专利名称：浮动系留式螺钉的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及系留式螺钉领域。
背景技术：
系留式螺钉是一种系留或保持在一轴环或套圈中的螺钉。套圈装在第一板或类似构件内。紧固螺栓部分以使它能垂直于第一板移动。螺栓的螺纹可拧入第二板的相应孔中，这样就将第一板和第二板固定到一起。但是，若两板没有螺纹连接而脱离开时，螺栓将只保留在第一板中。在实际应用中，系留式螺钉是有用也是重要的，其可避免在装配或维修时丢失螺钉，例如在电子装置中，丢失的螺钉会引起短路损坏设备。
系留式螺钉一个特别的应用是将一散热片固定在一微芯片顶部来耗散微芯片的热量。而微芯片本身又固定在一电路板上。通常，在散热片和微芯片之间有一可压缩或弹性材料制成的薄片。若将散热片直接装在微芯片的顶部，二者之间将会产生微小间隙。因空气的导热能力很弱，这些间隙将会对热量的传导产生不利影响。所以迫切需要具备高的导热系数的薄片状界面材料。近年来，随着越来越多地将空间限定在电路板上，微芯片工作时也变得越来越热。相应地，随着抵制振动的需要变得越来越紧迫，散热片也已变得越来越大。将散热片用螺纹固定到电路板上的固定器随之开始运用。不过运用固定器也存在困难，其不能弥补芯片的高度变化，也不能提供给在芯片和散热片之间的界面材料恒定压力。
在过去，多种夹具、插销、钉都被用作过固定散热片。但是，对于用塑料夹来说，在夹子中要直接用螺丝起子去将螺钉拧到电路板上，这样可能会破坏电路板，塑料夹不昂贵，但他们受散热片重量的限制，已经证明夹子在振动和降落试验中会而变得不可靠。另外一些类型的夹子装到散热片中间的尾翼上。但不幸的是，中翼是散热片最重要的翼，他们需要带走绝大多数热量。因此应用这类夹子需要更大的散热片。
相应地，需要一种系留式螺钉，这种螺钉被固定到在螺栓底部有一轴环的第一板(如散热片)上，当螺钉被拧入下板时，能使系留式螺钉提供上板一恒压。另外，系留式螺钉能通过严格振动试验能允许热膨胀。
本发明将根据现有技术作出改进试图克服存在的缺陷。
发明内容
本发明通过为被系留式螺钉固定的上板提供恒压，保证了下板和上板之间的紧固，从而解决了上述问题。
在本发明的一个实施例中，公开的一种系留式螺钉包括一套圈、一螺栓和一弹簧。螺栓有一头部、一适于通过套圈的柄、一在头部相反侧的柄末端的螺纹部分以及一与螺纹部分相邻的在柄的轴环。螺栓固定在头部和轴环之间的套圈上，弹簧在位于头部和套圈之间的螺栓的柄上延伸。尤其是，套圈有一多节的圆柱形外表面以将系留式螺钉固定到第一构件(如一控制杆)的一预制孔中。尤其是，套圈有一在套圈的内表面的内环，该环有一开口足够大以允许螺栓上的轴环通过，而不允许弹簧通过。
在本发明的第二个实施例中，套圈有一环状凸缘和一外圆周槽。尤其是，环状凸缘和外圆周槽允许将系留式螺钉压配合到一结构内。
在本发明的第三个实施例中，系留式螺钉的套圈有第一和第二环状凸缘，用来将系留式螺钉压配合到一构件内。
在本发明的第四个实施例中，系留式螺钉具有一邻近螺栓螺纹部分的、连接到螺栓柄的轴环，轴环有外伸支脚。
图1是根据本发明的系留式螺钉的第一个实施例的侧视图，示出其部分地位于散热片和电路板中。
图2为图1所示第一个实施例的系留式螺钉的螺栓的分解立体图。
图3为图1所示的系留式螺钉在未拧紧状态时的侧剖面图。
图4为图1所示的系留式螺钉在拧紧状态时的侧剖面图。
图5为图1所示的系留式螺钉在拧紧状态时的侧视图。
图6为图1所示的系留式螺钉在拧紧状态时的等角视图。
图7为图1所示的系留式螺钉在未拧紧状态时的侧视图。
图8为图1所示的系留式螺钉在未拧紧状态时的等角视图。
图9为图1所示的系留式螺钉的俯视图。
图10为图1所示的系留式螺钉的螺栓的侧视图。
图11为图1所示的系留式螺钉的螺栓的等角视图。
图12为图1所示的系留式螺钉的弹簧的等角视图。
图13为图1所示的系留式螺钉的套圈的俯视图。
图14为图1所示的系留式螺钉的套圈的侧视图。
图15为图1所示的系留式螺钉的套圈的等角视图。
图16是本发明的系留式螺钉的第二个实施例的部分侧视图。
图17是本发明的系留式螺钉的第三个实施例的侧视图。
图18为图17所示的系留式螺钉的剖视图，其部分位于一结构内。
图19是本发明的系留式螺钉的第四个实施例的侧视图，示出其部分地位于散热片和电路板中。
图20为图19所示第四个实施例的系留式螺钉剖视图。
图21为图19所示的系留式螺钉的等角视图。
图22为图19所示的系留式螺钉的侧视图。
图23为图19所示的系留式螺钉的仰视图。
图24为图19所示的系留式螺钉的轴环的等角视图。
图25为图19所示的系留式螺钉的轴环的仰视图。
具体实施例方式
本发明提供了一系留式螺钉用来将第一构件(如第一板或散热片)固定到第二构件(如一电路板)上。
现在参考附图作详细说明，附图中，相似的参考数字代表相似构件，如图1示出一根据本发明的系留式螺钉10。系留式螺钉10包括一套圈20、一螺栓40和一弹簧50。螺栓40(图2)有一适于用起子的头部42(图3)、一用于穿过套圈20的柄44、一在头部42相反侧的柄44末端的螺纹部分46。螺栓40还包括一在柄44上的、与螺纹部分46相邻的轴环48。
一般的圆柱形套圈20有多个位于其外圆柱表面的节，以通过一压力配合将系留式螺钉10固定到第一构件100(如一散热片)的预制孔102中。螺栓40的螺纹部分46将系留式螺钉10固定于位于第二构件110中的预制螺纹孔112中，该第二构件110例如是图1所示的具芯片5的电路板。此芯片在由吸收振动的弹性材料制成的薄片6上。系留式螺钉10通过位于螺栓40的柄44上的轴环48相对于第二构件精确定位。轴环48限制螺栓40的插入螺纹插件7中的深度，该螺纹插件7是从电路板112的底部插入的。另外，系留式螺钉的螺纹部分可以直接拧入第二构件的预制螺纹孔中。通过螺纹连接螺纹插件7，螺栓40拧入第二构件。
如图1、3和4所示，套圈20有一环部24。系留式螺钉10这样装配在螺栓40上放置一弹簧50并将套圈20穿过螺栓40。套圈的内表面上的环部24足够大，以允许螺栓40的螺纹部分46通过，但不允许弹簧50通过。装配期间套圈20成形时，在其圆柱部分受到均匀压力并塑性变形以形成环部24。在套圈上作用压力之前，套圈上有环状圆周槽允许环部变形。环部24减少套圈的开口尺寸并稍微大于螺栓轴44的直径但小于螺栓的头部直径和套圈的直径，因此可在螺栓头部42和轴环48之间的套圈20上留住螺钉40。当螺栓插到套圈中后轴环可旋转到螺栓上。套圈插入第一构件100后，套圈末端向外展开。
套圈20还包括一个位于其外圆柱面与其顶部相邻的环状凸缘28或止挡以限定套圈20插入第一构件100的预制孔102的深度。当根据本发明的系留式螺钉10装配时，轴环48精确限定螺栓40位于第二构件110上的垂直位置，而第一构件100在系留式螺钉10的弹簧50作用下压向第二构件110并浮于第二构件之上。例如，图6示出根据本发明的第一个实施例的系留式螺钉在拧紧状态时的透视图。图8为示出根据本发明的第一个实施例的系留式螺钉在未拧紧状态时的透视图。
在如图16所示的本发明的第二个实施例中，套圈120也有一位于其外圆柱面并与其邻近的环状凸缘38或止挡以限定该套圈120插入第一构件100的预制孔102的深度，形成在套圈外圆周面上的环形槽30与环状凸缘38紧邻并在其下面以接受材料104在套圈120被压入预制孔中时的塑性变形。当装配本发明的系留式螺钉310时，轴环48精确限定螺栓40在第二构件(未示出)上的垂直位置，而第一构件100通过系留式螺钉310的弹簧50相对于第二构件固定并在第二构件上浮动。如图1所示，系留式螺钉从底部压入第一构件。另外，当槽30位于第一构件100的底部附近时，系留式螺钉能从顶部装入。此外，螺栓被插入套圈后，第二实施例的套圈可以作为螺栓的一部分。
在如图17和18所示的本发明的第三个实施例中，套圈220也有一位于其外圆柱面与其顶部邻近的第一环状凸缘58或止挡以限定套圈220插入第一构件预制孔102的深度，在套圈外圆周面上的环形圆周槽130与环状凸缘58紧邻并在其下用来接受材料104在套圈220被压入预制孔时的塑性变形。第二环状凸缘68位于套圈的另一端。根据本发明的系留式螺钉210装入后，轴环48精确限定螺栓40在第二构件(未示出)上的垂直位置，第一构件100被系留式螺钉210的弹簧50压向第二构件上，可在第二构件上浮动。在本发明的这个实施例中，可将套圈压在上面。
在本发明的第四个实施例中，图19，20，21和22示出在第一构件100中的系留式螺钉，该螺钉有一包括多个外伸支脚248和一基座348的轴环148。即轴环包括外伸支脚248和基座348。支脚248的端部448向外伸出并限定一轴环横截面。因支脚是柔性的，支脚的端部可弹性变形，当穿过一构件中的孔时允许轴环通过一第一构件，并且孔有一个比支脚的端部所限定的小的横截面积。如图19示出一种将轴环48装入第二构件110的方法。轴环的基座348限定螺栓插入第二构件的深度。如图20所示的实施例中，支脚的端部448接触第一构件的底部。轴环可呈伞状并且轴环可拧上、卷上或压上等。支脚的尺寸也有规定不允许弹簧通过支脚。
在上述三个实施例中示出的轴环可滚压、压上和拧上。
上述实施例的螺栓包括传统的具有中心槽34以接受起子的圆柱形头部42。上面虽然只是示出了飞利浦型起子槽，但也可以用其余形式的起子槽，如条形的、Torx、六角形的及类似的及其组合(如slot-Torx)等形式。通常圆柱形上部从头部42同轴向下延伸。
最优的，螺栓、套圈可用一合适的金属材料如铝制成。
根据本发明的套圈适于压力配合在第一构件中，也可以应用其他将系留式螺钉装配到构件上的方法，包括传统的装配方法如“括口式”、“浮动式”、“P.C.板”或“铆入式”等装配方法。
可以在细节上对本发明所述装置的实施例做出多种改变，当然所有改变将在本发明及其权利要求所定义的范围和精神内。
权利要求
1.一种系留式螺钉，包括一套圈，在该套圈的内表面上有一内环；一螺栓，包括一头部、一适于通过套圈的柄、一在头部相反侧的柄末端的螺纹部分、和一在柄上与螺纹部分相邻的轴环；以及一弹簧，在头部和套圈之间的螺栓柄上延伸；其中所述螺钉系留在头部和轴环之间的套圈上，并且所述内环的尺寸限定成使得轴环不可穿过内环，但允许螺栓的螺纹部分穿过轴环。
2.如权利要求1所述的系留式螺钉，其特征在于所述套圈有多个位于其外圆柱表面的节以将系留式螺钉固定到第一构件的预制孔中。
3.如权利要求1所述的系留式螺钉，其特征在于所述内环形成一在套圈内一大致圆形的开口。
4.如权利要求2所述的系留式螺钉，其特征在于所述套圈在其外圆柱表面邻近其顶部处有一环状凸缘，用来限制套圈插入第一构件的预制孔中。
5.如权利要求2所述的系留式螺钉，其特征在于所述套圈在其外圆柱表面内紧邻环状凸缘并在凸缘之下有一环形圆周槽，用来容纳在套圈压入预制孔中的材料塑性变形。
6.一种系留式螺钉，包括一套圈，有彼此相对的第一和第二端和一位于套圈的内表面上的一个内环，该套圈包括在所述第一或第二端的一个环状凸缘和紧邻所述环状凸缘的一个环状圆周外槽；一螺栓，包括一头部、一适于通过套圈的柄、一在头部相反侧的柄末端的螺纹部分、和一在柄上与螺纹部分相邻的轴环；以及一弹簧，在头部和套圈之间的螺栓柄上延伸；其中螺钉系留在头部和轴环之间的套圈上，所述内环的尺寸大小使得轴环不允许越过所述内环，但允许螺栓的螺纹部分通过所述内环。
7.如权利要求6所述的系留式螺钉，其特征在于所述环状凸缘和所述圆周外槽的尺寸和形状限定为可将所述套圈压入一板上，并可将系留式螺钉固定到第一构件的一预制孔中。
8.如权利要求6所述的系留式螺钉，其特征在于有环状凸缘的所述套圈端部面向螺栓头部。
9.如权利要求6所述的系留式螺钉，其特征在于有环状凸缘的所述套圈端部面向螺栓的螺纹部分。
10.如权利要求6所述的系留式螺钉，其特征在于所述内环形成一大致环状开口。
11.如权利要求6所述的系留式螺钉，其特征在于所述内环是在装配系留式螺钉期间通过套圈的塑性变形而成形的。
12.一种系留式螺钉，包括一套圈，包括彼此相对的第一和第二端部，所述套圈有一第一环状凸缘，位于第一或第二端部处；一环状外圆周槽，邻近所述第一环状凸缘；以及一第二环状凸缘，邻近圆周外槽并相对第一环状凸缘跨在该槽上；一螺栓，包括一头部、一适于通过套圈的柄，一在头部相反侧的柄末端的螺纹部分、一在柄上与螺纹部分相邻的轴环；一弹簧，位于头部和套圈之间，在螺栓的柄上延伸；其特征在于所述螺钉系留在头部和轴环之间的套圈上，所述套圈的尺寸这样限定不允许轴环越过套圈，但允许螺栓的螺纹通过轴环。
13.如权利要求12所述的系留式螺钉，其特征在于套圈有一环状内表面。
14.如权利要求12所述的系留式螺钉，其特征在于环状凸缘和圆周槽的尺寸限定为可将套圈压入板，并可将系留式螺钉固定到第一构件的一预制孔中。
15.如权利要求12所述的系留式螺钉，其特征在于第一环状凸缘从套圈中伸出的距离大于第二环状凸缘从套圈中伸出的距离。
16.权利要求12的系留式螺钉与一散热片的结合。
17.一种系留式螺钉，包括一螺栓，包括一头部、一适于通过套圈的柄，一在头部相反侧的柄末端的螺纹部分、一在柄上与螺纹部分相邻并有多个外伸支脚的轴环；一弹簧，在头部和轴环的支脚之间的螺栓柄上延伸；其特征在于所述轴环的尺寸和形状这样限定不允许所述弹簧通过轴环从而系留所述螺栓。
18.如权利要求17所述的系留式螺钉，其特征在于外伸支脚是柔性的以允许其通过构件中的孔，孔的横截面大于支脚处于非弯曲状态时，支脚端所限定的轴环横截面。
19.如权利要求17所述的系留式螺钉，其特征在于轴环呈伞状。
20.权利要求16的系留式螺钉与一散热片的结合。
全文摘要
一种将两板固定到一起的系留式螺钉，包括一螺栓和一在螺栓头部和一套圈之间延伸的弹簧。一轴环位于套圈底部的螺栓柄上，用来限制螺栓头部插入下板的深度，上板可在弹簧上浮动。
文档编号F16B41/00GK1550682SQ20041002835
公开日2004年12月1日 申请日期2004年2月10日 优先权日2003年2月10日
发明者T·V·奥克泽马斯, A·J·弗拉塔罗拉, B·沃尔夫, J·F·斯坦迪斯三世, J·N·考尔菲尔德, T V 奥克泽马斯, 弗拉塔罗拉, 斯坦迪斯三世, 考尔菲尔德 申请人:索斯科公司