CN111022467A - 铆钉紧固件组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种紧固件组件，包含紧固件本体，该紧固件本体包括颈环和接收柱，该接收柱具有在其内表面上的突出体，和具有螺纹部分的销。该突出体被配置为与螺纹部分接合并配合。

Description

铆钉紧固件组件及其使用方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求享有2018年10月10日提交的序列号为62/744,000，名为“铆钉紧固件组件及其使用方法(Rivet Fastener Assembly and Method of Use Thereof)”的美国临时专利申请的优先权，以上申请的所有内容将完全被列入本项申请中作参考。

关于联邦政府赞助的研究或开发

不适用

序列表

不适用

发明背景

1.发明领域

本公开总体涉及到紧固件组件并且，更具体的涉及到具有铆钉本体和通过绕轴旋转与铆钉本体配合的销的紧固件组件。

2.发明背景描述

紧固件组件可以用于多种应用，包括汽车制造。例如，面板，例如内部框架面板或外部门面板，可以用紧固件组件固定于另一个面板或部件。具体的例子包括可以固定于外部门面板的内部框架面板。现有技术典型的紧固件组件包括铆钉或铆钉组件，该铆钉组件被配置为在孔内配合以将多个部件固定在一起。当载荷或力施加于紧固件组件或当载荷或力施加于紧固件组件附近的区域或远离紧固组件的区域时，这种传统的现有技术的紧固件组件可能会随着时间丧失固位力。因此，需要一种具有改善的固位力并且功能多变的紧固件或紧固件组件。

发明内容

一方面，紧固件组件包括一个具有环形颈环和接收柱的紧固件本体。该接收柱包括第一组腿，第二组腿和至少一个在接收柱内表面上的径向突出体。

在相关的实施例中，该紧固件组件包括紧固件本体和销。在这些实施例中，紧固件本体包括颈环和接收柱，在接收柱的内表面上具有突出体，并且销包括螺纹部分。

在一些方面，该销被配置为在接收柱中定位并进一步包括加固腿，该加固腿被配置为在销旋转时折弯。进一步的，该加固腿可以包括第一组腿和第二组腿。接收柱还包括下部远端，并且突出体可与螺纹部分配合以在销旋转时将下部远端相对于销移动。该加固腿也可被配置为在销旋转时屈服。

在进一步方面，颈环可包括径向突出体。在这些实施例中，销可以在销的旋转过程中始终保持与径向突出体接合。进一步说，接收柱可包括在接收柱内表面圆周上等距设置的四个径向突出体。环形边缘也可在第一组腿和第二组腿之间延伸，并且该环形边缘可包括数个凹入表面。

在另一方面，紧固件组件包括具有颈环和接收柱的紧固件本体和销。进一步说，接收柱被配置为在销旋转时屈服。

在一些实施例中，接收柱可包括远端壁并且颈环可包括底面。接收柱可以在底面和远端壁之间延伸。在进一步方面，销可以包括头部，并且在屈服状态下销的头部到接收柱的远端壁之间的距离可小于在初始状态下销的头部到接收柱的远端壁之间的距离。进一步说，在屈服状态下销的头部到颈环底面的距离可等于在初始状态下销的头部到颈环底面之间的距离。接收柱可进一步包括加固腿，该加固腿被配置为在销旋转时折弯，并且加固腿可包括第一组腿和第二组腿。环形边缘也在第一组腿和第二组腿之间延伸，并且下部环形边缘可在第二组腿和远端壁之间延伸。进一步说，环形边缘包括凹入表面。

在一个进一步方面，紧固件组件包括具有颈环和接收柱的紧固件本体，和具有头部的销。接收柱被配置为在销旋转时折弯，并且在屈服状态下销的头部到颈环底面之间的距离等于在初始状态下销的头部到颈环底面之间的距离。

本公开的前述和其他方面和优势将在以下描述中出现。在描述中，参照附图，附图构成描述的一部分，并且通过本公开的优选配置展示。然而，这种配置不一定代表本公开的全部范围，并且这里参照权利要求来解释本公开的范围。

附图说明

当考虑下面的详细描述时，本公开将被更好的理解，并且除了以上提出的，其它特征、方面和优势将变得显而易见。这些详细描述参考以下附图。

图1是紧固件组件的前侧，顶侧和右侧等距视图，该紧固件组件包括销和铆钉本体，其中紧固件组件以未装配的配置展示；

图2是图1展示的紧固件组件的前侧，顶侧和右侧等距视图，该紧固组件被图示为处于第一装配配置；

图3是图2的紧固件组件的右侧正视图；

图4是图3沿着线4-4的剖视图；

图5是图3的一部分的放大视图；

图6是图4的一部分的放大视图；

图7是图2的紧固件组件的前侧正视图；

图8是图1铆钉本体的右侧正视图；

图9是沿着图8的剖切线9-9得到的剖视图；

图10是图8铆钉本体的后侧正视图；

图11描述了图3中处于第二装配配置下的紧固件组件；

图12是沿着图11中的剖切线12-12得到的剖视图；

图13是图11的紧固件组件的前侧正视图；以及

图14显示了图11的紧固件组件与第一和第二部件紧密配合。

在详细说明公开的实施例之前，要理解本公开的应用不局限于下面的描述所阐述或附图中所展示的部件的结构和布局的细节。本公开能够具有其它实施例并且能以多种方式实践或实行。并且，要理解这里使用的措辞和术语意在描述，并不应该被当作限制。“包括”和“包含”及其变化形式的使用意在包含其后列出的项目及其等价物，也包含附加项目及其等价物。

具体实施方式

本公开的某些实施例提供一种紧固件组件，该紧固件组件被配置为将多个部件——例如第一部件和第二部件——接合并固定在一起。进一步的实施例提供了一种紧固件组件，该紧固件组件被配置为通过绕轴旋转和更具体地紧固件组件的部件的绕轴旋转在若干操作状态之间转变。多种实施例还提供一种紧固件组件，该紧固件组件被配置为接合并固定具有不同厚度的部件，以及提供一种紧固件组件，其被配置为具有多个操作或紧固状态。

根据本公开的一个方面，图1-14描述了紧固件组件100，该紧固件组件100具有销102和铆钉本体104。更具体地，图1描述了处于未装配或非操作配置下的紧固件组件100，图2-7描述了处于第一装配或操作配置下的紧固件组件100，并且图11-13描述了处于第二装配或操作配置下的紧固件组件100。参照图14，显示了接合并固定于第一部件和第二部件的紧固件组件100，在这里将进一步讨论。这里还将进一步讨论，尽管仅显示了处于两种装配或操作状态下的紧固组件100，但紧固件组件100可以具有数个其他操作状态。

转到图1，销102包括头部106和从头部106纵向延伸的轴108。头部106包括上部110和下部112，并且在本实施例中，上部110至少部分地被数个平面壁114和顶面116限定。下部112包括位于头部106的底面120的边缘118。在这种特定配置中，上部110包括六个壁114，其大体具有六角螺旋传动结构的特征。照此，使用者在使用时可以旋转销102的头部106，乃至使销102的轴108旋转。例如，对于图1-14描述的实施例，使用者可以用扳手旋转销102的头部106。

还考虑头部106可以使用其它配置。例如，考虑可以提供更多或更少数量的壁114。事实上，上部110可包括三个壁，或四个壁，或五个壁，或八个壁，或十个壁。实际上，可提供任意数量等距间隔的壁以允许通过施加转矩使上部110的旋转。在其它实施例中，上部110可以包括现有技术中已知的其它螺旋传动结构传动，例如带槽的传动结构(例如，狭槽或十字传动结构)，十字形传动结构(例如，内梅花头螺钉或十字槽F型传动结构)，内嵌传动结构(例如方形或六角传动结构)、内六角传动结构(例如内梅花头螺钉传动结构或多边形传动结构)、三点式传动结构或特殊传动结构。换句话说，根据这里讨论的实施例，销102的头部106被配置为使得使用者可以向销102施加转动力以使销102轴向旋转。

不管上部110采用的具体结构为何，合需的结构将允许头部106转动并因此允许轴108转动。这种转动允许一个或多个接合特征122，例如，当前实施例中的螺纹，接合铆钉本体104的一部分，将在下文有更多细节描述。

参考图1-4，铆钉本体104包括颈环124。本实施例的颈环124包括大体环形的结构，例如，圆形外部几何形状，具有贯穿其中的开口126。然而，其它外几何结构也被考虑，例如，方形，矩形，椭圆形或任何其它形状。颈环124包括底面128，底面大致平坦并垂直于轴线4-4(参见图3)。侧壁130也在底面128和斜面132之间延伸。在其它实施例中，表面132可以采用其它直线形状，可以是曲线的，或是两者的结合。

转到图1和图6，颈环124中提供凹槽134并且凹槽134被一个或多个壁限定。在本实施例中，凹槽134被壁136限定，壁136大体呈凹形，并包括从壁136延伸的径向突出体137(参见图4和图6)。然而，本领域技术人员考虑到壁136(或一些壁)可以采用其他形状。例如，壁136可以具有平坦的或V形的轮廓。

开口126可以在壁136内居中，并与轴线A-A(参见图1)同心。接收柱138延伸至铆钉本体104的底面128下方并且包括内部通道140，该内部通道与开口126连通(参见图1,4和9)。内部通道140进一步延伸至铆钉本体104一侧上的第二开口142，第二开口142与开口126相对。在一个优选的实施例中，开口126，内部通道140和第二开口142同心地布置或对准。例如，如图1所示，开口126，内部通道140和第二开口都围绕轴线A-A延伸。

特别参照图1和8-10，接收柱138可包括第一组腿150，在其间具有径向间隙152，和第二组腿154，在其间具有径向间隙156。在这个具体实施例中，第一组腿150比第二组腿154长。在一个优选的实施例中，第一组腿150至少比第二组腿154长至少1.25倍，或比第二组腿154长至少1.5倍，或比第二组腿154长至少2倍。此外，中间环形边缘158位于第一组腿150和第二组腿154之间，并且在第二组腿154下方是下部环形边缘160，其接近下部外边缘162，该外边缘162限定了第二开口142(参见图9)。中间环形边缘158可包括一个或多个凹入表面164(参见图5)，其位于第一组腿150和第二组腿154之间。

依然参照图1和图8-10，第一组腿150可以各自，单独地，包括具有挠性的桥接部或中间部分166，该中间部分166包括与径向间隙152有相同延伸范围的切去部分或凹口168。第二组腿154也可包括具有挠性的桥接部或中间部分170，该中间部分170包括与径向间隙156有相同延伸范围的一个或多个凹口172。第一组腿150和第二组腿154的具有挠性的中间部分166,170可使腿150,154在操作使用时向外弯曲，这里将进一步讨论。

如图9所示，接收柱138还包括在接收柱138内表面182上的一个或多个径向突出体180。在具体实施例中，铆钉本体104及其接收柱138，包括四个径向突出体180，该径向突出体180围绕铆钉本体104的内表面182的圆周等距地布置(参见图9和10)。进一步的，在这个具体实施例中，径向突出体180邻近下部外边缘162并且彼此错开，以使得一些径向突出体180相比于其它径向突出体180离下部外边缘162更近。

特别参考图1，销102可以通过将销102的尖端184插入颈环124的开口126以定位在铆钉本体104内。进一步说，限定凹槽134的表面，例如壁136，可以提供引导功能以使尖端184在开口126内对准，从而尖端184可以插入接收柱138的内部通道140。更具体地，销102可以插入铆钉本体104直到头部106的边缘118(或者底面120)靠近壁136的径向突出体137。在优选的实施例中，头部106的边缘118(或者底面120)与径向突出体137并置(参见图6)。

如上文提到的，销102的上部110包括螺旋传动结构，在本实施例中被描述为六角螺旋传动结构。照此，工具(未显示)在使用时可与上部110配合以旋转销102。进一步说，一旦头部106的边缘118或底面120接近或接触径向突出体137，该径向突出体137可以起到垫圈的作用。更进一步说，销102的旋转受到与接合特征122(在本实施例中被展示为螺纹)旋转地接合的径向突出体180的影响。

更具体的，销102的上部110的旋转导致径向突出体180沿着接合特征122移动，以允许下部环形边缘160朝着头部106纵向平移。这种移动还允许具有挠性的中间部分166和具有挠性的中间部分170向外弯曲，参见图11-13。在本实施例中，凹口168和凹口172还起到控制或阻止铆钉本体104的旋转的作用。例如，凹口168可以改变施加于中间部分166力的方向，使之朝向第一组腿150的刚性部分，例如，第一组腿150不可挠的一部分。销102还包括卸荷部分188，例如，没有接合特征122或螺纹的部分，其可以防止铆钉本体104的过度旋转。更具体地，一旦铆钉本体104的径向突出体180与卸荷部分188平齐，铆钉本体104的旋转便停止。

铆钉本体104的径向突出体180和销102的接合特征122之间的配合还增加了紧固件组件100的固位力。更具体地，无论紧固件组件100处于第一装配状态(例如图3和4所示)或者第二装配状态(例如图11和12所示)，一个或多个径向突出体180坐落在接合特征122上或与接合特征122接合。照此，当大负载施加到第一组腿150和/或第二组腿154上时，径向突出体180和接合特征122防止下部环形边缘160朝着销102的尖端184轴向或纵向移动。

在使用过程中，如上文所述，使用者首先将销102插入铆钉本体104。然后通过使径向突出体180和接合特征122相互配合来将销102与铆钉本体104旋转地接合，从而提供如图2-7所示处于第一，装配状态的紧固件组件100。接着，使用者可将装配的紧固件组件100穿过一个或多个面板插入。例如，如图14所示，紧固件组件100可以分别插入第一面板190和第二面板192的第一或第二孔(未显示)。更具体地，紧固件组件100可以穿过第一和第二面板190,192的孔定位从而使边缘118或底面128接近和接触或接合第一面板190的外表面194。

在将紧固件组件100穿过第一和第二面板190,192的第一和第二孔插入之后，使用者旋转销102的上部110。当旋转销102的上部110时，下部环形边缘160沿着接合特征122纵向移动。下部环形边缘160的继续移动导致具有挠性的中间部分166和具有挠性的中间部分170向外弯曲。尤其，使用者可以旋转上部110直到第一组腿150的第一侧196接触第二面板192的后侧198。此外，第二组腿154可以向外弯曲以至于它们贴近第一组腿150并为其提供支持。照此，第二组腿154可由比第一组腿150更坚硬或更坚固的材料组成。

如上文讨论，当销102的下部112旋转时，下部环形边缘160沿着接合特征122纵向移动。在此轴向旋转的过程中，销102下部112的底面120与铆钉本体104的颈环124的底面128之间的距离保持不变。例如，如图4和12所示，销102的下部112的底面120与铆钉本体104的颈环124的底面128之间的距离相同。进一步说，在这个特定的实施例中，销102的下部112的底面120在销102的相对于铆钉本体104的轴向旋转过程中与铆钉本体104的径向突出体137接触。

相反地，当相对于铆钉本体104旋转销102时，销102下部112的底面120和铆钉本体104的下部外边缘162之间的距离减小。进一步说，当销102旋转时，销102的尖端184与铆钉本体104的下部外边缘162之间的距离增加，并且当销102旋转时，销102的尖端184与铆钉本体104的颈环124的底面128之间的距离保持不变。

尽管紧固件组件100只被显示为处于第一装配状态(例如，见图3)和第二装配状态(例如，见图11)，但考虑当紧固件组件100在第一装配状态和第二装配状态之间转换时，销102相对于铆钉本体104的轴向旋转可能在任何时间停止。例如，在图3所示的第一装配状态和图11所示的第二装配状态之间的转换过程中，销102相对于铆钉本体104的轴向旋转可以中途停止。在这个具体实施例中，第一组腿150和第二组腿154只会部分地屈服。照此，紧固件组件100可以具有多个装配状态，这提供了使用紧固件组件100时的可变性。尤其是，这种可变性允许紧固件组件100固定具有多种宽度的组件。例如，如果紧固件组件100用于将具有小结合宽度的部件固定在一起，销102可以轴向旋转以至于第一组腿150和第二组腿154完全屈服。在另一方面，如果紧固件组件100用于将具有大结合宽度的部件固定在一起，销102可以轴向旋转至较小的角度以至于第一组腿和/或第二组腿154仅部分地屈服。

紧固件组件100的销102还可以在相反方向旋转。销102在相反方向的旋转可以导致下部环形边缘160，和其下部外边缘162，朝着销102的尖端184移动并远离铆钉本体104的底面128。实际上，销102在相反方向的旋转使得紧固件组件100从第二装配状态(参见图11)转换回到第一装配状态(参见图3)。例如，在使用过程中，当使用者想要将紧固件组件100从部件(例如，第一部件190和第二部件192)移走时，紧固件组件100的销102可以在相反方向旋转。

参照图5，中间环形边缘158包括凹入表面164，凹入表面164还为紧固件组件100提供能量支持。更具体地，一旦紧固件组件100处于第二、装配状态(如图14所示)，一旦力施加于紧固件组件100，第一面板190和/或第二面板192，凹入表面164可以为紧固件组件100提供挠性。如图8最清楚地显示，下部环形边缘160还可以包括一个或多个凹入表面200并且接收柱138的上部还包括一个或多个凹入表面202。在具体实施例中，凹入表面可围绕接收柱138的外圆周接近第一组腿150和/或接近第二组腿154定位。此外，径向突出体180和接合特征122之间的相互作用可以为紧固件组件100提供额外的支持或稳定性。例如，在本实施例中，一旦紧固件组件100处于第二、装配状态，销102和铆钉本体104可以相互位置锁定并且使销102移动通过接收柱138只有在销102的上部110旋转时才可能发生。

本领域技术人员将领会，尽管前面已结合具体实施例和例子对本发明进行了描述，但本发明不一定受到如此限制，并且大量其他实施例，例子，用途，以及实施例，例子和用途的修改和变型意在被这里所附的权利要求书所涵盖。这里引用的每个专利和公布的全部公开内容被援引包含于此，就像每个这种专利或公布被单独援引包含于此一样。以下的权利要求提出了本发明的各种特征和优势。

这里使用的术语“大约”，指的是例如通过本文公开的实施例的常见测量和制造过程可能发生的数值量的变化。在本公开中，术语“大约”指的是在该术语之后的数值的±5％数值的范围。

前述的变化形式和修改在本公开的范围之内。要理解，本文公开和限定的实施例延伸到文中和/或图中提到或明显展示的各个特征中的两个或多个的所有可选的组合。所有这些不同组合构成多种本公开的可选方面。权利要求书被解释为包括现有技术允许程度的可选实施例。

如前文所述，本领域技术人员将领会，尽管前面已结合具体实施例和例子对本发明进行了描述，但本发明不一定受如此限制，并且大量其他实施例，例子，用途，以及实施例，例子和用途的修改和变型意在被这里所附的权利要求书所涵盖。这里每个专利和公布的全部公开内容被援引包含于此，就像每个这种专利或公布被单独援引包含于此一样。当在所附权利要求书中使用时，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应的术语“包含(comprising)”和“在其中(in which)”的平文英语等同物。此外，当在以下权利要求中使用时，术语“第一”，“第二”，“第三”，等仅仅用于标记，并非意在给目标强加数字要求。进一步说，对以下权利要求的限定并非写成功能限定的形式，也非意在根据35U.S.C§112(f)解释，除非和直到这个权利要求的限定清楚地使用短语“用于……的手段”，并跟随着缺乏进一步结构的功能陈述。

尽管各种空间和方向的术语，例如上面，底面，下方的，中间的，侧面的，水平的，竖直的，前面的，后面的，和类似术语可以用于描述本公开的实施例，但要理解这些术语仅仅是针对图中所示的方向而使用的。这些方向可以被颠倒，旋转或在其他方面改变，以至于上部是下部，并且反之亦然，水平变成竖直，和类似的。

考虑到前面的描述，本发明的大量修改对本领域技术人员是显而易见的。因此，该描述被解释为仅仅是说明性的并为使本领域技术人员作出和使用本发明而给出。保留在附加权利要求的范围之内的所有修改的排他性权利。

Claims (20)

1.一种紧固件组件，包括：

紧固件本体，所述紧固件本体包括颈环和接收柱，所述接收柱具有在其内表面上的突出体；和

销，所述销包括螺纹部分，

其中所述突出体被配置为与所述螺纹部分接合并配合。

2.如权利要求1所述的紧固件组件，其中所述销被配置为位于所述接收柱内。

3.如权利要求1所述的紧固件组件，其中所述接收柱进一步包括加固腿，所述加固腿被配置为在所述销旋转时折弯。

4.如权利要求3所述的紧固件组件，其中所述加固腿包括第一组腿和第二组腿。

5.如权利要求3所述的紧固件组件，其中所述接收柱包括下部远端，并且其中所述突出体与所述螺纹部分配合以在所述销旋转时将所述下部远端相对于所述销移动。

6.如权利要求5所述的紧固件组件，其中所述加固腿被配置为在所述销旋转时屈服。

7.如权利要求6所述的紧固件组件，其中所述颈环包括径向突出体。

8.如权利要求7所述的紧固件组件，其中所述销在其旋转过程中保持与所述径向突出体接合。

9.如权利要求8所述的紧固件组件，其中所述接收柱包括四个突出体，所述四个突出体围绕所述接收柱的内表面的圆周等距地间隔。

10.如权利要求9所述的紧固件组件，其中环形边缘在所述第一组腿和所述第二组腿之间延伸，并且其中所述环形边缘包括数个凹入表面。

11.一种紧固件组件，包括：

紧固件本体，所述紧固件本体包括颈环和接收柱；和

销，

其中所述接收柱被配置为在所述销旋转时屈服。

12.如权利要求11所述的紧固件组件，其中所述接收柱包括远端壁并且所述颈环包括底面，并且其中所述接收柱在所述底面和所述远端壁之间延伸。

13.如权利要求12所述的紧固件组件，其中所述销包括头部。

14.如权利要求13所述的紧固件组件，其中在屈服状态下所述销的所述头部和所述接收柱的所述远端壁之间的距离小于在初始状态下所述销的所述头部和所述接收柱的所述远端壁之间的距离。

15.如权利要求14所述的紧固件组件，其中在屈服状态下所述销的所述头部和所述颈环的所述底面之间的距离等于在初始状态下所述销的所述头部和所述颈环的所述底面之间的距离。

16.如权利要求15所述的紧固件组件，其中所述接收柱进一步包括加固腿，所述加固腿被配置为在所述销旋转时弯折。

17.如权利要求16所述的紧固件组件，其中所述加固腿包括第一组腿和第二组腿，并且其中环形边缘在所述第一组腿和所述第二组腿之间延伸。

18.如权利要求17所述的紧固件组件，其中下部环形边缘在所述第二组腿和所述远端壁之间延伸。

19.如权利要求18所述的紧固件组件，其中所述环形边缘包括凹入表面。

20.一种紧固件组件，包括：

紧固件本体，所述紧固件本体包括颈环和接收柱；和

销，所述销包括头部，

其中所述接收柱被配置为在所述销旋转时屈服，并且

其中在屈服状态下所述销的所述头部和所述颈环的底面之间的距离等于在初始状态下所述销的所述头部和所述颈环的所述底面之间的距离。

Images