刺入式螺柱的製作方法
2023-10-07 20:16:04
專利名稱：刺入式螺柱的製作方法
技術領域：
本發明涉及緊固件，所述緊固件藉由將其強制嵌入板片的材料中而被附接到所述板片上，由於緊固件的刺入端會變形，從而阻止此緊固件從板片上退出。
背景技術：
埋頭自鉚螺栓和螺柱的一個重大缺點在於，無論在什麼情況下，想要安裝緊固件的話，都必須使用平直端銑刀先鑽孔。在以往致力的設計中，不要求襯底材料中有孔的自刺入或自附接緊固件包括有釘子和鉚釘，它們可以被驅入相對於緊固件的硬度較軟的襯底材料中。在很多情況下，需要特別的砧座來支撐板片的背側，板片的背側與被驅動的緊固件的刺入端的構形協作，使得刺入端變形，以釘牢在板片內。緊固件的刺入端可以經過熱處理， 使其硬度大於緊固件將被驅入的結構金屬構件的硬度。儘管以往一直在這方面作了各種努力，但是仍然需要一種經濟和有效的自附接式緊固件，此緊固件不需要安裝孔或特別構造的支撐砧座來實現將此緊固件牢固地附接到支撐襯底上。
發明內容
本發明可以實施為具有鉚接式外形的螺柱或螺栓，但在此鉚接特徵前面具有一切割前緣，且緊固件的中心是中空的，以便減小被壓入金屬中的突出區域，並允許金屬流入該部件的中心。柄部而非置換件上的滾花產生扭矩抗力，具有減小突出區域的額外的好處，而此突出區域於無孔情況下安裝時需要被壓入表面中。面板和鉚接式緊固件之間的較大硬度差異是必需的，這是由於會發生較大的材料位移量及加工硬化的關係。另外，置換件的環的有效深度很淺，因為不需要有太多材料位移，但是，需要通過硬化或是增加支撐材料來加固此環，以使其在安裝過程中不會因為剪切而造成破壞，所述支撐材料增加至其厚度不會被嵌入板片內。本發明緊固件的刺入功能消除了要擴孔或鑽孔的需要。當緊固件被壓入平的金屬板片中時，柄部的前緣切入表面。此板片材料被允許在緊固件內向上流動到其中心內。位於柄部外側上的底切部在置換件將金屬向下壓入此底切部內時將被填滿。通過柄部上的滾花來獲得扭矩抗力。當此部件正被壓入板片中時，因為置換的金屬填滿了底切部而包圍在滾花的上方時，該部件將被牢固地鎖定在適當位置處。因為各附接特徵是沿著緊固件的外表面(此處表面積和直徑是最大的)設置，因此可在緊固件和面板之間達到很強的接合。更特別的是，本發明已創造出一種可附接到面板上的刺入式緊固件，所述緊固件具有用於將一器件附接至其上的裝置，所述緊固件包括筒體，所述筒體具有軸向通孔以及自其頂端延伸到其敞開的底端的外表面，所述通孔在所述筒體的底部處包括直徑增大的內壁，所述內壁終止於用於刺入所述面板的圓形銳邊處。加固環從靠近所述筒體底端的的外表面徑向延伸，所述環是所述緊固件的最大直徑，並具有適於承受向下的壓力的環形頂表面。環形置換件緊連在所述環下面，包括用於使面板受力變形的環形底表面。底切槽位於所述外表面上並緊連在置換件下面，用於接納已變形的面板材料的冷流。多個徑向延伸的圓周齒，它們在所述外表面上緊連在底切部的下面。這些齒延伸成直徑比底切部的直徑大， 但比置換件的直徑小。斜面自所述齒向下和向內延伸，並終止於位處緊固件的底端的環形切刃處。本發明的刺入式緊固件優選與面板一起使用，所述面板為金屬板片。通孔的頂部可設置螺紋為器件提供附接，因此，可將器件附接到面板上。所述齒可以是帶銳利邊緣的三角形滾花，當應用緊固件時，所述銳利邊緣將刺入板片。滾花的三角形形狀通過底切部上面的向外展開的下表面以及緊接在其下面的斜面提供。為了易於刺入板片，筒體的內壁沿其延伸到切刃的刺入邊緣處的底部呈圓筒形。通過底切部的向外展開的下表面，有利於以變形的面板材料填滿底切部。在這方面，在詳細說明本發明的至少一個實施方案之前，應當理解的是，本發明並不受限於下文或附圖所將描述的各部件的結構及布置的細節的應用。本發明還可以有其它實施方案，並且能夠以各種不同的方式實施和實現。而且，也應當理解，本文所用的措詞和術語是為了說明的目的，而不應被視為是限制。這樣，本領域的技術人員應將意識到，本發明所依據的概念可以很容易地被利用作為實現本發明的多個目的的其它的結構、方法和系統的設計基礎，。因此，很重要的是，在不脫離本發明的精神和保護範圍的情況下，權利要求應被視為包括此類等同結構。
圖1為本發明的緊固件的部分剖面前視圖。圖Ia為圖1所示的部分的放大視圖。圖2為應用緊固件的安裝機構的部分剖面前視圖。圖3a，3b，3c和3d為安裝順序的部分剖視圖。
具體實施例方式現參見圖1，圖中示出了本發明的螺柱緊固件11的部分剖視圖。此緊固件包括一筒體部分13，所述筒體部分具有在頂端和底端敞開的內孔19。在本實施方案中，所述孔包括內螺紋15以接納具有相同螺紋的緊固件，用於附接物體。所述螺柱的基部包括加固環 17，所述加固環提供結構強度，以便承受安裝此螺柱所需的驅動力，並可控制緊固件的刺入端16在底部處的變形。圖Ia為取自圖1的放大圖。圖中示出本發明的螺柱的刺入端的詳情。內孔19敞開至位於螺柱的底部或附接端的擴大區域23。在緊固件的最底邊緣處，基部材料沿著表面 29向內逐漸縮減構成一圓形切刃21。此緊固件為緊固件和襯底材料提供相互變形以達到緊緊鉚接的特徵包括置換環27以及直徑減小的底切部28，所述底切部位於置換件27和向外展開的齒25之間，所述齒咬入襯底材料中，以便阻止緊固件在安裝後的轉動。在一個備選的實施方案(圖中未示)中，所述孔沒有向上延伸超過加固環，且筒體的外表面設有螺
4紋，提供安裝螺栓來接納設有內螺紋的部件(例如螺母)。圖2示出應用本發明的緊固件的安裝機構。通過衝壓夾具31使緊固件11受力施加到板片33上，所述衝壓夾具施加向下的力F到此插入件基部處的加固環17上。如果繼續施加力F，切刃21開始刺入由砧座37支撐在背側上的板片33的表面。圖3a_3d示出安裝的順序。如這些圖所示，柄部前緣處的切刃21切入板片33的表面。板片的較軟材料被允許向上流到緊固件的中心，也可以流到柄部的外表面周圍，所述外表面包括若干徑向凸出的三角形滾花25。柄部的外面也包括一底切部28，當置換件27 擠壓金屬向下進入底切部28時將會填滿該底切部，因為填充物包圍在這些滾花上面，因此將該部件鎖定在適當位置上。因此，前文應被認為僅只是為了說明本發明的原理。此外，對於本領域技術人員而言，會很容易作出很多修改和變型，因此，並不想將本發明限制為圖示和所述的確切構造及操作，因而，所有適當的修改和等同方案均可被視為落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種刺入式緊固件，其能夠附接到面板上並具有用於將器件附接至其上的裝置，所述刺入式緊固件包括筒體，所述筒體具有軸向通孔以及自所述筒體的頂端延伸至敞開的底端的外表面，所述通孔包括在所述筒體的底部處直徑增大的內壁，所述內壁終止於用於刺入所述面板的圓形銳邊處；加固環，所述加固環位於自所述筒體的外表面徑向延伸的筒體基部處，所述加固環為所述緊固件的最大直徑，且具有適於承受向下的壓力的環形頂表面；環形置換件，所述置換件緊連在所述加固環下面並包括用於使所述面板受力變形的環形底表面；底切槽，所述底切槽位於所述外表面上且緊連在所述置換件下面，用於接納已變形面板材料的冷流；多個軸向延伸的圓周齒，所述齒緊連在所述外表面上的所述底切部下面，所述齒延伸至直徑大於所述底切部的直徑，但小於所述置換件的直徑；以及斜面，所述斜面自所述齒向下和向內延伸，並終止於位於所述緊固件的底端的圓形切刃處。
2.如權利要求1所述的緊固件，其特徵在於，所述通孔的頂部設有螺紋。
3.如權利要求1所述的緊固件，其特徵在於，所述齒為三角形滾花。
4.如權利要求1所述的緊固件，其特徵在於，所述面板為金屬板片。
5.如權利要求1所述的緊固件，其特徵在於，所述內壁呈圓筒形，與位於其底部的所述筒體同軸，而且延伸至所述切刃的邊緣。
6.如權利要求1所述的緊固件，其特徵在於，所述底切部具有向外展開的下表面。
7.—種刺入式緊固件，其能夠附接到面板上並具有用於將器件附接至其上的裝置，所述刺入式緊固件包括筒體，所述筒體具有自其頂端延伸至敞開的底端的外表面；通孔，所述通孔包括位於所述筒體底部處的內壁，所述內壁終止於用於刺入所述面板的圓形銳邊處；加固環，所述加固環位於自所述外表面徑向延伸的所述筒體的基部處，所述加固環為所述緊固件的最大直徑，且具有適於承受向下的壓力的環形頂表面；環形置換件，所述置換件緊連在所述加固環下面並包括用於使所述面板受力變形的環形底表面；底切槽，所述底切槽位於所述外表面上且緊連在所述置換件下面，用於接納已變形面板材料的冷流；多個軸向延伸的圓周齒，所述齒緊連在所述外表面上的所述底切部下面，所述齒延伸至直徑大於所述底切部的直徑，但小於所述置換件的直徑；以及斜面，所述斜面自所述齒向下和向內延伸，並終止於位於所述緊固件的底端的圓形切刃處。
8.如權利要求7所述的緊固件，其特徵在於，所述外表面上設有螺紋。
9.如權利要求7所述的緊固件，其特徵在於，所述齒為三角形滾花。
全文摘要
一種刺入式緊固件，它通過刺入無孔面板的表面而能夠附接到所述面板上。所述緊固件還包括用於將器件附接到其上的裝置，使得所述緊固件作為中間部件將器件附接到面板上。所述緊固件具有公或母附接裝置，而且還包括自頂端延伸至底端的外表面。靠近底端處的加固環包括環形頂表面，用於承受向下的壓力，以將緊固件安裝到面板上。置換件和底切部緊連在加固環下面，以便實現和接納已變形的面板材料的冷流，從而將緊固件固定到面板上。多個軸向延伸的圓周齒緊連在底切部的下面，包括具有銳利邊緣的三角形滾花，當緊固件被應用時所述銳利邊緣將會刺入板片。所述緊固件的底部終止於用於刺入面板的銳利圓形切刃處。
文檔編號F16B37/04GK102224347SQ200980147060
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月11日 優先權日2008年11月21日
發明者M·馬隆尼 申請人:Pem管理股份有限公司