插入套件及安裝方法
2023-04-26 12:14:41 1
專利名稱：插入套件及安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種插入件。更具體地，本發明涉及用於安裝到由塑料材料製成的 部件中的插入件。
背景技術：
金屬插入件通常用於附接由塑料材料構成的部件。因為與金屬相比塑料材料具 有較低的剛度和強度，所以塑料材料不是特別適合於形成諸如螺紋的機械聯接特徵。因 此，常見的做法是將金屬插入件永久地安裝到塑料部件中，以便提供機械聯接特徵。這 些金屬插入件具有諸如螺紋的內部機械聯接特徵。插入件通常為圓柱形，並且在其外表面上包括用於約束插入件與塑料部件之間 的運動的特徵(防止運動特徵)。這些可以是提供抗拔出性的圓周特徵或者用於抗扭矩的 軸向特徵。這樣的特徵可以具有圓周部分和軸向部分二者，例如滾花。上述類型的金屬插入件用在許多應用中，諸如車輛組裝——例如內部裝飾。這樣的金屬插入件通常通過局部加熱插入件和/或塑料材料並且將插入件迫入 到部件中而安裝到塑料部件中。然後，半流體塑料材料圍繞插入件的鎖定特徵流動，並 且冷卻而在部件與插入件之間提供永久機械粘接。另一種已知的方法是以高頻率振動該 插入件，以便在插入件-塑料的邊界處產生摩擦加熱。這種加熱使得塑料材料熔化並且 在冷卻和固化以形成粘接之前圍繞插入件的外部特徵流動。在安裝之前向插入件施加熱，以便將插入件加熱到塑料材料軟化點溫度之上的 溫度。當安裝插入件時，塑料材料從插入件吸熱並且軟化成圍繞插入件外部輪廓流動。 因此，完成安裝所需的能量的量受完成安裝過程所花費時間影響。通過插入件設計以及 插入件在插入過程中行進的距離來控制安裝插入件所花費的時間。這種安裝技術的問題在於，插入件必須行進的距離通常等於插入件的長度，因 此需要相當大量的能量來加熱插入件，以便安裝該插入件。在安裝期間插入件大部分不 接觸塑料材料，因此，熱可能消散到周圍環境中。或者，在安裝期間可以使用超聲能量來加熱插入件和周圍的塑料材料。從而， 在整個安裝期間必須供應超聲能量。因此，在完全安裝插入件的整個時間內必須振動整 個插入件。這是不具有能量經濟性的，因為尤其在安裝初始階段，插入件的大部分長度 不接觸該塑料材料。
發明內容
本發明的目的是克服或至少減輕上述問題。根據本發明的第一個方面，提供了一種插入組裝套件，包括大致圓柱形的階梯式插入件，其具有圓柱形的第一插入部分，其具有第一插入直徑，圓柱形的第二插入部分，其具有第二插入直徑，以及
圓柱形的第三插入部分，其具有第三插入直徑，其中，所述第一插入直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第 二插入直徑大於所述第三插入直徑，所述第二插入部分軸向地定位在所述第一插入部分 與所述第三插入部分之間，所述插入組裝套件還包括塑料部分，其具有大致 圓柱形的階梯式孔，所述孔限定了 圓柱形的第一孔部分，其具有第一孔直徑，圓柱形的第二孔部分，其具有第二孔直徑，以及圓柱形的第三孔部分，其具有第三孔直徑，其中，所述第一孔直徑大於所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直 徑大於所述第三孔直徑，所述第二孔部分軸向地定位在所述第一孔部分與所述第三孔部 分之間，其中，所述第一孔直徑、所述第二孔直徑和所述第三孔直徑分別小於所述第一 插入直徑、所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，以便在所述插入件安裝到所述塑料 部分中時接合所述插入件並且由此保持所述插入件，以及其中，所述第一孔直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二 孔直徑大於所述第三插入直徑，使得所述第二插入部分和所述第三插入部分能夠自由地 分別定位在所述第一孔部分和所述第二孔部分中。有利地，在開始加熱和/或振動之前，插入件可以自由地插入到孔中。為了安 裝插入件，僅僅需要在安裝最長的插入部分所需的時間長度內向插入件提供能量。第一孔直徑大於第一和第二插入直徑的事實有助於插入件在孔中的定位，並且 有助於兩個部件的對準。因此，可以利用較小的精度公差來產生i)中心位於主體塑料 部件中的模製孔，以及ii)在插入期間實施將插入件相對於模製孔定位。第一、第二和第三插入部分和/或孔部分的軸向長度可以基本上相等。因此， 當同時安裝第一、第二和第三部分時，成功地安裝插入件所需的熱能的量較小。此外， 當同時安裝第一、第二和第三部分時，僅僅需要在安裝已知插入件所花費時間的一小部 分(大約三分之一)內向插入件供應超聲能量。根據本發明的第二個方面，提供了一種將插入件安裝到塑料部件中的方法，包 括以下步驟提供大致圓柱形的階梯式插入件，其具有圓柱形的第一插入部分，其具有第一插入直徑，圓柱形的第二插入部分，其具有第二插入直徑，以及圓柱形的第三插入部分，其具有第三插入直徑，其中，所述第一插入直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第 二插入直徑大於所述第三插入直徑，所述第二插入部分軸向地定位在所述第一插入部分 與所述第三插入部分之間，提供塑料部分，其具有大致圓柱形的階梯式孔，所述孔限定了 圓柱形的第一孔部分，其具有第一孔直徑，圓柱形的第二孔部分，其具有第二孔直徑，以及圓柱形的第三孔部分，其具有第三孔直徑，
其中，所述第一孔 直徑大於所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直 徑大於所述第三孔直徑，所述第二孔部分軸向地定位在所述第一孔部分與所述第三孔部 分之間，其中，所述第一孔直徑、所述第二孔直徑和所述第三孔直徑分別小於所述第一 插入直徑、所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，以及其中，所述第一孔直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二 孔直徑大於所述第三插入直徑，將所述第二插入部分和所述第三插入部分自由地分別定位在所述第一孔部分和 所述第二孔部分中，以及將所述插入件安裝到所述孔中，以便使所述第一插入部分、所述第二插入部分 和所述第三插入部分與所述第一孔部分、所述第二孔部分和所述第三孔部分接合，由此 接合和保持所述插入件。
現在將參考
根據本發明的示例性插入套件及安裝方法，其中圖1是根據本發明的插入件的第一實施例的側視圖；圖2是根據本發明的插入件的第二實施例的側視圖；圖3是圖1的插入件的側視圖；圖4是根據本發明的塑料部件的一部分的側剖視圖；圖5是圖3的插入件在與圖4的塑料部件接合的第一階段的局部剖視圖；圖6是與圖5類似的在接合的第二階段的視圖；以及圖7是與圖5類似的在接合的第三階段的視圖。
具體實施例方式參考圖1，插入件100具有繞主軸線103的大致圓柱形本體，包括均為大致圓柱 形並且長度相等且為插入件總長度的大約三分之一的第一插入部分102、第二插入部分 104和第三插入部分106。插入件100是中空的，並且限定了開口螺紋孔101。插入件 100限定了進入區108，該進入區108用於匹配進入螺紋孔中的陽螺紋部件。第一插入部 分102連接至該進入區108，並且連接至頸部110，該頸部110將第一插入部分102連接 至第二插入部分104。第二插入部分104連接至肩部112。肩部112連接至第三插入部 分106。第三插入部分106終止於端部區域114。第一插入部分102在其外表面上限定了螺旋槽116。第二插入部分104在其外表 面上限定了相反的螺旋槽118。第三插入部分106在其外表面上限定了環形肋120。參考圖2，插入件200基本上與插入件100類似，但是在第一、第二和第三插入 部分202、204、206中每個上限定了滾花。參考圖3，所示的插入件100的第一、第二和第三插入部分102、104、106的直 徑分別示為ID1、ID2禾PID3。參考圖4，所示的部件130由塑料材料構成並且限定了從表面133延伸的盲孔 132。盲孔132為繞主軸線134的大致圓柱形，並且包括第一孔部分136、第二孔部分138 和第三孔部分140。第一孔部分136距離表面133最近，第三孔部分距離表面133最遠。第一、第二和第三孔部分136、138、140的直徑分 別為BD1、BD2和BD3。應當注意到BDl < IDl,BD2 < ID2,BD3 ID2,BDl > ID3，使得第二和第三插入部分104、106可以自由地插入到第一孔部分 136中，以及；BD2 > ID3，使得第三插入部分106可以自由地插入到第二孔部分138中。現在參考示出了安裝過程的圖5至7。圖5示出了被引導進入孔132中的插入件 100。如圖可以看到，因為第三插入部分106實質上小於第一孔部分136，所以插入件可 以自由地移入到孔中。為了將插入件100完全安裝到孔132中，必須在安裝之前從熱源150向插入件供 應熱(示意性地示出)。熱源150將插入件100加熱到安裝溫度。繼續參考圖6，現在，當第二插入部分104和第三插入部分106分別配合到第一 孔部分136和第二孔部分138中時，插入件100已經自由地插入了其軸向長度的三分之 二。此時，因為孔部分136、138和140小於其相應的插入部分102、104、106，所以插 入件100不能再更進一步地行進到孔132中。因此，當安裝插入件100時，部件130的圍繞插入件100的塑料材料軟化。然 後，插入件100以等於插入件100長度三分之一的進一步長度安裝到孔132中。其發生 的同時，第一、第二和第三插入部分102、104、106被同時安裝。圖7中示出了安裝的插入件。應當注意到，相反的抗扭矩螺旋槽116、118分別 位於第一和第二插入部分102、104上，從而以比第三插入部分106大的直徑有利地提供 抗扭性。上述實施例的變型落在本發明的範圍內。插入件和孔可以具有多於三個的部分，從而進一步減小安裝深度。應當注意 至IJ，任何少於三個的對應部分都不足以獲得減小安裝距離並且改進對準的優勢。然而， 三個部分在實踐中是最佳的，其產生所述的優勢，同時不需要過多的機械加工操作數量 來形成所述部分。在安裝期間可以用超聲振動插入件來代替加熱插入件，或者可以對插入件同時 進行超聲振動和加熱。插入件的外表面可以滾花、具有肋或其組合。所述部分的長度可以不相同，例如，第一和第二部分可以佔據所述部分總長度 的70%，第三部分佔據30%。孔132可以是通孔。
權利要求
1.一種插入組裝套件，包括大致圓柱形的階梯式插入件，其具有 圓柱形的第一插入部分，其具有第一插入直徑， 圓柱形的第二插入部分，其具有第二插入直徑，以及 圓柱形的第三插入部分，其具有第三插入直徑，其中，所述第一插入直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二插 入直徑大於所述第三插入直徑，所述第二插入部分軸向地定位在所述第一插入部分與所 述第三插入部分之間，所述插入組裝套件還包括塑料部分，其具有大致圓柱形的階梯式孔，所述孔限定了 圓柱形的第一孔部分，其具有第一孔直徑， 圓柱形的第二孔部分，其具有第二孔直徑，以及 圓柱形的第三孔部分，其具有第三孔直徑，其中，所述第一孔直徑大於所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直徑大 於所述第三孔直徑，所述第二孔部分軸向地定位在所述第一孔部分與所述第三孔部分之 間，其中，所述第一孔直徑、所述第二孔直徑和所述第三孔直徑分別小於所述第一插入 直徑、所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，以便在所述插入件安裝到所述塑料部分 中時接合所述插入件並且由此保持所述插入件，以及其中，所述第一孔直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二孔直 徑大於所述第三插入直徑，使得所述第二插入部分和所述第三插入部分能夠自由地分別 定位在所述第一孔部分和所述第二孔部分中。
2.根據權利要求1所述的插入組裝套件，其中，所述第一插入部分、所述第二插入部 分和所述第三插入部分具有基本上相等的軸向長度。
3.根據權利要求2所述的插入組裝套件，其中，所述第一插入部分、所述第二插入部 分和所述第三插入部分大約為所述插入件的軸向長度的三分之一。
4.根據前述權利要求中任一項所述的插入組裝套件，其中，所述插入件限定了螺紋 內孔。
5.根據前述權利要求中任一項所述的插入組裝套件，其中，所述第一插入部分、所 述第二插入部分和所述第三插入部分中的至少一個限定了抵抗外部運動的特徵。
6.根據權利要求5所述的插入組裝套件，其中，所述第一插入部分和/或所述第二插 入部分包括抗扭矩特徵，並且所述第二插入部分和/或所述第三插入部分包括抗拔出特 徵。
7.根據權利要求6所述的插入組裝套件，其中，所述第一插入部分和所述第二插入部 分包括反向的抗扭矩特徵，並且所述第三插入部分包括抗拔出特徵。
8.根據權利要求7所述的插入組裝套件，其中，所述抗拔出特徵是環形肋。
9.一種將插入件安裝到塑料部件中的方法，包括以下步驟 提供大致圓柱形的階梯式插入件，其具有圓柱形的第一插入部分，其具有第一插入直徑， 圓柱形的第二插入部分，其具有第二插入直徑，以及圓柱形的第三插入部分，其具有第三插入直徑，其中，所述第一插入直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二插 入直徑大於所述第三插入直徑，所述第二插入部分軸向地定位在所述第一插入部分與所 述第三插入部分之間，提供塑料部分，該塑料部分具有大致圓柱形的階梯式孔，所述孔限定了 圓柱形的第一孔部分，其具有第一孔直徑， 圓柱形的第二孔部分，其具有第二孔直徑，以及 圓柱形的第三孔部分，其具有第三孔直徑，其中，所述第一孔直徑大於所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直徑大 於所述第三孔直徑，所述第二孔部分軸向地定位在所述第一孔部分與所述第三孔部分之 間，其中，所述第一孔直徑、所述第二孔直徑和所述第三孔直徑分別小於所述第一插入 直徑、所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，以及其中，所述第一孔直徑大於所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二孔直 徑大於所述第三插入直徑，將所述第二插入部分和所述第三插入部分自由地分別定位在所述第一孔部分和所述 第二孔部分中，以及將所述插入件安裝到所述孔中，以便使所述第一插入部分、所述第二插入部分和所 述第三插入部分與所述第一孔部分、所述第二孔部分和所述第三孔部分接合，由此接合 和保持所述插入件。
10. 一種基本上如本文所述的和/或參考附圖的插入件。
全文摘要
一種插入件(100)，其具有用於分別安裝到第一孔部分(136)、第二孔部分(138)和第三孔部分(140)中的第一插入部分(102)、第二插入部分(104)和第三插入部分(106)，其中，所述第一孔部分(136)大於所述第二和第三插入部分(104、106)，所述第二孔部分(138)大於所述第三插入部分(106)。
文檔編號F16B37/12GK102027248SQ200980117397
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月12日 優先權日2008年5月16日
發明者保羅·馬丁 申請人:Psm智慧財產權有限公司