CN1174174C - 螺纹连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特别适用于塑料元件的螺纹连接，它包括一个螺钉和一个插入件，该插入件被非旋转地固定到其中一个连接元件上，并且该插入件的轴向通道容纳该螺钉的螺纹部分。本发明的插入件的轴向通道呈光滑内壁，即无螺纹的形状，并且该螺钉具有可以切削或切割出该插入件的内螺纹的螺纹。该螺钉同插入件一样，也可由一种铝合金构成，但螺钉的合金的硬度远远大于插入件的合金的硬度。
Description
本发明涉及一种特别适用于塑料元件的螺纹连接，包括一个螺钉和一个插入件，该插入件被非旋转地固定到其中一个连接元件上，并且该插入件的轴向通道容纳该螺钉的螺纹部。
已知这种类型的螺纹连接为所谓的细牙螺纹结构的形式。由于这些连接通常不能承受当自攻螺钉的螺纹拧入时所产生的力，就现有技术的状况来说，需要使用插入件，在塑料元件的注射模塑的生产过程中，围绕该插入件注射塑料材料(称为嵌入)，或者随后热埋置到塑料元件中(热塑)，或者借助于超声波(称为插入)。这些已知的插入件由黄铜制成，并以车削元件的形式进行制作，在通道中加工出一条内螺纹，且外侧滚花或以其它方式以增强在埋入情况下的旋转阻力。该螺钉可以使用一种公制的钢螺钉。这种公知的螺纹连接不仅需要较高的制造成本，其重量也较大，对许多应用场合都不理想，例如在用于便携电话的情况。进一步，预加工螺纹所需的公差使其一致性变差，特别是在存在动负载时，降低了螺纹连接的可靠性；此外，由于这些材料的热膨胀系数不同，温度的升降也导致预应力降低。
本发明的目的是提供一种特别适于上文提及的那种用途的、可以较廉价地加工、但操作可靠且安全的螺纹连接。
基于本文开始部分中说明的现有技术的状况，本发明的插入件的轴向通道呈光滑内壁(无螺纹)形状，并且该螺钉具有用于自切削或自攻槽该插入件的内螺纹的螺纹。这种插入件，尤其是例如通过挤压而成时，比一个车削而成的元件的制作要简单并且廉价，另一方面，还可以承受通过恰当设计的螺钉在通道中切槽或切削内螺纹时产生的力，并且容纳该插入件的塑料元件不会受到损坏。
这也构成了这种广为公知的螺钉的该用途的特殊性，通过其自身的特殊的形状，自切削或自攻槽以形成处于其它连接元件中的配合物的螺纹，迄今为止，这种螺钉仅用于在连接中不需要特殊的附加配合连接元件的场合，螺钉直接地(在形成了一个引导孔之后)拧入待安装元件中或一个同样固定的元件中。
无螺纹通道的直径不一定要在其整个轴向长度上保持一致，而是可以从一端到另一端逐渐减小。就通道的横截面来说，还可以是非圆的，例如可以是椭圆的横截面，或者是带有凸起的圆形横截面，所述凸起沿通道的壁面以相对轴线彼此平行延伸的肋的形式设置，这样，要在插入件上形成的螺纹仅限于那些肋上，使形成螺纹的过程更容易。
从插入件的加工和应用的工艺规程的观点来看，已证明用铝来制作是较为有利的，如果螺钉也是铝合金构成的，其硬度远大于该插入件的铝合金材料的硬度，则本发明特别有利的是，该使用方式不会受到限制。该插入件的材料最好是一种不能被时效硬化的铝合金，或者，也可以是普通硬度的或能够被冷时效硬化的，硬度＜90HB，同时，螺钉由一种能够被热时效硬化的铝合金制成，硬度＞140HB。如果以抗拉强度Rm为标准，那么，该螺钉的抗拉强度应是＞450Mpa(N/mm2)，而对于插入件来说，应为Rm＜300N/mm2。特别是已开始考虑将AlMg合金或AlMgSi合金用于插入件，将AlZnMgCu合金用于螺钉。
此外，就上述的常规搭配来说，可使重量减轻到原来的三分之一，并且，由于螺钉与插入件之间没有协同操作的动作，使自锁效果极好，另外，在脉动的热负载的情况下，由于这些元件的热膨胀系数相同，因此，铝合金搭配的另一个优点是可使预应力损失较小；此外，它们还可用于防磁性连接。
下面借助于一个实施例用附图说明本发明。其中，
图1至6以剖面图及相应的A向视图示出了插入件的各种形式；
图7和8示出了图2和4的插入件处于安装状态的视图；
图9和10表示将一个扁平元件固定到一元件上时，螺钉拧入插入件之前和之后的视图。
在图1中示出的并由标记数字1表示的插入件具有一个通道2，该通道呈圆柱形，也就是说横截面为圆形。设置在其外侧面的一端是一个圆环3，同时，其长度上的其余部分，即区域4的外侧轮廓上，具有呈带有肋5和槽6的倒圆的外六角形的圆横截面。
图2中示出的插入件1也具有一个圆柱形的通道2，在该通道2的一端，在一较短的长度部分上被扩大， 以形成一个槽2a。设置在另一端外侧的是一个圆柱形部分3，而形成在区域4的是一个带有尖点7和凹点8的多齿轮廓。
图3示出的插入件1的通道2的一端由一个端部9封闭，因此，通道2形成有一个盲孔。该盲孔的横截面呈六角形，且该插入件1的外侧面10的横截面被成形为带有尖点7a和凹点8a的多齿轮廓。
就图4所示的插入件1来说，通道2的横截面为椭圆形，且在拧入方向从其一端到另一端形成有锥度。在外侧，横向尺寸在该插入件的整个长度上保持一致，并被成形为带有尖点7和凹点8的多齿轮廓。
图5所示的插入件1具有一个通道2，该通道2的横截面形状呈倒圆的带有肋11和槽12的内六角形。该通道2的横向尺寸在该插入件1的整个长度上是相同的，其外侧面10在拧入方向从一端到另一端被扩大，并呈带有尖点7a和凹点8a的多齿轮廓的形状。
图6所示的插入件1的横向尺寸在其整个长度上保持一致，但其通道2的一端由一个端部9封闭。此外，该通道2的横截面形状呈三叶形，而外侧面10呈带有肋5和槽6的圆外六角形。
图7表示图2的插入件安装在一个元件20中的情况，特别是以这样一种方式，即插入件1的带有凹槽2a的端部，与该元件20的表面21终端对齐。
图8示出了图4所示的插入件1的类似的安装情况，特别是以这样一种方式，即该插入件的带有该通道2的直径较大的端部，与该元件20的表面21终端对齐。
图9和10表示借助于插入件1及螺钉23将一个扁平元件22安装到元件20上，其中插入件1固定在元件20中。当该螺钉23通过孔24拧入该插入件1中时，它可以在该插入件1的通道2中切削或切割一道与该螺钉23的螺纹25对应的螺纹，最后，其头部26将扁平元件22夹住固定在元件20上。
Claims (8)
1.一种螺纹连接结构，适用于塑料元件，包括一个螺钉和一个插入件，该插入件被非旋转地固定到其中一个连接元件上，并且该插入件的轴向通道容纳该螺钉的螺纹部，其特征在于，该插入件(1)由一种铝合金构成，该插入件(1)的轴向通道(2；2a)呈光滑内壁形状，该螺钉也由一种铝合金构成，其中，螺钉的合金的硬度远远大于插入件(1)的合金的硬度，并且该螺钉具有可以切削或切割出该插入件的内螺纹的螺纹。
2.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该插入件(1)由硬度值＜90HB的一种普通硬度的或可冷时效硬化的铝合金构成，而螺钉则由硬度值＞140HB的一种可热时效硬化的铝合金构成。
3.如权利要求1或2所述的螺纹连接结构，其特征在于，该插入件(1)由一种AlMg或AlMgSi合金构成，而螺钉则由一种AlZnMgCu合金构成。
4.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该轴向通道(2)的横截面形状呈非圆形状。
5.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该轴向通道(2)的横截面形状沿纵向拧入方向逐渐减小。
6.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该插入件的外侧横截面具有轴向延伸的径向凸起(7；7a)。
7.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该插入件(1)的外侧横截面沿纵向拧入方向扩大。
8.如权利要求1所述的螺纹连接结构，其特征在于，该插入件(1)是一个挤压件。
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