扣紧紧固件的制作方法
【专利说明】扣紧紧固件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2011年11月7日提交的美国临时专利申请第61/628，777号并要求其优先权，出于所有目的该美国临时专利申请以其全文通过弓I用并入本文。
技术领域
[0003]本实用新型总体上涉及自扣紧紧固件领域。更具体而言，本实用新型涉及用于连接到基板或连接到延展性材料中开口内的一种自扣紧紧固件。
【背景技术】
[0004]在自扣紧紧固件领域中，需要设计出具有改进的抗扭出(旋转)力和抗推出力的紧固件。自扣紧紧固件在本领域内通常是公知的并具有多种不同的设计。自扣紧紧固件在无需焊接或附加紧固件的情况下附接到金属片材、基板，或延展性材料中的开口内。当将典型的自扣紧紧固件压入到延展性金属中的预冲孔、钻孔或者铰孔内时，所述延展性金属冷流到自扣紧紧固件的凹部和特征部内以便将自扣紧紧固件固定到金属。现有的自扣紧紧固件的凹部和特征部采取各种形式，举例来说包括滚花、肋和锯齿形扣紧环。典型的自扣紧紧固件利用在凹模中加工来将延展性金属局部地压入到紧固件上的凹部内以便将紧固件固定到该延展性金属上。一旦自扣紧紧固件插入延展性金属中，则自扣紧紧固件就被永久性地附接到金属，且去除紧固件导致金属或紧固件受损。
[0005]现有的自扣紧紧固件遭受许多缺陷困扰，诸如受限的抗扭出力以及在金属厚度和自扣紧紧固件可固定到其中的孔的形状方面的限制。典型的自扣紧紧固件在紧固件本身和紧固件安装到其中的孔两者中都需要非常紧密的公差。具体地，对于孔大小和片材厚度两者而言都存在紧密的公差。孔大小和片材厚度的紧密公差的原因在于两方面。首先，现有的自扣紧紧固件包括防止紧固件旋转的特征部。这些特征部提供在安装过程中延展性金属冷流到其内的凹部或凹进处。特征部的示例为锯齿状的环、滚花螺栓、肋、或嵌入到金属表面内的六角形头部。其次，紧接孔的周围必须有足够的材料来冷流到自扣紧紧固件的各个凹部和特征部内以便将紧固件固定到片材并提供足够的抗推出力。例如，如果将自扣紧紧固件压入到对于紧固件而言略微过大的孔内，则可能就没有足够的材料来流入到所述紧固件的凹部和特征部内，从而导致紧固件与金属片材之间的连接比预期的要弱，以及在正常使用过程中紧固件可能会出现故障。
[0006]此外，随着片材厚度的增加，现有的自扣紧紧固件有时需要对延展性金属进行额外加工，诸如钻孔和/或锪孔，其与特殊的凹模加工结合来将延展性金属足够地压入到自扣紧紧固件的凹部内以便牢固地扣紧紧固件。这些额外的加工和特殊的凹模加工往往是极其昂贵的。针对较厚材料的自扣紧紧固件通常使用滚花台肩部段以便抵抗扭出。然而滚花具有较浅的齿深，使它们不适合用于粗制冲孔。由于冲孔过程造成与滚花接合的损失，因此粗制冲孔的内径是逐渐减小的。随后的铰孔操作通常需要防止这种具有滚花台肩的自扣紧紧固件发生扭出。
[0007]因此，需要下述自扣紧紧固件，其具有高的抗扭出力和抗推出力，能够附接到不同厚度的材料上，并且能够附接到不具有特殊几何形状或预先形成或后加工表面的孔。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型涉及用于连接到延展性材料的一种自扣紧紧固件。自扣紧紧固件的一个实施例包括具有内表面和外表面的头部，所述内表面包括从其延伸且围绕自扣紧紧固件中心轴线定位的多个径向凸出部。防旋转突起邻近头部的内表面并从头部的内表面凸出，并包括从防旋转突起的中心轴线径向延伸的多个花键齿。自扣紧紧固件还包括邻近所述防旋转突起的用于接纳扣紧材料的扣紧材料凹部，在自扣紧紧固件被压入到延展性材料内时，所述扣紧材料由多个花键齿移位。应当理解的是，在不脱离本实用新型范围的情况下类似的设计特征可用于设计敲紧螺母、间隔螺柱、或其它特征部。
[0009]本领域的技术人员应该理解的是，本实用新型的一个或多个方面可以满足某些目的，而一个或多个其它方面可导致某些其它目的。本实用新型的其它目的、特征、益处和优点在所公开实施例的该概述和说明中将是清楚的，并且对于本领域技术人员而言将容易明了。从结合附图的上述内容将明了这种目的、特征、益处和优点以及从其得出的所有合理推论。
【附图说明】
[0010]图1是根据本实用新型的自扣紧紧固件的一个实施例的透视图，示出使用凸模和凹模来将紧固件附接到延展性片材。
[0011]图2是图1所示自扣紧紧固件的另一透视图。
[0012]图3是图1所示自扣紧紧固件的侧视图。
[0013]图4是图1所示自扣紧紧固件的底视图。
[0014]图5是图4所示自扣紧紧固件的侧视图，示出紧接在扣紧到延展性片材之前的状态，以横截面示出延展性片材和凹模。
[0015]图6是图1所示自扣紧紧固件的侧视图，示出其正在被扣紧到延展性片材时的状态，以横截面示出延展性片材和凹模。
[0016]图7是图1所示自扣紧紧固件的侧视图，示出扣紧到延展性片材的状态，以横截面示出延展性片材和凹模。
[0017]图8是大体上沿着图7的线8-8所取的图7所示自扣紧紧固件的细节视图，以横截面示出延展性片材和凹模。
[0018]图9是图1所示自扣紧紧固件的底部透视图，其中自扣紧紧固件扣紧到延展性片材上。
[0019]图10是图1所示自扣紧紧固件的侧视图，其中自扣紧紧固件扣紧到延展性片材上。
[0020]图11是大体上沿着图9的线11-11所取的图9所示自扣紧紧固件的细节视图。
[0021]图12是图1所示自扣紧紧固件的俯视图，其中紧固件扣紧到延展性片材上。
[0022]图13是根据本实用新型的自扣紧紧固件的另一实施例的透视图。
[0023]图14是图13所示自扣紧紧固件的剖视图，示出紧固件通过凸模和凹模扣紧到延展性片材上。
[0024]图15是根据本实用新型的自扣紧紧固件的另一实施例的透视图。
[0025]图16至图18是厚的延展性片材的透视图，示出图1所示自扣紧紧固件在其插入到片材内时在片材上达到的效果。
[0026]图19是图1所示自扣紧紧固件、延展性片材以及凹模的剖视图。
[0027]图20是图1所示自扣紧紧固件、延展性片材以及凹模的透视图，示出自扣紧紧固件扣紧到延展性片材上，以横截面示出延展性片材和凹模。
[0028]图21是图1所示自扣紧紧固件、延展性片材以及凹模的分解视图。
[0029]图22至图23是薄的延展性片材的透视图，示出图1所示自扣紧紧固件在其插入到片材内时在片材上所达到的效果。
[0030]图24是根据本实用新型的自扣紧紧固件的另一实施例的剖视图，示出自扣紧紧固件扣紧到延展性片材上且以截面示出。
[0031]图25是图1所示自扣紧紧固件的剖视图，示出自扣紧紧固件扣紧到延展性片材上且也以截面示出。
【具体实施方式】
[0032]参照图1，示出根据本实用新型的自扣紧紧固件100的一个实施例。在所示的实施例中，自扣紧紧固件100通过下述而永久性地附接到标称金属片材200上，即通过将自扣紧紧固件100通过孔插入，并利用凸模300和凹模400将自扣紧紧固件100压入到位以便将自扣紧紧固件压到金属片材上。标称金属片材具有凸模侧220和凹模侧230。虽然所示实施例示出自扣紧紧固件100扣紧到标称金属片材200上，但是在不脱离本实用新型范围的情况下，自扣紧紧固件可扣紧到任何延展性材料上。
[0033]现在转到图2至图4，更详细地示出自扣紧紧固件100。在所示的实施例中，自扣紧紧固件100包括头部部分102和螺纹部分104，所述螺纹部分104与头部部分相比具有较小的外径且从头部部分的片材侧表面106延伸。当然，不脱离本实用新型的情况下，自扣紧紧固件可包括从头部部分延伸的不同紧固装置。例如，根据本实用新型的自扣紧紧固件也可包括但不限于间隔件、间隔螺柱、浮动螺母、螺纹接合硬件、锁定紧固件、非螺纹紧固件、平头紧固件、单面紧固件、或片材连接紧固件。多个径向凸出部108形成于片材侧表面106上。在所示的实施例中，径向凸出部108为半圆形的，但是在不脱离本实用新型的情况下也可以使用其它形状。图13和图15示出替代形状的代表性示例。
[0034]防旋转突起103邻近片材侧表面106并从片材侧表面106延伸，所述防旋转突起103包括从自扣紧紧固件100的中心轴线径向延伸的多个花键齿110和直径小于螺纹部分104外径的凹部112。在所示的实施例中，所述多个花键齿110远离片材侧表面106延伸达标称金属片材200的大部分厚度,但是延伸距离小于所述金属片材的总厚度。每个齿110包括有助于将扣紧材料212 (参见图6至图8)推入到凹部112内的台肩111。
[0035]凹部112包括一个区域，当自扣紧紧固件100被压入到金属片材内时，扣紧材料212 (参见图6至图8)从标称金属片材200流入到该区域内。流入到凹部112内的扣紧材料212被捕获，从而将自扣紧紧固件100扣紧到标称金属片材200上。在图13至图14中所示的自扣紧紧固件160中，包括环形圈162，其提供适于扣紧材料212抵靠其流动的连续表面，从而将所述扣紧材料212包含于凹部112内。虽然不是必需的，但是包括环形圈162将增加自扣紧紧固件上的抗推出力，所述自扣紧紧固件依赖于螺纹来将扣紧材料212包含于凹部112内。
[0036]在图1至图14中所示的实施例中，存在八个花键齿110和八个径向凸出部108，但是在不脱离本实用新型范围的情况下可使用更多或更少个数的花键齿和径向凸出部。此夕卜，在所示的实施例中多个花键齿110和多个径向凸出部的朝向有所偏移，但在不脱离本实用新型范围的情况下也可以使用其它朝向。多个径向凸出部108与花键齿110提供抗扭出力，这样当自扣紧紧固件100附接到标称金属片材200时，其不会在孔中旋转。当将自扣紧紧固件100压入到标称金属片材200内时，多个花键齿110也将扣紧材料212推入到凹部112内。
[0037]现在转到图5至图12，示出将自扣紧紧固件100插入到标称金属片材200内。图5示出紧接在插入到标称金属片材200内之前的自扣紧紧固件100。凸模300和凹模400用于将自扣紧紧固件100压入到标称金属片材200内。图4示出自扣紧紧固件100部分地插入到标称金属片材200内。在插入过程中，多个花键齿110使得扣紧材料212从孔210周围的区域移位，导致扣紧材料流入到自扣紧紧固件100的凹部112内。多个花键齿110只移位处于其路径中的扣紧材料212，从而在金属片材中形成相应的凹进处，这进一步固定自扣紧紧固件100，并增加自扣紧紧固件的抗扭出力。包括花键齿112而不是滚花允许在标称金属片材200中形成更深