专利名称：一种紧嵌式螺母及相应的双头螺栓的制作方法
技术领域：
本实用新型概括来说涉及自附着紧固件，更具体地说涉及紧嵌式螺母(clinch nut) ο
背景技术：
自附着紧固件用于许多工业，例如，汽车工业和设备工业，以将各种部件固定到金属面板上。当紧嵌式螺母附着于金属面板时，螺钉或螺栓螺纹拧入紧嵌式螺母中，并上紧至规定扭矩值。在安装过程中，在插入和上紧螺钉时，紧嵌式螺母必须具有足够的旋转阻力来防止它们相对于金属面板旋转。在工作过程中，当施加外力例如振动或其他拉伸力时，紧嵌式螺母必须具有足够的推出阻力来防止它们从金属面板起出。紧嵌式螺母通常包括一中心冲压或先导部分，所述中心冲压或先导部分至少部分地延伸到金属板或面板的开口中。当紧嵌式螺母自刺入时，中心先导部分与工具协作，在金属面板中形成开口。紧嵌式螺母利用一支撑压模构件附着于金属面板，所述支撑压模构件在紧嵌式螺母和金属面板之间形成机械联锁。压模构件通常会使金属面板变形，在紧嵌式螺母的先导部分或冲压部分周围形成环形凹槽，和/或会使金属面板上的紧嵌式螺母的先导部分或冲压部分变形，从而卡持(entrap)金属面板。例如，美国专利No. 3，053，300公开了一种具有中心先导部分的紧嵌式螺母，所述中心先导部分贯穿金属面板上的预成形开口延伸，并被翻折以桩撑(stake)开口周边。中心先导部分的变形迫使金属面板与环形凹槽的起伏表面相符，在紧嵌式螺母和金属面板之间形成联锁。虽然该紧嵌式螺母也许具有较高的推出阻力，但是，中心先导部分的变形很容易使紧嵌式螺母的内螺纹扭曲。在先导部分变形时消除内螺纹扭曲的一个方案是使金属面板变形而形成联锁，而不是使紧嵌式螺母的先导部分变形。例如，美国专利No. 3，878，599和No. 4，690，599都公开了一种在凹槽的内壁或外壁上具有底切的紧嵌式螺母。金属面板的材料被强制进入底切中，以改善紧嵌式螺母与金属面板之间形成的联锁。但是，由于金属面板较薄，极少的材料被强制进入底切，导致推出阻力较低。增加这种紧嵌式螺母的推出阻力的一个方案是形成双底切凹槽。例如，美国专利 No. 5，340，251公开了一种在内壁和外壁上都具有底切的紧嵌式螺母，使得环形凹槽的横截面为“燕尾槽”形状。金属面板被强制进入两个底切中，以在紧嵌式螺母与金属面板之间形成改善的联锁。但是，金属面板的变形要求填充两个底切，这很难利用传统成形技术获得， 导致推出阻力不统一。上述自紧嵌式紧固件的另外一个问题在于它们一般不能与薄金属面板较好地配合工作。因此，现有技术中需要一种改进的紧嵌式螺母，其可以可靠地、始终如一地附着于薄金属面板，具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。另外，还需要一种用于在薄金属面板中安装紧嵌式螺母的改进的压模构件，所述紧嵌式螺母具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。此外，还需要紧嵌式螺母和压模构件生产成本较便宜，使用较容易。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进的紧嵌式螺母，这种紧嵌式螺母可以可靠地、始终如一地附着于薄金属面板，具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。本实用新型还要解决的技术问题是提供一种用于在薄金属面板中安装紧嵌式螺母的改进的压模构件，所述紧嵌式螺母具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。此外，根据本实用新型的紧嵌式螺母和压模构件应实现生产成本较便宜，使用较容易。下文介绍了本实用新型的简化概要，以便基本了解本实用新型的某些示例性方面。该概要不是对本实用新型的全面概述。此外，该概要不是用于识别本实用新型的关键要素，也不是用于描绘本实用新型的范围。该概要唯一的目的是，作为稍后介绍的更详细说明的前奏，以简单的形式介绍本实用新型的某些构思。依照本实用新型的一个方面，提供一种用于附着于可塑性变形的金属基板的自紧嵌式螺母。该自紧嵌式螺母包括一主体部分，所述主体部分带有一中心轴线和一从主体部分延伸并与中心轴线同轴的先导部分或冲压部分。主体部分包括环绕中心冲压部分的环状表面。环状表面包括多个环绕中心冲压部分的间隔凸耳。凸耳中的一个或多个包括带有凹进部分的接触表面，在所述凹进部分中，接触表面接合金属基板。在将螺母附着于金属基板的过程中，接触表面的第一部分在插入金属基板时在绕中心轴线的旋转方向上被偏压，形成至少一个耳状外扩部(lug flare)。金属基板的一部分被卡持在至少一个耳状外扩部与主体部分之间。其中，螺母包括至少两个耳状外扩部，所述至少两个耳状外扩部定位成，使得螺母绕所述中心轴线旋转以从金属基板移除螺母的旋转运动受到限制。其中，所述多个凸耳中的一个包括至少两个耳状外扩部，所述至少两个耳状外扩部构造成与所述金属基板形成燕尾接合。其中，凹进部分在径向更靠近冲压部分的部位比在径向远离冲压部分的部位具有更大的宽度。其中，接触表面基本上为凹入的。其中，接触表面的第一部分和接触表面的一第二部分在绕中心轴线的相反的方向上倾斜。其中，接触表面的第一部分和接触表面的一第二部分坐落在凹进部分的各个侧面上。其中，当螺母附着于所述基板时，所述至少一个耳状外扩部包括由接触表面的第一部分形成的第一耳状外扩部和由接触表面的第二部分形成的第二耳状外扩部。其中，冲压部分的轮廓向内逐渐缩减以形成底切。其中，所述多个凸耳均具有在绕所述中心轴线的一旋转方向上延伸的宽度，该宽度小于或等于冲压部分的外周的面的宽度。其中，所述多个凸耳均具有在绕所述中心轴线的一旋转方向上延伸的宽度，该宽度大于冲压部分的外周的面的宽度。[0021]其中，所述多个凸耳中的一个被径向截断，并位于离开冲压部分的一段距离处。其中，冲压部分在其外周包括至少一个面部分，所述面部分为扇贝形状。其中，冲压部分在其外周包括多个面，所述多个面在扇贝形状与非扇贝形状之间
交替变化。其中，至少一个凸耳的接触表面从外部位向下倾斜至内部位。其中，主体部分的环状表面包括位于所述多个凸耳之间的多个第一面部分，所述多个第一面部分从外部位向下倾斜至内部位。其中，主体部分具有一外周，所述外周包括多个绕其周边的第三面部分，以及，各凸耳同相位地坐落在相应的第三面部分中。其中，主体部分具有一外周，所述外周包括多个绕其周边的第三面部分，以及，各凸耳不同相地坐落，使得各凸耳坐落在两个不同的第三面部分的周围。其中，主体部分的环状表面包括位于多个凸耳之间的多个第一面部分；所述多个第一面部分包括外壁，所述外壁包括顶表面，所述顶表面所处的高度比第一面部分的部位更靠近冲压部分的刺穿边缘。其中，所述凸耳中的四个均具有接触表面，它们绕所述中心冲压部分等距间隔开， 每一个所述接触表面具有在绕所述中心轴线的旋转方向上延伸的宽度，每一个所述接触表面包括所述第一表面部分和一第二表面部分，所述第一和第二表面部分相对于所述环状表面在相反的倾斜方向上延伸。其中，所述第一和第二表面部分在宽度方向上由所述凹进部分分隔开。其中，所述第一和第二表面部分与所述凹进部分提供了带有均勻凹入形状的所述接触表面。其中，所述自紧嵌式螺母还包括由多个凸耳与位于所述多个凸耳之间的多个第一面部分之间的高度差形成的多个抵接部，其中第一部分和第二部分的定向使得一横向向外的分力分开凸耳的抵接部，形成与金属基板相连的燕尾接合。依照本实用新型的另一个方面，接触表面可以由横切中心平表面部分的横向间隔的平表面部分形成。当凸耳接合基板以形成耳状外扩部时，横向平表面部分在绕轴线的相反旋转方向上偏压。依照本实用新型的另一个方面，凸耳接触表面包括具有光滑凹入形状的凹部。在螺母附着于基板时，凹部的横向部分形成耳状外扩部。本实用新型还提供了一种双头螺栓，其具有延伸至整体附着的紧嵌式螺母的螺纹轴部分，所述紧嵌式螺母用于附着到可塑性变形的金属基板上，所述紧嵌式螺母包括主体部分，所述主体部分带有一中心轴线和从所述主体部分延伸并与所述中心轴线同轴的冲压部分，所述主体部分包括环绕中心冲压部分的环状表面，所述环状表面包括多个环绕中心冲压部分的间隔凸耳，多个凸耳中的一个包括至少一个带有凹进部分的接触表面，其中所述接触表面接合所述金属基板；接触表面的第一部分，在将所述螺母附着于所述金属基板的过程中，所述第一部分在插入金属基板时在绕中心轴线的旋转方向上被偏压，形成至少一个耳状外扩部；和在所述旋转方向上被偏压的所述至少一个耳状外扩部与所述主体部分合作夹持金属基板的一部分，从而限制紧嵌式螺母从基板轴向移除。其中，接触表面的第一部分具有一定向，使得在紧嵌式螺母受到轴向力作用时，其在旋转方向上被偏压。通过以上所述的技术方案，本实用新型提供了一种改进的紧嵌式螺母，这种紧嵌式螺母可以可靠地、始终如一地附着于薄金属面板，具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。此外，本实用新型所提供的用于在薄金属面板中安装紧嵌式螺母的改进的压模构件具有如下优点所述紧嵌式螺母具有足够的推出强度和足够的旋转阻力，并且不会扭曲内螺纹。此外，根据本实用新型的紧嵌式螺母和压模构件应实现生产成本较便宜，使用较容易。
通过阅读下文的说明并参照附图，对本实用新型所属领域技术人员来说，本实用新型的上述及其他方面将变得显而易见，其中图1是依照第一实例的紧嵌式螺母的透视图；图2是图1中紧嵌式螺母的侧视图；图3是图1中紧嵌式螺母的俯视图；图4是沿图3中线4-4剖取的截面图；图5是图1中紧嵌式螺母接合金属基板时的局部截面图；图6是图5中紧嵌式螺母接合金属基板并位于更靠近金属基板的位置时的局部截面图；图7是图6中紧嵌式螺母接合在最终位置并紧固到金属基板时的局部截面图；图8是依照第二实例的紧嵌式螺母的俯视图；图9是依照第三实例的紧嵌式螺母的俯视图；图10是依照第四实例的紧嵌式螺母的俯视图；图11是依照第一实例的紧嵌式螺母的冲压部分的俯视图；图12是依照第五实例的紧嵌式螺母的冲压部分的俯视图；图13是依照第六实例的紧嵌式螺母的冲压部分的俯视图；图14是依照第七实例的紧嵌式螺母的透视图；图15是图14中紧嵌式螺母的俯视图；图16是第一示例的紧嵌式螺母与金属基板之间的接合的一个例子的局部截面图；图17是依照第八实例的紧嵌式螺母的冲压部分的俯视图；图18是依照第九实例的紧嵌式螺母的透视图；图19是图18中紧嵌式螺母的俯视图；和图20是依照本实用新型的包括嵌入安装部分的双头螺栓(stud)的侧视图。
具体实施方式
在附图中描述和显示了包含本实用新型的一个或多个方面的示例性实施例。这些示出的实例不是用于对本实用新型的限制。例如，本实用新型的一个或多个方面可以在其他实施例中使用，甚至可以在其他类型的装置中使用。此外，仅仅是为方便起见，在此使用了某些术语，这些术语不作为对本实用新型的限制。更进一步，在附图中，采用相同的参考标记表示相同的元件。图1-3示出了依照本实用新型第一实施例的用于附着于可塑性变形的金属板或面板的自刺入式紧嵌式螺母10或紧固件。应当指出，虽然示出的实施例是一螺母，但是，其他自紧嵌式紧固件，例如自紧嵌式双头螺栓，也在本实用新型的范围之内。紧嵌式螺母10 具有主体部分12、从主体部分12的一端延伸的先导部分或冲压部分14和轴向贯穿主体部分12以及冲压部分14两者的螺纹孔或钻孔16。主体部分12和冲压部分14可以与中心轴线20同轴。在将自紧嵌式螺母10安装到一可塑性变形的金属基板上时，可以将一螺纹紧固件插入到螺纹孔16中。参照图2和4，主体部分12延伸到一径向端面12A，所述径向端面12A与螺母10 的一个轴向末端相对应。冲压部分14延伸到另一个径向端面14A，所述径向端面14A与螺母10的另一个轴向末端相对应。冲压部分14总体上小于主体部分12，这样，主体部分12包括环绕中心冲压部分 14的大体上环状表面18。环状表面18构造成用于接合金属面板、基板或其他元件。环状表面18可以相对垂直于中心轴20。主体部分12的环状表面18包括多个环绕中心冲压部分14的间隔凸耳42。环状表面18还可以包括位于主体部分12上的多个第一面部分32， 所述第一面部分32可交替地坐落在凸耳42之间。第一面部分32可以是平的，或可以相对于中心轴线20具有各种倾斜角。第一面部分32有助于使工件与紧嵌式螺母10合作程度最大化以抵抗倾向于分离这两个部件的轴向载荷。各第一面部分32可以是多边形形状，其中，其由多个成一定角度或倾斜的、平面的或平的面形成。多边形形状提供了在紧嵌式螺母设置工序期间压缩或压花工件材料的不均勻形状，从而产生增强的推出阻力和外扭阻力， 这将在下文更详细地描述。通过增加第一面部分32的数量增大承载面积(注意最佳的承载面积是锥形)，但这也减少了抗扭强度。冲压部分14包括一冲压外周观，其轮廓向内成一定角度或倾斜或逐渐缩减，如图 2所示，在冲压部分14上形成底切。冲压外周观还可以是多边形形状，其由多个第二面部分34形成。第二面部分34可以是成一角度的或倾斜的、起伏的、平面的或平的。冲压外周观可以由约6至约10个第二面部分34形成，或者由约8个第二面部分34形成。如图1所示，冲压外周观可以由同样数量的在周向与主体部分12的第一面部分32对齐的多个面34 形成。但是，应当注意，冲压部分14的外周观也可以具有其他构造。与主体部分12相对的冲压部分14的外端或自由端具有在其上形成的刺入边缘或剪切边缘40。在将紧嵌式螺母10安装到金属面板中的过程中，剪切边缘40对金属板或面板进行穿孔或剪切。冲压部分14的长度可以设定成收容工件材料厚度。冲压部分14的直径可以设定成提供足够的裂断强度(column strength)以允许紧嵌式螺母10在高达3mm厚的、最大硬度为洛氏硬度C标度50 (工件材料的抗拉强度大约为255000p. s. i.或1700mPa) 的材料中冲压自己的孔。对于更薄和/或更软的材料，这些最大值应当增大。对于更厚的材料和/或更硬的材料，冲压部分几何形状可以设定成收容工件的需要量。主体部分12可以具有多边形形状的外周，其中所述外周由多个第三面部分38形成。该外周可以由约4个至约12个第三面部分38形成，或者由约8个第三面部分38形成， 如图3所示。如图1所示，所述外周可以由与第一面部分32和第二面部分34相同数量的第三面部分38形成。主体部分12的外周的第三面部分38可以在周向与第一面部分32或第二面部分34对齐。但是，应当注意，主体部分12的外周也可以具有其他构造，例如圆柱形。主体部分12的长度设定成提供足够的螺纹啮合以一致地断裂(不会使螺纹脱扣)匹配的外螺纹部件，所述外螺纹部件的材料强度性能与紧嵌式螺母10的相匹配。主体部分12的环状表面18上的多个凸耳42增大了紧嵌式螺母10的扭矩或旋转阻力。凸耳42可以为升高的突齿或突起，其在主体部分12的环状表面18之上轴向延伸。 凸耳42可以在周向延伸一有限距离，使得凸耳42与第一面部分32之间的高度差形成抵接部43。抵接部43阻止或抵抗紧嵌式螺母10相对于金属基板的旋转。抵接部43可以垂直于紧固件或螺母的旋转运动而定向。各凸耳42的上侧包括一接触表面44，所述接触表面44构造成接合金属基板60， 正如有关图5-7将要描述的。接触表面44可以基本上垂直于中心轴线20。凸耳42沿环状表面18周向间隔开。示出的凸耳42的横截面形状可以是矩形，或者其他任何适当的形状。凸耳42的接触表面44包括一凹进部分46。凹进部分46是凸耳42的比凸耳42 周围的部分浅的区域。这使得凸耳42具有对基板60的改善的附着性，正如将要描述的那样。接触表面44包括至少一个第一部分48，所述第一部分48接合金属基板60。在图1和图3所示的实例中，接触表面44包括第一部分48和第三部分50，所述第一部分48和第二部分50均接合金属基板60。第一部分48和第二部分50可以包围凹进部分46。在该实例中，凹进部分46可以是具有使凹进部分46相对于中心轴线20具有一定向角的几何形状的一个表面。在图1的实例中，接触表面44的第一部分48和接触表面44的第二部分50在绕中心轴线20的相反的方向上倾斜。两个部分48、50可以朝着凹进部分46向下倾斜。在图 3所示的具体实例中，凹进部分46在径向靠近冲压部分14的部位比在径向远离冲压部分 14的部位具有更大的宽度47。更大的宽度将从基板接收材料，并且由于所述材料与接触表面44上环绕凹进部分46的部分的相互作用，有助于限制螺母从基板移除。在其他实例中，凹进部分46在表面上可以具有曲率，例如凹座。在另一实例中，正如在图14中所述的， 凹进部分46在凸耳42上可以由大体上的曲率表示。如图3所示，凸耳42的接触表面44具有在绕中心轴线20的旋转方向上延伸的宽度M。接触表面44具有大体上不等边四边形的周边，在径向向外的部位上带有增加的宽度。凸耳42的宽度M可以小于或等于冲压部分14的第二面部分34在它们的接合处的宽度35，还是如图1所示。参照图4，如图所示，第一面部分32和凹进部分46在从中心轴线20的相应径向向外的位置处，位于距离主体径向端表面12A的大体上相同的轴向距离处。但是，凹进部分 46可以具有多个相对于中心轴线20的定向角。凹进部分46可以坐落在第一面部分32的上方或下方。在其他实例中，凹进部分46可以具有一斜度，使得凹进部分46的一部分坐落在第一面部分32的上方，以及使得凹进部分46的一部分坐落在第一面部分32的下方。图5-7示出了紧嵌式螺母10在金属基板60上的安装或所谓的“螺母设置工序”， 并且特别示出了一个凸耳42。紧嵌式螺母10在轴向上可通过任何适当的方式朝着金属基板60相对移动。应当指出，紧嵌式螺母10与金属基板60之间的相对运动可以通过移动这部件中的一个或两个来实现。紧嵌式螺母10与金属基板60之间的相对运动导致剪切边缘40切入金属基板60中，不过在该视图中未显示剪切边缘40。图5显示了正当凸耳42开始刺入金属基板60时的紧嵌式螺母10。图6显示了正当凸耳42大体上刺入金属基板60时的紧嵌式螺母10，接触表面44的第一部分48和第二部分50基本上接合金属基板60。这时，所述第一部分48和第二部分50开始在绕中心轴线20的相反的旋转方向上挠曲和/或变形。图7显示了在最终位置的紧嵌式螺母10，其中紧嵌式螺母10固定到金属基板60上， 凸耳42完全嵌入到基板中。如图所示，所述第一部分48和第二部分50完全挠曲和/或变形，形成如下所述的耳状外扩部70和72。如上所述，各凸耳42的接触表面44均包括一凹进部分46。在紧嵌式螺母10到达图7的最终位置时，位于凸耳42中心顶端部分上的凹部部分46 (如图5、6和7所示)可以导致凸耳42的横向侧面(由抵接部43表示)向外部扩展形成与基板60相连的燕尾接合 64。凸耳42包括抵接部43，如图1和5-7所示，所述抵接部43可以与接触表面44的第一部分48以及还与接触表面44的第二部分50形成有效的楔形或三角形。第一部分48和第二部分50相对于它们相联抵接部43的方向使得一横向向外的分力分开凸耳42的抵接部 43，形成与材料相连的燕尾接合64。实质上，当抵接部43进入材料时，来自基板的材料进入由第一部分48和第二部分50的倾斜定位所界定的内部区域。随着将紧嵌式螺母10进一步插入基板中，在材料沿着第一部分48和第二部分50的倾斜定位的方向滑动，以使抵接部43在绕轴线20的相反的旋转方向上横向向外变形时，来自基板的材料在所述内部区域向外推压在第一部分48和第二部分50上。由于第一部分48向外偏压，接触表面44通过紧嵌式螺母10完全附着于金属基板60形成第一耳状外扩部70。在插入基板60内时，接触表面44的第二部分50形成第二耳状外扩部72。金属基板60的一部分62被夹持在各耳状外扩部与紧嵌式螺母10的主体部分12之间。被夹持的金属基板60的这部分62的材料限制从基板60移除紧嵌式螺母10。被夹持的这部分62的材料改善了紧嵌式螺母10的外扭以及紧嵌式螺母推出。凹进部分46可以有不同的形状和尺寸以进一步增大对凸耳42的抵接部43向外部的偏压，从而使紧嵌式螺母10与基板60形成更可靠的附着。而且，凸耳42的凹进部分 46使得凸耳42具有较小的接合区域，这样的接合区域更容易刺入基板60，能够更精确地定位凸耳42和紧嵌式螺母10。随着将紧嵌式螺母10进一步插入基板60中，通过比较图6和图7可以看到，接触表面44的第一部分48在绕中心轴线20的横向旋转方向(在该实例的视图中是向左边) 上被偏压，形成耳状外扩部70。另外，在该实例中，第一部分48的倾斜表面有助于增加第一部分48的最远端向外变形的量。也可以设置第一部分48和第二部分50的其他定向，只要凸耳42的一部分被向外偏压即可。带有凹进部分46的紧嵌式螺母10有助于形成至少一个耳状外扩部70，并有助于提供更大的推出紧嵌式螺母10所需的力。在美国，利用推出试验来测试紧嵌式螺母10。紧嵌式螺母10，例如紧固件，被强制沿与插入方向相反的方向从金属基板60轴向离开。定位螺母从冲压侧在与插入方向相反的方向上轴向推出基板60。在欧洲，利用拉出试验来测试紧嵌式紧固件。在该测试中，螺母主体在与插入方向相反的方向上轴向拉离。例如，片材被夹持到夹具上，一螺钉向下拧入螺纹，然后在与插入方向相反的方向上轴向拉动螺钉。在欧洲，还可利用“脱离”试验来测试紧嵌式紧固件。螺母在与插入方向相同的方向上轴向脱离材料。在典型应用中，螺母螺纹接合于固定或以其他方式静止的某物上，并为脱离测试负载提供额外的阻力。通过在凸耳42上设置凹进部分46，必须增加作用力才能移除紧嵌式螺母 10，因为在有助于向外偏压抵接部43的凹进部分46中接收了额外的材料。另外，凹进部分 46中接收的材料限制了紧嵌式螺母10的运动。因而，至少由于这些原因，对于美国或欧洲试验，凹部部分46都提供了改善的结果。通过绕紧嵌式螺母10的旋转方向展开凸耳42和耳状外扩部70、72，无论紧嵌式螺母10在紧固件拧紧运动还是在紧固件释放运动中，外扭阻力都得到增大。在紧嵌式螺母 10与连接部分脱离的方向上的外扭阻力对在使用过程中振动和/或交变载荷等等状态下维持连接是很重要的。并且，在拆卸期间，因锈蚀而可能需要增加的脱离旋转载荷，螺母增大的外扭阻力则维持螺母与材料的接合。另外，如果螺钉具有必须克服的锁定特征，在接合连接部分的方向上的外扭阻力在组装期间很重要。如果出现焊渣导致对接合螺钉产生意想不到的阻力，由紧嵌式螺母10提供的外扭阻力也是非常重要的。而且，如果在螺钉上有粘性碎片或者在螺钉上积聚了油漆，这些情况也可能导致对接合螺钉产生意想不到的阻力。耳状外扩部70、72的额外夹紧，改善了紧嵌式螺母10的推出性能。如果没有形成耳状外扩部70、72，推出力的值则取决于在冲压部分14的基底的底切部分内圈限了多少材料。冲压底切和耳状外扩部70、72提供了组合的、增大的推出值。冲压底切和耳状外扩部增大的、组合的夹紧也帮助或增加了外扭性能。从耳状外扩部70、72增大的推出，也增大了外扭，因为当紧嵌式螺母10开始失去夹紧并开始旋转时，凸耳在推出方向骑坐到基底材料上，并由于其外扩部形状起到一个开沟器的作用，以便增大推出强度，同时提高外扭。图8示出了依照第二实例的自刺入紧嵌式螺母110，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母110包括在直径方向设置在中心冲压部分114的相对两侧上的两个凸耳142。在图8中，凸耳142通过在凸耳142之间环绕中心冲压部分 114的面部分134间隔开。每一个面部分134具有朝着中心冲压部分114向下倾斜的圆锥形状。当然，面部分134可以由多个类似于面部分34的较小平面部分形成。图8所示的面部分134合作而提供面积较螺母10大的支承表面。在该实例中，各凸耳142包括一凹进部分146、接触表面的第一部分148和接触表面的第二部分150。通过更多的凸耳以及由耳状外扩部圈限的额外金属实现推出和外扭的增大。也可以使用其他大小、尺寸、形状、方向和数量的凸耳而完全包围冲压部分114。任何其他附图的任何其他实例也可以包括完全环绕冲压部分的凸耳。图9示出了依照第三实例的自刺入紧嵌式螺母210，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母210包括多个环绕中心冲压部分214的凸耳M2， 第一面部分232位于凸耳242之间。该实例与图1的不同在于，凸耳242具有在绕中心轴线的旋转方向上延伸的宽度254，该宽度2M大于冲压部分214的第二面部分234的宽度235。 这种构造有助于进一步将紧嵌式螺母210固定到基板上。在其他实例中，可以使用不同尺寸的凸耳对2，可以使用不同数量的凸耳242环绕中心冲压部分214，第一面部分232也可以随机分散，甚至在任何实例中不存在。在该实例中，各凸耳242包括一凹进部分M6、接触表面的第一部分248和接触表面的第二部分250。任何其他附图的任何其他实例也可以包括宽度比冲压部分的第二面部分的宽度大的凸耳。图10示出了依照第四实例的自刺入紧嵌式螺母310，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母310包括第三示例性的环绕中心冲压部分314的凸耳342，至少一个第一面部分332位于凸耳342之间。该实例与图1的不同在于，凸耳342 被径向截断，并离开冲压部分314偏移一定距离。由于凸耳342偏离冲压部分314，第一面部分332可以是一个连续的部分。在该实例中，各凸耳342包括一凹进部分346、接触表面的第一部分348和接触表面的第二部分350。在其他实例中，可以使用不同尺寸的凸耳342， 可以使用不同数量的凸耳342环绕中心冲压部分314，第一面部分332也可以随机分散，甚至在任何实例中不存在。任何其他附图的任何其他实例也可以包括被径向截断并偏离冲压部分的凸耳。图11示出了依照图1的第一实例的自刺入紧嵌式螺母10的冲压部分14的横截面。在该横截面中，可以看到冲压部分14的第二面部分34。在图1和图11的第一实例中， 设有八个第二面部分；34，不过也可以设置不同数量、其他几何形状的第二面部分34。图11 还显示了由于第二面部分34的径向尺寸比冲压部分14的顶端部分小的缘故而如何使得第二面部分34有助于在冲压部分14上形成底切。带有刺入边缘或剪切边缘40的冲压部分 14的直径大于第二面部分34的直径。因而，当紧嵌式螺母10插入基板60中时，底切通过捕集一部分基板60并限制紧嵌式螺母10的移除，有助于使紧嵌式螺母10固定在基板60 中。图12显示了第五实例的紧嵌式螺母410，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母410包括冲压部分414，所述冲压部分414具有至少一个第二面部分434，所述第二面部分434为较长凹入凹部形式的扇贝形状。此外，紧嵌式紧固件410 可以包括沿其外表面的多个第二面部分34、434，所述多个第二面部分43、434在扇贝形状与非扇贝形状之间交替变化。在其他实例中，扇贝形状的第二面部分434可以沿冲压部分 414的外周随机分布。任何其他附图的任何其他实例也可以包括扇贝形状的第二面部分。图13显示了第六实例的紧嵌式螺母510，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母510包括具有一个第二面部分534的冲压部分514。与多个不同表面不同的是，该第二面部分534为圆柱形表面或圆形表面。第二面部分534也具有比刺入边缘或剪切边缘540小的径向尺寸，以形成底切。任何其他附图的任何其他实例也可以包括基本上圆形的第二面部分。图14显示了第七实例的紧嵌式螺母610，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母610包括至少一个接触表面644，所述接触表面644从外部位 680向下倾斜至内部位682。在其他实例中，主体部分612的环状表面618可以包括位于凸耳642之间的第一面部分632。第一面部分632也可以从外部位684向下倾斜至内部位 686。该倾斜设计允许凸耳642的一部分在凸耳642的其他部分接触基板之前接触基板并被基板偏压。任何其他图形的任何其他实例也可以包括具有倾斜表面的凸耳。图14的实例还包括多个具有常规或连续曲率的凸耳642。在该实例中，几何形状没有界定凹进部分的设定区域，就如图1所示的那样。相反，凸耳642的接触表面644基本上为凹入的，最浅部分限定了凸耳642的凹进部分646。在其他实例中，凸耳可以使其一部分接触表面凹入，或者一部分接触表面可以具有一凹座或一凹陷处。任何其他的实例也可以包括如图14所示的凹进部分或整个接触表面具有曲率的凸耳。图15显示了图14的实例的顶部截面图。在该实例中，主体部分612具有一外周，所述外周包括多个第三面部分638。各凸耳642可以同相地坐落在相应的第三面部分638 中，例如在每个第三面部分638的大致中央部位上。另外，其他实例可以包括坐落在相对于各第三面部分638的任何部位上的凸耳642。图16显示了凸耳642与基板60接合的一个实例。凸耳642的这种接合可以对应于上述任何实例。在该实例中，凸耳642中的一个包括至少两个耳状外扩部670、672，所述耳状外扩部670、672构造成与金属基板60形成燕尾接合664。金属的一部分662被捕集在螺母的主体部分612与各耳状外扩部670和672之间。燕尾接合664表现为耳状外扩部 670、672、凸耳642和基板60之间接合的形状。也可以使用其他形状和尺寸形成其他形状的接合，包括其他相对燕尾形状的接合。燕尾接合664也可以包括不同表面和具有各种几何形状的凹陷处，这些凹陷处对应于任何凸耳642的凹进部分646。在所形成的燕尾接合形状中，紧嵌式螺母在基板中的接合形成至少一个耳状外扩部，其捕集耳状外扩部与螺母主体之间的金属，以提供额外的推出阻力。这样，耳状外扩部增加了金属捕集量并补充了由底切中心冲压提供的金属捕集。应当明白，在远离中心冲压的部位提供耳状外扩部金属捕集， 并且不需要进一步增加冲压底切，而增加冲压底切往往会引起冲压裂断强度的减小。图17显示了第八实例的紧嵌式螺母710。在该实例中，主体部分712具有一外周， 所述外周包括多个在面部分738的拐角处的第三面部分738。各凸耳742可以不同相地定位，使得各凸耳742坐落在两个不同的第三面部分738的附近。在该实例中，各凸耳742坐落在第三面部分738的大约一半处以及坐落在另一个第三面部分738的大约一半处。在其他实例中，一个凸耳742的大部分可以坐落在一个第三面部分738上，凸耳742的小部分可以坐落在另一第三面部分738上。在另外实例中，一些凸耳742可以同相地坐落，一些凸耳 742可以不同相地坐落。任何其他实例的凸耳也可以同相地或不同相地坐落。图18和19显示了第九实例的紧嵌式螺母810，其中利用同样的参考数字表示同样的结构。在该实例中，紧嵌式螺母810包括带有环状表面818的主体部分812。环状表面 818包括位于多个凸耳842之间的多个第一面部分832。多个第一面部分832进一步还包括外壁890。外壁890包括一顶表面892，所述顶表面所处的高度比第一面部分832的部位更靠近冲压部分814的刺穿边缘840。外壁890的顶表面892会影响和改变由紧嵌式螺母 810形成的耳状外扩部。图20显示了任何实例的如上所述紧嵌式紧固件如何结合到一双头螺栓910中。为此，双头螺栓910包括一主体部分912、冲压部分914和用于接合金属基板或如上所述的其他元件的凸耳942。主体部分912、冲压部分914和凸耳942可以按如上任何前述的实施例所述的方式构造。双头螺栓912包括一螺纹轴990，而不是前述实施例中的螺纹孔。如图所示，上述任何实例(图1-17)也可以包括双头螺栓或从紧嵌式紧固件延伸的轴。应当指出，图1-17所示的任何特征可以与任意数量的其他特征组合形成紧嵌式紧固件。例如，任何实例可以包括各种具有凹进部分46的凸耳，例如凸耳42、142、242或 642。凹进部分46可以是几何形状、不规则形状、凹座，或者可以是一弯曲表面，所述弯曲表面位于比凸耳的接触表面44更浅的部位。任意数量的凸耳可以在包括在凸耳之间的紧嵌式紧固件中的主体部分12上设有或不设有第一面部分32。另外，凸耳可以具有各种几何形状和大小，例如凸耳是同相或不同相的，如图15和17所示。在其他实例中，各种第二面部分34、434、534可以具有不同的表面和形状，例如扇贝形状。在另外的实例中，第一面部分32,632可以具有各种相对于中心轴线的定向角，同样，凸耳42、642也具有各种定向角。 如上所述参照实施例对本实用新型进行了描述。他人在阅读和理解该说明书时能够想到修改和变形。包含本实用新型的一个或多个方面的实施例用于包含所有这样的修改和变形，它们都在附带的权利要求书的范围内。
权利要求1.一种用于附着于可塑性变形的金属基板的紧嵌式螺母，所述紧嵌式螺母包括主体部分，所述主体部分带有一中心轴线和从所述主体部分延伸并与所述中心轴线同轴的冲压部分，所述主体部分包括环绕中心冲压部分的环状表面，所述环状表面包括多个环绕中心冲压部分的间隔凸耳，多个凸耳中的一个包括至少一个带有凹进部分的接触表面，其中所述接触表面接合所述金属基板；接触表面的第一部分，在将所述螺母附着于所述金属基板的过程中，所述第一部分在插入金属基板时在绕中心轴线的旋转方向上被偏压，形成至少一个耳状外扩部；和在所述旋转方向上被偏压的所述至少一个耳状外扩部与所述主体部分合作以夹持金属基板的一部分，从而限制紧嵌式螺母从基板轴向移除。
2.如权利要求1所述的螺母，其中，螺母包括至少两个耳状外扩部，所述至少两个耳状外扩部定位成，使得螺母绕所述中心轴线旋转以从金属基板移除螺母的旋转运动受到限制。
3.如权利要求1所述的螺母，其中，所述多个凸耳中的一个包括至少两个耳状外扩部， 所述至少两个耳状外扩部构造成与所述金属基板形成燕尾接合。
4.如权利要求1所述的螺母，其中，凹进部分在径向更靠近冲压部分的部位比在径向远离冲压部分的部位具有更大的宽度。
5.如权利要求1所述的螺母，其中，接触表面基本上为凹入的。
6.如权利要求1所述的螺母，其中，接触表面的第一部分和接触表面的一第二部分在绕中心轴线的相反的方向上倾斜。
7.如权利要求1所述的螺母，其中，接触表面的第一部分和接触表面的一第二部分坐落在凹进部分的各个侧面上。
8.如权利要求7所述的螺母，其中，当螺母附着于所述基板时，所述至少一个耳状外扩部包括由接触表面的第一部分形成的第一耳状外扩部和由接触表面的第二部分形成的第二耳状外扩部。
9.如权利要求1所述的螺母，其中，冲压部分的轮廓向内逐渐缩减以形成底切。
10.如权利要求1所述的螺母，其中，所述多个凸耳均具有在绕所述中心轴线的一旋转方向上延伸的宽度，该宽度小于或等于冲压部分的外周的面的宽度。
11.如权利要求1所述的螺母，其中，所述多个凸耳均具有在绕所述中心轴线的一旋转方向上延伸的宽度，该宽度大于冲压部分的外周的面的宽度。
12.如权利要求1所述的螺母，其中，所述多个凸耳中的一个被径向截断，并位于离开冲压部分的一段距离处。
13.如权利要求1所述的螺母，其中，冲压部分在其外周包括至少一个面部分，所述面部分为扇贝形状。
14.如权利要求1所述的螺母，其中，冲压部分在其外周包括多个面，所述多个面在扇贝形状与非扇贝形状之间交替变化。
15.如权利要求1所述的螺母，其中，至少一个凸耳的接触表面从外部位向下倾斜至内部位。
16.如权利要求1所述的螺母，其中，主体部分的环状表面包括位于所述多个凸耳之间的多个第一面部分，所述多个第一面部分从外部位向下倾斜至内部位。
17.如权利要求1所述的螺母，其中，主体部分具有一外周，所述外周包括多个绕其周边的第三面部分，各凸耳同相位地坐落在相应的第三面部分中。
18.如权利要求1所述的螺母，其中，主体部分具有一外周，所述外周包括多个绕其周边的第三面部分，各凸耳不同相地坐落，使得各凸耳坐落在两个不同的第三面部分的周围。
19.如权利要求1所述的螺母，其中，主体部分的环状表面包括位于多个凸耳之间的多个第一面部分；所述多个第一面部分包括外壁，所述外壁包括顶表面，所述顶表面所处的高度比第一面部分的部位更靠近冲压部分的刺穿边缘。
20.如权利要求1所述的螺母，其中，所述凸耳中的四个均具有接触表面，它们绕所述中心冲压部分等距间隔开，每一个所述接触表面具有在绕所述中心轴线的旋转方向上延伸的宽度，每一个所述接触表面包括所述第一表面部分和一第二表面部分，所述第一和第二表面部分相对于所述环状表面在相反的倾斜方向上延伸。
21.如权利要求20所述的螺母，其中，所述第一和第二表面部分在宽度方向上由所述凹进部分分隔开。
22.如权利要求20所述的螺母，其中，所述第一和第二表面部分与所述凹进部分提供了带有均勻凹入形状的所述接触表面。
23.如权利要求3所述的螺母，还包括由多个凸耳与位于所述多个凸耳之间的多个第一面部分之间的高度差形成的多个抵接部，所述接触表面还包括一第二部分，所述第一部分和第二部分的定向使得一横向向外的分力分开凸耳的抵接部，形成与金属基板相连的燕尾接合。
24.一种双头螺栓，其具有延伸至整体附着的紧嵌式螺母的螺纹轴部分，所述紧嵌式螺母用于附着到可塑性变形的金属基板上，所述紧嵌式螺母包括主体部分，所述主体部分带有一中心轴线和从所述主体部分延伸并与所述中心轴线同轴的冲压部分，所述主体部分包括环绕中心冲压部分的环状表面，所述环状表面包括多个环绕中心冲压部分的间隔凸耳，多个凸耳中的一个包括至少一个带有凹进部分的接触表面，其中所述接触表面接合所述金属基板；接触表面的第一部分，在将所述螺母附着于所述金属基板的过程中，所述第一部分在插入金属基板时在绕中心轴线的旋转方向上被偏压，形成至少一个耳状外扩部；和在所述旋转方向上被偏压的所述至少一个耳状外扩部与所述主体部分合作夹持金属基板的一部分，从而限制紧嵌式螺母从基板轴向移除。
25.如权利要求M所述的双头螺栓，其中，接触表面的第一部分具有一定向，使得在紧嵌式螺母受到轴向力作用时，其在旋转方向上被偏压。
专利摘要本实用新型提供了一种用于附着于可塑性变形的金属基板的带有耳状外扩部的紧嵌式螺母。紧嵌式螺母包括一主体部分，所述主体部分带有一中心轴线和一从主体部分延伸并与中心轴线同轴的冲压部分。主体部分包括环绕中心冲压部分的环状表面。环状表面包括多个环绕中心冲压部分的间隔凸耳。多个凸耳均包括带有凹进部分的接触表面，在所述凹进部分中，接触表面接合金属基板。在将螺母附着于金属基板的过程中，接触表面的第一部分在插入金属基板时被从中心轴线向外偏压，形成至少一个耳状外扩部。金属基板的一部分被夹持在至少一个耳状外扩部与主体部分之间。
文档编号F16B37/06GK201953784SQ201020224199
公开日2011年8月31日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年12月22日
发明者D·P·丹尼斯, W·R·帕默 申请人:Rbw制造有限责任公司