扣緊緊固件的制作方法
【專利說明】扣緊緊固件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2011年11月7日提交的美國臨時(shí)專利申請第61/628，777號并要求其優(yōu)先權(quán)，出于所有目的該美國臨時(shí)專利申請以其全文通過弓I用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實(shí)用新型總體上涉及自扣緊緊固件領(lǐng)域。更具體而言，本實(shí)用新型涉及用于連接到基板或連接到延展性材料中開口內(nèi)的一種自扣緊緊固件。
【背景技術(shù)】
[0004]在自扣緊緊固件領(lǐng)域中，需要設(shè)計(jì)出具有改進(jìn)的抗扭出(旋轉(zhuǎn))力和抗推出力的緊固件。自扣緊緊固件在本領(lǐng)域內(nèi)通常是公知的并具有多種不同的設(shè)計(jì)。自扣緊緊固件在無需焊接或附加緊固件的情況下附接到金屬片材、基板，或延展性材料中的開口內(nèi)。當(dāng)將典型的自扣緊緊固件壓入到延展性金屬中的預(yù)沖孔、鉆孔或者鉸孔內(nèi)時(shí)，所述延展性金屬冷流到自扣緊緊固件的凹部和特征部內(nèi)以便將自扣緊緊固件固定到金屬?，F(xiàn)有的自扣緊緊固件的凹部和特征部采取各種形式，舉例來說包括滾花、肋和鋸齒形扣緊環(huán)。典型的自扣緊緊固件利用在凹模中加工來將延展性金屬局部地壓入到緊固件上的凹部內(nèi)以便將緊固件固定到該延展性金屬上。一旦自扣緊緊固件插入延展性金屬中，則自扣緊緊固件就被永久性地附接到金屬，且去除緊固件導(dǎo)致金屬或緊固件受損。
[0005]現(xiàn)有的自扣緊緊固件遭受許多缺陷困擾，諸如受限的抗扭出力以及在金屬厚度和自扣緊緊固件可固定到其中的孔的形狀方面的限制。典型的自扣緊緊固件在緊固件本身和緊固件安裝到其中的孔兩者中都需要非常緊密的公差。具體地，對于孔大小和片材厚度兩者而言都存在緊密的公差。孔大小和片材厚度的緊密公差的原因在于兩方面。首先，現(xiàn)有的自扣緊緊固件包括防止緊固件旋轉(zhuǎn)的特征部。這些特征部提供在安裝過程中延展性金屬冷流到其內(nèi)的凹部或凹進(jìn)處。特征部的示例為鋸齒狀的環(huán)、滾花螺栓、肋、或嵌入到金屬表面內(nèi)的六角形頭部。其次，緊接孔的周圍必須有足夠的材料來冷流到自扣緊緊固件的各個凹部和特征部內(nèi)以便將緊固件固定到片材并提供足夠的抗推出力。例如，如果將自扣緊緊固件壓入到對于緊固件而言略微過大的孔內(nèi)，則可能就沒有足夠的材料來流入到所述緊固件的凹部和特征部內(nèi)，從而導(dǎo)致緊固件與金屬片材之間的連接比預(yù)期的要弱，以及在正常使用過程中緊固件可能會出現(xiàn)故障。
[0006]此外，隨著片材厚度的增加，現(xiàn)有的自扣緊緊固件有時(shí)需要對延展性金屬進(jìn)行額外加工，諸如鉆孔和/或锪孔，其與特殊的凹模加工結(jié)合來將延展性金屬足夠地壓入到自扣緊緊固件的凹部內(nèi)以便牢固地扣緊緊固件。這些額外的加工和特殊的凹模加工往往是極其昂貴的。針對較厚材料的自扣緊緊固件通常使用滾花臺肩部段以便抵抗扭出。然而滾花具有較淺的齒深，使它們不適合用于粗制沖孔。由于沖孔過程造成與滾花接合的損失，因此粗制沖孔的內(nèi)徑是逐漸減小的。隨后的鉸孔操作通常需要防止這種具有滾花臺肩的自扣緊緊固件發(fā)生扭出。
[0007]因此，需要下述自扣緊緊固件，其具有高的抗扭出力和抗推出力，能夠附接到不同厚度的材料上，并且能夠附接到不具有特殊幾何形狀或預(yù)先形成或后加工表面的孔。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型涉及用于連接到延展性材料的一種自扣緊緊固件。自扣緊緊固件的一個實(shí)施例包括具有內(nèi)表面和外表面的頭部，所述內(nèi)表面包括從其延伸且圍繞自扣緊緊固件中心軸線定位的多個徑向凸出部。防旋轉(zhuǎn)突起鄰近頭部的內(nèi)表面并從頭部的內(nèi)表面凸出，并包括從防旋轉(zhuǎn)突起的中心軸線徑向延伸的多個花鍵齒。自扣緊緊固件還包括鄰近所述防旋轉(zhuǎn)突起的用于接納扣緊材料的扣緊材料凹部，在自扣緊緊固件被壓入到延展性材料內(nèi)時(shí)，所述扣緊材料由多個花鍵齒移位。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下類似的設(shè)計(jì)特征可用于設(shè)計(jì)敲緊螺母、間隔螺柱、或其它特征部。
[0009]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型的一個或多個方面可以滿足某些目的，而一個或多個其它方面可導(dǎo)致某些其它目的。本實(shí)用新型的其它目的、特征、益處和優(yōu)點(diǎn)在所公開實(shí)施例的該概述和說明中將是清楚的，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將容易明了。從結(jié)合附圖的上述內(nèi)容將明了這種目的、特征、益處和優(yōu)點(diǎn)以及從其得出的所有合理推論。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件的一個實(shí)施例的透視圖，示出使用凸模和凹模來將緊固件附接到延展性片材。
[0011]圖2是圖1所示自扣緊緊固件的另一透視圖。
[0012]圖3是圖1所示自扣緊緊固件的側(cè)視圖。
[0013]圖4是圖1所示自扣緊緊固件的底視圖。
[0014]圖5是圖4所示自扣緊緊固件的側(cè)視圖，示出緊接在扣緊到延展性片材之前的狀態(tài)，以橫截面示出延展性片材和凹模。
[0015]圖6是圖1所示自扣緊緊固件的側(cè)視圖，示出其正在被扣緊到延展性片材時(shí)的狀態(tài)，以橫截面示出延展性片材和凹模。
[0016]圖7是圖1所示自扣緊緊固件的側(cè)視圖，示出扣緊到延展性片材的狀態(tài)，以橫截面示出延展性片材和凹模。
[0017]圖8是大體上沿著圖7的線8-8所取的圖7所示自扣緊緊固件的細(xì)節(jié)視圖，以橫截面示出延展性片材和凹模。
[0018]圖9是圖1所示自扣緊緊固件的底部透視圖，其中自扣緊緊固件扣緊到延展性片材上。
[0019]圖10是圖1所示自扣緊緊固件的側(cè)視圖，其中自扣緊緊固件扣緊到延展性片材上。
[0020]圖11是大體上沿著圖9的線11-11所取的圖9所示自扣緊緊固件的細(xì)節(jié)視圖。
[0021]圖12是圖1所示自扣緊緊固件的俯視圖，其中緊固件扣緊到延展性片材上。
[0022]圖13是根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件的另一實(shí)施例的透視圖。
[0023]圖14是圖13所示自扣緊緊固件的剖視圖，示出緊固件通過凸模和凹?？劬o到延展性片材上。
[0024]圖15是根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件的另一實(shí)施例的透視圖。
[0025]圖16至圖18是厚的延展性片材的透視圖，示出圖1所示自扣緊緊固件在其插入到片材內(nèi)時(shí)在片材上達(dá)到的效果。
[0026]圖19是圖1所示自扣緊緊固件、延展性片材以及凹模的剖視圖。
[0027]圖20是圖1所示自扣緊緊固件、延展性片材以及凹模的透視圖，示出自扣緊緊固件扣緊到延展性片材上，以橫截面示出延展性片材和凹模。
[0028]圖21是圖1所示自扣緊緊固件、延展性片材以及凹模的分解視圖。
[0029]圖22至圖23是薄的延展性片材的透視圖，示出圖1所示自扣緊緊固件在其插入到片材內(nèi)時(shí)在片材上所達(dá)到的效果。
[0030]圖24是根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件的另一實(shí)施例的剖視圖，示出自扣緊緊固件扣緊到延展性片材上且以截面示出。
[0031]圖25是圖1所示自扣緊緊固件的剖視圖，示出自扣緊緊固件扣緊到延展性片材上且也以截面示出。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參照圖1，示出根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件100的一個實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，自扣緊緊固件100通過下述而永久性地附接到標(biāo)稱金屬片材200上，即通過將自扣緊緊固件100通過孔插入，并利用凸模300和凹模400將自扣緊緊固件100壓入到位以便將自扣緊緊固件壓到金屬片材上。標(biāo)稱金屬片材具有凸模側(cè)220和凹模側(cè)230。雖然所示實(shí)施例示出自扣緊緊固件100扣緊到標(biāo)稱金屬片材200上，但是在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，自扣緊緊固件可扣緊到任何延展性材料上。
[0033]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2至圖4，更詳細(xì)地示出自扣緊緊固件100。在所示的實(shí)施例中，自扣緊緊固件100包括頭部部分102和螺紋部分104，所述螺紋部分104與頭部部分相比具有較小的外徑且從頭部部分的片材側(cè)表面106延伸。當(dāng)然，不脫離本實(shí)用新型的情況下，自扣緊緊固件可包括從頭部部分延伸的不同緊固裝置。例如，根據(jù)本實(shí)用新型的自扣緊緊固件也可包括但不限于間隔件、間隔螺柱、浮動螺母、螺紋接合硬件、鎖定緊固件、非螺紋緊固件、平頭緊固件、單面緊固件、或片材連接緊固件。多個徑向凸出部108形成于片材側(cè)表面106上。在所示的實(shí)施例中，徑向凸出部108為半圓形的，但是在不脫離本實(shí)用新型的情況下也可以使用其它形狀。圖13和圖15示出替代形狀的代表性示例。
[0034]防旋轉(zhuǎn)突起103鄰近片材側(cè)表面106并從片材側(cè)表面106延伸，所述防旋轉(zhuǎn)突起103包括從自扣緊緊固件100的中心軸線徑向延伸的多個花鍵齒110和直徑小于螺紋部分104外徑的凹部112。在所示的實(shí)施例中，所述多個花鍵齒110遠(yuǎn)離片材側(cè)表面106延伸達(dá)標(biāo)稱金屬片材200的大部分厚度,但是延伸距離小于所述金屬片材的總厚度。每個齒110包括有助于將扣緊材料212 (參見圖6至圖8)推入到凹部112內(nèi)的臺肩111。
[0035]凹部112包括一個區(qū)域，當(dāng)自扣緊緊固件100被壓入到金屬片材內(nèi)時(shí)，扣緊材料212 (參見圖6至圖8)從標(biāo)稱金屬片材200流入到該區(qū)域內(nèi)。流入到凹部112內(nèi)的扣緊材料212被捕獲，從而將自扣緊緊固件100扣緊到標(biāo)稱金屬片材200上。在圖13至圖14中所示的自扣緊緊固件160中，包括環(huán)形圈162，其提供適于扣緊材料212抵靠其流動的連續(xù)表面，從而將所述扣緊材料212包含于凹部112內(nèi)。雖然不是必需的，但是包括環(huán)形圈162將增加自扣緊緊固件上的抗推出力，所述自扣緊緊固件依賴于螺紋來將扣緊材料212包含于凹部112內(nèi)。
[0036]在圖1至圖14中所示的實(shí)施例中，存在八個花鍵齒110和八個徑向凸出部108，但是在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下可使用更多或更少個數(shù)的花鍵齒和徑向凸出部。此夕卜，在所示的實(shí)施例中多個花鍵齒110和多個徑向凸出部的朝向有所偏移，但在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下也可以使用其它朝向。多個徑向凸出部108與花鍵齒110提供抗扭出力，這樣當(dāng)自扣緊緊固件100附接到標(biāo)稱金屬片材200時(shí)，其不會在孔中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將自扣緊緊固件100壓入到標(biāo)稱金屬片材200內(nèi)時(shí)，多個花鍵齒110也將扣緊材料212推入到凹部112內(nèi)。
[0037]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5至圖12，示出將自扣緊緊固件100插入到標(biāo)稱金屬片材200內(nèi)。圖5示出緊接在插入到標(biāo)稱金屬片材200內(nèi)之前的自扣緊緊固件100。凸模300和凹模400用于將自扣緊緊固件100壓入到標(biāo)稱金屬片材200內(nèi)。圖4示出自扣緊緊固件100部分地插入到標(biāo)稱金屬片材200內(nèi)。在插入過程中，多個花鍵齒110使得扣緊材料212從孔210周圍的區(qū)域移位，導(dǎo)致扣緊材料流入到自扣緊緊固件100的凹部112內(nèi)。多個花鍵齒110只移位處于其路徑中的扣緊材料212，從而在金屬片材中形成相應(yīng)的凹進(jìn)處，這進(jìn)一步固定自扣緊緊固件100，并增加自扣緊緊固件的抗扭出力。包括花鍵齒112而不是滾花允許在標(biāo)稱金屬片材200中形成更深