專利名稱：插入套件及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種插入件。更具體地，本發(fā)明涉及用于安裝到由塑料材料制成的 部件中的插入件。
背景技術(shù)：
金屬插入件通常用于附接由塑料材料構(gòu)成的部件。因?yàn)榕c金屬相比塑料材料具 有較低的剛度和強(qiáng)度，所以塑料材料不是特別適合于形成諸如螺紋的機(jī)械聯(lián)接特征。因 此，常見(jiàn)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(jī)械聯(lián)接特征。這 些金屬插入件具有諸如螺紋的內(nèi)部機(jī)械聯(lián)接特征。插入件通常為圓柱形，并且在其外表面上包括用于約束插入件與塑料部件之間 的運(yùn)動(dòng)的特征(防止運(yùn)動(dòng)特征)。這些可以是提供抗拔出性的圓周特征或者用于抗扭矩的 軸向特征。這樣的特征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(yīng)用中，諸如車輛組裝——例如內(nèi)部裝飾。這樣的金屬插入件通常通過(guò)局部加熱插入件和/或塑料材料并且將插入件迫入 到部件中而安裝到塑料部件中。然后，半流體塑料材料圍繞插入件的鎖定特征流動(dòng)，并 且冷卻而在部件與插入件之間提供永久機(jī)械粘接。另一種已知的方法是以高頻率振動(dòng)該 插入件，以便在插入件-塑料的邊界處產(chǎn)生摩擦加熱。這種加熱使得塑料材料熔化并且 在冷卻和固化以形成粘接之前圍繞插入件的外部特征流動(dòng)。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(diǎn)溫度之上的 溫度。當(dāng)安裝插入件時(shí)，塑料材料從插入件吸熱并且軟化成圍繞插入件外部輪廓流動(dòng)。 因此，完成安裝所需的能量的量受完成安裝過(guò)程所花費(fèi)時(shí)間影響。通過(guò)插入件設(shè)計(jì)以及 插入件在插入過(guò)程中行進(jìn)的距離來(lái)控制安裝插入件所花費(fèi)的時(shí)間。這種安裝技術(shù)的問(wèn)題在于，插入件必須行進(jìn)的距離通常等于插入件的長(zhǎng)度，因 此需要相當(dāng)大量的能量來(lái)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(huán)境中。或者，在安裝期間可以使用超聲能量來(lái)加熱插入件和周圍的塑料材料。從而， 在整個(gè)安裝期間必須供應(yīng)超聲能量。因此，在完全安裝插入件的整個(gè)時(shí)間內(nèi)必須振動(dòng)整 個(gè)插入件。這是不具有能量經(jīng)濟(jì)性的，因?yàn)橛绕湓诎惭b初始階段，插入件的大部分長(zhǎng)度 不接觸該塑料材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服或至少減輕上述問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)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于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第 二插入直徑大于所述第三插入直徑，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，所述第一孔直徑大于所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直 徑大于所述第三孔直徑，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于所述第一 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(shí)接合所述插入件并且由此保持所述插入件，以及其中，所述第一孔直徑大于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二 孔直徑大于所述第三插入直徑，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(kāi)始加熱和/或振動(dòng)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(zhǎng)的插入部分所需的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)向插入件提供能量。第一孔直徑大于第一和第二插入直徑的事實(shí)有助于插入件在孔中的定位，并且 有助于兩個(gè)部件的對(duì)準(zhǔn)。因此，可以利用較小的精度公差來(lái)產(chǎn)生i)中心位于主體塑料 部件中的模制孔，以及ii)在插入期間實(shí)施將插入件相對(duì)于模制孔定位。第一、第二和第三插入部分和/或孔部分的軸向長(zhǎng)度可以基本上相等。因此， 當(dāng)同時(shí)安裝第一、第二和第三部分時(shí)，成功地安裝插入件所需的熱能的量較小。此外， 當(dāng)同時(shí)安裝第一、第二和第三部分時(shí)，僅僅需要在安裝已知插入件所花費(fèi)時(shí)間的一小部 分(大約三分之一)內(nèi)向插入件供應(yīng)超聲能量。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)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于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第 二插入直徑大于所述第三插入直徑，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 直徑大于所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直 徑大于所述第三孔直徑，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于所述第一 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，所述第一孔直徑大于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二 孔直徑大于所述第三插入直徑，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(xiàn)在將參考

根據(jù)本發(fā)明的示例性插入套件及安裝方法，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的插入件的第一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的插入件的第二實(shí)施例的側(cè)視圖；圖3是圖1的插入件的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的塑料部件的一部分的側(cè)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(shí)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 形并且長(zhǎng)度相等且為插入件總長(zhǎng)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，并且限定了開(kāi)口螺紋孔101。插入件 100限定了進(jìn)入?yún)^(qū)108，該進(jìn)入?yún)^(qū)108用于匹配進(jìn)入螺紋孔中的陽(yáng)螺紋部件。第一插入部 分102連接至該進(jìn)入?yún)^(qū)108，并且連接至頸部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終止于端部區(qū)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(huán)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(gè)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(gòu)成并且限定了從表面133延伸的盲孔 132。盲孔132為繞主軸線134的大致圓柱形，并且包括第一孔部分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(yuǎn)。第一、第二和第三孔部分136、138、140的直徑分 別為BD1、BD2和BD3。應(yīng)當(dāng)注意到BDl < IDl,BD2 < ID2,BD3 < ID3,小于的程度是在安裝時(shí)在部件130與插入件100之間形成粘接，如 下將要描述的；BDl > 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?，F(xiàn)在參考示出了安裝過(guò)程的圖5至7。圖5示出了被引導(dǎo)進(jìn)入孔132中的插入件 100。如圖可以看到，因?yàn)榈谌迦氩糠?06實(shí)質(zhì)上小于第一孔部分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(yīng)熱(示意性地示出)。熱源150將插入件100加熱到安裝溫度。繼續(xù)參考圖6，現(xiàn)在，當(dāng)?shù)诙迦氩糠?04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(shí)，插入件100已經(jīng)自由地插入了其軸向長(zhǎng)度的三分之 二。此時(shí)，因?yàn)榭撞糠?36、138和140小于其相應(yīng)的插入部分102、104、106，所以插 入件100不能再更進(jìn)一步地行進(jìn)到孔132中。因此，當(dāng)安裝插入件100時(shí)，部件130的圍繞插入件100的塑料材料軟化。然 后，插入件100以等于插入件100長(zhǎng)度三分之一的進(jìn)一步長(zhǎng)度安裝到孔132中。其發(fā)生 的同時(shí)，第一、第二和第三插入部分102、104、106被同時(shí)安裝。圖7中示出了安裝的插入件。應(yīng)當(dāng)注意到，相反的抗扭矩螺旋槽116、118分別 位于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(shí)施例的變型落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。插入件和孔可以具有多于三個(gè)的部分，從而進(jìn)一步減小安裝深度。應(yīng)當(dāng)注意 至IJ，任何少于三個(gè)的對(duì)應(yīng)部分都不足以獲得減小安裝距離并且改進(jìn)對(duì)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)。然而， 三個(gè)部分在實(shí)踐中是最佳的，其產(chǎn)生所述的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)不需要過(guò)多的機(jī)械加工操作數(shù)量 來(lái)形成所述部分。在安裝期間可以用超聲振動(dòng)插入件來(lái)代替加熱插入件，或者可以對(duì)插入件同時(shí) 進(jìn)行超聲振動(dòng)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(zhǎng)度可以不相同，例如，第一和第二部分可以占據(jù)所述部分總長(zhǎng)度 的70%，第三部分占據(jù)30%?？?32可以是通孔。
權(quán)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于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二插 入直徑大于所述第三插入直徑，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，所述第一孔直徑大于所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直徑大 于所述第三孔直徑，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于所述第一插入 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(shí)接合所述插入件并且由此保持所述插入件，以及其中，所述第一孔直徑大于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二孔直 徑大于所述第三插入直徑，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(jù)權(quán)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(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)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(zhǎng)度的三分之一。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的插入組裝套件，其中，所述插入件限定了螺紋 內(nèi)孔。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(gè)限定了抵抗外部運(yùn)動(dòng)的特征。
6.根據(jù)權(quán)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征，并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 征。
7.根據(jù)權(quán)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征，并且所述第三插入部分包括抗拔出特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的插入組裝套件，其中，所述抗拔出特征是環(huán)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于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二插 入直徑大于所述第三插入直徑，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，所述第一孔直徑大于所述第二孔直徑和所述第三孔直徑，所述第二孔直徑大 于所述第三孔直徑，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于所述第一插入 直徑、所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，以及其中，所述第一孔直徑大于所述第二插入直徑和所述第三插入直徑，所述第二孔直 徑大于所述第三插入直徑，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)，其具有用于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)大于所述第二和第三插入部分(104、106)，所述第二孔部分(138)大于所述第三插入部分(106)。
文檔編號(hào)F16B37/12GK102027248SQ200980117397
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者保羅·馬丁 申請(qǐng)人:Psm知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司