CN101990607B - 塑料-金属混合螺母柱 - Google Patents

Abstract

一种混合的压铆型螺母柱包括两个部件，一个是内部的金属基部和一个是包覆成型的塑料桶。该基部具有通孔和在底部的置换法兰。第一掏槽位于法兰的紧贴上方和沿所述基部外表面向上延伸，以提供所述基部到一个基板的压铆安装。在向上方向的截锥形斜坡隆起沿所述基部的外表面放置，且位于所述掏槽正上方。具有圆周齿的轴向延伸的分段环位于所述基部的顶部。由塑料组成的所述包覆成型的管状塑料桶填充第二掏槽和包围所述分段环。所述塑料桶的内部部分包括在所述通孔内向下延伸到与所述法兰底部齐平的一个点的螺纹内壁。

Description

塑料-金属混合螺母柱

相关申请

本专利申请是2008年4月9日提交的发明名称为“塑料-金属混合螺母柱”的顺序号为61/043,591的临时专利申请的非临时专利申请，这里要求所述临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种具有金属基部的螺母柱紧固件，所述金属基部通过压铆、拉扣、涨铆或类似措施永久地安装到板材金属、电脑板或其它基板中，且所述金属基部附接在从所述基部向上延伸的包覆成型(overmolded)的塑料部分上。

背景技术

螺母柱(standoff)用于在两个物体之间产生间隙。它们的设计通常不是作为结构紧固件或高强度紧固件。螺母柱有许多衍生物，包括塑料扣接件、阴阳螺纹紧固件、表面安装、拉扣、涨铆、甚至是压铆紧固件。比较硬的基部是铆接工艺的固有要求。压铆型(clinching type)螺母柱是由相当缓慢和昂贵的加工工艺制造的。尽管在技术上有改进，成本削减的替代方案具有缺点。尤其成问题的是，需要在物体之间产生较大间隙的长的螺母柱。名称为“金属螺母柱”的美国专利US 4 130 138公开了一种具有加工的基部和由锌组成的包覆成型的金属螺母柱项圈的金属/金属螺母柱。这个装置具有许多局限性，包括高的生产成本和无法在互连的元件之间提供电绝缘，以及其它缺点。因此，本领域中对压铆型螺母柱有一个长期的需求，所述螺母柱在较长的长度时生产成本低廉，同时能够在互连的元件之间提供持久和坚固的结构连接。

发明内容

为了解决本领域的上述问题，本发明将必需的硬的基部与包覆成型的塑料扩展件相结合，它提供了所需的间隔距离和所需的连接装置如螺纹。根据本发明，所述基部的没有被覆盖的露出部分仅仅是置换器、掏槽和一部分斜坡隆起。它们是在压铆过程中活跃的部分。所述置换器紧紧地抵住板材材料和铁砧。它承受压铆安装过程中的力而在板材材料流入掏槽时不会变形。强劲的金属掏槽提供了充足的轴向阻力而不会被顶出，而具有形状的金属置换器提供了扭矩阻力。斜坡隆起抵抗了将上述部分放置到孔中的研磨冲击而不会损伤塑料表面。在其它实施例中，基部的露出区域可以包括例如拉扣、扣接部件、涨铆部件等功能部件或者甚至是表面安装的功能部件。

更具体地说，本申请人发明了一种螺母柱紧固件，包括基本上圆柱形的基部，所述基部具有通孔和在底部的置换法兰。第一掏槽位于所述法兰的紧贴上方和沿所述基部的外表面向上延伸，以适于提供所述基部到一个基板的安装。在向上方向中的斜坡隆起位于所述第一掏槽正上方。第二掏槽在所述基部的外表面上从所述斜坡隆起向上延伸，适于保持包覆成型的材料。具有圆周齿的、轴向延伸的分段环沿所述第二掏槽的顶部边缘布置。由塑料组成的包覆成型的管状桶填充所述第二掏槽和包围所述分段环。所述管状桶具有内部部分，所述内部部分在通孔内向下延伸到与所述法兰底部齐平的一个点。

本发明减少了部件的成本，尤其是在较长的紧固件中，因为加工的紧固件使用棒材且大部分材料作为废料(碎屑)被丢弃，该状况在较长的尺寸中更夸张。锻造的紧固件正在试验中，且目前以一些有限的尺寸被生产，但是锻造对可制成的部件的长度有限制。本发明允许基部元件被锻造，因此具有非常低的制造成本，没有浪费。长的桶是包覆成型的塑料，它与金属替代物相比是非常便宜的且不产生浪费。最终的结果是以显著降低的成本且没有废料地制造螺母柱。

本发明的一个主要优点是在选择桶长度上的灵活性，它对于给定应用是螺母柱的普通变量。为多个螺纹和铆接尺寸的部件提供几十种不同长度的桶是很普遍的。对于加工来说，这需要在设备上提供各种不同的工具包和设置。对于锻造的紧固件，这需要为每个变型提供不同的、因而是价格昂贵的工具设置。本发明允许将单一种基部元件用在各种不同螺纹尺寸的桶中作为包覆成型工艺中的插入物。包覆成型工艺将所述桶放在部件上，利用模具中的可调节深度以便允许利用单一种工具制造任何长度的桶。如果螺纹是必需的，它们可在辅助攻丝工艺中添加。

作为本发明优点的一个例子，制造商目前可以在其标准的螺母柱生产线中提供螺纹尺寸和桶直径的11种不同的组合，加上另外12种无螺纹的组合，总共是23种标准组合。这些23种组合中的每一个都有十几个或更多的长度。所有这些组合将需要它们自己的设置和工具。有了本发明，只有三种基部将是必需的，且三种可调的包覆成型工具将能够产生所有的组合，其中只在螺纹紧固件的情况下需要二次攻丝。为了实现其它的紧固装置，如涨铆、拉扣、表面安装等，只需要修改三种基部，但模塑的螺母柱部分可以为所有设计共用。这也允许更好地管理工具和产品库存。通过允许制造商订购大批量的将被包覆成型的三种基部元件，它加快了制造时间。

另一好处是通过使用塑料材料而不是金属而获得的，如在上述现有技术的专利US 4 130 138中所披露的。首先，它可用作组件的绝缘体，而金属螺母柱将是导体。紧固件还可以用作绝缘螺帽，如果它不是用作螺母柱的话。此外，塑料可以着色，这有助于使将来的组件设计容易和标准化。颜色可以用来表示警告(红色)或允许存取(绿色)，且可用于简化指令，如“将螺钉安装穿过板材和进入蓝色的螺母柱中”。塑料还可以减少最终组件的重量。

总之，与许多竞争性产品相比，本发明的设计允许以较低的成本制造螺母柱且没有浪费。它还允许更有效的元件管理，因为在设计和制造过程中所固有的灵活性。最后，塑料设计允许彩色编码选项，重量减少和绝缘性能。

在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，可以理解的是，本发明的应用不限于在下面的说明书中描述的和在附图中显示的构造细节和元件的设置。本发明能够具有其它的实施例和以各种方式实现和实施。此外，可以理解的是，这里所用的表述和术语均为描述的目的，而不应被视为限制。

因此，本领域的技术人员将会明白，本申请中描述的构思可以很容易作为设计其它结构、方法和系统的基础以实现本发明的各种目的。因此，重要的是，权利要求书应当被视为包括这些等同的结构，只要它们不离开本发明的精神和范围。

附图说明

图1是从右上方看的本发明的螺母柱的等轴测视图。

图2是部分剖开的侧视图。

图3和图4是部分剖开的侧视图，显示将本发明安装到一个基板上的顺序。

图5是从右上方看的基部元件的等轴测视图。

图6是基部元件的部分剖开的侧视图。

具体实施方式

现在参考图1和图2，本发明的一个实施例是一种混合压铆螺母柱7，它包括两个组成部分：一个是金属的和另一个是塑料的。铆接用的基部是金属的，而螺母柱部分或桶2是塑料的。压铆接合要求紧固件比接收紧固件部件的板材金属面板更硬；因此，所述基部可以由铝、钢、不锈钢、加硬化、镀层或任何其它能够实现铆接所需的材料组成。模制在金属基部上的是塑料螺母柱桶2。所述桶是基本上圆形的圆柱体，其被制造为具有各种增量的长度以支持另一个板材或元件(未显示)。在该图中的桶包括有螺纹的通孔5。这使得加工螺钉可以穿过另一个支持面板与所述螺母柱啮合以进行安装。替换的实施例包括无螺纹的桶，它可以接收滚牙螺钉或攻丝螺钉或允许用于贯穿螺杆(through screw)的间隙。也可以生产实心的桶，使另一个板材简单地放置在螺母柱7上或由螺母柱7支持，但螺母柱7不能连接到它所支持的物体上。替换的实施例还包括有螺纹或无螺纹的开口桶，以及有螺纹或无螺纹的盲桶。该基部的形状适于以传统的铆接元件(置换器、掏槽和抗旋转元件)铆接到板材金属中。在上述优选实施例中，六边形置换器3也被用作具有掏槽4的抗旋转元件，所述掏槽4的剖面基本上是矩形。所述实施例允许置换器被安装埋入板材中，如图4所示。所述元件的许多其它变型可以相结合以产生目前在现有技术中公知的各种压铆紧固件的广泛范围所显示的铆接。

现在参考图3和4，其中显示安装的顺序。螺母柱7最初放置为与基底板材8中的孔对准，以准备由从铆接法兰3的底部9施加的力向上推。如图4所示，在安装完成后，该基部的底部9与基板8平齐，且掏槽已完全由从基板8冷流(cold flow)的材料填充。

现在参考图5和6，基部包括通孔10，所述通孔10具有用于桶底部的宽的间隙和稍后将在桶内形成的螺纹。这使得塑料沿基部的内侧流入，更好地将基部结合到桶中，并确保即使在螺纹的主要直径处也有足够的塑料材料，由此在螺丝和基部之间没有金属-金属接触。这消除了电偶腐蚀并且使螺丝绝缘以防止导电性。该基部还包括在通孔中的埋头孔11，它在基部-桶接头中提供了一部分轴向保持力量。

该基部的外侧包括在底部的法兰，用于提供基部到基板的安装的第一掏槽在法兰正上方。在铆接处之上的斜坡隆起12延伸到长的掏槽部分13中，在底部的分段环14处端接。分段环和掏槽完全由塑料桶封闭。所述掏槽在基部至桶的接合中提供了强的轴向保持强度，而分段环中的齿16提供扭矩阻力，使得桶不会在基部上转动。斜坡隆起有两个用途：第一，它允许模制加工用于封闭腔体的表面。这为模制加工提供了坚实的积极的停止面，确保没有塑料泄漏到桶外面。第二，斜坡隆起引导到紧固件进入所述板材中的安装孔内，以顺畅将紧固件安装到铆接安装孔中。

因此，上述内容被认为是仅仅描述了本发明的原理。此外，由于本领域技术人员可以进行许多修改和变化，申请人不希望将本发明限制为以上显示和描述的确切结构和操作，因此，所有适当的修改和等同物应当被视为落入本发明的范围。

Claims (9)

1.一种螺母柱紧固件，包括：

基本上圆柱形的基部，具有通孔和在底部的径向延伸的置换法兰；

第一掏槽，位于所述法兰的紧贴上方、沿所述基部的外表面向上延伸，以适于提供所述基部到一个基板的安装；

在向上方向中、在所述外表面上位于所述第一掏槽正上方的斜坡隆起；

在所述外表面上从所述斜坡隆起向上延伸的第二掏槽，适于保持包覆成型的材料；

位于所述基部的顶部的、轴向延伸的分段环，具有沿所述第二掏槽的顶部边缘布置的圆周齿；和

从所述基部向上延伸的包覆成型的管状桶，所述管状桶填充所述第二掏槽和包围所述分段环，所述管状桶还具有内部部分，所述内部部分包括在所述通孔内向下延伸到与所述法兰底部齐平的一个点的圆柱形内壁；

所述管状桶由塑料组成，且所述基部由金属组成。

2.根据权利要求1的紧固件，特征在于，所述管状桶的内壁具有恒定的直径，且从在所述紧固件顶部的开口延伸到在底部的开口。

3.根据权利要求2的紧固件，特征在于，所述管状桶的内壁具有螺纹。

4.根据权利要求2的紧固件，特征在于，包括从所述基部的底部沿所述通孔的一部分向上延伸的同轴的埋头孔，所述埋头孔的直径比所述通孔的直径大。

5.根据权利要求1的紧固件，特征在于，还包括所述管状桶的外部部分，所述外部部分从所述桶的顶部向下延伸，沿与所述斜坡隆起邻接的底部边缘端接所述斜坡隆起的至少一部分，且限定所述紧固件的外表面。

6.根据权利要求5的紧固件，特征在于，所述法兰是多边形。

7.根据权利要求6的紧固件，特征在于，所述法兰是六边形。

8.一种包括根据权利要求4的紧固件的部件组件，所述紧固件通过压铆安装到平板中的孔的侧壁上而紧紧固定在所述平板上，其中所述平板的材料填充所述第一掏槽。

9.根据权利要求8的部件组件，特征在于所述法兰的底部与所述平板的底面齐平。

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