專利名稱：用于裝配結(jié)構(gòu)部件和疊加的板的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于裝配結(jié)構(gòu)部件和疊加的板的裝置，所述裝置包括-螺紋連接部件，其與所述結(jié)構(gòu)部件形成一體并從所述結(jié)構(gòu)部件伸出，并且具有螺紋部分，所述螺紋連接部件軸向穿過設(shè)置在所述板中的貫穿的開口，-緊固螺母，其通過螺紋安裝在所述螺紋連接部件的所述螺紋部分上，-支撐底座，其自由安裝在所述螺紋連接部件上，并且設(shè)置在所述緊固螺母和所述板之間，-可定向支撐機構(gòu)，其用于把所述緊固螺母支撐在支撐底座上，所述可定向支撐機構(gòu)使所述支撐底座能夠相對于所述緊固螺母進行相對移動。
背景技術(shù)：
在多種領(lǐng)域中，特別是在汽車工業(yè)中，需要將零件裝配在結(jié)構(gòu)部件上，同時在與該零件形成一體的板與所述結(jié)構(gòu)部件重疊的區(qū)域內(nèi)施加軸向的壓力。通過“螺栓與螺母”系統(tǒng)對所述零件加壓，所述“螺栓與螺母”系統(tǒng)包括與所述結(jié)構(gòu)部件形成一體并從所述結(jié)構(gòu)部件伸出的(螺栓型)螺紋連接部件、以及緊固螺母。在所述緊固螺母和所述板之間設(shè)置支撐底座，以便分散所述壓力。為了補償螺紋連接部件相對于結(jié)構(gòu)部件的任何垂直度偏差，已經(jīng)想到了設(shè)計一種用于將緊固螺母支撐在支撐底座上的可定向支撐機構(gòu)，這種機構(gòu)使所述底座可以相對于所述螺母做球鉸運動。在已知的技術(shù)中，這些可定向支撐機構(gòu)包括形成在所述螺母的下表面中的球形的凹接觸表面、和從所述底座的上表面凸起的形狀互補的凸接觸表面。然而，由于在安裝過程中，需要在使板保持靠在結(jié)構(gòu)部件上的同時將螺紋連接部件插入底座，旋上螺母并將螺母上緊，因此這種類型的裝配裝置仍然難以使用。所涉及的大量同時進行的操作直接導(dǎo)致生產(chǎn)線的裝配速度下降。另外，具有球形凹陷表面的螺母非常復(fù)雜且難以制造，由此相應(yīng)地增加了生產(chǎn)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供一種制造簡單、成本低廉且使用方便的裝配裝置來消除這些缺點。根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于，可定向支撐機構(gòu)包括-凸連接件，其與所述緊固螺母形成一體并且設(shè)置有頭部，所述頭部具有球形的凸接觸表面，-連接座，其與所述支撐底座形成一體并且設(shè)置有凹接觸表面，所述凹接觸表面具有與所述凸接觸表面互補的球形形狀，-限制機構(gòu)，其設(shè)置在所述連接座中的開口上，并且一旦所述頭部通過所述開口插入所述連接座中，所述限制機構(gòu)自動地將所述凸連接件限制在所述連接座內(nèi)。由于凸連接件承擔了可定向支撐機構(gòu)的定向功能，所以根據(jù)本發(fā)明的緊固螺母的生產(chǎn)得以簡化，這是這樣做的唯一目的。另外，由于存在限制機構(gòu)，所以可以將緊固螺母預(yù)裝配在支撐底座上，從而操作者在第二階段中將板裝配在結(jié)構(gòu)部件上的操作更加簡單。換言之，可以提供預(yù)裝配在一起的底座和螺母。可以單獨地或組合地使用其它的技術(shù)特征-凸連接件的內(nèi)部限定內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與螺紋連接部件的螺紋部分互補并且在頭部的凸接觸表面上敞開，-凸連接件包括主體，所述主體的一端與頭部相連并形成肩部，-限制機構(gòu)由多個可以彈性變形的柔性突出部形成，所述柔性突出部從開口的周邊向所述開口的中心伸出，并且具有預(yù)定的角度間隔，所述柔性突出部限定的圓的直徑小于肩部的外邊緣的直徑，-各個柔性突出部的自由端具有朝向連接座內(nèi)部的斜面，-所述緊固螺母和/或所述支撐底座是通過模制塑料材料而得到的。


從下面對本發(fā)明的具體實施例的描述中可以更加清楚地看出本發(fā)明的其它優(yōu)點和特性，所述實施例是非限制性的實例并在附圖示出，在附圖中-圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性裝配裝置的軸向剖視圖，-圖2示出了圖1所示的裝配裝置的支撐底座和緊固螺母在預(yù)裝配狀態(tài)下的詳細軸向剖視圖，-圖3是在沒有結(jié)構(gòu)部件的情況下的圖1所示的裝配裝置的透視圖，-圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性裝配裝置的軸向剖視圖。
具體實施例方式參考圖1至圖3，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性裝配裝置能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)部件10和板11裝配起來。所述裝配裝置包括通過焊接垂直地安裝在結(jié)構(gòu)部件10上的螺紋連接部件12 (例如螺柱)。螺紋連接部件12從而與結(jié)構(gòu)部件10形成一體并從結(jié)構(gòu)部件10伸出。在未示出的變型中，當結(jié)構(gòu)部件10允許時，螺紋連接部件12可以是帶有螺栓頭的螺栓，所述螺栓頭在結(jié)構(gòu)部件10的抵靠在板11上的一側(cè)的相反側(cè)抵靠在結(jié)構(gòu)部件10上。在所有情況下，螺紋連接部件12具有用于與緊固螺母15配合的螺紋部分13。螺紋連接部件12軸向穿過設(shè)置在板11中的貫穿開口 14并從板11伸出，從而使緊固螺母15 可以套在螺紋連接部件12的自由端上，直至緊固螺母15可以與螺紋部分13的螺紋旋轉(zhuǎn)接合。在圖1中，緊固螺母15通過螺紋安裝在螺紋連接部件12的螺紋部分13上。通過調(diào)節(jié)施加在緊固螺母15上的緊固力矩來調(diào)節(jié)支撐底座16對板11的壓力。螺紋連接部件12具有旋轉(zhuǎn)軸線D。圖1和圖2以軸向剖面(即，沿包含軸線D的剖面)示出了第一示例性裝配裝置。軸線D還對應(yīng)于緊固螺母15在螺紋連接部件12上的螺紋連接軸線。圖1至圖3所示的裝配裝置還包括支撐底座16，該支撐底座16用于分散施加在板11上的壓力。支撐底座16在緊固螺母15下方以可滑動的方式自由安裝在螺紋連接部件12上。由此，支撐底座16被設(shè)置在緊固螺母15和板11之間。軸線D還與通過緊固螺母15施加在支撐底座16上的壓力的方向?qū)?yīng)。當旋轉(zhuǎn)軸線D與板11之間的垂直度存在偏差時，通過緊固螺母15施加在支撐底座16上的壓力不與板11垂直。為了確保即使在軸線D的垂直度存在偏差的情況下支撐底座16也能施加與板 11垂直的壓力，所述裝配裝置包括用于把緊固螺母15支撐在支撐底座16上的可定向支撐機構(gòu)。這些支撐機構(gòu)使支撐底座16能夠相對于緊固螺母15進行相對移動。通過閱讀下面的段落可以了解所述可定向支撐機構(gòu)。緊固螺母15包括驅(qū)動部件17，凸連接件18從驅(qū)動部件17向支撐底座16延伸。 驅(qū)動部件17用于向緊固螺母15傳遞緊固力矩。由于在實例中緊固螺母15被設(shè)置為手動操作，因此在驅(qū)動部件17上設(shè)置有操作機構(gòu)驅(qū)動部件17包括圓柱狀的主體19和從圓柱狀的主體19的外表面徑向伸出的兩個翼部20。圓柱狀的主體19的內(nèi)部限定空腔23，該空腔23在與凸連接件18相反的一端敞開，并且在與凸連接件18相鄰的一端由底部M封閉。凸連接件18與緊固螺母15形成一體并且包括截錐形的主體21，該截錐形的主體 21被設(shè)置為與圓柱狀的主體19同軸。因此，主體21由截錐形的壁形成，該截錐形的壁在其端部分別限定了較小直徑的圓和較大直徑的圓。較小直徑的圓與底部M相連。在主體 21與驅(qū)動部件17之間的接合處的外部設(shè)置具有向內(nèi)變曲的邊緣的倒圓角25，以此防止產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。較大直徑的圓與回轉(zhuǎn)形的頭部22相連。頭部22具有球形的凸接觸表面沈，該凸接觸表面沈?qū)⑴c支撐底座16相面對。凸接觸表面沈的周邊與環(huán)形平面的外周相連，該環(huán)形平面的內(nèi)周與主體21的較大直徑的圓相連。換言之，主體21的一端與頭部22相連，從而形成了由環(huán)形平面構(gòu)成的肩部27。該環(huán)形平面的外周構(gòu)成肩部27的外邊緣。另外，凸連接件18的內(nèi)部限定有內(nèi)螺紋觀，該內(nèi)螺紋觀的一端在凸接觸表面沈上敞開，而相反的一端向空腔23敞開。由此，內(nèi)螺紋觀貫穿頭部22、主體21和底部24，并且沿著這三個元件的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。在未示出的變型中，可以這樣設(shè)置內(nèi)螺紋觀僅在與凸接觸表面26相鄰的一端敞開。內(nèi)螺紋觀的特征(有關(guān)螺紋尺寸和公稱直徑)與螺紋部分13的特征互補。下面來看支撐底座16，其包括用于靠在板11上的剛性環(huán)29，以便傳遞壓力。剛性環(huán)四的與板11相反的表面支撐基本呈半球形的連接座30。換句話說，連接座30與支撐底座16形成一體。連接座30限定了空腔31，從而形成與緊固螺母15面對的開口 32。連接座30的內(nèi)部設(shè)置有與緊固螺母15面對的球形凹接觸表面33。凹接觸表面33的形狀與凸接觸表面沈的形狀互補?？?4穿過凹接觸表面33的中心。襯套35從孔34的周邊向板 11延伸，也就是說，沿著與空腔31相反的方向延伸。襯套35的自由端與剛性環(huán)四的靠在板11上的表面共面。多個可以彈性變形的柔性突出部36從開口 32的周邊向開口 32的中心伸出。在所示的實例中，這些柔性突出部36的數(shù)量為四個，并且以預(yù)定的角度間隔圍繞開口 32分布。 然而，所述柔性突出部的數(shù)量和分布可以變化。柔性突出部36沿徑向布置，并且其自由端CN 102537014 A限定的圓的直徑小于肩部27的外邊緣的直徑。柔性突出部36具有這種能力在連接座30的軸向上沿一個方向彎曲的程度遠大于沿另一個方向彎曲的程度。更確切地說，柔性突出部36朝向空腔31的彎曲比朝向連接座30的外部的彎曲容易得多。柔性突出部36甚至可以僅能夠單向彎曲。當操作者想要使用上述的裝配裝置來裝配結(jié)構(gòu)部件10和板11時，首先把支撐底座16和緊固螺母15預(yù)裝配在一起。將凸連接件18沿軸向插入開口 32并進入由連接座30 限定的空腔31 (見圖2)。在該操作的開始，使頭部22的凸接觸表面沈與柔性突出部36接觸。凸連接件18向連接座30的軸向插入運動導(dǎo)致柔性突出部36通過彈性變形向空腔31 彎曲，從而柔性突出部36的自由端軸向移動而遠離開口 32。由于柔性突出部36在其相反的端部與開口 32的周邊相連，因此，隨著柔性突出部36的彎曲運動，其自由端在徑向上擴張，直至所述自由端限定的圓的直徑大于肩部27的外邊緣的直徑為止。當凸連接件18完全插入時，頭部22全部處于連接座30的空腔31的內(nèi)部。柔性突出部36的彈性使各個柔性突出部36自動恢復(fù)至其原本的構(gòu)造。柔性突出部36的自由端再次限定直徑小于肩部27的外邊緣的直徑的圓，由此，柔性突出部36用于將頭部22限制在連接座30中如果相對于支承底座16在緊固螺母15上施加軸向的拉力，那么頭部22 的肩部27會抵靠在柔性突出部36上。換言之，柔性突出部36構(gòu)成了設(shè)置在開口 32上的限制機構(gòu)，并且一旦頭部22通過開口 32插入連接座30中，柔性突出部36自動地將凸連接件 18限制在連接座30內(nèi)。因為柔性突出部36具有這種限制功能，所以人們可以理解使柔性突出部36具有在朝向連接座30外部的軸向上僅能少量彎曲或不能彎曲的能力的重要性。 如果具有了這種能力，那么只有在受到非常大的軸向拉力的情況下，支撐底座16才會與緊固螺母15脫開，從而防止了發(fā)生任何不當?shù)暮鸵馔獾姆蛛x的風(fēng)險。為了便于頭部22穿過設(shè)置有前述限制機構(gòu)的開口 32進行連接，可以這樣設(shè)置各個柔性突出部36的自由端具有朝向連接座30內(nèi)部(即，朝向空腔31)的斜面。這種斜面還確保在緊固螺母15與支撐底座16的預(yù)裝配過程中頭部22在開口 32中適當?shù)囟ㄎ?置于中心)。由此將支撐底座16和緊固螺母15預(yù)裝配為圖2中所示的構(gòu)造。當操作者想要對結(jié)構(gòu)部件10和板11執(zhí)行裝配操作時，通過使螺紋連接部件12延伸穿過貫穿的開口 14而使板11與結(jié)構(gòu)部件10接觸。板11通常與待與結(jié)構(gòu)部件10組裝的部分(未示出)在該部分的板11與結(jié)構(gòu)部件10重疊的區(qū)域內(nèi)形成一體。隨后，將由處于預(yù)裝配狀態(tài)的支撐底座16和緊固螺母15形成的組件與螺紋連接部件12的自由端進行裝配，其中支撐底座16首先被接合。在該操作中，螺紋連接部件12 穿過孔34和開口 32插入。該組件沿著螺紋連接部件12移動，直至能夠使緊固螺母15的內(nèi)螺紋觀與螺紋部分13的螺紋接合為止。在圖1中，緊固螺母15通過螺紋安裝在螺紋連接部件12的螺紋部分13上，并且，已經(jīng)通過上述方式與緊固螺母15預(yù)裝配在一起的支撐底座16被置于板11和緊固螺母15之間。螺紋連接部件12通向空腔23。作為手動緊固的一種替代方案，可以將驅(qū)動部件17設(shè)置為具有能夠使其與驅(qū)動工具(螺絲刀、開口式或六角頭式扳手或類似工具、外部電動工具等)配合的內(nèi)部形狀或外部形狀，該驅(qū)動工具將緊固力矩傳遞至緊固螺母15。在初始階段，將緊固螺母15上緊以使剛性環(huán)四與板11抵接，在緊固螺母15的上緊過程中，柔性突出部36克服重力的作用保持肩部27。繼續(xù)進行上緊操作，直至頭部22的凸接觸表面26與連接座30的凹接觸表面33接觸為止。因此，由緊固螺母15施加的壓力通過頭部22的凸接觸表面沈在凹接觸表面33處傳遞至支撐底座16。施加在凹接觸表面 33上的壓力導(dǎo)致支撐底座16向板11施壓。通過調(diào)節(jié)施加在緊固螺母15上的緊固力矩來調(diào)節(jié)支撐底座16施加在板11上的壓力以及板11施加在結(jié)構(gòu)部件10上的壓力。圖1表示第一示例性的裝配裝置，其中螺紋連接部件12的軸線D垂直于板11。圖 4示出了第二實例，其中螺紋連接部件12的軸線D與板11的法線成夾角Φ。在該實例中， 在對緊固螺母15上緊的初始階段中，預(yù)先與緊固螺母15預(yù)裝配的支撐底座16的剛性環(huán)四僅有一側(cè)(在圖4所示的剛性環(huán)四的情況下為左側(cè))與板11接觸。從此時起，將緊固螺母 15緊固在螺紋連接部件12上的操作使得壓力(見圖4中的箭頭Fl)沿軸線D的方向傳遞至支撐底座16，該軸線D以角Φ傾斜。在上緊的過程中，支撐底座16相對于緊固螺母15 做球鉸運動。支撐底座16的這種運動是由凹接觸表面33與凸接觸表面沈的相對滑動引起的，并且剛性環(huán)四和板11之間的間隔隨之減小。當緊固螺母15完全上緊時(見圖4)， 整個剛性環(huán)四與板11接觸。在這種構(gòu)造的裝配裝置中，通過緊固螺母15向支撐底座16施加的壓力Fl相對于板11的法線以角Φ傾斜，而由支撐底座16向板11施加的壓力(見圖4中的箭頭F2)平行于板11的法線。因此，由緊固螺母15施加的壓力Fl相對于由支撐底座16施加的壓力 F2以角Φ傾斜?；谏鲜鰞?nèi)容，所述裝配裝置包括螺紋連接部件12、緊固螺母15和支撐底座16， 另外還包括用于將緊固螺母15支撐在支撐底座16上的可定向支撐機構(gòu)，所述機構(gòu)包括-凸連接件18，其與緊固螺母15形成一體并且設(shè)置有頭部22，所述頭部22具有球形的凸接觸表面26，-連接座30，其與支撐底座16形成一體并且設(shè)置有凹接觸表面33，所述凹接觸表面33具有與所述凸接觸表面沈互補的球形形狀，-限制機構(gòu)(柔性突出部36)，其設(shè)置在連接座30中的開口32上，一旦頭部22通過所述開口 32插入連接座30中，所述限制機構(gòu)自動地將凸連接件18限制在連接座30內(nèi)。用于將緊固螺母15支撐在支撐底座16上的這些可定向支撐機構(gòu)自動地確保在上緊緊固螺母15的過程中，由緊固螺母15施加的壓力Fl與由支撐底座16施加的壓力F2 之間形成的夾角等于螺紋連接部件12的旋轉(zhuǎn)軸線D相對于板11的法線的傾角Φ。這種自動操作保證了由支撐底座16施加的壓力F2均勻分布并垂直于板11，補償了軸線D相對板 11的任何角度垂直度偏差。另外，限制機構(gòu)使得可以在將板11組裝在結(jié)構(gòu)部件10上之前，將待供應(yīng)的支撐底座16與緊固螺母15預(yù)裝配在一起。由此，使支撐底座16與緊固螺母15不可分離。因此， 將板11裝配在結(jié)構(gòu)部件10上的操作員可以在單個操作中同時將支撐底座16和緊固螺母 15置于螺紋連接部件12上。這種方法的優(yōu)點是簡化了成本通常最高的總裝線。由于凸連接件18承擔了可定向支撐機構(gòu)的定向功能，所以上述類型的緊固螺母 15的生產(chǎn)得以簡化，這是這樣做的唯一目的。作為一種選擇方案，可以將這種定向功能與緊固功能分開，即，這兩個功能的相關(guān)區(qū)域可以互相分隔開并通過主體21相連。最后，有利地而非限制性地，通過模制略帶彈性的塑料材料而得到緊固螺母15和/或支撐底座16，這使得生產(chǎn)更容易。
權(quán)利要求
1.一種用于裝配結(jié)構(gòu)部件(10)和疊加的板(11)的裝置，所述裝置包括-螺紋連接部件(12)，其與所述結(jié)構(gòu)部件(10)形成一體并從結(jié)構(gòu)部件(10)伸出，并且具有螺紋部分(13)，所述螺紋連接部件(1 軸向穿過設(shè)置在所述板(11)中的貫穿的開口 (14)，-緊固螺母(15)，其通過螺紋安裝在所述螺紋連接部件(1 的所述螺紋部分(13)上， 所述緊固螺母(1 包括驅(qū)動部件(17)，凸連接件(18)從所述驅(qū)動部件(17)伸出，所述凸連接件(18)設(shè)置有頭部(22)，所述頭部0 具有球形的凸接觸表面06)，-支撐底座(16)，其自由地安裝在所述螺紋連接部件(1 上，并且設(shè)置在所述緊固螺母(1 和所述板(11)之間，所述支撐底座(16)帶有連接座(30)，所述連接座(30)設(shè)置有凹接觸表面(33)，所述凹接觸表面(3 具有與所述凸接觸表面06)互補的球形形狀，-限制機構(gòu)(36)，其設(shè)置在所述連接座(30)中的開口(32)上，一旦所述頭部02)通過所述開口(3 插入所述連接座(30)中，所述限制機構(gòu)(36)自動地將所述凸連接件(18) 限制在所述連接座(30)內(nèi)，其特征在于，所述凸連接件(18)包括主體(21)，所述主體的一端與所述驅(qū)動部件(17)相連， 所述主體(21)的另一端與所述頭部0 相連從而形成肩部(27)，所述肩部(XT)與所述限制機構(gòu)(36)協(xié)同作用。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述凸連接件(18)的內(nèi)部限定了內(nèi)螺紋 ( )，所述內(nèi)螺紋08)與所述螺紋連接部件(1 的所述螺紋部分(1 互補并且在所述頭部02)的所述凸接觸表面06)上敞開。
3.如權(quán)利要求1和2之一所述的裝置，其特征在于，所述限制機構(gòu)(36)由多個能夠彈性變形的柔性突出部(36)形成，所述柔性突出部(36)從所述開口(3 的周邊向所述開口 (32)的中心伸出并且具有預(yù)定的角度間隔，所述柔性突出部(36)限定的圓的直徑小于所述肩部、2Τ)的外邊緣的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，各個所述柔性突出部(36)的自由端具有朝向所述連接座(30)內(nèi)部的斜面。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述緊固螺母(15)和/或所述支撐底座 (16)是通過模制塑料材料而得到的。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述緊固螺母(15)和/或所述支撐底座 (16)是通過模制塑料材料而得到的。
7.如權(quán)利要求1和2之一所述的裝置，其特征在于，所述緊固螺母(15)和/或所述支撐底座(16)是通過模制塑料材料而得到的。全文摘要
本發(fā)明提供一種用于裝配結(jié)構(gòu)部件和疊加的板的裝置，包括螺紋連接部件，其與結(jié)構(gòu)部件形成一體并具有螺紋部分；緊固螺母，其通過螺紋安裝在螺紋部分上；支撐底座，其自由安裝在螺紋連接部件上并且設(shè)置在緊固螺母和板之間；以及可定向支撐機構(gòu)，其用于把緊固螺母支撐在支撐底座上?？啥ㄏ蛑螜C構(gòu)包括凸連接件，其與緊固螺母形成一體并且設(shè)置有頭部，頭部具有球形的凸接觸表面；連接座，其與支撐底座形成一體并且設(shè)置有凹接觸表面，凹接觸表面具有與凸接觸表面互補的球形形狀；以及限制機構(gòu)，其設(shè)置在連接座的開口上，一旦頭部插入連接座中，所述限制機構(gòu)自動地將凸連接件限制在連接座內(nèi)。
文檔編號F16B43/02GK102537014SQ20121005541
公開日2012年7月4日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者史蒂夫·穆謝 申請人:A·雷蒙德公司