CN117295900A - 具有多用途导向件的自锁紧且自刺穿的构造元件 - Google Patents

Abstract

自锁紧且自刺穿的构造元件，其用于附接到可塑性变形的金属面板。构造元件包括具有中心轴线的本体部，和与中心轴线同轴并从本体部延伸的冲压部。导向凸起与中心轴线同轴并从本体部延伸，使得导向凸起同心地布置在本体部的环形表面和冲压部之间。导向凸起配置成，与金属基体接合并使金属基体塑性地变形，使得金属基体流入在冲压部的外周界表面中限定出的凹陷容纳部中。间隔开的多个凸出部从环形表面轴向向外突出并从导向凸起径向向外延伸。

Description

具有多用途导向件的自锁紧且自刺穿的构造元件

技术领域

总体而言，本申请涉及自附接的构造元件，并且更具体地涉及锁紧螺母、锁紧螺栓和无螺纹的构造元件(例如，间隔件)。

背景技术

自附接的构造元件用于许多行业，诸如汽车和家用电器行业，以将各种部件固定到金属基体。在安装期间，构造元件必须具有足够的转动抗力，以防止这些构造元件相对于金属基体转动。此外，在使用期间，构造元件必须具有足够的推出抗力，以防止这些构造元件在被施加诸如振动或其他拉力的外力时与金属基体分离。

通常通过迫使构造元件进入金属基体中(即，将构造元件和金属基体夹在驱动机构和锚定块之间)来实现将传统的构造元件安装(即附接)到常规的金属基体(例如，平的、相对薄的金属面板)，使得金属基体的材料塑性地变形并且符合构造元件的选定特征和轮廓。

在将构造元件附接到诸如相对薄的金属面板之类的典型金属基体时，常规的构造元件和传统的安装技术足以产生令人满意的转动抗力和推出抗力。然而，对于诸如空心金属管之类的更复杂的金属基体(即具有麻烦的几何形状)，常规的构造元件和/或与常规的构造元件相关联的安装技术要么产生不令人满意的抗力，要么使金属基体结构地变形，使得金属基体无法用于其预期目的。

因此，本领域中需要改进的构造元件(即自锁紧和/或自刺穿的构造元件)，这种改进的构造元件能够可靠地且始终地附接到具有复杂几何形状的非常规的金属基体，其中，构造元件到非常规的金属基体的附接产生足够的推出强度、足够的转动抗力，并且不会损害所述金属基体的结构完整性。

发明内容

根据一个方面，提供了用于附接到可塑性变形的金属基体的自锁紧的构造元件。自锁紧的构造元件包括具有中心轴线的本体部。本体部具有在中心轴线的方向上延伸的外周界表面，和在垂直于中心轴线的方向上延伸的环形表面。冲压部与中心轴线同轴并且从本体部延伸。冲压部包括在中心轴线的方向上延伸的外周界表面。导向凸起与中心轴线同轴并且从本体部延伸，使得导向凸起同心地布置在环形表面和冲压部之间。导向凸起配置成，与金属基体接合并使金属基体塑性地变形，使得金属基体流入凹陷容纳部中，该凹陷容纳部在冲压部的外周界表面中限定出。间隔开的多个凸出部从环形表面轴向向外突出，并且从导向凸起径向向外延伸。间隔开的多个凸出部共同地环绕导向凸起。

根据另一方面，提供了用于附接到可塑性变形的金属基体的自锁紧的构造元件。自锁紧的构造元件包括具有中心轴线的本体部。本体部具有在中心轴线的方向上延伸的外周界表面，和在垂直于中心轴线的方向上延伸的环形表面。冲压部与中心轴线同轴并且从本体部延伸。冲压部包括在中心轴线的方向上延伸的外周界表面。导向凸起与中心轴线同轴并且从本体部延伸，使得导向凸起同心地布置在环形表面和冲压部之间。凸出部从环形表面轴向向外突出并且从导向凸起径向向外延伸。在将自锁紧的构造元件安装到金属基体期间，导向凸起和凸出部在尺寸上配置成，使得金属基体在与凸出部接合之前与导向凸起接合。

根据另一方面，提供了用于附接到可塑性变形的金属基体的自锁紧的构造元件。自锁紧的构造元件包括具有中心轴线的本体部。本体部具有在中心轴线的方向上延伸的外周界表面，和在垂直于中心轴线的方向上延伸的环形表面。冲压部与中心轴线同轴并且从本体部延伸。冲压部包括在中心轴线的方向上延伸的外周界表面。此外，冲压部还包括第一周缘表面和第二周缘表面以及布置在第一周缘表面和第二周缘表面之间的中间表面。中间表面在垂直于中心轴线的方向上从第一周缘表面逐渐且连续地上倾至第二周缘表面。第二周缘表面径向偏移于第一周缘表面，以在冲压部中限定出凹陷容纳部。

自锁紧的构造元件还包括导向凸起，导向凸起与中心轴线同轴并且从本体部延伸，使得导向凸起同心地布置在环形表面和冲压部之间。导向凸起以不间断的方式围绕冲压部连续地延伸，并且导向凸起包括周缘表面和接合表面。周缘表面在中心轴线的方向上延伸，并且接合表面在形状上为环形且在垂直于中心轴线的方向上延伸。接合表面配置成，与金属基体接合并使金属基体塑性地变形，使得金属基体流入凹陷容纳部中。间隔开的多个凸出部从环形表面轴向向外突出，并且从导向凸起的周缘表面径向向外延伸。间隔开的多个凸出部共同地环绕导向凸起。凸出部中的一个凸出部具有配置成与金属基体接合的接触面，并且该接触面是凹面形状的。在将自锁紧的构造元件安装到金属基体期间，导向凸起和凸出部中的所述一个凸出部在尺寸上配置成，使得金属基体在与接触面接合之前与导向凸起的接合表面接合。

附图说明

图1是自锁紧且自刺穿的构造元件的立体图；

图2是图1中所描绘的构造元件的俯视图；

图3是沿图2中的线3-3截取的构造元件的剖视图；

图4是图3中所描绘的细节区域“4”的放大视图；

图5是图3中所描绘的细节区域“5”的放大视图；

图6是螺栓的立体图，该螺栓包括如图1中示出的锁紧安装部；以及

图7是图6中示出的螺栓的截面视图。

具体实施方式

应当理解的是，下面的描述包括许多可以以各种组合进行利用的特征，该组合可以包括所有特征，也可以包括部分特征。所有这样的特征组合都旨在落入本申请的范围内。现在参考附图，图1描绘了构造元件100，构造元件100包括紧固件，用于附接到可塑性变形的金属基体(例如，板材、面板、空心圆柱体等)。具体地，本文中所描述的构造元件100可附接到常规的金属基体(例如，平的、相对薄的金属面板)，也可附接到非常规的金属基体(例如，空心金属管)，并且提供足够的转动抗力和推出抗力。构造元件100可以是自锁紧的构造元件，该自锁紧的构造元件，在安装到金属基体期间，锁紧并附接到金属基体中形成的预制孔，该金属基体具有的厚度为1mm或大于1mm。可选地，构造元件100是自刺穿且自锁紧的构造元件，该自刺穿且自锁紧的构造元件，在安装期间，既在金属基体中刺穿出孔，又将自身锁紧到金属基体。尽管图示的实施例将构造元件100描述为间隔件、套筒等(即无螺纹的构造元件)，但诸如自刺穿和/或自锁紧的螺栓(在图6中描绘的，并在下文中简要讨论的)以及自刺穿和/或自锁紧的螺母之类的其他自锁紧的构造元件也在本发明的范围内。为简洁起见，以下描述的大部分将针对将构造元件100描绘为自锁紧的间隔件(即无螺纹的构造元件)的实施例进行，应该理解，本公开同样适用于自刺穿和/或自锁紧的螺栓，和/或自刺穿和/或自锁紧的螺母，以及任何其他类型的构造元件。

构造元件100具有本体部102和从本体部102的一个端部延伸的多用途导向件或冲压部104。通孔或孔106轴向地延伸穿过本体部102和冲压部104。尽管孔106被示出为简单的通孔(即，具有光滑的、不间断的周向壁)，但可以设想的是，孔106可以是有螺纹的(以产生自锁紧的螺母)，使得配合的、有螺纹的紧固件(例如，螺栓、螺钉等)可以插入该有螺纹的孔以附接到其上。在另一示例中，其中，构造元件100是诸如图6中示出的自刺穿且自锁紧的螺栓，冲压部104可以是实心的并且不包含通孔；而是，如下面所述的，有螺纹的或没有螺纹的螺栓可以从本体部102的相反两侧之一侧向外延伸。

在另一示例中，其中，构造元件100是自锁紧间隔件，在将构造元件100安装到可塑性变形的金属基体时，可以将紧固件(例如，螺栓、有螺纹的螺钉等)插入到孔106中，使得在紧固件的头部与金属基体之间，或者在相应的螺母(配置成附接到该螺栓、螺钉等)与金属基体之间，提供间隔距离。也就是说，构造元件100在两个不同的物体(即金属基体和单独的紧固件)之间提供了预定间隔。

如进一步示出的，本体部102和冲压部104与中心轴线‘X’同轴。参考图1至图3，本体部102延伸至构造元件100的底部或第一端部表面102a，该底部或第一端部表面102a对应于构造元件100的一个轴向末端。构造元件100的第一端部表面102a被示出为，基本上垂直于中心轴线“X”，并且在其径向外周界处具有倒角。然而，第一端部表面102a可以具有其他几何配置；例如，第一端部表面102a可以相对于中心轴线“X”上倾或下倾。换言之，第一端部表面102a可以相对于构造元件100的安装方向逐渐地径向向内收敛或径向向外发散。如进一步示出的，冲压部104延伸至构造元件100的顶部或第二端部表面104a，该顶部或第二端部表面104a对应于构造元件100的另一轴向末端。构造元件100的第二端部表面104a同样被描绘成，基本上垂直于中心轴线“X”，然而，可替代地，第二端部表面104a可以如上所述的相对于第一端部表面102a成角度。

冲压部104径向小于本体部102，使得本体部102包括环绕冲压部104的、大体为环形的表面108。也就是说，冲压部104在中心轴线‘X’的方向上从本体部102延伸，并且冲压部104定位成，使得环形表面108环绕冲压部104。环形表面108在垂直于中心轴线的方向上延伸(参见图2，即在构造元件100的径向方向‘r’上延伸)，并且环形表面108配置成，与构造元件100所要附接的金属基体接合。

如进一步示出的，构造元件100包括导向凸起110，该导向凸起110在与构造元件100的第一端部表面102a相反的方向上从本体部102轴向向外突出。导向凸起110环绕冲压部104。更具体地，导向凸起110同心地位于构造元件100的第二端部表面104a和环形表面108之间(在径向方向‘r’上)。因此，导向凸起110径向大于冲压部104，但径向小于本体部102。此外，导向凸起110被示出为在形状上大体为圆柱形。然而，可以设想的是，导向凸起110可以具有诸如多边形形状(例如，六边形、八边形等)之类的其他几何配置。而且，导向凸起110被示出为以不间断的方式围绕冲压部连续地延伸(周向地)。也就是说，没有在导向凸起110中形成周向间隙。然而，在其他实施例中，导向凸起110可以分成多个(离散的)部段，并且这些部段围绕冲压部104彼此周向地间隔开，使得导向凸起110的多个部段共同地环绕冲压部104。

如所示出的，导向凸起110包括周缘表面112和接合表面114。如将在下文进一步讨论的，导向凸起110的周缘表面112在轴向方向(即平行于中心轴线‘X’)上延伸，并且接合表面114在形状上大体为环形并且在径向方向‘r’上延伸。

构造元件100还包括间隔开的多个凸出部116，该多个凸出部116共同环绕导向凸起110。凸出部116中的每个凸出部都在与构造元件100的第一端部表面102a相反的方向上从环形表面108轴向向外突出，并且每个凸出部都从导向凸起110径向向外突出。更具体地，如将在下文进一步描述的，凸出部116中的每个凸出部都包括一对直立的侧壁118和在所述一对侧壁118之间延伸的接触面120。在一个实施例中，如所示出的，多个凸出部116彼此同等地间隔开，并且所有凸出部具有相同配置。可替代地，多个凸出部116可以围绕导向凸起110彼此不同等地间隔开，和/或多个凸出部116可以具有不同配置。

参考图1和图3，本体部102和冲压部104分别包括在中心轴线‘X’的方向上延伸的外周界表面122、124。在一个实施例中，本体部102的外周界表面122是平坦的(在截面上)，并且外周界表面122相对于中心轴线‘X’是平行的，以提供圆柱形形状。可替代地，本体部102的外周界表面122可以具有便于手动工具或机械工具使用的多个平的侧部。例如，本体部102的外周界表面122可以是多边形形状，并且多个面可以都具有相同的尺寸(即高度和宽度)，使得本体部102的外周界表面122由六个或八个面形成。可替代地，总共四至十二个面可以形成本体部102的外周界表面122。此外，本体部102的外周界表面122可以是弯曲的(在截面上)，外周界表面122具有凸面形状或凹面形状和/或相对于中心轴线‘X’是非平行的。如上所述的，选择本体部102的高度(即轴向尺寸)和宽度(即径向尺寸)用于提供期望的间隔。在构造元件100具有自锁紧的螺栓的情况下，可以同样选择本体部102的高度和宽度，以为螺栓和任何用于配合的紧固件提供足够的强度。

如图4中所示的，图4是图3中描绘的构造元件100的环绕区域的放大细节视图，本体部102的环形表面108位于第一假想水平平面‘H1’上。而且，导向凸起110的接合表面114位于第二假想水平平面‘H2’上。值得注意地，第一假想水平平面‘H1’和第二假想水平平面‘H2’相对于彼此是平行的，并且二者都配置成使得中心轴线‘X’与其垂直。换句话说，图示的示例示出了本体部102的环形表面108和导向凸起110的接合表面114在相同的大体方向上(即在径向方向‘r’上)向外延伸并且相对于彼此是平行的。

如进一步示出的，本体部102的环形表面108和导向凸起110的接合表面114彼此间隔开，并且经由导向凸起110的周缘表面112彼此连接。暂时地回到图3，环形表面108的外半径在第一周界边缘126处与本体部102的外周界表面122相接(即相交)。换句话说，环形表面108在第一周界边缘126处与本体部102的外周界表面122相连。现在参考图4，环形表面108的内半径与周缘表面112的一个端部(即最下端部)相接(即相交)，并且接合表面114的外半径与周缘表面112的另一个端部(即最上端部)相接(即相交)。也就是说，周缘表面112在第二周界边缘128处与接合表面114相连。

尽管环形表面108和接合表面114被描绘为都位于相应的假想水平平面上，但可以设想的是，环形表面108和/或接合表面114可以相对于它们相应的平面成角度。例如，环形表面108可以在径向方向‘r’上从自己的内半径向第一周界边缘126上倾或下倾。另外地或可替代地，接合表面114可以在径向方向‘r’上从自己的内半径向第二周界边缘128上倾或下倾。因此，应该理解的是，环形表面108和接合表面114无需相对于彼此平行。如所示出的，环形表面108和接合表面114彼此间隔开，并且经由周缘表面112彼此连接。因此，在所描绘的实施例中，周缘表面112限定了导向凸起110从本体部102轴向延伸(即沿着中心轴线‘X’延伸)的距离(即高度)。

现在参考图5，图5是图3中描绘的构造元件100的环绕区域的放大细节视图，导向凸起110的周缘表面112位于第一假想周向平面‘C1’上。值得注意地，第一假想周向平面‘C1’与中心轴线‘X’同轴且平行。因此，周缘表面112垂直于接合表面114和环形表面108。然而，可以设想的是，周缘表面112无需垂直于接合表面114和/或环形表面108。例如，周缘表面112可以相对于中心轴线‘X’成角度，使得周缘表面112与中心轴线‘X’之间的径向距离在从环形表面108到接合表面114的方向上逐渐地增大或减小。

如图5中进一步示出的，冲压部104的外周界表面124具有大体成角度的配置。具体地，冲压部104的外周界表面124包括第一周缘表面130、第二周缘表面132和布置在第一周缘表面130与第二周缘表面132之间的中间表面134。第一周缘表面130和第二周缘表面132在形状上大体为圆柱形，并且位于相应的第二假想周向平面‘C2’和第三假想周向平面‘C3’上。第二假想周向平面‘C2’和第三假想周向平面‘C3’都与中心轴线‘X’同轴且平行。因此，第一周缘表面130和第二周缘表面132在轴向方向上(即沿着中心轴线‘X’)延伸，并且相对于彼此平行。而且，第二假想周向平面‘C2’和第三假想周向平面‘C3’同心布置。具体地，第二假想周向平面‘C2’具有的径向尺寸小于第三假想周向平面‘C3’的径向尺寸。因此，第一周缘表面130径向偏移于第二周缘表面132。也就是说，第一周缘表面130布置成，在径向方向‘r’上比第二周缘表面132更靠近中心轴线‘X’。值得注意地，第一周缘表面130和第二周缘表面132被示出为在截面上是平坦形状的(即如图5中所示的)。然而，可以设想的是，第一周缘表面130和/或第二周缘表面132可以具有不同的几何配置。例如，第一周缘表面130和/或第二周缘表面132在截面上可以是凸面形状或凹面形状的。

如上所述，中间表面134布置在第一周缘表面和第二周缘表面之间。更具体地，中间表面134在径向方向‘r’上从第一周缘表面130逐渐且连续地上倾至第二周缘表面132。换句话说，中间表面134在中间表面134与第一周缘表面130相接(即相交)的位置处的径向尺寸小于中间表面134在中间表面134与第二周缘表面132相接(即相交)的位置处的径向尺寸，并且中间表面134的径向尺寸在从第一周缘表面130到第二周缘表面132的方向上(沿着中心轴线‘X’)连续地增加。由于这种配置，在冲压部104的外周界表面124中限定出凹陷容纳部136，其中，容纳部136在邻近导向凸起110处具有更大的(径向的)深度。如将在下文进一步描述的，该凹陷容纳部136配置成，在将构造元件100安装到金属基体期间，容纳并保持金属基体的变形材料。

值得注意地，应该理解的是，凹陷容纳部136并不局限于以上描述的特定配置。例如，凹陷容纳部136可以是简单的C形凹槽，该C形凹槽形成在冲压部104的外周界表面124中，并且该C形凹槽以不间断的方式围绕冲压部104周向地延伸。可替代地，C形凹槽可以分成多个离散的周向部段，这些周向部段一起形成凹陷容纳部136。因此，应该理解的是，凹陷容纳部136可以采用任何几何形式。

在所描绘的实施例中，冲压部104的外周界表面124的中间表面134被示出为在截面上是平坦形状的(即如图5中所示的)。然而，可以设想的是，中间表面134可以具有不同的几何配置。例如，中间表面134在截面上可以具有凹面形状或凸面形状。

现在回到图1，如上所简述的，凸出部116中的每个凸出部都从本体部102的环形表面108轴向向外突出，并且从导向凸起110径向向外延伸。现在将讨论单个凸出部116的几何形状，应该理解，以下公开内容同样适用于其他凸出部。接触面120在一对侧壁118之间(即在构造元件100的周向方向上)延伸，并且在径向方向‘r’上延伸。具体地，如图3中描绘的，接触面120具有相反的(径向的)第一端部部分121a和第二端部部分121b。第一端部部分121a布置成与导向凸起110的周缘表面112邻近，并且更具体地，第一端部部分121a与周缘表面112一起形成为，使得凸出部116从导向凸起110直接延伸(径向向外)。第二端部部分121b延伸至第一周界边缘126并且与第一周界边缘126(轴向地)对齐。也就是说，第二端部部分121b和本体部102的外周界表面122位于共同的假想周向平面(未示出)上。

如图1中最佳示出的，接触面120具有凹面形状。更具体地，接触面120的弯曲特性大体为抛物线状(在截面上)，使得接触面120的最低点位于曲线的中心。在另一实施例中，接触面120无需是凹面形状的。例如，接触面120可以在形状上是平坦的，可以是凸面形状的，或者甚至可以具有有着不同几何形状的多个表面。值得注意地，对于所描绘的实施例，甚至接触面120的最低点也与环形表面108保持距离。也就是说，整个接触面120在从第一端部表面102a朝向第二端部表面104a的方向上与第一假想水平平面‘H1’轴向地间隔开。

此外，接触面120与环形表面108之间的距离(在轴向方向上)在接触面120与一对侧壁118之间的相应接合处最大。也就是说，凸出部116的侧壁118相对于第一假想水平平面‘H1’在凸出部116的轴向方向上限定出最大距离(即高度)，环形表面108位于该第一假想水平平面‘H1’上。

如进一步所描绘的，凸出部116的最大高度(相对于环形表面108)小于导向凸起110的高度(其由周缘表面112的轴向尺寸限定)。如将在下文所进一步讨论的，该尺寸差距确保了导向凸起110，在凸出部116与金属基体接合之前，与金属基体接合。值得注意地，尽管接触面120的第二端部部分121b被示出为与第一周界边缘126保持距离(即与第一假想水平平面‘H1’保持距离)，但可以设想的是，接触面120可以径向地倾斜，使得第一端部部分121a的至少一部分(例如，第一端部部分121a的最低点)与第一周界边缘126相连。也就是说，凸出部116的接触面120可以以下倾的方式在从导向凸起110径向向外的方向上径向地倾斜。在其他实施例中，凸出部116的接触面120可以以上倾的方式在从导向凸起110径向向外的方向上径向地倾斜。

此外，可以设想的是，凸出部116无需从导向凸起110直接延伸(即物理地接触导向凸起110)。例如，凸出部116可以与导向凸起110的周缘表面112径向地间隔开，使得在凸出部116与周缘表面112之间限定出间隙距离。在另一实施例中，凸出部116无需径向地延伸至本体部102的外周界表面122所在的假想周向平面(未示出)。而是，凸出部116可以延伸至与所述假想周向平面(未示出)径向地(向内)间隔开的位置。

上述构造元件100的所有部件，特别是本体部102、冲压部104、导向凸起110以及凸出部116，相对于彼此一体形成。也就是说，本体部102、冲压部104、导向凸起110以及凸出部116都是由相同的原材料形成。例如，构造元件100可以由碳钢、不锈钢、铝、黄铜或其他金属制造。此外，优选地，构造元件100的材料具有的硬度大于构造元件100所要附接的金属基体的硬度。如现在将要讨论的，在构造元件是自锁紧的螺栓的情况下，螺栓将同样由相同的材料一体地形成。

如上文所简述的，以及参考图6至图7，构造元件100可以是自锁紧的螺栓。在这样的配置中，构造元件100包括本体部102和冲压部104。杆138沿着中心轴线‘X’从构造元件100的第二端部表面104a向外延伸。值得注意地，没有穿过构造元件100形成孔(例如，图3中所示的孔106)。在其他示例中，杆138可以沿着中心轴线‘X’从构造元件100的第一端部表面102a向外延伸。如所示出的，围绕杆138的至少一部分设置有螺纹140。

如图6中进一步示出的，本体部102的外周界表面122是多边形形状，并且包括多个平坦形状的面，所有平坦形状的面都具有相同的总体尺寸(例如，高度和宽度)。这种配置促进了本体部102与机械工具或手动工具之间的充分接合。导向凸起110同样被示出为具有多边形形状(例如，八边形形状)。具有八边形形状的导向凸起110在安装后能够提高关于构造元件100与金属基体之间的接合的扭矩性能，因为平坦形状的面在被嵌入金属基体时会抵抗转动。值得注意地，导向凸起110的形状与本体部102的外周界表面122的形状一致。然而，在可替代的实施例中，导向凸起110的形状可以不同于本体部102的外周界表面122的形状。

参考图7(描绘了图6的构造元件100的截面)，冲压部104的外周界表面124同样包括第一周缘表面130和第二周缘表面132，以及布置在第一周缘表面130和第二周缘表面132之间的中间表面134。值得注意地，冲压部104的外直径‘d1’(即第二周缘表面132的外直径)大于螺纹140的外直径‘d2’。该尺寸差距促进了紧固件100在安装期间(即，当杆138被接收在形成于金属基体中的预制孔内时)相对于金属基体的对准，并且提高了弯曲力矩性能。

现在将提及关于将构造元件100安装到金属基体。尽管下面的公开内容集中在将为自锁紧的间隔件(如图1至图5中所描绘的)的构造元件100安装到金属基体，但应该理解的是，相同或相似的安装步骤同样适用于其他自锁紧的构造元件(例如，自锁紧的螺母、如图6至图7中所描绘的自锁紧的螺栓等)。

如上所简述的，当将传统的自锁紧的构造元件附接到常规的金属基体(例如，平的、相对薄的金属面板)时，构造元件放置在金属基体的一侧上，而锚定块放置在所述金属基体的相反侧上并与构造元件对准。然后，驱动机构(即压平机)将迫使构造元件在朝向锚定块的方向上进入金属基体。也就是说，构造元件和金属基体基本上会被夹在驱动机构和锚定块之间，使得金属基体会塑性地变形，并且符合构造元件的各种几何形状。

对于相对较厚的金属基体，或诸如空心金属管的更复杂的金属基体，这样的常规安装技术是不可以的。特别是，将空心金属管和相应的构造元件夹在驱动机构和锚定块之间要么会使空心金属管完全地变形，要么会产生不可接受的推出结果(即，推出是将构造元件与金属基体分离所需的力的量)。在后者情景下，这样的常规构造元件将不允许足够的变形材料流动，以使金属基体完全符合与将构造元件锁紧到其上相关联的构造元件的特定几何形状。

上述的构造元件100(例如，自锁紧的间隔件)已经被设计用于促进到具有麻烦的几何形状的金属基体(例如，空心金属管)的附接，而不存在现有安装技术的缺点。例如，构造元件100布置成与空心金属管邻近，使得冲压部104与形成在管中的预制孔同轴。接下来，构造元件100轴向地平移，使得冲压部104被接收在预制孔内，并且使得管的远端与导向凸起110接合。值得注意地，由于导向凸起110与凸出部116之间的尺寸差异，当管的远端与导向凸起110接合(即物理地接触)时，管的远端在安装的此阶段不会与凸出部116中的任一凸出部接合。

此后，驱动机构(即压平机)迫使构造元件100朝向空心金属管(例如，驱动头部与构造元件100的第一端部表面102a物理地接触，并且驱动构造元件100轴向地进入管的周向壁)。由于被施加的力，管与导向凸起110接合的部分塑性地变形，并流入在冲压部104中限定出的环形的凹陷容纳部136中。换句话说，由驱动机构施加的力经由导向凸起110传递到管(或基体)中。随着构造元件100持续在轴向方向上被驱动进入管中，然后管的远端与凸出部116的各个接触面120接合。同样，由于被施加的力，管与凸出部116接合的部分塑性地变形，并流动以符合凸出部116的几何形状。例如，管的材料可以流动并与本体部102的环形表面108接合(即物理地接触)。

因此，在完全安装的位置，管的材料在构造元件100的第二端部表面104a和导向凸起110的接合表面114之间被捕获在凹陷容纳部136内，并且还符合凸出部116的大体形状。因此，构造元件100既被锁紧到位，又抵抗轴向运动和旋转运动。更具体地，容纳在凹陷容纳部136内的材料促进了足够的推出结果，使得构造元件100不易与金属基体(即空心金属管)分离，并且符合凸出部116的大体形状的材料提高了扭矩性能(即，安装之后阻止了构造元件100相对于金属基体的转动)。

然而，应该理解的是，构造元件100同样可以应用于具有不同厚度和材料的常规平坦金属基体。在这样的安装中，导向凸起110将类似地操作为使平坦金属基体塑性地变形，使得平坦金属基体流入在冲压部104中限定出的环形的凹陷容纳部136中，用于固定构造元件100。例如，在构造元件100是自刺穿且自锁紧的间隔件并且配置成附接到常规的平坦金属基体的情况下，构造元件100放置在金属基体的一侧上，而锚定块放置在所述金属基体的相反侧上并与构造元件100对准。然后，驱动机构(即压平机)迫使构造元件100在朝向锚定块的方向上进入金属基体。值得注意地，因为本示例中的构造元件100是自刺穿且自锁紧的间隔件，所以没有在金属基体中形成预制孔。而是，随着迫使构造元件100与金属基体接合，构造元件100的第二端部表面104a刺穿金属基体，并且产生空间(即孔、通孔等)以容纳构造元件100的冲压部104。特别地，构造元件100和金属基体之间的相对运动使构造元件100的第二端部表面104a的周界边缘剪切进入(并穿过)金属基体。

随着构造元件100被驱动进入金属基体中，金属基体的材料与导向凸起110接合，这使所述材料塑性地变形，使得塑性变形的材料流入在冲压部104中限定出的环形的凹陷容纳部136中。随后，金属基体的材料与凸出部116的各个接触面120接合。同样，由于被施加的力(经由压平机)，所述材料塑性地变形，并且流动以符合凸出部116的几何形状。例如，金属基体的材料可以流动，并且与本体部102的环形表面108和/或每个相应的凸出部116的一对侧壁118接合(即物理地接触)。

参考上述示例实施例已经描述了本发明。他人在阅读和理解本说明书后会进行改进和改动。结合本发明的一个或多个方面的示例实施例旨在包括所有这样的改进和改动，只要它们在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种自锁紧的构造元件，所述自锁紧的构造元件用于附接到可塑性变形的金属基体，所述自锁紧的构造元件包括：

本体部，其具有中心轴线，所述本体部包括外周界表面和环形表面，所述外周界表面在所述中心轴线的方向上延伸，所述环形表面在垂直于所述中心轴线的方向上延伸；

冲压部，所述冲压部与所述中心轴线同轴，并且所述冲压部从所述本体部延伸，所述冲压部包括在所述中心轴线的方向上延伸的外周界表面；

导向凸起，所述导向凸起与所述中心轴线同轴，并且所述导向凸起从所述本体部延伸，使得所述导向凸起同心地布置在所述环形表面和所述冲压部之间，其中，所述导向凸起配置成，与所述金属基体接合并使所述金属基体塑性地变形，使得所述金属基体流入凹陷容纳部中，所述凹陷容纳部在所述冲压部的所述外周界表面中限定出；以及

间隔开的多个凸出部，所述间隔开的多个凸出部从所述环形表面轴向向外突出并且从所述导向凸起径向向外延伸，所述间隔开的多个凸出部共同地环绕所述导向凸起。

2.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，其中，所述凸出部中的一个凸出部包括配置成与所述金属基体接合的接触面，并且其中，所述接触面是凹面形状的。

3.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，其中，所述导向凸起包括周缘表面和接合表面，其中，所述周缘表面在所述中心轴线的方向上延伸，并且其中，所述接合表面在形状上为环形并且在垂直于所述中心轴线的方向上延伸。

4.根据权利要求3所述的自锁紧的构造元件，其中，所述周缘表面位于平行于所述中心轴线的第一假想周向平面上，并且其中，所述接合表面垂直于所述周缘表面。

5.根据权利要求3所述的自锁紧的构造元件，其中，所述环形表面位于假想水平平面上，其中，所述导向凸起从所述假想水平平面轴向突出了第一距离，并且所述凸出部从所述假想水平平面轴向突出了第二距离，并且其中，所述第一距离大于所述第二距离。

6.根据权利要求3所述的自锁紧的构造元件，其中，所述凸出部中的一个凸出部包括在一对直立的侧壁之间延伸的接触面，其中，所述接触面包括相反的第一端部部分和第二端部部分，所述第一端部部分与所述导向凸起的所述周缘表面一起形成，并且所述第二端部部分延伸至所述本体部的所述外周界表面。

7.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，其中，所述冲压部的所述外周界表面包括第一周缘表面和第二周缘表面以及布置在所述第一周缘表面和所述第二周缘表面之间的中间表面，并且其中，所述中间表面相对于所述中心轴线成角度。

8.根据权利要求7所述的自锁紧的构造元件，其中，所述第一周缘表面和所述第二周缘表面分别位于第一假想周向平面和第二假想周向平面上，其中，所述第二假想周向平面径向偏移于所述第一假想周向平面，并且其中，所述径向偏移限定出所述凹陷容纳部。

9.根据权利要求7所述的自锁紧的构造元件，其中，所述第一周缘表面从所述导向凸起轴向延伸至所述中间表面，并且其中，所述第二周缘表面从所述中间表面轴向延伸至所述自锁紧的构造元件的端部表面。

10.根据权利要求9所述的自锁紧的构造元件，其中，所述中间表面在垂直于所述中心轴线的方向上从所述第一周缘表面逐渐且连续地上倾至所述第二周缘表面。

11.根据权利要求7所述的自锁紧的构造元件，其中，所述第一周缘表面、所述第二周缘表面以及所述中间表面在截面上都是平坦的。

12.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，所述自锁紧的构造元件还包括孔，所述孔在所述中心轴线的方向上延伸穿过所述本体部和所述冲压部，使得所述孔从所述自锁紧的构造元件的第一端部表面延伸到所述自锁紧的构造元件的第二端部表面。

13.根据权利要求12所述的自锁紧的构造元件，其中，所述孔沿着所述中心轴线具有螺纹。

14.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，所述自锁紧的构造元件还包括从所述构造元件的端部表面向外延伸的杆，其中，所述杆与所述中心轴线同轴并且沿着所述中心轴线具有螺纹。

15.根据权利要求1所述的自锁紧的构造元件，其中，所述导向凸起以不间断的方式围绕所述冲压部连续地延伸。

16.一种自锁紧的构造元件，所述自锁紧的构造元件用于附接到可塑性变形的金属基体，所述自锁紧的构造元件包括：

本体部，其具有中心轴线，所述本体部包括外周界表面和环形表面，所述外周界表面在所述中心轴线的方向上延伸，所述环形表面在垂直于所述中心轴线的方向上延伸；

冲压部，所述冲压部与所述中心轴线同轴，并且所述冲压部从所述本体部延伸，所述冲压部包括在所述中心轴线的方向上延伸的外周界表面；

导向凸起，所述导向凸起与所述中心轴线同轴，并且所述导向凸起从所述本体部延伸，使得所述导向凸起同心地布置在所述环形表面和所述冲压部之间；以及

凸出部，所述凸出部从所述环形表面轴向向外突出并且从所述导向凸起径向向外延伸，

其中，在将所述自锁紧的构造元件安装到所述金属基体期间，所述导向凸起和所述凸出部在尺寸上配置成，使得所述金属基体在与所述凸出部接合之前与所述导向凸起接合。

17.根据权利要求16所述的自锁紧的构造元件，其中，所述导向凸起配置成，使得随着所述金属基体与所述导向凸起接合，所述金属基体塑性地变形并且径向向内流入凹陷容纳部中，所述凹陷容纳部在所述冲压部的所述外周界表面中限定出。

18.根据权利要求16所述的自锁紧的构造元件，其中，所述环形表面位于第一假想水平平面上，其中，所述导向凸起包括配置成与所述金属基体接合的接合表面，所述接合表面位于第二假想水平平面上，并且其中，所述中心轴线垂直于所述第一假想水平平面和所述第二假想水平平面二者。

19.根据权利要求18所述的自锁紧的构造元件，其中，所述导向凸起还包括在所述中心轴线的方向上延伸的周缘表面，并且其中，所述周缘表面，相比于所述冲压部的所述外周界表面，具有距所述中心轴线更大的径向距离。

20.一种自锁紧的构造元件，所述自锁紧的构造元件用于附接到可塑性变形的金属基体，所述自锁紧的构造元件包括：

本体部，其具有中心轴线，所述本体部包括外周界表面和环形表面，所述外周界表面在所述中心轴线的方向上延伸，所述环形表面在垂直于所述中心轴线的方向上延伸；

冲压部，所述冲压部与所述中心轴线同轴，并且所述冲压部从所述本体部延伸，所述冲压部包括在所述中心轴线的方向上延伸的外周界表面，所述冲压部包括第一周缘表面和第二周缘表面以及布置在所述第一周缘表面和所述第二周缘表面之间的中间表面，其中，所述中间表面在垂直于所述中心轴线的方向上从所述第一周缘表面逐渐且连续地上倾至所述第二周缘表面，并且其中，所述第二周缘表面径向偏移于所述第一周缘表面，以在所述冲压部中限定出凹陷容纳部；

导向凸起，所述导向凸起与所述中心轴线同轴，并且所述导向凸起从所述本体部延伸，使得所述导向凸起同心地布置在所述环形表面和所述冲压部之间，所述导向凸起以不间断的方式围绕所述冲压部连续地延伸，其中，所述导向凸起包括周缘表面和接合表面，其中，所述周缘表面在所述中心轴线的方向上延伸，并且其中，所述接合表面在形状上为环形并且在垂直于所述中心轴线的方向上延伸，所述接合表面配置成，与所述金属基体接合并使所述金属基体塑性地变形，使得所述金属基体流入所述凹陷容纳部中；以及

间隔开的多个凸出部，所述间隔开的多个凸出部从所述环形表面轴向向外突出，并且从所述导向凸起的所述周缘表面径向向外延伸，所述间隔开的多个凸出部共同地环绕所述导向凸起，其中，所述凸出部中的一个凸出部具有配置成与所述金属基体接合的接触面，并且其中，所述接触面是凹面形状的，

其中，在将所述自锁紧的构造元件安装到所述金属基体期间，所述导向凸起和所述凸出部中的所述一个凸出部在尺寸上配置成，使得所述金属基体在与所述接触面接合之前与所述导向凸起的所述接合表面接合。