專利名稱：塑料-金屬混合螺母柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有金屬基部的螺母柱緊固件，所述金屬基部通過壓鉚、拉扣、漲 鉚或類似措施永久地安裝到板材金屬、電腦板或其它基板中，且所述金屬基部附接在從所 述基部向上延伸的包覆成型(overmolded)的塑料部分上。
背景技術(shù)：
螺母柱(standoff)用于在兩個(gè)物體之間產(chǎn)生間隙。它們的設(shè)計(jì)通常不是作為結(jié) 構(gòu)緊固件或高強(qiáng)度緊固件。螺母柱有許多衍生物，包括塑料扣接件、陰陽螺紋緊固件、表 面安裝、拉扣、漲鉚、甚至是壓鉚緊固件。比較硬的基部是鉚接工藝的固有要求。壓鉚型 (clinching type)螺母柱是由相當(dāng)緩慢和昂貴的加工工藝制造的。盡管在技術(shù)上有改進(jìn)， 成本削減的替代方案具有缺點(diǎn)。尤其成問題的是，需要在物體之間產(chǎn)生較大間隙的長(zhǎng)的螺 母柱。名稱為“金屬螺母柱”的美國(guó)專利US 4 130 138公開了一種具有加工的基部和由鋅 組成的包覆成型的金屬螺母柱項(xiàng)圈的金屬/金屬螺母柱。這個(gè)裝置具有許多局限性，包括 高的生產(chǎn)成本和無法在互連的元件之間提供電絕緣，以及其它缺點(diǎn)。因此，本領(lǐng)域中對(duì)壓鉚 型螺母柱有一個(gè)長(zhǎng)期的需求，所述螺母柱在較長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)生產(chǎn)成本低廉，同時(shí)能夠在互連 的元件之間提供持久和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)連接。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決本領(lǐng)域的上述問題，本發(fā)明將必需的硬的基部與包覆成型的塑料擴(kuò)展件 相結(jié)合，它提供了所需的間隔距離和所需的連接裝置如螺紋。根據(jù)本發(fā)明，所述基部的沒有 被覆蓋的露出部分僅僅是置換器、掏槽和一部分斜坡隆起。它們是在壓鉚過程中活躍的部 分。所述置換器緊緊地抵住板材材料和鐵砧。它承受壓鉚安裝過程中的力而在板材材料流 入掏槽時(shí)不會(huì)變形。強(qiáng)勁的金屬掏槽提供了充足的軸向阻力而不會(huì)被頂出，而具有形狀的 金屬置換器提供了扭矩阻力。斜坡隆起抵抗了將上述部分放置到孔中的研磨沖擊而不會(huì)損 傷塑料表面。在其它實(shí)施例中，基部的露出區(qū)域可以包括例如拉扣、扣接部件、漲鉚部件等 功能部件或者甚至是表面安裝的功能部件。更具體地說，本申請(qǐng)人發(fā)明了一種螺母柱緊固件，包括基本上圓柱形的基部，所述 基部具有通孔和在底部的置換法蘭。第一掏槽位于所述法蘭的緊貼上方和沿所述基部的外 表面向上延伸，以適于提供所述基部到一個(gè)基板的安裝。在向上方向中的斜坡隆起位于所 述第一掏槽正上方。第二掏槽在所述基部的外表面上從所述斜坡隆起向上延伸，適于保持 包覆成型的材料。具有圓周齒的、軸向延伸的分段環(huán)沿所述第二掏槽的頂部邊緣布置。由塑料組成的包覆成型的管狀桶填充所述第二掏槽和包圍所述分段環(huán)。所述管狀桶具有內(nèi)部部分，所述內(nèi)部部分在通孔內(nèi)向下延伸到與所述法蘭底部齊平的一個(gè)點(diǎn)。本發(fā)明減少了部件的成本，尤其是在較長(zhǎng)的緊固件中，因?yàn)榧庸さ木o固件使用棒 材且大部分材料作為廢料(碎屑)被丟棄，該狀況在較長(zhǎng)的尺寸中更夸張。鍛造的緊固件 正在試驗(yàn)中，且目前以一些有限的尺寸被生產(chǎn)，但是鍛造對(duì)可制成的部件的長(zhǎng)度有限制。本 發(fā)明允許基部元件被鍛造，因此具有非常低的制造成本，沒有浪費(fèi)。長(zhǎng)的桶是包覆成型的塑 料，它與金屬替代物相比是非常便宜的且不產(chǎn)生浪費(fèi)。最終的結(jié)果是以顯著降低的成本且 沒有廢料地制造螺母柱。本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是在選擇桶長(zhǎng)度上的靈活性，它對(duì)于給定應(yīng)用是螺母柱的 普通變量。為多個(gè)螺紋和鉚接尺寸的部件提供幾十種不同長(zhǎng)度的桶是很普遍的。對(duì)于加工 來說，這需要在設(shè)備上提供各種不同的工具包和設(shè)置。對(duì)于鍛造的緊固件，這需要為每個(gè)變 型提供不同的、因而是價(jià)格昂貴的工具設(shè)置。本發(fā)明允許將單一種基部元件用在各種不同 螺紋尺寸的桶中作為包覆成型工藝中的插入物。包覆成型工藝將所述桶放在部件上，利用 模具中的可調(diào)節(jié)深度以便允許利用單一種工具制造任何長(zhǎng)度的桶。如果螺紋是必需的，它 們可在輔助攻絲工藝中添加。作為本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)例子，制造商目前可以在其標(biāo)準(zhǔn)的螺母柱生產(chǎn)線中提供螺 紋尺寸和桶直徑的11種不同的組合，加上另外12種無螺紋的組合，總共是23種標(biāo)準(zhǔn)組合。 這些23種組合中的每一個(gè)都有十幾個(gè)或更多的長(zhǎng)度。所有這些組合將需要它們自己的設(shè) 置和工具。有了本發(fā)明，只有三種基部將是必需的，且三種可調(diào)的包覆成型工具將能夠產(chǎn)生 所有的組合，其中只在螺紋緊固件的情況下需要二次攻絲。為了實(shí)現(xiàn)其它的緊固裝置，如漲 鉚、拉扣、表面安裝等，只需要修改三種基部，但模塑的螺母柱部分可以為所有設(shè)計(jì)共用。這 也允許更好地管理工具和產(chǎn)品庫存。通過允許制造商訂購(gòu)大批量的將被包覆成型的三種基 部元件，它加快了制造時(shí)間。另一好處是通過使用塑料材料而不是金屬而獲得的，如在上述現(xiàn)有技術(shù)的專利US 4 130 138中所披露的。首先，它可用作組件的絕緣體，而金屬螺母柱將是導(dǎo)體。緊固件還 可以用作絕緣螺帽，如果它不是用作螺母柱的話。此外，塑料可以著色，這有助于使將來的 組件設(shè)計(jì)容易和標(biāo)準(zhǔn)化。顏色可以用來表示警告(紅色)或允許存取(綠色)，且可用于簡(jiǎn) 化指令，如“將螺釘安裝穿過板材和進(jìn)入藍(lán)色的螺母柱中”。塑料還可以減少最終組件的重 量?？傊?，與許多競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品相比，本發(fā)明的設(shè)計(jì)允許以較低的成本制造螺母柱且沒 有浪費(fèi)。它還允許更有效的元件管理，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)和制造過程中所固有的靈活性。最后，塑 料設(shè)計(jì)允許彩色編碼選項(xiàng)，重量減少和絕緣性能。在這方面，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，可以理解的是，本發(fā)明的應(yīng) 用不限于在下面的說明書中描述的和在附圖中顯示的構(gòu)造細(xì)節(jié)和元件的設(shè)置。本發(fā)明能夠 具有其它的實(shí)施例和以各種方式實(shí)現(xiàn)和實(shí)施。此外，可以理解的是，這里所用的表述和術(shù)語 均為描述的目的，而不應(yīng)被視為限制。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，本申請(qǐng)中描述的構(gòu)思可以很容易作為設(shè)計(jì)其 它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種目的。因此，重要的是，權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)被 視為包括這些等同的結(jié)構(gòu)，只要它們不離開本發(fā)明的精神和范圍。


圖1是從右上方看的本發(fā)明的螺母柱的等軸測(cè)視圖。圖2是部分剖開的側(cè)視圖。圖3和圖4是部分剖開的側(cè)視圖，顯示將本發(fā)明安裝到一個(gè)基板上的順序。圖5是從右上方看的基部元件的等軸測(cè)視圖。圖6是基部元件的部分剖開的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1和圖2，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種混合壓鉚螺母柱7，它包括兩個(gè) 組成部分一個(gè)是金屬的和另一個(gè)是塑料的。鉚接用的基部是金屬的，而螺母柱部分或桶2 是塑料的。壓鉚接合要求緊固件比接收緊固件部件的板材金屬面板更硬；因此，所述基部可 以由鋁、鋼、不銹鋼、加硬化、鍍層或任何其它能夠?qū)崿F(xiàn)鉚接所需的材料組成。模制在金屬基 部上的是塑料螺母柱桶2。所述桶是基本上圓形的圓柱體，其被制造為具有各種增量的長(zhǎng) 度以支持另一個(gè)板材或元件(未顯示)。在該圖中的桶包括有螺紋的通孔5。這使得加工 螺釘可以穿過另一個(gè)支持面板與所述螺母柱嚙合以進(jìn)行安裝。替換的實(shí)施例包括無螺紋的 桶，它可以接收滾牙螺釘或攻絲螺釘或允許用于貫穿螺桿(through screw)的間隙。也可 以生產(chǎn)實(shí)心的桶，使另一個(gè)板材簡(jiǎn)單地放置在螺母柱7上或由螺母柱7支持，但螺母柱7不 能連接到它所支持的物體上。替換的實(shí)施例還包括有螺紋或無螺紋的開口桶，以及有螺紋 或無螺紋的盲桶。該基部的形狀適于以傳統(tǒng)的鉚接元件(置換器、掏槽和抗旋轉(zhuǎn)元件)鉚 接到板材金屬中。在上述優(yōu)選實(shí)施例中，六邊形置換器3也被用作具有掏槽4的抗旋轉(zhuǎn)元 件，所述掏槽4的剖面基本上是矩形。所述實(shí)施例允許置換器被安裝埋入板材中，如圖4所 示。所述元件的許多其它變型可以相結(jié)合以產(chǎn)生目前在現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種壓鉚緊固件 的廣泛范圍所顯示的鉚接?，F(xiàn)在參考圖3和4，其中顯示安裝的順序。螺母柱7最初放置為與基底板材8中的 孔對(duì)準(zhǔn)，以準(zhǔn)備由從鉚接法蘭3的底部9施加的力向上推。如圖4所示，在安裝完成后，該 基部的底部9與基板8平齊，且掏槽已完全由從基板8冷流(cold flow)的材料填充。現(xiàn)在參考圖5和6，基部包括通孔10，所述通孔10具有用于桶底部的寬的間隙和 稍后將在桶內(nèi)形成的螺紋。這使得塑料沿基部的內(nèi)側(cè)流入，更好地將基部結(jié)合到桶中，并確 保即使在螺紋的主要直徑處也有足夠的塑料材料，由此在螺絲和基部之間沒有金屬_金屬 接觸。這消除了電偶腐蝕并且使螺絲絕緣以防止導(dǎo)電性。該基部還包括在通孔中的埋頭孔 11，它在基部-桶接頭中提供了一部分軸向保持力量。該基部的外側(cè)包括在底部的法蘭，用于提供基部到基板的安裝的第一掏槽在法蘭正上方。在鉚接處之上的斜坡隆起12延伸到長(zhǎng)的掏槽部分13中，在底部的分段環(huán)14處端 接。分段環(huán)和掏槽完全由塑料桶封閉。所述掏槽在基部至桶的接合中提供了強(qiáng)的軸向保持 強(qiáng)度，而分段環(huán)中的齒16提供扭矩阻力，使得桶不會(huì)在基部上轉(zhuǎn)動(dòng)。斜坡隆起有兩個(gè)用途 第一，它允許模制加工用于封閉腔體的表面。這為模制加工提供了堅(jiān)實(shí)的積極的停止面，確 保沒有塑料泄漏到桶外面。第二，斜坡隆起引導(dǎo)到緊固件進(jìn)入所述板材中的安裝孔內(nèi)，以順 暢將緊固件安裝到鉚接安裝孔中。
因此，上述內(nèi)容被認(rèn)為是僅僅描述了本發(fā)明的原理。此外，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以進(jìn)行許多修改和變化，申請(qǐng)人不希望將本發(fā)明限制為以上顯示和描述的確切結(jié)構(gòu)和操 作，因此，所有適當(dāng)?shù)男薷暮偷韧飸?yīng)當(dāng)被視為落入本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種螺母柱緊固件，包括基本上圓柱形的基部，具有通孔和在底部的徑向延伸的置換法蘭；第一掏槽，位于所述法蘭的緊貼上方、沿所述基部的外表面向上延伸，以適于提供所述基部到一個(gè)基板的安裝；在向上方向中、在所述外表面上位于所述第一掏槽正上方的斜坡隆起；在所述外表面上從所述斜坡隆起向上延伸的第二掏槽，適于保持包覆成型的材料；位于所述基部的頂部的、軸向延伸的分段環(huán)，具有沿所述第二掏槽的頂部邊緣布置的圓周齒；和從所述基部向上延伸的包覆成型的管狀桶，所述管狀桶填充所述第二掏槽和包圍所述分段環(huán)，所述管狀桶還具有內(nèi)部部分，所述內(nèi)部部分包括在所述通孔內(nèi)向下延伸到與所述法蘭底部齊平的一個(gè)點(diǎn)的圓柱形內(nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的緊固件，特征在于所述桶的內(nèi)壁具有恒定的直徑，且從在所述緊 固件頂部的開口延伸到在底部的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的緊固件，特征在于所述桶的內(nèi)壁具有螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的緊固件，特征在于包括從所述基部的底部沿所述通孔的一部分向 上延伸的同軸的埋頭孔，所述埋頭孔的直徑比所述通孔的直徑大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的緊固件，特征在于還包括所述桶的外部部分，所述外部部分從所 述桶的頂部向下延伸，沿與所述斜坡隆起鄰接的底部邊緣端接所述斜坡隆起的至少一部 分，且限定所述緊固件的外表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的緊固件，特征在于所述法蘭是多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的緊固件，特征在于所述法蘭是六邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的緊固件，特征在于所述桶由塑料組成，且所述基部由金屬組成。
9.一種包括根據(jù)權(quán)利要求4的緊固件的部件組件，所述緊固件通過壓鉚安裝到平板中 的孔的側(cè)壁上而緊緊固定在所述平板上，其中所述平板的材料填充所述第一掏槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的緊固件，特征在于所述法蘭的底部與所述平板的底面齊平。
全文摘要
一種混合的壓鉚型螺母柱包括兩個(gè)部件，一個(gè)是內(nèi)部的金屬基部和一個(gè)是包覆成型的塑料桶。該基部具有通孔和在底部的置換法蘭。第一掏槽位于法蘭的緊貼上方和沿所述基部外表面向上延伸，以提供所述基部到一個(gè)基板的壓鉚安裝。在向上方向的截錐形斜坡隆起沿所述基部的外表面放置，且位于所述掏槽正上方。具有圓周齒的軸向延伸的分段環(huán)位于所述基部的頂部。由塑料組成的所述包覆成型的管狀塑料桶填充第二掏槽和包圍所述分段環(huán)。所述塑料桶的內(nèi)部部分包括在所述通孔內(nèi)向下延伸到與所述法蘭底部齊平的一個(gè)點(diǎn)的螺紋內(nèi)壁。
文檔編號(hào)F16B37/04GK101990607SQ200980112903
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者B·本特姆 申請(qǐng)人:Pem管理股份有限公司