一種緊嵌式螺母及相應的雙頭螺栓的製作方法

2023-08-01 04:45:06

專利名稱：一種緊嵌式螺母及相應的雙頭螺栓的製作方法
技術領域：
本實用新型概括來說涉及自附著緊固件，更具體地說涉及緊嵌式螺母(clinch nut) ο
背景技術：
自附著緊固件用於許多工業，例如，汽車工業和設備工業，以將各種部件固定到金屬面板上。當緊嵌式螺母附著於金屬面板時，螺釘或螺栓螺紋擰入緊嵌式螺母中，並上緊至規定扭矩值。在安裝過程中，在插入和上緊螺釘時，緊嵌式螺母必須具有足夠的旋轉阻力來防止它們相對於金屬面板旋轉。在工作過程中，當施加外力例如振動或其他拉伸力時，緊嵌式螺母必須具有足夠的推出阻力來防止它們從金屬面板起出。緊嵌式螺母通常包括一中心衝壓或先導部分，所述中心衝壓或先導部分至少部分地延伸到金屬板或面板的開口中。當緊嵌式螺母自刺入時，中心先導部分與工具協作，在金屬面板中形成開口。緊嵌式螺母利用一支撐壓模構件附著於金屬面板，所述支撐壓模構件在緊嵌式螺母和金屬面板之間形成機械聯鎖。壓模構件通常會使金屬面板變形，在緊嵌式螺母的先導部分或衝壓部分周圍形成環形凹槽，和/或會使金屬面板上的緊嵌式螺母的先導部分或衝壓部分變形，從而卡持(entrap)金屬面板。例如，美國專利No. 3，053，300公開了一種具有中心先導部分的緊嵌式螺母，所述中心先導部分貫穿金屬面板上的預成形開口延伸，並被翻折以樁撐(stake)開口周邊。中心先導部分的變形迫使金屬面板與環形凹槽的起伏表面相符，在緊嵌式螺母和金屬面板之間形成聯鎖。雖然該緊嵌式螺母也許具有較高的推出阻力，但是，中心先導部分的變形很容易使緊嵌式螺母的內螺紋扭曲。在先導部分變形時消除內螺紋扭曲的一個方案是使金屬面板變形而形成聯鎖，而不是使緊嵌式螺母的先導部分變形。例如，美國專利No. 3，878，599和No. 4，690，599都公開了一種在凹槽的內壁或外壁上具有底切的緊嵌式螺母。金屬面板的材料被強制進入底切中，以改善緊嵌式螺母與金屬面板之間形成的聯鎖。但是，由於金屬面板較薄，極少的材料被強制進入底切，導致推出阻力較低。增加這種緊嵌式螺母的推出阻力的一個方案是形成雙底切凹槽。例如，美國專利 No. 5，340，251公開了一種在內壁和外壁上都具有底切的緊嵌式螺母，使得環形凹槽的橫截面為「燕尾槽」形狀。金屬面板被強制進入兩個底切中，以在緊嵌式螺母與金屬面板之間形成改善的聯鎖。但是，金屬面板的變形要求填充兩個底切，這很難利用傳統成形技術獲得， 導致推出阻力不統一。上述自緊嵌式緊固件的另外一個問題在於它們一般不能與薄金屬面板較好地配合工作。因此，現有技術中需要一種改進的緊嵌式螺母，其可以可靠地、始終如一地附著於薄金屬面板，具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。另外，還需要一種用於在薄金屬面板中安裝緊嵌式螺母的改進的壓模構件，所述緊嵌式螺母具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。此外，還需要緊嵌式螺母和壓模構件生產成本較便宜，使用較容易。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種改進的緊嵌式螺母，這種緊嵌式螺母可以可靠地、始終如一地附著於薄金屬面板，具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。本實用新型還要解決的技術問題是提供一種用於在薄金屬面板中安裝緊嵌式螺母的改進的壓模構件，所述緊嵌式螺母具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。此外，根據本實用新型的緊嵌式螺母和壓模構件應實現生產成本較便宜，使用較容易。下文介紹了本實用新型的簡化概要，以便基本了解本實用新型的某些示例性方面。該概要不是對本實用新型的全面概述。此外，該概要不是用於識別本實用新型的關鍵要素，也不是用於描繪本實用新型的範圍。該概要唯一的目的是，作為稍後介紹的更詳細說明的前奏，以簡單的形式介紹本實用新型的某些構思。依照本實用新型的一個方面，提供一種用於附著於可塑性變形的金屬基板的自緊嵌式螺母。該自緊嵌式螺母包括一主體部分，所述主體部分帶有一中心軸線和一從主體部分延伸並與中心軸線同軸的先導部分或衝壓部分。主體部分包括環繞中心衝壓部分的環狀表面。環狀表面包括多個環繞中心衝壓部分的間隔凸耳。凸耳中的一個或多個包括帶有凹進部分的接觸表面，在所述凹進部分中，接觸表面接合金屬基板。在將螺母附著於金屬基板的過程中，接觸表面的第一部分在插入金屬基板時在繞中心軸線的旋轉方向上被偏壓，形成至少一個耳狀外擴部(lug flare)。金屬基板的一部分被卡持在至少一個耳狀外擴部與主體部分之間。其中，螺母包括至少兩個耳狀外擴部，所述至少兩個耳狀外擴部定位成，使得螺母繞所述中心軸線旋轉以從金屬基板移除螺母的旋轉運動受到限制。其中，所述多個凸耳中的一個包括至少兩個耳狀外擴部，所述至少兩個耳狀外擴部構造成與所述金屬基板形成燕尾接合。其中，凹進部分在徑向更靠近衝壓部分的部位比在徑向遠離衝壓部分的部位具有更大的寬度。其中，接觸表面基本上為凹入的。其中，接觸表面的第一部分和接觸表面的一第二部分在繞中心軸線的相反的方向上傾斜。其中，接觸表面的第一部分和接觸表面的一第二部分坐落在凹進部分的各個側面上。其中，當螺母附著於所述基板時，所述至少一個耳狀外擴部包括由接觸表面的第一部分形成的第一耳狀外擴部和由接觸表面的第二部分形成的第二耳狀外擴部。其中，衝壓部分的輪廓向內逐漸縮減以形成底切。其中，所述多個凸耳均具有在繞所述中心軸線的一旋轉方向上延伸的寬度，該寬度小於或等於衝壓部分的外周的面的寬度。其中，所述多個凸耳均具有在繞所述中心軸線的一旋轉方向上延伸的寬度，該寬度大於衝壓部分的外周的面的寬度。[0021]其中，所述多個凸耳中的一個被徑向截斷，並位於離開衝壓部分的一段距離處。其中，衝壓部分在其外周包括至少一個面部分，所述面部分為扇貝形狀。其中，衝壓部分在其外周包括多個面，所述多個面在扇貝形狀與非扇貝形狀之間
交替變化。其中，至少一個凸耳的接觸表面從外部位向下傾斜至內部位。其中，主體部分的環狀表面包括位於所述多個凸耳之間的多個第一面部分，所述多個第一面部分從外部位向下傾斜至內部位。其中，主體部分具有一外周，所述外周包括多個繞其周邊的第三面部分，以及，各凸耳同相位地坐落在相應的第三面部分中。其中，主體部分具有一外周，所述外周包括多個繞其周邊的第三面部分，以及，各凸耳不同相地坐落，使得各凸耳坐落在兩個不同的第三面部分的周圍。其中，主體部分的環狀表面包括位於多個凸耳之間的多個第一面部分；所述多個第一面部分包括外壁，所述外壁包括頂表面，所述頂表面所處的高度比第一面部分的部位更靠近衝壓部分的刺穿邊緣。其中，所述凸耳中的四個均具有接觸表面，它們繞所述中心衝壓部分等距間隔開， 每一個所述接觸表面具有在繞所述中心軸線的旋轉方向上延伸的寬度，每一個所述接觸表面包括所述第一表面部分和一第二表面部分，所述第一和第二表面部分相對於所述環狀表面在相反的傾斜方向上延伸。其中，所述第一和第二表面部分在寬度方向上由所述凹進部分分隔開。其中，所述第一和第二表面部分與所述凹進部分提供了帶有均勻凹入形狀的所述接觸表面。其中，所述自緊嵌式螺母還包括由多個凸耳與位於所述多個凸耳之間的多個第一面部分之間的高度差形成的多個抵接部，其中第一部分和第二部分的定向使得一橫向向外的分力分開凸耳的抵接部，形成與金屬基板相連的燕尾接合。依照本實用新型的另一個方面，接觸表面可以由橫切中心平表面部分的橫向間隔的平表面部分形成。當凸耳接合基板以形成耳狀外擴部時，橫向平表面部分在繞軸線的相反旋轉方向上偏壓。依照本實用新型的另一個方面，凸耳接觸表面包括具有光滑凹入形狀的凹部。在螺母附著於基板時，凹部的橫向部分形成耳狀外擴部。本實用新型還提供了一種雙頭螺栓，其具有延伸至整體附著的緊嵌式螺母的螺紋軸部分，所述緊嵌式螺母用於附著到可塑性變形的金屬基板上，所述緊嵌式螺母包括主體部分，所述主體部分帶有一中心軸線和從所述主體部分延伸並與所述中心軸線同軸的衝壓部分，所述主體部分包括環繞中心衝壓部分的環狀表面，所述環狀表面包括多個環繞中心衝壓部分的間隔凸耳，多個凸耳中的一個包括至少一個帶有凹進部分的接觸表面，其中所述接觸表面接合所述金屬基板；接觸表面的第一部分，在將所述螺母附著於所述金屬基板的過程中，所述第一部分在插入金屬基板時在繞中心軸線的旋轉方向上被偏壓，形成至少一個耳狀外擴部；和在所述旋轉方向上被偏壓的所述至少一個耳狀外擴部與所述主體部分合作夾持金屬基板的一部分，從而限制緊嵌式螺母從基板軸向移除。其中，接觸表面的第一部分具有一定向，使得在緊嵌式螺母受到軸向力作用時，其在旋轉方向上被偏壓。通過以上所述的技術方案，本實用新型提供了一種改進的緊嵌式螺母，這種緊嵌式螺母可以可靠地、始終如一地附著於薄金屬面板，具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。此外，本實用新型所提供的用於在薄金屬面板中安裝緊嵌式螺母的改進的壓模構件具有如下優點所述緊嵌式螺母具有足夠的推出強度和足夠的旋轉阻力，並且不會扭曲內螺紋。此外，根據本實用新型的緊嵌式螺母和壓模構件應實現生產成本較便宜，使用較容易。

通過閱讀下文的說明並參照附圖，對本實用新型所屬領域技術人員來說，本實用新型的上述及其他方面將變得顯而易見，其中圖1是依照第一實例的緊嵌式螺母的透視圖；圖2是圖1中緊嵌式螺母的側視圖；圖3是圖1中緊嵌式螺母的俯視圖；圖4是沿圖3中線4-4剖取的截面圖；圖5是圖1中緊嵌式螺母接合金屬基板時的局部截面圖；圖6是圖5中緊嵌式螺母接合金屬基板並位於更靠近金屬基板的位置時的局部截面圖；圖7是圖6中緊嵌式螺母接合在最終位置並緊固到金屬基板時的局部截面圖；圖8是依照第二實例的緊嵌式螺母的俯視圖；圖9是依照第三實例的緊嵌式螺母的俯視圖；圖10是依照第四實例的緊嵌式螺母的俯視圖；圖11是依照第一實例的緊嵌式螺母的衝壓部分的俯視圖；圖12是依照第五實例的緊嵌式螺母的衝壓部分的俯視圖；圖13是依照第六實例的緊嵌式螺母的衝壓部分的俯視圖；圖14是依照第七實例的緊嵌式螺母的透視圖；圖15是圖14中緊嵌式螺母的俯視圖；圖16是第一示例的緊嵌式螺母與金屬基板之間的接合的一個例子的局部截面圖；圖17是依照第八實例的緊嵌式螺母的衝壓部分的俯視圖；圖18是依照第九實例的緊嵌式螺母的透視圖；圖19是圖18中緊嵌式螺母的俯視圖；和圖20是依照本實用新型的包括嵌入安裝部分的雙頭螺栓(stud)的側視圖。
具體實施方式
在附圖中描述和顯示了包含本實用新型的一個或多個方面的示例性實施例。這些示出的實例不是用於對本實用新型的限制。例如，本實用新型的一個或多個方面可以在其他實施例中使用，甚至可以在其他類型的裝置中使用。此外，僅僅是為方便起見，在此使用了某些術語，這些術語不作為對本實用新型的限制。更進一步，在附圖中，採用相同的參考標記表示相同的元件。圖1-3示出了依照本實用新型第一實施例的用於附著於可塑性變形的金屬板或面板的自刺入式緊嵌式螺母10或緊固件。應當指出，雖然示出的實施例是一螺母，但是，其他自緊嵌式緊固件，例如自緊嵌式雙頭螺栓，也在本實用新型的範圍之內。緊嵌式螺母10 具有主體部分12、從主體部分12的一端延伸的先導部分或衝壓部分14和軸向貫穿主體部分12以及衝壓部分14兩者的螺紋孔或鑽孔16。主體部分12和衝壓部分14可以與中心軸線20同軸。在將自緊嵌式螺母10安裝到一可塑性變形的金屬基板上時，可以將一螺紋緊固件插入到螺紋孔16中。參照圖2和4，主體部分12延伸到一徑向端面12A，所述徑向端面12A與螺母10 的一個軸向末端相對應。衝壓部分14延伸到另一個徑向端面14A，所述徑向端面14A與螺母10的另一個軸向末端相對應。衝壓部分14總體上小於主體部分12，這樣，主體部分12包括環繞中心衝壓部分 14的大體上環狀表面18。環狀表面18構造成用於接合金屬面板、基板或其他元件。環狀表面18可以相對垂直於中心軸20。主體部分12的環狀表面18包括多個環繞中心衝壓部分14的間隔凸耳42。環狀表面18還可以包括位於主體部分12上的多個第一面部分32， 所述第一面部分32可交替地坐落在凸耳42之間。第一面部分32可以是平的，或可以相對於中心軸線20具有各種傾斜角。第一面部分32有助於使工件與緊嵌式螺母10合作程度最大化以抵抗傾向於分離這兩個部件的軸向載荷。各第一面部分32可以是多邊形形狀，其中，其由多個成一定角度或傾斜的、平面的或平的面形成。多邊形形狀提供了在緊嵌式螺母設置工序期間壓縮或壓花工件材料的不均勻形狀，從而產生增強的推出阻力和外扭阻力， 這將在下文更詳細地描述。通過增加第一面部分32的數量增大承載面積(注意最佳的承載面積是錐形)，但這也減少了抗扭強度。衝壓部分14包括一衝壓外周觀，其輪廓向內成一定角度或傾斜或逐漸縮減，如圖 2所示，在衝壓部分14上形成底切。衝壓外周觀還可以是多邊形形狀，其由多個第二面部分34形成。第二面部分34可以是成一角度的或傾斜的、起伏的、平面的或平的。衝壓外周觀可以由約6至約10個第二面部分34形成，或者由約8個第二面部分34形成。如圖1所示，衝壓外周觀可以由同樣數量的在周向與主體部分12的第一面部分32對齊的多個面34 形成。但是，應當注意，衝壓部分14的外周觀也可以具有其他構造。與主體部分12相對的衝壓部分14的外端或自由端具有在其上形成的刺入邊緣或剪切邊緣40。在將緊嵌式螺母10安裝到金屬面板中的過程中，剪切邊緣40對金屬板或面板進行穿孔或剪切。衝壓部分14的長度可以設定成收容工件材料厚度。衝壓部分14的直徑可以設定成提供足夠的裂斷強度(column strength)以允許緊嵌式螺母10在高達3mm厚的、最大硬度為洛氏硬度C標度50 (工件材料的抗拉強度大約為255000p. s. i.或1700mPa) 的材料中衝壓自己的孔。對於更薄和/或更軟的材料，這些最大值應當增大。對於更厚的材料和/或更硬的材料，衝壓部分幾何形狀可以設定成收容工件的需要量。主體部分12可以具有多邊形形狀的外周，其中所述外周由多個第三面部分38形成。該外周可以由約4個至約12個第三面部分38形成，或者由約8個第三面部分38形成， 如圖3所示。如圖1所示，所述外周可以由與第一面部分32和第二面部分34相同數量的第三面部分38形成。主體部分12的外周的第三面部分38可以在周向與第一面部分32或第二面部分34對齊。但是，應當注意，主體部分12的外周也可以具有其他構造，例如圓柱形。主體部分12的長度設定成提供足夠的螺紋嚙合以一致地斷裂(不會使螺紋脫扣)匹配的外螺紋部件，所述外螺紋部件的材料強度性能與緊嵌式螺母10的相匹配。主體部分12的環狀表面18上的多個凸耳42增大了緊嵌式螺母10的扭矩或旋轉阻力。凸耳42可以為升高的突齒或突起，其在主體部分12的環狀表面18之上軸向延伸。 凸耳42可以在周向延伸一有限距離，使得凸耳42與第一面部分32之間的高度差形成抵接部43。抵接部43阻止或抵抗緊嵌式螺母10相對於金屬基板的旋轉。抵接部43可以垂直於緊固件或螺母的旋轉運動而定向。各凸耳42的上側包括一接觸表面44，所述接觸表面44構造成接合金屬基板60， 正如有關圖5-7將要描述的。接觸表面44可以基本上垂直於中心軸線20。凸耳42沿環狀表面18周向間隔開。示出的凸耳42的橫截面形狀可以是矩形，或者其他任何適當的形狀。凸耳42的接觸表面44包括一凹進部分46。凹進部分46是凸耳42的比凸耳42 周圍的部分淺的區域。這使得凸耳42具有對基板60的改善的附著性，正如將要描述的那樣。接觸表面44包括至少一個第一部分48，所述第一部分48接合金屬基板60。在圖1和圖3所示的實例中，接觸表面44包括第一部分48和第三部分50，所述第一部分48和第二部分50均接合金屬基板60。第一部分48和第二部分50可以包圍凹進部分46。在該實例中，凹進部分46可以是具有使凹進部分46相對於中心軸線20具有一定向角的幾何形狀的一個表面。在圖1的實例中，接觸表面44的第一部分48和接觸表面44的第二部分50在繞中心軸線20的相反的方向上傾斜。兩個部分48、50可以朝著凹進部分46向下傾斜。在圖 3所示的具體實例中，凹進部分46在徑向靠近衝壓部分14的部位比在徑向遠離衝壓部分 14的部位具有更大的寬度47。更大的寬度將從基板接收材料，並且由於所述材料與接觸表面44上環繞凹進部分46的部分的相互作用，有助於限制螺母從基板移除。在其他實例中，凹進部分46在表面上可以具有曲率，例如凹座。在另一實例中，正如在圖14中所述的， 凹進部分46在凸耳42上可以由大體上的曲率表示。如圖3所示，凸耳42的接觸表面44具有在繞中心軸線20的旋轉方向上延伸的寬度M。接觸表面44具有大體上不等邊四邊形的周邊，在徑向向外的部位上帶有增加的寬度。凸耳42的寬度M可以小於或等於衝壓部分14的第二面部分34在它們的接合處的寬度35，還是如圖1所示。參照圖4，如圖所示，第一面部分32和凹進部分46在從中心軸線20的相應徑向向外的位置處，位於距離主體徑向端表面12A的大體上相同的軸向距離處。但是，凹進部分 46可以具有多個相對於中心軸線20的定向角。凹進部分46可以坐落在第一面部分32的上方或下方。在其他實例中，凹進部分46可以具有一斜度，使得凹進部分46的一部分坐落在第一面部分32的上方，以及使得凹進部分46的一部分坐落在第一面部分32的下方。圖5-7示出了緊嵌式螺母10在金屬基板60上的安裝或所謂的「螺母設置工序」， 並且特別示出了一個凸耳42。緊嵌式螺母10在軸向上可通過任何適當的方式朝著金屬基板60相對移動。應當指出，緊嵌式螺母10與金屬基板60之間的相對運動可以通過移動這部件中的一個或兩個來實現。緊嵌式螺母10與金屬基板60之間的相對運動導致剪切邊緣40切入金屬基板60中，不過在該視圖中未顯示剪切邊緣40。圖5顯示了正當凸耳42開始刺入金屬基板60時的緊嵌式螺母10。圖6顯示了正當凸耳42大體上刺入金屬基板60時的緊嵌式螺母10，接觸表面44的第一部分48和第二部分50基本上接合金屬基板60。這時，所述第一部分48和第二部分50開始在繞中心軸線20的相反的旋轉方向上撓曲和/或變形。圖7顯示了在最終位置的緊嵌式螺母10，其中緊嵌式螺母10固定到金屬基板60上， 凸耳42完全嵌入到基板中。如圖所示，所述第一部分48和第二部分50完全撓曲和/或變形，形成如下所述的耳狀外擴部70和72。如上所述，各凸耳42的接觸表面44均包括一凹進部分46。在緊嵌式螺母10到達圖7的最終位置時，位於凸耳42中心頂端部分上的凹部部分46 (如圖5、6和7所示)可以導致凸耳42的橫向側面(由抵接部43表示)向外部擴展形成與基板60相連的燕尾接合 64。凸耳42包括抵接部43，如圖1和5-7所示，所述抵接部43可以與接觸表面44的第一部分48以及還與接觸表面44的第二部分50形成有效的楔形或三角形。第一部分48和第二部分50相對於它們相聯抵接部43的方向使得一橫向向外的分力分開凸耳42的抵接部 43，形成與材料相連的燕尾接合64。實質上，當抵接部43進入材料時，來自基板的材料進入由第一部分48和第二部分50的傾斜定位所界定的內部區域。隨著將緊嵌式螺母10進一步插入基板中，在材料沿著第一部分48和第二部分50的傾斜定位的方向滑動，以使抵接部43在繞軸線20的相反的旋轉方向上橫向向外變形時，來自基板的材料在所述內部區域向外推壓在第一部分48和第二部分50上。由於第一部分48向外偏壓，接觸表面44通過緊嵌式螺母10完全附著於金屬基板60形成第一耳狀外擴部70。在插入基板60內時，接觸表面44的第二部分50形成第二耳狀外擴部72。金屬基板60的一部分62被夾持在各耳狀外擴部與緊嵌式螺母10的主體部分12之間。被夾持的金屬基板60的這部分62的材料限制從基板60移除緊嵌式螺母10。被夾持的這部分62的材料改善了緊嵌式螺母10的外扭以及緊嵌式螺母推出。凹進部分46可以有不同的形狀和尺寸以進一步增大對凸耳42的抵接部43向外部的偏壓，從而使緊嵌式螺母10與基板60形成更可靠的附著。而且，凸耳42的凹進部分 46使得凸耳42具有較小的接合區域，這樣的接合區域更容易刺入基板60，能夠更精確地定位凸耳42和緊嵌式螺母10。隨著將緊嵌式螺母10進一步插入基板60中，通過比較圖6和圖7可以看到，接觸表面44的第一部分48在繞中心軸線20的橫向旋轉方向(在該實例的視圖中是向左邊) 上被偏壓，形成耳狀外擴部70。另外，在該實例中，第一部分48的傾斜表面有助於增加第一部分48的最遠端向外變形的量。也可以設置第一部分48和第二部分50的其他定向，只要凸耳42的一部分被向外偏壓即可。帶有凹進部分46的緊嵌式螺母10有助於形成至少一個耳狀外擴部70，並有助於提供更大的推出緊嵌式螺母10所需的力。在美國，利用推出試驗來測試緊嵌式螺母10。緊嵌式螺母10，例如緊固件，被強制沿與插入方向相反的方向從金屬基板60軸向離開。定位螺母從衝壓側在與插入方向相反的方向上軸向推出基板60。在歐洲，利用拉出試驗來測試緊嵌式緊固件。在該測試中，螺母主體在與插入方向相反的方向上軸向拉離。例如，片材被夾持到夾具上，一螺釘向下擰入螺紋，然後在與插入方向相反的方向上軸向拉動螺釘。在歐洲，還可利用「脫離」試驗來測試緊嵌式緊固件。螺母在與插入方向相同的方向上軸向脫離材料。在典型應用中，螺母螺紋接合於固定或以其他方式靜止的某物上，並為脫離測試負載提供額外的阻力。通過在凸耳42上設置凹進部分46，必須增加作用力才能移除緊嵌式螺母 10，因為在有助於向外偏壓抵接部43的凹進部分46中接收了額外的材料。另外，凹進部分 46中接收的材料限制了緊嵌式螺母10的運動。因而，至少由於這些原因，對於美國或歐洲試驗，凹部部分46都提供了改善的結果。通過繞緊嵌式螺母10的旋轉方向展開凸耳42和耳狀外擴部70、72，無論緊嵌式螺母10在緊固件擰緊運動還是在緊固件釋放運動中，外扭阻力都得到增大。在緊嵌式螺母 10與連接部分脫離的方向上的外扭阻力對在使用過程中振動和/或交變載荷等等狀態下維持連接是很重要的。並且，在拆卸期間，因鏽蝕而可能需要增加的脫離旋轉載荷，螺母增大的外扭阻力則維持螺母與材料的接合。另外，如果螺釘具有必須克服的鎖定特徵，在接合連接部分的方向上的外扭阻力在組裝期間很重要。如果出現焊渣導致對接合螺釘產生意想不到的阻力，由緊嵌式螺母10提供的外扭阻力也是非常重要的。而且，如果在螺釘上有粘性碎片或者在螺釘上積聚了油漆，這些情況也可能導致對接合螺釘產生意想不到的阻力。耳狀外擴部70、72的額外夾緊，改善了緊嵌式螺母10的推出性能。如果沒有形成耳狀外擴部70、72，推出力的值則取決於在衝壓部分14的基底的底切部分內圈限了多少材料。衝壓底切和耳狀外擴部70、72提供了組合的、增大的推出值。衝壓底切和耳狀外擴部增大的、組合的夾緊也幫助或增加了外扭性能。從耳狀外擴部70、72增大的推出，也增大了外扭，因為當緊嵌式螺母10開始失去夾緊並開始旋轉時，凸耳在推出方向騎坐到基底材料上，並由於其外擴部形狀起到一個開溝器的作用，以便增大推出強度，同時提高外扭。圖8示出了依照第二實例的自刺入緊嵌式螺母110，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母110包括在直徑方向設置在中心衝壓部分114的相對兩側上的兩個凸耳142。在圖8中，凸耳142通過在凸耳142之間環繞中心衝壓部分 114的面部分134間隔開。每一個面部分134具有朝著中心衝壓部分114向下傾斜的圓錐形狀。當然，面部分134可以由多個類似於面部分34的較小平面部分形成。圖8所示的面部分134合作而提供面積較螺母10大的支承表面。在該實例中，各凸耳142包括一凹進部分146、接觸表面的第一部分148和接觸表面的第二部分150。通過更多的凸耳以及由耳狀外擴部圈限的額外金屬實現推出和外扭的增大。也可以使用其他大小、尺寸、形狀、方向和數量的凸耳而完全包圍衝壓部分114。任何其他附圖的任何其他實例也可以包括完全環繞衝壓部分的凸耳。圖9示出了依照第三實例的自刺入緊嵌式螺母210，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母210包括多個環繞中心衝壓部分214的凸耳M2， 第一面部分232位於凸耳242之間。該實例與圖1的不同在於，凸耳242具有在繞中心軸線的旋轉方向上延伸的寬度254，該寬度2M大於衝壓部分214的第二面部分234的寬度235。 這種構造有助於進一步將緊嵌式螺母210固定到基板上。在其他實例中，可以使用不同尺寸的凸耳對2，可以使用不同數量的凸耳242環繞中心衝壓部分214，第一面部分232也可以隨機分散，甚至在任何實例中不存在。在該實例中，各凸耳242包括一凹進部分M6、接觸表面的第一部分248和接觸表面的第二部分250。任何其他附圖的任何其他實例也可以包括寬度比衝壓部分的第二面部分的寬度大的凸耳。圖10示出了依照第四實例的自刺入緊嵌式螺母310，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母310包括第三示例性的環繞中心衝壓部分314的凸耳342，至少一個第一面部分332位於凸耳342之間。該實例與圖1的不同在於，凸耳342 被徑向截斷，並離開衝壓部分314偏移一定距離。由於凸耳342偏離衝壓部分314，第一面部分332可以是一個連續的部分。在該實例中，各凸耳342包括一凹進部分346、接觸表面的第一部分348和接觸表面的第二部分350。在其他實例中，可以使用不同尺寸的凸耳342， 可以使用不同數量的凸耳342環繞中心衝壓部分314，第一面部分332也可以隨機分散，甚至在任何實例中不存在。任何其他附圖的任何其他實例也可以包括被徑向截斷並偏離衝壓部分的凸耳。圖11示出了依照圖1的第一實例的自刺入緊嵌式螺母10的衝壓部分14的橫截面。在該橫截面中，可以看到衝壓部分14的第二面部分34。在圖1和圖11的第一實例中， 設有八個第二面部分；34，不過也可以設置不同數量、其他幾何形狀的第二面部分34。圖11 還顯示了由於第二面部分34的徑向尺寸比衝壓部分14的頂端部分小的緣故而如何使得第二面部分34有助於在衝壓部分14上形成底切。帶有刺入邊緣或剪切邊緣40的衝壓部分 14的直徑大於第二面部分34的直徑。因而，當緊嵌式螺母10插入基板60中時，底切通過捕集一部分基板60並限制緊嵌式螺母10的移除，有助於使緊嵌式螺母10固定在基板60 中。圖12顯示了第五實例的緊嵌式螺母410，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母410包括衝壓部分414，所述衝壓部分414具有至少一個第二面部分434，所述第二面部分434為較長凹入凹部形式的扇貝形狀。此外，緊嵌式緊固件410 可以包括沿其外表面的多個第二面部分34、434，所述多個第二面部分43、434在扇貝形狀與非扇貝形狀之間交替變化。在其他實例中，扇貝形狀的第二面部分434可以沿衝壓部分 414的外周隨機分布。任何其他附圖的任何其他實例也可以包括扇貝形狀的第二面部分。圖13顯示了第六實例的緊嵌式螺母510，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母510包括具有一個第二面部分534的衝壓部分514。與多個不同表面不同的是，該第二面部分534為圓柱形表面或圓形表面。第二面部分534也具有比刺入邊緣或剪切邊緣540小的徑向尺寸，以形成底切。任何其他附圖的任何其他實例也可以包括基本上圓形的第二面部分。圖14顯示了第七實例的緊嵌式螺母610，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母610包括至少一個接觸表面644，所述接觸表面644從外部位 680向下傾斜至內部位682。在其他實例中，主體部分612的環狀表面618可以包括位於凸耳642之間的第一面部分632。第一面部分632也可以從外部位684向下傾斜至內部位 686。該傾斜設計允許凸耳642的一部分在凸耳642的其他部分接觸基板之前接觸基板並被基板偏壓。任何其他圖形的任何其他實例也可以包括具有傾斜表面的凸耳。圖14的實例還包括多個具有常規或連續曲率的凸耳642。在該實例中，幾何形狀沒有界定凹進部分的設定區域，就如圖1所示的那樣。相反，凸耳642的接觸表面644基本上為凹入的，最淺部分限定了凸耳642的凹進部分646。在其他實例中，凸耳可以使其一部分接觸表面凹入，或者一部分接觸表面可以具有一凹座或一凹陷處。任何其他的實例也可以包括如圖14所示的凹進部分或整個接觸表面具有曲率的凸耳。圖15顯示了圖14的實例的頂部截面圖。在該實例中，主體部分612具有一外周，所述外周包括多個第三面部分638。各凸耳642可以同相地坐落在相應的第三面部分638 中，例如在每個第三面部分638的大致中央部位上。另外，其他實例可以包括坐落在相對於各第三面部分638的任何部位上的凸耳642。圖16顯示了凸耳642與基板60接合的一個實例。凸耳642的這種接合可以對應於上述任何實例。在該實例中，凸耳642中的一個包括至少兩個耳狀外擴部670、672，所述耳狀外擴部670、672構造成與金屬基板60形成燕尾接合664。金屬的一部分662被捕集在螺母的主體部分612與各耳狀外擴部670和672之間。燕尾接合664表現為耳狀外擴部 670、672、凸耳642和基板60之間接合的形狀。也可以使用其他形狀和尺寸形成其他形狀的接合，包括其他相對燕尾形狀的接合。燕尾接合664也可以包括不同表面和具有各種幾何形狀的凹陷處，這些凹陷處對應於任何凸耳642的凹進部分646。在所形成的燕尾接合形狀中，緊嵌式螺母在基板中的接合形成至少一個耳狀外擴部，其捕集耳狀外擴部與螺母主體之間的金屬，以提供額外的推出阻力。這樣，耳狀外擴部增加了金屬捕集量並補充了由底切中心衝壓提供的金屬捕集。應當明白，在遠離中心衝壓的部位提供耳狀外擴部金屬捕集， 並且不需要進一步增加衝壓底切，而增加衝壓底切往往會引起衝壓裂斷強度的減小。圖17顯示了第八實例的緊嵌式螺母710。在該實例中，主體部分712具有一外周， 所述外周包括多個在面部分738的拐角處的第三面部分738。各凸耳742可以不同相地定位，使得各凸耳742坐落在兩個不同的第三面部分738的附近。在該實例中，各凸耳742坐落在第三面部分738的大約一半處以及坐落在另一個第三面部分738的大約一半處。在其他實例中，一個凸耳742的大部分可以坐落在一個第三面部分738上，凸耳742的小部分可以坐落在另一第三面部分738上。在另外實例中，一些凸耳742可以同相地坐落，一些凸耳 742可以不同相地坐落。任何其他實例的凸耳也可以同相地或不同相地坐落。圖18和19顯示了第九實例的緊嵌式螺母810，其中利用同樣的參考數字表示同樣的結構。在該實例中，緊嵌式螺母810包括帶有環狀表面818的主體部分812。環狀表面 818包括位於多個凸耳842之間的多個第一面部分832。多個第一面部分832進一步還包括外壁890。外壁890包括一頂表面892，所述頂表面所處的高度比第一面部分832的部位更靠近衝壓部分814的刺穿邊緣840。外壁890的頂表面892會影響和改變由緊嵌式螺母 810形成的耳狀外擴部。圖20顯示了任何實例的如上所述緊嵌式緊固件如何結合到一雙頭螺栓910中。為此，雙頭螺栓910包括一主體部分912、衝壓部分914和用於接合金屬基板或如上所述的其他元件的凸耳942。主體部分912、衝壓部分914和凸耳942可以按如上任何前述的實施例所述的方式構造。雙頭螺栓912包括一螺紋軸990，而不是前述實施例中的螺紋孔。如圖所示，上述任何實例(圖1-17)也可以包括雙頭螺栓或從緊嵌式緊固件延伸的軸。應當指出，圖1-17所示的任何特徵可以與任意數量的其他特徵組合形成緊嵌式緊固件。例如，任何實例可以包括各種具有凹進部分46的凸耳，例如凸耳42、142、242或 642。凹進部分46可以是幾何形狀、不規則形狀、凹座，或者可以是一彎曲表面，所述彎曲表面位於比凸耳的接觸表面44更淺的部位。任意數量的凸耳可以在包括在凸耳之間的緊嵌式緊固件中的主體部分12上設有或不設有第一面部分32。另外，凸耳可以具有各種幾何形狀和大小，例如凸耳是同相或不同相的，如圖15和17所示。在其他實例中，各種第二面部分34、434、534可以具有不同的表面和形狀，例如扇貝形狀。在另外的實例中，第一面部分32,632可以具有各種相對於中心軸線的定向角，同樣，凸耳42、642也具有各種定向角。 如上所述參照實施例對本實用新型進行了描述。他人在閱讀和理解該說明書時能夠想到修改和變形。包含本實用新型的一個或多個方面的實施例用於包含所有這樣的修改和變形，它們都在附帶的權利要求書的範圍內。
權利要求1.一種用於附著於可塑性變形的金屬基板的緊嵌式螺母，所述緊嵌式螺母包括主體部分，所述主體部分帶有一中心軸線和從所述主體部分延伸並與所述中心軸線同軸的衝壓部分，所述主體部分包括環繞中心衝壓部分的環狀表面，所述環狀表面包括多個環繞中心衝壓部分的間隔凸耳，多個凸耳中的一個包括至少一個帶有凹進部分的接觸表面，其中所述接觸表面接合所述金屬基板；接觸表面的第一部分，在將所述螺母附著於所述金屬基板的過程中，所述第一部分在插入金屬基板時在繞中心軸線的旋轉方向上被偏壓，形成至少一個耳狀外擴部；和在所述旋轉方向上被偏壓的所述至少一個耳狀外擴部與所述主體部分合作以夾持金屬基板的一部分，從而限制緊嵌式螺母從基板軸向移除。
2.如權利要求1所述的螺母，其中，螺母包括至少兩個耳狀外擴部，所述至少兩個耳狀外擴部定位成，使得螺母繞所述中心軸線旋轉以從金屬基板移除螺母的旋轉運動受到限制。
3.如權利要求1所述的螺母，其中，所述多個凸耳中的一個包括至少兩個耳狀外擴部， 所述至少兩個耳狀外擴部構造成與所述金屬基板形成燕尾接合。
4.如權利要求1所述的螺母，其中，凹進部分在徑向更靠近衝壓部分的部位比在徑向遠離衝壓部分的部位具有更大的寬度。
5.如權利要求1所述的螺母，其中，接觸表面基本上為凹入的。
6.如權利要求1所述的螺母，其中，接觸表面的第一部分和接觸表面的一第二部分在繞中心軸線的相反的方向上傾斜。
7.如權利要求1所述的螺母，其中，接觸表面的第一部分和接觸表面的一第二部分坐落在凹進部分的各個側面上。
8.如權利要求7所述的螺母，其中，當螺母附著於所述基板時，所述至少一個耳狀外擴部包括由接觸表面的第一部分形成的第一耳狀外擴部和由接觸表面的第二部分形成的第二耳狀外擴部。
9.如權利要求1所述的螺母，其中，衝壓部分的輪廓向內逐漸縮減以形成底切。
10.如權利要求1所述的螺母，其中，所述多個凸耳均具有在繞所述中心軸線的一旋轉方向上延伸的寬度，該寬度小於或等於衝壓部分的外周的面的寬度。
11.如權利要求1所述的螺母，其中，所述多個凸耳均具有在繞所述中心軸線的一旋轉方向上延伸的寬度，該寬度大於衝壓部分的外周的面的寬度。
12.如權利要求1所述的螺母，其中，所述多個凸耳中的一個被徑向截斷，並位於離開衝壓部分的一段距離處。
13.如權利要求1所述的螺母，其中，衝壓部分在其外周包括至少一個面部分，所述面部分為扇貝形狀。
14.如權利要求1所述的螺母，其中，衝壓部分在其外周包括多個面，所述多個面在扇貝形狀與非扇貝形狀之間交替變化。
15.如權利要求1所述的螺母，其中，至少一個凸耳的接觸表面從外部位向下傾斜至內部位。
16.如權利要求1所述的螺母，其中，主體部分的環狀表面包括位於所述多個凸耳之間的多個第一面部分，所述多個第一面部分從外部位向下傾斜至內部位。
17.如權利要求1所述的螺母，其中，主體部分具有一外周，所述外周包括多個繞其周邊的第三面部分，各凸耳同相位地坐落在相應的第三面部分中。
18.如權利要求1所述的螺母，其中，主體部分具有一外周，所述外周包括多個繞其周邊的第三面部分，各凸耳不同相地坐落，使得各凸耳坐落在兩個不同的第三面部分的周圍。
19.如權利要求1所述的螺母，其中，主體部分的環狀表面包括位於多個凸耳之間的多個第一面部分；所述多個第一面部分包括外壁，所述外壁包括頂表面，所述頂表面所處的高度比第一面部分的部位更靠近衝壓部分的刺穿邊緣。
20.如權利要求1所述的螺母，其中，所述凸耳中的四個均具有接觸表面，它們繞所述中心衝壓部分等距間隔開，每一個所述接觸表面具有在繞所述中心軸線的旋轉方向上延伸的寬度，每一個所述接觸表面包括所述第一表面部分和一第二表面部分，所述第一和第二表面部分相對於所述環狀表面在相反的傾斜方向上延伸。
21.如權利要求20所述的螺母，其中，所述第一和第二表面部分在寬度方向上由所述凹進部分分隔開。
22.如權利要求20所述的螺母，其中，所述第一和第二表面部分與所述凹進部分提供了帶有均勻凹入形狀的所述接觸表面。
23.如權利要求3所述的螺母，還包括由多個凸耳與位於所述多個凸耳之間的多個第一面部分之間的高度差形成的多個抵接部，所述接觸表面還包括一第二部分，所述第一部分和第二部分的定向使得一橫向向外的分力分開凸耳的抵接部，形成與金屬基板相連的燕尾接合。
24.一種雙頭螺栓，其具有延伸至整體附著的緊嵌式螺母的螺紋軸部分，所述緊嵌式螺母用於附著到可塑性變形的金屬基板上，所述緊嵌式螺母包括主體部分，所述主體部分帶有一中心軸線和從所述主體部分延伸並與所述中心軸線同軸的衝壓部分，所述主體部分包括環繞中心衝壓部分的環狀表面，所述環狀表面包括多個環繞中心衝壓部分的間隔凸耳，多個凸耳中的一個包括至少一個帶有凹進部分的接觸表面，其中所述接觸表面接合所述金屬基板；接觸表面的第一部分，在將所述螺母附著於所述金屬基板的過程中，所述第一部分在插入金屬基板時在繞中心軸線的旋轉方向上被偏壓，形成至少一個耳狀外擴部；和在所述旋轉方向上被偏壓的所述至少一個耳狀外擴部與所述主體部分合作夾持金屬基板的一部分，從而限制緊嵌式螺母從基板軸向移除。
25.如權利要求M所述的雙頭螺栓，其中，接觸表面的第一部分具有一定向，使得在緊嵌式螺母受到軸向力作用時，其在旋轉方向上被偏壓。
專利摘要本實用新型提供了一種用於附著於可塑性變形的金屬基板的帶有耳狀外擴部的緊嵌式螺母。緊嵌式螺母包括一主體部分，所述主體部分帶有一中心軸線和一從主體部分延伸並與中心軸線同軸的衝壓部分。主體部分包括環繞中心衝壓部分的環狀表面。環狀表面包括多個環繞中心衝壓部分的間隔凸耳。多個凸耳均包括帶有凹進部分的接觸表面，在所述凹進部分中，接觸表面接合金屬基板。在將螺母附著於金屬基板的過程中，接觸表面的第一部分在插入金屬基板時被從中心軸線向外偏壓，形成至少一個耳狀外擴部。金屬基板的一部分被夾持在至少一個耳狀外擴部與主體部分之間。
文檔編號F16B37/06GK201953784SQ201020224199
公開日2011年8月31日 申請日期2010年6月9日 優先權日2009年12月22日
發明者D·P·丹尼斯, W·R·帕默 申請人:Rbw製造有限責任公司