具有用于扭矩传递的联接构件的螺钉组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于将第一部件操作地连接到第二部件的螺钉组件，使得第一和第二部件在被所述组件操作地连接时分开一间隙。所述组件包括限定了螺钉开口的螺钉构件和限定了联接开口的联接构件。紧固件配置为当该紧固件被旋转地驱入联接开口时将驱动扭矩传递到联接构件。紧固件的螺纹部分配置为接合联接开口。联接构件配置为将驱动扭矩传递到螺钉构件，由此令螺钉构件运动，直到螺钉构件的第二螺钉端部接触第二部件的安装面。紧固件可配置为穿过联接构件，并进入第二部件的第二腔体内。
【专利说明】具有用于扭矩传递的联接构件的螺钉组件
【技术领域】
[0001 ] 本发明总体涉及用于操作地连接两个部件的螺钉组件。
【背景技术】
[0002]可获得各种紧固组件用于将两个部件或子组件安装或连接在一起。在两个部件需要被安装为在二者之间具有间隙或缝隙的情况中，可使用具有螺纹轴和头部的螺钉，比如螺旋千斤顶。在两个部件之间的缝隙中的螺旋千斤顶的高度通常通过独立的工具比如扳手调节。因而，传统的用于带有间隙地安装两个部件的螺钉组件要求二级或另外的组装过程，用于设定螺钉在两个部件之间的缝隙中的高度。
【发明内容】
[0003]提供了用于操作地将第一部件连接到第二部件的螺钉组件，其中当通过该组件操作地连接时，第一和第二部件通过一间隙分开。该螺钉组件去除了用于设置螺钉在两个部件之间的缝隙中的高度所需要的二级组装过程。该组件包括螺钉构件，其限定从第一螺钉端部延伸到第二螺钉端部的螺钉开口。该联接构件操作地连接到螺钉构件，并限定从联接构件的第一端部延伸到第二端部的联接开口。
[0004]在一个实施例中，联接构件至少部分地定位在螺钉构件的螺钉开口内。在另一实施例中，联接构件邻近螺钉构件的第一螺钉端部定位。
[0005]紧固件配置为可插入到联接构件的开口内。该紧固件配置为当该紧固件被旋转地驱动进入联接开口时将驱动扭矩传递到联接构件。紧固件的带螺纹的部分配置为接合联接开口。联接构件配置为将驱动扭矩传递到螺钉构件，由此令螺钉构件运动，直到第二螺钉端部接触第二部件的安装面。紧固件可配置为通过联接构件，并进入第二部件的第二腔体内。第二腔体可包括第二腔体螺纹，其配置为与紧固件的螺纹部分相对应，由此将第一部件相对于第二部件固定。
[0006]该螺钉构件可限定至少部分带螺纹的外表面。第一部分包括第一腔体，该第一腔体配置为接收螺钉构件的至少部分带螺纹的外表面。可选地，插入件可定位在第一部件的第一腔体中，且配置为至少部分地包围联接构件和螺钉构件。该插入件可包括内螺纹部分，该内螺纹部分配置为与螺钉构件的至少部分带螺纹的外表面相对应。
[0007]联接构件中的联接开口可限定一个或多个峰或谷。峰配置为在紧固件被插入到联接开口时接触该紧固件的螺纹部分。谷配置为在紧固件被插入到联接开口时与该紧固件的螺纹部分间隔开。
[0008]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据第一实施例的螺钉组件的示意性剖视图，该螺钉组件处于第一位置中，且包括螺钉构件、联接构件和紧固件；
[0010]图2是图1中所示的螺钉组件的示意性横剖视图，该螺钉组件处于第二位置中；
[0011]图3是图1-2中所示的螺钉构件和联接构件的透视图；
[0012]图4是图1-3和6-7中所示的联接构件的透视图；
[0013]图5是联接构件(图1-3和6-7中所示)的示意性平面图，其带有沿图1中的轴线5-5截取的紧固件的局部剖视图(螺钉构件和第一部件为了简明而被去除)；
[0014]图6是根据第二实施例的螺钉组件的示意性剖视图，该螺钉组件处于第一位置中，且包括螺钉构件、联接构件和插入件；
[0015]图7是图6中所示的螺钉组件的示意性剖视图，该螺钉组件处于第二位置中；和
[0016]图8是图6-7中所示的螺钉构件透视图。
【具体实施方式】
[0017]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类似的部件，图1-2是根据本发明第一实施例的螺钉组件10的示意性剖视图。图1示出了处于第一位置12的螺钉组件10，而图2示出了处于第二位置14的组件10。参考图2，组件10可用来将第一部件16操作地连接到第二部件18，使得第一和第二部件16、18在通过组件10操作地连接时被分开间隙20。通过非限制性示例的方式，间隙20可以是2mm。该间隙20可以是特定应用所要求的任何尺寸。
[0018]参考图1-2，组件10包括螺钉构件22和操作地连接到螺钉构件22的联接构件24。图3是螺钉构件22和联接构件24的透视图。图4是联接构件24的透视图。参考图4，联接构件24包括大致圆柱形的第一部分65和大致锥形的第二部分66。联接构件24可制造为具有相对尺寸不同的第一部分65和第二部分66。例如，在图1-2中所示的第一实施例中，第一部分65基本长于第二部分66。在图6-7中所示的第二实施例中，第一部分65与第二部分66为大约相同的长度。
[0019]参考图3，螺钉构件22限定第一螺钉端部23、第二螺钉端部25和螺钉开口 26。参考图1-3，在第一实施例中，联接构件24可至少部分地定位在螺钉构件22的螺钉开口 26内。例如，联接构件24在组装过程之前可被压入或模制到螺钉开口 26内。螺钉构件和联接构件24可制造成单个工件或单个部件。
[0020]参考图3，螺钉构件22包括外表面30，其至少部分地带螺纹，即形成为具有外螺纹32。参考图1-2，第一部件16包括配置为接收螺钉构件22的第一腔体34。参考图1_2，第一腔体34可形成为具有第一腔体螺纹36，其与螺钉构件22的外螺纹32相对应。
[0021]参考图2-4，联接构件24限定联接开口 38。参考图4，联接开口 38可从联接构件24的第一端部40延伸到第二端部42。参考图3，联接开口 38与螺钉开口 26共用公共的轴线43。在该实施例中，联接开口 38与螺钉开口 26重叠，因为联接构件24至少部分地定位在螺钉开口 26内。
[0022]参考图1-2，紧固件44配置为可插入在联接构件24的联接开口 38内。参考图1，紧固件44包括头部46和杆部47。杆部47限定螺纹部分48，在图1_2中示出。参考图1_2，第二部件18包括配置为接收紧固件44的第二腔体50。第二腔体50可包括第二腔体螺纹52，其配置为与紧固件44的螺纹部分48相对应。[0023]图1显示了第一位置12中的组件10，其中紧固件44的螺纹部分48接合联接开口 38，螺钉构件22的第二螺钉端部25与第二部件18的安装面49间隔开。如下文所述，并参考图1，紧固件44配置为当紧固件44被驱动到联接开口 38内时将驱动扭矩传递到联接构件24。参考图2，联接构件24配置为将该驱动扭矩传递到螺钉构件22，使得螺钉构件22朝向第二部件18运动，直到第二螺钉端部25接触第二部件18的安装面49。图2显示了处于第二位置14中的组件10，其中紧固件44的螺纹部分48接合第二腔体50，且第二螺钉端部25与第二部件18的安装面49接触。
[0024]图5是联接构件24 (图1-2和6_7中所示)的示意性平面图，其带有沿图1中的轴线5-5截取的紧固件44的局部剖视图(螺钉构件22和第一部件16为了简明而未被示出)。现在参考图3-5，联接构件24中的联接开口 38限定至少一个峰54和至少一个谷56。参考图5，在所示的实施例中，联接开口 38限定了重复、连续几何形状的波状轮廓(大致在55处指示)，所示几何形状具有多个这样的峰54和多个这样的谷56。
[0025]参考图5，峰54配置为，当紧固件44被驱动进入或被插入联接开口 38内时，接合或接触紧固件44的螺纹部分48。参考图5，谷56配置为当紧固件44被驱动进入或被插入联接开口 38内时与紧固件44的螺纹部分48间隔开。换句话说，紧固件的螺纹部分48接触峰54但不接触谷56，由此减少紧固件44和联接构件24之间的接触表面面积。参考图5，波形轮廓55限定了两个相邻的峰54或两个相邻的谷56之间的波长或距离60。在一个例子中，两个相邻的峰54或两个相邻的谷56之间的距离60是大约2mm。联接开口 38可形成为具有适用于当前特定应用的任何形状、尺寸或配置。
[0026]下文描述了将第一部件16操作地连接到第二部件18的方法。参考图1，螺钉构件22和联接构件24被插入到第一部件16的第一腔体34，所述第一部件16被安装到第二部件18。如上所述，在此之前，联接构件24可被模制、压入或以其他方式定位到螺钉构件22中的螺钉开口 26的内直径内。
[0027]参考图1，紧固件44被旋转地驱动进入联接构件24的联接开口 38。当紧固件44被驱动进入联接开口 38时，紧固件44上的螺纹部分48接合联接构件24的联接开口 38。螺纹部分48与联接开口 38中的峰54之间的最终接合部将扭矩从紧固件44传递到联接构件24。驱动扭矩随后从联接构件24被传递到螺钉构件22内，引起螺钉构件22转动并朝向第二部件18运动。
[0028]参考图2，通过旋转，螺钉构件22退出并运动离开第一部件16，直到第二螺钉端部25接触第二部件18的安装面49。换句话说，螺钉构件22继续运动，直到形成距离第二部件18的安装面49的间隙20。尽管螺钉构件22在其接触第二部件18的安装面49时停止，但是紧固件44继续通过联接构件24并进入第二部件18中的第二腔体50，由此相对于第二部件18固定第一部件16。参考图1，紧固件44的夹紧载荷可从紧固件44的承载表面72(在头部46的下侧上)通过第一部件16的第一腔体螺纹部36传递、进入螺钉构件22 (通过与第一腔体螺纹部36相配合的外螺纹32)、到螺钉构件22的第二螺钉端部25上(或螺钉安装表面25)、并进入第二部件18。
[0029]参考图5，当紧固件44被驱入联接开口 38时联接开口 36的波状轮廓55降低了紧固件44与联接开口 38之间的接触面积和摩擦，由此使得紧固件44更容易穿过联接构件24。更大的接触面积引起更大的摩擦，而较小的面积引起不足的扭矩传递。在一个示例中，紧固件44与联接开口 38之间的接触面积刚好足以将扭矩从紧固件44传递到联接构件24和螺钉构件22，使得螺钉构件22转动并朝向第二部件18运动。扭矩传递的效率或量可通过增大或减小联接开口 38中的峰54的数量、峰54的波长60和宽度58而被调节。在非限制性示例中，宽度58可以大约是0.3mm。
[0030]参考图4,联接构件24的第一端部40限定第一表面62。第一表面62可以为基本平坦的平面表面。联接构件24可在第一端部40处包括倒角的边缘64。参考图4，联接构件24可包括大致圆柱形的第一部分65和大致锥形的第二部分66。第二部分66限定角度68。在非限制性示例在，角度68可以为大约55度。在另一个非限制性示例中，角度68可以在大约10度和80度之间。
[0031 ] 如上所述，联接构件24可制造为具有不同相对尺寸的第一部分65和第二部分66。例如，在图1-2中所不的第一实施例中，第一部分65基本长于第二部分66。在图6-7中所示的第二实施例中，第一部分65与第二部分66为大约相同的长度。参考图4，联接构件24在第二端部42处可包括脊部70。通过非限制性示例的方式，联接构件24可形成为具有大约9mm的高度和16mm的直径(最宽的宽度)。联接构件24可形成为具有适用于当前特定应用的任何形状、尺寸或配置。
[0032]联接构件24可由任何适当的材料构成，所述材料足够硬，以允许扭矩从紧固件44传递到联接构件24。联接构件24可由非金属构成。在一个例子中，联接构件24由弹性材料构成，比如合成橡胶或橡胶类材料，包括但不限于三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(聚氯丁烯)、苯乙烯聚丁橡胶、丁腈橡胶或硅酮橡胶.在一个实施例中，联接构件24由丁二烯和丙烯腈的共聚物构成。
[0033]扭矩传递的效率和量以及联接构件24的压缩性可通过形成联接构件24的材料的选择来调节。在一个示例中，形成联接构件24的材料可以充分地可压缩，使得紧固件44的螺纹部分48在接触联接构件24的联接开口 38中的峰54时不被破坏。如本领域已知的，硬度计是若干种材料硬度测量手段中的一种，即材料对永久压痕的抵抗力。由AlbertF.Shore定义的硬度标尺测量由标准化的压脚上给定的力在材料中产生的压痕的深度。该深度取决于材料的硬度、其粘弹性性能、测试中采用的压脚的形状、和该测试的持续时间。ASTM D2240标准使用比弹簧力(specific spring force)和压痕器构造的组合识别多种硬度计标尺(durometer scale)。所述硬度计是无量纲量。通过非限制性示例，连接构件24可限定大约20A邵氏硬度至大约90A邵氏硬度之间的硬度值。以非限制性示例的方式，联接构件24可限定大约50D邵氏硬度的硬度值。
[0034]总之，螺钉组件10 (和下文所述的组件110)去除了用于对用于带间隙20地将两个部件安装在一起的螺钉的高度进行设定的额外组装程序。在螺钉组件10中(见图1-2)，螺钉构件22的高度通过将紧固件44驱入联接构件24而被设定，所述联接构件24操作地连接到螺钉构件22。驱动扭矩通过摩擦力被传递到螺钉构件22，自动地设定螺钉构件22的高度。参考图2，一旦形成距第二部件18的安装面49的间隙，则紧固件44继续穿过联接构件24旋进，并进入第二部件18中的第二腔体50。在一个示例中，组件10可将车辆的交流发电机17连接到发动机缸体19(见图2)。通过非限制性示例，在车辆中，螺钉组件10可用来将交流发电机连接到发动机缸体、将油盘连接到前盖、将油盘连接到发动机缸体或交流发电机或支架等。[0035]图6-7是根据本发明第二实施例的螺钉组件110的示意性剖视图。图6示出了处于第一位置112的螺钉组件110，而图7示出了处于第二位置14的组件110。第二实施例类似于第一实施例，因而仅描述了其差异。
[0036]参考图6-7，组件110包括螺钉构件122和操作地连接到螺钉构件122的联接构件24 (图1-5中所示)。图8是螺钉构件122的透视图。参考图6和8，螺钉构件122限定第一螺钉端部123、第二螺钉端部125和螺钉开口 126。参考图8，螺钉构件122可包括外表面130，其至少部分地带螺纹，即形成为具有外螺纹132。螺钉构件122可形成为具有支撑基部137，其比螺钉构件122的体部更宽。参考图8，联接构件122在形成在第一螺钉端部123处的至少一个压痕139。
[0037]参考图6-7，在第二实施例中，联接构件24可定位在螺钉构件122的第一螺钉端部123附近。参考图6，联接开口 38与螺钉开口 126共用公共的轴线143。参考图7，螺钉122的压痕139可配置为接合或夹紧联接构件24的第二表面66 (在图4中示出)。
[0038]参考图6-7，插入件127可定位在第一部件16的第一腔体34中，且配置为至少部分地包围联接构件24和螺钉构件122。参考图7，插入件127可以是限定插入件开口 133的空心管。紧固件44和螺钉构件122配置为装配在插入件开口 133内。参考图6，插入件127包括内螺纹部分129，其配置为与螺钉构件122的外螺纹132相对应。参考图7，联接构件127可在第一插入件端部131处包括孔口 136。在一个示例中，插入件127由金属构成。在另一个示例中，插入件127由聚合体或塑料构成。
[0039]参考图6，插入件127可被压入、模制或以其它方式置于第一部件16中的第一腔体34内。联接构件24插入到插入件开口 133内。螺钉构件122旋入到插入件开口 133内。参考图6，缝隙135可位于联接构件24的第二表面66和螺钉构件122的第一螺钉端部123之间。
[0040]参考图6，紧固件44被驱入或穿入插入件127、联接构件24和螺钉构件122中相应的同轴对准的开口，即，插入件开口 133、螺钉开口 126和联接开口 38。参考图5，紧固件的螺纹部分48卡持联接构件24中的联接开口 38的峰54，因此产生的接合部将驱动扭矩从紧固件44传递到联接构件24。
[0041]参考图7，紧固件44的驱动力使得联接构件24楔入螺钉构件122内，闭合缝隙135(图6中所示)。换句话说，联接构件24接触螺钉构件122，并将螺钉构件122向下推动。紧固件的驱动力(传递到联接构件24)使得螺钉构件122转动并向下旋进，直到其接触第二部件18的安装面49。
[0042]参考图7，当螺钉构件122停止运动(即当其抵靠安装面49)时，紧固件44继续运动到第二部件18的第二腔体50中，由此将第一部件16相对于第二部件18固定。如前所述，第二腔体50可带螺纹。图7显示了在联接构件24朝向第二部件18运动时在该联接构件24的第一端部40上方产生的缝隙137。参考图6，紧固件44的夹紧载荷可以从紧固件44的承载表面72 (在头部46的下侧上)传递、通过插入件127的内螺纹部分129，进入螺钉构件、122 (穿过与内螺纹部分129相配合的外螺纹132)、到螺钉构件122的第二螺钉端部125 (或螺钉安装表面125)上，并进入第二部件18。
[0043]如上文所述并参考图4，联接构件24的第二部分66可基本成锥形且由角度68限定。角度68可被选择为使得联接构件的第二端部42与螺钉构件122的第一螺钉端部123之间的接触面积最大化，其中更大的角度68引起联接构件24和螺钉构件122之间的更大接触面积和更有效的扭矩传递。
[0044]详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。
【权利要求】
1.一种螺钉组件，用于将第一部件操作地连接到第二部件，该组件包括: 螺钉构件，限定从第一螺钉端部延伸到第二螺钉端部的螺钉开口； 联接构件，操作地连接到螺钉构件，并限定从联接构件的第一端部延伸到第二端部的联接开口，该联接开口和螺钉开口共用公共的轴线； 紧固件，具有螺纹部分，且配置为能插入在联接构件的联接开口内； 其中紧固件配置为，当该紧固件被旋转地驱动进入联接开口时将驱动扭矩传递到联接构件，紧固件的带螺纹的部分配置为与联接开口接合； 其中联接构件配置为将驱动扭矩传递到螺钉构件，由此令螺钉构件运动，直到第二螺钉端部接触第二部件的安装面；且 其中第一和第二部件在通过所述组件操作地连接时分开一间隙。
2.如权利要求1所述的组件，其中联接构件至少部分地定位在螺钉构件的螺钉开口内。
3.如权利要求1所述的组件，其中联接构件邻近螺钉构件的第一螺钉端部定位。
4.如权利要求1所述的组件，其进一步包括: 第一腔体，由第一部件限定； 插入件，定位在第一部件的第一腔体中，且配置为至少部分地包围联接构件和螺钉构 件； 其中螺钉构件限定至少部分带螺纹的外表面；和 其中插入件包括内螺纹部分，该内螺纹部分配置为与螺钉构件的至少部分带螺纹的外表面相对应。
5.如权利要求1所述的组件，其中: 联接构件的第一端部限定基本平坦的表面和倒角的边缘；和 联接构件的第一部分为大致圆柱形，第二部分大致为锥形。
6.如权利要求1所述的组件，其进一步包括: 螺钉构件的第一螺钉端部上的至少一个压痕，该至少一个压痕配置为接合联接构件的第二端部。
7.如权利要求1所述的组件，其中联接构件由弹性材料制成。
8.如权利要求1所述的组件，其中连接构件限定为大约20A邵氏硬度至大约90A邵氏硬度之间的硬度值。
9.一种螺钉组件，用于将第一部件操作地连接到第二部件，该组件包括: 螺钉构件，限定从第一螺钉端部延伸到第二螺钉端部的螺钉开口 ； 联接构件，操作地连接到螺钉构件，并限定从联接构件的第一端部延伸到第二端部的联接开口，该联接开口与螺钉开口共用公共轴线； 紧固件，具有螺纹部分，且配置为能插入在联接构件的联接开口内； 其中紧固件配置为当该紧固件被旋转地驱动进入联接开口时将驱动扭矩传递到联接构件； 其中联接构件中的联接开口限定了多个峰和多个谷，当紧固件被驱动到联接开口内时，所述多个峰配置为接触紧固件的螺纹部分，所述多个谷配置为与紧固件的螺纹部分间隔开;其中联接构件配置为将驱动扭矩传递到螺钉构件，由此令螺钉构件运动，直到第二螺钉端部接触第二部件的安装面；且 其中第一和第二部件在通过所述组件操作地连接时分开一间隙。
10.一种方法，其用于将第一部件操作地连接到第二部件以使得第一和第二部件间隔开一间隙，该方法包括: 将联接构件和螺钉构件插入到第一部件中的第一腔体内，该联接构件限定从联接构件的第一端部延伸到第二端部的联接开口； 将紧固件旋转地驱动进入联接构件中的联接开口内； 当紧固件的 螺纹部分接合联接开口时，将驱动扭矩从紧固件传递到联接构件； 将驱动扭矩从联接构件传递到螺钉构件，由此令螺钉构件运动，直到螺钉构件的第二螺钉端部接触第二部件的安装面；和 令紧固件旋拧穿过第二部件中的第二腔体，由此操作地连接第一和第二部件。
【文档编号】F16B13/08GK103711768SQ201310454426
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2012年10月5日
【发明者】E.D.斯特利 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司