CN111456991A

CN111456991A - 紧固夹

Info

Publication number: CN111456991A
Application number: CN201911251555.2A
Authority: CN
Inventors: B·A·拉斯谟斯; K·E·维达; J·P·费洛斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-07-28
Also published as: US20200232499A1; DE102019134107A1

Abstract

一种紧固夹用于将部件附接至面板，部件和面板具有贯穿部件和面板延伸的孔。紧固夹包括夹主体，该夹主体插入孔中，夹主体具有内腔，该内腔沿内腔轴线容置有螺纹紧固件；多个固定夹，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，每个固定夹压靠面板的下表面以附接至面板；多个偏压突片，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，当夹主体插入孔中时，多个偏压突片将夹主体偏压到孔内居中位置，当紧固夹插入的角度与部件和面板不垂直时，多个固定夹和多个偏压突片配置为使紧固夹相对于部件和面板自居中；以及密封件，具有上密封部件和下密封部件。

Description

紧固夹

技术领域

本公开涉及一种用于部件连接至面板的紧固件和紧固夹。

背景技术

许多行业，例如汽车、建筑、航空和制造业，都利用紧固件来连接或附接一个部件与另一个部件。各种各样的金属和塑料铆钉、夹子和紧固件使得物件能够固定在面板上。例如，将紧固夹插入面板表面来连接部件与面板。

虽然当前的紧固夹实现了其预期目的，但是需要一种新型和改进的系统和方法来利用紧固夹连接部件与面板。

发明内容

根据若干方面，一种用于将部件附接至面板的紧固夹，部件和面板具有贯穿部件和面板延伸的孔。紧固夹包括插入孔中的夹主体，该夹主体具有内腔，该内腔沿内腔轴线容置有螺纹紧固件；多个固定夹，与夹主体联接联接且从夹主体向外伸出，每个固定夹压靠面板的下表面以附接至面板；多个偏压突片，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，当夹主体插入孔中时，多个偏压突片将夹主体偏压到孔内居中位置，当紧固夹插入的角度与部件和面板不垂直时，多个固定夹和多个偏压突片配置为使紧固夹相对于部件和面板自居中；以及密封件，具有上密封部件和下密封部件。

本公开的另一方面，紧固夹还包括多个棘齿指状物，这些棘齿指状物与夹主体联接且向内延伸到夹主体的内腔中，多个棘齿指状物包括至少两个棘齿指状物，这两个棘齿指状物间隔开且位于内腔轴线的相对侧。

本公开的另一方面，多个棘齿指状物包括第三和第四棘齿指状物，第一、第二、第三和第四棘齿指状物关于内腔轴线轴向地间隔开。

本公开的另一方面，偏压突片相对于内腔轴线彼此在直径上相对定位。

本公开的另一方面，多个紧固夹中的每一个均一体模制到夹主体。

本公开的另一方面，多个偏压突片中的每一个均一体模制到夹主体。

本公开的另一方面，夹主体、多个固定夹和多个偏压突片形成为一体结构。

本公开的另一方面，每个固定夹包括斜坡表面，该斜坡表面与面板和部件的孔接合，以使得当紧固夹插入部件和面板的孔中时，固定夹向内弯曲。

根据若干方面，一种由紧固夹连接在一起的面板和部件的总成包括夹主体，该夹主体插入贯穿面板和部件延伸的孔中，夹主体具有内腔，该内腔沿内腔轴线容置有螺纹紧固件；多个固定夹，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，每个固定夹压靠面板的下表面以附接至面板；多个偏压突片，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，当夹主体插入孔中时，多个偏压突片将夹主体偏压到孔内居中位置，当紧固夹插入的角度与部件和面板不垂直时，多个固定夹和多个偏压突片配置为使紧固夹相对于部件和面板自居中；多个棘齿指状物，其与夹主体联接且向内延伸到夹主体的内腔中，多个棘齿指状物包括至少两个间隔开且位于内腔轴线的相对侧的棘齿指状物；以及密封件，具有上密封部件和下密封部件。

根据若干方面，一种通过紧固件和紧固夹将面板和部件连接在一起的方法包括以下一项或多项：将紧固夹插入贯穿面板和部件延伸的孔，以及沿轴线移动紧固件使面板和部件连接在一起；其中紧固夹包括夹主体，该夹主体插入孔中，夹主体具有内腔，该内腔沿内腔轴线容置有螺纹紧固件；多个固定夹，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，每个固定夹压靠面板的下表面以附接至面板；多个偏压突片，与夹主体联接且从夹主体向外伸出，当夹主体插入孔中时，多个偏压突片将夹主体偏压到孔内居中位置，当紧固夹插入的角度与部件和面板不垂直时，多个固定夹和多个偏压突片配置为使紧固夹相对于部件和面板自居中；以及密封件，具有上密封部件和下密封部件。

根据本文提供的描述，进一步的适用领域将变得显而易见。应理解，说明书及具体示例仅用于说明目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施方案的连接部件与面板的紧固件和紧固夹的透视图；

图2A是紧固夹的透视图；

图2B是紧固夹的剖面图；

图3A是紧固夹的侧视图；

图3B是紧固夹的另一侧视图；

图4A是紧固夹的俯视图；以及

图4B是紧固夹的仰视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。

参现在参考附图，其中在附图中相同附图标记表示相同的特征，图1、2A和2B示出了代表性的机械紧固装置(总体用10表示)的图示，该机械紧固装置用于将部件16安装到例如机动车辆上的面板18上。应理解，本公开的创新特征可融入到其他应用中，用于其他制造、装配或构造过程。最后，本文展示的附图不一定按比例绘制，仅提供用于指导目的。因此，附图中所示具体和相对尺寸不应解释为限制。

继续参考图1，机械紧固装置10具有两个主要部件：相配合的螺纹公紧固件14和母紧固夹12。紧固夹12设计成插入安装在部件16和面板18中的互补面板孔或开口中。面板18的图示部分是基本平坦的。螺纹紧固件14设计成部分穿过并在部件16的互补开口中就位。然后，例如通过调低部件16至面板18上以便螺纹紧固件14对准并插入到紧固夹12中，将部件16便安装到面板18上，如下文将详细描述的。插入轴线“A”(本文中也称为“螺旋轴线”)纵向延伸通过紧固夹12的中心。

附图中示出螺纹紧固件14为螺栓，该螺栓包括杆20，杆20螺旋缠绕有外螺纹。杆20的一端是螺栓头，螺栓头可以为开槽的、凸起的、六边形的、沉头等等。杆20的另一端可选地为颈缩尖端。螺纹紧固件14可以是金属或者塑料的，可被涂覆或者喷涂，而设置在其上的螺纹可以是螺旋状或非螺旋状，并且螺距、角度、直径等可与附图所示的不同。根据图示的实例，紧固装置10无需使用螺母或专用工具(如扳手或螺丝刀)来将螺纹紧固件14安装到位。虽然本文所示部件16由模制塑料制成，但是部件16可以为金属或任何合适的材料及构造。同样，虽然将面板18描述为金属薄板面板，但是面板18可以为塑料、复合材料等。

紧固夹12可以制造成单件一体结构，由例如模制塑料或精密加工的金属一体成型。虽然可以设想各种几何形状和尺寸，但图示的紧固夹12包括细长的管状夹主体19，该管状夹主体19具有环形凸缘31(图2B)，环形凸缘31绕主体19的第一“上”端的周边连续延伸。夹主体19的形状和尺寸设计成大体与部件16和面板18的孔一致，可插入并嵌套在该孔中。凸缘31与密封件22接合，更具体地说，与密封件22的两个部分22a和22b中的底部部分22b接合。密封件的底部部分22b与部件16的顶侧接合，以防止紧固夹12全部穿过面板18。夹主体19具有中空的内腔，用于容置螺纹紧固件14。根据图示的实例，紧固装置10无需在紧固夹12中设置内部母螺纹来配合螺纹紧固件14的螺纹。换句话说，夹主体19的特征可以是内腔中没有用于与螺纹紧固件14螺纹配合的内螺纹。夹主体19的侧面上设置有例如一个或多个可选侧向开口，以便于进行聚合物注模工艺来制造紧固夹12。

第一弹性固定夹26a和第二弹性固定夹26b分别与夹主体19一体成型或以其他方式牢固地附接到夹主体19，从夹主体19的相对侧向外倾斜伸出。弹性固定夹26a、26b的底部设有相应的斜坡表面，该斜坡表面紧靠部件16和面板18中的孔的内壁滑动，并且当紧固夹12被压入部件16和面板18中的孔中时，使固定夹26a、26b向内弯曲。每个弹性固定夹26a、26b在其靠近凸缘31的上端分别设有凹口29a和29b(图3A)。一旦夹主体19基本穿过面板18的孔，使得斜坡表面脱离孔的内壁，则弹性固定夹26a、26b自动向外弯曲，使得凹口29a和29b抵靠面板18的底部表面就位，并且与抵靠部件16的上部表面就位的凸缘31协作，将夹主体19与部件16和面板18附接。如在图3A中最佳所示，弹性固定夹26a和26b相对于螺旋轴线A在夹主体19上彼此在直径上相对定位。

图2B所示的配套棘爪状棘齿指状物28、30、32和34向内延伸到紧固夹12的内腔中，与夹主体19的内周一体成型或以其他方式牢固地附接到夹主体19的内周。弹性棘齿指状物28、30、32、34向下倾斜地延伸到夹主体19的内腔中，以与螺纹紧固件14的螺纹进行棘齿接合。在图2B所示的示例中，每个棘齿指状物28、30、32、34包括至少一个不对称齿，在某些情况下，包括两个或三个或更多不对称齿。不对称齿的前缘坡度平缓，而相对的后缘坡度陡峭。当螺纹紧固件14沿螺纹轴线A纵向(在图2B中向下)移动到夹主体19中时，棘齿指状物28、30、32、34被经过的螺纹顶部向外偏压，然后向内弯曲进入相邻螺纹之间的凹陷中。每个齿设计成位于相邻的一对螺纹的相邻侧面之间，向内凹陷抵靠螺纹对的根部；当齿就位时，齿的陡峭后缘阻止螺纹紧固件14从夹主体19中退出。

第一和第二棘齿指状物32、34位于夹主体19的内腔的相对的第一和第二侧面上，彼此在直径上相对定位。这两个指状物32、34轴向间隔开或以其他方式纵向偏移，以相对于螺旋轴线A分别延伸到不同的第一和第二轴向位置。同样地，第三和第四棘齿指状物28、30分别位于内腔的第一侧和第二侧，并且轴向间隔开以相对于螺旋轴线A分别延伸到第三和第四轴向位置。棘齿指状物的位置和轴向间距设计成使得在任何给定时间，当将螺纹紧固件14插入夹主体19的内腔中时，第一和第二棘齿指状物32、34中以及第三和第四棘齿指状物28、30中各只有一个位于一对相邻螺纹的根部内。同时，当棘齿指状物32、30完全就位时，第二和第三棘齿指状物34、28被螺纹紧固件14抬起，通过相应的螺纹侧面向外偏转。反之，当第二和第三棘齿指状物34、28完全就位于相邻螺纹的侧面之间时，第一和第四棘齿指状物32、30被螺纹紧固件14抬起。图2B中，在螺纹紧固件14无意中要向上平移的情况下(称为“回弹”)，抬起的棘齿指状物将完全就位，以防止不必要的反向移动。

一对弹性偏压突片27a和27b与夹主体19的外周一体成型或以其他方式牢固地附接到夹主体19的外周。弹性偏压突片27a和27b与弹性固定夹26a、26b相邻并且与其周向间隔开，该弹性偏压片27a、27b相对于螺旋轴线A在夹主体19上彼此在直径上相对定位。每个弹性偏压突片27a、27b围绕夹主体19周向延伸，并径向朝向和远离主体19弯曲。这些偏压突片27a、27b从夹主体19向外伸出，从而当紧固夹12插入到面板18时，与部件16和面板18的孔的内壁接合；这些突片抵靠内壁弯曲，并且共同将紧固夹12偏压至部件16和面板18的孔内居中位置。

通过手动或自动化工艺将紧固夹12的主体19压入或插入到孔中，直到密封件22的部分22a抵靠部件16顶部表面，并且弹性固定夹26a、26b穿过孔并将凹口29a、29b抵靠面板18的底部表面，从而实现利用螺纹紧固件14和紧固夹12将部件16附接至面板18。凸缘31和弹性固定夹26a、26b一旦就位，便共同将紧固夹12与部件16和面板18附接。此外，紧固夹12配置成在部件16和面板18中自居中。例如，在各种布置中，紧固夹插入面板18中，贯穿紧固夹12的轴线A与延伸穿过面板18中的孔的轴线不平行。通过允许紧固夹12做横向移动，同时紧固夹依然能够“回弹”就位，使得能够接受更大角度的螺栓角(即，轴线A与穿过部件16和面板中的孔的轴线之间的夹角)，然而之前已知的构造仅允许夹旋转对准。因此，通过紧固夹12，紧固夹12和面板18之间可以有更多种接口设计，并且夹子应用可以更广泛。

在将紧固夹12安装到部件16和面板14上之前、同时或之后，螺纹紧固件14的杆穿过紧固夹12的互补孔24(图4A和4B)。一旦螺纹紧固件14和部件16机械联接，则螺纹紧固件14沿着螺旋轴线A直线平移进入夹子主体19的内腔中。延伸到内腔中的配套弹性棘齿指状物28、30、32、34棘齿抵靠紧固件14的螺纹，如上所述。当螺纹杆20完全插入夹主体19中时，如图1所示，棘爪状棘齿指状物28、30、32、34中的至少一个，或一些(对于至少一些所需构造而言)位于相邻的螺纹内，并将螺纹紧固件14与紧固夹12锁定。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化旨在落入本公开的范围内。这种变化不应视为背离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种紧固夹，用于将部件附接至面板，所述部件和所述面板具有贯穿所述部件和所述面板延伸的孔，所述紧固夹包括：

被插入孔中的夹主体，该夹主体具有内腔，所述内腔沿内腔轴线容置有螺纹紧固件；

多个固定夹，该固定夹与所述夹主体联接且从所述夹主体向外伸出，每个所述固定夹压靠所述面板的下表面以附接至所述面板；

多个偏压突片，该偏压突片与所述夹主体联接且从所述夹主体向外伸出，当所述夹主体插入所述孔中时，所述多个偏压突片将所述夹主体偏压到所述孔内居中位置，当所述紧固夹插入的角度与所述部件和所述面板不垂直时，所述多个固定夹和所述多个偏压突片配置为使所述紧固夹相对于所述部件和所述面板自居中；以及

密封件，该密封件具有上密封部件和下密封部件。

2.根据权利要求1所述的紧固夹，还包括多个棘齿指状物，该棘齿指状物与所述夹主体联接且向内延伸到所述夹主体的所述内腔中，所述多个棘齿指状物包括至少两个间隔开且位于所述内腔轴线的相对侧的棘齿指状物。

3.根据权利要求2所述的紧固夹，其中所述多个棘齿指状物包括第三棘齿指状物和第四棘齿指状物，所述第一棘齿指状物、第二棘齿指状物、第三棘齿指状物和第四棘齿指状物关于所述内腔的轴线轴向地间隔开。

4.根据权利要求1所述的紧固夹，其中所述偏压突片相对于所述内腔的轴线彼此在直径上相对定位。

5.根据权利要求1所述的紧固夹，其中所述多个紧固夹中的每一个紧固夹均一体模制到所述夹主体。

6.根据权利要求1所述的紧固夹，其中所述多个偏压突片中的每一个均一体模制到所述夹主体。

7.根据权利要求1所述的紧固夹，其中所述夹主体、多个固定夹和多个偏压突片形成为一体结构。

8.根据权利要求1所述的紧固夹，其中每个所述的固定夹包括斜坡表面，所述斜坡表面与所述面板和所述部件的所述孔接合，使得当所述紧固夹插入所述面板和所述部件的所述孔中时，所述固定夹向内弯曲。