CN102498303A - 具有保持结构的压缩限制件 - Google Patents
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Abstract
披露了一种压缩限制件，该压缩限制件包括上表面和下表面。压缩限制件还包括内表面和外表面，该内表面限定构造成容纳紧固件的通道，外表面构造成与其中放置压缩限制件的结构配合。第一保持件从外表面向外突出并包括具有至少平坦部分的第一保持表面。第一保持件还包括从第一保持表面向内设置的底切表面，从而形成沿具有至少垂直于纵向的分量的方向延伸的角。还披露了一种形成压缩限制件的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年7月23日提交的美国临时专利申请第61/227,992号的申请日的权益。
关于联邦赞助的研究或开发的声明
不适用
技术领域
本发明涉及压缩限制件，且具体涉及用于汽车组件的压缩限制件。
背景技术
紧固件通常在各种类型的组件中，尤其是汽车组件中用于将塑料部件连接至另一部件。但是，紧固件必须受到一定程度的负载，这会造成塑料部件随时间的快速变形、破裂或蠕变，由此降低由紧固件承载的负载。这样，通常在对塑料部件施加压缩负载的组件中使用金属压缩限制件(有时简称为衬套或插入件)。压缩限制件加固塑料部件并抵抗由紧固件施加的负载。因此，塑料的整体性不受影响，且压缩限制件降低塑料部件的蠕变。
通常，压缩限制件呈管状，具有与塑料部件配合的外表面。压缩限制件的内表面限定容纳紧固件的通道。最简单的压缩限制件不包括其它结构；这样，如果压缩限制件通过包覆模制或压配插入，则压缩限制件可能在制造期间掉出塑料部件。为了解决该问题，某些压缩限制件包括保持结构以提供至塑料部件的更可靠连接。例如，某些压缩限制件包括凸缘端，该凸缘端与塑料部件在孔外的表面配合。其它设计包括穿孔，在包覆模制工艺期间塑料部件流入各穿孔。
但是，上述设计的保持结构通常需要另外的加工步骤，这显著增加了压缩限制件的总体制造时间，且因此增加成本。例如，某些压缩限制件通过冲压机打孔，并然后移动到另一加工组件以卷成圆筒形。考虑到前述设计的限制，需要容易制造的改进的压缩限制件。
发明内容
一方面，本发明提供一种包括上表面和下表面的压缩限制件。下表面与上表面之间的距离限定纵向。压缩限制件还包括内表面和外表面，该内表面限定构造成容纳紧固件的通道，外表面构造成与其中放置压缩限制件的结构配合。外表面与内表面之间的距离限定垂直于纵向的径向。压缩限制件还包括从外表面突出的第一保持件。第一保持件包括第一保持表面，该第一保持表面具有垂直于径向的至少一个平坦部分。第一保持件还包括从第一保持表面径向向内设置的底切表面，从而形成沿具有至少垂直于纵向的分量的方向延伸的角。
另一方面，本发明提供一种用于从粉末金属形成压缩限制件的方法。该方法包括用可动冲模沿纵向压制粉末金属并由此抵靠模腔的内模表面使压缩限制件的外表面成型的步骤。在使外表面成型的同时使压缩限制件的内表面抵靠设置在模腔内的芯杆成型。压缩限制件的外表面与内表面之间的距离限定垂直于纵向的径向。在使外表面成型的同时使从压缩限制件的外表面突出的保持件抵靠设置在模腔内的侧冲模成型。保持件包括第一保持表面，该第一保持表面具有垂直于径向的至少一个平坦部分。保持件还包括从第一保持表面径向向内设置的底切表面。该方法还包括通过使模腔相对于侧冲模下降而从模腔取出压缩限制件的步骤。在某些实施例中，在单个模腔内同时形成多个压缩限制件。
本发明的前述和优点会从以下详细说明书中显现出来。在说明书中，参照示出本发明的较佳实施例的附图。
附图说明
此后将参考附图来描述本发明，其中相同的附图标记标示相同的构件，以及：
图1是本发明的压缩限制件的立体图；
图2是图1的压缩限制件的俯视图；
图3是示出保持件的图1的压缩限制件的侧视图；
图4是图1的压缩限制件的正视图；
图5是沿图4的线5-5的剖视图；
图6是由图5的线6-6所圈取区域的详图；
图7是本发明的压缩限制件的第二实施例的立体图；
图8是图7的压缩限制件的俯视图；
图9是示出保持件的图7的压缩限制件的侧视图；
图10是图7的压缩限制件的正视图；
图11是沿图8的线11-11的剖视图；
图12是本发明的压缩限制件的第三实施例的立体图；
图13是图12的压缩限制件的俯视图；
图14是示出保持件的图12的压缩限制件的侧视图；
图15是图12的压缩限制件的正视图；
图16是用于制造压缩限制件的加工组件的分解立体图；
图17是用于压缩限制件的第一制造步骤的立体图；
图18是沿图17的线18-18的剖视图；
图19是用于压缩限制件的第二制造步骤的立体图；
图20是沿图19的线20-20的剖视图；
图21是用于压缩限制件的第三制造步骤的立体图；以及
图22是沿图21的线22-22的剖视图。
具体实施方式
本文所示特定形式是示例性的，且仅用于本发明各实施例说明性讨论的目的。呈现本文所示的特定形式以提供认为是最有用的内容且容易地理解本发明的原理和概念性方面的说明。在这方面，并不试图更详细地示出对于本发明的基本理解不必要的结构细节。附有附图的说明书应当使本领域的技术人员明了实践中可实施的本发明的几种形式。
现参照图1-6，本发明的压缩限制件10包括本体12，本体12限定通道14以容纳紧固件(未示出)。通道14沿纵向20从上表面16延伸到下表面18，纵向20由上表面16与下表面18之间的距离限定。内表面22和与内表面22相对的外表面24为压缩限制件10提供大致的开口圆筒形状。一个或多个保持件26从外表面24向外突出，以将压缩限制件10固定至被紧固部件(即压缩限制件10压配、包覆模制等在其中以防止由于紧固件施加的负载而变形的部件)。在以下段落中更详细地描述这些结构，从上表面16开始并结束于保持件26。
仍参照图1-6，上表面16和下表面18较佳地是彼此相同的平坦表面。这些相同表面以及下文更详细描述的其它结构为压缩限制件10提供关于垂直于纵向20并平分压缩限制件10的平面对称的形状。即，压缩限制件10可以关于一水平面对称。上表面16和下表面18还可分别包括分别靠近内表面22和外表面24的内部台肩表面28和外部台肩表面30(两者最容易在图6中看出)。内部台肩表面28有助于将紧固件定位在通道14内。外部台肩表面30提供附加结构以辅助将压缩限制件10固定在被紧固部件内。
内表面22和外表面24较佳地是弧形表面或包括弧形部分以提供压缩限制件10的总体上大致的开口圆筒形状。但是，还考虑到内表面22和外表面24的形状可以变化以提供不同的压缩限制件形状。作为又一替代方式，内表面22和外表面24可具有从上表面16延伸至下表面18的附加的开口(未示出)以提供马蹄形(horse-shaped)压缩限制件10。在较佳实施例中，内表面22与外表面24之间的距离，或简单地本体12的厚度限定垂直于纵向20的径向。具体参照图1和2，外表面24包括与平坦表面34相邻的弧形表面32，保持件26从该平坦表面34突出。弧形表面32和平坦表面34的宽度可以变化以改变保持件26之间的距离，如图2和4所示。
再参照图1-4，压缩限制件10较佳地包括直径彼此相对的两个限制件26。这样，压缩限制件10可具有关于沿纵向20平分压缩限制件10的平面的对称形状(如图2中的垂直平面42和44)。每个保持件26包括设置在上部保持表面38与下部保持表面40之间的底切表面36。上部保持表面38和下部保持表面40较佳地是垂直于径向的平坦表面。这样，上保持表面38和下保持表面40有助于将压缩限制件10固定在被紧固部件内并防止压缩限制件10相对于被紧固部件转动。底切表面36相对于保持表面38、40径向向内设置并可呈弧形。或者，底切表面36可呈不同形状(例如曲面形、对角线曲面等)，该形状在底切表面36与保持表面38、40之间形成大于90度的角。这种角比尖角更容易制造，并可降低下述制造工具上的磨损。
在任何情况下，被紧固部件的一部分在保持表面38、40之间延伸并与底切表面36配合。这有助于将压缩限制件10固定在被紧固部件内，并防止压缩限制件10相对于被紧固部件纵向移动。保持件26的表面36、38和40中的每个表面可具有沿表面36、38和40且沿垂直于纵向20的方向看一致的形状。或者，底切表面36可沿仅具有垂直于纵向20的分量的方向延伸(例如底切表面36可对角/斜向延伸)。
每个保持件26还包括保持边缘39，在保持边缘39之间设有保持表面38、40。保持边缘39较佳地垂直于保持表面38、40并沿纵向20延伸。但是，在某些实施例中，保持边缘39可沿仅具有平行于于纵向20的分量的方向延伸(例如底切边缘39可对角/斜向延伸)。此外，每个保持边缘39与相邻保持表面40之间的角较佳地相对于弧形表面32的延长部41径向向内设置，弧形表面32的延长部41具有与弧形表面32相同的半径和中心。这种结构使压缩限制件10能够通过典型的自动进给系统来提供。无论如何，保持边缘39有助于防止压缩限制件10相对于被紧固部件转动。
上述表面可相对于上述形状变化而不偏离本发明的范围。例如，在图7-11所示的第二实施例中，压缩限制件110包括限定上述通道114的本体112。本体112也包括上表面116、下表面118、内表面122和外表面124，一个或多个保持件126从外表面124突出。如图10和11最清楚所示，外部台肩表面130与保持件126的轴向表面146间隔开。此外，每个保持件126包括设置在上部保持表面138与下部保持表面140之间的底切表面136。再具体参照图10和11，每个底切表面136包括设置在上部弧形表面150与下部弧形表面152之间的平坦表面148。
在图12-15所示的第三实施例中，压缩限制件210包括限定上述通道214的本体212。本体212也包括上表面216、下表面218、内表面222和弧形外表面224，一个或多个保持件226从弧形外表面224突出。即，不像前述实施例，外表面224不包括保持件226从其突出的平坦表面。
上述实施例中的每个实施例可包括另外的底切表面。例如，压缩保持件10、110和210可包括分别沿下表面18、118和218延伸的底切表面。
现参照图16-22，压缩限制件210较佳地如下来制造。压缩限制件10、110也较佳地如下制造，但为了简单仅参照压缩限制件210和其特征。参照图16-18，将粉末金属360(由碳钢、不锈钢、铝合金、青铜合金等制成)填充到模具366的模腔364内。几个不同的部件设置在模腔364内并与粉末金属360相互作用。例如，粉末金属360围绕芯杆368和370定位。粉末金属360还由下部冲模372和374支承(图16和18)。粉末金属360中的某些设置在右侧冲模376和中心冲模378之间。粉末金属360的其余部分设置在中心冲模378与左侧冲模380之间。现参照图16、19和20，粉末金属360接下来受到下部冲模372和374以及上部冲模382和384的压制。该作用使模腔364的内表面386(图16)使压缩限制件210的外表面成型。芯杆368、370同时使压缩限制件210的内表面222成型。还有，侧冲模376、380和中心冲模378同时使压缩限制件210的保持件226成型。具体来说，右侧冲模376使第一压缩限制件210上的第一保持件226成型，中心冲模378使第一压缩限制件210上的第二保持件226成型，中心冲模378使第二压缩保持件210上的第一保持件226成型，而左侧冲模380使第二压缩限制件210上的第二保持件226成型。如图16最清楚所示，侧冲模376、380中的每个冲模包括突起388以使保持件226之一上的底切表面236成型，且中心冲模378包括两个突起388以使每个保持件226上的底切表面236成型。现参照图16、21和22，通过沿相对于侧冲模378、380和中心冲模378的压缩方向使模具366下降，将压缩限制件210从模腔364取出。压缩限制件210可通过将它们相对于纵向20(即沿由突起388允许的方向)侧向滑动而取得。最后，对压缩限制件210敷加涂层，诸如由ASTMB633的3型1级的锌和透明铬酸盐涂层等。
本领域的技术人员会理解允许在每次循环期间制造三个或多个压缩限制件210的对上述设备的改变。此外，本领域的技术人员可能理解，压缩限制件210可通过简化过程来形成，在简化过程中每次循环期间制造单个压缩限制件210。但是，较佳地是在每次循环期问制造两个或多个压缩限制件210，从而降低施加至模具366的净横向负载。即，除了压缩方向的负载之外，单个上部冲模还可施加横向负载(例如朝向侧冲模376、380之一)。模具366必须承受该横向负载，而该横向负载会造成冲模和模具366的磨损。但是，由同时运行的两个或多个冲模382、384施加的横向负载可彼此抵消且由此降低施加至模具366的净横向负载。
从以上公开内容，应但显而易见本发明提供具有抵抗平移运动和转动运动的保持特征。此外，压缩限制件容易地在单个加工组件中成型。
现已相当详细地描述了本发明的较佳实施例。对于本领域的普通技术人员来说，对所描述的较佳实施例的许多修改和变化将是显而易见的。因此，本发明应不局限于所述的实施例，而是应由下面的权利要求书来限定。
Claims (27)
1.一种压缩限制件，包括：
上表面，所述上表面用于承载由所述压缩限制件抵抗的压缩负载；
下表面，所述下表面用于承载由所述压缩限制件抵抗的压缩负载，所述下表面与所述上表面之间的距离限定纵向；
内表面，所述内表面限定在所述上表面与所述下表面之间沿所述纵向延伸的通道，所述通道构造成容纳延伸穿过所述通道的紧固件；
外表面，所述外表面构造成与其中放置所述压缩限制件的结构配合，所述外表面与所述内表面之间的距离限定垂直于所述纵向的径向；
第一保持件，所述第一保持件从所述外表面向外突出，所述第一保持件包括：
第一保持表面，所述第一保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分；以及
底切表面，所述底切表面从所述第一保持表面径向向内设置，从而形成沿具有至少垂直于所述纵向的分量的方向延伸的角。
2.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一保持件包括所述底切表面与所述第一保持表面之间具有大于90度角度的角。
3.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，所述内表面具有大致圆筒形状。
4.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一保持件还包括第二保持表面，所述第二保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分，所述底切表面设置在所述第一保持表面与所述第二保持表面之间。
5.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，所述底切表面具有沿所述底切表面且在垂直于所述纵向的方向中看一致的形状。
6.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，所述外表面包括弧形表面和平坦表面，所述第一保持件定位在所述平坦表面处，所述平坦表面与所述弧形表面相邻。
7.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，还包括：第二保持件，所述第二保持件从所述外表面径向向外突出，所述第二保持件包括：
第一保持表面，所述第一保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分；以及
底切表面，所述底切表面从所述第二保持件的所述第一保持表面径向向内设置，从而形成沿具有至少垂直于所述纵向的分量的方向延伸的角。
8.如权利要求7所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一和第二保持件直径相对。
9.如权利要求8所述的压缩限制件，其特征在于，所述压缩限制件关于沿所述纵向将所述外部弧形表面平分的平面对称。
10.如权利要求8所述的压缩限制件，其特征在于，所述压缩限制件关于沿所述径向将所述外部弧形表面平分的平面对称。
11.如权利要求1所述的压缩限制件，其特征在于，还包括：包括锌的表面涂层。
12.一种压缩限制件，包括：
上表面，所述上表面用于承载由所述压缩限制件抵抗的压缩负载；
下表面，所述下表面用于承载由所述压缩限制件抵抗的压缩负载，所述下表面与所述上表面之间的距离限定纵向；
内表面，所述内表面限定在所述上表面与所述下表面之间沿所述纵向延伸的通道，所述通道构造成容纳紧固件；
外表面，所述外表面构造成与其中放置所述压缩限制件的结构配合，所述外表面与所述内表面之间的距离限定垂直于所述纵向的径向；
第一保持件，所述第一保持件从所述外表面向外突出，所述第一保持件包括：
第一保持表面，所述第一保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分；
底切表面，所述底切表面从所述第一保持表面径向向内设置，从而形成沿具有至少垂直于所述纵向的分量的方向延伸的角；以及
第一保持边缘，所述第一保持边缘与所述第一保持表面相邻，所述第一保持边缘沿具有至少平行于所述纵向分量的方向延伸。
13.如权利要求12所述的压缩限制件，其特征在于，所述外表面包括弧形表面和平坦表面，所述第一保持件从所述平坦表面突出，所述平坦表面设置在所述弧形表面与所述第一保持边缘之间，以及其中所述第一保持件包括所述第一保持表面与所述第一保持边缘之间的第二角，所述第二角相对于与所述弧形表面相同半径和中心的弧形表面的延伸部径向向内设置。
14.如权利要求12所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一保持件包括所述底切表面与所述第一保持表面之间具有大于90度角度的角。
15.如权利要求12所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一保持件还包括第二保持表面，所述第二保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分，所述底切表面设置在所述第一保持表面与所述第二保持表面之间。
16.如权利要求15所述的压缩限制件，其特征在于，所述第一保持件还包括第二保持边缘，所述第二保持边缘沿具有至少平行于所述纵向的分量的方向延伸，所述第一保持表面和第二保持表面设置在所述第一保持边缘与所述第二保持边缘之间。
17.如权利要求15所述的压缩限制件，其特征在于，所述外表面包括弧形表面和平坦表面，所述第一保持件从所述平坦表面突出，所述平坦表面设置在所述弧形表面与所述第一保持边缘之间。
18.一种用于从粉末金属形成压缩限制件的方法，包括以下步骤：
用可动冲模沿纵向压制所述粉末金属并由此抵靠所述模腔的内模表面使所述压缩限制件的外表面成型；
在使所述外表面成型的同时使所述压缩限制件的内表面抵靠设置在所述模腔内的芯杆成型，所述压缩限制件的所述外边面与所述内表面之间的距离限定垂直于所述纵向的径向；
在使所述外边面成型的同时使从所述压缩限制件的所述外表面突出的保持件抵靠设置在所述模腔内的侧冲模成型，所述保持件包括：
第一保持表面，所述第一保持表面具有垂直于所述径向的至少平坦部分；
底切表面，所述底切表面从所述第一保持表面径向向内设置，从而形成沿具有至少垂直于所述纵向的分量的方向延伸的角；以及
通过使所述模腔相对于所述侧冲模下降并使所述压缩限制件相对于所述纵向侧向移动而从所述模腔取出所述压缩限制件。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述模腔相对于所述侧冲模沿所述纵向下降。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述保持件是第一保持件，且所述侧冲模是第一侧冲模，并还包括在使所述外边面成型的同时使从所述外表面突出的第二保持件抵靠第二侧冲模成型的步骤。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括：将包括锌的涂层敷加至所述压缩限制件的步骤。
22.一种在单个模腔内同时形成多个压缩限制件的方法，每个压缩限制件由粉末金属形成，所述方法包括以下步骤：
用可动冲模压制所述粉末金属，并由此使每个压缩限制件的外表面抵靠所述模腔的内模表面成型；
在使所述外表面成型的同时使每个压缩限制件的内表面抵靠设置在所述模腔内的芯杆成型；
在使所述外表面成型的同时使从每个压缩限制件的所述外表面突出的保持件抵靠设置在所述模腔内的侧冲模成型，每个保持件包括：
第一保持表面，所述第一保持表面具有至少一个平坦部分；
底切表面，所述底切表面相对于所述第一保持表面朝向所述压缩限制件的所述内表面设置，从而形成沿具有至少垂直于所述纵向的分量的方向延伸的角；以及
通过使所述模腔相对于所述侧冲模降低而从所述模腔取出每个压缩限制件。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，每个保持件还包括第二保持表面，所述第二保持表面具有至少平坦部分，每个保持件的所述底切表面设置在所述第一保持表面与所述第二保持表面之间。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括：使从所述压缩限制件中第一压缩限制件的外表面突出的第二保持件成型的步骤，在使所述第一压缩限制件的所述外表面成型的同时使所述第二保持件抵靠设置在所述模腔内的中心冲模成型。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：使从所述压缩限制件中第二压缩限制件的外表面突出的第二保持件成型的步骤，在使所述第二压缩限制件的所述外表面成型的同时使所述第二压缩限制件的所述第二保持件抵靠所述中心冲模成型。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一压缩限制件的所述第一和第二保持件关于所述第一压缩限制件的所述外表面直径相对。
27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述压缩限制件的第一压缩限制件的保持件通过右侧冲模成型，所述压缩限制件的第二压缩限制件的保持件通过左侧冲模成型，并还包括使从所述第一和第二压缩限制件中每个压缩限制件的所述外表面突出的第二保持件成型的步骤，在使所述外表面成型的同时使所述第二保持件中的每个抵靠设置在所述模腔内的中心冲模成型。
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