汽车的天线安装组件 【技术领域】
在许多情况下，需要将装置附着在板材上或其它的支撑面上，一个例子就是诸如全球定位系统(GPS)天线或蜂窝天线这样的天线在车顶或后备箱盖上的安装。当这样的装置在装配线上进行安装时，能够将该装置精确且迅速地固定在板材上是非常重要的。另外还有一点是很重要的，就是这种天线最好是整套的，以消除对多部件或双手(或多人)操作安装天线的要求。此外，通过使用少量的操作步骤使安装尽可能地简单也是非常重要的。在某些实际应用中，还会有额外的要求：要将装置相对于板材正确地定向。
背景技术
存在众多的用来在板材上安装装置的公知设备和工艺。在大部分这些公知的生产过程中，安装过程要求使用双手或多人来完成，这是因为装置定位在板材的一侧，而紧固件是在板材地另一侧进行操作的。此外，大多数公知装置的安装过程需要多个步骤，或者安装设备牵涉到许多、通常很小的配件的使用，比如螺母、垫片、螺栓、螺钉或其它类似配件。这些缺陷导致了时间的浪费和麻烦的安装过程。
【发明内容】
本发明提供了一种附加装置安装组件，该组件实现了诸如汽车天线单元这样的对象在诸如汽车车身这样的板材上或其它支撑面上的快速附接。通过车身上的一个开口，单个工人只要从外部向下一推，就能够安装该天线单元，而无需任何工具。该附加装置安装组件还包括一个防转部件，用于防止安装后发生旋转。该附加装置安装组件只能从内部拆除，防止了从外部随意地改动该附加装置安装组件。该附加装置安装组件号能够安装在具有各种不同的板厚的汽车上。
更具体地讲，所述附加装置安装组件包括一个固定在将要安装到板材上的对象上的底座组件。该底座组件包括一个轴件，该轴件穿过所述板材上的开口延伸。轴件上的一个可展开部件包括多个紧靠着所述板材内表面的弹性件。这些弹性件是可压缩的，以在安装过程中穿过所述板材上的孔。一个保持件在安装完成后利用与所述板材的内表面相抵靠的所述弹性件，将所述可展开部件固定在所述轴件上。也安装在所述轴件上的一个间隔件，对抗所述保持件偏压所述可展开件，同时在所述可展开部件与所述对象的下表面之间保持一个间隙。在安装过程之后，该间隙具有容纳车辆的板材的大小。这样，通过适当地选择间隔件的尺寸，能够适应各种不同厚度的板材。如果需要，在安装之后，还可以对所述保持件进行最后的调节。在所述可伸展部件和所述底座组件之间设置了一个键锁部件，以防止所述附加装置安装组件的转动。
在另一个实施例中，本发明提供了一种附加装置安装组件，包括具有安装柱(mounting stud)的底座件，安装在该安装柱上的保持帽，该保持帽包括多个保持指状物，其中这些保持指状物与所述柱共同作用，以致当所述保持帽朝向所述底座件轴向移动时，所述保持指状物沿径向向外展开并对所述板材施加夹持压力。
在本发明的一个优选实施例中，靠近所述底座件将卡锁套环安装在所述安装柱上，该卡锁套环具有至少一个沿着所述柱的纵轴布置的弹性腿。该腿接触着所述板材的内表面，以防止所述底座发生从所述板材上脱离的移动。
在另一个方面，本发明提供了一种将一个对象安装到板材上的方法，包括步骤：将对象安装到按照本发明的附加装置安装组件上和将该附加装置安装组件安装到板材上。
通过进一步考察说明书、附图和权利要求书，本发明的这些和其它的方面将会变得显而易见。
【附图说明】
结合附图，通过下面的详细说明，将会对本发明实现更加充分的理解。
图1是按照本发明的与一个天线结合在一起的车用附加装置安装组件的侧视图；
图2是图1中的附加装置安装组件和天线单元的分解图；
图3是图1中的附加装置安装组件的分解图；
图4是图1的附加装置安装组件的侧视图；
图5是与图1中的附加装置安装组件和天线单元一起使用的车辆板材的局部平面图；
图6是附加装置安装组件的另一个实施例的分解图；
图7是图6的附加装置安装组件的侧视图；
图8是与图6中的附加装置安装组件一起使用的车辆板材的局部平面图；
图9是按照本发明的附加装置安装组件的另一个实施例的剖面正视图；
图10是图9中的附加装置安装组件的底座的下侧的透视图；
图11是图9中的附加装置安装组件的安装柱的等大图；
图12A是图9中的附加装置安装组件中的卡锁套环的平面图；
图12B是图12A中的卡锁套环的侧视图；
图13A是图9中的附加装置安装组件的保持帽的平面图；
图13B是图13A中的保持帽的侧视图；
图14A到14D是用于具体图解说明将一个对象安装到一个板材上的方法的附加装置安装组件的一系列局部剖面图。
【具体实施方式】
结合一个天线单元12，在图1-5中对按照本发明的第一实施例的一种天线附加装置安装组件10进行了更加充分的举例说明。所述附加装置安装组件10固定在天线单元12上并从该天线单元12伸出，并穿过车身的板材16上的开口14延伸。所述附加装置安装组件10包括一个可展开组件18，该构件对板材16的内表面20产生偏置压力，由此将附加装置安装组件10和天线单元12固定在汽车上，这将在后面做进一步讨论。
在举例说明的实施例中，将天线单元12表示为一个用于GPS或卫星天线的天线屏蔽罩22。应当意识到，本发明的附加装置安装组件可以和任何类型的天线以及相关的罩或底座单元一起使用，比如AM/FM天线，或者可以和打算安装在板材上的任何其它装置或对象一起使用。
在举例说明的实施例中，所述单元12具有一个下表面24，它支撑在汽车板材16的外表面26上，位于该板材的开口14上方。如本领域公知的，一根电缆28从单元12伸出，穿过该单元的下表面24并穿过板材16的开口14，与汽车中的其它元件的连接。其中带有一个开口32的周边垫圈30安装在单元12的下表面24与板材16的外表面26之间。该垫圈30对开口14进行密封以防止漏水，并抵消板材16的厚度和外形的波动变化。如本领域所公知的那样，键锁部件34从单元12和垫圈30延伸到板材16的较小的开口36中。
在第一实施例中，所述附加装置安装组件10包括一个底座组件40，它固定在天线单元12的下表面24上，并从该下表面24伸出。该底座组件40包括一个底板42，该底板具有多个呈辐射状延伸的小凸起44，这些小凸起围绕着所述底板的外周定位。这些小凸起装配在板材16的开口14中。虽然可以使用任何期望数量的小凸起44，但三个小凸起44是比较合适的。该底座组件40可以与单元12制作为一体或者也可以以任何适当的方式安装在该单元12上，比如使用螺钉或粘接剂。所述底座组件40还包括一个从所述底板42向下伸出的外螺纹中空轴46。该轴包括一个或多个沿着其长度方向的键槽48，这将在后面做进一步讨论。电缆28从单元12穿过轴46的中空内部50。
当安装在车辆上时，所述底座组件40穿过板材16中的开口14伸出。所述可展开组件18，比如卡环，配合在所述外螺纹轴46上。一个锁紧件54，比如内螺纹锁紧螺母，将所述可展开组件18锁紧在底座组件上，并且将该可展开组件18偏压在板材16的内表面20上。所述螺母最好包括一个自锁紧固部件58，比如一个聚酯或尼龙部件，该自锁紧固部件应用在内部位置处的螺纹上，用来防止滑动，这在本领域中是公知的。该紧固部件不应当妨碍螺母与所述轴上的螺纹的啮合。
在所示的实施例中，所述卡环由一个环形垫圈部分60和多个竖直的、有弹性的诸如指状物62这样的组成部分组成，在安装位置上，这些指状物62沿径向向外张开，并且在它们的末端64处压抵着板材16的内表面20。该卡环最好是压制成形的，并且是由薄板材料形成的，对薄板材料的厚度、硬度和其它属性进行选择，以给所述指状物提供适当的弹性，这对于本领域技术人员来说是很容易确定的。金属材料，比如30规格的不锈钢，是比较合适的，不过如果需要的话，也可以使用适当的塑料或复合材料。优选地，在所述环形垫圈部分60之上配备一个稳定垫圈66，并且在该环形垫圈部分60之下再配备一个防扭转垫圈68，以加强和支撑该垫圈部分，并且保护该垫圈部分不发生扭曲变形。一般来说，这些垫圈是用比所述卡环厚的薄板材料压制成的，比如20规格的不锈钢。这些垫圈和所述卡环都包括一个或多个朝向内侧的小凸起或键70，这些小凸起或键与螺纹轴46上的键槽48对准并与之相配合。当配合在键槽中时，这些键防止所述可展开组件18相对于单元12转动。
所述附加装置安装组件还包括一个间隔件72，比如一个压缩弹簧，它给出了多样的预置距离，以适应各种各样的板材厚度。该压缩弹簧在所述卡环上施加了与由所述锁紧螺母所施加的向上的力相反的向下偏压。该压缩弹簧的高度是这样设置的：拧紧所述锁紧螺母以致在所述卡环指状物的顶端与所述底板之间达到所需的距离或间隙(d)。在安装的时候，车辆的板材就配合在这一间隙之中。如果需要，可以根据板材的厚度对所述压缩弹簧的尺寸进行选择，以获得所需的间隙大小。
安装的时候需要向下推天线单元12，从而使所述附加装置安装组件10进入板材16上的开口14。当所述附加装置安装组件插进板材上的开口中时，卡环的所述弹性指状物62沿径向向内压缩。所述指状物的末端64伸到底板42的小凸起44之间的弓形区域74中。一旦该卡环完全穿过开口14，这些指状物就沿径向向外展开。最好是向内弯曲的指状物末端紧靠着所述板材16的内表面20，从而锁定了所述附加装置安装组件的位置。如果需要，可以通过转动所述锁紧螺母来进行任何最后调节。
在另一个实施例中，如图6-8所示，还设置了另一个防转动键锁机构。板材16上的开口14包括一个或多个相互隔开的凹口80，用来提供单一定向的方式。底板42上的沿径向延伸的小凸起44与这些凹口80对准。这些小凸起配合在这些凹口中，以防止所述组件在所述开口中转动。在下侧防扭转垫圈上设置了竖直臂82，以引导所述附加装置安装组件在安装过程中穿过所述开口14。所述防转动键锁机构可设置用来代替装备在所述天线单元12上利用所述第二开口36的所述键锁部件34，或者也可以和该键锁部件34同时设置。
附加装置安装组件的另一个实施例和具有一个透镜112的天线单元110一起在图9-14D中给出。该附加装置安装组件包括一个底座组件114，该底座组件114包括一个底板128。一个轴件或安装柱116从底板128的底部突出出来。优选地，该安装柱116是与所述底板128整体形成的。在使用中，将该安装柱116安放在板材100的孔101中(见图14A-14D)，同时底板128紧靠着该板材的外表面放置。一个螺栓126从所述安装柱116凸出。安放在所述安装柱116上的是一个可展开件(例如一个保持帽122)和一个间隔件(例如一个卡锁套环120)。这些零件与一个保持件(例如螺栓126上的螺母124)相结合共同作用将所述底座组件114紧固到板材100上，这将在后面更加详细地进行说明。
在所示的实施例中，底板128设置有多个开口129。这些开口便于该底板128与其上安装的对象的装配，例如所例示的透镜天线112。这些开口的数量、大小和位置是根据实际应用进行确定的。在某些应用情形下，例如在某些汽车天线的情形下，必须或希望将该装置相对于所述板材进行适当的定向。在这种情况下，可以在底座组件上设置诸如定向柱117这样的键锁部件，该键锁部件突出伸入到板材100中的适当的孔102中。
如图9和14A-14D所示，密封垫118抵靠着底板128的底表面安装。该密封垫118将底座组件114密封到板材100上。在所有的应用情形下，该密封垫118可以不是必须有或需要有的。在应用在汽车上或应用在外部暴露在户外的其它板材的情形下，尤其需要采用密封垫。为实现其优点，可以采用由适当材料制成的任何适当形状的密封垫118。当将本发明的附加装置安装组件固定在板材上时，所述密封垫118，如果用了的话，是压缩在所述板材和所述底板128之间的。因此，要对该密封垫118的材料和设计进行选择以允许实现这样的压缩。
参照图10，如图所示的底板128是一个蛋形或椭圆形的，所述安装柱116位于底板128的大约中心的位置上。为清楚起见，图10中没有示出该安装柱116的螺栓126、螺母124和保持帽122。该底板的大小和形状以及所述安装柱的位置是根据预定用途确定的。最好的情况是，底板128具有与该底板128安装于其上的板材大体相同的表面形状，以实现板材和底板(或密封垫，在使用密封垫的情形下)之间的平稳紧密的接触。因此，如果打算将该底座组件安装在一个弯曲的板材上，则要将所述底板设计成具有与该板材相同的曲率。最好，底座组件114具有压铸件结构，不过本发明并不限于此。只要可行，也可以使用机加工或模制结构。
特别关注一下图10和11，安装柱116是一个具有位于中央的主体部分130的大体上为圆柱形的构件，该主体部分130处于该安装柱的底部132(即，从底板128上出现该安装柱116处的那一点)和该安装柱116的末端134的中间。该主体部分130在安装柱116的底部132处形成一个环形凹部或有凹口的区域136，如图11中清楚所见的。该主体部分130是从安装柱116的末端134朝向底部132呈锥形或向外张开，以致该主体部分130的直径在该主体部分130与所述环形凹部136相接的地方最大。安装柱116的末端134是向所述螺栓126倾斜或成斜面的。这样，当从横截面观察时，该安装柱具有双倾斜构形。
该安装柱116还设置有至少一个从该安装柱116向外凸出的凸出件138。在优选实施例中，如图11所示，该安装柱116设置有三个这样的凸出件138a、183b和138c，它们分别位于沿着该安装柱116的圆周的四等分点中的三个上。该安装柱116的剩下的一个四等分点包含一个凹口140，该凹口的方向沿着该安装柱116的纵轴方向。该凹口140与底板128上的通孔142作同等的延伸。该凹口140与通孔142为电线或同轴电缆或其它的与天线或其它安装在所述板材上的设备进行的必要的电连接提供可能。当然，如果不需要进行这样的连接，可以省略该凹口140和通孔142。还可以在该主体部分130上设置其它的凹口，并且使这些凹口与凸出件138a和138c沿纵向对准，所述凸出件位于安装柱116的主体部分130的相反的两侧上。例如，见图9中与凸出件138a和138c对准的凹口144。
图12A和12B中示出了卡锁套环120。该卡锁套环120包括一个开口环部分146，它具有一对弹性腿148，这一对弹性腿148从该开口环沿着大体上垂直于该开口环部分146的平面的方向延伸。这些腿148彼此间隔约180度。每个腿148包括一个平直部分150和一个悬臂部分152。从每个悬臂上伸出一个小凸起153，与所述悬臂部分形成一个切口面155。例如，当将安装柱116插入通过板材上的孔时，各个腿148的所述悬臂部分152是可以朝着平直部分150弹性移动的，然后在回复到其中间位置。悬臂部分152具有一个角形的或倾斜的部分154，以便于该悬臂部分插入到板材的孔中。如图9中清楚所见，小凸起153仍然留在孔里，防止该悬臂部分1 52向外和向下折，并且切口面155卡在所述板材的边缘上，防止腿148进入孔中。
卡锁套环120的开口环部分146还设置有向外定向的间隔耳156，这便于在板材的孔中为安装柱116对准中心，并因此为底板128对准中心。跨越间隔耳156处的卡锁套环120的尺寸A被确定为接近等于安装柱116安装于其中的板材上的孔的直径。开口环部分146的内径B以及深度C是由安装柱116中的凹部136的尺寸决定的。在悬臂部分152之间横跨卡锁套环120的距离A被选定为稍大于在相对的凸出件138a和138c处横跨安装柱116的距离E(见图9)。在一个具体的优选实施例中，尺寸A和E是相等的。
卡锁套环120的开口环部分146可以设置有一个开凹口部分158，具有与安装柱116的凹口140对准的减小了的深度。当所安装的装置需要电线和其它线路穿过所述板材时，该开凹口部分158尤其有用，并且该开凹口部分158为这样的线或线路提供间隙。
图13A和13B示出了所述保持帽122。该保持帽122最好具有压制的并且由金属形成的结构，并且包括一个具有中央孔162的顶部160，该中央孔162具有适于在其中容纳螺栓126的大小。该顶部具有圆形的平面形状。在该顶部160上连接着多个间隔开的指状物164，这些指状物164以与顶部160的平面大体成直角地延伸，以给出一个总体上具有管状外形的保持帽122。在所示的优选实施例中，设置了四个指状物164，它们等间隔地围绕着顶部160的外周，并且由狭槽165隔开。
如图13B清楚所见，这些指状物164具有一个上部166和一个下部168。上部166和下部168通过一个中间部分170连接在一起。该中间部分170外转成一定角度，以致指状物164的下部168相对于上部166和顶部160沿径向向外间隔一定距离。中间部分170的成一定角度的取向还在指状物164的内表面上形成了一个倾斜的肩部172。将位于所述保持帽122的相对侧的指状物164之间的距离X选择为稍大于安装柱116的主体部分130的直径，反之，相对的指状物164的上表面66之间的距离Y小于主体部分130的直径。因此，当保持帽122置于安装柱116上时，指状物164的下部168的内表面会接触，或非常接近接触安装柱116的主体部分130的外表面，并且倾斜肩部172将会搁置在安装柱116的倾斜末端134上。分隔指状物164的狭槽165的宽度足以在其中容纳安装柱116的凸出件138a-138c。
现在参照图14A-14D，这些图说明了保持帽的作用。在这些附图中，为了简化图解说明，省略本发明的某些细节和部件。在使用中，将要安装到板材100上的装置附接在所述底座组件114上。附接的方式并不重要。所述卡锁套环120(在图14A-14D中未示出)环绕着所述安装柱116安装，如上面所述。保持帽122也环绕着安装柱166放置，以使所述倾斜肩部172搁置在倾斜末端134上，并且使凸出件138a、138b和138c定位在保持帽122的各个狭槽165中。螺母124松动地旋拧到螺栓126上，如果需要，还采用一个密封垫118。
然后，通过将安装柱116插入到板材孔101中，将整个组件安装到板材100上。如果有，定向柱117也将安装到板材孔102中。继续向着板材100移动将会导致卡锁套环120(未示出)的弹性腿152回缩，并且然后一旦它们跳过了板材的内表面，就会伸展到它们的中间位置。该卡锁套环的作用是在安装该组件的时候，充当临时定位机构。当处于中间位置时，这些腿152接触着板材100的内表面，并防止底座组件114和安装到其上的装置从该板材100上脱离。这些固定腿152不对所述板材施加任何值得注意的夹力。
然后从板材100的内部对螺母124施加扭矩。于是该螺母124沿着螺栓126向板材100行进，反之迫使保持帽122沿轴向朝着底座114和板材100移动。随着保持帽122朝向底座组件114和板材100移动，随着倾斜肩部172首先接触到安装柱116的倾斜末端134，然后接触安装柱116的锥形主体，指状物164的下部168将沿径向向外展开。凸出件138a-138c防止在对螺母124施加扭矩的时候该保持帽122相对于安装柱116转动。
保持帽122的指状物164朝向板材100的径向展开和轴向移动导致这些指状物164的下部168接触板材100的内表面。卡锁套环120还起到使保持帽122与板材100保持一个充足的间隔的作用，以防止保持帽的指状物164进入孔101。这一过程持续进行直到已经施加了预定量的扭矩并且板材100已经牢固地夹在保持帽122和底座组件114之间。在优选实施例中，所述安装柱116的凸出件138a到138c与保持帽122的狭槽165共同作用来阻止该保持帽122向板材100移动，并因此防止了施加过多的扭矩，施加过多的扭矩可能会损伤板材100或所述装置，或者它们二者都可能受到损伤。
这里所示的天线单元的内部电子装置对本发明来说并不重要，因此没有对它们进行任何详细的介绍。不过，本发明的一个特征是，根据本快速附加装置安装机构的预计用途，所述底座组件可以构造成能够接收这样的电子装置或其它期望的元件。例如，参照图9，所述底座组件114可以设置有凹口、井、隔板或隔室，比如隔室115a和115b，用以容纳利用本发明安装到板材上的装置的组成部分。
应当意识到，是可以对上述实施例进行其它的变化的。例如，可以将可展开部件和保持件形成为一个整体的部件。本发明并受到已经具体图示和介绍的内容的限制，除了有所附的权利要求所指出的内容之外。