CN102782344A - 嵌件波形螺纹 - Google Patents

Abstract

一种待嵌入组件(140)中的紧固嵌件(10)的外表面，包括沿待嵌入部分的外表面延伸的波形螺纹(16)。该波形螺纹包括第一部分(20)和第二部分(22)，第一部分在表面上比第二部分更接近轴向，第二部分在表面上比第一部分更接近圆周方向。螺纹中相邻的第一部分和第二部分之间设有连续过渡部(24)。

Description

嵌件波形螺纹

交叉引用的相关申请

本项申请主张2010年3月1日提交的第61/309,168号美国临时专利申请的权益。

技术领域

本发明大体上涉及紧固件和紧固件系统，更具体地涉及嵌入另一零件中的紧固件系统的紧固组件，通常紧固组件和该零件具有不同的材料。

背景技术

已知的是提供紧固系统来安装螺钉或螺柱，从而用于固定装配件的第二组件，所述紧固系统包括嵌入塑料或其他组件中的螺纹嵌件。例如，汽车、计算机、各种电器以及其他各种装配件中的塑料件公知的都设有内螺纹金属嵌件，从而通过螺柱或螺钉与螺纹嵌件相啮合来使另一零件固定其中。还有一种已知的技术是将螺柱锚固到塑料件或其他零件中，从而通过螺母与螺柱螺纹相啮合来使另一组件固定在其上。

有很多已知方法用于将固定的组件，如螺纹嵌件或螺柱，固定在塑料件或其他零件中。可以使用简单的螺纹啮合，其中，嵌件或螺柱的外表面螺纹拧入被固定其中的组件中。在公知的热铆(heat-staking)工艺中，如内螺纹嵌件或螺柱的金属件经加热后嵌入被固定其中的塑料组件中，从而将接合的塑料表面熔化并熔合至所述塑料组件。热铆的实施成本相对较低。超声嵌入也是公知的方法，其中，零件经超声振动后嵌入接纳组件。超声嵌入的速度相对较快，但成本较高。在一个更加简单的机械过程中，待固定的组件设有滚花或其他形式的外表面，只须嵌入接纳组件即可。此类机械嵌入的实施速度快，但用于形成嵌件的外表面的加工工艺大幅增加了总成本。另外，机械嵌入易在锚固组件材料上形成沟槽(channel or direct)，同时很难与嵌入嵌件形成足够的抗拔固定强度。此外，为了实现简单、迅速的嵌件加工，公知的是使用高成本材料，例如黄铜。虽然用黄铜能方便地加工滚花、底切和其它这类的构型，但是用这种材料制作的零件的成本很高。

提供以下嵌件能获得多重优势：一种具有表面构型的嵌件，利用低成本材料通过高效的加工手段可以迅速、方便地制作该嵌件，并且该嵌件以迅速、经济的方式嵌入塑料或其它组件中，同时使完工的装配件具有足够的抗拔力和抗旋转力。

发明内容

能利用模具和低成本材料，例如钢材料，通过轧制工艺有效、迅速地生产本文公开的波形螺纹。螺纹呈连续弯曲状，包括基本呈连续螺纹样式的大体轴向(垂直)部分以及大体圆周(水平)部分。换言之，轴向部分与圆周部分之间的螺纹是连续过渡的。另外，波形螺纹从直线螺旋路径的一侧迂回行进到另一侧，直线螺纹路径以波形螺纹限定的螺距环绕嵌件。

在上述模式的一个方面，紧固嵌件的本体具有外表面和多个相互间隔开的螺纹，所述螺纹从外表面上突起并且沿外表面延伸。每个螺纹包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分更显著地接近轴向，第二部分比第一部分更显著地接近圆周方向。

在上述样式的另一个方面，紧固嵌件组件设有塑料组件、紧固件本体(带有嵌入组件的外表面)、以及多个相互间隔开的螺纹，所述螺纹从外表面上突起并且沿外表面延伸。多个相互间隔开的螺纹中相邻的螺纹之间限定了螺纹间的槽。每个螺纹包括第一部分和第二部分，相对于紧固件本体的轴向部分，第一部分比第二部分更显著地接近轴向，第二部分比第一部分更显著地接近圆周方向。组件为一体式塑料体，其包括基本填满螺纹间的槽的固化塑料流。

在上述样式的另一个方面，提供一种紧固嵌件的外表面，该紧固嵌件是一体式本体，该紧固嵌件包括头部以及从头部开始延伸的圆柱形杆部，圆柱形杆部具有与头部相对的末端。所述外表面有多个相互间隔开的螺纹，所述螺纹从圆柱形杆部突起并且以一定的螺距沿圆柱形杆部延伸，使单独的螺纹在圆柱形杆部的既定的长度上延伸，但不会环绕圆柱形杆部一整周。每个螺纹包括第一部分和第二部分，就圆柱形杆部的轴向和圆周方向而言，第一部分比第二部分更显著地接近轴向，第二部分比第一部分更显著地接近圆周方向。每个螺纹包括在该螺纹的第一部分和第二部分之间的连续过渡部。

下面的详细说明、权利要求书及附图有助于本领域的技术人员更好地理解本发明的其他特征和优势，附图采用类似的数字符号命名类似特征。

附图说明

图1为一种波形螺纹嵌件的透视图；

图2为另一种波形螺纹嵌件的正视图；

图3为图2所示的嵌件透视图；

图4为安装好的嵌件剖视图；和

图5为另一种波形螺纹嵌件的正视图。

在对本发明的实施方式进行详细说明之前，请务必理解，本发明的应用并不局限于下文所述的或附图所示的构造细节及组件布局。本发明还有其他实施方式，还能以各种方式实施或实现本发明。还需要注意的是，本文用语和术语仅作说明之用，不得视为限制条件。本文所用的“包括”、“包含”及其变化形式包括后文所述项和同等项，以及附加项和等同项。

具体实施方式

现在具体参考附图，更具体地参考图1，图1显示了内螺纹嵌件10，在其外表面上具有波形螺纹样式。嵌件10为一体式本体并且包括头部12和杆部14。杆部14设有多个单独的螺纹16。每个螺纹均是从杆部14的外表面突起的突出体或脊状体。每个螺纹均从一端连续延伸至另一端并且由多个部分组成，所述多个部分相对于杆部14的轴向和圆周方向成不同的角度。因此，每个螺纹16包括大体更接近轴向的部分20及大体更接近圆周方向的部分22，同时连续过渡部24连接螺纹16的相继部分(更接近轴向的部分及更接近圆周方向的部分)。各螺纹16之间相互间隔开以限定螺纹间的槽26，同时每个螺纹16从末端18延伸到头部12下方的轴环28。在示范性的实施例中，杆部14呈中空状且具有贯穿该杆部的轴向开口30，开口30攻有螺纹或以其他方式配置为接纳紧固件系统的另一组件，从而进行装配。

可以用价格较低的金属，例如钢材，有效地生产嵌件10，该嵌件在使用模具的轧制工艺中发生变形以形成所需的表面特性。因此，可以用较低的成本有效地生产嵌件10。当然，也可以在某些装置中使用成本较高的材料，以获得特定的金属特性。另外，根据需要还可以采用其他材料以及轧制工艺以外的生产工艺。

在图1所示的示范性实施例中，嵌件10的每个螺纹16相对于杆部14的轴向部分成一定的角度延伸，以既定的螺距沿螺旋路径绕杆部14行进，这样行进不会使单头螺纹16环绕杆部14一整周。更接近轴向的部分20较长，因此与更接近圆周方向的部分22相比，该部分20在装置中更加突起。相邻的螺纹16之间间隔一定的距离以限定相对较宽的螺纹间的槽26。然而，需要理解的是，可以对更接近轴向的部分以及更接近圆周方向的部分中的相对突出部进行改变，以获得与装配件的抗旋转力和抗拔力相关的所需特性。另外，螺纹16可以设置更窄或更宽的间距，并且螺纹高度可作变化以获得所需特性。此外，可以在不同的预期用途中改变螺纹的总体定向角或螺距。

图2-4显示了内螺纹嵌件110的另一个实施例，嵌件110为例如钢材的金属的一体式本体，其包括头部112和杆部114。多个单独的螺纹116相对于杆部114的轴向部分成一定的角度从末端118延伸到头部112。每个螺纹116包括大体更接近轴向的部分120以及大体更接近圆周方向的部分122，同时连续过渡部124连接螺纹116内的相继部分(更接近轴向的部分及更接近圆周方向的部分)。单独的螺纹116之间相互间隔开以限定螺纹间的槽126。在所示的示范性实施例中，杆部114呈中空状且有贯穿该杆部的轴向开口130，开口130攻有螺纹或以其他方式配置为以接纳紧固件系统的另一组件，从而进行装配。

嵌件110与嵌件10有一些不同之处。与螺纹16相比，螺纹116沿螺旋路径成更显著的角度。也就是说，螺纹16的总体定位比螺纹116的总体定位更接近轴向；螺纹16和螺纹116分别在杆部14和114上具有不同的螺距。螺纹116的间距小于螺纹16的间距，螺纹间的槽126的宽度小于螺纹间的槽26的宽度。另外，与螺纹16的更接近圆周方向的部分22相比，螺纹116的更接近圆周方向的部分122在整体构型中更显著地接近圆周方向。因此，嵌件110在某些装置中的抗拔力大于嵌件10。

如上所述，螺纹16和116分别以不同的角度或螺距沿螺旋路径在杆部14和114上延伸。需要注意的是，直线螺旋路径的角度变化或螺纹限定的螺距的变化可以偏向直线螺旋路径的一侧或另一侧，或者扩展至直线螺旋路径的每一侧，与直线螺旋路径的一侧或另一侧成等角或优势角。

在图4所示的剖视图中，所示嵌件110安装在塑料锚固组件或本体140中。在安装过程中(可以采用热铆安装)，塑料流142流入螺纹间的槽126，且基本填满这些螺纹间的槽。因此，在任一侧将塑料流142锚固或锁定在螺纹116之间，每个螺纹116固定在一体式本体140的塑料流142中间。

图5显示了螺纹嵌件210的另一个实施例，嵌件210为例如钢材的金属的一体式本体，其包括头部212和杆部214。多个单独的螺纹216相对于杆部214的轴向部分成一定的角度从末端218延伸到头部212。每个螺纹216包括大体更接近轴向的部分220以及大体更接近圆周方向的部分222，同时连续过渡部224连接相继部分(更接近轴向的部分及更接近圆周方向的部分)。单独的螺纹216之间相互间隔开以限定螺纹间的槽226，并且从末端218延伸到头部212下方的轴环228。与嵌件10相比，嵌件210包括更显著地接近轴向的部分220以及更显著地接近圆周方向的部分222，并且与嵌件110相比，嵌件210包括更宽的螺纹间的槽226。嵌件210是外螺纹阶梯式嵌件，其包含从头部212(与杆部214相对)开始轴向延伸的螺柱230。

可以用塑料热铆和其它方法安装本文所述的嵌件。热铆方法特别适用于将本文所述的嵌件10、110及210装入例如组件140或另一本体的塑料中，安装嵌件的塑料可以在熔化后流入螺纹16、116及216之间的螺纹间的槽26、126及226。最有利的嵌件安装方法使安装嵌件的本体材料流入螺纹间的槽26、126及226，以将嵌件锁定在恰当的位置。因此，除了热铆以外，还可以使用其他嵌入方法。另外，通过在本体周围注入熔融材料，在成型工艺过程中直接置入模制组件或者随后在包含嵌件的孔穴中填充熔融材料也能适当地锚固本文所述的嵌件。如果在熔融或液体状态下将材料(立即包围嵌件的材料)填入螺纹间的槽26、126及226，且材料随后硬化，则在非塑料的材料组件中固定本文所述的嵌件时，嵌件也能有效工作。螺纹间的槽26、126及226充满以后，更接近轴向的部分20、120和220以及更接近圆周方向部分22、122和222啮合所遇到的填充螺纹间的槽26、126及226的塑料流或其他材料流，从而形成抗旋转力和抗拔力。大体更接近轴向的部分20、120和220能抵抗嵌件在接纳组件中旋转，大体更接近圆周方向的部分22、122和222能抵抗嵌件从接纳组件中拔出。对于大体更接近轴向的部分20、120和220以及大体更接近圆周方向的部分22、122和222，可以调整其长度、高度和频率，使采用特定材料的特定组件获得所需的抗拔力和抗旋转力。

嵌件上的外波形螺纹样式能产生抗旋转力和抗拔力，而且不必像以往所使用的那样在滚花构型上设置复杂的底切。因此，本发明所述的嵌件只须使用具有低成本优势的冷轧钢，就能达到高成本加工嵌件(一般采用黄铜)所能实现的抗旋转和抗拔性能。

如果利用某种方法安装本文所述的波形螺纹嵌件，使塑料材料流入螺纹之间的螺纹间的槽，且在嵌件安装完成后塑料凝固，则能获得良好的效果。螺纹对塑料施以推力，以抵抗拔出和旋转。本文所述的波形螺纹模式适用于多种嵌入式紧固组件，包括本文所述的内螺纹嵌件10和110，其用作螺钉锚和螺柱锚或包含螺纹构件的其他锚固组件。螺纹还适用于外螺纹嵌件，例如本文所述的嵌件210，以便与螺母或其他螺纹组件进行螺纹啮合。应该理解的是，本文所述的波形螺纹还适用于多种锚固外螺纹和内螺纹组件的嵌入部分上，例如，其它类型(如环状螺柱、扣合其他组件的球端螺柱组件)的外螺纹或者螺柱组件、或者带有适于某一目的的其他端部配置的锚定螺柱。举例来说，螺柱能限定挂钩、钉尖、电触头或其它构型，不论它们复杂还是简单。其他嵌入外螺纹组件、内螺纹组件和中间固定装置也能使用本文所述的波形螺纹。另外，本发明所述的嵌件表面可用于笔直杆部和阶梯式杆部以外的杆部，并且能在嵌件的全部或部分嵌入长度上设置。

上述实施例的变化和修改均属于本发明的范围。应该理解，本文在这里公开和定义的发明可以扩展至文字及/或图纸所提及或明显可以得到的两个以上单独的特性的所有可选组合。全部此类不同的组合构成本发明的各种可选方面。本文所述的实施例介绍了实施本发明的最佳已知模式，可使本领域的其他技术人员对本发明进行利用。权利要求书应解释为在现有技术允许的范围内包括可选实施方式。

以下权利要求书阐明了本发明的各种特性。

Claims (20)

1.一种嵌件，包括：

可嵌入本体，具有外表面；

多个相互间隔开的螺纹，从所述外表面突起并沿所述外表面延伸；和

每个所述螺纹包括第一部分和第二部分，所述第一部分比所述第二部分更显著地接近轴向，所述第二部分比所述第一部分更显著地接近圆周方向。

2.根据权利要求1所述的嵌件，每个所述螺纹包括连续过渡部，在所述螺纹的所述第一部分与所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

3.根据权利要求1所述的嵌件，每个所述螺纹包括多个所述第一部分以及多个所述第二部分。

4.根据权利要求3所述的嵌件，其包括连续过渡部，所述螺纹中相邻的所述第一部分和所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

5.根据权利要求1所述的嵌件，其包括在所述嵌件中的轴向开口。

6.根据权利要求1所述的嵌件，其包括头部和杆部，所述外表面为所述杆部的外表面，所述螺纹在所述杆部的长度上延伸。

7.根据权利要求6所述的嵌件，所述头部包括轴环，所述螺纹从所述杆部的末端延伸到所述轴环。

8.根据权利要求1所述的嵌件，其包括与所述嵌入本体相对的螺柱。

9.一种紧固嵌件装配件，包括：

采用塑料材料的组件；

紧固件本体，其外表面嵌入所述组件；

多个相互间隔开的螺纹，螺纹从所述外表面突起并且沿所述外表面延伸，所述多个相互间隔开的螺纹中相邻的螺纹之间限定了螺纹间的槽；

每个所述螺纹包括第一部分和第二部分，相对于所述紧固件本体的轴向部分，所述第一部分比所述第二部分更显著地接近轴向，所述第二部分比所述第一部分更显著地接近圆周方向；和

所述组件包括基本填满所述螺纹间的槽的固化的塑料流。

10.根据权利要求9所述的紧固嵌件装配件，每个所述螺纹包括连续过渡部，在所述第一部分与所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

11.根据权利要求9所述的紧固嵌件装配件，每个所述螺纹包括多个所述第一部分以及多个所述第二部分。

12.根据权利要求11所述的紧固嵌件装配件，其包括连续过渡部，所述螺纹中相邻的所述第一部分与所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

13.根据权利要求12所述的紧固嵌件装配件，其包含在所述紧固件本体中的轴向开口。

14.根据权利要求12所述的紧固嵌件装配件，其包括从与所述杆部相对的所述头部开始延伸的螺柱。

15.根据权利要求12所述的紧固嵌件装配件，所述紧固件本体包括头部和杆部，所述外表面为所述杆部的外表面，每个所述螺纹在所述杆部的长度上延伸，但不会环绕所述杆部一整周。

16.根据权利要求15所述的紧固嵌件装配件，其包括与所述头部相邻的轴环，所述螺纹从所述杆部的末端延伸到所述轴环。

17.一种紧固嵌件的外表面，所述紧固嵌件是一体式本体，所述紧固嵌件包括头部和圆柱形的杆部，所述杆部从头部开始延伸，所述杆部具有与头部相对的末端，所述外表面包括：

多个相互间隔开的螺纹，螺纹从杆部突起并且按一定的螺距沿杆部延伸，使单独的螺纹在所述杆部的既定的长度上延伸，但不会环绕杆部一整周；

每个所述螺纹包括第一部分和第二部分，相对于所述杆部的轴向和圆周方向，所述第一部分比所述的第二部分更显著地接近轴向，所述第二部分比所述第一部分更显著地接近圆周方向；和

每个所述螺纹包括连续过渡部，在所述螺纹的所述第一部分和所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

18.根据权利要求17所述的紧固嵌件外表面，每个所述螺纹包括多个所述第一部分以及多个所述第二部分。

19.根据权利要求18所述的紧固嵌件外表面，其包括连续过渡部，所述螺纹中相邻的所述第一部分和所述第二部分之间设有所述连续过渡部。

20.根据权利要求17所述的紧固嵌件外表面，其包括所述螺纹的位于限定螺纹的直线螺旋路径的线条的相对侧的部分。

Images