本发明涉及一种用于将制品与支撑结构连接的新颖的和改进的方法和装置。
背景技术：
已经利用可以称为夹具的紧固件将制品安装在支撑结构上。具体地，已经利用紧固件将制品安装在车辆的仪表盘上。在车辆的仪表盘或其它部分上的用于紧固件的可用空间会是非常有限的。因此，期望的是使紧固件占据尽可能小的空间。
当力施加到与车辆的仪表盘或其它支撑结构连接的制品时，力会趋向于从支撑结构拉动紧固件。这会导致制品从支撑结构拆开。期望的是使紧固件抵抗住较大的撤回力以阻止制品从支撑结构无意间地拆开。在美国专利no.8,056,193和no.7,552,516中公开了已经用于将制品与支撑结构连接的现有的紧固件。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于将制品与支撑结构连接的紧固件。紧固件包括夹持臂，所述夹持臂具有第一端部部分，所述第一端部部分与基部的第一端部部分连接。夹持臂具有第二端部部分，所述第二端部部分与基部的第二端部部分间隔并且与基部的第二端部部分协同操作以形成供制品延伸的入口。
第一锁定突起从基部的内侧表面朝向夹持臂延伸到制品中的开口中。第二锁定突起从夹持臂的内侧表面延伸到制品中的第二开口中。
当趋向于使制品从支撑结构移除的撤回力施加到制品时，夹持臂弹性地偏转。夹持臂的弹性偏转使夹持臂的内侧表面的弧形部分从初始位置移动，在所述初始位置中夹持臂的内侧表面的弧形部分与制品的外侧表面间隔。夹持臂的内侧表面移动到使夹持臂的内侧表面的弧形部分布置成与制品的外侧表面抵接接合的位置。
附图说明
本发明的以上和其它特征将在参照附图考虑以下说明时变得显而易见。
图1是根据本发明构造的紧固件的放大的示意图；
图2是总体上沿着图1的线2-2得到的放大的示意性剖视图，其示出图1的紧固件的夹持臂与基部之间的关系；
图3是总体上沿着图2的线3-3得到的放大的示意性平面图，其进一步示出紧固件的构造；
图4是制品的安装部分的放大的示意性平面图，所述制品待通过图1至图3的紧固件与支撑结构连接；
图5是总体上沿着图4的线5-5得到的放大的示意性剖视图，其进一步示出制品的安装部分的构造；
图6是示出将图1至图3的紧固件与图4和图5的制品安装部分接合的方式的放大的示意性剖视图；和
图7是示出将图1至图3的紧固件与支撑结构接合以将图4和图5的制品安装部分与支撑结构连接的方式的放大的示意性剖视图。
具体实施方式
概述
图1至图3示出根据本发明构造的紧固件10。紧固件10用于将制品14的安装部分12(图4和图5)以图7中示意性地示出的方式与支撑结构18连接。
制品14的安装部分12与制品成一体地模制为单件。然而，应预料到，安装部分12可以与制品独立地形成并且与制品连接。例如，安装部分12可以通过螺钉、粘接剂或形成在安装部分和制品14的其余部分之间的接头而与制品14连接。
紧固件10(图1至图3)由聚合材料成一体地形成为单件。应预料到，紧固件10可以由任何期望的聚合材料成一体地模制为单件。所示的紧固件10由聚甲醛(pom)形成。然而，应当理解，紧固件10可以由任何不同的材料形成并且可以形成为多个互连的件。例如，紧固件10可以通过与一个或多个聚合件连接的一个或多个金属件形成。或者，紧固件10可以由金属形成。
紧固件10包括基部24(图1和图2)和夹持臂26。柔性连接器或铰链段30与基部24和夹持臂26互连并且与基部24和夹持臂26成一体地形成为单件。连接器段30可弹性地偏转以能够在基部24和夹持臂26之间发生相对移动。
基部24具有平坦的外侧表面34，所述平坦的外侧表面34与基部24的平坦的内侧表面36(图2)平行地延伸。锁定突起或凸起40从基部24朝向夹持臂26延伸。多边形的锁定突起40具有矩形的闩锁表面42，所述矩形的闩锁表面42与基部24的内侧表面36垂直地延伸。锁定突起40还具有矩形的凸轮表面44，所述矩形的凸轮表面44以与基部24的内侧表面36成一锐角延伸并且在锁定突起40的直线鼻部部分46处与闩锁表面42相交。锁定突起40部分地横过基部24的内侧表面36延伸并且与基部24的相对的边缘部分52和54(图1)间隔。
锁定突起40与基部24的第一或上(如在图2中观察)端部部分58间隔。锁定突起40布置成较接近基部24的第二或下端部部分60。锁定突起40可与形成在制品14的安装部分12中的下(如在图4和5中观察)开口64接合。下开口64具有与锁定突起40的构造相对应的矩形构造。
紧固件
为了使紧固件10(图2)能够配合到诸如车辆的仪表盘的、支撑结构中的非常有限的空间中，基部24由单个层形成。因而，基部24是较薄的，并且具有平行的平坦的内侧表面36和外侧表面34。内侧表面36可以定位成与制品14的安装部分12的平坦的后侧表面66(图5和图6)抵接接合。安装部分12(图6)的后侧表面66和内侧表面36之间的平坦的抵接接合趋向于使在仪表盘或其它支撑结构内用于接收安装部分12和紧固件10所需的空间最小化。
夹持臂26通过使连接器段30(图2)弹性地偏转而朝向和/或远离紧固件10的基部24枢转。夹持臂26具有上(如在图2中观察)端部部分72，所述上端部部分72通过连接器段30与基部24的上端部部分58连接。另外，夹持臂26具有下端部部分76，所述下端部部分76与连接器段30间隔。夹持臂26的下端部部分76与基部24的下端部部分60协同操作以形成当紧固件10和安装部分12以图6中示意性地示出的方式互连时供安装部分12延伸的入口80。
夹持臂26包括较坚硬的外段84(图2)和较柔软的内段86。夹持臂26的外段84和内段86彼此间隔开以形成夹持臂26内的空间88。夹持臂26的外段84和内段86成一体地模制为单件并且可相对于彼此弹性地偏转以减小空间88的尺寸。通过减小空间88的尺寸，夹持臂26的尺寸减小。这帮助将紧固件10插入支撑结构中的较小的开口中。
夹持臂26的外段84厚于夹持臂的内段86。这使得夹持臂的内段86比夹持臂的外段84更加柔软。应当理解，预料到夹持臂26可以根据需要构造有具有同一厚度和同一硬度的外段84和内段86。或者，夹持臂26的内段86可以具有大于夹持臂的外段84的厚度和硬度。
夹持臂26(图2)具有外侧面92，所述外侧面92背对基部24。夹持臂26的外侧面92包括弧形表面94，所述弧形表面94从连接器段30向外弓状地弯曲到端部部分96。弧形表面94的平滑渐变曲线使得用于将紧固件10插入较小的空间中所需的力逐渐增大。凸外侧表面94起到凸轮表面的功能并且当紧固件插入支撑结构中的较小开口中时朝向基部24向内压迫夹持臂26。
除了凸表面94以外，夹持臂26具有凹弧形表面102(图2)。凹表面102从凸表面94的端部部分96延伸到夹持臂26的下端部部分76。凹表面102与支撑结构协同操作以抵抗从支撑结构撤回紧固件10。
凹表面102具有曲率半径，所述曲率半径小于夹持臂26上的凸弧形表面94的曲率半径。当沿着趋向于向下(如在图2和图7中观察)拉动紧固件的方向的撤回力施加到紧固件10时，凹表面102与支撑结构18协同操作以提供凸轮作用，所述凸轮作用抵抗从支撑结构撤回紧固件并且趋向于朝向基部24以凸轮方式控制(cam)或压迫夹持臂26。通过使凹弧形表面102具有与凸弧形表面94相比较小的曲率半径，用于从支撑构件18拉出紧固件10所需的力随着紧固件相对于支撑构件向下(如在图2和图7中观察)移动而快速地增大。
夹持臂26的内段86(图2)具有内侧面108，所述内侧面108面对基部24和背对夹持臂26的外段84。夹持臂26的内侧面108包括平坦的或直线的表面112，所述平坦的或直线的表面112与基部24的内侧表面36平行地延伸。另外，夹持臂26的内段86具有弧形表面116，所述弧形表面116向内面对基部24并且向下(如在图2中观察)面对入口80。弧形表面116相对于夹持臂26的内表面86上的平坦的或直线的表面112并且相对于基部24上的内表面36成一锐角延伸。
锁定突起120从夹持臂26的内段86的内侧面108的平坦的表面112朝向基部24延伸。锁定突起120布置成比基部24上的锁定突起40更加靠近紧固件10的连接器段30。夹持臂26上的锁定突起120具有与基部24上的锁定突起40相同的构造。然而，夹持臂26上的锁定突起120沿着朝向紧固件10的连接器段30的方向从基部24上的锁定突起40偏移。
锁定突起120(图2)具有多边形构造，并且具有矩形的闩锁表面122。闩锁表面122与夹持臂26上的平坦的表面112垂直地并与基部24上的内侧表面36垂直地延伸。锁定突起120上的闩锁表面122具有与锁定突起40上的闩锁表面42相同的尺寸并且与闩锁表面42平行地延伸。锁定突起120上的凸轮表面126以与夹持臂26上的平坦的表面112成一锐角延伸。锁定突起120上的凸轮表面126在锁定突起120的直线鼻部部分128处与闩锁表面122相交。锁定突起120的鼻部部分128与锁定突起40上的鼻部部分46平行地延伸。
紧固件在制品上的安装
制品14的安装部分12包括平坦的面板134(图4和图5)，所述平坦的面板134在一对平行的侧轨136和138之间延伸。在面板134中在开口64上方(如在图4中观察)形成有上开口142。开口142和开口64具有相同的尺寸并且彼此对准。矩形的开口142从下开口64向上偏移了与在闩锁表面42和闩锁表面122之间的距离相对应的距离。
直线侧轨136和138彼此平行地延伸并且分开了这样的距离，即，所述距离与夹持臂26的平行于连接器段30所测量到的宽度相对应。这使夹持臂26能够移动到侧轨136和138之间的空间中。
在紧固件10的基部24上形成有一对凸起150和152(图1和图3)。凸起150和152(图3)从基部向外延伸了大于侧轨136和138之间的间距的距离。因此，紧固件10的基部24不能定位在侧轨之间。这确保紧固件将取向成使得夹持臂26在制品14的安装部分12上定位在侧轨136和138之间。
当紧固件10待安装在制品14上(图6)时，在制品14的安装部分12布置在紧固件10下方(如在图2中观察)的情况下，安装部分12上的上(如在图4中观察)端部部分156与入口80(图2)对准。紧固件10上的夹持臂26在安装部分12上的侧轨136和138(图4)之间与基部对准。紧固件10的基部24与制品14的安装部分12的平坦的后侧表面66(图5)对准。凸起150和152(图1和图3)防止基部24意外地定位在安装部分12的前侧。
然后，紧固件10朝向安装部分12的上端部部分156向下移动。此时，夹持臂26上的弧形表面116(图2和图6)接合安装部分12上的斜面160。与之同时地，安装部分12的端部部分156接合锁定突起40。
紧固件10朝向安装部分12的继续向下(如在图6中观察)的移动使紧固件在连接器部分30处弯曲并且使夹持臂26移动远离基部24。紧固件10的继续向下的移动使下(如在图2和图7中观察)锁定突起40移动越过安装部分12中的上(如在图4中观察)开口142。此时，夹持臂26沿着安装部分12上的侧轨136和138之间的空间移动。
上(如在图2和图6中观察)锁定突起120移动到与安装部分12的端部部分156上的凸轮表面160接合。这使得紧固件10在连接器段30处进一步弹性地弯曲并且使夹持臂26移动远离基部24。此时，夹持臂26沿着安装部分12的平坦的前侧表面164向下移动并且夹持臂26布置在侧轨136和138之间。基部24沿着安装部分12的后侧表面66向下移动。
随着紧固件10沿着安装部分12向下移动，上(如在图2和图6中观察)锁定突起120移动到与安装部分12中的上开口142(图6)对准。同时，下锁定突起40移动到与安装部分12中的下开口64对准。紧固件12的继续向下的移动使得紧固件10围绕连接器段弯曲的程度通过夹持臂26和基部24朝向彼此弹性地弯曲而降低。此时，锁定突起120移动到安装部分12中的上开口142中。与之同时地，下锁定突起40移动到安装部分12中的下开口64中。
此时，基部24上的内侧表面36(图2)与安装部分12上的后侧表面66(图5和图6)平坦地抵接接合。夹持臂26的内段86的平坦的表面112(图2和图6)与安装部分12的平坦的表面164平坦地抵接接合。这使得安装部分12以图6中示意性地示出的方式被夹紧在紧固件10的夹持臂26和基部24之间。
在对紧固件10与安装部分12的连接方式的上述说明中，紧固件说明为相对于安装部分向下移动。然而，应预料到，制品14的安装部分12可以相对于紧固件10向上移动。或者，安装部分12可以在紧固件10向下移动的同时向上移动。不管安装部分12和紧固件10如何相对于彼此移动，紧固件10上的锁定突起40和120都咬合到安装部分12中的开口142和64中。另外，基部24上的平坦的内侧表面36被压靠在安装部分12的平坦的后侧表面66上。夹持臂26上的平坦的表面112被压靠在安装部分的平坦的前侧表面164上。
当紧固件10已经以图6中示出的方式定位在安装部分12上时，仅夹持臂26的内侧面108(图2)的一部分布置成与面板134(图4)的前侧面164平坦地抵接接合。因而，夹持臂26的内部分86的内侧上的平坦的表面112布置成与安装部分12的前侧面164平坦地抵接接合。然而，夹持臂26的内段86上的弧形表面116向下(如在图6中观察)并且向外或向左远离面板134的前侧面164弯曲。这使得安装部分12的面板134中的上开口142被夹持臂26的内段86上的平坦的表面112阻塞。然而，弧形表面116与面板134的布置有下开口64的部分间隔，并且不阻塞下开口64。阻塞突起120布置在上开口142中。
紧固件和制品在支撑结构上的安装
一旦紧固件10已经以图6中示意性地示出的方式定位在安装部分12上时，紧固件10和安装部分12插入通过支撑结构18中的开口170(图7)。开口170具有矩形的构造，并且包括右侧面172和左侧面174。左侧面和右侧面彼此平行地延伸。右侧面172和左侧面174间隔开了大于安装部分12上的侧轨136和138(图4)的厚度的距离。开口170(图7)足够大，以至于当夹持臂布置成以图6中示出的方式与安装部分12接合时容纳基部24和夹持臂26的下端部部分76。
在紧固件10的连接器段30和安装部分12的端部部分156的引导下，安装部分12和紧固件10一起向上移动到开口170中。此时，基部24上的外侧表面34沿着开口170的右侧面172(图7)移动并且接合开口170的右侧面172。同时，开口170的左下(如在图7中观察)拐角，即，由支撑结构18的左侧面174和下主侧表面178所形成的拐角，接合夹持臂26的外段84上的凸外侧表面94。
施加在夹持臂26上的力将夹持臂26的内段86稳固地压靠在安装部分12中的面板134的前侧表面164上。同时，开口170的右侧面172将基部24稳固地压靠在面板134的后侧表面66上。
继续施加到安装部分12上的指向上(如在图7中观察)的力导致夹持臂26的外段84朝向夹持臂26的内段86向内以凸轮方式加压。此时，夹持臂26的外段84和内段86二者弹性地变形。然而，夹持臂26的内段86薄于夹持臂26的外段84并且比夹持臂26的外段84更加柔软。因此，内段86比外段84弹性变形到更大的程度。
此时，夹持臂26的部分86的内侧上的弧形表面116被加压到与面板134的前侧面164平坦地抵接接合。随着夹持臂26被弹性地压缩并且在内段86已经充分地偏转到使整个弧形表面116移动到与面板134的前侧面164平坦地抵接接合之后，夹持臂26的外段84被进一步偏转以进一步压缩夹持臂26。随着夹持臂26通过与支撑结构18的其中形成有开口170的部分接合而弹性地压缩，夹持臂的外段84和内段86之间的空间88的尺寸减小。
随着安装部分和紧固件10继续相对于支撑结构18向上(如在图7中观察)移动，夹持臂26与开口170的侧面174接合的区域沿着夹持臂移动到肩部184。肩部184形成在夹持臂26上的凸侧表面94和凹表面102之间。
随着肩部184向上移动通过支撑结构18中的开口170，夹持臂26开始弹性地膨胀。此时，凹表面102(图7)沿着开口170的左侧面174移动。随着夹持臂26弹性地膨胀，空间88的尺寸增大，并且外段84移动远离夹持臂的内段86。同时，夹持臂26的内段86上的弧形表面116开始移动远离面板134的前侧面164。
随着紧固件10和安装部分12继续向上移动，在凹表面102沿着开口170的左侧面174滑动的同时基部24沿着开口170的右侧面172滑动。几乎同时地，紧固件10上的球形凸起192和194移动到与支撑结构18的下主侧表面178接合。此时，安装部分12和紧固件10的向上移动在紧固件相对于支撑结构18处于图7中示意性地示出的位置的情况下被中断。
同时，夹持臂26的外段84和内段86的弹性将使夹持臂的内段86上的弧形表面116移动远离安装部分12的前侧面164。锁定突起40和120将布置在安装部分12中的开口64和142中以将制品14的安装部分12牢固地保持在支持结构18上的适当位置中。
紧固件撤回阻力
一旦安装部分12和紧固件10已经以图7中示出的方式被安装到支撑结构18中，则紧固件10抵抗从支撑结构18撤回制品14的安装部分12。因而，如果向下(如在图7中观察)的力施加至制品14的安装部分12，则该力从安装部分传递到紧固件10上的锁定突起40和120。这使得紧固件10借助制品14的安装部分12被向下(如在图7中观察)拉动。
随着紧固件10被向下拉动，夹持臂26上的凹表面102接合开口170的左侧面174。此时，弓状弯曲的凹表面102朝向基部24向内以凸轮方式加压夹持臂26。该凸轮作用使得夹持臂26的内段86被稳固地压靠在安装部分12中的面板134的前侧面164上。该力将夹持臂26上的锁定突起120牢固地保持在制品14的安装部分12中的开口142中。
另外，在开口170的左侧面174与夹持臂26上的凹表面102之间传递的力将基部24的后侧表面34稳固地压靠在开口170的右侧面172上。这导致锁定突起40被牢固地保持在安装部分12中的开口64中。因而，施加到制品14的、趋向于从紧固件10拉动安装部分12的力仅仅导致锁定突起40和120被更加稳固地加压到安装部分12的开口64和142中。
在紧固件10已经向下移动的距离足以使凹表面102沿着开口170的左(如在图7中观察)侧面174移动了凹表面102的大约一半时，夹持臂26的下端部部分76和弧形表面116将已经通过凹表面102与开口170的左(如在图7中观察)部分之间的凸轮方式相互作用而被稳固地压靠在安装部分12的前侧面164上。一旦夹持臂26的内段86已经通过支撑结构18与凹表面102之间的凸轮作用而被稳固地压靠在安装部分12的前侧面164上，则紧固件10的任何进一步向下的移动都将要求紧固件10的较坚硬的外段84在由支撑结构18施加在凹表面102上的力的影响下偏转。
由于凹表面102具有较小的曲率半径，因此在紧固件可以被进一步向下拉动之前，将在凹表面102与支撑结构18之间必需传递较大的力。仅通过施加足以导致夹持臂26的外段84弹性偏转的力，紧固件10才可以被拉动通过开口170。开口170和凹表面102之间的相互作用导致制品14的安装部分12被稳固地夹紧在夹持臂26和基部24之间。该牢固的夹紧作用使得从制品14的安装部分12剥离或脱离紧固件10即便是可能的也将变得极端困难。
如果期望从支撑结构18移除安装部分12和紧固件10，则通过面板134的前侧面与夹持臂26的内段86之间的空间向上插入较薄的工具。该工具被扭转以向夹持臂26的内段86施加使夹持臂26的内段86向左(如在图7中观察)偏转且使锁定突起120从安装部分12中的上开口142移动的力。随后对安装部分12的向下拉动导致安装部分向下移动经过锁定突起120的鼻部部分128，从安装部分12部分地释放紧固件10。随后施加到安装部分12的向下的力能够从支撑结构18中的开口170拉动安装部分和紧固件。