本申请涉及并且要求在2015年12月1日提交的题为“用于紧固夹具组件的垫圈”的美国临时专利申请62/261,403的优先权权益，该申请的全文通过引用的方式纳入本文。
本发明的实施例总体涉及一种具有垫圈的紧固夹具组件。
背景技术：
各种组件包括连接于彼此的面板或物体。汽车组件例如包括各种面板和结构，这些面板和结构连接于其它面板或结构，或者连接于汽车框架自身。具体地说，卡配组件可用于将部件连接在一起。附加地，紧固件可与部件或面板中的一个预组装，而第二部件或面板在最终组装期间连接于预组件。当将相对较大部件连接在一起时，可使用多个紧固件。这些紧固件已以适合于待连接的特定部件的各种形状和配置提供。
某些紧固件连接于一个或多个部件，且密封垫圈介于其间。密封垫圈例如提供防止湿气渗入的密封件。
已知的紧固夹具包括密封件，该密封件围绕凸缘包覆模制。然而，加工限制通常限制了密封表面能相对于金属片孔定位的紧密程度。具体地说，密封件的直径可形成为具有最小距离。用于形成密封件的工具具有钢突起，该钢突起形成密封件的顶表面的内直径。突起在直径上受到紧固夹具的头部和/或主题的直径所限制。于是，密封材料通常无法形成在由紧固夹具的头部所限定的圆柱形包封内。此外，该密封件提供围绕通过其中一个部件形成的孔的单个密封接触。
技术实现要素：
需要一种紧固夹具组件，该紧固夹具组件提供与部件接合的牢固密封界面。需要一种紧固夹具组件，该紧固夹具组件靠近于部件的孔提供密封界面，且紧固夹具组件固定到该部件中。
在考虑到那些需求的情形下，本发明的某些实施例提供一种垫圈，该垫圈配置成固定在紧固夹具组件的凸缘下面。该垫圈包括环形支承环，该环形支承环限定中心通道并且具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。第一表面配置成在两个或更多个位置处邻接并且密封地接合该凸缘。内部密封缘部靠近于中心通道从第二表面延伸。内部密封缘部配置成在第一部件密封界面处密封地接合部件。外部密封缘部从第二表面延伸，并且通过间隙与内部密封缘部向外隔开。外部密封缘部配置成在第二部件密封界面处密封地接合部件。在至少一个实施例中，垫圈由弹性体材料形成，该弹性体材料配置成阻尼振动并且防止湿气渗入。
环形支承环可包括内直径壁，该内直径壁通过中间跨越壁连接于外直径壁。在至少一个实施例中，跨越壁包括多个肋部和翼梁，该多个肋部和翼梁限定多个凹入通道，以形成蜂窝结构型式。内直径壁可限定中心通道。
在至少一个实施例中，内部密封缘部从内直径壁朝向第一密封唇部远离垫圈的中心纵向轴线向外扩开。类似地，外部密封缘部靠近于外直径壁朝向第二密封唇部远离中心纵向轴线向外扩开。
环形支承环的至少一部分配置成由凸缘压缩地保持。
内部密封缘部配置成处于紧固夹具组件的头部的轴向包封内。在至少一个实施例中，外部密封缘部的至少一部分配置成处于紧固夹具组件的轴向包封内。
本发明的某些实施例提供紧固夹具组件，该紧固夹具组件配置成牢固地紧固于部件。该紧固夹具组件包括头部和垫圈，该头部通过缩小直径颈部连接于环形凸缘，且该垫圈固定在凸缘下面。
本发明的某些实施例提供固定系统，该固定系统包括部件和牢固地紧固于该部件的紧固夹具组件。该紧固夹具组件包括头部和垫圈，该头部通过缩小直径颈部连接于环形凸缘，且该垫圈固定在凸缘下面。
附图说明
图1示出根据本发明的实施例的垫圈的俯视立体图。
图2示出根据本发明的实施例的垫圈的仰视立体图。
图3示出根据本发明的实施例的垫圈的横向剖视图。
图4示出根据本发明的实施例的包括垫圈的紧固夹具组件的横向剖视图。
图5示出根据本发明的实施例的定位在紧固夹具组件的凸缘和部件之间的垫圈的局部立体剖视图。
在详细地解释本发明的各实施例之前，应理解的是，本发明在其应用上并不局限于在以下描述中阐述的或者在附图中说明的构造细节和部件结构。本发明能够具有其它实施例并且以各种方式实践或执行。此外，应理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述，而不应视为限制。“包括”和“包含”以及其变形的使用意指包括其后所列项及其等同物，也包括附加的项及其等同物.
具体实施方式
本发明的实施例提供一种垫圈，该垫圈配置成用于紧固夹具组件。该紧固夹具组件可包括头部，该头部通过颈部连接于环形凸缘。在至少一个实施例中，中心横梁从与头部相对的凸缘延伸。相对的可偏转固定翼部例如靠近于导入鼻部连接于中心横梁。
垫圈可由诸如山都平、橡胶之类的弹性体材料形成。该垫圈配置成固定于紧固夹具组件的凸缘或伞部。该垫圈可包括蜂窝上表面，该蜂窝上表面提供强度和刚度，同时还减少材料和重量。这样，垫圈是牢固的并且相对轻质的。
在至少一个实施例中，该垫圈固定在凸缘下面，且具有多个夹具密封界面(例如，点、脊部或其它此种接触区域)，这些夹具密封界面邻接凸缘的下侧。附加地，该垫圈包括密封缘部，这些密封缘部相对于诸如面板的部件提供多个部件密封界面(例如，点、环或此种接触区域)，且紧固夹具组件固定于上述部件。与已知紧固夹具的密封件相比，部件密封接触更靠近于形成在面板中的孔。与已知的密封件不同，部件密封接触可在紧固夹具组件的头部下面。因此，该垫圈是稳定的，提供改进密封，并且抵抗轴向倾斜和错位。此外，不同于泡沫密封件，该垫圈可由弹性体材料形成并且更佳地能够防止渗水。附加地，该垫圈抵抗腐蚀(不同于可能变为饱和的泡沫密封件)。本发明的实施例提供垫圈，该垫圈相对于紧固夹具组件和部件两者具有多个密封接触。
该垫圈可通过凸缘下面的机械连接来固定于紧固夹具组件。垫圈的内直径可小于凸缘或伞部的外轮廓(与包覆模制于凸缘的外边缘的密封件相比)。
例如，该垫圈可以是二次模制结构。这样，与已知密封件相比，密封表面可定位成更靠近部件中的孔。
该垫圈围绕部件的孔提供多个密封位置。因此，该垫圈提供牢固且可靠的密封。
该垫圈提供密封件，该密封件防止湿气渗入，同时还阻尼振动，由此降低不期望噪声的可能性。该垫圈将包覆模制密封件的密封益处和泡沫密封件的简化性组合，从而可快速地并且容易地连接于紧固夹具组件。
图1示出根据本发明的实施例的垫圈100的俯视立体图。垫圈100包括主要单体主体102，该主要单体主体可由诸如橡胶等弹性体材料形成。该弹性体材料提供有效密封件并且还有效地阻尼振动(否则可产生不期望的噪声，例如格格作响)。
主要主体102包括环形支承环104，该环形支承环具有内直径壁106，该内直径壁通过中间跨越壁110连接于外直径壁108。跨越壁110包括多个径向肋部112和支承翼梁114，这些径向肋部和支承翼梁在它们之间限定凹入通道116。肋部、翼梁114和通道116协配，以提供蜂窝结构型式，其提供强固的牢固构造，此种构造由于用于形成支承环104的减少材料量而也是相对轻质的。替代地，主要主体102可并不包括蜂窝构造。在至少一个实施例中，主要主体102可包括具有各种不同形状的结构型式，包括梯形、长方形、菱形、弧形形状和/或等等。在至少一个其它实施例中，主要主体102可包括不具有通道、肋部和翼梁的完全连续材料缘部。
内直径壁106的内表面117限定中心通道118。中心通道118配置成接纳紧固夹具组件的中心横梁和固定翼部。
挠性的弹性可偏转内部密封缘部120靠近于中心通道118从支承环104向下延伸。挠性的弹性可偏转外部密封缘部122靠近于外直径壁108从支承环102向下延伸。内部密封缘部120通过周向间隙126与外部密封缘部122隔开(图2中示出)。密封缘部120和外部密封缘部122的每个可以是连续的周向缘部，该周向缘部围绕垫圈100的中心纵向轴线124周向地延伸。也就是说，内部密封缘部120和外部密封缘部122的每个可围绕纵向轴线124延伸完整360度。
图2示出垫圈100的仰视立体图。如图所示，周向间隙126将内部密封缘部120与外部密封缘部122隔开。内部密封缘部120从支承环104的内直径壁106朝向密封唇部128远离中心纵向轴线124向外扩开。类似地，外部密封缘部120靠近于外直径壁108朝向密封唇部130从支承环104远离中心纵向轴线124向外扩开。
如图所示，垫圈100包括两个密封缘部120和122。可选地是，垫圈100可包括附加的密封缘部。例如，第三密封缘部可在密封缘部120和122之间从支承环104向下延伸。此外，一个或多个密封缘部可从支承环104向上延伸。
图3示出垫圈100的横向剖视图。如图3中所示，内部密封缘部120和外部密封缘部122从支承环104朝向相应的密封唇部128和130远离纵向轴线124向外扩开。
图4示出根据本发明的实施例的包括垫圈100的紧固夹具组件200的横向剖视图。紧固夹具组件200包括头部202，该头部通过缩小直径颈部206连接于环形凸缘204。中心横梁208从与头部202相对的凸缘204延伸。相反，可偏转固定翼部210例如靠近于导入鼻部(在图4中未示出)连接于横梁208的相对侧部。如图所示，中心横梁208定位成通过垫圈100的中心通道118。此外，翼部210的上部末端212可定位在内部密封缘部120的内表面之间。
在操作中，紧固夹具组件200用于将两个部件固定在一起。部件的至少一个可例如是面板。推动紧固夹具组件200的导入鼻部(在图4中未示出)进入部件的孔。在继续推入到部件的孔中的情形下，固定翼部210在它们于部件的限定孔的内表面之上滑动时向内偏转。在紧固夹具组件继续被推动到孔中时，固定翼部210回弹，以使得向内倾斜末端212朝向休止位置返回扩张(并且在它们之间具有的跨度大于部件的孔的直径)，由此将紧固夹具组件200牢固地紧固于部件。在该位置中，密封缘部120和122密封地接合部件的上表面，而支承环密封地接合凸缘204的下表面。这样，垫圈100防止湿气渗入到凸缘204和部件之间。
另一部件(例如，附加的面板、帽盖、螺柱等等)可固定于紧固夹具组件200，例如紧固在头部202和凸缘204的上表面之间。例如，第二部件可包括通过结构形成的孔。孔配置成围绕颈部206定位，而部件的限定孔的边缘部分夹在头部202的下表面220和凸缘204的上表面222之间。
可选地是，垫圈100可用于各种其它的紧固夹具组件。例如，垫圈100可用于包括诸如弧形连接臂、腿部之类的各种其它固定结构的紧固夹具组件。作为另一示例，除了中心支柱和翼部以外，镜像头部和颈部可在凸缘204下方延伸。垫圈100可用于其它紧固夹具组件，这些紧固夹具组件类似于在题为“设有用以推入通过面板孔的卡合脚部的紧固件”的美国专利6,305,055、题为“肋部夹具”的美国专利6,796,006、题为“一件式可重复使用塑料紧固件”的美国专利6,974,292、题为“用于将面板紧固于支承件并且设有包括可变形构件的头部的紧固件”的美国专利7,328,489、题为“推入式紧固组件”的美国专利8,613,128以及题为“密封紧固件”的美国专利申请公开2006/0099051中示出并描述的那些紧固夹具组件。
图5示出根据本发明的实施例的定位在紧固夹具组件200的凸缘204和部件300之间的垫圈100的局部立体剖视图。牢固地固定于部件300的紧固夹具组件200提供固定系统301。如图所示，凸缘204可包括向下延伸壁240(例如，周向壁)，该向下延伸壁在外边缘242内侧。凸缘204可在壁240和边缘242之间包括向上延伸顶部243。
垫圈100的内直径壁106靠近于壁240邻接凸缘204的下侧244，而内直径壁106的内表面117的至少一部分邻接壁240的外侧表面250。外直径壁108靠近于外边缘242邻接凸缘204的下侧244。这样，支承环104例如通过夹在凸缘204的壁240和边缘242之间由凸缘204压缩地保持。
垫圈100提供与凸缘204的下侧接合的两个密封界面。具体地说，内直径壁106靠近于界面a处的壁240密封地接合凸缘204，而外直径壁108靠近于界面b处的外边缘242密封地接合凸缘204。可使用垫圈100和凸缘204之间的附加密封界面。例如，支承环104的上表面可顺应于凸缘204的下侧表面。
部件300可以是面板，该面板具有围绕孔304的上表面302。内部密封缘部120靠近于密封界面c处的孔304密封地邻接上表面302，而外部密封缘部122进一步远离密封界面d处的孔304密封地邻接上表面302(在外部密封缘部122通过间隙126向外偏离内部密封缘部120时)。这样，垫圈提供与部件300的上表面302接合的两个密封界面。
内部密封缘部120和外部密封缘部122是挠性和弹性的。因此，当垫圈100压缩在凸缘204和部件300之间时，密封缘部122区域径向地压平，这会增大密封缘部120、122和部件300的上表面302之间的密封界面c和d的表面积。
参照图1-5，垫圈100在两个单独且不同的夹具密封界面a和b处密封地接合凸缘204，且在两个单独且不同的部件密封界面c和d处密封地接合部件300。密封界面a、b、c和d提供密封区域，这些密封区域防止、最小化或者以其它方式降低湿气渗入经过密封界面a、b、c和d的可能性。
如图4中所示，具体地说，内部密封缘部120可在紧固夹具组件200的头部202正下面。内部密封缘部120在头部202的轴向包封e内，这与现有技术的夹具密封件不同。此外，外部密封缘部122的至少一部分可在头部202下面，并且在头部202的包封内。这样，垫圈100提供改进密封，并且抵抗轴向倾斜和错位。此外，不同于泡沫密封件，垫圈100可由弹性体材料形成并且良好地适合于防止渗水。附加地，垫圈100抵抗腐蚀(不同于可能变为饱和的泡沫密封件)。
垫圈100通过凸缘204下面的机械连接固定于紧固夹具组件200。如图5中所示，具体地说，支承环104压缩在凸缘204的下侧的各部分之间，由此将垫圈100牢固地且有效地固定于凸缘204。此外，不同于装配在凸缘的周向边缘之上的现有技术密封件，垫圈100的内直径小于凸缘204的外轮廓，由此提供更紧凑组件。
在至少一个实施例中，垫圈100是二次模制结构。这样，与包覆模制到凸缘的外边缘的密封件相比，密封界面a、b、c和d可定位成更靠近部件300的孔304。
垫圈100围绕部件300的孔304提供多个密封界面(例如，密封界面c和d)。这样，垫圈100相对于部件300提供牢固、稳定且可靠的密封。
垫圈100提供密封件，该密封件防止湿气渗入，同时还阻尼振动，由此降低不期望噪声的可能性。垫圈100将包覆模制密封件的密封益处和泡沫密封件的简化性组合，从而可快速地并且容易地连接于紧固夹具组件。
已发现的是，与围绕凸缘的外边缘的已知密封件相比，垫圈100提供相对于紧固夹具组件200和部件300的改进的密封能力。具体地说，多个密封界面a、b、c和d在经受轴向和侧向力的同时维持与凸缘204和部件300的密封接合，该轴向和侧向力比已知的包覆模制密封件能够承受的力高两至三倍。
如上所述，本发明的实施例提供紧固夹具组件，该紧固夹具组件提供与部件接合的牢固密封界面。本发明的实施例提供这样的紧固夹具组件，该紧固夹具组件靠近于部件的孔提供密封界面，且紧固夹具组件固定于该部件。
虽然诸如顶部、底部、下部、中间、侧向、水平、垂直、前部之类的各种空间和方向术语可用于描述本发明的实施例，但应理解的是，这些术语可仅仅相对于附图中示出的定向来使用。这些定向可逆转、旋转或以其它方式改变，以使得上部部分是下部部分，且反之亦然，水平变为垂直等等。
前文的变型和修改落在本发明的范围内。应理解的是，这里公开和限定的实施例延展为从文本和/或附图中提及或显而易见的两个或更多个各个特征的所有替代组合。所有这些不同组合构成本发明的各个替代方面。这里描述的实施例解释了用于实践本发明的已知最佳模式，并且会使得本领域其它技术人员能利用本发明。权利要求被解释为包括现有技术许可的范围内的替代实施例。
对于所附权利要求中使用的程度，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的简单英文等同物。此外，对于以下权利要求中使用的程度，术语“第一”、“第二”、和“第三”等等仅仅用作标示，且并不旨在对其对象赋予数字需求。此外，以下权利要求的限制并不以平均加功能的格式书写，且并不旨在基于35u.s.c.§112(f)，除非这些权利要求限制明确地使用术语“用于...装置”，后接没有其它结构的功能陈述。
本发明的各种特征在以下权利要求中阐述。