磁性闩锁和车辆容器及系统的制作方法

磁性闩锁和车辆容器及系统
1.相关申请
2.本技术要求2020年5月22日提交的申请号为63/028,564的美国临时专利申请和2021年5月18日提交的申请号为17/322,917的美国非临时专利申请的优先权。该美国非临时专利申请是部分继续申请，要求申请日为2009年5月13日的案件号为p055、申请号为12/464,867、专利号为8615852的标题为“magnetic fastener clip(磁性紧固件夹)”的美国专利申请的优先权。该美国非临时专利申请是部分继续申请，要求申请日为2019年9月15日的案件号为p049
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h、申请号为16/571,185、专利号为10,995,783的标题为“fastener clip assembly with a dome and limiters(具有拱顶和限制器的紧固件夹组件)”的美国专利申请的优先权，在此通过引用并入这些美国专利申请的全部公开内容。
技术领域
3.本发明一般而言涉及用于闩锁物体的装置，并且更特别地涉及一种磁性闩锁和/或阻尼器，用于将盖子牢固地关闭到车辆中的容器，并且用于阻尼和吸收容器、车辆底盘、储存隔室、盖、遮阳帘或任何合适的盖子或门中的振动。


背景技术：

4.当前有许多机械装置可用于将盖子闩锁到车辆中的容器(诸如中央控制台)。传统的机械闩锁复杂，需要塑料或钢弹簧，并且接合导致令人不快的振动和噪音。而且，随着时间的流逝，塑料劣化，因此，塑料弹簧闩锁失去它们的弹性，从而导致bsr——嗡嗡声、吱吱声和嘎嘎声(buzz,squeak and rattles)。类似地，塑料闩锁和弹簧组合也劣化，也导致不想要的bsr。
5.传统的机械闩锁需要两个动作，即，挤压和提升，这两个动作需要多个动作和操纵。在美国专利号9,738,227、9,963,923、7,240,941、9,919,654和10,352,071中描述了这样的机械闩锁的示例，这些美国专利均通过引用并入。
6.如这里所使用，“本体面板”是指例如被附接到车辆的任何内部或外部结构，诸如塑料或金属内部装饰件或任何内部装饰件。本体面板可以是任何合适的外部本体面板，诸如挡泥板、保险杠、四开面板或门面板。车辆的底盘可以包括任何基板、顶、板、本体面板、结构框架、底盘部件或子部件、支撑部件、壁或任何合适的物体或组合。
7.汽车应用中的传统机械闩锁具有暴露的磁体，这使这些磁体暴露于像塑料和金属的其它表面，从而导致振动、颤动、嘎嘎声、嗡嗡声和(bsr)。
8.传统机械闩锁的现有缺点的问题包括依靠塑料闩锁来保持张紧以避免嘎嘎声。然而，塑料触点上的塑料容易摩擦和发出嘎嘎声。传统闩锁依靠塑料闩锁来充当弹簧，以及依靠钩以接合销或撞针板或边框。另一缺点是：随着时间的流逝，塑料闩锁的弹力或弹性劣化，因此闩锁承受的张力较小或没有张力，从而导致嘎嘎声和bsr。而且，闩锁与对应边框均由塑料制成，因而，当闩锁和边框相互撞击时，结果是塑料与塑料接触或碰撞。包括闩锁、边框、箱和盖子的塑料部件由于从关闭、打开或道路振动吸收能量而振动。塑料部件产生的这
些振动导致关闭、打开或嘎嘎声，从而产生塑料喀哒声或细小声音，这些声音与反映低质量、廉价感(如果不便宜)的声音相关联。
9.作为结果，可能导致下垂、磨损、吱吱声、嘎嘎声、嗡嗡声、腐蚀和失去弹性以及失去密封，尤其是在多年的车辆运行以及暴露于振动和其它环境条件之后。因此，这些机械闩锁不提供足够的质量感。
10.一旦安装，在汽车的使用期间，容器或隔室有时被乘客接触或推动。在各种环境条件下，例如在存在各种振幅和频率水平的振动的情况下，通常需要闩锁以将盖子固定在容器上。此外，闩锁装置应防止或最小化可能引起车辆乘员的注意或以其它方式弱化附接的嗡嗡声、嘎嘎声或任何其它类型噪声的量。又进一步，闩锁的另一要求是闩锁适应各种水平的塑料和片金属曲率、厚度和生产公差诸如在例如盖子以及容器中的各种尺寸。传统闩锁通常不充分接近塑料和片金属厚度的范围，并且不最小化或消除嗡嗡声和嘎嘎声，并且不充分适应生产公差的变化。作为结果，在这些条件下，这些闩锁不将盖子正确地关闭到容器，振动或更严重地断裂或以其它方式失效。如果闩锁断裂，则盖子将振动并在道路中的颠簸处打开，再次出现噪声、bsr和美学上不期望的外观。此外，更换已安装的损坏的闩锁会很困难。


技术实现要素：

11.一种用于车辆中的容器的盖子和箱的磁性闩锁包括可拆卸地连接至盖子的至少一个包覆成型磁体。通过包覆成型磁体磁性吸引金属部。至少一个包覆成型磁体被连接到箱，该箱具有与盖子包覆成型磁体的磁性吸引，以磁性地打开和关闭容器的盖子和箱。磁体上的包覆成型件用振动阻尼材料(诸如橡胶)封装磁体。金属部可以是第二至少一个包覆成型磁体。容器可以是中央控制台、手套箱、烟灰缸、行李箱、天窗遮阳帘、盖。可以在包覆成型件的一侧上形成矛、夹、叉或其它合适的紧固件，以允许插入和附接到盖子上的对应的孔。
12.除了其它优点外，振动阻尼材料(诸如橡胶保险杠)具有多种用途：将箱锁紧以及bsr对抗措施、防吱吱作响、吸收振动、阻尼机械振动、防止嘎嘎声。通过移除包覆成型磁体并更换而不是更换整个传统机械闩锁，容易更换包覆成型磁体。另一优点是：由于闩锁通过磁力而关闭并保持关闭，因此没有机械磨损。
13.磁性闩锁相对容易促进盖子或本体面板与容器(诸如中央控制台、手套箱、车辆门隔室、天窗盖、天窗部分、仪表面板结构)的附接。
14.即使磁体稍微劣化，磁体几何形状、橡胶包覆成型件的设计以及磁体之间的设计距离也允许自调整，使得橡胶和磁体一起劣化，并且它们补偿它们各自的劣化。例如，当磁体由于自然劣化或由于使用或环境条件(热、振动、压力、日晒、撞击、磁场和电场、空气、水、湿度等)而随时间的流逝产生较低的磁场时，橡胶包覆成型件可以被设计得更薄，以补偿减小的磁场。通过选择具有期望的以上特征组合的化合物、聚合物、橡胶，橡胶包覆成型件材料可以被设计成响应于相同的以上条件而减小厚度并因而减小在箱与盖子磁体之间的距离。箱磁体与盖子磁体之间的较薄的包覆成型层减小了磁体之间的距离，因而维持在箱磁体与盖子磁体之间的大致类似的吸引力。因而，即使多年使用也无需更换磁体或包覆成型件。而且，由于磁体劣化的适应性补偿维持了相当大的吸引力，因此减少或消除了嘎嘎声、嗡嗡声、噪音、刺耳度和振动。
15.除了其它优点外，随着磁体组件上的盖子接近磁性包覆成型件时，磁体将自动对准并与磁性托架附接，从而非常容易地将箱关闭到盖子，并且比传统上可能的方法明显容易。根据一个实施例的磁性闩锁提供在盖子与箱之间的大致零间隙。与需要猛关而导致不愉快的振动和声音的传统容器相比，将盖子关闭到箱上非常容易并且不需要或只需相对低水平的关闭力。此外，拔出力是单运动拉动而不是挤压和拉动，并且作为结果提供了许多人体工程学优点。例如，相对低水平的关闭力对于反复关闭盖子的操作者特别有利。将盖子盲关到隔室中所需的相对低水平的关闭力增加生产率，并可能导致更安静的操作，并且甚至产生更少的伤害(包括与重复性压力综合症相关的伤害)。此外，通过选择单个包覆成型磁体或减少用于不同容器的包覆成型磁体的数目，即使具有不同的曲率和厚度，也消除了更换期间的混淆，因为对于所有或大多数容器或隔室使用相同类型或数目减少的包覆成型磁体。因而，维修人员不必担心选择了错误的紧固件。
16.此外，包覆成型磁体不断适应环境条件(诸如车辆挠曲、乘客推动、振动和热膨胀)的改变。例如，另外地或与上述适应特征结合，磁性闩锁可以适应热膨胀的改变，尤其是由于关于车辆底盘部件的相异金属之间和/或塑料部件(诸如附接到金属车辆底盘的内部装饰件面板)之间的热膨胀率不同而引起的热膨胀的改变。包覆成型磁体也可以紧固到塑料和/或金属接合结构。磁性闩锁可以由防腐蚀材料(诸如塑料或经处理的金属)制成，以提供长的可靠使用寿命。
17.又另一优点是：使用相对廉价的制造过程和材料，磁性闩锁相对容易制造。磁性闩锁的使用减少了生产成本，增加了工人生产率和效率，提高了可靠性和质量，并减少总体车辆组装、保修和维护成本。磁性闩锁将诸如盖子之类的盖子牢固地附接到中央控制台或手套箱，使得磁性闩锁在短期和长期都提高了可靠性，同时进一步提高了车辆安全和质量。
附图说明
18.图1至图7是容器或控制台和磁性闩锁组件的各种视图；
19.图8至图16是根据一个实施例的包覆成型的闩锁组件的各种视图；
20.图17至图23是根据一个实施例的夹闩锁组件的各种视图；并且
21.图24至图30是根据一个实施例的拱顶或帽夹闩锁组件的各种视图。
具体实施方式
22.图1至图7是容器或控制台10和磁性闩锁组件40的各种视图，该容器或控制台10包括盖子20和箱30。容器10可以是中央控制台、手套箱、烟灰缸、行李箱、光学眼镜储存盒、保险丝盒、天窗遮阳帘或盖或任何合适的车辆容器。
23.图1示出了用于盖子20和箱30的磁性闩锁40包括至少一个盖子闩锁50和至少一个箱闩锁60以及铰链70。虽然示出了多对盖子闩锁50和箱闩锁60的各种实施例，但是可以使用1、2、3、4、5个盖子闩锁50和箱闩锁60对。类似地，可以使用诸如2、6、10、20或更多对的更少或更多的磁体。
24.如下文将描述，详细地描述了所述至少一个盖子闩锁50和至少一个箱闩锁60的若干实施例。不同的实施例提供了用于连接和布置磁体的创造性解决方案，以满足宽范围的磁性闩锁要求。
25.图2是容器或控制台10的侧视图。盖子闩锁50进一步包括：盖子磁性保持器250；和磁性材料252，该磁性材料252被附接到盖子磁性保持器250；盖子紧固件700，该盖子紧固件700被附接到盖子磁性保持器250，用于附接到盖子20。箱闩锁60进一步包括：盖子磁性保持器260和被附接到该盖子磁性保持器260的磁性材料262；盖子紧固件700，该盖子紧固件700被附接到盖子磁性保持器260，用于附接到箱300。盖子闩锁50和箱闩锁60包括振动阻尼材料，以磁性地打开和关闭容器10的盖子20和箱30。磁性材料252、262是以下材料中的至少一种：磁体或具有与磁体的磁性吸引的金属。例如，盖子磁性材料252可以是钢、钢合金、铁或任何磁性材料，而箱磁性材料262可以是磁体，或者反之亦然。替换地，盖子磁性材料252和箱磁性材料262都可以是磁体。根据一个实施例，盖子磁体252上的磁极从北向南对准，并且箱磁体262上的磁极从南向北对准。
26.盖子磁体252被附接到盖子磁性保持器250，并且箱磁体262经由以下方式中的至少一种被附接到箱磁性保持器260：胶；热焊接；超声焊接；包覆成型；机械紧固；金属夹；塑料夹；压配合；以及被压入对应的箱孔80和盖子孔90中的矛。根据一个实施例，振动阻尼材料是橡胶。下面描述盖子磁性保持器250和箱磁性保持器260(诸如包覆成型磁体、载体上的包覆成型件以及磁体252、262b)的各种实施例。
27.图3示出了所述至少一个盖子闩锁50紧固至对应的盖子插槽80。所述至少一个箱闩锁60紧固至对应的盖子插槽90。在盖子20和30的与容器10的铰链70侧相反的开口端处，盖子和箱紧固件700可以附接到盖子20和箱30的内侧部分。
28.下面将描述紧固件700的不同实施例，以对宽范围的紧固要求提供创造性解决方案。
29.图4是在打开位置中的容器10的视图；图5是在打开位置中的容器10的侧视图。
30.图6是在关闭位置中的容器10的透视图。如图3中也示出，根据一个实施例的磁性闩锁40提供在盖子20与箱30之间的大致零间隙。可以通过接触的盖子闩锁50和箱闩锁60形成该零间隙。根据一个实施例，支架或耐磨材料位于盖子闩锁50和箱闩锁60之间，并提供与盖子闩锁50及箱闩锁60的接触，以如前所述补偿老化。
31.图7示出了将包覆成型磁体50、60紧固到对应的盖子插槽80和盖子插槽90的紧固件700的三个不同实施例。将描述其它紧固实施例。
32.图8至图16是根据一个实施例的包覆成型的闩锁组件的各种视图。
33.图8、图9和图10是示出在打开位置和关闭位置中的盖子闩锁50和箱闩锁60的侧视图。紧固件700将盖子闩锁50和箱闩锁60紧固到对应的盖子插槽80和盖子插槽90。
34.根据一个实施例，盖子闩锁50是包覆成型磁体1150，并且箱闩锁60是包覆成型磁体1160。
35.图11至图12示出了磁性闩锁1140包括至少一个盖子包覆成型磁体1150和至少一个箱包覆成型磁体1160。磁体252、262可以经由注射成型用橡胶包覆成型。在该实施例中的紧固件700是通过注射成型而形成的矛，使得这些矛1700被形成为注射成型的磁体1150和注射成型的磁体1160的一部分。矛1700被形成在盖子包覆成型磁体1150的与盖子磁体252相反的一侧上，以附接到盖子20上的对应孔80。矛1700被形成在箱包覆成型磁体1160的与箱磁体262相反的一侧上，以附接到箱90上的对应孔。
36.虽然示出了多对盖子与箱包覆成型磁体1150、1160的各种实施例，但是可以使用
1、2、3、4、5个包覆成型磁体1150、1160。可以使用更少或更多的磁体诸如2、6、10、20或更多对。
37.如图3中也示出，所述至少一个盖子包覆成型磁体1150紧固到对应的盖子插槽80。类似地，所述至少一个盖子包覆成型磁体1160紧固到对应的盖子插槽90。
38.根据一个实施例，包覆成型件1150、1160包括以下材料中的至少一种：聚丙烯；玻璃填料；乙缩醛；塑料；乙烯基材料；橡胶；增塑溶胶；塑料；乙缩醛；聚缩醛；聚甲醛；尼龙；玻璃纤维和碳纤维以及丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯(abs)或任何合适的材料。例如，包覆成型件1150、1160由足够挠性以支撑磁体252、262并挠曲的任何材料制成。
39.硬度可以在70与80之间，但是可以小于70和大于80。例如，硬度可以在50与100之间。
40.图17至图23是根据一个实施例的夹闩锁组件1740的各种视图。盖子磁性保持器250、1750进一步包括盖子载体1850，该盖子载体1850包括盖子肋1852，并且盖子载体1850和盖子磁体252被包覆成型1854。箱子磁性保持器260、1760进一步包括具有箱肋1862的箱载体1860，并且该箱载体1860和箱磁体262被包覆成型1864。盖子紧固件700是盖子夹1856，并且箱紧固件700是箱夹1866。该盖子夹1856被插入并附接到盖子肋1852。该箱夹1866被插入并附接到箱肋1862。因而，通过将盖子夹1856插入到盖子插槽80中，可以将整个盖子磁性保持器1750夹入盖子20中。类似地，通过将箱夹1866插入到盖子插槽90中，可以将整个箱磁性保持器1760夹入箱30中。
41.根据一个实施例，在将盖子磁性保持器1750插入到盖子20中以及将盖子夹1856插入到盖子插槽80中期间，将对准叉1770插入到对应的插槽80、90中，以提供对准。类似地，在插入期间将对准叉1770插入到对应的插槽80、90中以提供对准，通过将箱夹1866插入到盖子插槽90中，可以将整个箱磁性保持器1760夹入到箱30中。
42.图23示出了根据一个实施例的夹1856、1866的不同视图。夹1856、1866可以是如在此通过引用并入的termax的专利us6,718,599和us7,188,392中所述的夹。
43.图24至图30是根据一个实施例的拱顶或帽夹闩锁组件的各种实施例。
44.盖子磁性保持器250、2450进一步包括盖子载体2450，该盖子载体2450包括从盖子载体2450延伸的盖子叉2456，该盖子叉2456包括侧翼2510以向外弹入盖子插槽80中。随着将盖子叉2456和箱叉2466插入到插槽80、90中时，侧翼2510向内弹起以允许插入，并且在侧翼2510离开插槽80、90之后，侧翼2510摆出，以将盖子叉2456和箱叉2466夹入插槽80、90中。盖子载体2450和盖子磁体252被包覆成型2454。
45.箱磁性保持器260、2460进一步包括箱载体2460，该箱载体2460包括从该箱载体2460延伸的箱叉2466，该箱叉2466包括侧翼2510以向外弹入箱插槽90。箱载体2460和箱磁体262被包覆成型2464。盖子叉2456和箱叉2466可以是如在此通过引用并入的termax的专利us10,995,783中描述的紧固件。
46.根据一个实施例，在将盖子磁性保持器2450插入到盖子20中以及将盖子叉2456插入到盖子插槽80中期间，对准叉1770被插入到对应的插槽80、90中，以提供对准。类似地，在插入期间将对准叉1770插入到对应的插槽80、90中以提供对准，通过将箱叉2466插入到盖子插槽90中，可以将整个箱磁性保持器2460夹入到箱30中。
47.根据一个替换实施例，盖子20可以进一步包括基座孔80’，以接收紧固件700[包覆
成型件250、260、1854、1856、2464、2454上的矛1700、夹1856、1866、叉2456、2466]。这些基座孔80’允许通过施加胶或任何适当的紧固件而替换地附接到本体面板。在紧固件700的顶侧上的直径比底侧(与本体面板匹配)上大的被填充有胶的渐缩孔将进一步提供机械连接以及粘合剂连接(作为胶的粘合剂特性的结果)。闩锁组件40因而包括经由与孔80’匹配的紧固件700或者替换地经由胶或其它合适的紧固件(诸如螺钉、螺栓、铆钉或任何合适的紧固件)附接的本体面板10(诸如被附接到磁性包覆成型件50、60的盖子20)。
[0048]
替换地，盖子20或箱30可以包括适合于联接或附接到包覆成型磁体50、60的任何附接机构诸如螺母、螺栓、焊接柱、螺柱、按钮头、夹、面板夹、固位器、面板安装的插座、固位器垫圈或铆钉、缆扎带、线夹、钩环紧固件胶带、双面胶带、长钉阵列或任何合适的组合。对应的安装结构因而将通过对应的附接机构附接到基座附接机构。
[0049]
包覆成型磁体50、60可以是单件(即，磁体)或多件的装置。虽然包覆成型磁体50、60被示出为矩形的，但是可以使用任何合适的形状(包括椭圆形、正方形、圆形、三角形或多边形)。例如，可以设计磁体252、262的几何形状、磁体252、262的数目、磁体之间的距离用于期望的磁力量。
[0050]
不像具有产生中到高音频的塑料或金属的喀哒声的传统闩锁，磁性闩锁40具有高质量的安静接合，没有高阻尼或衰减的中和高音频声音。不像传统闩锁，磁性闩锁40具有完全不同的感觉、外观和声音。
[0051]
包覆成型磁体50、60适配于不同的表面曲率和厚度。磁性闩锁40可操作用于盲附接到容器10(诸如车辆底盘，即门框、底盘或车顶)中。可选的支架为合适的应用提供附加的高度。
[0052]
根据该实施例，尽管磁体252、262自身间隔开预定距离，但是在对置的包覆成型磁体1150、1160之间有相对小的开口区域或没有开口区域。这可能适合在盖子和容器(即，中央控制台)之间有小或相对短的距离的短高度应用。因而，磁性闩锁组件40可以包括各种高度的磁性紧固件700。例如，在盖子20和箱30之间的距离变化的情况下，可以使用各种高度的包覆成型磁体1150、1160。
[0053]
因而，操作者或驾驶员不必推任何按钮或接合杠杆或释放闩锁或压缩弹簧。使用者只提升盖子，从而产生不同的触感。例如，使用者仅克服磁力和盖子的重量。换句话说，使用者仅抓握和拉动，使得使用者体验不同的感觉。由于使用者在克服磁力而提升盖子时确实体验到，初始提升力随着磁体分离而减小，因而力对应于不同的力分布。例如，磁力与距离的平方成反比。因而，与用于打开盖子和关闭盖子的传统闩锁相比，使用者施加的力完全不同。磁性闩锁的显著优点是从箱关闭和打开盖子的感觉大大改善。另一显著优点是完全不同的关闭和轻磁性释放以及触觉释放。根据一个实施例，保持力约为2磅至3磅的力，然而，该力可以被设计成小于2磅或大于3磅。
[0054]
可以通过附接包覆成型磁体1150、1160来预组装磁性闩锁组件40，以准备插入车辆底盘中。类似地，可以通过将包覆成型磁体1150、1160附接到如上所述的盖子20或箱30(诸如中央控制台10)来预组装磁性闩锁40，以形成在车辆的最终组装期间快速准备且容易安装的本体面板组件(未示出)。
[0055]
磁性闩锁40和控制台组件10可操作地作为单个单元插入，并与诸如车辆底盘、支柱、车顶、仪表面板或框架的结构对准，以形成具有磁性夹的车辆。
[0056]
中央控制台可以由塑料构造或由任何合适的材料(诸如塑料、乙烯基材料、布、木头、钢、铝、镁、碳纤维或任何合适的材料)构造。