專利名稱：刺入式螺柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊固件，所述緊固件藉由將其強(qiáng)制嵌入板片的材料中而被附接到所述板片上，由于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(shù)：
埋頭自鉚螺栓和螺柱的一個重大缺點在于，無論在什么情況下，想要安裝緊固件的話，都必須使用平直端銑刀先鉆孔。在以往致力的設(shè)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(qū)入相對于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(cè)，板片的背側(cè)與被驅(qū)動的緊固件的刺入端的構(gòu)形協(xié)作，使得刺入端變形，以釘牢在板片內(nèi)。緊固件的刺入端可以經(jīng)過熱處理， 使其硬度大于緊固件將被驅(qū)入的結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件的硬度。盡管以往一直在這方面作了各種努力，但是仍然需要一種經(jīng)濟(jì)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(gòu)造的支撐砧座來實現(xiàn)將此緊固件牢固地附接到支撐襯底上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以實施為具有鉚接式外形的螺柱或螺栓，但在此鉚接特征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(qū)域，并允許金屬流入該部件的中心。柄部而非置換件上的滾花產(chǎn)生扭矩抗力，具有減小突出區(qū)域的額外的好處，而此突出區(qū)域于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，這是由于會發(fā)生較大的材料位移量及加工硬化的關(guān)系。另外，置換件的環(huán)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(huán)，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(nèi)。本發(fā)明緊固件的刺入功能消除了要擴(kuò)孔或鉆孔的需要。當(dāng)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(nèi)向上流動到其中心內(nèi)。位于柄部外側(cè)上的底切部在置換件將金屬向下壓入此底切部內(nèi)時將被填滿。通過柄部上的滾花來獲得扭矩抗力。當(dāng)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(dāng)位置處。因為各附接特征是沿著緊固件的外表面(此處表面積和直徑是最大的)設(shè)置，因此可在緊固件和面板之間達(dá)到很強(qiáng)的接合。更特別的是，本發(fā)明已創(chuàng)造出一種可附接到面板上的刺入式緊固件，所述緊固件具有用于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(nèi)壁，所述內(nèi)壁終止于用于刺入所述面板的圓形銳邊處。加固環(huán)從靠近所述筒體底端的的外表面徑向延伸，所述環(huán)是所述緊固件的最大直徑，并具有適于承受向下的壓力的環(huán)形頂表面。環(huán)形置換件緊連在所述環(huán)下面，包括用于使面板受力變形的環(huán)形底表面。底切槽位于所述外表面上并緊連在置換件下面，用于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(nèi)延伸，并終止于位處緊固件的底端的環(huán)形切刃處。本發(fā)明的刺入式緊固件優(yōu)選與面板一起使用，所述面板為金屬板片。通孔的頂部可設(shè)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(dāng)應(yīng)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。為了易于刺入板片，筒體的內(nèi)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，有利于以變形的面板材料填滿底切部。在這方面，在詳細(xì)說明本發(fā)明的至少一個實施方案之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不受限于下文或附圖所將描述的各部件的結(jié)構(gòu)及布置的細(xì)節(jié)的應(yīng)用。本發(fā)明還可以有其它實施方案，并且能夠以各種不同的方式實施和實現(xiàn)。而且，也應(yīng)當(dāng)理解，本文所用的措詞和術(shù)語是為了說明的目的，而不應(yīng)被視為是限制。這樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)將意識到，本發(fā)明所依據(jù)的概念可以很容易地被利用作為實現(xiàn)本發(fā)明的多個目的的其它的結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)，。因此，很重要的是，在不脫離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下，權(quán)利要求應(yīng)被視為包括此類等同結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)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(yīng)用緊固件的安裝機(jī)構(gòu)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(xiàn)參見圖1，圖中示出了本發(fā)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(nèi)孔19。在本實施方案中，所述孔包括內(nèi)螺紋15以接納具有相同螺紋的緊固件，用于附接物體。所述螺柱的基部包括加固環(huán) 17，所述加固環(huán)提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以便承受安裝此螺柱所需的驅(qū)動力，并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(fā)明的螺柱的刺入端的詳情。內(nèi)孔19敞開至位于螺柱的底部或附接端的擴(kuò)大區(qū)域23。在緊固件的最底邊緣處，基部材料沿著表面 29向內(nèi)逐漸縮減構(gòu)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(dá)到緊緊鉚接的特征包括置換環(huán)27以及直徑減小的底切部28，所述底切部位于置換件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后的轉(zhuǎn)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(huán)，且筒體的外表面設(shè)有螺
4紋，提供安裝螺栓來接納設(shè)有內(nèi)螺紋的部件(例如螺母)。圖2示出應(yīng)用本發(fā)明的緊固件的安裝機(jī)構(gòu)。通過沖壓夾具31使緊固件11受力施加到板片33上，所述沖壓夾具施加向下的力F到此插入件基部處的加固環(huán)17上。如果繼續(xù)施加力F，切刃21開始刺入由砧座37支撐在背側(cè)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(dāng)置換件27 擠壓金屬向下進(jìn)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(dāng)位置上。因此，前文應(yīng)被認(rèn)為僅只是為了說明本發(fā)明的原理。此外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，會很容易作出很多修改和變型，因此，并不想將本發(fā)明限制為圖示和所述的確切構(gòu)造及操作，因而，所有適當(dāng)?shù)男薷暮偷韧桨妇杀灰暈槁湓诒景l(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種刺入式緊固件，其能夠附接到面板上并具有用于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(nèi)壁，所述內(nèi)壁終止于用于刺入所述面板的圓形銳邊處；加固環(huán)，所述加固環(huán)位于自所述筒體的外表面徑向延伸的筒體基部處，所述加固環(huán)為所述緊固件的最大直徑，且具有適于承受向下的壓力的環(huán)形頂表面；環(huán)形置換件，所述置換件緊連在所述加固環(huán)下面并包括用于使所述面板受力變形的環(huán)形底表面；底切槽，所述底切槽位于所述外表面上且緊連在所述置換件下面，用于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于所述底切部的直徑，但小于所述置換件的直徑；以及斜面，所述斜面自所述齒向下和向內(nèi)延伸，并終止于位于所述緊固件的底端的圓形切刃處。
2.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述通孔的頂部設(shè)有螺紋。
3.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述齒為三角形滾花。
4.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述面板為金屬板片。
5.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述內(nèi)壁呈圓筒形，與位于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(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，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并具有用于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，所述通孔包括位于所述筒體底部處的內(nèi)壁，所述內(nèi)壁終止于用于刺入所述面板的圓形銳邊處；加固環(huán)，所述加固環(huán)位于自所述外表面徑向延伸的所述筒體的基部處，所述加固環(huán)為所述緊固件的最大直徑，且具有適于承受向下的壓力的環(huán)形頂表面；環(huán)形置換件，所述置換件緊連在所述加固環(huán)下面并包括用于使所述面板受力變形的環(huán)形底表面；底切槽，所述底切槽位于所述外表面上且緊連在所述置換件下面，用于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于所述底切部的直徑，但小于所述置換件的直徑；以及斜面，所述斜面自所述齒向下和向內(nèi)延伸，并終止于位于所述緊固件的底端的圓形切刃處。
8.如權(quán)利要求7所述的緊固件，其特征在于，所述外表面上設(shè)有螺紋。
9.如權(quán)利要求7所述的緊固件，其特征在于，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于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(huán)包括環(huán)形頂表面，用于承受向下的壓力，以將緊固件安裝到面板上。置換件和底切部緊連在加固環(huán)下面，以便實現(xiàn)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(dāng)緊固件被應(yīng)用時所述銳利邊緣將會刺入板片。所述緊固件的底部終止于用于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(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者M·馬隆尼 申請人:Pem管理股份有限公司