专利名称：螺钉护孔环的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺钉护孔环(screw grommet)，用来将一个被安装部件比如一个组件或托架安装到象汽车车身面板那样的工件上，尤其涉及一种螺钉护孔环，该护孔环包括插进工件安装孔内的柄部和形成在柄部一端且比工件安装孔大的凸缘，在柄部和凸缘中形成一个中空的腔，自攻螺钉可以旋进该空腔中，自攻螺钉旋进空腔就可将被安装部件连接到工件上。
背景技术：
图1和图2示出现有技术中的一种螺钉护孔环1。螺钉护孔环1由塑料制成，并且由插进工件2的安装孔3内的柄部5和形成在柄部5一端的比工件2中的安装孔宽的凸缘6组成。柄部5和凸缘6中形成有可以旋进自攻螺钉7的中空空腔9。通过将柄部5插进工件2的安装孔3内并使凸缘6与工件接触，可以将螺钉护孔环1附着到工件2上。使安装部件10比如一个组件或托架中的安装孔11与中空的空腔9对齐，再将自攻螺钉7旋入，就可以将安装部件10连接到工件2上。即使当工件2是薄板时，这种螺钉护孔环1也能够牢固地固定安装部件10。
在图1和图2所示的现有技术中的螺钉护孔环1中，工件2中的安装孔3和柄部5的水平横截面是矩形，从而螺钉护孔环1不会随旋转的自攻螺钉相对工件2转动(参见图2)。然而，如图2所示，当安装孔3的一侧的长度a和柄部5的对角线长b之差很小时，它会与紧固的自攻螺钉一起转动。当安装孔3很小时，长度a和长度b之差也很小，护孔环很可能会转动。如果因护孔环的转动而使自攻螺钉不能充分固定，则连接力就足够，并且不能消除护孔环和螺钉的转动。
未审查的实用新型申请公开号49-25957中公开的螺钉护孔环具有适合工件中的矩形安装孔的矩形水平横截面，在凸缘和柄部上对应于矩形水平横截面各边的中心的位置处形成有轴向切口，以便旋转自攻螺钉导致凸缘和柄部在与轴向垂直的方向上变宽。然而，切口在柄部的整个轴向长度上延伸，这减小了柄部的强度。当旋进自攻螺钉时，紧固扭矩没有足够的阻力，不能正确地旋进自攻螺钉。因为柄部在工件下面靠近凸缘处没有接合面，所以在自攻螺钉旋进后柄部会轴向伸出，而且保持力不高。未审查的实用新型申请公开号55-124618公开的螺钉护孔环在工件下面靠近凸缘的柄部上具有接合面，但是当自攻螺钉旋进时柄部不会变宽。结果，护孔环很可能随自攻螺钉一起转动。未审查的实用新型申请公开号7-10572公开的螺钉护孔环具有矩形的水平横截面的柄部，以及在凸缘和柄部上对应于矩形水平横截面的各角部的轴向切口。旋进自攻螺钉时，凸缘和柄部变宽，而且柄部在工件下面靠近凸缘处具有接合面。然而，因为这种螺钉护孔环中的柄部被沿整个长度延伸的切口分为四个部分，所以当旋进自攻螺钉时没有足够的紧固扭矩阻力，而且不能正确地旋进自攻螺钉。
发明内容
因此，本发明目的是提供一种能够相对工件获得高的保持力而不与旋转的螺钉一起转动的螺钉护孔环。
本发明通过提供一种螺钉护孔环来实现该目的，该螺钉护孔环包括一个插进工件安装孔内的柄部和一个形成在柄部一端且比工件的安装孔大的凸缘，其中在柄部和凸缘中形成有一个可以旋进自攻螺钉的中空的空腔，其中自攻螺钉旋进该空腔中以将安装件连接到工件上，其中柄部具有与工件的矩形安装孔相适合的矩形横截面，其中凸缘和柄部的轴向中部分成多个轴向切口，以便通过将自攻螺钉旋进空腔中而在与柄部轴向垂直的方向上变宽，其中在柄部外周边形成有一对接合部，它们与凸缘轴向隔开基本工件的厚度，其中该对接合部在柄部的矩形横截面中互相呈对角。
本发明的螺钉护孔环保持了柄部的强度，甚至在自攻螺钉旋进时也可以防止柄部转动。转动的自攻螺钉也使柄部部分在工件的安装孔内径向向外膨胀，从而牢固地接合在安装孔的侧壁表面。以这种方式，柄部的矩形水平横截面与安装孔的矩形水平横截面正确地接合，且柄部部分的外壁与安装孔的侧壁表面摩擦配合，即使当安装孔很小时也可阻止螺钉护孔环随自攻螺钉转动。转动的自攻螺钉使得接合部对角地接合到工件的下表面上，从而有效地固定了护孔环。对角长度也比矩形水平横截面的一边的长度长，这进一步防止了护孔环随螺钉转动。
在该螺钉护孔环中，轴向切口应当形成在与矩形水平横截面周边中央对应的位置处，接合部应当具有包括对应于矩形水平横截面各角部在内的L形水平横截面。因为接合部和工件之间的接合面的面积大于形成在一边中央的接合部的配合面积，所以保持力更高而且工件不会变形。在这种螺钉护孔环中，切口应当终止在柄部的中空空腔的中间，而中空空腔中无切口地轴向延伸到柄部末梢的部分应当具有能够容纳自攻螺钉螺纹的至少一个螺距的长度。这使自攻螺钉紧紧固定在螺钉护孔环上，甚至在安装件承受一个较大的转动力时，也可以保证自攻螺钉固定到螺钉护孔环上。还可以抵抗在被安装部件的方向上承受的强大的力。
图1是用自攻螺钉将一个被安装部件安装到工件上采用的现有技术螺钉护孔环的横截面图；图2是图1中的螺钉护孔环沿II-II线的横截面图；图3是本发明一个实施例中的螺钉护孔环的透视图；图4是图3中的螺钉护孔环的平面图；图5是图3中的螺钉护孔环的正视图；图6是用来说明图3中的螺钉护孔环中切口长度和空腔长度的图；图7是用来解释螺钉护孔环柄部中的接合部的图，7A是本发明螺钉护孔环中的柄部横截面图，示出了对角地形成在柄部矩形周边上的接合部，7B是本发明螺钉护孔环的柄部横截面图，示出了形成在柄部矩形周边中央的接合部；图8是本发明螺钉护孔环沿图5的VIII-VIII线的横截面图，该螺钉护孔环是用来将安装部件用自攻螺钉固定到一个工件上；图9A是在螺钉拧进去之前沿图8的IX-IX线的螺钉护孔环的横截面图，9B是螺钉拧进去后沿图8的IX-IX线的螺钉护孔环的横截面图。
具体实施例方式
下面参考附图对本发明实施例进行说明。本发明的第一个实施例中的螺钉护孔环15示于图3～图7A中。图8和图9A、9B示出用螺钉护孔环15连接到工件2上的一个安装部件10。
下面参考图3～图7说明螺钉护孔环15的结构。螺钉护孔环15整个由塑料制成。螺钉护孔环15由插进工件2的安装孔内的柄部17和形成在柄部17的一端的比工件2的安装孔大的凸缘18组成。柄部17和凸缘18中形成有一个可以旋进自攻螺钉7的中空空腔19(参见图6)。柄部17具有适合工件2上的矩形安装孔的矩形水平横截面。矩形水平横截面与矩形安装孔类似，大小相同或略小，所以可以用很小的压力将其插进矩形安装孔内。凸缘18具有与柄部17的矩形水平横截面类似的矩形形状，并且以接续方式附加在柄部上。柄部17上的矩形凸缘18相对安装孔适当倾斜，以便在安装之后凸缘18可以正确地相对安装孔装配。凸缘18应足够大以防进入工件2的安装孔内。
凸缘18和从凸缘18开始到柄部中部的轴向部分加工出多个沿轴向延伸的切口21。因切口21终止在柄部17的中部，因此当自攻螺钉旋进去时仍然能保证柄部的强度，但柄部不会转动。自攻螺钉7旋进中空空腔19时，这些切口21使凸缘18和柄部17在垂直于轴向的方向上膨胀(径向向外)。因此，一部分柄部在工件的安装孔内径向向外膨胀，且该部分柄部外表面与安装孔的内壁紧密配合在一起。切口21还使柄部靠近凸缘18的部分在径向上向内弯曲。这使得柄部靠近凸缘18的部分穿过工件上的安装孔，而在该部分形成接合部25(如下所述)。通过径向向内弯曲，柄部17可以很容易地插进工件的安装孔内。
切口21形成在与柄部17的矩形水平横截面的边相对应的位置。这里，四个切口21形成在对应于矩形水平横截面的四个边上。这些切口21位于柄部17的中间，并且终止在经过中空空腔19的中部。中空空腔19从没有切口的地方向柄部17端部轴向延伸(图3、图5、图6中的下端)。如图6所示，没有任何切口的空腔部分(相当于长度22的部分)对于自攻螺钉有效螺纹范围23的至少一个螺纹间距长度具有足够的长度和宽度。在柄部17的长度范围内，没有任何切口的空腔部分22可以容纳超过一个螺距的自攻螺钉的螺钉部分。没有任何切口的空腔部分22能够使自攻螺钉7固定在柄部17内。即使当给工件施加较大旋紧力时，螺钉护孔环也能够保持自攻螺钉。也能够给工件提供足够的阻力以保持工件固定。
在柄部17外表面上与凸缘18轴向隔开至少工件厚度的位置处形成一对接合部25，它们关于矩形水平横截面相互对角。如图3所示，接合部25以其一部分向凸缘18而另一部分向柄部端部(下端)且中部径向向外突出的方式倾斜。突出的高度形成为从工件安装孔径向向外延伸一个长度。接合部25靠近凸缘18的斜面相对柄部外表面成接近90度倾角以便为工件形成一个配合肩。靠近柄部端部的斜面与柄部外表面成较为平缓的角度以使柄部容易插进安装孔内。
如图5所示，在柄部17的向外方向以恒定长度形成接合部25。如图7A所示，它们也具有L形水平横截面，包括与矩形水平横截面各角部对应的位置。结果，接合部25和工件之间的接合面大于形成在矩形一边中央的接合部。图7B示出形成在矩形一边中央的接合部27。如果接合部25的直线长度29的长度A与接合部27的直边长度相30相同，那么接合部25的L形的长度是√2×A，或者大于形成在矩形一边中央的接合部27的长度。这增加了阻力。因为接合部25具有L形状，所以比直线形状的接合部结实。因为在安装孔3各个角部的接合部25在两个方向上分布支撑力，所以支撑力分散在工件2上并且不容易变形。在本例中，只有一对接合部25相互对角地布置在矩形水平横截面上。一般地，因为较高的保持强度而仅一对接合部就足够了。然而，如果需要更高的强度，则可以在矩形水平横截面相互对角地再布置另一对接合部25。
图8示出利用这些螺钉护孔环15和自攻螺钉7中的一个固定到工件2上的被安装元件10。图9A是从图8的IX-IX线看过去的横截面图，示出了自攻螺钉7旋进之前插进工件2的安装孔3内的螺钉护孔环15的柄部17。图9(B)是从图8的IX-IX线看过去的横截面图，示出了自攻螺钉7旋进之后插进工件2的安装孔3内的螺钉护孔环15的柄部17。如果在柄部17和工件2的安装孔3之间存在间隙31，那么可以用较小的力将螺钉护孔环15安装到工件2里。这里所示的间隙31不是必不可少的，也可以省去。工人拿住螺钉护孔环15并将柄部17插进工件2比如汽车身面板的安装孔3内，直到凸缘18与工件2接触为止。柄部17中的接合部25在安装孔3内径向向内弯曲，然后从工件2下面伸出，在此与安装孔3的边缘配合。从而螺钉护孔环15固定到工件2上。
接下来，工人将被安装部件10比如一个零件或托座的孔11与凸缘18上的中空空腔19对齐，将自攻螺钉7插进被安装部件10的安装孔11中，再将自攻螺钉旋进螺钉护孔环15的中空腔19中。旋紧动作使工件2安装孔3内的柄部19部分因切口21而径向向外膨胀，如图9(B)中的箭头所示，柄部的外表面与安装孔3的侧壁表面紧紧配合。柄部的矩形水平横截面与安装孔的矩形水平横截面很好地配合，并且柄部部分的外壁与安装孔的侧壁表面摩擦配合，甚至当安装孔的尺寸较小时也能保证螺钉护孔环不随自攻螺钉转动。转动的自攻螺钉7使得接合部25对角地配合在工件的下面上，如图8中箭头33所示，从而有效地将螺钉护孔环15固定到工件2上，而且进一步提高抗转动作用。因为轴向切口21终止在柄部17的中间，所以保持了柄部17的强度，而且柄部不随自攻螺钉转动。因为轴向延伸到柄部末梢的没有切口的中空空腔部分应该并且具有能够容纳自攻螺钉至少一个螺纹螺距长度的长度，所以自攻螺钉7紧紧固定在螺钉护孔环15上，甚至当安装件10承受一个较大的转动力时，自攻螺钉7也可以保证与螺钉护孔环15紧密固定。还可以抵抗在被安装部件的方向上承受的强大的力。
本发明的螺钉护孔环可以保持柄部的强度，并防止柄部甚至在旋紧自攻螺钉时转动。转动的自攻螺钉也使柄部部分在工件的安装孔内径向向外膨胀，从而牢固地接合在安装孔的侧壁表面上。按照这种方法，柄部的矩形水平横截面与安装孔的矩形水平横截面恰当地配合，柄部部分的外壁与安装孔的侧壁表面摩擦配合，即使当安装孔很小时也可保证螺钉护孔环不随自攻螺钉转动。转动的自攻螺钉引起接合部对角地接合在工件下面上，从而有效地固定了护孔环。因为配合面较宽而且保持力较大，所以进一步增加了抗转动作用。
权利要求
1.一种螺钉护孔环，包括插进工件安装孔内的柄部和形成在柄部一端且比工件安装孔大的凸缘，其中在柄部和凸缘中形成可以旋进自攻螺钉的中空空腔，其中自攻螺钉旋进该空腔中以将被安装元件连接到工件上，其中柄部具有与工件的矩形安装孔配合的矩形横截面，其中凸缘和柄部的轴向中部分成多个轴向切口，以便通过将自攻螺钉旋进空腔而在垂直于柄部轴向的方向上变宽，其中在柄部外周边形成一对接合部，它们与凸缘轴向间隔基本上工件的厚度，且其中该对接合部在柄部的矩形横截面中彼此成对角。
2.如权利要求1所述的螺钉护孔环，其中，轴向切口形成在对应于矩形水平横截面周边中央的位置处，并且接合部具有包括对应于矩形水平横截面各角部在内的L形水平横截面。
3.如权利要求1或2所述的螺钉护孔环，其中，切口终止于柄部空腔的中间，而轴向延伸到柄部末梢的没有切口的空腔部分具有能够容纳自攻螺钉螺纹的至少一个螺距的长度。
全文摘要
本发明提供一种相对于工件能够获得的高保持力而不随转动的螺钉一起转动的螺钉护孔环。一种螺钉护孔环15，它由一个插进工件安装孔内的柄部17和一个形成在柄部一端且比工件的安装孔大的凸缘18构成。在柄部和凸缘中形成有一个可以旋进自攻螺钉的中空空腔19。柄部17具有与工件的矩形安装孔配合的矩形横截面。凸缘18和柄部17的轴向中部分成多个轴向切口21。在柄部17外周边形成有一对接合部25，它们与凸缘18轴向间隔基本上工件的厚度。该对接合部在柄部的矩形横截面中互相呈对角。
文档编号F16B37/04GK1479019SQ0314751
公开日2004年3月3日 申请日期2003年7月9日 优先权日2002年7月10日
发明者传刀正志 申请人:纽弗雷公司