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CN115234554A - 紧固件 - Google Patents

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CN115234554A
CN115234554A CN202210424772.2A CN202210424772A CN115234554A CN 115234554 A CN115234554 A CN 115234554A CN 202210424772 A CN202210424772 A CN 202210424772A CN 115234554 A CN115234554 A CN 115234554A
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CN
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limb
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Application number
CN202210424772.2A
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Inventor
玛汉塔什·高卡维
阿布舍克·卡拉贝尔卡尔
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Illinois Tool Works Inc
Original Assignee
Illinois Tool Works Inc
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Publication date
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Abstract

描述了可与螺纹元件一起使用的紧固件的示例。在示例中，紧固件(100)具有头部(106)和柄部(108)，该柄部联接到头部(106)并且沿着紧固件(100)的中心轴线延伸。多个接合构件(116)设置在柄部(108)的外周表面上并且在连接点处连接到柄部(108)以背离柄部(108)突出。多个接合构件(116)可以共同充当外螺纹，并且相对于柄部(108)是可挠曲的，以相对于柄部(108)可相对移动。

Description

紧固件
背景技术
各种类型的紧固件用于对部件进行紧固。例如，在车辆的仪表板的情况下，紧固件可以用于将相邻的面板固定在一起或者将一个或多个物体固定在面板上。一种这样类型的紧固件可与设置在待固定在一起的部件中的不同类型、大小和形状的孔一起使用。换句话说，对于这种对部件进行紧固的紧固件，这些部件中的至少一个部件设置有孔。这些部件中的一个部件安装在紧固件上，而具有孔的另一部件接收紧固件-部件组件。
附图说明
参考附图提供详细描述。应当注意的是，说明书和附图仅仅是本主题的示例，并不意味着代表主题本身。
图1A、图1B、图1C-1、图1C-2以及图1D展示了根据本主题的示例的具有螺纹元件的紧固件与部件的组装好的状态的各种示例。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图3A、图3B、图4A、图4B、图4C、图5A、图5B以及图5C展示了本主题的紧固件的各种示例。
图6A、图6B、图6C以及图6D展示了根据本主题的示例的紧固件的组装和拆卸的各个阶段。
在所有附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。这些图不一定按比例绘制，并且一些部件的大小可能被夸大表示以更清楚地图示所示的示例。而且，附图提供了与说明书一致的示例和/或实现方式；然而，说明书不限于附图中提供的示例和/或实现方式。
具体实施方式
广泛使用用于将部件安装到具有孔的另一部件的紧固件。一个部件安装到紧固件，该组件被称为经安装的紧固件，并且另一部件中的孔接收经安装的紧固件，由此连结两个部件。在少数情况下，另一部件可以没有孔，但是可以具有单独设置的充当孔的元件。在这种情况下，例如，部件可以具有与其焊接在一起的螺母，并且该螺母——被称为焊接螺母——可以用于将一个部件安装到另一部件。例如，如果要将格栅固定到车辆的本体，则本体面板可以具有(与其焊接在一起的)焊接螺母，并且可以使用螺钉通过紧固到焊接螺母而将格栅安装到本体面板。
此外，在某些情况下，设置有元件的一个部件(比如焊接螺母)可以使得第二部件可以是配件，该配件可以由终端客户组装到部件的元件。例如，第二部件可以是终端客户可以单独购买的售后配件并且在焊接螺母处与前述部件组装在一起。在这种情况下，元件的部分(比如焊接螺母)可能保持可触及以允许将部件(例如配件)固定到其上，并且因此可能暴露于自然元素并且可能聚集灰尘和污垢。结果，元件可能腐蚀，并且元件的使用寿命可能低。因此，为了保护元件，必须使用帽或其他类似零件来保护开口。
这种帽在设计上通常受限于帽可以安置在部件的孔中、以及因此从孔撤出的难易程度。换句话说，帽的设计使得：如果它们容易安置，则它们可以容易地、且有时是不经意地撤出，或者如果它们难以撤出，则它们难以安置。因此，可能发现被设计成在人体工程学上可行的零件不足以将部件固持在一起，而能够将部件适当固持在一起的零件在使用中可能不符合人体工程学。同时，这种零件的耐用性是相当低的，例如在通过拆卸来重复使用时(在此期间帽可能被损坏到不可修复的程度)是相当低的。
本文描述了用于覆盖螺纹元件的紧固件的示例。例如，螺纹元件可以是焊接螺母(即，焊接到部件(比如本体面板)的螺母)，或者是形成在本体面板中的孔，该孔具有与平孔一样简单的轮廓或者具有螺纹轮廓/形状。根据一方面，紧固件被因此设计成即使是可能不具备车间技工技能的终端客户也能以较小的力轻松接合并且方便地松脱。换句话说，紧固件被设计成使得紧固件易于接合和松脱，并且不需要技巧或相当大的努力。同时，紧固件被设计成使得能够忍受大量的接合和松脱循环而不被损坏。因此，根据本主题，紧固件在相当大数量的组装和拆卸循环中可重复使用。
另外，本主题涉及设计紧固件，其方式为使得紧固件就插入螺纹元件中的孔而言是符合人体工程学的，而在从孔分离或撤出时，紧固件可以涉及与用于插入的力相比相当大量的力。换句话说，紧固件被设计成具有低插入力、但是具有高分离力。
紧固件可以包括头部和连接到头部的柄部。柄部可以被形成为紧固件的中央轴构件，并且可以插入螺纹元件中以用于使紧固件与螺纹元件接合。在与设置头部的端部相反的柄部的端部(即与头部端部相对的并且被称为紧固件的鼻部的端部)处，柄部可以设置有多个肢部。每个肢部可以在鼻部处悬臂式连接至柄部并且朝向头部延伸，同时基本上平行于柄部延伸。因此，每个肢部可以围绕与柄部的连接点铰链联接。紧固件的鼻部可以被形成为锥形，以用于将紧固件插入螺纹元件中的孔中。
可以将多个接合构件设置在柄部的外周表面上，将接合构件设计成柄部上的外螺纹的形状或充当柄部上的外螺纹，以便在紧固件与螺纹元件的组装好的状态下与螺纹元件的内螺纹接合。根据一方面，紧固件可以被设计成具有接合构件，这些接合构件相对于螺纹元件的内螺纹可以是可挠曲的。例如，在一种情况下，如上所述，柄部可以包括可以相对于柄部挠曲的肢部，并且接合构件可以固定到肢部上或设置在肢部上，使得肢部的移动可以在组装和拆卸期间引起接合构件与螺纹元件之间的相对运动。在另一种情况下，紧固件的肢部可以是基本上不可挠曲的，而接合构件可以连接到肢部，使得接合构件可以相对于它们与紧固件的肢部的连接点挠曲，以允许接合构件与螺纹元件之间的相对移动。在这种情况下，在另一示例中，紧固件可以没有肢部，取而代之的是，接合构件可以直接设置在柄部上并且可以相对于柄部处的连接点挠曲。在另一种情况下，接合构件可以相对于肢部(这些接合构件设置在这些肢部上)挠曲，并且肢部可以相对于紧固件的柄部挠曲，以便在接合构件与螺纹元件之间提供更大程度的可挠曲性和移动。
因此，如上所述，紧固件可以包括接合构件，这些接合构件适应于相对于紧固件的柄部挠曲，使得在相对于螺纹元件组装和拆卸紧固件期间，接合构件可以相对于螺纹元件的内螺纹呈现相对运动。例如，这种设计规定允许紧固件多个循环地组装和拆卸，而不会损坏紧固件(例如紧固件的接合构件)。
另外，紧固件还可以具有可以确定针对紧固件的插入以及分离力(即施加在紧固件上以用于从螺纹元件撤出紧固件的力)的特征。根据一方面，紧固件的可挠曲部(即肢部或接合构件或这两者)在相应部分处的连接点可以基于设计针对紧固件的插入力和分离力来设计。换句话说，插入力和分离力可以受紧固件的接合构件或肢部或这两者的设计的影响。在示例中，接合构件或肢部或这两者的连接点的大小可以基于针对紧固件的分离力和/或插入力来选择。例如，当连接点的宽度或厚度或这两者高时可以降低可挠曲部的可挠曲性并且因此降低可挠曲部的可铰接性，从而需要高的插入和/或分离力以用于将紧固件从螺纹元件移除。然而，连接点的大小可以基于分离力与紧固件故障之间的权衡来确定。在一个示例中，连接点的大小可以基于紧固件的材料来决定，另外适当考虑以上讨论的因素。此外，紧固件可以被设计成使得针对紧固件的插入力和分离力可以独立地受到控制。换句话说，紧固件的设计使得紧固件的插入力与紧固件的分离力无关，且反之亦然。
以上方面在附图中进一步展示，并且在下面的相应描述中描述。应当注意，这些描述和附图仅展示了本主题的原理。因此，尽管在本文中未明确描述或示出，但是涵盖本主题的原理的不同布置可以从说明书中被构思出并且包括在说明书的范围内。另外，为了描述清楚起见，通篇使用词语“联接”并且该词语可以包括直接连接或间接连接。
图1A展示了根据本主题的示例的处于组装好的状态以固定螺纹元件102的开口的紧固件100，螺纹元件102固定到部件104。图1展示了与螺纹元件102和部件104处于组装好的状态的紧固件100的剖视横截面视图。
紧固件100可以包括头部106和连接到头部106的柄部108。柄部108可以被形成为紧固件100的中央轴构件，即沿着紧固件100的中心轴线延伸，并且可以插入螺纹元件102中以用于使紧固件与螺纹元件接合。螺纹元件102可以是例如焊接到部件104的焊接螺母，并且可以包括内螺纹，该内螺纹可以与紧固件100接合。在其他示例中，如图1B、图1C-1和图1C-2中所示，螺纹元件102可以是部件104，比如本体面板，该本体面板本身具有形成在该本体面板中的孔。在这种情况下，孔可以具有平孔的轮廓，或者可以具有螺纹轮廓并且可以充当螺纹元件102。例如，如图1C-1(侧视图)和图1C-2(剖面横截面视图)中所示，本体面板104可以以u形的形状弯曲，以形成可以充当螺纹元件102的u形螺母。在另一个示例中，如图1D中所示，部件104(比如金属本体面板)可以通过形成在其中的螺纹孔或平孔充当螺纹元件102。另外，辅助部件109(比如顶衬)可以设置成夹在紧固件100的头部106与部件104之间。
此外，在示例中，螺纹元件102和部件104(比如车辆的本体面板)可以由金属片制成，而紧固件100可以由塑料材料制成。在所述示例中，紧固件可以由包括聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛(POM)或它们的组合的材料制成。
在柄部108的与设置头部106的端部相反的那个端部(即与头部端部110相反的并且被称为紧固件100的鼻部112的端部)处，柄部108可以设置有多个肢部114-1和114-2。每个肢部114-1、114-2可以在鼻部112处悬臂式连接至柄部108并且可以朝向头部106延伸，同时基本平行于柄部108延伸并且围绕柄部108彼此基本等距设置。因此，每个肢部114-1、114-2可以围绕到柄部108的连接点115铰链连接。紧固件100的鼻部112可以形成为锥形，以用于将紧固件100插入螺纹元件102中的孔中。在一个示例中，柄部108可以包括在鼻部112附近的基部117，肢部114-1和114-2可以在该基部处连接到柄部108。在所述示例中，基部117可以比柄部108更宽或更厚，并且可以提供肢部114-1和114-2的充分连接。
柄部108可以在其外周表面上设置有多个接合构件116，并且这些接合构件背离柄部108延伸。此外，接合构件116被设计成柄部108上的外螺纹的形状或者共同充当柄部上的外螺纹，以便在紧固件100与螺纹元件102的组装好的状态下与螺纹元件102的内螺纹接合。在所述示例中，柄部108上的接合构件116的螺距可以与螺纹元件102的内螺纹的螺距基本相同。换句话说，柄部108上的两个相邻接合构件116之间的距离大约与螺纹元件102上的相邻螺纹之间的距离相同。根据一方面，紧固件100可以被设计为具有接合构件116，这些接合构件可以相对于柄部108挠曲并且可相对于柄部108相对移动，使得接合构件116可以在组装和拆卸期间相对于螺纹元件102的内螺纹挠曲。例如，接合构件116可以在柄部108的外周表面上处于两个直径上相对的组中。
在另一种情况下，多个接合构件116可以设置在肢部114-1和114-2中的每一个的外周表面上，并且肢部114-1和114-2可以相对于紧固件100的柄部108挠曲。接合构件116可以固定到肢部114-1、114-2上，使得肢部114-2、114-2的移动可以在组装和拆卸期间引起接合构件116与螺纹元件102之间的相对运动。
在又一种情况下，紧固件100的肢部114-1、114-2可以是基本不可挠曲的，而接合构件116可以连接到肢部114-1、114-2，使得接合构件116可以相对于它们与紧固件100的肢部114-1、114-2的连接点119挠曲，以允许接合构件116与螺纹元件102之间的相对移动。在这种情况下，在另一示例中，紧固件100可以不具有肢部114-1、114-2，取而代之的是，接合构件116可以直接设置在柄部108上并且可以相对于柄部108处的连接点挠曲。
在另一种情况下，接合构件116可以相对于肢部114-1、114-2(这些接合构件设置在这些肢部上)挠曲，并且肢部114-1、114-2可以相对于紧固件100的柄部108挠曲。因此，换句话说，接合构件116以及肢部114-1、114-2可以相对于柄部108挠曲或移动，以便在接合构件116与螺纹元件102之间提供更大程度的可挠曲性和移动。紧固件100及其接合构件116的各种实施例在图2A至图5B中示出。
图2A、图2B、图2C、图2D和图2E展示了根据本主题的第一示例的紧固件100。在当前情况下，肢部114-1、114-2在鼻部112处连接，并且可以相对于柄部108挠曲。接合构件116可以被形成为外螺纹，这些外螺纹匹配螺纹元件102的内螺纹的形状、曲率和螺距。例如，接合构件116设置在肢部114-1、114-2的外表面上，并且可以被形成为肢部114-1、114-2的外表面上的扇形螺纹。在所述示例中，一个肢部114-1上的接合构件116与另一肢部114-2上的接合构件116在直径上相对。此外，作为示例，图2C、图2D和图2E展示了紧固件100的实施例，其中柄部108在鼻部112处延伸超过肢部114-1、114-2的连接点115，这与图2A和图2B中所示的实施例(其中柄部108没有延伸超过肢部114-1、114-2的连接点115)形成对比。
图3A和图3B展示了根据本主题的第二示例的紧固件100。在所述示例中，接合构件116可以设置为在柄部108上、即在柄部108的肢部114-1、114-2上的浮动鳍片或悬臂鳍片，并且可以相对于连接点119挠曲。接合构件116可以在头部106的方向上延伸，并且可以形成倒置的树状结构。在所述示例中，接合构件116可以在树状结构中相对于彼此对角偏移。换句话说，当在横截面视图中观察时，一个肢部114-1上的接合构件116可以相对于另一个肢部114-2上的接合构件116以对角偏移的构造进行设置。因此，在所述示例中，如图3B中所示，一个肢部114-1上的接合构件116可以面向一个方向或在一个方向上延伸，而另一个肢部114-2上的接合构件116可以面向相反的方向或在相反的方向上延伸，同时当在横截面视图中观察时，它们的连接点119相对于中心彼此偏移。在所述示例中，柄部108可以具有S形横截面，这为柄部108提供了增强的强度和耐用性。
图4A、图4B和图4C展示了本主题的紧固件100的第三示例，其中接合构件116可以是倒置的树状结构的形式，但是彼此平行(而不是对角偏移的)。因此，在本示例中，当在横截面视图中观察时，一个肢部114-1上的接合构件116可以被设置成相对于另一个肢部114-2上的接合构件116基本上直接相对，即相对于彼此呈平行构造。在本示例中，每个肢部114-1和114-2可以理解为具有两组或更多组接合构件116，每组接合构件悬臂式连接至相应的肢部114-1、114-2。在示例中，每个肢部114-1、114-2可以具有从肢部114-1、114-2沿相反方向延伸的两组接合构件116。
图5A、图5B和图5C展示了紧固件100的第四示例，其中，与图4A、图4B和图4C中所示的示例相比，在肢部114-1、114-2的连接点处去除材料以为肢部114-1、114-2提供相对于柄部108更高的可挠曲性。在本实施例中，接合构件116也可以呈倒置的树状结构的形式，但是相互平行，如上面参照图4A至图4C所解释的。
在图2A至图5C中所示的示例中，紧固件被示出具有两个肢部114-1、114-2，这两个肢部被设置成围绕柄部108彼此在直径上相对。然而，在其他示例中，可以存在任何其他数量的肢部114。例如，紧固件可以包括三个肢部114，这三个肢部可以围绕柄部108彼此间隔120度；或者紧固件可以包括四个肢部114，这四个肢部可以围绕柄部108彼此间隔90度。在所述示例中，根据紧固件100的大小以及组装和拆卸所需的力，可以适当地选择肢部114的数量和大小。
图6A至图6D展示了根据如上所述的本主题的示例的紧固件100与螺纹元件102的组装和拆卸的各个阶段。图6A展示了紧固件100插入螺纹元件102的组装方向。图6B展示了半组装好的状态，其中由于肢部114-1、114-2与柄部108的连接点115的设计，肢部114-1、114-2朝向柄部108向内挠曲。图6C展示了紧固件100的组装好的状态，其中紧固件100的接合构件116与螺纹元件102的内螺纹接合。图6D展示了旋转方向，紧固件100可以在该旋转方向上(以类似于松开螺钉的方式)旋转，以使接合构件116沿着内螺纹移动并且将紧固件100从螺纹元件102撤出。
尽管已经用专门针对结构特征和/或方法的语言描述了紧固件的示例，但是要理解的是，所附权利要求不限于所描述的具体特征。相反，具体特征是作为紧固件的示例公开的。

Claims (10)

1.一种紧固件(100)，包括：
头部(106)；
柄部(108)，所述柄部联接到所述头部(106)并且沿着所述紧固件(100)的中心轴线延伸，所述柄部(108)在与所述头部(106)相反的端部处形成鼻部(112)；以及
多个接合构件(116)，所述多个接合构件设置在所述柄部(108)的外周表面上并且在连接点处连接到所述柄部(108)以背离所述柄部(108)突出，所述多个接合构件(116)共同充当外螺纹，其中所述多个接合构件(116)相对于所述柄部(108)是可挠曲的，以相对于所述柄部(108)可相对移动。
2.如权利要求1所述的紧固件(100)，其中，所述柄部(108)包括多个肢部(114-1，114-2)，所述多个肢部在所述鼻部(112)处悬臂式连接至所述柄部(108)并且朝向所述头部(106)延伸，所述多个肢部(114-1，114-2)基本平行于所述柄部(108)延伸并且围绕所述柄部(108)彼此基本等距，其中，所述多个接合构件(116)设置在所述多个肢部(114-1，114-2)中的每一个肢部的外周表面上。
3.如权利要求2所述的紧固件(100)，其中，所述多个肢部(114-1，114-2)中的每一个肢部相对于所述紧固件(100)的所述柄部(108)是可挠曲的，并且所述多个接合构件(116)固定到所述多个肢部(114-1，114-2)上。
4.如权利要求2所述的紧固件(100)，其中，所述多个肢部(114-1，114-2)中的每一个肢部相对于所述紧固件100的所述柄部108是不可挠曲的，而每个接合构件(116)相对于所述多个肢部114-1，114-2中安装有所述接合构件(116)的肢部(114-1，114-2)是可挠曲的。
5.如权利要求2所述的紧固件(100)，其中，所述多个肢部(114-1，114-2)中的每一个肢部相对于所述紧固件100的所述柄部108是可挠曲的，并且每个接合构件(116)相对于所述多个肢部114-1，114-2中安装有所述接合构件(116)的肢部(114-1，114-2)是可挠曲的。
6.如权利要求4或5中任一项所述的紧固件(100)，其中，每个接合构件(116)在连接点(119)处悬臂式连接至所述肢部(114-1，114-2)，以相对于所述连接点(119)挠曲。
7.如权利要求4或5中任一项所述的紧固件(100)，其中，所述多个肢部(114-1，114-2)中的每一个肢部包括至少两组接合构件(116)，所述至少两组接合构件从所述肢部(114-1，114-2)上的连接点(119)沿相反方向延伸。
8.如权利要求1、4或5所述的紧固件(100)，其中，所述多个接合构件(116)在所述头部(106)的方向上延伸，以形成倒置的树状结构。
9.如权利要求1、4或5所述的紧固件(100)，其中，所述多个接合构件(116)处于两个在直径上相对的组中。
10.如权利要求9所述的紧固件(100)，其中，所述两个在直径上相对的组中的所述接合构件(116)处于相对于彼此对角偏移的构造。
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