CN1325811C - 螺钉套管及其连接方法 - Google Patents

Abstract

螺钉套管(1)包括一个法兰(2)和一个由该法兰延伸的柄(3)。该柄设置有从柄的端部朝着法兰延伸、并从柄向外延伸的柔性腿(7)。该柄具有一个自攻螺钉拧入其中以便防止腿朝着柄径向向内弯曲的螺钉***孔(13)，从而螺钉套管借助于腿和法兰固定到工件上。腿的内部设置有一个由自攻螺钉攻丝的螺纹部分。法兰(2)与一个在与柄(3)相对的方向上延伸的管状夹紧扭矩承受部分(18)结合。夹紧扭矩承受部分形成有一个具有小于自攻螺钉外径的直径的螺钉***孔，从而接受自攻螺钉。

Description

螺钉套管及其连接方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过拧入自攻螺钉来将附件例如盖连接和固定到一个工件例如车身上的塑料螺钉套管(screw grommet)，更具体地说，涉及一种在自攻螺钉拧入时，保持高水平的附着力、同时降低柄的腿上的夹紧扭矩负荷的螺钉套管。

背景技术

本领域公知这样一种螺钉套管，其中套管装备一个法兰和一个从该法兰延伸的柄，其中柄是空心的，并***到工件上的连接孔中，其中该柄具有从柄的端部朝着法兰延伸、并从该柄径向向外延伸、且朝向法兰的端部为自由端的柔性腿，其中螺纹通孔形成于法兰和柄中，用来容纳自攻螺钉，其中将自攻螺钉拧入螺纹通孔，防止了腿的自由端径向向内卷曲。具体的例子在日本未审查专利申请公开[Kokai]No.55-14359、日本未审查实用新型申请公开No.62-200807、已注册外观设计No.704108(于1987年公开)，以及公开No.5-187422中。这些公开中所披露的螺纹套管都在柄的腿的端部具有用来接受自攻螺钉的螺纹部分以及与法兰毗邻以避开自攻螺钉的靠近工件的部分。为此，由腿施加到工件上的力稍微有点弱。公开No.1-216109中公开的螺钉套管即使当施加到圆形连接孔上时也不与自攻螺钉一起旋转。在这种螺钉套管中，柄中腿的中心部分向外扩张。

当自攻螺钉拧入腿的自由端时，腿有力地向外扩张，以便将螺钉套管紧固在工件上，并阻止其与自攻螺钉一起转动。

由于公开No.1-216109中公开的螺钉套管有力地附着在工件上，因此这是理想的。然而，当自攻螺钉拧入腿中并且将来自自攻螺钉的强夹紧扭矩施加到腿的自由端上时，很强的力矩施加到腿的基部(柄的端部)，从而腿部被扭曲和破坏。由于最近的紧固工具强有力且紧凑，因此自攻螺钉会施加很强的扭矩，并且腿部损坏的可能性很大。

本发明的目的在于提供一种螺钉套管，其中柄的腿向外有力地扩张，以便将该套管紧固到工件上，同时防止了由来自自攻螺钉的夹紧扭矩而引起的腿部的破坏。

本发明的另一个目的是提供一种螺钉套管，其中柄的腿有力地向外扩张，以便使腿与工件接触，并且更牢固地紧固工件。

发明内容

本发明的目的通过提供一种螺钉套管而达到，其中套管装备一个法兰和一个从该法兰延伸的柄，其中该柄是中空的，并被***一个工件的连接孔中，其中该柄具有从柄的端部朝着法兰延伸、并从柄径向向外延伸、并且其朝着法兰的端部为自由端的柔性腿，其中在法兰和柄中形成一个用来接受自攻螺钉的螺纹通孔，其中将自攻螺钉拧入螺纹通孔，防止了腿的自由端沿径向向内的卷曲，其中与工件上的连接孔边缘可靠地接触的法兰和腿将该套管固定到该工件上，其中一个螺纹部分形成于该腿自由端的内侧部分上，用来接受自攻螺钉并且向内延伸，从而螺纹通孔的直径变得小于自攻螺钉的外径，其中一个与柄相对而延伸的管状夹紧扭矩承受部分与法兰结合，其中在夹紧扭矩承受部分中形成一个直径小于自攻螺钉外径的、用来接受自攻螺钉的螺纹通孔，其中来自于自攻螺钉拧入(screwing)的夹紧扭矩由腿的螺纹部分外侧的夹紧扭矩承受部分来承担。

由于螺钉套管在腿的自由端的内侧面上具有一个直径大于自攻螺钉外径的螺纹部分，因此腿的自由端向外强烈地扩张，并且螺钉套管被牢牢地固定到工件上。由于在夹紧扭矩承受部分中形成一个直径小于自攻螺钉的螺纹通孔，并且来自于自攻螺钉攻丝的夹紧扭矩由腿的螺纹部分外侧的夹紧扭矩承受部分来承担，因此强夹紧扭矩不会集中在腿上，并且腿几乎不可能损坏。结果，可以利用高夹紧扭矩的紧固工具，并且螺钉套管可被用来快速地附加一个部件。

理想地，该螺钉套管应当如此设计，从而腿形成为在直径上彼此相对的成对的锚状腿，该腿的端部连接至该柄的主要部分，并且该腿与该柄的主要部分由一个U-形槽隔开，并且在与腿隔开的柄的主要部分的内侧上形成沿轴向延伸的、朝着螺纹通孔的肋，用来当自攻螺钉拧入时承担一些夹紧扭矩。结果，高的夹紧扭矩被分散了。柄在U-形槽中的圆周向宽度变得更小，并且通过与柄的主体的接触而能防止当自攻螺钉拧入时由夹紧扭矩而引起的腿的扭曲。一个锁定台肩形成于锚状腿中，以便与工件中孔的边缘接合，并且锁定台肩与工件的接合表面不平行，而是成一恒定的角度。结果，不同厚度的工件可被牢固地固定。理想地，一个基本上平行于法兰表面的具有U-形曲线的保持夹片被结合到夹紧扭矩承受部分的端部中。这个保持夹片可被用来连接不同的部件。

本发明还提供一种螺钉套管，其中该套管装备一个法兰和一个从该法兰延伸的柄，其中该柄是中空的，并被***一个工件的连接孔中，其中该柄具有从该柄的端部朝着法兰延伸、并从该柄径向向外延伸、并且其朝着法兰的端部为自由端的柔性腿，其中在法兰和柄中形成一个用来接受自攻螺钉的螺纹通孔，其中将自攻螺钉拧入该螺纹通孔，防止了该腿的自由端沿径向向内的卷曲，其中与该工件连接孔的边缘牢固地接触的法兰和腿将该套管固定到该工件上，其中一个螺纹部分形成于该腿的自由端的内侧部分上，用来接受自攻螺钉并且向内侧延伸，从而该螺纹通孔的直径变得小于自攻螺钉的外径，其中腿的除螺纹部分之外的部分是薄的和可延伸的，从而当自攻螺钉拧入并紧固时，将自由端牵拉得更靠近法兰。结果，腿向着该工件的表面升高，并被更牢固地固定。

附图说明

图1是本发明工作实例中的螺钉套管的透视图；

图2是图1中的螺钉套管的正视图；

图3是图1中的螺钉套管的右侧侧视图；

图4是图1中的螺钉套管的左侧侧视图；

图5是图1中的螺钉套管的平面视图；

图6是图1中的螺钉套管的底部视图；

图7是图2中的螺钉套管沿A-A线截取的局部横截面视图；

图8是图3中的螺钉套管沿B-B线截取的局部横截面视图；

图9是图3中的螺钉套管沿C-C线截取的局部横截面视图；

图10是利用图1中的螺钉套管连接到工件上的两个附件的横截面视图；

图11是用于解释在图1的螺钉套管腿上的锁定台肩的作用的横截面视图；

图12是另一个螺钉套管的视图，图12A是右侧横截面视图，图12B是左侧横截面视图；

图13是在利用图12中的螺钉套管将一个附件连接到一个工件上之前的横截面视图；

图14是在利用图12中的螺钉套管将一个附件连接到一个工件上之后的横截面视图。

具体实施方式

下面是参照附图对本发明的工作实例的解释。图1至图11显示出在本发明的工作实例中的螺钉套管。螺钉套管1是一个整体的塑料紧固工具。螺钉套管1设备一个法兰2和一个从法兰2延伸的柄3。柄3是管状的，用来***如车身的工件5中的连接孔6中(图10)。柄3上的一对锚状腿7、7’从该柄的端部(图1中的柄3的上端部)朝着法兰2延伸。腿7朝向法兰2的端部是自由端。其从柄3径向向外延伸并且是柔性的，以便可沿径向向内和向外弯曲。腿7的端部连接到柄3的主要部分9，并且由一个U-形槽10将其他端部与柄的主要部分9隔开，如图1和图2所示。这些也是柔性的，以便相对于柄的主要部分9沿径向向内或向外弯曲。

在法兰2和柄3的中心形成一个用来***自攻螺钉11(图10)的通孔13，并使柄3中空。当自攻螺钉11拧入通孔13时，柄3的中空部分被填满。这阻止了腿7的自由端径向向内弯曲。在腿7自由端的外侧部分上形成一个锁定台肩14，以便与工件上的连接孔的边缘接合。自攻螺钉11上的螺纹使得腿7上的锁定台肩14与工件5上的连接孔6稳固地接触。向外延伸的固定腿7和法兰2将螺钉套管1紧固在工件5上。腿7的自由端具有一个从锁定台肩14朝着该端部延伸的联结部分15。这些与工件的表面接触并联结。

向内延伸从而螺纹通孔13的直径小于自攻螺钉外径的螺纹部分17形成于腿7的自由端上(靠近锁定台肩14)。由于螺纹部分17具有小于自攻螺钉外径的直径，因此当自攻螺钉攻丝时，在内壁上形成了螺纹。这加强了腿7自由端向外的伸展、加强了工件上连接孔的边缘与锁定台肩14和内壁上腿7的联结部分15之间的接触和连接。结果，螺钉套管更牢固地紧固到工件上。

与柄7相对延伸(在图1和图2中朝着底部)的一个管状夹紧扭矩承受部分18与法兰2结合。在夹紧扭矩承受部分18中，形成一个直径小于自攻螺钉外径、并与法兰2和柄3中的通孔13沿轴向对齐从而能够拧入自攻螺钉的第二通孔19。由自攻螺钉的***而引起的夹紧扭矩不是由腿7中的螺纹部分17来承受，而是由夹紧扭矩支承部分18来承受。夹紧扭矩承受部分18与法兰2结合并紧固到法兰2上。其也与柄的主要部分9结合，并与柄的主要部分9结合。由于U-形槽10，腿7仅仅与柄的主要部分9部分地结合。因此，他们能够相对于柄的主体9沿径向向内或向外移动和沿圆周方向移动仅仅一个由U-形槽10形成的间隔的量。

螺纹部分17形成于腿7的内侧上，从而来自于螺丝刀的夹紧扭矩通过螺纹部分17施加到腿7上。这使腿7沿周向移动由U-形槽10形成的间隔的量，并且腿7被扭曲。当来自于工具的强夹紧扭矩通过螺纹部分17施加到腿7上时，强力矩施加到腿的基部(柄的端部)，腿变得扭曲，并且有损坏的可能性。因为最近的紧固工具强而紧凑，自攻螺钉经受强扭矩，并且腿更有可能损坏。连接到法兰2和柄的主要部分9上的夹紧扭矩承受部分18防止了由螺丝刀引起的强夹紧扭矩被集中在腿7上。因此，腿7几乎不可能被损坏。由于可以利用具有强夹紧扭矩的紧固工具，因此利用螺钉套管，部件能够得到快速地连接。

如图9所示，向着通孔13延伸的肋21形成于通过U-形槽10与腿隔开的柄的主要部分9(即，靠近腿7螺纹部分17的柄的主要部分)的内侧。肋21相对于柄3沿轴向延伸。肋21朝着通孔13延伸，并且在自攻螺钉拧入时承受一些夹紧扭矩。如图9所示，肋21形成为相对的对。肋21也能够分散由螺丝刀施加到腿上的强夹紧扭矩。

如图9所示，隔开腿7和柄的主要部分9的U-形槽10的圆周向宽度尽可能的小。在图9中，包括两个U-形槽10和腿7圆周向宽度Y的宽度X尽可能地接近腿7的宽度。夹紧扭矩沿圆周方向扭曲腿7。然而，如果宽度X接近于宽度Y，则即使当腿7发生扭曲时，与靠近柄的主要部分9的侧壁发生接触，并进一步防止了扭曲。因此，如果U-形槽的圆周向宽度较小，则能够防止由来自于自攻螺钉的夹紧扭矩而引起的腿的扭曲。

在与法兰2相对的管状夹紧扭矩承受部分18的端部(图1和图2中的底部)，一个弯曲成U-形的保持夹片部分22与夹紧扭矩承受部分18结合，并设置成与法兰2的平面几乎平行。如图2所示，通过肋23、25，U-形保持夹片部分22被牢牢地紧固到夹紧扭矩承受部分18和法兰2上。保持夹片部分22的U-形部分具有一定的弹性，并且可被滑动到平板形部件上或滑动到一个平板上的部件上，以便紧固它们。开口部分开得较宽，以便使得***该U-形部分的动作更容易。在夹片部分22中形成一个与通孔部分13和第二通孔部分19沿轴向对齐、以便接受自攻螺钉的一个第三通孔27。能够弹性地弯曲的夹片部分22的支撑板29的外表面(图2中的底面)是平的，从而其它部件能够通过自攻螺钉而得到支撑。锁定部分30形成于支撑板29的内侧上，以便暂时联结***的部件，从而使它们不会掉落。

如图11所示，在锚状腿上的锁定台肩14与工件5的锁定侧的表面不平行，而是以一个恒定的角度α倾斜。这使得不同厚度的工件可被牢固地紧固。在图11中，当自攻螺钉11拧入腿7的螺纹部分17中时，沿箭头31方向朝腿7施加的力偏离开腿7，并且锁定台肩17与工件5中的连接孔6的边缘相接触。由于锁定台肩14以角度α倾斜，其在图11所示的空间S内与连接孔6接合，并且根据其厚度而被牢牢地紧固到工件上。

利用螺钉套管1将一个第一附件33和一个第二附件34，如一对发动机罩，连接在一个工件5例如车身上的连接如图10所示。螺钉套管1上的柄3被***工件5上的连接孔6中，直到法兰2与工件5相接触。第一附件33从保持夹片部分22的开口部分26***，并且锁定部分30与连接孔接合。第二附件34如此设置，从而连接孔与保持夹片部分22的支撑板29中的第三通孔27对齐。于是自攻螺钉11穿过垫圈35和第三通孔27，接着利用气动工具拧入螺钉套管1中。当自攻螺钉11拧入螺纹部分17中时，腿7的自由端向锁定台肩14和联结部分15的外侧强烈地伸展，并且螺钉套管1被牢牢地紧固到工件5上。自攻螺钉11被拧入夹紧扭矩承受部分18，来自于自攻螺钉的夹紧扭矩由夹紧扭矩承受部分来承担。这防止了强夹紧扭矩集中在腿上，并降低了腿被损坏的可能性。保持夹片部分22还将第一附件33连接到第二附件34上。结果，分散部件被连接了起来。

图12至14显示出另一个螺钉套管37。螺钉套管37是装备有法兰38和从法兰38延伸的柄39的整体塑料紧固工具。柄39为管状，用来***工件46上的连接孔42内。柄39上的一对锚状腿41从柄的该端部(图12中的柄39的上端部)朝着法兰38延伸。朝向法兰38的腿端部是自由端。其从柄39径向向外延伸，并且是柔性的，以便沿径向向内和向外弯曲。腿41的端部连接到柄39的主要部分，其他端部(图12中的上端部)与柄39的主要部分隔开一个U-形槽42，如图12A所示。这些也是柔性的，以便相对于柄的主要部分沿径向向内和向外弯曲。在法兰38和柄39的中心形成一个用来***自攻螺钉11(图13)的通孔43，并使柄39中空。当自攻螺钉11拧入通孔43时，柄3的中空部分被填满。这阻止了腿41的自由端径向向内弯曲。在腿41自由端的外侧部分上形成一个锁定台肩45，以便与工件上的连接孔的边缘接合。自攻螺钉11的拧入使得腿41上的锁定台肩45与工件46上的连接孔47稳固地接触。向外延伸的固定腿41和法兰38将螺钉套管37紧固在工件上。腿41的自由端具有一个从锁定台肩45朝着该端部延伸的联结部分49。这些与工件的表面接触并联结。

向内延伸从而螺纹通孔43的直径小于自攻螺钉外径的螺纹部分50形成于腿41的自由端上(靠近锁定台肩45)。由于螺纹部分50具有小于自攻螺钉外径的直径，因此当自攻螺钉拧入时，在内壁上形成螺纹。这加强了腿41自由端的向外延伸、加强了工件上的连接孔边缘与锁定台肩45和内壁上的腿41的联结部分49之间的接触和连接。结果，螺钉套管更牢固地紧固到工件上。

在锚状腿上的锁定台肩45与工件锁定侧的表面不平行，而是以一个恒定的角度倾斜。这使得不同厚度的工件可被牢固地紧固。当自攻螺钉11拧入腿41的螺纹部分50中时，径向向外施加的力偏离开腿41，并且锁定台肩45与工件46中的连接孔47的边缘相接触。由于锁定台肩45以一个角度倾斜，因此根据其厚度而被牢牢地紧固到工件上。

如图13所示，腿41除螺纹部分50以外的部分51较薄和可延伸，从而当自攻螺钉11攻丝并紧固时，把自由端拉得更靠近法兰38。结果，腿41升高到工件46的表面，并且套管得到了更牢固地紧固。在图13中，薄部分51通过自攻螺钉11的拧入而延伸仅仅一个与工件46和锁定台肩45之间的间隔53相等的量。间隔53被闭合了，腿41上升到工件46的表面，并且套管得到了更牢固地固定。

现在将解释利用螺钉套管37将附件54连接在一个工件46例如车身上的过程。连接前的构造如图13所示，连接后的构造如图14所示。螺钉套管37上的柄39被***工件46上的连接孔47中，直到法兰38与工件46相接触。附件54如此设置，从而它与法兰38中的通孔43接合。于是自攻螺钉11穿过垫圈35和工件中的连接孔55，接着利用气动工具拧入螺钉套管37中。当自攻螺钉11拧入螺纹部分50中时，腿41的自由端向锁定台肩45和联结部分45的外侧强烈地延伸，并且螺钉套管37被牢牢地紧固到工件46上。于是附件54被牢牢地紧固到工件46上。在图13中，薄的部分51通过自攻螺钉11的拧入而延伸仅仅一个与工件46和锁定台肩45之间的间隔53相等的量。间隔53被闭合了，腿41上升到工件46的表面，并且套管得到了更牢固地固定，如图14所示。

由于在本发明的螺钉套管中，螺钉套管在腿的自由端的内侧面上具有一个直径大于自攻螺钉外径的螺纹部分，因此腿的自由端向外强烈地扩张，并且螺钉套管被牢牢地固定到工件上。由于在夹紧扭矩承受部分中形成一个直径小于自攻螺钉的螺纹通孔，因此来自于拧入自攻螺钉的夹紧扭矩由腿的螺纹部分外侧的夹紧扭矩承受部分来承担，强夹紧扭矩不会集中在腿上，并且腿几乎不可能损坏。结果，可以利用带高夹紧扭矩的紧固工具，并且螺钉套管可被用来快速地附加一个部件。

在本发明的另一个螺钉套管中，一个螺纹部分形成于腿的自由端的内侧部分上，用来接受自攻螺钉并向着内侧延伸，从而螺纹通孔的直径变得比自攻螺钉的外径小，并且该腿除螺纹部分以外的部分较薄和可延伸，从而当自攻螺钉拧入并紧固时，把自由端牵拉得更靠近法兰。结果，当自攻螺钉被拧入并紧固时，腿朝着工件的表面升高，并且被更牢固地紧固。

Claims (12)

1、一种用一螺纹紧固器固定工件的螺钉套管，所述螺钉套管包括：

一具有一第一端部和一第二端部的管状体；以及

一从所述管状体径向延伸、并位于所述第一和第二端部之间的法兰，其中所述管状体包括一从所述法兰向着所述第一端部延伸的柄部分，以及一从所述法兰朝着所述第二端部延伸的扭矩承受部分，所述扭矩承受部分包括一尺寸小于所述螺纹紧固器的外径的第一可拧入的孔，所述柄部分包括具有定位于最接近所述法兰的自由端的柔性腿，所述柄部分包括一对基本上平行、间隔开、从所述管状体向外突出的壁，所述柔性腿的其中之一可相对于所述壁移动并位于所述壁之间，其中所述壁限制所述柔性腿在螺纹紧固器***期间圆周方向可以扭曲的量，所述柄部分还包括一形成于所述腿的所述自由端的内表面上的第二可拧入的孔，所述第二可拧入的孔具有小于所述螺纹紧固器的外径的尺寸，并至少部分地由对置的平行的平壁形成。

2、如权利要求1所述的螺钉套管，其中所述扭矩承受部分包括一与所述第一可拧入的孔对齐的、并具有大于螺纹紧固器外径的尺寸的孔。

3、如权利要求2所述的螺钉套管，其中所述柄部分包括一个包括所述第二可拧入的孔的第一部分，和一个包括具有大于螺纹紧固器外径的尺寸的孔的第二部分。

4、如权利要求3所述的螺钉套管，其中所述柄部分包括毗邻所述柔性腿的侧壁，所述侧壁的每个包括一形成于所述第一部分中的轴向延伸的肋，所述肋间隔开一个小于螺纹紧固器外径的距离。

5、如权利要求1所述的螺钉套管，还包括一从所述法兰延伸的夹片部分，所述夹片部分包括一具有一延伸穿过其中的孔的悬臂式柔性柄脚，所述孔与所述第一可拧入的孔对齐。

6、如权利要求5所述的螺钉套管，其中所述夹片部分包括一从所述柔性柄脚延伸的锁定片，所述锁定片适合于有选择地将工件接合在延伸穿过其中的孔中。

7、如权利要求6所述的螺钉套管，其中所述柔性柄脚的所述孔延伸穿过所述锁定片。

8、如权利要求1所述的螺钉套管，其中所述柔性腿的每个包括一定位的径向延伸突起，以在安装期间与工件偏置地接合。

9、一种用一螺纹紧固器和一螺钉套管将一具有一第一孔的第一工件耦连到一具有一第二孔的第二工件上的方法，所述螺钉套管包括一具有一法兰的管状体、一带有柔性腿的柄部分，以及一定位于法兰的与柄部分相反的侧面上的扭矩承受部分，所述柄部分和扭矩承受部分每个包括通孔，该通孔的至少一部分具有小于螺纹紧固器外径的尺寸，所述方法包括如下步骤：

将柄部分***通过第一工件的第一孔；

将法兰与第一工件接合；

将第二工件的第二孔与延伸穿过扭矩承受部分的孔对齐；

将螺纹紧固器定位于第二孔中；

转动螺纹紧固器，以便在扭矩承受部分的孔中形成螺纹；

继续转动螺纹紧固器，以便将其沿轴向平移与柄部分的孔相接触；

继续转动螺纹紧固器，以便在柔性腿上形成螺纹；

将柔性腿与第一工件的第一孔偏置地接合；

继续转动螺纹紧固器，以便将第二工件夹紧到螺钉套管上。

10、如权利要求9所述的方法，其中紧固器负荷的大多部分由扭矩承受部分反作用。

11、如权利要求10所述的方法，还包括将一从螺钉套管的一夹片部分的一柔性柄脚延伸的锁定片搭扣配合在第二工件的第二孔中。

12、如权利要求9所述的方法，还包括在轴向通过法兰之前，将螺纹紧固器定位于具有大于螺纹紧固器外径的直径的扭矩承受部分的所述孔的另一部分中。

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