本發(fā)明大致上涉及用于將一個或多個部件附接在一起的機(jī)械緊固件。更具體地，本發(fā)明的各方面涉及緊固夾，其安裝在面板的孔或拉長孔口內(nèi)，并接納螺紋螺栓或螺柱，由此將面板附接至部件。

背景技術(shù)：

許多行業(yè)(例如，汽車行業(yè)、建筑業(yè)、航空業(yè)和制造業(yè))都利用機(jī)械緊固件來將一個部件附接至另一部件。各種各樣的金屬和塑料鉚釘、夾及緊固件使得物件得以緊固在面板上，或使得面板得以聯(lián)接在一起。例如，緊固夾被設(shè)計成插入或安裝至面板表面，并將部件附接至該面板。此類緊固夾中的一種就是螺柱夾插入件(或簡稱為“螺柱夾”)，其夾入至面板的孔口中，并接納螺紋螺柱或螺栓以將面板附接至部件。面板可包括任何已知的具有至少一個大致平坦的部分的結(jié)構(gòu)(例如，金屬片、干砌墻、支撐柱或橫梁、復(fù)合板、板結(jié)構(gòu)等)，其中該部分具有相對的安裝表面。

一些常規(guī)緊固夾需要專門設(shè)計的專用工具來將緊固夾安裝至金屬片或干砌墻。其他設(shè)計需要環(huán)氧樹脂或特種粘合劑來將夾安裝至面板，而一些設(shè)計需要單獨的緊固件(例如，螺釘或螺栓)螺旋地穿過夾的一部分，然后進(jìn)入面板，以附接至該面板。進(jìn)一步地，一些雙向緊固夾包括一對夾部件，其必須在面板的相對側(cè)上共軸地對齊，并在面板中的孔口內(nèi)聯(lián)接在一起。相比之下，螺柱夾通常為整體結(jié)構(gòu)，其扣合至面板中，并因此不需要螺母或墊圈、專門設(shè)計的工具或粘合劑來將夾固定至面板。大部分螺柱夾都從面板的單側(cè)安裝，因此不需要額外的作業(yè)空間和工具來處理和安裝螺柱夾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文公開了緊固夾、制造和使用緊固夾的方法，以及具有一個或多個緊固夾的機(jī)動車輛。通過非限制性的示例，提供了一種改進(jìn)的緊固夾(其在下文中也被稱為“螺柱夾插入件”或僅僅簡稱為“螺柱夾”)，其插入或安裝在面板結(jié)構(gòu)的孔或拉長孔口內(nèi)以接納螺柱、螺栓或其他螺紋緊固件，由此將部件附接至面板。任何對“螺柱”、“螺栓”或“螺釘”的敘述及其一般修改可在下文中交換地使用來一般地引用任何邏輯上相關(guān)的類型的螺紋緊固件。對于至少一些結(jié)構(gòu)而言，緊固夾能夠在孔口內(nèi)改變位置，從而適應(yīng)部件與面板之間的不對準(zhǔn)或制造變化。所公開的設(shè)計特征還有助于通過利用拉鏈?zhǔn)郊X特征部來減少或以其他方式消除安裝后回彈。其他公開的設(shè)計特征允許添加通孔所引起的增大的螺柱和螺栓長度范圍。例如，通過消除對用于安裝緊固夾的線上工具、傳動螺母和專用粘合劑或緊固件的需要，一些設(shè)計優(yōu)勢包括更快但更廉價的安裝。此外，增加的拉力(例如，大于100磅)、改善的面板-緊固件隔離(例如，用于消除銹的螺柱隔離)、簡化的可服務(wù)性(例如，容易移除和替換)以及跨平臺適用性都是所公開的設(shè)計概念中的至少一些的額外優(yōu)勢。

本發(fā)明的各方面涉及用于面板結(jié)構(gòu)的緊固夾。例如，公開了一種利用螺紋緊固件將部件附接至面板的緊固夾。面板具有相對的第一表面和第二表面以及穿過面板從第一表面延伸至第二表面的孔口。緊固夾包括被設(shè)置成插入孔口的夾體。夾體限定內(nèi)腔，其中該內(nèi)腔被設(shè)置成沿著腔的螺旋軸線將螺紋緊固件接納入其中。夾體具有被配置成位于或以其他方式壓靠在面板的第一表面上的凸緣。一個或多個柔性保持夾聯(lián)接至夾體，由此從夾體向外伸出。下文使用的限制“聯(lián)接至”包括一體形成兩個單獨敘述的元件或使該兩個元件連接在一起。柔性保持夾被配置成位于或以其他方式壓靠在第二表面上，并與凸緣配合來將夾體附接至面板。

柔性棘齒指部聯(lián)接至緊固夾的夾體，由此延伸入內(nèi)腔，以將螺紋緊固件附接至緊固夾。棘齒指部包括第一和第二棘齒指部，其中該第一和第二棘齒指部分別位于內(nèi)腔的第一和第二側(cè)上，并軸向間隔開以相對于螺旋軸線分別延伸至第一和第二軸向位置。棘齒指部的位置和軸向間距被設(shè)計成使得在給定的時間下，當(dāng)螺紋緊固件被插入內(nèi)腔時，第一和第二棘齒指部中只有一個位于鄰近相鄰對的螺紋的根部。該“拉鏈?zhǔn)健奔X設(shè)計有助于在螺紋緊固件插入夾體中后消除回彈。

本發(fā)明的其他方面涉及具有緊固夾的機(jī)動車輛。機(jī)動車輛可包括任何相關(guān)的平臺，例如，客運(yùn)車輛(包括內(nèi)燃機(jī)(ic)、混合動力、電動等)、工業(yè)車輛、公共汽車、全地形車輛(atv)、機(jī)車、農(nóng)用設(shè)備、船舶、飛機(jī)等。在一個示例中，機(jī)動車輛包括具有車輛結(jié)構(gòu)的車體。該車輛結(jié)構(gòu)可包括金屬薄板面板、支撐柱、橫梁、橫帶結(jié)構(gòu)、復(fù)合面板等，其具有相對的第一和第二表面以及延伸穿過面板的孔口。機(jī)動車輛還可包括螺紋緊固件、附接或可附接至螺紋緊固件的部件，以及緊固夾。

緊固夾包括插入車輛結(jié)構(gòu)面板的孔口的夾體。夾體具有內(nèi)腔，其中該內(nèi)腔沿著腔的螺旋軸線將螺紋緊固件接納入其中。夾體具有位于或以其他方式壓靠在面板的第一表面上的凸緣。一個或多個柔性保持夾聯(lián)接至夾體，由此從夾體向外伸出。柔性保持夾位于或以其他方式壓靠在第二表面上，并與凸緣配合來將夾體附接至面板。多個柔性棘齒指部聯(lián)接至夾體，由此向內(nèi)延伸入內(nèi)腔，以將螺紋緊固件附接至緊固夾。第一和第二棘齒指部位于內(nèi)腔的第一和第二相應(yīng)側(cè)上。這些棘齒指部軸向間隔開以相對于螺旋軸線延伸至第一和第二相應(yīng)軸向位置。棘齒指部的位置和軸向間距被設(shè)計成使得在給定的時間下，第一和第二棘齒指部中只有一個位于鄰近相鄰對的螺紋的根部，其中螺紋緊固件被插入至內(nèi)腔中。

根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供了緊固夾的制造和使用方法。例如，公開了一種利用結(jié)合螺紋緊固件的緊固夾將部件附接至面板的方法。該方法包括使緊固夾與面板中的孔口對齊。緊固夾具有帶有凸緣的夾體以及一個或多個聯(lián)接至夾體并從其向外伸出的柔性保持夾。夾體具有帶有螺旋軸線的內(nèi)腔。方法進(jìn)一步要求將緊固夾的夾體插入孔口，使得凸緣位于面板的第一表面上，且一個或多個柔性保持夾穿過孔口，并隨后位于面板的第二表面上。一旦定位，凸緣和一個或多個柔性保持夾就配合地將夾體附接至面板。在將緊固夾插入面板之前、同時或之后，方法包括使螺紋緊固件沿著螺旋軸線進(jìn)入夾體的內(nèi)腔。緊固夾包括多個柔性棘齒指部，其聯(lián)接至夾體，由此延伸入內(nèi)腔。棘齒指部包括至少第一和第二棘齒指部，其中該第一和第二棘齒指部分別位于內(nèi)腔的第一和第二側(cè)上，并軸向間隔開以相對于螺旋軸線分別延伸至第一和第二軸向位置。棘齒指部的定位和軸向間距如此以致在給定的時間下，當(dāng)螺紋緊固件進(jìn)入內(nèi)腔中時，第一和第二棘齒指部中只有一個位于鄰近相鄰對的螺紋的根部。

上述發(fā)明內(nèi)容并非旨在代表本發(fā)明的每一實施例或每一方面。相反，上述發(fā)明內(nèi)容僅僅提供了本文所描述的發(fā)明方面和特征中的一些的范例。從以下結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書對實施本發(fā)明的特征的代表性實施例和方式進(jìn)行的詳細(xì)描述中，將很容易了解到本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明各方面的插入面板以接納螺紋緊固件從而將部件附接至面板的代表性緊固夾的分解正視圖。

圖2a和2b分別為示出了圖1的代表性緊固夾的正視圖和側(cè)視圖，其中夾體插入至面板中，且螺紋緊固件插入至夾體中。

圖3a和3b是示出了圖1的代表性緊固夾的側(cè)視圖，其中該側(cè)視圖沿局部橫截面截取，以更好地說明螺紋緊固件至夾體的插入以及棘齒指部與螺紋緊固件的螺紋的相應(yīng)順序接合。

本發(fā)明可具有多種修改和替代形式，且已經(jīng)通過示例的方式在附圖中示出了一些代表性實施例，并將在本文中對其進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的發(fā)明方面并不限于所公開的特定形式。相反，本發(fā)明將涵蓋所有落入如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改、等價物、組合、子組合和替代物。

具體實施方式

本發(fā)明可具有多種不同形式的實施例。附圖中示出了本發(fā)明的代表性實施例，且將在本文中對其進(jìn)行詳細(xì)描述，同時應(yīng)理解，本發(fā)明將被認(rèn)為是本發(fā)明的原理的范例，其并不旨在將本發(fā)明的寬泛范圍限制至所說明的實施例。就這個程度而言，例如，在摘要、發(fā)明內(nèi)容和具體實施方式部分中公開但未在權(quán)利要求書中明確地說明的元件和限制不應(yīng)通過暗示、推斷或其他方式單獨或共同地并入權(quán)利要求書中。為了本詳細(xì)描述的目的，除非明確地放棄保護(hù)，否則：單數(shù)包括復(fù)數(shù)，反之亦然；詞語“和”和“或”均應(yīng)為連接詞和轉(zhuǎn)折連詞；詞語“所有”意指“任何和所有”；詞語“任何”意指“任何和所有”；且詞語“包含”、“包括”和“具有”意指“包括但不限于”。此外，例如，近似值詞語(例如，“約”、“幾乎”、“基本上”、“大約”等)能夠以如下意義在本文中進(jìn)行使用：“近于、接近或幾乎近于”、“在……的3-5％范圍內(nèi)”、“在可接受的制造公差范圍內(nèi)”或其任何邏輯組合。

現(xiàn)參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在多個視圖中指代相同的特征。圖1是示出了用于將部件(由附圖標(biāo)記12表示)安裝至面板(通常由附圖標(biāo)記14表示)的代表性機(jī)械緊固裝置(通常由附圖標(biāo)記10表示)的正視圖。通過示例而非限制的方式，部件12為剛性地安裝至機(jī)動車輛的行李箱蓋、舉升門或其他車輛結(jié)構(gòu)14上的空氣動力擾流器或其他汽車部件。機(jī)動車輛——在本文中還被簡稱為“汽車”或“車輛”——僅僅是示例性應(yīng)用，本發(fā)明的發(fā)明方面可通過該應(yīng)用進(jìn)行實踐。同樣，空氣動力擾流器還應(yīng)被理解為僅僅是本文所公開的發(fā)明概念的示例性應(yīng)用。如此，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的發(fā)明特征可并入至其他應(yīng)用中，并可用于其他制造、組裝或構(gòu)造工藝。最后，本文所提供的附圖不必依比例繪制，且附圖的提供僅僅是出于指導(dǎo)的目的。因此，附圖中示出的具體尺寸和相對尺寸不應(yīng)被理解為是限制性的。

繼續(xù)參照圖1，機(jī)械緊固裝置10具有兩個主要部件：螺紋“陽”緊固件(通常由附圖標(biāo)記16表示)，其用于與“陰”緊固夾(通常由附圖標(biāo)記18表示)相配合。緊固夾18被設(shè)計成插入并安裝在設(shè)置在面板14中的互補(bǔ)面板孔口或孔15內(nèi)。面板14的所示部分是基本平坦的，并分別具有相對的第一(上)表面17和第二(下)表面19，其中孔口15從第一表面17延伸至圖1的第二表面19。螺紋緊固件16被設(shè)計成部分地穿過部件12的互補(bǔ)孔13，并位于在該互補(bǔ)孔內(nèi)。例如，隨后通過使部件12下降至面板14來將部件12安裝至面板14，使得螺紋緊固件16與緊固夾18對齊并插入至該緊固夾中，這將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的描述。插入軸線(還在本文中被稱為“螺旋軸線”)縱向延伸穿過緊固夾18的中心，該插入軸線在圖1中以sa1表示。

螺紋緊固件16在附圖中以螺栓表示，其中該螺栓包括具有螺旋纏繞的外螺紋23的柄部21。螺栓頭25位于柄部21的一端上，該螺栓頭可為槽形、陽、六邊形、沉頭形等?？蛇x的收縮柄部頂端27位于柄部21的相對端上。螺紋緊固件16可為金屬或塑料，其可被涂覆或涂漆；而設(shè)置在該螺紋緊固件上的螺紋23可為螺旋狀或非螺旋狀，并可具有不同于附圖所示的螺距、角度、直徑等。根據(jù)所示的示例，緊固裝置10不需要螺母或?qū)Ｓ霉ぞ?例如，扳手或螺絲刀)來適當(dāng)?shù)匕惭b螺紋緊固件16。雖然部件12在本文中示出為由模制塑料制成，但是部件12可由金屬或任何合適的材料制成，并可具有任何合適的構(gòu)造。同樣地，雖然面板14被描述為金屬薄板面板，但是面板14可為塑料、復(fù)合材料等。

例如，緊固夾18可制造為單片整體結(jié)構(gòu)，其由模制塑料或精密工具加工的金屬一體形成。雖然可預(yù)見各種各樣的幾何形狀和尺寸中的任一項，但是所示緊固夾18包括具有環(huán)形凸緣22的拉長管狀夾體20，其中該環(huán)形凸緣繞著主體20的第一“上”端的邊緣連續(xù)地延伸。如從圖2a和2b中可最佳地看出的，夾體20的形狀和尺寸被設(shè)置成插入至面板14的孔口15中，并與該孔口大致共界。凸緣22接合頂側(cè)第一表面17，從而防止整個緊固夾18穿過面板14。夾體20具有用于將螺紋緊固件16接納入其中的中空內(nèi)腔24。根據(jù)所示的示例，緊固裝置10不需要緊固夾18內(nèi)具有用于與螺紋緊固件16的螺紋23相配合的內(nèi)“陰”螺紋。換言之，夾體20的特征在于內(nèi)腔24內(nèi)缺乏用于螺紋接合螺紋緊固件16的內(nèi)螺紋。例如，一個或多個可選側(cè)向開口26設(shè)置在夾體20的各側(cè)中，以促進(jìn)用于制造緊固夾18的聚合物噴射模塑工藝。

第一和第二柔性保持夾28和30分別與夾體20一體形成，或以其他方式剛性地附接至該夾體，其中該第一和第二柔性保持夾以某一斜角從夾體20的相對側(cè)向外伸出。柔性保持夾28、30的下側(cè)設(shè)有相應(yīng)的傾斜表面29和31，其靠著孔口15的內(nèi)壁滑動，并在緊固夾18被按壓入面板14的孔口15中時，致使保持夾28、30向內(nèi)彎曲。各柔性保持夾28、30都在其鄰近凸緣22的上端處具有相應(yīng)的凹口33和35。一旦夾體20基本穿過孔口15，使得傾斜表面29、31脫離孔口的內(nèi)壁，柔性保持夾28、30就將自動地向外彎曲，從而致使凹口33、35位于面板的下側(cè)第二表面19上，并且，該柔性保持夾還將與位于面板的頂側(cè)第一表面17上的凸緣22配合來將夾體20附接至面板14。如從圖2a中可最佳地看出的，柔性保持夾28、30相對于螺旋軸線sa1在夾體20上沿直徑方向彼此相對地布置。

相配的爪形棘齒指部——圖3a和3b所示的四個柔性棘齒指部32、34、36和38——向內(nèi)延伸進(jìn)入緊固夾18的內(nèi)腔24，其與夾體20的內(nèi)邊緣一體形成，或以其他方式剛性地附接至該內(nèi)邊緣。這些柔性棘齒指部32、34、36、38以某一斜角向下延伸入內(nèi)腔24，以與螺紋緊固件16的螺紋23棘齒接合。在圖3a所示的示例中，各棘齒指部32、34、36、38都包括至少一個(在某些情況下，兩個、三個或更多個)非對稱齒37、39、41和43。非對稱齒在前緣上具有平緩的坡度，而在相對的后緣上則具有較陡的坡度。當(dāng)螺紋緊固件16沿著螺旋軸線sa1縱向(在圖3a和3b中為向下)移動入夾體20中時，棘齒指部32、34、36、38在穿過螺紋23的頂部的作用下向外偏置，并向內(nèi)彎曲入相鄰螺紋23之間的凹陷部分中。各齒37、39、41、43被設(shè)計成位于螺紋23的相鄰對的相鄰側(cè)面之間，由螺紋對的根部支撐；當(dāng)定位時，齒的陡峭后緣防止螺紋緊固件16從夾體20脫出，如圖3b所示。

繼續(xù)參照圖3a和3b，第一和第二棘齒指部32、34分別在內(nèi)腔24的相對第一和第二側(cè)45和47上沿直徑方向彼此相對地布置。該兩個指部32、34軸向間隔開或以其他方式縱向偏移，以相對于螺旋軸線sa1分別延伸至第一和第二獨立軸向位置a1和a2。同樣，第三和第四棘齒指部36、38分別位于內(nèi)腔24的第一和第二側(cè)45、47上，并軸向間隔開以相對于螺旋軸線sa1分別延伸至第三和第四軸向位置a3和a4。棘齒指部的位置和軸向間距被設(shè)計成使得在給定的時間下，當(dāng)螺紋緊固件16插入夾體20的內(nèi)腔24中時，第一和第二棘齒指部32、34中以及第三和第四棘齒指部36、38中都是只有一個位于相鄰對的螺紋的根部內(nèi)。根據(jù)圖3b所示的示例，第二和第四棘齒指部34、38被示出為位于相鄰螺紋23的相鄰側(cè)面之間，由螺紋對的根部支撐，進(jìn)而將螺紋緊固件16鎖定至緊固夾18。同時，當(dāng)這些棘齒指部34、38完全定位時，第一和第三棘齒指部32、36在螺紋緊固件16的作用下脫位，進(jìn)而在螺紋23的相應(yīng)側(cè)面的作用下向外偏轉(zhuǎn)。相反，當(dāng)?shù)谝缓偷谌X指部32、36完全定位在相鄰螺紋23的側(cè)面之間時，第二和第四棘齒指部34、38在螺紋緊固件16的作用下脫位。在如下情況下，即：螺紋緊固件16在圖3b中意圖無意地向上平移(其被稱為“回彈”)，脫位的棘齒指部將隨后完全定位以避免不必要的逆向運(yùn)動。

一對柔性偏置舌片40和42與夾體20的外邊緣一體形成，或以其他方式剛性地附接至該外邊緣。被設(shè)置成鄰近柔性保持夾28、30并與其周向間隔開的柔性偏置舌片40、42在夾體20上相對于內(nèi)腔24的螺旋軸線sa1沿直徑方向彼此相對地布置。各柔性偏置舌片40、42繞著夾體20周向地延伸，其朝著主體20徑向彎曲，并彎曲遠(yuǎn)離該主體。這些偏置舌片40、42從夾體20向外伸出，以在緊固夾18插入面板中之后接合孔口15的內(nèi)側(cè)壁；舌片靠著內(nèi)側(cè)壁彎曲，并配合地將緊固夾18偏置至孔口15內(nèi)的居中位置。

返回參照圖3a，內(nèi)腔24包括位于夾體20的第一(頂)端處的第一(進(jìn)入)開口46。夾體20的第二(底)端與第一端相對，其具有第二(離開)開口48。開口46、48兩者的形狀和尺寸都被設(shè)置成穿過螺紋緊固件21的螺紋柄部21。通過這些特征，緊固夾18能夠容納在夾體20的底端處添加通孔48所引起的增大的螺柱和螺栓長度范圍。

為了通過螺紋緊固件16和緊固夾18將部件12附接至面板14，緊固夾18的主體20通常與面板14的孔口15同軸對齊。夾體20隨后被按壓或以其他方式(手動或通過自動過程)插入至孔口15中，直至凸緣22位于面板14的第一(頂)表面17上，且柔性保持夾28、30穿過孔口15，并使凹口33、35位于面板14的第二(下側(cè))表面上。一旦定位，凸緣22和柔性保持夾28、30就配合地將緊固夾18附接至面板14。

在將緊固夾18安裝至面板14之前、同時或之后，螺紋緊固件16的柄部21穿過部件12的互補(bǔ)孔13，直至緊固件的頭部25壓靠在凹槽11上。對于螺紋緊固件16為螺柱的應(yīng)用，上述步驟被更換為使螺柱的螺紋頂端與部件12中的內(nèi)螺紋狹槽螺紋接合。一旦螺紋緊固件16與部件12機(jī)械聯(lián)接，部件12就會被設(shè)置成使螺紋緊固件16與緊固夾18的螺旋軸線sa1軸向?qū)R。螺紋緊固件16隨后沿著螺旋軸線sa1直線地平移入夾體20的內(nèi)腔24中。如上所述，延伸入內(nèi)腔24的相配的柔性棘齒指部32、34、36、38接合壓靠在緊固件16的螺紋23上。如圖3b所示，當(dāng)螺紋柄部21完全插入夾體20中時，至少一個，或?qū)τ谥辽僖恍┢谕Y(jié)構(gòu)而言，一個子組的爪形棘齒指部32、34、36、38位于相鄰螺紋內(nèi)，并將螺紋緊固件16鎖定至緊固夾18。

雖然已參照所示實施例對本發(fā)明的各方面進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可對本發(fā)明進(jìn)行許多改變。本發(fā)明并不限于本文所公開的精確構(gòu)造和組成；從以上描述中可以看出的任何和所有的修改、改變及變化都處于如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明概念明確地包括前述元件和方面的任何和所有的組合及子組合。