括具有聚合物层以改进一种或多种nvh特性的复合材料。排放部件优选地包括或基本由铆螺母组成。排放部件可以通过一个或多个密封件进行密封，并且优选地使用主密封件和辅密封件来进行密封。优选地通过铆螺母的开口来排放流体的排放。油底壳组件还可以包括用于可逆地密封排放部件的密封部件(例如，排放塞)。

容器：

油底壳组件包括容器(例如，油底壳)，该容器具有用于保存一定量油的腔体。容器可具有用于使油循环至机械部件以控制机械部件的温度的一个或多个开口。可能需要定期从容器中排放油。因此，容器通常具有一个或多个用于排放油的开口。

容器可以是任何大小和形状。容器具有一个或多个壁，壁具有适于与容器中的流体接触(例如，在高温下)的内表面。容器壁具有外表面。该外表面可以是暴露的表面(例如，暴露于空气中)。用于排放油的开口优选地位于容器的底部部分或附近。容器的一些或全部壁包括或由复合材料形成。优选地，容器的底部部分包括复合材料。

复合材料/层压材料：

油底壳优选地包括或由复合材料形成，该复合材料包括用于改进一种或多种nvh特性的聚合物层。更优选地，油底壳的壁由包括聚合物层的复合材料形成。复合材料包括层压材料，基本上由层压材料组成，或完全由层压材料组成，层压材料包括插置于两个金属层之间的聚合物层。金属层优选地包括一般为轻型的金属或金属合金。例如，金属层材料的密度可以小于钢的密度。金属层的金属或金属合金的密度优选为约6g/cm³或以下，更优选为约4.4g/cm³或以下，进一步优选为约3.6g/cm³或以下，最优选为约2.9g/cm³或以下。优选地，金属层包括或主要由铝或铝合金(例如，在铝合金的总重量中，包括50wt％或更多铝原子)组成。

复合材料10可以是层压材料，其包括第一金属层12，第二金属层14和插置于第一金属层与第二金属层之间的聚合物层，如图1所示。

优选地，层压材料是铝复合材料。如本文所用，铝复合材料包括两个金属层，其中至少有一个金属层(并且优选两个金属层)是铝层。铝层可基本上由铝形成或者可以是铝合金，在合金总重量中，其具有约50wt％或更多(优选约80％或更多)的铝原子。可由于热处理性，可拉伸性或两者选择铝层。优选的铝包括软铝，并具有高可拉伸性。特别有用的铝等级的例子是5000系列和6000系列，例如5754和5182等级的铝层。在形成复合材料时，可以对铝的表面进行清洁和/或钝化。

油底壳的壁可由一块复合材料(例如，铝复合材料)形成。优选地，该块复合材料具有均匀的厚度(例如，在形成复合材料之前)。优选地，油底壳的平均壁厚大约是复合材料在形成壁之前的原始厚度的20％以内(更优选地在约10％以内)。

复合材料的总厚度和/或油底壳的平均壁厚优选为约0.5mm或更大，更优选为约0.7mm或更大，甚至更优选为约0.9mm或更大，最优选为约1.1mm或更大。如果厚度太小，则在使用过程中，例如在塞堵排放装置时，油底壳可能会被损坏。复合材料的总厚度和/或油底壳的平均壁厚优选为约4mm或更小，更优选为约3mm或更小，进一步更优选为约2.5mm或更小，最优选为约2mm或更小。如果厚度过大，则油底壳的成本和/或重量可能会太高。

第一金属层和第二金属层可以具有相同或不同的厚度。第一金属层(例如铝或铝合金层)与第二金属层的比例优选为约0.33或更大、约0.5或更大、约0.7或更大、约0.9或更大，或约1.0或更大。第一金属层与第二金属层的比率优选为约3或更小、约2或更小、约1.4或更小，或约1.1或更小。每个金属层应该足够厚，这样该金属层就不容易撕裂和/或该金属层可以为结构提供更大的强度。

聚合物层的厚度优选地足够低，以便在约25℃的温度下，复合材料的硬度(例如，相对于金属层的材料)会减小约40％或更小(优选约30％或更小，更优选约20％或更小，最优选约10％或更小)。刚度可由挠曲模量来表征(例如，如根据astmd790测量)。优选地，聚合物层的厚度为约0.2mm或更小，更优选为约0.1mm或更小，甚至更优选为约0.5mm或更小，最优选为约0.03mm或更小。聚合物层的厚度约为0.001mm或更大、约为0.003mm或更大、约为0.010mm或更大，或约为0.02mm或更大。

聚合物层的厚度与复合材料的总厚度之比优选为约0.20或更小、更优选为约0.15或更小、甚至更优选为约0.10或更小、甚至更优选为约0.05或更小、最优选为约0.02或更小。

容器可以包括一个或多个增强特征件，例如可增加容器硬度的肋条。当使用聚合物芯层在油底壳的较高操作温度下会软化的铝层压材料时，这一点特别重要。

聚合物层的材料：

聚合物层可以包括一种或多种聚合物，或者基本上或完全由一种或多种聚合物组成。优选地，在聚合物层的总重量中，聚合物的量为约50％，更优选为约80％或更多，最优选为约90％。聚合物层优选包含一种或多种低硬度聚合物。如本文所用，低硬度的聚合物可以由肖氏硬度计a来表征(根据astmd2240测量)，其测量硬度为约90肖氏a或更小，优选为约75肖氏a或更小，更优选为约65肖氏a或更小。优选地，聚合物层包括具有硬度约为10肖氏a或更高硬度(例如，约20肖氏a或更高，或约30肖氏a或更高)的聚合物。聚合物的结晶度为约60％或更小、约50％或更小、约40％或更小、约30％或更小、约20％或更小或约10％或更少(根据astmd3418，通过差示扫描量热仪来测量)。例如，聚合物可以是一般为非晶态的聚合物，其结晶度为约5％或更小或约0％。聚合物层可以包括填充物，填充物的浓度为3wt％或更多，或者可以基本上不含(即填充物浓度小于3wt％，或者约为1wt％或更小)，或者可以完全不含填充物。聚合物材料优选包括弹性体材料。特别优选的弹性体材料是丙烯酸类弹性体。聚合物材料用交联剂形成，这样，聚合物材料就包含交联弹性体。聚合物材料可以包括通常分子量高的聚合物(例如，具有约30,000或更高、约80,000或更高，或约200,000或更高的分子量)。可以选择聚合物材料来提供对铝的粘合/或可以使用粘合剂或其他粘结剂来改善聚合物材料与铝的粘合。

可以采用的复合材料的例子包括两片铝之间夹有粘弹性材料的结构，例如materialsciencescorporation生产的商用品牌的复合材料。

铆螺母：

油底壳组件包括附接至复合材料(例如，铝复合材料)用于提供可密封排放装置以从油底壳排放流体的铆螺母。铆螺母可以附接至复合材料的一个或两个金属层。优选地，铆螺母附接至复合材料的两个金属层上。

铆螺母应具有用于从组件中排放流体的开口。铆螺母的开口优选形成延伸了铆螺母的长度(例如从铆螺母的一端延伸到铆螺母的另一端)的通路。铆螺母在从腔体进入通路的入口处可具有顶部边缘。铆螺母在通路的出口处可以有底部边缘。优选仅通过铆螺母的通路来排放油。例如，铆螺母可以无侧向开口、凹槽或延伸穿过铆螺母的壁或者在铆紧螺母与容器之间延伸的其他通路。铆螺母的孔应当具有内螺纹以容置用于关闭开口并阻止流体的流动的排放塞。铆螺母与复合材料之间的附接优选围绕开口的整个周边形成密封，以便油液不会从复合材料与铆螺母之间的间隙泄漏。

铆螺母具有从油底壳的内表面(例如，油底壳)延伸到油底壳的腔体中的炉管部分。炉管部分应足够短，以便基本上所有的流体都可以从油底壳的腔体排出。

铆螺母应具有足够的内螺纹圈数，以便可以牢固地附接排放塞。优选地，排放塞应能够牢固地附接而不会损坏开口的内螺纹(例如因剥离或过度扭转)。优选地，铆螺母的开口的螺纹圈数为约2个或以上，更优选地为约3个或以上，最优选地为约4个或以上。

内螺纹的圈数优选地足够少，以便铆螺母的炉管长度会通常较小。优选地，铆螺母的开口中螺纹的圈数为约7个或更少，更优选约6个或更少，甚至更优选约5个或更少。

优选地，内螺纹圈的至少一部分位于铆螺母的延伸到炉管部分下方的一部分中(例如，邻近铆螺母的油底壳区域的外表面与内表面之间的部分)。优选地，位于炉管部下方的内螺纹圈数为约0.1或以上，更优选为约0.3或以上，甚至更优选为约0.4或以上，最优选为约0.5或以上。

在组装时，铆螺母优选不延伸到油底壳的外表面之下(即在油底壳的底部部分)。如果铆螺母的一部分延伸到油底壳的外表面下方，那么其优选地足够短，以便不会妨碍排放塞的密封(例如，在排放塞的凸缘表面上使用弹性体密封件)。

铆螺母可具有图2a、图2b、图2c和图2e中所示的一个或多个特征件。铆螺母20通常有具有用于从油底壳组件排放流体的通路21。通路21优选位于铆螺母的轴向中心处或附近。优选地，铆螺母具有供流体流动的单向通路。通路21可以是延伸了铆螺母20的高度(即，从排放装置21的底部边缘22到开口的上部边缘24)的内螺纹开口。如图2d所示，安装后的铆螺母的高度为炉管高度34。铆螺母的炉管部分26可以提供足够数量的内螺纹32来利用外螺纹塞关闭排放装置。铆螺母20可以包括接头部分30，接头部分30用于优选利用高温和/或高压将铆螺母连接至容器的壁(例如，连接到复合材料)。炉管部分26包括一个靠近铆螺母20的底部部分(即，朝向容器)的底座区域28。炉管部分26可以包括靠近铆螺母顶部(即，靠近上边缘24)的顶部区域27。参考图2a、图2b、图2c和图2e，炉管高度34可以足够短，以便容器基本上可以通过开口排空容器。开口的形状通常可以是圆形以容置排放塞的圆形轴。开口周围的壁可以与排放塞的销轴形成密封以防止流体流动和/或减小流体的压力(例如，在二级密封处)。开口可包括用于容置密封件或垫圈(例如，弹性体o形环)的通道、凹槽或凸缘，以在开口的壁与排放塞的轴之间形成紧密密封。通道、凹槽或凸缘可以位于沿着开口的任何位置处，并且优选靠近其中一端，并且更优选靠近底部边缘。

铆螺母的接头部分优选与层压材料或复合材料形成机械接合。该机械接合优选密封围绕开口的周边。铆螺母与层压材料或复合材料的一个或多个表面之间所形成的密封优选地为液密密封，并且更优选地为气密密封。通过形成机械接合，可以将不同材料用于容器壁(例如层压材料或复合材料)和铆螺母。铆螺母可以有延伸构件29。该延伸构件优选沿着螺栓头的方向延伸。延伸构件可以弯曲(例如，在径向方向上)，从而在层压材料或复合材料上施加力。当弯曲时，延伸构件可以将层压或复合材料固定在合适位置。铆螺母可以包括抗旋转特征件以防止铆螺母相对于层压材料或复合材料转动。

油底壳组件：

油底壳组件可以通过将铆螺母附接至层压材料形成。附接区域可以具有图3中所示的一个或多个特征件，图3示出了附接至铆螺母20的层压材料10的底视图。例如，附接铆螺母20可能导致层压材料10的不平坦区域35受影响。该区域可能不适合形成密封。相反，可在围绕受影响区域35的平坦区36形成密封。铆螺母20优选不延伸超出层压材料10的外表面(例如，底部表面)18。

优选对复合材料进行冲压以形成容器(例如，油底壳组件的容器)。例如，容器的一部分可以通过冲压一片复合材料形成，从而形成冲压件。冲压件可以密封地连接至容器的另一部分(优选也通过冲压复合材料形成)。优选地，通过密封地连接两个或多个均由复合材料形成的冲压件来形成容器。优选在冲压之后并且在与另一部分密封连接之前将铆螺母附接至冲压件。

在图4a、图4b和图4c中示出了说明性铆螺母的底视图。铆螺母可以包括图4a、图4b和图4c所示特征件中的一个或任意组合。铆螺母可以包括位于铆螺母的中心轴线处或附近的开口。该开口可具有内螺纹。优选地，该开口从铆螺母的底部延伸到铆螺母的顶部，并且是唯一用于排空容器的通路。例如，铆螺母的侧壁可以是实心的，无任何开口或通道。铆螺母可具有用于连接到容器的第一部分和延伸到容器中并且提供用于容置排放塞(例如排放螺栓)的附加内螺纹的第二部分。如图4b所示，第一部分52的横截面可以大于第二部分54的横截面(例如，直径)。优选地，第一部分的壁厚与第二部分的壁厚之比为约1.5或以上、更优选为约2.5或以上，最优选约3.0或以上。铆螺母的实心壁(即，无任何通道或开口)可允许排放塞轴的螺纹表面与铆螺母的内螺纹开口配合形成主密封。主密封件可以完全防止流体流动和/或可以降低流体的压力(并且特别是在高温和/或高压下使用容器期间)。例如，容器内靠近开口顶部的流体的压力可具有第一压力，而容器外部靠近开口底部的任何流体可具有第二压力，其中第二压力与第一压力之比为约0.8或更小、约0.5或更小、约0.2或更小、约0.1或更小、约0.03或更小，或约0.01或更小。第二压力与第一压力之比可大约为0或更大。

图5示出了铆螺母的在通过铆螺母的单个开口进行排放之后通常会在容器中留下过多流体的特征件。图5中的炉管高度约为20mm，包括高度约为4.6mm的底座区域和高度约为15.4mm的顶部区域。

可见，与使用整体式金属材料相比，在连接到铆螺母时，使用包含聚合物层的复合材料提供了益处。例如，由复合材料形成的容器壁可以使流体更容易流动，从而形成接合(并且在铆螺母与围绕开口的复合材料之间形成密封)。又如，与整体式材料相比，由复合材料形成的容器壁在铆螺母区域中的残余应力可减小。在不受理论束缚的情况下，相信聚合物层能够弹性地和/或塑性地发生变形(并且优选地还能够松弛)，并且该行为改进了与铆螺母接合期间以及接合之后的性能。例如，聚合物层可以提供在一个或多个方向(例如向外的方向)上推动金属层，以提高密封的完整性的偏压。

塞:

塞可以由允许重复密封排放孔并在排放油之后能移除的任何材料形成。塞的材料应该能够在油底壳的工作温度和环境(例如加热的油)下进行密封。塞的材料可以选择成使得减少或消除由于排放塞和铆螺母的螺纹剥落而造成损坏的风险。

塞可以用于形成主密封，并且优选地形成主密封和副密封。塞可以具有用于在插入到铆螺母的螺纹开口中时形成密封(例如，主密封)的螺纹轴。塞可具有凸缘部分，凸缘部分用于将弹性体密封件(例如，弹性环)压在容器外壁上以形成密封(例如，辅助密封)。

塞优选包括金属材料。

塞可包括一种金属合金。塞可以包括多种金属合金。例如，塞可具有层状结构。该层状结构可具有由第一金属合金形成的芯层和由不同金属合金形成的外层。

塞可以包括或由双金属形成，其包括外层和内层。外层的硬度优选低于内层的硬度。硬度差可以为约10hrb或以上、约20hrb或以上，或约30hrb或以上。

外层可包括一般低硬度的材料(例如锌涂层)。

可以将排放塞创制成(例如，由所选材料设计和/或形成)使得排放塞在铆螺母和/或油底壳损坏之前损坏。

凸缘:

塞部件具有用于在凸缘部分与油底壳底部的外表面之间形成密封的凸缘部分。优选地，该密封是辅助密封。凸缘部分优选足够大，以便在铆螺母周边外部的外表面上形成密封。例如，凸缘部分应该足够大以在容器的受铆螺母影响区域外部的区域(例如，铆螺母的附接部分外部)中形成密封。塞部件优选包括由弹性体材料形成的密封环。密封环可以附接至凸缘部分或者可以可拆地位于凸缘部分上方。密封环的特征在于内周边和外周边。一部分或整个内周边可以接触已经脱离主密封的流体。优选地，密封环的外周边与油底壳组件外部的空气接触。

排放塞可以包括图6a、图6b、图6c和图6d中所示的一个或多个特征件。排放塞40通常包括轴部分，轴部分具有用于密封排放开口的凸缘部分42。凸缘部分42优选具有足够大的凸缘表面43，以便凸缘表面可以在凸缘部分42覆盖铆螺母底部的情况下密封排放开口。优选利用在凸缘表面43上方的弹性体密封件(未示出)来密封排放装置。排放塞40具有轴部分46，该轴部分包括用于拧入铆螺母20的内螺纹中的螺纹44。如图6b和图6c所示，凸缘表面43可以是一个凹陷表面47。如图6d所示，排放塞可包括密封件或垫圈(例如，弹性体密封件)45。

用于排放塞的密封件或垫圈优选在容器的外表面与排放塞的表面(例如排放塞的凸缘表面)之间提供密封。密封件可具有用于装配在排放塞的轴上方的开口。如图6d所示的密封件45，开口可以特征化为密封件的内直径。开口应该足够小，以便当密封件放置在轴上时，密封件的横向位移会减小或最小化。密封件优选至少部分装配在排放塞凸缘的凹陷表面中。密封件优选地具有与密封件的开口相邻的第一部分，该第一部分连接至朝向或邻近密封件外直径的第二部分。第二部分优选具有比第一部分更厚的区域。这样，第二部分可以在排放塞与容器之间形成密封。第二部分可以具有大致弯曲的横截面。例如，第二部分可具有大体为椭圆形、卵形或圆形的横截面。第一部分可以用作间隔件将第二部分(密封部分)固定在远离容器的已附接有铆螺母的容器壁区域。通过以这种方式固定密封件，有可能形成更可靠的密封件，并且不用担心可能在铆螺母的接头部分附近发生的任何损坏(例如，从平面表面偏离)。图7中示出了示例性密封件45的横截面7。当将第二部分72中的密封区域/密封表面73压在容器与排放塞之间时，就形成了密封。密封的特征在于密封距离或密封直径78。密封件具有开口70，该开口的特征在于内直径74。密封件的特征在于外直径75。第一部分71连接到第二部分并且可以围绕开口70将第二部分(例如，同心地)隔开。优选地，外直径75与内直径74之比优选为2.1或以上，更优选为2.3或以上，进一步优选为2.5或以上，最优选为2.7或以上。第二部分可以是包括密封区域73的密封脊。第二部分可以具有长度76。密封直径78与螺栓的轴直径之比优选地为约1.8或以上，更优选为约2.0或以上，更优选为约2.2或以上。密封件74的内直径与排放塞的轴直径之比优选为约0.95或以上，更优选为约0.98或以上，进一步优选为约1.00或以上，最优选为约1.01或以上。密封件74的内直径与排放塞的轴的直径之比优选为约1.3或以下，更优选为约1.1或以下，最优选为约1.03或以下。第二部分优选地具有比第一部分更大的厚度77。优选地，第一部分具有大致均匀的厚度。优选地，第二部分的最大厚度与第一部分的平均厚度之比为约1.1或以上，更优选约1.3或以上，并且最优选约1.8或以上。应理解，可以由凹部对密封件进行正确定位，或者将密封件粘附到凸缘上，以便密封件的第一部分不需要用于定位密封件。这样，可以出去部分或整个第一部分。例如，密封件的内直径(即，密封件的开口)与轴直径之比可以大于1.1、大于1.3、大于1.5或大于1.7。图8示出了密封件/垫圈与铆螺母/复合材料8之间可以采用的相关特征件。例如，容器的开口与密封件的开口的大小可相似(例如，密封件开口的直径可以是容器开口的10％以内、5％以内，或2％以内)。又比如，密封件的密封区域可以围绕容器的开口，同时密封区域在平坦区36形成。优选地，密封件的密封区域完全避免接触复合材料35的受到铆螺母影响的区域。

图9a示出了一种典型螺栓，其具有坐置于螺栓凹陷表面中的弹性体密封件。该螺栓可用于密封容器中的典型排放装置。然而，已经发现，根据本文的教导，该螺栓可导致包括铆螺母和层压材料的容器中发生故障。图9b是附接有铆螺母的铝层压材料的底视图(示出了容器的外表面)，其中通常很小的密封件定位在容器开口附近。铆螺母区域内的层压材料表面通常不平，并且不适合密封。然而，密封件的密封脊会只与层压材料的不平区域相接触，因此密封件可能会失效。当使用层压材料时，发现图9a中的凸缘表面太小。密封区域的直径也太小。

图10a和10b示出了具有过长炉管的铆螺母。这会导致在排放完成后，留在油底壳或其它容器中的流体(例如油)的量过多。在图10b中，铆螺母附接至铝层压材料。在图10b中，可以看到铝层压材料的内表面(即，面向容器的腔体)，并且铆螺母延伸到腔体中的程度太长。

图17是示例性容器组件60的剖视图，其示出了附接至由复合材料10形成的容器壁的一部分的铆螺母20。该组件具有开口，开口包括穿过铆螺母20的通路21。容器组件60包括位于铆螺母20与复合材料10之间的密封件62。该密封件是液密密封件，并且优选地是气密密封件。

图18是示例性容器组件60的剖视图，其示出了附接至由复合材料10形成的容器壁的一部分的铆螺母20，以及具有凸缘表面43和密封部件56的排放塞40。密封部件56优选地定位在复合材料10与凸缘表面43之间远离由铆螺母和复合材料的密封导致的任何不平表面的区域内。容器组件60可包括位于排放塞40的轴46与铆螺母20的开口之间的密封件64(例如，主密封件)。该密封件优选地是液密的，更优选地是气密的。容器组件优选地包括其他密封件66，其中弹性体密封部件56密封在排放塞的凸缘表面43与复合材料的表面之间。该密封件优选地是液密的，更优选地是气密的。

本文的教导不限于油底壳组件，而是可以应用于其他容器。容器可用于气体或液体流体。优选地，流体为液体。容器可与大气隔离或具有通向大气的开口。流体(例如液体)优选地处于环境温度或高温(例如，环境温度上升约40℃或更高，约70℃或更高，或约100℃或更高)，并且更优选地暴露于环境温度与高温的循环。在操作周期，流体的粘度会降低(例如以p为单位)(优选地其粘度降低约10％或更多，约30％或更多，约50％或更多或约70％或更多)。容器可用于保存食物成分、水、工业液体或汽车流体。容器可用于保存汽车流体。容器可用于在运输过程中保存流体。容器可用于保存传动液。容器可以用于保存制冷剂。容器可以用于为车辆排气系统储存大量反应物。容器可以由单一材料形成。在一些应用中，容器可以由两种或更多种不同的材料形成。例如，可以通过将第一材料(例如，冲压铝复合材料)附接至第二材料(例如，整体式金属，优选为整体式铝)来形成容器。优选的第二材料可以是用于发动机缸体的材料，例如铝发动机缸体。虽然本教导通常教导了铝的使用(例如，用于层压体/复合材料)，但应理解，在此处和权利要求的教导中，也可以用其他金属来替代。例如，用于容器的金属可以选择为与保存在容器中的流体(例如液体)和/或容器/流体的热循环相容。

如果容器通过接合两种或更多种不同材料形成，则优选在使用温度范围中具有相似线性热膨胀系数的不同材料(例如，从约0℃至约80℃、约0℃至约100℃、约0℃至约150℃或约-30℃至约180℃)。优选地，(具有不同clte的两种材料的)较高线性热膨胀系数与较低线性热膨胀系数之比为约10或更小，更优选约5或更小，进一步更优选约3或更小，以及最优选约2或更小。例如，一种材料可以由整体式金属制成，另一种材料可以是包括一种或多种金属层的层压体，其中至少一个(优选所有)金属层与整体式金属是相同金属(例如，相同类别的金属，或相同等级的金属)。预期容器的一个或多个壁可以包含非层压材料。

可以使用洛氏硬度(例如，a、b、c、d或e标度)来测量硬度。例如，rhc是指使用150kgf的载荷和圆锥形120°金刚石压头的洛氏硬度c标度。rhb是指使用约10kgf的负载和压头来测量的洛氏硬度b，该压头是直径为1/16英寸的钢球。

硬钢的典型特征是硬度为55-66hrc或甚至更高。

不锈钢304l的硬度通常为25-32hrc(例如，约70hrb)

铝6061-t6；6061-t651的硬度通常为约60hrb。

强铝合金的硬度通常大于约65hrb。例如，2024-t3铝合金的硬度约为75hrb。也可以使用硬度约为87hrb或更高硬度的铝合金(075铝)。

铸铝油底壳通常通过产生导致局部薄弱的孔隙和/或夹杂物的工艺来制造。因此，如果排放区附近存在薄弱区域，则存在发生故障的风险。

相反，本发明优选地包括轧制铝板，并因此避免了由于气孔和/或夹杂物而造成的局部薄弱。

铆螺母可以由与排放塞相同的材料制成，或者可以由不同材料(例如，不同类型的金属或不同等级的金属)制成。如本文所用，不同的金属可具有不同的主要金属元素(即，原子百分比浓度最高的金属元素)，其中不同等级的金属可具有相同的主要金属元素。

在本文教导的各个方面中，铆螺母或排放塞(并且更优选地，铆螺母和排放塞)的材料为钢，并且更优选为涂覆钢。涂覆钢可以覆盖有硬度比钢衬底低的金属或金属合金。涂层可以是含锌涂层，其包括锌，基本上或完全由锌组成。例如，含锌涂层可以是锌合金(或混合物)，其包含约30原子百分比或更多锌，约60原子百分比或更多锌或约80原子百分比或更多锌。举例来说，含锌涂层可以包含铝，镁或两者。

优选地，铆螺母使层压材料的两个铝层达到接合部的强度，使得接合部能够匹配具有相同总厚度的整体铝材的接合强度(例如，相对于扭矩强度而言)。

优选地，铆螺母和/或排放塞由相对较硬的材料形成，并覆盖相对较软的材料。例如，通过采用硬质材料，可以减小炉管的高度(即，减少螺纹的圈数)。通过使用软覆盖材料，有可能减少或消除过度扭转密封件以及剥落螺纹的可能性。举例来说，铆螺母和/或排放塞可包括钢材料或比钢更硬的其他材料，并且覆盖有含锌涂层或者与锌一样软或者比锌软的其他材料。铆螺母和排放塞可以由不同等级的钢(根据本文的教导，其中可以无涂层或者可以包括涂层，例如含锌涂层)形成。优选地，选择不同等级的钢，以便在铆螺母的螺纹剥落之前，排放塞将失效(例如断裂，螺纹剥落或者以其他方式失效)。

优选地，铆螺母的表面(例如，内螺纹表面)的硬度大于排放塞的表面(例如外螺纹表面)的硬度更大，更优选地，以莫氏硬度标度计，硬度差值为大约1或以上，甚至更优选为约1.5或以上，以及最优选为约2.0或以上。

适用于本教导的一般信息：

应该理解的是，公开的实施方案仅仅是以各种形式和替代形式实施的教导示例。这些附图不一定是成比例的；一些特征件可被放大或最小化以示出特定组件的细节。因此，不应将本文公开的具体结构和功能细节解释为限制性的，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本教导的代表性基础。

虽然以上描述了示例性实施方案，但是这些实施方案并不是要描述本发明所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，进行各种改变。另外，可以将各种实施方案的特征可以进行组合以形成本发明的进一步实施方案。

如果在任何较低值与较高值之间存在至少两个单位的间隔，在此列举的任何数值就包括以一个单位为增量，从较低值到较高值的所有值。举例来说，如果本文说明了组分或变量的量是，例如，1-90，优选地为20-80以及更优选地为30-70，那么这意味着例如15-85、22-68、43-51以及30-32等数值都在本说明书中明确列举。对于小于1的数值，在适当情况下，一个单位被视为0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅仅是关于具体意图的示例，并且认为在本申请中以类似的方式对所列举的最低值与最高值之间数值的所有可能组合进行了明确陈述。可以看出，在本文中表述为“重量份”的数量教导还预期以重量百分比来表述相同范围，反之亦然。因此，在发明的详细说明中，关于所得组合物的“x”重量份范围的表述，也涵盖关于所得组合物的相同“x”重量份范围的教导。即使没有明确列举，通过比较相应部分或百分比得出的相对比例也在本教导中。

除非另有说明，否则所有范围都包括两个端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“约”或“近似”适用于范围的两个端点。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。

所有文章和参考文献，包括专利申请和出版物的公开内容通过引述并入本文，并且用于所有目的。用于描述组合的术语“基本上由...组成”应包括所确定的元素、成分、组分或步骤，以及实质上不影响组合的基本和新特征的其他元素成分，组分或步骤。本文所用术语“包括”或“包含”用于描述元素，成分，组分或步骤的组合，还预期基本上或完全由所述元素、成分、组分或步骤组成的实施方案。

多个元素、成分、组分或步骤可以由单个整合的元素、成分、组分或步骤来提供。另外，单个集成元件、成分、组件或步骤可以分成多个单独的元素、成分、组分或步骤。用来描述一个元件、成分、部件或步骤的公开内容“一”或“一个”，并非旨在排除另外的元件、成分、部件或步骤。

即使未进行描述，示意图中所描述的元件相对位置关系也是本文中教导的一部分。此外，即使没有口头描述，图中所示几何形状(尽管无限制性)也在本教导的范围内。

示例：

对不同材料的油底壳进行噪声、振动、声振粗糙度(nvh)分析。在示例1中，油底壳的壁由铝复合材料形成。铝复合材料包括两个铝片，每片厚度约为0.79mm；以及夹在两个铝片之间的聚合物芯层，其厚度约为0.025mm。铝复合材料的厚度约为1.6mm，且油底壳的质量约为0.509kg。在对比例1中，油底壳的壁由整体式铝形成。铝复合材料的厚度约为1.6mm，且油底壳的质量约为0.509kg。

在nvh分析中使用的油底壳的结构如图12所示。结构80包括排放孔82和具有安装孔86的凸缘84(例如用于附接至发动机缸体)。该结构可以附接有多个螺栓。该结构可以用密封垫或密封剂进行密封，例如rtv密封剂。优选地，复合材料是足够可成形的，以便该结构可以通过冲压复合材料形成。在将该结构附接至另一个部件以形成腔体之前(例如在连接到发动机缸体之前)，优选将铆螺母附接至该结构。在对材料进行冲压形成该结构之后，优选将铆螺母附接至该结构。凸缘84优选沿着结构的整个周边延伸。使用以下模型参数来分析nvh。对于油底壳的结构模型，铝和铝复合材料的元件大小为4mm。对于由大小为3mm的玻璃尼龙复合物形成的油底壳，其元件大小为4mm。模型限制了螺栓孔位置处的所有自由度。在一个分析中，模型采用的参数类似于在有受力控制的振动台上观察到的参数。在这里，模型在螺栓孔中心处实现了1mm/s的单位法向速度。在这里，不同质量的配置在低频下会有类似的响应。模型采用光耦合假设(例如缸体的质量和刚度对边界反应具有决定性影响)。模型在100hz至5000hz的频带宽度上进行性能评估。

声学分析使用11毫米目标元素尺寸的声学模型。声学模型的声学网格上不包括安装凸缘。

建模采用边界元法(bem)。这里，将应用的结构速度用作声学网格的边界条件。前盖两侧均发出噪音。建模计算平均法向速度，辐射声功率。

在使用单位加速度控制(即类似于有速度控制的振动台)时，建模结果如图13a中的平均法向速度以及图13b中辐射声功率所示。在图13a和图13b中，可在整个频谱中看到使用铝复合材料(安静的铝)的益处。与对比例相比，铝复合材料在阻尼峰值方面特别有效。

示例2通过将实施方案1的铝复合材料附接至铆螺母来进行制备，试验样品的尺寸为约76.2mm×76.2mm。铆螺母具有直径约为30mm的底座部分和直径约为16mm的上部部分。铆螺母的开口直径约为12.7毫米。铆螺母有m12×1.75螺纹。在将铆螺母附接至铝复合材料之后，对样品进行抗扭力，抗推出力和抗拧出力的测试。

抗扭力测试：

在试样失效之前，抗扭力是可以施加到铆螺母的排放塞头上的最大扭矩。在50个试样上测量抗扭力。平均抗扭力约为38.4nm，标准偏差约为3.4nm。

推出力测试:

在15个试样上测量从油底壳底部部分推出铆螺母所需的力。平均抗推出力约为1.86kn，标准偏差约为0.34kn。

抗拧出测试：

通过扭转铆螺母的底座部分直到观察到附接故障来测量抗拧出力。对15个试样进行重复测试。平均抗拧出力约为38.4nm，标准偏差约为3.4nm。

对比示例2满足抗扭力，抗推出力和抗拧出力的要求。

除了使用凸焊来附接钢螺母以外，对比例3的制备与对比例2类似。钢螺母不与铝复合材料形成接合。

对比示例4的制备与比较例3类似，不同之处在于，将铝复合材料替换为包含钢板而非铝板的钢复合材料。由于螺母仅焊接到钢复合材料的一个钢层上，因此对比例4不能进行抗扭力测试。

对比示例5的制备与对比例2类似，不同之处在于将铝复合材料替换为铸铝材料。扭矩测试的标准偏差增加，并且由于铸铝中的局部薄弱而出现了一些故障。

附图标记

10复合材料/层压材料

12第一金属层

14第二金属层

16聚合物层

17层压材料内表面

18层压材料外表面

20铆螺母

21穿过铆螺母的通路

22开口的底部边缘

24开口的顶部边缘

26炉管部分

27炉管顶部区域

28炉管底座区域

29延伸构件

30接头部分

32内螺纹

34铆螺母顶部相对于油底壳内表面的高度

35层压板受铆螺母影响的区域

36层压体的围绕受铆螺母影响的区域的平坦区

38开口周边

40排放塞/螺栓

42凸缘部分

43凸缘表面

44螺纹

45密封件(例如弹性体密封件)

46轴

47凹陷表面

48头部部分

52铆螺母的第一部分(例如，用于提供与容器的牢固连接)。

54铆螺母的第二部分(例如，用于提供附加螺纹长度以容置排放塞)。

56密封件(例如弹性体密封件)

58不平整表面(例如，由于铆螺母/复合材料密封)

60包括铆螺母和层压体的容器组件

62铆螺母与复合材料之间的密封件

64铆螺母与排放塞之间的密封件

66排放塞与复合材料之间的密封件

70弹性体密封件开口

71密封件的第一部分(例如，用于将密封区域与排放塞隔开)。

72密封件的第二部分(优选地包括密封组件的密封脊)

73密封区域/第二部分的密封表面

74开口的大小(例如密封件的内直径)

75密封件的外部尺寸(例如外直径)

76第二部分的长度(例如密封焊道的直径)

77第二部分的厚度。

78密封距离(例如由密封区域形成的直径)。

80油底壳/容器的结构

82排放孔

84凸缘

86孔

100由铝复合材料形成的油底壳(示例1)

102由整体式铝形成的油底壳(对比示例1)