CN103375463B - 板组件保持器及使用方法 - Google Patents

Abstract

板组件包括保持器、第一板和第二板。焊接螺柱从第一板延伸。第二板邻近第一板定位，且限定了围绕焊接螺柱的孔。保持器包括底座和螺母。底座包括环形盖和圆柱形引导特征部。螺母具有径向翅片，所述径向翅片中的一个是倾斜的。圆柱形引导特征部定位在孔内，且围绕焊接螺柱。径向翅片中的一个邻近盖的上表面定位，而径向翅片具有接收在盖所限定的开槽内的倾斜表面，以将螺母固定至底座和螺柱。突起可布置在螺母的内开孔上。还公开了一种在板组件中使用保持器的方法。

Description

板组件保持器及使用方法

技术领域

本发明涉及一种板组件保持器及其使用方法。

背景技术

螺柱焊是电焊的特殊形式，其中螺纹紧固件的头部被端部焊接至部件的表面。焊接螺柱通常用在制造处理中，以对准和联接相邻的金属片件。然而，焊接螺柱难以精确地焊接至部件。因此，材料、包装空间和在给定的制造环境中的处理步骤中存在很多可能的尺寸变化。总之，这种变化使安装的焊接螺柱相对难以与匹配的螺母和金属片件的另一件定位。

发明内容

这里公开的板组件包括相邻的第一和第二板、焊接至第一板且从第一板延伸的焊接螺柱、以及板组件保持器。第二板限定了围绕焊接螺柱的孔。保持器粘接或以其他方式牢固地附接至第二板，从而形成第二板的组件部分（POA）部件。

保持器包括底座和螺母。底座包括环形盖和相对于该盖正交布置的圆柱形引导特征部。盖具有限定了开槽的外壁。螺母具有一对径向地延伸的（径向）翅片。一个径向翅片邻近盖的上表面定位。另一个径向翅片被接收在盖的开槽内，从而将螺母固定至底座和螺柱。

这里还公开了一种可以用于具有焊接螺柱的板组件的保持器。保持器包括底座和螺母。底座包括环形盖，所述环形盖带有限定了开槽的外壁。底座限定了相对于盖正交布置的圆柱形引导特征部。当圆柱形引导特征部安装在板组件内时，该圆柱形引导特征部围绕焊接螺柱。螺母包括一对径向翅片。径向翅片中的一个邻近盖的上表面定位。另一个径向翅片被接收在盖所限定的开槽内，从而将螺母固定至底座。

一种在板组件中使用保持器的方法包括提供如前面描述配置的保持器，进而将圆柱形引导特征部定位在板组件中的一个板所限定的孔内。该方法还包括邻近盖的表面定位螺母的一个径向翅片和将螺母的另一个径向翅片插入由盖的外壁所限定的开槽内。插入开槽内的径向翅片具有用于将焊接螺柱引导至螺母内的倾斜表面。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是使用本公开保持器的示例板组件的示意性侧视剖面图。

图2是可用于图1中所示的板组件的保持器和焊接螺柱的示意性透视图。

图3是图2中所示的保持器的底座的示意性透视图。

图4是图2中所示的保持器的螺母的示意性剖面图。

图5是描述了用于形成图1中所示的板组件的示例方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在若干幅视图中代表相同或相似的部件，图1中的示意性剖视图中显示了示例性板组件10。板组件10包括使用保持器30联接的相应的第一和第二板14和18。保持器30可以在组装至第一板14之前通过手或经由自动化处理被安装至第二板18。下面参考图2-4进一步详细描述了保持器30的各元件。此外，下文中参考图5叙述了使用保持器30连同图1的板组件10或任何其他合适的板组件的示例性方法100。

图1的第二板18可包括绝缘体20，例如一片材或一层乙烯醋酸乙烯酯（EVA）。当第二板18被配置为车辆后板时，EVA片材的使用特别有益，所述后板即将乘客车厢与后备箱分开的板组件。在这种示例实施例中，绝缘体20可以粘性地粘连至第二板18的副板21，例如纺织纤维（例如玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和/或纤维混合物）的一个或多个片材。

第二板18可使用多个焊接螺柱12而被附连至第一板14，为了示意的简明，图1中仅示出了所述焊接螺柱中的一个。在第二板18的安装之前，每个焊接螺柱12的头部13被焊接至第一板14的表面16，如本领域所理解的。如上所述，难以执行这种焊接并保持焊接螺柱12的精确的轴向对准，这潜在地导致某一程度上的尺寸变化。由于包装空间、处理要求和其他因素，可存在其他尺寸变化。

此外，图1中所示的第二板18限定了孔19。孔19具有直径D0，焊接螺柱12通过所述直径而延伸穿过第二板18，即，相对于焊接螺柱12的中心轴线11轴向地延伸。保持器30具有由于尺寸变化而不同于焊接螺柱12的轴线11的轴线111。本保持器30进而被配置为帮助吸收一些这种尺寸变化，并从而帮助操作者在将第二板18连接至第一板14时定位焊接螺柱12。

在一个特定实施例中，图1中所示的保持器30可以由聚烯烃合金构成，所述聚烯烃合金即聚丙烯塑料和乙丙烯（EP）或乙烯-丙烯-二烯三元共聚物单体的合金。已知这种材料与EVA相容，进而可用在上述的车辆后板/EVA绝缘体20的实施例中。另外，这种材料使保持器30能够通过手被安装在焊接螺柱12上。由于结构的材料和/或空间限制，在某些应用中可要求手动安装。另外，通过避免工具的使用，手动安装可有助于加快安装工序和降低成本。

图1的焊接螺柱可以是本领域已知的M6x1类型的焊接螺柱。在这种非限制性实施例中，由第二板18限定的孔19可具有12mm至14mm的直径。在另一个实施例中，该直径可以是大约13.8mm±0.5mm。在同一实施例中，保持器30的螺母40可被设定尺寸以在安装中可以吸收大约2.6mm±0.5mm的尺寸变化。然而，在其他应用中，保持器30的变化的尺寸和/或材料特性将允许保持器30用于任何直径的孔19或任何典型尺寸的焊接螺柱12，和/或吸收更大水平的尺寸变化。

除了螺母40之外，图1中所述的保持器30包括底座32，所述底座具有圆柱形引导特征部34和环形盖39（见图2）。盖39具有下侧33，所述下侧使用胶水或另外合适的黏合材料附着至绝缘体20的暴露表面52。圆柱形引导特征部34定位在第二板18的孔19内。底座32的其他结构元件（包括引导特征部34）将参考图2和3作进一步的详细描述。

图1的螺母40可包括从螺母40的中心开孔43延伸的径向定位突起49，如下文参考图4所描述的。至少一些定位突起49可接触焊接螺柱12，以帮助阻止第二板18从第一板14分开。螺母40被设计为相对于孔19浮动，或更确切地是在圆柱形引导特征部34的内直径（如图3中的尺寸D₅所指）范围内浮动。以此方式，螺母40在其安装中吸收尺寸变化。

尺寸D₁限定在壁38和下翅片144的边缘表面58之间，所述壁部分地限定了开槽36（见图2）的边界。另一个距离D2限定在该39的上层35（见图2和3）的内圆周壁48和螺母40的颈壁50之间。颈壁50（其也在图4中示出）限定了使上翅片44和下翅片144彼此分开的颈部区域，其中颈壁50具有如图4中所示的尺寸D₇。在一个实施例中，当螺母40相对于底座32安装时，图1中的距离D₁和D₂相等，或大约相等，即如果具有偏差，则在两个直径中较大直径的±5%内。

如上所述，焊接螺柱（例如图1的示例焊接螺柱12）难以精确轴线对准地焊接。即使如果焊接螺柱12合适地对准，典型车辆内或其他系统中的受限的封装空间会使相对大的板（例如第二板18）的安装复杂化。下文中参考图4所述的螺母40的构造对在有挑战性的环境中的操作者提供了灵活性。

参考图2，更详细地显示了相对于焊接螺柱12处于安装位置的保持器30。底座32是大致T形。即，底座32包括环形盖39，其相对于引导特征部34正交布置，反之亦然，以形成大致T形的外形。盖39和引导特征部34可整体形成，或它们可以分别形成并焊接或粘接起来。

盖39的外壁26限定了如上所述的开槽36，所述开槽至少部分地将盖39分成上层35和下层135。上层35限定了楔形开口54。如上参考图1所述，盖39的下侧33可在暴露表面52处黏接/附着至绝缘体20。

盖39的上表面31可附接至可选的C形阻尼件22，例如棉絮带或其他合适的材料。这种阻尼件22可具有朝向所示的开槽36取向的锥形面23，以使翅片44进入底座32的盖39变得容易。阻尼件22可有助于吸收额外的噪音/振动，同时提供螺母40对底座32的改进的滑动特性。这种特性在必须达到严格的噪音、振动和平稳标准（noise,vibration,and harshness(NVH)standards）的应用中是令人满意的。

图2中示出的螺母40包括一对径向翅片44、144。翅片44相对于底座32的相对位置形成上翅片，并因此从此之后将翅片44称为上翅片44。同样，翅片144从此之后称为下翅片144。上翅片44邻近盖39的上表面31定位，或邻近可选阻尼件22的上表面（即邻近头部42的表面）定位。下翅片44被接收在开槽36中。开槽36的尺寸帮助底座32和任何围绕下翅片144的空间（例如图1中所示的尺寸的D₁）在安装期间吸收螺母40的一些运动。相应的翅片44、144与头部42整体形成或焊接至头部42，所述头部例如如图所示的六边形头部。

参考图3，底座32的上层35与下层135分开经校准的距离D₃。距离D₃和开槽36大到足以容纳下翅片144。圆柱形引导特征部34具有外直径D₄和内径D₅。外直径D₄比图1中所示的孔18的直径D₀略小例如1mm，以允许引导特征部34无干涉地插入孔19中。内径D₅基本上大于焊接螺柱12的直径，最佳如图1所示。

上层35限定了邻近开口54的一对径向保持突起37。每个保持突起37具有侧壁46。突起37可通过在上层35的内圆周壁48内形成U形槽口56而被构造。当螺母40安装在盖39内时，图4的颈壁50将接触壁46。当螺母40插入盖39时，U形槽口56有助于保持突起37的弯曲。

保持突起37是有弹性的以使螺母40进入底座32的盖39变得容易，且取向为径向向内，即朝向轴线111。保持突起37接合图2的螺母40，从而阻止在运输、操作或安装期间螺母40从底座32不经意的分离。图3中所示的其余元件在上文参考图2进行描述。

参考图4，该图是示意性的且不相对于图3成比例，螺母40包括如上文参考图2所述的上和下翅片44和144，且具有由开孔43限定的内径D₆。翅片44、144相对于螺母42布置，后者具有外直径D₈。图3和4是示意图，从而不成比例。然而，在任何实施例中，图4的直径D₆小于图3的直径D₅，而直径D₅和D₆都超过图1中所示的焊接螺柱12的外直径。

在一个示例实施例中，与下翅片144分开距离D₇的上翅片44可以是具有顶表面45的实心圆形盘状件。这里，尺寸D₇略大于图3中所示的上层35的厚度。顶表面45在水平/平坦的平面上。上翅片44的下侧145通过形成对图3中所示的底座32的上表面31的密封或对图2中所示的可选的C形阻尼件22上表面的密封而有助于避免噪音侵入。

下翅片144包括倾斜的下表面47。倾斜的下表面47相对于水平面形成经校准的角度θ。在一个实施例中，角θ是10到20度。在另一个实施例中，角θ是大约15度，即15度±0.5度。这种倾斜的下表面47的使用可有利于图1和2中的焊接螺柱12通过相对于螺母40引导焊接螺柱12在安装期间的定位。例如，沿箭头80的方向安装的焊接螺柱12（其中心轴线11与箭头80相同方向）将接触倾斜的下表面47。保持器30上持续的力将沿倾斜的下表面47以箭头90的方向移动螺母40，进而将螺母40引导进入相对于焊接螺柱12的安装位置。倾斜的下表面47还形成阻挡从图1的第一板14方向传来的噪音的屏障。

螺母40还包括上文中参考图1所述的多个定位突起49。每个定位突起49从螺母40的开孔43延伸。至少一些突起49以经校准的角度向上（即朝向图2中所示的头部42）成角度，且还径向向内（即朝向图3中所示的轴线111）成角度。经校准的角度在一个实施例中可以是大约60至65度，以帮助保持螺母40相对于焊接螺柱12的定位，如下所解释的。可以以多种方式完成突起49的形成，包括以一个厚度形成开孔43，随后则侵蚀或移除材料以形成突起49。突起49还可分开形成并超声焊接至开孔43。

成角度的定位突起49也是有弹性的。从而继续参考图1，当被安装时，焊接螺柱12可推压突起49抵靠中心开孔43，任何远离焊接螺柱12定位的突起49可朝向焊接螺柱12引导螺母40。突起49的使用可以使图1和2的焊接螺柱12的插入和保持变得容易，还可以帮助满足人体工程学的力的要求，例如用于手动的安装效果。

参考图5，显示了用于板组件（例如图1的示例板组件10）的方法100。方法100开始于步骤102，其中提供了上面描述的保持器30。

步骤104可包括将胶水或其他合适的粘结剂应用至图2中所示的底座32的下侧33，并进而将同一视图中所示的底座32的圆柱形引导特征部34插入由图1的第二板18限定的孔19中。在将底座32挤压至第二板18，或更精确地，挤压在绝缘体20的暴露表面52上直到粘结剂变形之后，可立即发生所述插入。底座32有效地成为第二板18的一部分。方法100随后进行至步骤106。

可替换地，可以首先将胶水施加在孔19周围，即在暴露表面52上，并进而将引导特征部34插入至孔19内并将下表面33设置在暴露表面52上。然而，这种处理可浪费粘结剂，例如通过比盖39的圆周下表面33施加更多的粘结剂，一些粘结剂可进入孔19，导致在引导特征部34的底座处结块，这会在安装板10时限制焊接螺柱12穿过孔19。

在步骤106处，图4的上翅片44（即如上所解释的具有平坦表面或外形的翅片）被邻近图2中所示的盖39的上表面31定位，或可替换地邻近同一视图中所示的C形阻尼件22定位。同时，下翅片44（即图4中所示的具有倾斜的下表面47的翅片）被插入盖39所限定的开槽36中，以从而将螺母40固定至底座32。方法100随后进行至步骤108。

在步骤108中，提供了另一个板以及相伴随的焊接螺柱，所述板例如为图1中的第一板14。

在步骤110处，图1和2的焊接螺柱12被放置在图1中所示的孔19内，从而孔19围绕焊接螺柱12。步骤110的动态元件可以是与第一板14相对的第二板18，即焊接螺柱12在孔19内的布置可以实施为绕焊接螺柱12定位孔19。当步骤110完成时，方法100进行至步骤112。

在步骤112处，图2的螺母402可由操作者（即手动地）推动到焊接螺柱12上，从而连接相应的第一板和第二板14和18。由于螺母40不是带内螺纹的，图1的焊接螺柱12可设置外螺纹仅达到用于接合图4中所示的突起49必须的范围。图1的保持器30从而在用作第二板18的POA部件的同时吸收材料、过程和安装的变形。

如果以后为了检修或重新组装而移除板18，可以旋转螺母40从而将其从焊接螺柱12移除。在该例子中，底座32和螺母40可保持附接至第二板18。这时，方法100将在步骤108处重新开始，如图5中的方块图所示。

可替换地，螺母40可安装在底座32的盖39内。进而螺母40和底座32被附接至第二板18的表面52。相比分开地提供螺母40和底座32，该替换实施例对保持器30的供应方更容易。为了更加简单、降低复杂性和保护保持器30，图1中的第二板18的供应方更愿意按如上所述安装保持器30，即通过将底座32附接至第二板18并之后按压螺母40使其进入底座32。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种板组件，其包括：

第一板；

从第一板延伸的焊接螺柱；

第二板，其邻近第一板定位，其中第二板限定了围绕焊接螺柱的孔；和

保持器，其具有：

底座，其包括环形盖和圆柱形引导特征部，其中圆柱形引导特征部相对于环形盖正交布置；和

螺母，其具有一对径向翅片；

其中：

环形盖限定了开槽；

圆柱形引导特征部定位在第二板的孔内，且围绕焊接螺柱；

径向翅片中的一个在开槽之外邻近环形盖的表面定位；且

另一个径向翅片是倾斜的，其接收在环形盖的开槽内，从而将螺母固定至底座和螺柱。

2.如权利要求1所述的板组件，其中第二板包括副板和绝缘体，该绝缘体邻近该副板定位，且其中底座的下侧附接至绝缘体，从而绝缘体定位在副板和底座之间。

3.如权利要求2所述的板组件，其中绝缘体由乙烯醋酸乙烯酯构成，而副板由纺织纤维构成。

4.如权利要求1所述的板组件，其中螺母包括布置在螺母的中心开孔上的多个径向朝内突出的定位突起。

5.如权利要求1所述的板组件，其中倾斜径向翅片具有当螺母被连接至底座时相对水平面形成10至20度的经校准角度的表面，且其中，当倾斜的径向翅片接触焊接螺柱时，经校准的角度足以将螺母朝向焊接螺柱引导。

6.一种用于板组件的保持器，该板组件具有经由焊接螺柱联接的一对板，其中一个板限定了孔，所述保持器包括:

底座，其包括：

环形盖，其限定了开槽；和

圆柱形引导特征部，其具有小于孔的直径的外直径和大于焊接螺柱 的直径的内直径；和

螺母，其包括一对径向翅片，其中径向翅片中的一个具有倾斜表面；

其中：

径向翅片具有倾斜的表面，该径向翅片接收在通过环形盖限定的开槽内，从而将螺母固定至底座；且

另一个径向翅片在开槽之外邻近环形盖的表面定位。

7.如权利要求6所述的保持器，其中螺母包括布置在螺母的中心孔上的多个径向朝内突出的突起。

8.如权利要求6所述的保持器，其进一步包括：

阻尼件，其邻近底座的表面定位。

9.如权利要求6所述的保持器，其中倾斜的表面相对于水平面形成经校准的10至20度的角度。

10.如权利要求6所述的保持器，其中：

开槽至少部分地将环形盖分成上层和下层；且

上层限定了一对向内延伸的径向突起，所述突起接合螺母。