专利名称：螺旋弯曲树型紧固件的制作方法
技术领域：
本发明涉及紧固件，更具体地涉及“推入”或“压入”紧固件类型的紧固件。
在现有技术中已知多种类型及型式的“推入”或“压入”紧固件。典型地，它们安排成能轴向推压入工件的预成形孔中，通过侧向延伸的柔性舌片或翼形件接合在孔中。工件可以是某种类型的板，紧固件用来固定另一块板、或成型带等。
这些紧固件常称为树形紧固件，因为柔性舌片或翼形件从主体部分延伸出好象树枝从树干延伸出来那样。
这样紧固件存在的问题是在安装或插入力和移出力之间的关系。理想地，在许多情况下要求有插入力很低而移出力很高的设计。在很多现有技术设计中，这些力几乎相等。为了减少抵抗安装(或插入)的力及增加抵抗移出的力的企图典型地包括改变舌片的形状，倾斜角或舌片与主体部分连接的方式。这些改变一般有勉强够格的价值。
另外的问题，包括难以保持紧固件对中在孔中，使它有较少的晃出倾向。另外，也难以没有过压的特点，如像伞状的弹性可自动缩开的头部，而把舌片保持弯曲在孔中阻止晃动及转动。
现有技术提供了树型紧固件。举例，US4728238示出包括头部及主体的整体推压紧固件，主体包括一般为非圆形截面，有多个一般是平的轴向延伸的面。主体的各平面带有多个轴向隔开的柔软的弹性翼形件；翼形件可沿与平面连接的直线弯曲。从至少一个所述的平面延伸出并以间隔的关系沿着该平面设置的某些翼形件是以斜角设置的，使得沿头部方向倾斜。还包括与某些翼形件各成整体形成的装置，与把紧固件插入孔中要求的力相比增加把紧固件从相应的孔中脱出要求的力。然而，这种紧固件不能自对中，当前后偏移时会跑出孔外。脱出它所要求的力是不一致的。
US4776739示出可插入工件一个孔中的整体可再用的塑料推入式紧固件，包括一头部和一主体部分，主全部分整体地制成在头部的一侧，其纵轴线从头部延伸出，并有一特殊的横截面，还有在主体一侧其长度的中部有横向延伸的鳍，使鳍与特殊的主体部分配合阻止紧固件从特殊的工件孔中拔出，通过迫使主体横截面的周边对着工件孔的内壁把主体的纵轴线与孔的中心轴线对中。虽然这种紧固件是自对中的，但它与孔壁有很少的接触。结果，紧固件可在薄板中摇动。对于抽出及插入该紧固件要求的力之间的比率很低，接近于1∶1。
简言之，在技术上，希望能提供一种树型紧固件有能力保持在孔中对中，并能保持弯曲在孔中而不要用过份的推压，抽出紧固件比插入孔中难得多。本发明就提供了这种紧固件。
本发明提供了一种螺旋弯曲树型紧固件，它可以可移出地插入板的孔中，但是相对孔，称出力要大于插入力。这种紧固件在很多工业，例如汽车制造业中，有潜在的应用，它可以用来固定门板或内装璜件，或作为刹车和燃油管夹的紧固件。
本发明的螺旋弯曲树型紧固件具有一头部和一个从头部轴向延伸出来的具有轴线的细长的主体。细长主体横截面的最大范围基本等于要插入紧固件的孔的最大范围。因此，当紧固件插入这种孔中，细长主体合适地配合在孔中。本发明的紧固件这个特点比许多现有技术紧固件提供了决定的优点。
细长主体有多个柔性鳍，以与主体的轴线成斜角设在其上。当从主体的轴线径向测量时，各鳍有一部分延伸出的距离大于要插入的孔的孔缘到轴线的距离，因此鳍可以弯曲对着该孔壁，并在通过孔后弹出在板内使紧固件牢固地固紧在里面，并阻止从孔中非故意地移出。
下面通过附图及实施例详细说明本发明，附图中
图1是本发明螺旋弯曲树型紧固件的最佳实施例的侧视图；图2是沿图1中2—2线所视的最佳实施例的另一个侧视图；图3是沿图1中3—3线剖切的最佳实施例的横剖面图；图4是本发明螺旋弯曲树型紧固件另一实施例的侧视图；图5是沿图4中5—5线剖切的最佳实施例的横剖面图；图6是本发明另一实施例的侧视图；图7是沿图6中7—7线剖切的该实施例的横剖面图。
图1是本发明螺旋弯曲树型紧固件10的最佳实施例的侧视图。紧固件10有一头部12，包括一上头部14和一冠状下头部16，中间隔着轴向隔块18。
平的主体20从头部12轴向延伸出来，两者具有共同的轴线。一个凸缘22轴向沿着平的主体20延伸；另一个凸缘22(图1中不能看到)轴向沿着主体20的另一侧延伸。在平的主体20的两侧有多个柔性的鳍24，设成与主体20的轴成一定的斜角。鳍24是平的，可以相互平行。另外，鳍24可以与主体20垂直，或与其成一角度。
螺旋弯曲树型紧固件10还有锥形倒圆尖端26，它也与平的主体20同轴线。锥形倒圆尖端26最大直径等于平的主体20的宽度(如图1所示)，而这两个值基本与紧固件要配入的孔径相等。
从图1转到图2，图2是沿图1中2—2线从左到右看的螺旋弯曲树型紧固件10的另一个侧视图。可看出在平的主体20两侧的柔性鳍24；在平的主体20左侧的鳍24是背离看图者往下倾斜，而在平的主体20右侧的鳍24是向着看图者往下倾斜。更重要的是，对于我们现在的讨论而言，各鳍24的一部分28从平的主体20向外延伸超过锥形倒圆尖端26的最大宽度范围。这些部分28设计成与孔壁干涉配合，孔径基本与锥形倒圆尖端26的最大直径相等，通过弯曲顶着壁，然后往外拔，螺旋弯曲树型紧固件10可不动地固定在孔中。
本专业技术人员很容易理解，柔性鳍24本身是倾斜地设在平的主体29上，各沿轴向有一定的范围，与现有技术的鳍的外缘与紧固件的轴线垂直是不同的。因此，当紧固件10插入穿过薄板的孔中，一些柔性鳍24将总是弯曲压在孔壁上。本发明紧固件10的特点，一当其插入合适尺寸的孔中，能保证其不晃动或转动。
另外，由于柔性鳍24与平的主体20间有倾斜的关系，鳍24的弯曲有一径向及一轴向分量。这使紧固件10，特别是柔性鳍24与孔壁有连续的表面接触，有不需要对紧固件提供过份推压的特点。
下面参见图3，图3是沿图1中3—3线剖切的紧固件10的横剖面图。平的主体20的宽度是在相对两个角部30之间测量的，该宽度基本等于用紧固件10的孔的孔径(如圆32所示)。在横剖面图中显示为突块的凸缘22具有相互分开同样量的顶部34。因此，很容易理解凸缘22给紧固件10提供了保持在与圆32基本同样直径的孔中对中。
再转到柔性鳍24，可注意到一些部分28在圆32的圆周之外。柔性鳍24的该特点及这些部分28给螺旋弯曲树型紧固件10保持固定在直径基本等于圆32的直径的孔中，而不晃动及移动的能力。
参见图1，柔性鳍24有足够数目及间隔，使得总有一套鳍固定在孔中阻止晃动，转动和移动。柔性鳍24相应的间隔也导致可以紧配合在多种厚度的板中。鳍的这些径向弯曲消除了对伞形的可伸缩头部的要求，否则紧固件成本就要明显地增加。
如上所述，主体20设计成把紧固件10保持在孔中对中，因此柔性鳍24与壁有最大的及可控制的接触而改进了固紧作用。
通过改变设计参数可预先确定紧固件10的插入力及拔出力。
首先转到与插入力有关的参数，柔性鳍24的一些部分28超出紧固件10设计用于的孔的圆周的量，及其与孔壁的干涉配合与插入力有直接关系。
缩小角36(柔性鳍24与紧固件10的轴线的斜角)提供了更好的导入，及允许鳍24能更方便地弯曲，因而降低了插入力。另外，通过减小鳍24的厚度一薄鳍24可更容易地弯曲而降低了插入力。
最后，通过加大角38(鳍24的边40的锐度)，鳍24被强制沿径向弯曲。
应注意在插入时，完全穿过孔的柔性鳍24可以从弯曲复原，并重新在板的下侧再呈现平板状态。参见图3，插入导向边41远离平的主体20与孔壁结触。这样保证在插入时鳍24很容易弯曲使得比较容易插入紧固件10。
相反地，当从板中拔出时，鳍24的拔出导向边42与孔壁接触，靠近平的主体20。这样在拔出时阻止鳍24的弯曲，增加了固紧力。应该注意，在通过时，拔出导向边42(如图3所示)可以是圆的一段。
几个其它因素也使固紧力增加。另外，如前述，通过增加柔性鳍24的一些部分28延伸超过紧固件10设计用于孔的周边的量，特提供更大的干涉配合，使移出力增加。
通过减小角度36，也就是使柔性鳍24与紧固件10的轴线的斜角减小，鳍24不很容易弯曲，而防止紧固件10从孔中拔出。当然，通过增加鳍24的厚度，会增加拔出力，由于更厚的鳍24是更坚硬，不容易弯曲。
最后，通过减小角44(鳍的拔出导向边42的锐角)，可防止鳍24弯曲，使拔出更困难。
下面参见图4—7，这些图示出了另外两个实施例，只对它们与图1到图3的实施例的不同点讨论以说明它们之间的不同点。图4示出螺旋弯曲树型紧固件50的第一个另外的实施例，与八个相对，紧固件50只有6个柔性鳍52设在平的主体54的每一侧，与图1相比，鳍52与紧固件50的轴线的斜角更小。
图5是沿图4中5—5线截取的紧固件50的横剖面图。可见鳍52的拔出导向边56是直的，与图3中弯曲的拔出导向边42不一样。
图6示出螺旋弯曲树型紧固件60的第二个另外的实施例，与图1实施例一样，紧固件60有八个柔性鳍62以斜角设在平的主体64上。
图7是沿图6中7—7线截取的紧固件60的横剖面图。鳍62的形状基本与图5中鳍52的形状一样，除了拔出导向边66与平的主体64的夹角比拔出导向边56与平的主体54的夹角更小。
本发明的紧固件由于其多功能性可以用来代替大多数称为圣诞树紧固件。可以用于宽的板厚的变化，特别由于空间限制过份推压是一个问题的地方，或者在不需要高的插入力作过分推压的地方。
在汽车工业中，本发明的紧固件可用来固定门板和内装璜，或作为刹车和燃油管路夹头的紧固件。还可用于通常用树型紧固件的螺旋焊接中，以及其它的用途中。
本发明紧固件可用聚合树脂、塑料，和通常为本专业技术人员在制造树型紧固件时应用的材料使用注射模制造。尼龙是合适的材料中的一个实例。
总之，本发明螺旋弯曲树型紧固件，这样称呼是因为提出柔性鳍的斜向是螺旋地绕着主体，其特点是平稳地非逐渐增长的地安装，低的插入力及高的固紧力；可定做成能满足应用中专门要求的能力；重复应用性；不需要过分推压；在各种板的厚度中紧配合而不会晃动及转动；坚固性，易于制造及加工；低成本；自对中和稳定性。
对本专业技术人员可作出本发明紧固件的改型是很明显的，但仍不会使改型的紧固件超出下面所附权利要求书的范围。
权利要求
1.一种螺旋弯曲树型紧固件，可用作可移出地插入板的孔中，包括一头部；一个有轴线并轴向从所述的头部延伸出的细长的主体；在所述的主体上的多个柔性鳍，所述的柔性鳍以与所述的轴线夹一斜角，轴向沿所述的细长主体设置，各个所述的鳍有一部分从所述的轴线延伸出距离大于所述的孔边到所述的轴线之间的距离，因而，当所述的紧固件插入所述的孔中，所述的柔性鳍弯曲对着孔壁而把紧固件夹持在孔中。
2.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的柔性鳍相互平行。
3.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的柔性鳍从所述的细长主体垂直地延伸出来。
4.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于各个所述的柔性鳍包括一上端及一下端，所述的上端比所述的下端更接近所述的头部，各个所述的柔性鳍从所述的轴线延伸出距离大于所述的孔缘与所述的轴线之间距离的部分与所述的上端及下端的距离更靠近所述的上端。
5.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的头部包括靠近所述的细长主体的弹性下面头部，及与所述下面头部连接的但与它隔开距离的上面头部。
6.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的细长主体在与所述的头部相对一端收缩到一尖端。
7.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的细长主体有两侧，所述的多个柔性鳍沿着所述的细长主体两侧中一侧轴向设置。
8.按照权利要求7的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于还包括第二多个柔性鳍，与所述的轴线夹一斜角沿着所述的细长主体两侧中另一侧轴向设置，所述的第二多个柔性鳍中各个都有从所述的轴线延伸出距离大于所述的孔缘与所述的轴线之间距离的部分，因此当所述紧固件插入孔中时，所述的柔性鳍弯曲对着孔壁而把紧固件夹持在孔中。
9.按照权利要求8的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于在所述的多个柔性鳍中的柔性鳍相互平行，并且所述的第二多个柔性鳍中的柔性鳍相互平行。
10.按照权利要求8的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的多个柔性鳍中的柔性鳍从所述的细长主体垂直地延伸出，并且所述的第二多个柔性鳍中的柔性鳍也从所述的细长主体垂直地延伸出。
11.按照权利要求7的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的细长主体有扁平横截面。
12.按照权利要求7的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的细长主体的两侧中至少一侧还包括一轴向延伸的凸缘。
13.按照权利要求7的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的柔性鳍有一上端及一下端，所述的上端比所述的下端更接近所述的头部，各个所述的柔性鳍从所述的轴线延伸出距离大于所述的孔缘与所述的轴线之间距离的部分与所述的上端及下端的距离中更靠近所述的上端。
14.按照权利要求8的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的第二多个柔性鳍中的柔性鳍有一上端及一下端，所述的上端比所述的下端更接近所述的头部，各个所述的第二多个柔性鳍中的柔性鳍从所述的轴线延伸出的距离大于所述的孔缘与所述的轴线之间的距离的部分与所述的上端及下端的距离中更接近所述的上端。
15.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于还包括一锥形倒圆尖端，设在与所述的细长主体上与所述的头部相对的一端。
16.按照权利要求1的螺旋弯曲树型紧固件，其特征在于所述的细长主体的横截面最大范围基本等于所述孔的最大范围，使得在插入时所述的细长主体可合适地配合在所述的孔中，并且所述的细长主体可以维持在与相对所述的孔的中心的一固定的距离。
全文摘要
一种螺旋弯曲树型紧固件，包括一头部和一个从头部轴向延伸出并终止于一个锥形倒圆尖端的主体。在主体的每一边有多个柔性鳍，与紧固件的轴成斜角，各鳍的一部分从主体轴线径向延伸超出锥形倒圆尖端的径向范围。鳍弯曲对着合适尺寸孔的壁，把紧固件固定在孔中，并成型为如果要求或需要可无损地拔出，但要比原始插入要困难一些。
文档编号F16B15/06GK1129294SQ9511656
公开日1996年8月21日 申请日期1995年9月11日 优先权日1994年9月12日
发明者凯瑟林·A·苏黎万, 布赖恩·R·彼克 申请人:伊利诺斯工具制造公司