TW201708718A - 夾緊速扣緊固件 - Google Patents

Abstract

一種夾緊速扣緊固件具有一具有側向突出的彈性臂部的頭部，該等臂部成彎曲且朝向其末端漸縮。該等臂部向下傾斜。兩個彈性腿部從該頭部向下延伸。每個腿部具有一具有一倒鉤的足部、一在該遠端自由末端的向外突出的跟部、及一在該跟部與該倒鉤之間的切口。該倒鉤具有一平坦的頂面及一平坦的下表面，該頂面大致垂直於該腿部的縱向軸延伸，該下表面從該上表面朝向該跟部而向內延伸。該切口係於每個腿部底部末端位於該下表面與該跟部之間。該緊固件通過在兩個以上的面對面之面板中對準的孔洞，可用於組裝該等面板。在組裝後，藉由該頭部之臂部的撓曲及彈性施加的一殘餘夾緊負載，使該等面板附接於該緊固件頭部與該等倒鉤之間。

Description

夾緊速扣緊固件 [相關申請案]

本申請案係2015年6月30日所申請且名稱為「速扣緊固件」之美國臨時專利申請案第62/187,209號的非臨時性專利申請案，藉以主張其優先權。

本發明係有關於具有特別用於連接微型組合體的速扣緊固件。

有許多已知的速扣緊固件，包含一使兩個面板接合在一起的可彈性變形銷。這種緊固件具有各種不同的形狀且由各種不同的彈性材料製成。Jacobs，美國專利第4,973,212號，揭露這種類型的速扣緊固件。Jacobs的緊固件包含一頭部及一可變形的引導銷，該銷在其基座固定於該頭部且向遠端延伸到其尖部。該銷具有一界定可變形腿部16、18的縱向分叉。該可變形引導銷的直徑係從該遠端尖部的最小值漸縮到在中間點20a、20b的最大值，在該遠端尖部的最小值遠小於該面板孔的直徑，在中間點的最大值在鬆弛狀況係大於該面板孔的直徑。該中間點20a、20b及該銷基座界定該銷「座位」的邊界，即該銷的臨界區，其碰到(安裝後)在該下面板的 底面上，以使該等組件固定在一起。當該銷進入堆疊面板24、32的孔洞時，該等腿部16、18與該下面板24接觸且向內壓縮。當該頭部26的底面觸底靠到該上面板32的頂面時，該等腿部16、18的彈性與碰到在該下面板之底面上的該座位反向錐形，在該等面板之間提供一殘餘夾緊力。

對於接合許多尺寸的面板但不是例如具有合併約0.6mm的厚度的面板的微型組合體的面板，諸如Jacobs揭露的速扣緊固件是有用的。對於這種應用，先前技術之緊固件的漸縮導銷係沒效率且不足的。諸如在Jacobs專利中所示的單一引導推拔在微型組合體中係不穩定的，因為在初始定位期間，僅有與該第二面板接觸的兩個側向接觸點，這在安裝期間無法防止該緊固件傾倒而偏離正確的對準。當考慮單一引導推拔時，除實驗研究之外，採用有限元素分析(FEA)技術的數值模擬顯示在安裝階段期間該零件往往傾向左或向右，從而阻礙成功的組裝。因為目前沒有已知解決這問題的方案，希望提供一用於微型組合體之俐落、簡單、及剛性的速扣緊固件，在安裝期間也不會傾倒而偏離對準。也希望提供一具有緊固件之面板對面板的微型組合體，對如上所述先前技術之緊固件所造成的問題提供一簡單的解決方案。

根據本發明較佳實施例的該速扣緊固件滿足在微型組合體緊固件的領域中的上述需求。該速扣緊固 件將兩個面板組裝在一起，而沒有改變其初始屬性及特性，即組裝前的狀況。該速扣緊固件可用來連接不同材料及厚度的面板。

在一個較佳的實施例中，本發明的新穎速扣緊固件通常包含一具有側向突出彈性臂部之矩形、大致平坦的頭部，每個臂部固定其基座於該頭部的相對側。該等臂部係向下，即朝向該等腿部傾斜。較佳地，該等臂部與該頭部一體成形。該等臂部較佳沿其長度彎曲並漸縮。在一較佳的實施例中，每個臂部的橫截面從其基部到其遠端末端逐漸變窄。

兩個彈性腿部固定在它們的基座於該頭部的平面，且橫向於該頭部的平面延伸。每個腿部在該遠端末端具有一足部。每個足部包含一位於每個腿部之遠端末端的跟部及一位於該跟部及該腿部基座中間的倒鉤。該倒鉤橫向於該腿部的縱向軸突出。該倒鉤的頂部或近端(相對於該腿部基座)表面較佳地大致垂直於該腿部的縱向軸。該倒鉤的底部或遠端(相對於該腿部基座)表面較佳地從該頂面的遠端末端向內漸縮，且終止於該倒鉤與該跟部之間的一切口。該跟部較佳地具有一弧形、球根形狀且界定該腿部的末端。該跟部作用成在該速扣緊固件的安裝期間的引導。該切口位於該倒鉤與該跟部之間。

在安裝期間，本發明緊固件的變形發生在材料的彈性區。該引導跟部的附加使該緊固件自我引導。該緊固件可安裝在該等面板中的矩形或圓形孔中，以對 該組合體提供一永久的殘餘夾緊負載。本發明的一個主要優點係藉由在該倒鉤前面之引導跟部的附加，而提供創建多個與該附接的面板接觸的接觸點的穩定對準特性。如果在該底面板中的洞係矩形，當該緊固件11最初定位於該堆疊面板時，該緊固件在該等足部6與該下面板2之間在一個二維平面區域(實際上是四條線)保持四個接觸點。如果在該底面板中的洞係圓形，該緊固件保持八個接觸點。

這些及其它優點由以上說明和伴隨的附圖及本發明的說明推導得出。本發明的較佳實施例將提供本領域技術人員對已被發明者之充分理解。因此可以理解的是，已經實現本發明之設計出對照先前技術的具有各種優點之微型組合體速扣緊固件的目的。

1‧‧‧上層板

2‧‧‧下層板

3‧‧‧頭部

4‧‧‧臂部

5‧‧‧腿部

6‧‧‧足部

7‧‧‧倒鉤

8‧‧‧切口

9‧‧‧跟部

10‧‧‧衝頭

11,11-a,11-b,11-c,11-d,11-e‧‧‧緊固件

13‧‧‧底面

14‧‧‧頂面

16‧‧‧肩部

第1a圖係根據本發明一較佳實施例的速扣緊固件側視圖；第1b圖係取自第1a圖的部分放大視圖；第2、3及4圖係根據本發明較佳實施例第1圖的該緊固件在連續安裝步驟期間的側視圖；第5圖係多個緊固件在安裝於兩個面板中之前的右上方斜視圖；及第6圖係第5圖該等多個緊固件在安裝於兩個面板中之後的俯視圖。

本速扣緊固件的操作係基於在安裝期間其腿部的彈性變形(向內撓曲及向外鬆開或卡扣)與該等臂部的彈性變形(負載的撓曲)結合，以確保在該組合體上正確且永久的夾緊負載。該速扣緊固件結構的部分係基於具有彈性應力之可變橫截面的直型梁的設計理論。該速扣緊固件的結構一般包含控制該裝置的功能及操作的兩個部分：一上部分，主要包含該頭部及上臂部；及一下部分，包含該下腿部及主動的倒鉤和跟部的組合。

參照第1a及1b圖，根據一較佳實施例之一緊固件大致元件符號11標示，且具有一頭部3，二個臂部4固定於該頭部且從該頭部3的相對兩側側向延伸。每個臂部4沿其長度彎曲並漸縮。在第3圖顯示的一較佳實施例中，每個臂部4具有一相對於該腿部的凹曲率，且每個臂部4的截面積從其基部到其遠端末端逐漸變窄。

兩個可變形彈性腿部5係在它們的基座被固定至在該等臂部4中間之該頭部的一側，且橫向於該頭部3的平面延伸。該等腿部5各在遠端(相對於該頭部)末端具有一足部6。較佳地，每個足部6在該腿部5的遠端一體形成。每個足部6包含一位於每個腿部5遠端的引導跟部9及一位於該跟部9及該腿部基座中間的倒鉤7。該倒鉤7大致橫向於該腿部5的縱向軸突出。該頂部或近端(相對於該腿部基座)表面14較佳地係平坦的且大致垂直於該腿部5的軸。該底部或遠端(相對於該腿 部基座)表面13較佳地從該頂面14的遠端末端向內漸縮，且終止於該倒鉤7與該跟部9之間的一切口8。該底面13的向內漸縮以虛線顯示在第1b圖中。該底面13的遠端末端界定該跟部9的上邊界。該跟部9較佳地具有一弧形、球根形狀且界定該腿部5的末端。該跟部9作用成在該速扣緊固件11的安裝期間作為引導。該足部6之一較佳實施例的輪廓顯示在第1b圖中。沿底面13的理論延伸以虛線顯示在第1b圖中，它也界定該跟部9的上邊界。在該倒鉤7與該跟部9之間的距離應小於該底面板2的厚度，且在該底面板2中之孔洞的內部尺寸(寬或直徑，係取決於其形狀)應略小於在鬆弛狀況時從一個跟部9至另一跟部9的最大寬度。

根據本發明一較佳實施例之安裝該緊固件並接合兩個面板的方法顯示在第2至4圖中。該緊固件11延伸穿過在兩個(上及下)面板1及2中對齊的孔洞，該等面板面對面地堆疊。該下面板2具有一比該上面板1小的孔，其在該下面板2上形成一肩部16，該下面板可藉由該緊固件足部6嚙合。在安裝之前，使該緊固件11的腿部5鬆弛，這將導致包含該等跟部9的該等足部6在該第二面板2中沿寬度方向延伸一大於該孔直徑(或在矩形孔情況下的寬度)的距離。

第2圖顯示該緊固件11於開始時在大致鬆弛的位置，準備用於安裝在一由面板1及2堆疊組成的面板上。該緊固件11的跟部9在該孔的邊緣，以與該底面板2干涉方式被定位。由於該跟部9的確實嚙合且同時 與該倒鉤7之底面13的接觸，在該腿部6中引發微小的應力。所示的一衝頭10最初撞擊在該緊固件頭部3上。在該緊固件11向下推入該第二面板2的孔之後，該等跟部9接觸該面板(低於該肩部16)的側壁且朝向彼此推進，造成該等腿部5彈性變形。該倒鉤7的底面13也接觸該下面板2的側壁。在這個位置，該等跟部9位置低於該肩部16。較佳地，在每個腿部的該趾部與跟部接觸點之間的距離應小於該底面板的寬度，且該底面板之孔洞的尺寸應小於在該等跟部9上最外點之間的最大自由長度距離。

在安裝過程中的這個位置，該緊固件11保持與該第二面板2的多點接觸。在該等跟部9與該第二面板2中之該孔的側壁之間創建接觸點。也在該倒鉤的底面13與該第二面板2之間創建接觸點。如果在該底面板中的洞係矩形，當該緊固件11最初定位於該堆疊面板時，該緊固件在該等足部6與該下面板2之間以一個二維平面區域(實際上是四條線)保持了四個接觸點。如果在該底面板中的洞係圓形，該緊固件保持八個接觸點。該等接觸點可能由在每個腿部5之該跟部9與倒鉤7之間的該切口8構成。在初始與該等面板定位期間以及在最初安裝步驟期間，該等多個接觸點充分地防止該緊固件11跛(傾)向一側或另一側。不像現有技術的緊固件以一個點或一條線的接觸來界定該緊固件11的旋轉中心或旋轉軸，在先前技術中未揭露以該等多個接觸點來提供該緊固件11的自行扶正或挺直功能。本發明有別於先前技術之該緊固件的結構在於它能賦予上述多點接觸。

第3圖顯示該緊固件11在該衝頭10已在該頭部3上施加一垂直向下的力且推動該緊固件11至在此所示的位置之後，其中在該下面板2的孔中該等下腿部6向內彎曲且該等足部6向下移動。在第5圖中顯示的位置，該等下腿部5向內彈性加壓。如果該等腿部不是由一彈性材料製成，該等足部6可能會損壞該下面板2。根據彈性應力梁的可變橫截面設計理論，由於腿部的漸縮設計，在每個腿部5中的彎曲應力係沿其長度均勻的分佈。

當接近在第4圖中所示的最終位置，但在插入距離等於該下面板2的厚度之前，該頭部3開始起作用且該等臂部4被該上面板1向上撓曲。當該緊固件11進一步向下推進時，該等臂部4繼續變平且該倒鉤7離開該孔，從而使該等腿部5向外地卡扣回到一接近其初始(鬆弛)側向位置的位置。在這個位置，該等趾部7的上表面14與該下面板2的底面嚙合。

當到達在第4圖中呈現的最後操作位置時，該緊固件必須有足夠的彈性以允許該等上臂部4的變形在材料的彈性區內。這些臂部4預計不會到達其初始位置(相對於該緊固件的鬆弛配位)，且應保留它們的壓力以在安裝過程的最後時確保一永久彈性夾緊力作用於該等壓縮的面板1、2上。該等上臂部4也遵從前面提到的理論而設計成漸縮，以允許在活動區域中應力的均勻分佈。

第5圖顯示該緊固件11可被使用的各種方式。該中間緊固件11a係對準成插入一圓孔。該等周邊緊固件11b、11c、及11d係對準成插入配置在不同朝向(0、30、60、90度等)的矩形孔，無論是在單一11b、11c或其它的11d組合中。第5圖也顯示一具有不同於該等其它緊固件11a-d厚度的緊固件11e。第6圖顯示在該等緊固件11a-e已安裝後，第5圖的該面板組合體。

3‧‧‧頭部

4‧‧‧臂部

5‧‧‧腿部

6‧‧‧足部

11‧‧‧緊固件

Claims (20)

1. 一種速扣緊固件，包含：一具有相對的彈性臂部的頭部，該等臂部固定於該頭部且側向地延伸到一遠端自由末端；兩個彈性腿部，該等腿部固定於該頭部且延伸到一遠端自由末端，一足部，固定在每個腿部之自由末端附近，每個足部具有一倒鉤、一位於該遠端自由末端的圓形跟部、及一在該跟部與該倒鉤之間的切口。
2. 如請求項1之緊固件，其中該倒鉤具有一平坦的頂面，該頂面大致垂直於該腿部的縱向軸延伸。
3. 如請求項2之緊固件，其中該倒鉤具有一平坦的下表面，該下表面從該上表面朝向該跟部而向內延伸。
4. 如請求項3之緊固件，其中該切口係位於該下表面與該跟部的交點。
5. 如請求項4之緊固件，其中每個臂部及每個腿部係朝向其遠端末端漸縮。
6. 如請求項4之緊固件，其中該緊固件係由彈性材料製成。
7. 如請求項1之緊固件，其中該等臂部係朝向該等腿部向下傾斜。
8. 如請求項1之緊固件，其中該緊固件在所有點的橫截面係矩形的。
9. 一種組合體，包含；一具有一第一孔洞的第一面板； 一第二面板，該第二面板與該第一面板面對面抵接且具有一與該第一孔洞對準的第二孔洞；一延伸通過該等孔洞的單一緊固件，包含：一具有相對的彈性臂部的頭部，該等臂部固定於該頭部且側向地延伸到一遠端自由末端；兩個彈性腿部，該等腿部固定於該頭部且延伸到一遠端自由末端，一足部，固定於每個腿部之自由末端附近，每個足部具有一跟部、一倒鉤、及一切口，該跟部位於該遠端自由末端，該倒鉤具有一平坦頂面及一平坦下表面，該頂面大致垂直於該腿部的縱向軸延伸，該下表面從該上表面朝向該跟部而向內延伸，該切口在該跟部與該倒鉤之間；其中僅藉由組成該緊固件之材料的彈性，一殘餘夾緊力係被施加於在該緊固件頭部與該倒鉤之間的該等面板。
10. 如請求項9之組合體，其中該等面板的合併厚度約為0.6mm。
11. 如請求項9之組合體，其中該等孔洞的至少一者為矩形。
12. 如請求項11之組合體，其中兩個孔洞為矩形。
13. 如請求項9之組合體，其中該等面板孔洞的至少一者係圓形。
14. 如請求項13之組合體，其中兩個面板組合體係圓形的。
15. 如請求項9之組合體，其中在該趾部與該等跟部的面板接觸點之間的距離小於該底面板的寬度。
16. 如請求項15之組合體，其中該第二面板之孔洞的嚙合尺寸小於在該等跟部上最外點之間的自由長度距離。
17. 如請求項9之組合體，其中該第二孔洞小於該第一孔洞，使得在鄰接該第二孔洞之該第二面板的邊緣的該第二面板之一頂側的一部分係被顯露出。
18. 如請求項17之組合體，其中當該緊固件係被安裝時，在該等緊固件腿部與該第二面板孔洞之間有四個接觸點。
19. 如請求項18之組合體，其中該等接觸點係在每個腿部之倒鉤的直線段及跟部。
20. 如請求項9之組合體，其中在該緊固件腿部之趾部與該跟部之間的距離小於該第二面板的寬度。