CN105339685A - 推入式紧固件 - Google Patents

Abstract

一种可重复使用的推入式紧固件包括：紧固件垫环，该紧固件垫环包括多个可弯折的腿部；和插入在紧固件垫环中的紧固件销。垫环和销具有销保持在垫环中的预安装相对位置，其中垫环腿部处于放松位置。垫环和销的完全安装相对位置包括销相对于对象中的孔的表面向外推动腿部，垫环被安装在所述孔中。

Description

推入式紧固件

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年6月20日的美国临时申请No.61/837,256的全部权益以及提交于2014年1月28日的美国临时申请No.61/932,523的全部权益。

技术领域

本发明总体涉及紧固件，并更具体地涉及用于将一个组件固定到另一个组件的推入式紧固件，例如，用于在汽车工业中将内部面板，内部和外部铸件和装饰件等彼此固定和/或固定至下层的或相关的结构的紧固件。这种类型的紧固件有时被称为紧固夹。

背景技术

用于在不同环境中以及不同的目下使用的不同类型的紧固件是已知的。推入式紧固件的基本设计包括插入第一和第二物品的对齐的开口或插入至少物品中的一个的开口内的主体。紧固件主体包括比一个物品及多个物品中的一个或多个开口更大的颈环或头部，以及可弯折的部分或腿部，其当主体通过开口插入时屈服并且在完全通过开口时回弹。腿部向外呈弓状弯曲以限定大于紧固件插入的开口的最大直径。在紧固件的安装过程中，腿部向内弯折以便穿过开口并然后在最大直径部分穿过开口后向外回弹。通过紧固件被固定的物品可被夹在主体的颈环和已回弹的可弯折部分之间。在主体就位在物品的适当的位置之后，紧固件的销可插入主体并由主体保持。销楔入抵靠在主体的可弯折部分以将主体固定在适当的位置，并可包括仍进一步可弯折的元件以增大紧固件的保持力。

在一些已知的推入式紧固件中，主体和销为独立的部件，在安装前彼此完全分离。在其它已知的推入式紧固件中，主体和销具有预安装位置，在预安装位置上，销保持在主体内但并不妨碍主体在工件内的安装。主体通过推动主体的头部首先被插入并位于适当的位置。一旦主体完全到位，销的头部被推动直到销也完全地位于主体中为止。提供尺寸大致相同的主体的头部和销的头部是已知的。在一些应用中，在通道中或在浅井或腔中提供紧固件以隐藏和/或保护主体和销的头部也是已知的。

用于此目的已知设计中的缺陷包括：直到主体稳固地就位前，销不能停留在预驱动位置。如果紧固件的销从紧固件的主体脱落，则预装配紧固件的优势丧失。当装配物品和紧固件时，如果在主体被稳固地位于接收主体的物品中之前，紧固件的销相对于紧固件的主体向内轴向地移动太远，销和主体在主体没有恰当地就位时就可能被锁定。如果主体没有完全插入并位于打算的位置，由固定件固定的物品并未彼此牢固地保持在一起。销不能停留在预驱动位置的状态可以通过增加销和主体之间的驱动干扰得到改善；然而，这可能使通过驱动销插入主体所取得的最终的连接更加困难。通常地，理想的状态是紧固件易于驱动但被牢固地保持。因此，经常需要通过仅推压接触主体的颈环而不推压销的头部以驱动主体。在主体的颈环被销的头部部分地隐藏的许多装配情况下，这可能是棘手的。许多已知的紧固件设计成不能容易地拆卸的，并且不可重复使用的。该紧固件如果用在需要定期拆卸的组件上可能会引起问题。进一步地，拆卸可能导致紧固件部件的损坏或彻底分离，使重新使用不方便或不可能。

提供具有连接至通过紧固件保持在适当的位置的另一个部件或物件的形状的销上的头部也是已知的。主体可被连接到一个零件而销被连接到另一个零件。通过将销和主体固定在一起，分别连接至主体和销的零件相对于彼此保持在适当的位置。

这些类型的紧固件在许多应用中被有利地使用和接纳。然而，这些紧固件对于一些用途和应用并非没有不足和缺陷。因此，需要具有不同的特性和特征的推入式紧固件。

发明内容

本发明通过提供一种包括主体和销的推入式紧固件解决了其他设计问题，所述主体和销牢固地保持在预装配状态，但在使用中易于安装。

在其实施例的一种形式中，推入式紧固件提供紧固件垫环，该紧固件垫环具有：垫环头部，该垫环头部贯穿地界定孔；和多个从垫环头部延伸出的腿部。紧固件销具有销头部和配置为通过垫环头部中的孔插入的轴。垫环和销具有销保持在垫环中同时腿部处于放松状态的预安装相对布置；并且垫环和销具有销向外地转动腿部以限定大于在腿部处于放松状态时的腿部外径的已安装相对布置。

在实施例的另一种形式中，推入式紧固件提供有紧固件垫环和紧固件销，该紧固件垫环具有：垫环头部，贯穿地界定孔；和从垫环头部延伸的多个腿部，该紧固件销具有大于孔的直径的销的头部以及配置为通过孔插入垫环头部中的轴。垫环腿部具有向内指向的脚。销轴包括相对于头部更远端的颈部和更近端的颈部，更远端的颈部为第一直径并且更近端的颈部为大于第一直径的第二直径。垫环和销具有垫环通过围绕更远端颈部定位的向内指向的脚状末梢固定在销上的预安装相对布置，以及脚状末梢位于围绕更近端颈部的已安装相对布置。

本文公开的推入式紧固件的至少一些形式的优点在于，该推入式紧固件更易于处理和安装。

对于本领域技术人员来说，阅读以下详细的、相同的标号表示相同的特征的说明书、权利要求和附图后，本发明的其它特征和优点将变得清晰易懂。

附图说明

图1是已制造的推入式紧固件的立体图；

图2是推入式紧固件在预安装状态下的立体图，如图所示，紧固件处于从图1中所示的位置旋转180°的位置；

图3是推入式紧固件在其如图2所示的预安装状态下的横截面图；

图4是推入式紧固件在完全安装状态下的横截面图；

图5是如图1-4所示的推入式紧固件的修正形式的主视图；

图6是推入式紧固件另一个实施例的主视图；

图7是如图6中所示的推入式紧固件的横截面图；

图8是图6中所示的推入式紧固件沿图6中的线8-8取的另一横截面图；以及

图9是图6-8中所示的推入式紧固件的横截面图，并表明了处于安装的状态下的紧固件。

在本发明的具体实施例被详细说明之前，应当理解的是，本发明的应用并局限于如下描述中阐释的或附图中所示的构造细节和部件布置。本发明能胜任其它的实施例并且能通过各种各样的方法被实践或实施。另外，应该理解的是，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制。本文的“包括”，“包含”及其变体的使用意味着涵盖其后列出的项目及其等同物，以及附加项目及其等同物。

具体实施方式

现更具地参照附图，尤其参照图1，示例性推入式紧固件10被示出。紧固件10包括紧固件垫环12以及紧固件销14。紧固件垫环12被配置位于物品或多个物品的孔或多个孔内通过推入紧固件10紧固在一起。紧固件销14被配置为插入紧固件垫环12中以抑制紧固件垫环12从已就位于其中的物品中移出。紧固件垫环12以及紧固件销14可通过各种模制技术由塑料制成，并且可由同样的或不同的材料形成。本领域技术人员将容易理解紧固件垫环12和紧固件销14可被模制成单独的零件，其中紧固件垫环12和紧固件销14通过一个或多个脆弱的联系结构连接，该脆弱的联系结构容易断裂以重建垫环12和紧固件销14之间的相对关系，即从如图1所示的模制关系至如图2所示的预安装的相对关系。

紧固件12包括垫环头部20和多个腿部22，在示例性实施例中示出四个这样的腿部22，每个腿部从垫环头部20的一侧轴向地延伸。在所示的示例性实施例中，四个腿部22为独立的，并且一个和下一个地间隔开。因此，在相邻的腿部22之间界定细长的空间24。空间24共同地结合入居中地位于所有腿部22之间的开放空间。垫环头部20界定贯穿其延伸的中心开口26。

每个腿部22包括向内成角度的远端部分28，该远端部分28具有从它的内表面向内指向的脚状末梢30。向内成角度的远端部分28共同地提供紧固件垫环12的入口端，该入口端明显比其中安装了紧固件的物品中的孔的直径更窄。因此，紧固件垫环12可容易地定位在用于安装的孔中。包括每个腿部22的大部分轴向长度的腿部22近端部分限定了不显著大于其中安装了紧固件的物品中的孔的直径，并且可限定直径稍微小于安装了紧固件的物品的直径。因此，腿部22在自然的，无偏压的条件下，紧固件垫环12容易滑入它的完全安装位置，直到垫环头部20接合到物品邻近于安装紧固件的孔的表面为止。

在示例性实施例中，垫环头部20限定了大体上圆形的周边，但其也可以是其它的形状。在从垫环头部20到各个腿部22的过渡段中，在它的外侧形成底切32，从而限定受控制弯曲的位置。在腿部22的放松状态下，从中心开口26开始，每个腿部22的近端内表面34朝向臀部36向内成角度，由此形成大体从臀部36到脚状末梢30延伸的向外成角度的表面38的过渡段。因此，在腿部22的放松状态下，由腿部22的内表面限定的内部空间具有大致沙漏结构。腿部22具有钝的，外端边缘40。

刚才描述的紧固件垫环12的形式仅是示例性的，并且本发明可使用其它类型的主体。例如但不作为限制，垫环的腿部可以为不同的尺寸和形状；可以使用多于四条腿或少于四条腿。

紧固件销14包括销的头部50和从销的头部50轴向地延伸的轴52。轴52被配置为通过垫环头部20的中心开口26插入以接纳在腿部22之间。轴52包括倒锥形末梢54，该锥形末梢54包括顶端56和基部58。从基部58，第一更远端的颈部60将锥形末梢54的基部58结合至中间第二倒锥形主体62，锥形主体62在其顶端与第一颈部60构成整体并具有第二锥形主体基部64。因此，锥形末梢54的基部58从第一颈部60向外露出。更近端的第二颈部66被界定在第二锥形主体62的基部64和向外倾斜的肩部68之间。因此，基部64从更近端的第二颈部66向外露出。更远端的第一颈部60比更近端的第二颈部66更窄。稍微向内成角度的中心主体表面70在腰部42过渡至更长的向外成角度的表面74，表面74相对突然地过渡到近端轴部分76。

销14的外端限定了用于接合由紧固件10固定的工件或物品的结构。在示例性实施例中，裙部78和突缘80被设置成与销的头部50间隔开。

井82在近端的轴部分76从头部50的开口轴向地延伸。井82被配置为接纳工具或其它器具以推动紧固件销14进入紧固件垫环12。

图3的横截面图示出了紧固件10的预安装状态。紧固件垫环12以及紧固件销14的形状和尺寸使得锥形末梢54超过腿部22的端部延伸，第二锥形主体62大体位于在臀部36和脚状末梢30之间的内部区域或空间内，其中脚状末梢30延伸进入围绕锥形末梢54和第二锥形主体62之间的第一颈部60形成的空间内。因此，腿部22保持在它们自然、放松的状态下。然而，销14通过接合腿部22的外端边缘40的基部58的露出区域保持在垫环12内，以限制销14从垫环12的回撤。裙部78限制销14过度插入到垫环12内。近端的轴部分76的宽度相对于界定在腿部22之间的中心空间的宽度形成相对于彼此成角度的表面34和74，从而将销14相对于垫环12保持在其预安装位置。

图4的横截面图示出了紧固件10的完全安装状态。紧固件销14已通过力被移动以更深地在紧固件垫环12内并相对于紧固件垫环12定位，以使第二锥形主体62现在超过腿部22的外端边缘40延伸。脚状末梢30延伸进入围绕第二颈部66形成的空间，并且近端轴部分76的上部更宽区域接合表面34。这使得腿部22在底切32处向外弯曲，从而限定围绕腿部22更大的最大直径，那么腿部22被允许保持其放松状态下。通过工件86中具有合适大小的孔84，垫环12被牢固地被固定在工件86中。如果在腿部处于放松，无偏压状态下围绕腿部22限定的直径略小于，等于或不明显大于孔84的直径，如果销14保持在如图3所示的预安装的状态下，则垫环12可被容易地插入孔84。应当注意的是，推动销14并不导致腿部22的向外弯曲，直到垫环头部20接合工件86为止，由此相对于销14的进一步轴向力使得销14从图3所示的预安装状态移动至如4所示的完全安装状态。

图5示出加至紧固件10的简单改进。在裙部78下方提供了密封体90以建立对工件86的环境密封和/或弹性缓冲。密封主体90可以通过二次成型来实现。

紧固件10是可移动的并可重复使用的。当足够的拔出力被施加以相对于紧固件垫环12撤回紧固件销14时，相对的成角度的表面将相对于彼此滑动，从而撤回销并且移回如图3所示的预安装状态的相对位置。然后垫环可容易地从所安装在的工件，物品或零件被拆卸。然而，即使当这样拆卸时，垫环12和销14如所述那样相对于预安装位置保持彼此牢固地连接。从这个位置，紧固件10可被重新安装和重复使用。可通过选择不同的尺寸和角度设计紧固件内的所需保持力。

图6-9示出具有与紧固件10相似特征的紧固件110的第二实施例，其包括紧固件垫环112和紧固件销114。因此，紧固件110与紧固件10相似的结构用“100”系列数字的相似的数字标记表示。紧固件垫环112包括垫环头部120，由空间124分隔开并限定中心开口126的多个腿部122。在示例性实施例中，使用四个腿部122，但也可以使用更多的腿部或更少的腿部。在每个腿部122上成角度的远端部分128朝向它的端部稍微扩大并且限定了向内指向的、角状末梢130而不是腿部22的末梢30的更显著的脚状突出部分。建立在头部120和腿部122之间的底切132使腿部122能够弯曲并向外偏向以将垫环112接合抵靠在工件186中的孔184。向内成角度的表面134延伸至臀部136，该臀部136朝向腿部122的外端边缘140过渡到向外成角度的表面138。

紧固件销114包括销头150和销轴152。轴152包括具有顶端156和基部158的倒锥形末梢154。第一颈部160将锥形末梢154的基部158连接至具有第二基部164的中间第二倒锥形主体162。第二颈部166连接至通向向内成角度的中心主体表面170的肩部168和腰部172。腰部172过渡至通向近端的轴部分176的向外成角度的表面174。销114进一步包括裙部178和突缘180以及井182。

销114与销14不同之处在于，一些成角度的表面更加平缓，并且向外成角度的和向内成角度的表面之间的过渡不那么突然并且更圆滑。因此，紧固件110可以在更少的损坏的状态下更容易地被分离，从而进一步有利于重复使用。

图7示出紧固件110成型的状态，其中销114通过锥形末梢154和垫环头部120之间脆弱的联系连接到垫环112上。从这个状态，销114可以被推进到预安装状态，其中垫环112和销114是分离的但通过推进销并折断脆弱的联系而彼此接合。

紧固件110的预安装状态与紧固件10的预安装状态相似。锥形末梢154超过腿部122的端部延伸，第二锥形主体162大致地位于在臀部136和向内指向的末梢130之间的内部区域或空间内，其中向内指向的末梢130延伸进入围绕第一颈部160形成的空间内并且外端边缘140由颈部160向外地指向锥形末梢154的基部158。因此，腿部122保持在其自然、放松的状态。然而，销114通过与腿部122的外端边缘140接合的基部158的露出区域保留在垫环112内以限制销114从垫环112撤回。裙部178限制销114过度插入到垫环112内。近端的轴部分176的宽度相对于被限定在腿部122之间取得中心空间的宽度形成彼此相对的成角度表面134和174，从而相对于垫环将销114保持在预安装位置。

紧固件110的完全安装状态(图9)与紧固件10的完全安装状态相似。紧固件销114已通过力移动以更深地在紧固件垫环112内并相对于紧固件垫环112定位，由此第二锥形主体162现在延伸超过腿部122的外端边缘140。向内指向的末梢130延伸进入围绕第二颈部166形成的空间内，并且近端轴部分176的上部更宽区域接合垫环112的表面134。这使得腿部122在底切132处向外弯曲，从而限定围绕腿部122更大的最大直径，那么腿部122被允许保持在其放松状态。在工件186中具有合适大小的孔184，垫环112被牢固地被保持在工件186中。如果在腿部处于放松，无偏压状态下围绕腿部122限定的直径略小于，等于或不明显地大于孔184的直径，如果销114保持在预安装的状态下，垫环112可被容易地插入孔184中。

紧固件110是可移动的并可重复使用的。当足够的拔出力被施加以相对于紧固件垫环112撤回紧固件销114时，相对的成角度的表面将相对于彼此滑动，从而撤回销并且移回预安装状态的相对位置。然后垫环可从所安装在的工件，物品或零件被容易地拆卸。然而，即使当这样拆卸时，垫环112和销114如所描述那样相对于预安装位置保持牢固地彼此连接。从这个位置，紧固件110可被重新安装和重复使用。

紧固件10，110提供若干特征和优点。销14，114和垫环12，112的成角度的表面充当有利于安装和连接的斜面。垫环腿部外表面和工件内孔表面之间的接触导致紧固件和面板被保持在附件面板。裙部78，178对被固定的物品提供张力，并且垫环12，112成角度的表面使紧固件10，110被安装并连接到不同厚度的面板。在预安装状态下的紧固件可作为组件被安装在一件零件或物件中，随后通过将垫环插入第二零件或物件并推动第一零件或物件朝向第二零件或物品以使垫环中的销进给至完全安装状态而连接至第二零件或物件。替代地，销14，114可以被连接到一个物品或物件上，并且垫环12，114连接至第二物品或物件上，由此第一和第二物品或物件可以通过销14，114在垫环12，112中的简单接合而相对于彼此被固定。当使用四个腿部22，122时，提供四个接触点，由此提供安全性，刚性以及在孔84，184中的自然居中。当成角度表面和过渡段从一个位置移动至另一个位置和当销14、114到达它们在垫环12、112中的最终安装位置时，可以通过感觉和声音提供安装者反馈。例如，向内指向的末梢30，130移动经过第二锥形基部64，164的外部边缘可以提供独特的感觉和声音。安装和附连是容易的，即使在制造孔84，184的冲压工艺会引起孔中的毛边或畸形的情况下也是如此。

虽然本文公开的紧固件10，110是多件式的，包括垫环12，112和销14，114两者；然而组件作为单独的，预安装的单元被安装，并可以作为单独的，仍为组装的单元被拆卸。因此，垫环12，112保持连接于销14，114，不像在已知的销和垫环连接器拆卸的过程中的情形，在拆卸销的同时垫环保持在物品中。因此，当前的紧固件可以在所连接的物品或物件仅从一侧通达时被拆卸，并且能反复安装多次同时保持大致相同的保持功能。

前述内容的变化和修改也在本发明的范围内。应当理解的是，本文公开和限定的本发明延及从文字和/或附图中提到或显而易见的两个或更多个单独的特征的所有可供选择的组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可选择方面。本文描述的实施例解释了用于实施本发明的已知最佳优方式并且使本领域技术人员能够利用本发明。权利要求被解释为包括在现有技术许可的程度下的可选择实施例。

本发明的各种特征将在以下的权利要求中陈述。

Claims (20)

1.一种推入式紧固件，包括：

紧固件垫环，具有：垫环头部，所述垫环头部限定了从中穿过的孔；以及从所述垫环头部延伸的多个腿部；

具有销头部和轴的紧固件销，所述轴被配置为插入通过所述垫环头部中的所述孔。

所述垫环和所述销具有预安装相对布置，其中所述销被保持在所述垫环中同时所述腿部处于放松状态，以及

所述垫环和所述销具有已安装的相关布置，其中所述销将所述腿部保持在向外旋转的位置以限定大于所述腿部处于所述放松状态时的外部直径的所述腿部的外部直径。

2.如权利要求1所述的推入式紧固件，包括在从所述垫环头部到所述腿部外部表面的过渡段处的底切。

3.如权利要求1所述的推入式紧固件，所述销轴包括第一直径的更远端的颈部和大于所述第一直径的第二直径的更近端的颈部。

4.如权利要求3所述的推入式紧固件，包括在从所述垫环头部到所述腿部外表面的过渡段处的底切。

5.如权利要求3所述的推入式紧固件，所述垫环具有四条所述腿部。

6.如权利要求5所述的推入式紧固件，所述腿部包括向内指向的末梢，所述末梢在所述预安装相对布置下围绕所述更远端颈部定位并在已安装相对布置下围绕所述更近端颈部定位。

7.如权利要求1所述的推入式紧固件，所述腿部包括向内指向的末梢，所述末梢在所述预安装相对布置下围绕所述销的更窄区域定位并在所述已安装相对布置下围绕所述销的更厚区域定位。

8.如权利要求1所述的推入式紧固件，所述垫环包括四条所述腿部。

9.如权利要求1所述的推入式紧固件，所述垫环腿部具有邻近于所述垫环头部中的所述孔的向内成角度的内表面以及从所述向内成角度的内表面到向外成角度的内表面的过渡段，并且所述销包括比限定在所述过渡段之间的空间更宽的近端部分。

10.如权利要求9所述的推入式紧固件，所述销包括从所述销的所述近端部分到更远端部分向内成角度的表面。

11.如权利要求10所述的推入式紧固件，所述销轴包括第一直径的更远端的颈部和大于所述第一直径的第二直径的更近端的颈部。

12.如权利要求11所述的推入式紧固件，所述腿部包括向内指向的末梢，所述末梢在所述预安装相对布置下围绕所述更远端颈部定位并在所述已安装相对布置下围绕所述更近端颈部定位。

13.一种推入式紧固件，包括：

紧固件垫环，具有：垫环头部，所述垫环头部限定了从中穿过的孔；以及从所述垫环头部延伸的多个腿部；

紧固件销，具有直径大于所述孔的销头部以及配置为通过垫环头部中的孔插入的轴；

所述垫环腿部具有向内指向的末梢；

所述销轴包括相对于所述头部更远端颈部和更近端颈部，所述更远端颈部为第一直径并且所述更近端颈部为大于第一直径的第二直径；

所述垫环和所述销具有预安装相对布置，其中所述垫环通过围绕所述更远端颈部定位的所述向内指向的末梢固定在所述销上；以及

所述垫环和所述销具有已安装相对布置，其中所述向内指向的末梢围绕所述更近端颈部定位。

14.如权利要求13所述的推入式紧固件，包括在从所述垫环头部到所述腿部外部表面的过渡段处的底切。

15.如权利要求13所述的推入式紧固件，所述垫环具有四条所述腿部。

16.如权利要求15所述的推入式紧固件，包括在从所述垫环头部到所述腿部外表面的过渡段处的底切。

17.如权利要求15所述的推入式紧固件，所述垫环腿部具有邻近于所述垫环头部中的所述孔的向内成角度的内表面以及从所述向内成角度的内表面到向外成角度的内表面的过渡段，并且所述销包括比限定在所述过渡段之间的空间更宽的近端部分。

18.如权利要求17所述的推入式紧固件，所述销包括从所述销的所述近端部分到更远端部分向内成角度的表面。

19.如权利要求13所述的推入式紧固件，所述垫环腿部具有邻近于所述垫环头部中的所述孔的向内成角度的内表面以及从所述向内成角度的内表面到向外成角度的内表面的过渡段，并且所述销包括比限定在所述过渡段之间的空间更宽的近端部分。

20.如权利要求19所述的推入式紧固件，所述销包括从所述销的所述近端部分到更远端部分向内成角度的表面。