[发明专利]刺入式螺柱

说明书

相关申请

本专利申请涉及于2008年11月21日提交的名称为“刺入式螺柱”的美国临时专利申请号61/116,863，在此要求其优先权。

技术领域

本发明涉及紧固件，所述紧固件藉由将其强制嵌入板片的材料中而被附接到所述板片上，由于紧固件的刺入端会变形，从而阻止此紧固件从板片上退出。

背景技术

埋头自铆螺栓和螺柱的一个重大缺点在于，无论在什么情况下，想要安装紧固件的话，都必须使用平直端铣刀先钻孔。在以往致力的设计中，不要求衬底材料中有孔的自刺入或自附接紧固件包括有钉子和铆钉，它们可以被驱入相对于紧固件的硬度较软的衬底材料中。在很多情况下，需要特别的砧座来支撑板片的背侧，板片的背侧与被驱动的紧固件的刺入端的构形协作，使得刺入端变形，以钉牢在板片内。紧固件的刺入端可以经过热处理，使其硬度大于紧固件将被驱入的结构金属构件的硬度。尽管以往一直在这方面作了各种努力，但是仍然需要一种经济和有效的自附接式紧固件，此紧固件不需要安装孔或特别构造的支撑砧座来实现将此紧固件牢固地附接到支撑衬底上。

发明内容

本发明可以实施为具有铆接式外形的螺柱或螺栓，但在此铆接特征前面具有一切割前缘，且紧固件的中心是中空的，以便减小被压入金属中的突出区域，并允许金属流入该部件的中心。柄部而非置换件上的滚花产生扭矩抗力，具有减小突出区域的额外的好处，而此突出区域于无孔情况下安装时需要被压入表面中。面板和铆接式紧固件之间的较大硬度差异是必需的，这是由于会发生较大的材料位移量及加工硬化的关系。另外，置换件的环的有效深度很浅，因为不需要有太多材料位移，但是，需要通过硬化或是增加支撑材料来加固此环，以使其在安装过程中不会因为剪切而造成破坏，所述支撑材料增加至其厚度不会被嵌入板片内。

本发明紧固件的刺入功能消除了要扩孔或钻孔的需要。当紧固件被压入平的金属板片中时，柄部的前缘切入表面。此板片材料被允许在紧固件内向上流动到其中心内。位于柄部外侧上的底切部在置换件将金属向下压入此底切部内时将被填满。通过柄部上的滚花来获得扭矩抗力。当此部件正被压入板片中时，因为置换的金属填满了底切部而包围在滚花的上方时，该部件将被牢固地锁定在适当位置处。因为各附接特征是沿着紧固件的外表面(此处表面积和直径是最大的)设置，因此可在紧固件和面板之间达到很强的接合。

更特别的是，本发明已创造出一种可附接到面板上的刺入式紧固件，所述紧固件具有用于将一器件附接至其上的装置，所述紧固件包括：筒体，所述筒体具有轴向通孔以及自其顶端延伸到其敞开的底端的外表面，所述通孔在所述筒体的底部处包括直径增大的内壁，所述内壁终止于用于刺入所述面板的圆形锐边处。加固环从靠近所述筒体底端的的外表面径向延伸，所述环是所述紧固件的最大直径，并具有适于承受向下的压力的环形顶表面。环形置换件紧连在所述环下面，包括用于使面板受力变形的环形底表面。底切槽位于所述外表面上并紧连在置换件下面，用于接纳已变形的面板材料的冷流。多个径向延伸的圆周齿，它们在所述外表面上紧连在底切部的下面。这些齿延伸成直径比底切部的直径大，但比置换件的直径小。斜面自所述齿向下和向内延伸，并终止于位处紧固件的底端的环形切刃处。

本发明的刺入式紧固件优选与面板一起使用，所述面板为金属板片。通孔的顶部可设置螺纹为器件提供附接，因此，可将器件附接到面板上。所述齿可以是带锐利边缘的三角形滚花，当应用紧固件时，所述锐利边缘将刺入板片。滚花的三角形形状通过底切部上面的向外展开的下表面以及紧接在其下面的斜面提供。为了易于刺入板片，筒体的内壁沿其延伸到切刃的刺入边缘处的底部呈圆筒形。通过底切部的向外展开的下表面，有利于以变形的面板材料填满底切部。

在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施方案之前，应当理解的是，本发明并不受限于下文或附图所将描述的各部件的结构及布置的细节的应用。本发明还可以有其它实施方案，并且能够以各种不同的方式实施和实现。而且，也应当理解，本文所用的措词和术语是为了说明的目的，而不应被视为是限制。

这样，本领域的技术人员应将意识到，本发明所依据的概念可以很容易地被利用作为实现本发明的多个目的的其它的结构、方法和系统的设计基础，。因此，很重要的是，在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下，权利要求应被视为包括此类等同结构。

附图说明

图1为本发明的紧固件的部分剖面前视图。

图1a为图1所示的部分的放大视图。

图2为应用紧固件的安装机构的部分剖面前视图。