专利名称：铆接撑帽式紧固件的方法
技术领域：
本发明涉及铆接撑帽式紧固件的方法。
背景技术：
在现有技术中，已知的是，使T形螺母设置有埋头孔，该埋头孔便于将T形螺母铆接在材料表面上或穿过其形成的孔内。自从20世纪80年代末起，有埋头孔的T形螺母就已经是已知的。早在至少1988年，具有圆法兰的有埋头孔的T形螺母就已经是已知的。在1992年，具有八角形法兰的有埋头孔的T形螺母由Sigma Tool & Machine产生。美国专利No.5,348,432也披露了具有八角形法兰的有埋头孔的T形螺母。近来，提交了一个专利申请，该专利申请披露并主张了一种四方头紧固件，这种四方头紧固件具有一轴，此轴带有用于被铆接的埋头孔。分给该申请的序列号是10/105,248，且此申请是于2002年3月26日提交的。
典型地，使用铁砧和扩口销(flaring pin)使T形螺母向外张开。扩口销在远离法兰的开口处进入轴端，且关于轴的细长轴径向向外张开。在某些情形下，当轴端向外张开时，绕扩口部分的圆周形成不连续性，然而，却可能不能精确地预测这种不连续性的位置。
常常，向外张开的T形螺母具有法兰，此法兰具有在与轴的伸长方向相同的方向上延伸的棘爪或其它肋或凸起，从而它们嵌入所述轴贯穿的材料表面中，以阻止轴在螺纹紧固件插在其中时转动。常常，这些棘爪、肋、或其它凸起不足以阻止轴在紧固件插入并转动时“旋转出(spin out)”。轴的扩口部分完全设计为防止将T形螺母推出其中已安装它的材料。本发明设想了提高T形螺母的扩口部分的功能，以使其执行双重功能(1)防止推出；(2)防止轴在紧固件插入期间“旋转出”。
发明内容
本发明涉及铆接撑帽式紧固件的方法。本发明包括以下相关目标、方面和特性(1)本发明希望用在与例如T形螺母等撑帽式紧固件相关的部件上，但不限于T形螺母。本发明同样可用在有埋头孔的T形螺母以及有全螺纹的部件上。
(2)在实施本发明方法的原理中，本发明设想了铆接销的实施例，所述铆接销具有隆起，所述隆起使得轴的扩口端在轴的圆周的一个或多个不连续部分中向外张开。在其中轴的长度大于其贯穿的材料的厚度的铆接情形下，扩口不连续部分或突起部(tang)属于两种类型，一种类型是插入材料顶面，第二种类型是插入轴贯穿的通道或孔的内部。每种类型都阻止“推出”和“旋转出”。在轴的长度等于或小于其贯穿的材料的厚度的地方，不连续部分插入轴贯穿的通道或孔的内部，以阻止“推出”和“旋转出”。
(3)在说明本发明的原理中，作为实例披露的紧固件是四方头铆接紧固件，例如在未决(co-pending)申请序列号No.10/105,248中披露的紧固件等。这种紧固件是有埋头孔的，且具有方法兰，此方法兰带有八个从法兰顶面向上延伸的肋。
(4)在紧固件轴长不比其贯穿的材料的厚度长时，提供了扩口销的第一设计方案。在所采用的紧固件的轴长大于其贯穿的材料的厚度时，采用扩口销的第二实施例。在前一情形下，为了使本发明工作，轴的圆周的一个不连续部分仅需要向外张开进入轴贯穿的通道的壁中。在后一情形下，为了实现所希望的目的，轴的圆周的一部分仅需要进入通道，轴的圆周的另一部分折叠在材料的外表面上并嵌入材料的外表面。
(5)尽管在此申请中所示的紧固件实例是四方头铆接紧固件，但是本发明也可同样应用于其它类型的具有轴和法兰的紧固件，其中轴是有全螺纹的，或有埋头孔的。
因此，本发明的第一目标是提供一种铆接包括T形螺母的撑帽式紧固件的方法。
本发明的另一目标是铆接包括T形螺母的紧固件。
本发明的另一目标是提供一种铆接撑帽式紧固件的方法，其中紧固件具有任何形式的法兰，只要轴是细长而中空的，无论有无埋头孔。
本发明的再一目标是提供一种可用于具有法兰和细长的全螺纹轴的紧固件的方法。
本发明的又一目标是提供这样一种方法，其中使轴的圆周的部分弯曲，并将其用力推入轴贯穿的通道的壁。
本发明的又一目标是提供这样一种方法，其中使轴的一个部分弯曲，并将其用力推入轴贯穿的通道的壁，并且使轴的圆周的另一部分弯曲在材料的外表面上。
在结合附图阅读后，根据以下对优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的这些和其它目标、方面和特性。
图1示出四方头铆接紧固件的前部透视图，所述四方头铆接紧固件是应用本发明的方法的紧固件的实例。
图2示出在已经将扩口销的第一实施例应用于此后图1的紧固件的透视图。
图3示出图2的紧固件的俯视图。
图4示出沿图3的线4-4的截面图，示出其中紧固件已经紧固的材料的示意图。
图5a示出扩口销的透视图，所述扩口销用于使图2-4中所示的四方头铆接紧固件的轴向外张开。
图5b示出在实施根据图1-5的方法中的第一步骤的截面图。
图5c示出在实施根据图1-5的方法中的第二步骤的截面图。
图5d示出在实施根据图1-5的方法中的第三步骤的截面图。
图6示出在已经将扩口销的第二实施例应用于此后图1的紧固件的透视图。
图7示出图6的紧固件的俯视图。
图8示出沿图7的线8-8的截面图，包括紧固件已经紧固至的材料的示意图。
图9示出图8的截面图旋转45°的侧视图。
图10a示出扩口销的第二实施例的透视图，所述扩口销用于使图6-9中所示的T形螺母的轴向外张开。
图10b示出在实施如图6-10所示的方法中的第一步骤的截面图。
图10c示出在实施如图6-10所示的方法中的第二步骤的截面图。
图10d示出在实施如图6-10所示的方法中的第三步骤的截面图。
图10e是图10b、10c和10d的截面图旋转45°的图示，示出在实施如图6-10所示的方法中的第四步骤的截面图。
具体实施例方式
首先参看图1，四方头铆接紧固件整体用附图标记10表示，可看到包括法兰11和从法兰向上延伸的轴13。轴13具有垂直于法兰11的大致平面延伸部的细长轴。
法兰11具有顶面19，所述顶面19具有多个从顶面向上延伸的梯形截面肋，这些梯形截面肋在图1中示出，分别用附图标记21、23、25、27、29、31和33表示。八个肋在图1的图示中由轴13的结构遮住，但是在其它图中示出。
轴13具有内室35，所述内室35包括紧靠法兰11的螺纹部分37和有埋头孔的部分39，所述有埋头孔的部分39紧靠远离法兰11的轴13的端，没有螺纹，且具有比轴在37处有螺纹的壁的厚度薄的壁41。
现在参看图2-5，将说明根据本发明的方法的第一实施例的实施。首先参看图5，可看到铆接销50包括轴51，所述轴51允许所述铆接销连接到T形螺母插入机(未示出)的结构上。大的柱形隆起53设置在远离轴51的铆接销50的末端。在隆起53的端面55上，示出整体用附图标记60表示的铆接结构。所述结构包括柱形远端轴61，尺寸设计为通过紧固件10的轴13进入通道35；以及扩口结构，包括四个肋63，用设置在每对肋63之间的空间65绕柱形部分61的圆周彼此隔开。这种结构是为了下面更详细地进行说明而设置的。
详细参看图2-4，可看到，通过铆接销50的操作，轴13的远端已经在绕其用附图标记67、69、71和73表示的圆周的特定不连续位置向外张开。用附图标记75、77、79和81表示的轴13的远端的其它部分在铆接销50的操作下并没有改变。通过铆接销的肋63的啮合，同时柱形轴61插入紧固件10的通道35(图3)内，使得部分67、69、71和73向外张开。
在铆接销50的操作下并没有改变的轴13的部分75、77、79和81是那些位于铆接销50的相邻肋对63之间的65处的部分。
如图4中所示，材料1具有顶面2和啮合紧固件10的法兰11的顶面19的底面3。可看到轴13的部分或突起部67和71通过限定通道的壁4或通过穿过材料1的孔插入这片材料1的内部。也可看到，轴13的部分77和79没有改变。
现在参看图5a、5b、5c和5d，以便说明使紧固件向外张开到图2-4中所示的构造的方法。参看图5c，可看到，包括柱形远端轴61、肋63和空间65的铆接结构60在形成在衬底1中的孔4内。紧固件10已经从其另一端插入孔4，且轴13的端41位于肋63的角形表面64上。紧固件10的法兰11在衬底1的顶面2之上与之隔开。
插入机的往复接头7(reciprocating fitting)承载紧固件10，并使紧固件10在图5b-d的图示中的向下方向上作往复运动，从而，参看图5d，从轴13切掉轴13的不连续的圆周隔开部分，例如用附图标记67和71表示的部分(也参看图3)，并将其嵌在衬底1的孔4的壁中。如图5d中所示，在法兰11邻接衬底1的表面3时此动作完成。
现在参看图10a，其中示出整体用附图标记80表示的铆接销的第二实施例，其包括设计为连接至上面紧固其的插入机的结构和具有上面设置扩口结构90的表面87的柱形隆起85。扩口结构90包括柱形轴91，尺寸设计为和配置为进入紧固件10的通道35；以及多个肋93，通过如图10a中所示的锥形区95彼此隔开。
现在，参看图6-9，将对根据本发明的原理的第二实施例进行说明。首先参看图8，这片材料1的顶面2、底面3被紧固件10的法兰11的顶面19啮合，且材料1包括紧固件10的轴13贯穿的通道4。在图6-9中所示的实施例中，轴长大于材料1从表面2到表面3的厚度。
如图6中所示的紧固件10已经通过如图10a-e中所示的铆接销80的操作向外张开。如图6中所示，关于法兰11的轴13的远端包括八个不连续的圆周上邻近的部分，分别用附图标记101、103、105、107、109、111、113和115表示。再次参看图8，可看到，部分105、109和113在材料1的表面2上稍微向外张开，且嵌在其中，而部分107和111向外展开地非常大，使得它们在所示的孔内嵌在材料1中。
这种构造以下述方式获得参看图10c，铆接销80、扩口结构90完全插在穿过衬底1形成的孔4中，其中衬底1包括柱形轴91、肋93和锥形区95。可看到，轴13的端41啮合肋93的角形表面94，紧固件10从轴13的另一端插入孔4中。
参看图10d，插入机(未示出)的结构使紧固件10在图10d中向下的方向上移动，以便从轴13切掉部分103、107、111和115，且将它们嵌在孔4的壁中(也参看图8)。
进一步参看图10e，紧固件10的进一步的向下移动使得用附图标记101、105、109和113(图6)表示的轴13的其余部分在衬底1的表面2上向外张开，当紧固件10的法兰11啮合衬底1的壁3时此动作终止。
如果需要，可将扩口销设计为从轴切掉不同的相邻突起部，使它们以不同高度偏斜进衬底1的孔4的壁中。这样，例如，参看图6，示出以彼此相同的高度偏斜的突起部103、107、111和115。当看到图10a且认识到肋93的表面94处于相同高度时，原因是不言而喻的。通过使相邻肋93的表面94具有不同高度，可能使得由轴13形成的突起部沿衬底1的孔4的长度嵌入的高度交错。
当铆接销80的柱形轴91进入紧固件10内的通道35时，首先，部分或轴肩(shoulder)97啮合紧固件10的轴13的通道35的整个圆周，且整个向外张开到由部分105、109和113所示的构造。进一步的往复运动切掉和分出八个部分101-105，且部分103、107、111和115上的肋93的啮合使得它们进一步向外张开到图8中所示的构造，在材料1中嵌在其表面2之下的孔中。
这样，部分101、105、109和113以及部分103、107、111和115用于防止“推出”和“旋转出”。
如上所述，使用紧固件插入机实施本发明，其中所述紧固件插入机设计为使用进给机构将一系列紧固件供给这样的位置，在此位置，往复件通过一片材料或工件(例如，一片木材)中的开口插入每个紧固件。由于紧固件插入穿过材料，同时扩口销已经从另一端插入开口，所以远离法兰的轴端影响(impact upon)安装在插入机的铁砧上的扩口销，所述扩口销例如图5a和10a中示出的扩口销。用于实施本发明的方法的插入机的实例包括在Bromley等人的美国专利No.5,214,842、Leistner等人的美国专利No.5,327,645、Bromley等人的美国专利No.5,560,099、Leistner的美国专利No.5,606,794中作了披露和主张。
本发明的每种方法都从铆接销连接到紧固件插入机的铁砧开始。铆接销一这样连接，就将紧固件供给这样的位置，在此位置，它们可通过工件中的开口作往复运动，其中铆接销已经从另一侧插入通过工件中的开口。当紧固件通过在例如一片木材等工件中形成的开口作往复运动时，其远离法兰的轴端啮合铆接销。在图1-5的实施例的情形下，紧固件10的通道35的末端在柱形隆起61上作往复运动，且在轴13碰撞肋63时，获得图2-4中所示的构造，轴13的部分67、69、71和73通过与肋63的相互作用向外张开，使得它们嵌在穿过这片材料或工件1的孔的壁中，如图4特别示出的，同时由于轴13的部分75、77、79和81位于相邻的肋对63之间，所以它们未受到干扰。
在图6-10的实施例的情形下，当紧固件10通过插入机作往复运动时，由于扩口销90已经从另一侧插入衬底的开口中，所以远离法兰11的轴13的端在铆接销80的柱形隆起91上作往复运动。当轴13的端41啮合肋93的表面94时，紧固件10的进一步的往复运动使得部分103、107、111和115从轴13被切掉，并嵌入衬底1的孔4的壁中。紧固件10在扩口销90上的进一步的往复运动使得部分101、105、109和113啮合锥形表面95，使得这些部分具有最好如图6、8和9中所示的构造，同时部分101、105、109和113在衬底1的表面2上向外张开。
对于每种方法实施例，一旦以最好如图4和图8中所示的方式插入紧固件和改变轴13的远端，则使紧固件往复的插入机的部分缩回，从而可将下一紧固件放在其上以备下一次插入。
已经发现，本发明的方法的每个实施例以防止“推出”和“旋转出”的有效方式插入和铆接紧固件，例如图1中所示的四方头紧固件等。
这样，本发明以其优选实施例作了披露，且提供了一种用于铆接具有很大新颖性和效用的撑帽式紧固件的有用的新方法。
当然，本领域的技术人员可想到本发明的各种变化、修改和改变，而不偏离本发明的精神和范围。
因此，本发明仅由所附权利要求书的条款所限定。
权利要求
1.一种使紧固件向外张开的方法，包括以下步骤a)提供紧固件，所述紧固件具有法兰和从所述法兰的表面延伸的细长中空轴，所述轴具有贯穿其的通道，且在所述轴的一端敞开；b)提供具有凸起的扩口销，所述凸起尺寸设计为容纳在所述通道中，且在所述凸起之下，至少一个肋绕所述凸起的圆周的部分延伸，且一开口区靠近所述肋；c)将所述扩口销插入穿过工件的孔中；d)使所述轴作往复运动，以使所述轴的所述端平放在所述凸起上；e)使所述轴作进一步的往复运动，以使所述轴端啮合所述肋，且所述肋使由所述肋啮合的所述轴的部分径向向外张开，以形成部分嵌在所述工件中的突起部，远离所述肋的所述轴的其它部分保持没有向外张开；f)所述突起部防止所述紧固件被推出所述孔或关于所述工件旋转。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道是全螺纹的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道靠近所述法兰有螺纹，远离所述法兰无螺纹。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道为柱形。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个肋包括多个绕所述圆周环向隔开的肋，相邻肋由所述开口区隔开。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述进一步往复步骤期间，所述肋使所述轴的环向隔开的部分向外张开。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述多个肋包括四个肋。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供扩口销的步骤包括使所述扩口销在所述至少一个肋之下具有锥形表面的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，就在所述进一步往复步骤之后，所述方法包括步骤另外使所述轴作往复运动，以使所述锥形表面啮合通过所述肋没有向外张开的所述轴的另一部分，且使所述另一部分径向向外张开。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个肋包括多个绕所述圆周环向隔开的肋，相邻肋由相应的锥形表面隔开。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个肋包括四个肋。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述突起部嵌在所述孔中。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述突起部嵌入所述工件的外表面。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述轴的长度大于所述工件的厚度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述另外往复步骤期间，所述轴的部分嵌在所述工件的外表面中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述进一步往复步骤期间，所述轴的其它部分嵌在所述孔中。
17.一种用于使紧固件向外张开的方法，包括以下步骤a)提供紧固件，所述紧固件具有法兰和从所述法兰的表面延伸的细长中空轴，所述轴具有贯穿其的通道，且在所述轴的一端敞开；b)提供具有凸起的扩口销，所述凸起尺寸设计为容纳在所述通道中，且在所述凸起之下，多个肋绕所述圆周环向隔开，相邻肋由相应的开口区隔开；c)将所述扩口销插入穿过工件的孔的一端中；d)使所述轴从所述孔的另一端进入所述孔作往复运动，以使所述轴端平放在所述凸起上；e)使所述轴作进一步的往复运动，以使所述轴端啮合所述肋，且使由所述肋啮合的所述轴的彼此隔开的部分径向向外张开，以形成部分嵌在所述工件中的彼此隔开的突起部；f)所述突起部防止所述紧固件被推出所述孔或关于所述工件旋转。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述通道靠近所述法兰有螺纹，远离所述法兰无螺纹。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述提供扩口销的步骤包括使所述扩口销在所述肋之间具有锥形表面的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，就在所述进一步往复步骤之后，所述方法包括步骤另外使所述轴作往复运动，以使所述锥形表面啮合所述轴端，且使所述轴的其它部分径向向外张开。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述突起部嵌在所述孔中。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述突起部嵌入所述工件的外表面。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述轴的长度大于所述工件的厚度。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述另外往复步骤期间，所述轴的所述其它部分嵌在所述工件的外表面中。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，在所述进一步往复步骤期间，所述轴的所述部分嵌在所述孔中。
全文摘要
本发明希望用在与例如T形螺母等撑帽式紧固件相关的部件上，但不限于T形螺母。本发明的方法设想了铆接销的实施例，所述铆接销具有隆起，所述隆起使得轴(13)的扩口端在轴的圆周的一个或多个不连续部分中向外张开，由此阻止“推出”和“旋转出”。在其中紧固件轴(13)的长度不大于其插入通过的材料(2)的厚度的地方，设置了第一扩口销图案。在所采用的紧固件的轴长大于其插入通过的材料的厚度时，采用扩口销的第二实施例。在前一情形下，轴的圆周的至少一个不连续部分(67，69，71，73)向外张开进入轴贯穿的通道的壁中。在后一情形下，轴的圆周的至少一部分进入通道的壁，且至少一个其它部分折叠在材料的外表面上。
文档编号B21J15/00GK1756620SQ200380108381
公开日2006年4月5日 申请日期2003年11月19日 优先权日2002年11月20日
发明者沃尔特·H·雷斯特纳, 刘颂桑 申请人:希格玛器具