CN115003923A - 轻型结构紧固件 - Google Patents

Abstract

一种轻型结构紧固件(10)包括一体式塑料夹体(20)和对开螺母(40)。该夹体具有夹钳的基本形状，包括两个对置的沿纵向延伸的臂(22、24)和笼(28)，在笼内浮动安装该对开螺母。对开螺母又具有基本上设计成板状的螺母底部(42)。在螺母底部上安装一个具有顶面(41)和多个在螺母底部与顶面之间延伸的侧壁(51、51')的主体(44)。该主体的侧壁优选具有凸形隆起，并且所述笼具有相应设计的凹形壁。如此进行尺寸设定，即，当使用该轻型结构紧固件时，所述凸‑凹表面对用作转矩支承。

Description

轻型结构紧固件

本发明涉及轻型结构紧固件，其在业内被称为夹子或按英文术语被称为对开螺母(clip nut)。原则上，这种夹子由夹钳状夹体和活动安装在其上的对开螺母构成。本发明尤其涉及具有完全由塑料构成的对开螺母的轻型结构紧固件。

背景

在运输工具业(例如航空业)中，通常采用轻型内衬，其必须被可分离地固定。为了避免在最终安装时的切削加工工序，这种例如呈板状的内衬件被预先钻孔并装上夹子。接着，在最终安装时，用于其它内衬件或结构承载件的紧固件插入其螺纹件中。板状件或构件在此情况下通常是轻型壁件或夹层板，其出于重量考虑大多由两个外层(塑料制或铝制)构成，它们与位于其间的蜂窝状加强件粘接。

现有技术

夹子原则上由现有技术公开。US 8,177,466(US 2008/0310931A1)示出了两件式夹子，其具有夹钳状的弹性夹体和安装在卡座块内的对开螺母。

US 5,423,646描述了一种夹子，其具有金属夹体，在其一臂上固定安装有带有内螺纹的套筒。

EP 0 407 282A1示出了一种由带有夹紧座的金属箍构成的夹子，夹紧座具有带有加宽的朝向夹子内侧区的安放底面的对开螺母。

所有三种夹子实施方式的共同点是，已经采取预防措施来防止在螺钉拧入时带动螺母。US 5,423,646以其固定的螺纹套解决了由刚性连接带来的问题，但安装过程谈不上舒适，因为螺母没有用。在另外两篇文献中，所出现的转矩或力通过凸起、销或止挡面自对开螺母传递至夹体并又从此被传导至装有夹子的构件中。转矩支承只在将紧固件拧入对开螺母时才重要，它们对构件相互真正固定不起作用。设置这样的凸起、销或止挡面不仅提升了对开螺母的复杂性，也增加了对开螺母和夹体的安装成本

发明内容

本发明的任务是减少现有技术的上述缺点并且尤其提出一种夹子，该夹子可以具有与安装、操作和制造相关的改善性能。

该任务通过一种具有独立权利要求1的特征的由夹体和对开螺母构成的基本两件式的轻型结构紧固件来完成。从属权利要求描述了其它变型和实施例。

根据本发明的轻型结构紧固件包括一件式塑料夹体和对开螺母。如在现有技术中那样，夹体具有夹钳的基本形状，其具有两个对置的沿纵向延伸的臂和一个将两个对置的臂端相连的连边。因此，所述臂和连边的两个相对面描绘或界定了用于板状构件的容纳空间。

术语“容纳空间”在此应是指如下体积，其由两个臂和连边的界面描绘。在夹体或轻型结构紧固件中，术语“内侧面”或“内侧区域”也涉及在夹体两臂之间的内侧区域。术语“上”和“下”涉及类似于图1的图示的常见图示。

该对开螺母又具有螺母底部，其基本设计成板状，具有指向夹钳内侧的扁平的平坦底面。在螺母底部上(确切说在与底面相反的一侧(上侧))安装具有顶面的主体以及多个在螺母底部和顶面之间延伸的侧壁。

因此简而言之，螺母底部就像是不规则设计的法兰，它在主体的下端封闭该主体。

该主体优选具有平行于螺母底部的基本呈多边形的横截面。因此按照常见的思考方式，该水平横截面具有优选是呈四边形形式的不规则形状。按照其作为对开螺母的功能，该主体具有中央的中心孔，其延伸穿过所述螺母底部、主体和顶面(竖直通孔)。

夹体的第一臂上装有由多个壁件构成的笼，在笼内浮动安装该对开螺母。笼是指在夹子中常见的对开螺母的容槽或活动支座。笼有间隙地保持对开螺母。笼为此具有至少两个保持开口。

该夹体的第二臂相对于夹钳内侧被设计成舌状的平坦支承面。因此，该支承面是指与其上套装有轻型结构紧固件的构件接触的接触面。

两个臂、确切地说是在笼区域中的第一臂和在舌区域中的第二臂分别具有一个开口，该开口与安置于笼内的对开螺母的中央的中心孔对齐。

另外，第一臂被设计成使得该对开螺母的底面指向夹钳内侧面并且设计成支承面，以直接接触板状构件。在现有技术的大多数实施方式中，对开螺母作为构件被保持在一臂的顶侧上并且因此在安装状态下压到所述臂上。因此，它也用作对开螺母用垫片。在本发明中，第一臂被设计成使螺母底部形成第一臂的内侧面的一部分。理想地，该臂的其余内侧面被设计成其以面的方式与该螺母底部的底面对齐。替代地，它也能以面的方式略微错开，以便在任何应用场合中螺纹底部的底面都能贴靠该构件。

另外，该对开螺母的主体具有至少两个销状凸起，它们插入笼的壁件的对应开口中。优选地，所述凸起布置在该主体的对置两侧并且被如此设定尺寸，使得它们在所属的开口中具有间隙。所述凸起在与笼的开口配合下具有防丢失的主要功能，不怎么有转矩支承作用。所述力或转矩在紧固件被拧入中央的中心孔时首先通过该主体的侧壁被传递到所述笼的壁件。

该对开螺母主体的n个侧壁优选凹形隆起，其中n＝>3。因为该主体的水平横截面形状被描述为多边形，故一个具有例如3或4个凹形(向内)隆起的边的六边形能满足所述条件。一个具有例如4个或6个凹形边的八边形也行。可以明确规定也可在凹形(侧)壁面之间设有其它笔直侧壁或凸形侧壁。该壁面可以连续相互过渡或通过边缘被分开。与所述笼的壁件配合是重要的。

因此，根据本发明的轻型结构紧固件具有所述笼的至少n个指向内的壁件，它们向内凸形隆起。“向内”在此是指朝向由壁件限定的区域。

在优选实施方式中，该对开螺母主体的侧壁和该笼的壁件成对对置。在其它优选实施方式中，该侧壁或壁件的隆起将按照锥形截面的形状，即在水平横截面中(平行于底面)可被描述为圆弧段形、椭圆形、抛物线形或双曲线形。在结构上优选的是在此情况下将隆起设计成圆弧。因此，在一个就结构和制造技术而言优选的实施方式中，该隆起利用相同的几何基本形状。该圆弧半径可还更优选地针对凹形侧壁或凸形壁件被选择为基本相同。

如果综合考虑上述特征，则对开螺母侧壁的外形与所述笼的壁件是互补的，外隆起碰上内隆起。因此，如果将紧固件连接至对开螺母，则一开始就可靠地使对开螺母在一定程度上被紧固件带动旋转，直至旋转运动受阻。将对开螺母浮动安装在笼内按计划提供所述自由度。在以凸起和突出部作为转矩支承的现有技术中，它们用于力消散。在本发明中这通过该侧壁/壁件的接触来获得。在此，所述接触视紧固件、对开螺母和笼的定向或取向的不同而自动调节。该接触面因此可以通过一个或更多个表面同时进行。由于与现有技术中的连片或凸起相比有大许多的接触面，故实现了更温和的力消散，这允许整个轻型结构紧固件的优化设计。

该对开螺母的中央的中心孔在优选实施方式中配备有内螺纹。作为螺纹的替代和等同物，也可以规定其它的紧固类型，例如卡口接合、速卡定位、旋夹接合。

事实表明，该对开螺母可以呈一体式由塑料、优选是热塑性塑料且尤其是PEEK制成。可以使用骨料如玻璃纤维、碳纤维或其它尤其能注塑的骨料以便如所期望地或所要求地调节对开螺母的强度。

在一个特殊实施方式中，螺纹的朝向顶面的出口可以被设计成夹紧固定被拧入的紧固件。在此可以利用在现有技术中已知的方法，做法是例如略微加宽螺纹脊、改变螺距或不完全成型的螺纹。替代地或附加地也可以想到使螺纹出口具有施加涂层、胶或其它材料层，以增大螺纹端部内的阻力并因此固定螺纹连接。事实表明，在塑料中形成螺纹可在选择相应强度下顺利实现。

在另一个实施方式中，该螺母底部可被设计成使得它在其背对底面的顶侧具有安放区，该安放区具有凹形隆起并且如此取向，即它们允许对开螺母沿第一臂滚动或倾转。如已经说明地，该主体上的安装在该笼的所属开口中的凸起首先用作防丢失机构。螺母底部的隆起顶侧或顶侧的安放面因主体类似法兰地悬伸而朝向所述笼或第一臂的底侧。如上所述，该底面形成用于待固定构件的直接安放面，因为所述笼始终一致地安放在螺母底部的隆起顶侧或顶侧的安放面上。因所选形状(半圆形隆起)而在第一臂/笼底侧与对开螺母之间出现附加的倾斜运动可能性。

另外，在螺母底部可以设置相对于底面器械的斜边。其优选安置在对开螺母的背对该连边的一侧并且支持或简化轻型结构紧固件移动到构件上。

还可以规定，该螺母底部在与该斜边对置的边缘具有止挡边缘。因而当对开螺母安装在笼中(换言之正确安装)时，出现与在夹体上的配合面平行间隔对置的紧急支承面。

类似于对开螺母，该夹体可以呈一体式由塑料、优选是热塑性塑料尤其是PEEK制成。在其指定为夹钳之后，夹体优选能呈一体式设计为双组分注塑件，其中第一塑料组分被选择为具有比第二组分更大的弹性。塑料组分的强度或弹性的调节可通过已知方式借助骨料如玻璃纤维或碳纤维来实现。

更具弹性的组分优选主要被用在第二臂或舌的区域或者连边的区域中。因此可简单实现滑移到该构件上，因为舌和连边弹性弯曲地支持安装过程。而笼例如可在一个实施方式中利用玻璃填充PEEK获得更具刚性的结构。

附图说明

现在，参照附图并结合特别优选的实施方式来举例解释本发明。

图1示出了本发明的轻型结构紧固件的透视图。

图2从上方示意性示出了夹体但无对开螺母。

图3从侧面示意性示出了夹体但无对开螺母。

图4示出了对开螺母的透视图。

图5示出了对开螺母的侧视图。

图6从上方示出了对开螺母的视图。

图1以从斜上方的立体视图示出了轻型结构紧固件10。两个主要组成部分是安装在笼28内的对开螺母40，其形成夹体20的第一臂22的主要部分。第一臂22通过连边23连接至第二臂24，第二臂在功能上被设计成(并被称为)舌27。第一臂22、第二臂24和用于连接的连边23的称谓主要是功能取义。因为夹体20是一体式设计的并且所述功能区域相互交接，故技术人员清楚准确的边界线既无意义、也不需要。

图1还示出了其它细节，它们从结构角度看能拟定在批量生产中，像材料节约用缺口、加强筋和握持面。

在图2中示出了“从上方”看向轻型结构紧固件10的夹体20(即第一臂22)的俯视图。从上方能看到笼28的结构。能看到壁件31、31'...31"'作为呈凸形朝笼的内侧区域向内隆起的表面。该笼具有穿过第一臂22的大的开口29，其使得能够看到第二臂24或舌27的部分。舌27具有另一个开口25。在俯视图中示出了连边23。笼28的两个区域在笼28内具有开口36、37，它们在第一臂22的纵轴线上彼此相对地用虚线被示出。这些开口平行于第一臂22的延伸平面布置。

图3示出了夹体20的侧视图，其仍旧具有第一臂22、第二臂24和用于连接的连边23。笼28占据第一臂22的主要部分。在笼28与至连边23的过渡区之间，该臂配备有朝向夹钳内侧面取向的阶梯部，该阶梯部提供紧急支承面19。图1示出了紧急支承面19和止挡边缘49的配合(也参见图6)。第二臂24内的开口25和(第一臂22)开口29的位置由箭头表示。舌27区域内的开口25被切开的套筒部21类似于轴环地包围。它用于在(在此未示出)构件的开口上定中该轻型结构紧固件。用于至容纳空间26的导入开口的斜边使得轻型结构紧固件移动到构件上变得很容易。

图4以透视图示出了呈简化部件形式的对开螺母40。其主要组成部分是螺母底部42和主体44。螺母底部42如图所示是基本平坦且边缘不规则形成的板状底面43。平坦的底面43(底侧)在一个边缘处过渡至前述的斜边45。主体44如图所示呈基本上多边形体，其侧壁51、51'、51"...是凹形的，被平面的壁部断开。侧壁部分过渡到斜边，斜边又通至顶面41。在顶面中示出了中央的中心孔46连同其内螺纹49。两个突出部或凸起56、57安装在主体上，它们用作防丢失机构(在安装于夹体中后)。它们在安装状态下位于开口36、37内。

图5以侧视示意图示出了对开螺母40。在此能看到螺母底部42具备平坦的底面43(底侧)，而其顶侧具备凸形隆起。

图6又以从顶面41的俯视图示出了对开螺母。可以看到在此选择为不规则的螺母底部42形状。如在总览图1和图6时看到的，在螺母底部与夹体20的第一臂22的朝向容纳空间26的底侧之间存在接触区。安放区47和48在图6中用阴影线表示。如也在更前面所描述的，因为螺母底部42具有凸形隆起的表面，故对开螺母40可以在安放区相对于夹体进行滚动。标记49表示止挡边缘，其(在组装状态下)可以与紧急支承面19相互作用。

在以上的说明书、附图以及权利要求书中公开的发明特征不仅可能单独地、也可能在任何但技术上有意义或有利的组合中对于实现本发明是重要的。图1至图6所示的实施方式是用于所述发明的优选实现方式。如权利要求书所述的外部造型的其它设计及其技术等同物均被涵盖。

Claims (16)

1.一种轻型结构紧固件(10)，所述轻型结构紧固件(10)具有由塑料构成的一体式夹体(20)，

-其中，所述夹体(20)具有夹钳的基本形状，所述夹体(20)包括

-两个对置的沿纵向延伸的臂(22、24)

-以及一个连接两个对置的臂端的连边(23)；

-还包括在所述臂(22、24)之间的用于板状构件的容纳空间(26)，所述容纳空间(26)在一侧由所述连边(23)界定；

还具有对开螺母(40)，

-所述对开螺母(40)具有螺母底部(42)，所述螺母底部(42)被设计成基本上呈板状并具有扁平的指向夹钳内侧面的平坦底面(43)；

-以及主体(44)，所述主体(44)安装在所述螺母底部(42)上并具有顶面(41)以及多个在螺母底部(42)与顶面(41)之间延伸的侧壁(51、51'、52"、...)；

-其中，所述主体(44)具有平行于所述螺母底部(42)的基本呈多边形的横截面；

-并且所述主体(44)具有中央的中心孔(46)，所述中心孔(46)延伸穿过所述螺母底部(42)、所述主体(44)和所述顶面(41)；

其中，

-所述夹体(20)的第一臂(22)具有由多个壁件(31、31'、31"、...)构成的笼(28)，所述对开螺母(40)浮动安装在所述笼内；

-所述笼(28)具有至少两个保持开口(36、37)，

-第二臂(24)相对于夹钳内侧面被设计成舌状的扁平支承面(27)，

-在所述笼(28)的区域中的所述第一臂、在所述舌(27)的区域中的所述第二臂分别具有一个开口(29、25)，所述开口(29、25)与安置在所述笼(28)内的所述对开螺母(40)的所述中央的中心孔(46)对齐，

其特征是，

-所述第一臂(22)被设计成使得所述对开螺母(40)的所述底面(43)朝向所述夹钳的内侧面并作为支承面被设计用于直接接触所述板状构件；

-所述对开螺母(40)的所述主体(44)具有至少两个插入所述笼(28)的所述壁件的所述保持开口(36、37)中的销状凸起(56、57)。

2.根据权利要求1所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述对开螺母主体(44)的n个侧壁(51、51'、51"、...)凹形隆起，其中，n＝>3。

3.根据权利要求1至2所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述笼(28)的至少n个向内指的壁件(31、31'、31"、...)向内凸形隆起。

4.根据权利要求1至3所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述对开螺母主体(44)的所述侧壁(51、51'、51"、...)和所述笼(28)的所述壁件(31、31'、31"、...)成对对置。

5.根据权利要求2至4所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述侧壁(51、51'、51"、...)或所述壁件(31、31'、31"、...)的隆起遵循锥形截面，即在水平横截面中能描绘为圆弧段形、椭圆形、抛物线形或双曲线形。

6.根据权利要求2至5所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述侧壁(51、51'、51"、...)或所述壁件(31、31'、31"、...)的隆起被设计成圆弧。

7.根据权利要求6所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述圆弧的半径针对凹形侧壁(51、51'、51"、...)或凸形壁件(31、31'、31"、...)被选择为基本一样大小。

8.根据权利要求1至7所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述对开螺母(40)的所述中央的中心孔(46)具有内螺纹(49)。

9.根据权利要求1至8所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述对开螺母(20)呈一件式由塑料、优选是热塑性塑料尤其是PEEK制成。

10.根据权利要求8至9所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述螺纹(49)的朝向所述顶面(41)的出口被设计成夹紧固定被拧入的紧固件。

11.根据权利要求1至10所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述螺母底部(42)在其背对所述底面(43)的顶侧具有多个安放区(47、48)，所述安放区具有凹形隆起并且如此取向，即它们允许所述对开螺母(40)沿所述第一臂(22)滚动或倾转。

12.根据权利要求1至11所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述螺母底部(42)具有相对于底面倾斜的斜边(45)。

13.根据权利要求1至12所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述螺母底部(42)在与所述斜边(45)对置的边缘具有止挡边缘(49)，所述止挡边缘在所述对开螺母(40)安装在所述笼(48)中时与紧急支承面(19)平行间隔对置。

14.根据权利要求1至13所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述夹体呈一体式由塑料、优选是热塑性塑料特别是PEEK制成。

15.根据权利要求1至14所述的轻型结构紧固件，其特征是，所述夹体被设计成一体式双组分注塑件，其中，第一塑料组分被选择为具有比第二塑料组分更高的弹性。

16.根据权利要求15所述的轻型结构紧固件，其特征是，更有弹性的组分主要应用在所述第二臂(22)或所述舌(27)的区域和所述连边(23)的区域中。

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