CN103249955B - 用于将包括至少一个开口的部件紧固在承载件上的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于将包括至少一个开口(24)的部件(14)紧固在承载部件(12)上的设备，其特征在于具有至少一个紧固元件(16)，其从承载部件(12)伸出并焊接至承载部件(12)，可以通过借助于部件(14)的至少一个开口(24)将部件(14)安装到至少一个紧固元件(16)上，从而将部件(14)紧固在紧固元件(16)上，其中所述至少一个紧固元件(16)包括至少一个弹性锁定元件，当部件安装到紧固元件(16)上时，所述弹性锁定元件锁定到部件开口(24)上。

Description

用于将包括至少一个开口的部件紧固在承载件上的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将包括至少一个开口的部件紧固在承载件上的装置。本发明还涉及一种将部件紧固在承载件上的方法。例如，在汽车工业中经常需要将扁平的部件，譬如隔热板等，紧固在承载件上，例如车身部件。为此，部件通常具有与车身上的相应紧固点相对应的多个开口。具有外螺纹的紧固螺栓通常在提供的紧固点处焊接到车身上。部件通过其开口被安装到分配给这些开口的紧固螺栓上。随后将另一个紧固部件，例如紧固夹具，从外侧安装到穿过部件开口的紧固螺栓上。需要紧固到车身上的部件由此就被固定在车身和紧固螺栓上的紧固夹具之间。
背景技术
这些部件已知的紧固方法在运行时获得了高紧固力并由此实现了较高的运行安全性。但是，这些部件的安装相对复杂并导致花费昂贵。
发明内容
从上述的现有技术出发，本发明的目标是提供一种如篇首所述类型的装置和方法，借此获得相对于现有技术而言，更方便却低花费的安装，从而获得高的运行安全性。
通过本发明的内容来完成上述目标。有利的实施例可以根据说明书和附图得出。
在一方面，本发明通过一种用于将包括至少一个开口的部件紧固在承载件上的装置来完成上述目标，所述装置包括至少一个紧固元件，所述紧固元件焊接至承载件并从承载件伸出，由于所述部件通过其至少一个开口安装在所述至少一个紧固元件上，因此所述部件可以紧固到所述至少一个紧固元件上，其中所述至少一个紧固元件具有至少一个弹性锁定元件，当所述部件安装至所述紧固元件上时，所述至少一个弹性锁定元件锁定到所述部件的开口上。
承载件例如可以是汽车的车身部件，特别是汽车的车身薄板。承载件由金属材料构成。至少一个紧固元件也可以由金属材料构成。例如，紧固部件可以是由金属制成的整体冲压和弯曲的部件。例如，部件可以是由金属或塑料制成的扁平的外接部件。示例包括隔热板、门饰等。根据本发明，紧固元件可以通过例如形状匹配的方式与承载件固定连接，并且所述紧固元件具有至少一个弹性锁定元件，而部件锁定在所述至少一个弹性锁定元件上。根据本发明，提供了一种焊接至承载件的紧固夹具，例如通过形状匹配的方式与所述承载件相连。由此获得非常好的紧固力。承载件上可以设置多个这样的紧固夹具。在承载件上安装和紧固的部件随后就以简单的方式通过锁定部件开口或分别锁定紧固元件来进行。因此，就不再需要像现有技术中那样的具有外螺纹的紧固螺栓。而且，与现有技术相比，也不需要其他的紧固夹具了，这种紧固夹具是安装至具有紧固螺栓的部件上的。相反，部件的紧固可专门通过锁定设置在承载件上的紧固元件来实现。因此与现有技术相比，安装所需的部件更少。因此根据本发明制造的装置就更简单和更便宜，并且以更简单和更便宜的方式实现了部件在承载件上的安装。承载件，以及如果合适的话还有紧固到承载件上的部件由此能够构成本发明所述的装置的一部分。
根据一个实施例，紧固元件可以包括至少两个弹性锁定柱，所述弹性锁定柱远离承载件伸出。紧固元件例如可以通过引脚或附件而与承载件固定连接。弹性锁定柱可以相应地从该引脚或附件伸出。用这种方式，就能用很简单的方式实现部件开口上的锁定。为了简化部件通过其开口在紧固元件上的安装，紧固元件的横截面可以沿远离承载件的方向减小。具体地，锁定柱的横截面可以在其停止位置沿远离承载件的方向减小。在安装部件时，将锁定柱相应地向内压，使得锁定柱穿过部件的开口并锁定在开口后方。
根据另一个特别实用的实施例，每一个锁定柱都可以具有至少一个锁定凸部，其中每一个锁定凸部都包括一锁定面，所述锁定面面对承载件，其中锁定面在部件处于紧固状态下接合在部件的接合面上。
根据进一步的实施例，紧固元件可以包括焊接面，紧固元件通过焊接面被焊接至承载件，其中焊接面包括被焊接至承载件的焊接圆顶。通常被焊接至承载件的部件可以包括例如尖头，部件可以通过尖头被焊接至承载件。提供用于焊接至承载件的圆顶，例如半球形圆顶，使得在紧固元件和承载件之间有最大的接触面，并由此获得更强的焊接连接和更大的紧固力。
本发明还通过一种用于借助根据本发明第一种应用所述的装置将部件紧固在承载件上的方法来完成上述目标，其特征在于以下步骤：
-将衬套插入部件的开口内，
-将衬套安装在紧固元件上，其中将紧固元件的至少一个锁定元件向内压，
-部件通过其开口被推送通过紧固元件的至少一个锁定元件，并且衬套被拉离紧固元件并从部件开口取出，其中紧固元件的至少一个锁定元件回到其停止位置，并锁定在部件开口上。
本发明还通过一种用于借助根据本发明第一种应用所述的装置将部件紧固在承载件上的方法，来完成如篇首所述的目标，其特征在于以下步骤：
-将衬套，例如，从第一侧插入部件的开口内，其中将推送元件例如也在第一侧安装到衬套上，并且其中推送元件通过接合面接合在部件上，
-将衬套安装在紧固元件上，其中将紧固元件的至少一个锁定元件向内压，
-将推送元件沿着衬套在承载件的方向上推送，其中部件通过其开口推送通过紧固元件的至少一个锁定元件，
-将衬套拉离紧固元件，其中紧固元件的至少一个锁定元件回到其停止位置，
-将推送元件拉离部件，以使紧固元件的至少一个锁定元件锁定在部件开口上。
在根据第一种和第二种应用所述方法的情况下，衬套被插入对应的部件开口内，以使其沿承载件上对应紧固点的方向从部件伸出。衬套用于给通常细薄因此在尺寸方面不是非常稳定的部件提供用于安装在承载件上所需的稳定性。安装具体地需要向部件施加不算太小的压力。通过在部件开口内设置衬套或者分别设置这样的保持架，那么在细薄部件的情况下也能以简单的方式来完成安装。
在根据本发明第二种应用所述方法的情况下，衬套和相关推送元件用于把部件安装到承载件上。在实际安装之前，把衬套依次插入对应的部件开口内，以使衬套沿承载件上对应紧固点的方向从部件伸出。在本方法中，通过适当的接合面接合在部件表面上的推送元件位于部件的相对侧。用这种方式，部件就能通过简单的方式，例如人工地或者借助合适的工具，固定和定位在推送元件上从而用于安装。随后将衬套安装在相关的紧固元件上，其中衬套，如根据第一种应用的方法所述，将紧固元件优选设置的锁定柱向内压并将其固定在压缩位置。衬套的安装也可以通过推送元件，例如人工地或者借助合适的工具来完成。在紧固元件的锁定元件处于压缩的状态下，紧固元件的横截面，根据第一种应用的方法所述，在足够小的时候，使得部件借助于其相关的开口能够沿着紧固元件推送，尤其是通过锁定元件。这一点可以根据本发明第二种应用所述的方法，通过推送元件和衬套之间的相对移动来完成。具体地，推送元件被沿着衬套在承载件的方向上推送。由于推送元件接合在部件表面上，因此部件也被沿着承载件的方向推送，尤其是通过紧固元件的锁定元件。如果紧固元件的锁定元件现已返回其停止位置，那么部件就被夹固在承载件和锁定元件之间。这种返回到停止位置的动作，根据本发明的两种方法所述，会在衬套被拉离紧固元件时的情况下出现。在根据第二种应用的方法所述的情况下，衬套相对于推送元件移动而远离承载件。锁定元件因此回到其停止位置，从而不能再从紧固元件向下拉动部件。仍与部件表面相接触的推送元件随后被向下拉离，以使部件位于最终的安装位置。推送元件可以由此以适当的方式，例如通过工具等，固定在部件上，并且如果合适的话也可以在衬套已经从紧固元件拉离之后固定在承载件上。用这种方式，即可在安装期间避免部件不合需要的松开。例如，电动或液压装置可以用于固定推送元件。
利用根据本发明所述的两种方法，即可人工地或者通过合适的工具从而特别简单地并且基本上是自动地将部件安装到承载件上。在根据本发明所述方法的情况下所使用的衬套，以及如果合适的话在根据本发明所述方法的情况下所使用的推送元件也可以自然地构成根据本发明所述用于将部件紧固到承载件上的装置的一部分。
衬套和推送元件可以是独立的部件。衬套和推送元件也可以构成整体部件。衬套和推送元件可以相对于彼此移动，优选为可移位地移动。因此，例如通过合适的止挡件来避免衬套和推送元件相互间完全松开。因此可以简化部件的安装以及衬套和推送元件的重复使用。但是衬套和推送元件也可以彼此完全松开，并且仅在用于部件安装时才彼此接触，否则各自为完全独立的部件。
根据另一个实施例，衬套可以是圆柱形，其中衬套的外径至少略小于部件开口的直径。如果衬套的外径仅仅是略小于部件的开口的直径，那么衬套就可以在插入穿过部件开口之后接合在部件开口的内侧。因而可以避免衬套在安装期间从部件开口意外松开。用对应的方式，推送元件可以具有用于接纳衬套的圆柱形凹口，其中圆柱形凹口的直径至少略大于衬套的外径。推送元件可以是中空的圆柱形。
根据另一个实施例，衬套可以是中空的圆柱形，其中由于紧固元件的至少一个锁定元件，衬套的横截面小于紧固元件的最大横截面。因此，可以实现在安装衬套期间，减小紧固元件的横截面。
附图说明
以下利用附图来更加详细地介绍本发明的示范性实施例。在示意性示出的附图中：
图1是根据本发明所述装置处于第一安装状态的截面图，
图2是图1中的装置处于第二安装状态的截面图，
图3是图1中的装置处于第三安装状态的截面图，
图4是图1中的装置处于第四安装状态的截面图，
图5是图1中的装置处于第五安装状态的截面图，
图6是根据本发明另一个示范性实施例所述装置的截面图，
图7是根据本发明进一步的实施例所述紧固元件的透视图，
图8是图7中紧固元件的第一侧视图，以及
图9是图7中紧固元件的第二侧视图
具体实施方式
如未另行说明，相同的附图标记在附图中就表示相同的对象。在图示的示例中，提供了由金属制成的扁平承载件12，其可以涉及例如汽车的车身部件。扁平部件14在此应该被紧固到承载件12上，其可以涉及例如由金属或塑料制成的隔热板。为此，紧固元件16与承载件12固定连接。紧固元件16在此是由金属材料制成的整体冲压和弯曲的部件。它具有焊接至承载件12的引脚部分18。在图示的示例中，两个弹性锁定柱20在示例中从引脚部分18开始，远离承载件12向下延伸。例如，在图1中所示锁定柱20处于其停止位置。可以看出紧固元件16和特别是紧固元件16的锁定柱20的横截面，从锁定面22向着锁定柱20的自由端减小，其中锁定面22构成锁定柱20的锁定凸部的上端。
为了在承载件12上安装部件14，部件14具有与紧固元件16相关联的开口24。开口24的横截面略大于紧固元件16的引脚18的横截面，但小于紧固元件16在锁定柱20的锁定面22区域内的最大横截面。
根据本发明，另外还将衬套26和推送元件28用在位于承载件12上的紧固部件14。在图示的示例中，衬套26和推送元件28被设计为中空的圆柱形。因此衬套26的外径略小于部件开口14的直径。衬套26如图1中的安装状态所示，能够因此插入穿过部件14的部件开口24。插入穿过部件开口24的中空圆柱形衬套26的横截面因此小于紧固元件16在其锁定面22区域内的最大横截面。而且，推送元件28的圆柱形接收部分30的直径大于衬套26的外径，以使衬套26可以沿轴向在推送元件28的圆柱形接收部分30内移动。
现根据图1至图5介绍在承载件12上安装部件14。图1示出了用于在承载件12上安装部件14的初始状态。在该状态下，将衬套的一部分推送穿过部件14的部件开口24，以使图1所示的衬套26从部件14向上伸出。衬套26还位于推送元件28的圆柱形开口30内。推送元件28的顶部接合在部件14的底部。因此在该状态下，部件14由推送元件28支撑。图2中示出了下一个安装步骤。在图中部件14以及衬套26和推送元件28向上移动，其中衬套26被推送到紧固元件16上并且具体地推送到紧固元件16的锁定柱20上。弹性锁定柱20因此被向内压脱离停止位置，正如在图2的截面图中所示。在如图3所示的下一个安装步骤，将包括部件14在内的推送元件28沿着衬套26向上推送，直到部件14位于紧固元件16的锁定面22上方为止。如图4所示，随后将衬套26向下拉离紧固元件16，其中锁定柱20向外移动返回其停止位置。在图示的示例中，衬套26被完全拉离推送元件28。例如通过合适的液压或电动工具或者也可以人工的方法，将推送元件28固定就位。如图5所示，推送元件28随后也被从紧固元件16上向下取出。部件14因此也向下移动，直到其开口24的边缘紧邻紧固元件16的锁定面22为止。在图5所示的最终安装状态下，部件14被牢固地固定在承载件12和锁定柱20之间，特别是承载件12和锁定面22之间。
图6根据本发明的另一个示范性实施例示出了一种装置。就该装置，只提供了一个保持架式的衬套26插入到部件开口24内，而并没有提供推送元件。为了安装，具有衬套26的部件14被推送到紧固元件16上，其中锁定柱20相应地向内弹性变形。用这种方式，部件14借助于其开口24即可被推送通过锁定柱20。衬套26可以随后从部件开口24取出并从紧固元件16拉离，其中锁定柱20移动返回其初始位置并且锁定在部件开口24上。
在图7至图9中示出了本发明又一个实施例中的紧固元件16＇。该紧固元件16＇也是由金属材料制成的整体冲压和弯曲的部件。该紧固元件16＇也具有引脚部分18＇，两个支柱部分32＇从引脚部分18＇伸出。在每一个支柱部分32＇远离引脚部分18＇的端部都包括两个弹性插榫34＇，其中弹性插榫34＇共同构成了渐缩的插入区域，紧固元件16＇由此插入部件14的开口24内。每一个支柱部分32＇都进一步包括弹性锁定臂36＇，弹性锁定臂36＇沿引脚部分18＇的方向从相应的支柱部分32＇伸出。正如例如在图9中所示，锁定臂36＇向紧固元件16＇的外侧伸出。当紧固元件16＇被推入部件14的开口24内时，锁定臂36＇首先被推到一起并随后锁定在开口24上。引脚部分18＇具有四个对应的弹性锁定凸部38＇，以将部件14固定在锁定臂36＇和锁定凸部38＇之间。引脚部分18＇进一步包括焊接面40＇，由此将其焊接至图7到图9中未标示出的承载件12。焊接面40＇包括焊接圆顶42＇，焊接圆顶42＇通常具有半圆形状的并从焊接面40＇伸出。紧固元件16＇通过该焊接圆顶42＇焊接至承载件12。焊接圆顶42＇增大了焊接时的接触面并由此得到更强的焊接连接，从而获得更大的装置紧固性。

Claims (15)

1.用于将包括至少一个开口(24)的部件(14)紧固在承载件(12)上的装置，其中，至少一个紧固元件(16，16＇)从承载件(12)伸出并焊接至承载件(12)，所述至少一个紧固元件(16，16＇)包括至少一个弹性锁定元件，其特征在于所述装置包括衬套(26)，其中，通过将衬套(26)插入部件(14)的开口(24)内，当将衬套(26)安装到紧固元件(16，16＇)上时，紧固元件(16，16＇)的所述至少一个弹性锁定元件被向内压，从而部件(14)被推送通过紧固元件(16，16＇)的所述至少一个弹性锁定元件，通过将衬套(26)拉离紧固元件(16，16＇)并将其从部件(14)的开口(24)取出，紧固元件(16，16＇)的所述至少一个弹性锁定元件回到其停止位置，并锁定在部件(14)的开口(24)上，从而部件(14)被紧固在紧固元件(16，16＇)上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于紧固元件(16，16＇)包括至少两个弹性锁定柱(20)，所述弹性锁定柱(20)远离承载件(12)伸出。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于紧固元件(16，16＇)的横截面至少沿远离承载件(12)的方向分段减小。
4.如权利要求2或权利要求3所述的装置，其特征在于锁定柱(20)的横截面至少在其停止位置沿远离承载件(12)的方向分段减小，其中锁定柱(20)在安装部件(14)时被向内压，以使锁定柱(20)穿过部件(14)的开口(24)。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于每一个锁定柱(20)都包括至少一个锁定凸部，其中每一个锁定凸部都包括锁定面(22)，锁定面(22)面朝承载件(12)，其中锁定面(22)在部件(14)的紧固状态下接合在部件(14)的接合面上以防止部件(14)朝远离承载件(12)的方向运动。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述至少一个紧固元件(16，16＇)由金属材料构成。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于紧固元件(16＇)包括焊接面(40＇)，由此紧固元件(16＇)通过焊接面(40＇)被焊接至承载件(12)，其中焊接面(40＇)包括焊接圆顶(42＇)，焊接圆顶(42＇)被焊接至承载件(12)。
8.借助如权利要求1至6中的任何一项所述的装置，将部件(14)紧固在承载件(12)上的方法，其特征在于以下步骤：
-将衬套(26)插入部件(14)的开口(24)内，
-将衬套(26)安装在紧固元件(16，16＇)上，其中将紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件向内压，
-部件(14)通过其开口(24)被推送通过紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件，并且衬套(26)被拉离紧固元件(16，16＇)并被从部件(14)的开口(24)取出，其中紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件回到其停止位置，并锁定在部件(14)的开口(24)上。
9.借助如权利要求1至6中的任何一项所述的装置，将部件(14)紧固在承载件(12)上的方法，其特征在于以下步骤：
-将衬套(26)插入部件(14)的开口(24)内，其中推送元件(28)被安装在衬套(26)上，并且其中推送元件(28)通过部件(14)的接合面接合在部件(14)上，
-将衬套(26)安装在紧固元件(16，16＇)上，其中将紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件向内压，
-将推送元件(28)沿着衬套(26)在承载件(12)的方向上推送，其中部件(14)通过其开口(24)被推送通过紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件，
-将衬套(26)拉离紧固元件(16，16＇)，其中紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件回到其停止位置，
-推送元件(28)被拉离部件(14)，以使紧固元件(16，16＇)的所述至少一个锁定元件锁定在部件(14)的开口(24)上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于衬套(26)和推送元件(28)是独立的部件。
11.如权利要求9或权利要求10所述的方法，其特征在于衬套(26)和推送元件(28)构成一体部件。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于推送元件(28)具有用于接纳衬套(26)的圆柱形接收部分(30)，其中圆柱形接收部分(30)的直径至少略大于衬套(26)的外径。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于推送元件(28)是中空的圆柱形。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于衬套(26)是圆柱形，其中衬套(26)的外径至少略小于部件(14)的开口(24)的直径。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于衬套(26)是中空的圆柱形，其中，由于紧固元件(16，16＇)的至少一个锁定元件，衬套(26)的横截面小于紧固元件(16，16＇)的最大横截面。
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