具有卡扣配合腿和压缩套环的人体工程学紧固件的制作方法

本发明总体上涉及一种旨在附接到支撑件的紧固件。该紧固件可用于将元件附接到该支撑件。

背景技术：

例如从文献fr2944569、fr1183128、us5647713、ep0735285、de29708112和de4404746中已知这种包括可以用于接收待附接的元件的头部的紧固件。这些紧固件还包括卡扣配合腿，该卡扣配合腿旨在穿过设置在支撑件中的开口以刚性地将紧固件保持在该开口中。这些文献中描述的紧固件还包括截头圆锥形的且可弹性变形的压缩套环(有时也称为“伞状物”)，该压缩套环在连接区域处连接到紧固件的头部，并且该压缩套环的凹面朝向支撑件定向。压缩套环使得可以消除可能存在于卡扣配合腿和支撑件之间的接头中的任何松动，这些松动可能特别地与将要附接紧固件的支撑件的厚度的变化性有关。

通过卡扣配合腿的柔性翼的变形，使得能够将这种紧固件插入到支撑件的开口中。在柔性翼完全穿过该支撑件之前，该插入使得压缩套环的外围轮廓接触紧固件。在紧固件头部的插入期间施加到紧固件头部的轴向力使压缩套环弯曲，使得卡扣配合腿穿过紧固件的整个厚度并释放柔性翼。然后，紧固件被牢固地附接到支撑件，压缩套环的弹性变形导致卡扣配合腿与支撑件的一个面进行压迫接触。压缩套环的弯曲通过其逐渐压扁或通过围绕位于连接区域处的弯曲区域折叠而获得。

压缩套环在紧固件的附接期间和之后的变形取决于支撑件的厚度。相对小的厚度仅需要紧固件的相对有限的轴向位移，以允许柔性翼通过支撑件中的开口接合。在这种情况下，一旦紧固件被附接，压缩套环就略微变形。相反，相对厚的支撑件需要紧固件进行较大轴向位移才能到达抵接极限，对于这种抵接极限，压缩套环与支撑件平面接触。

当紧固件附接到支撑件时施加到紧固件的轴向力基本上对应于压缩套环的压缩力或回复力。在现有技术的紧固件中，该压缩力通常随着紧固件的轴向位移而增加。当支撑件相对厚时，因此有必要移动紧固件直到其抵接或靠近该位置，必须施加的大的力使得紧固件的附接不易。例如，有时可能有必要使用工具以允许施加足够的力以使得柔性翼能够通过支撑件的开口接合。

本发明旨在弥补上述缺陷的全部或部分。本发明的主要目的是提供一种人体工程学紧固件，即使当有必要将紧固件移动靠近其抵接位置时，该紧固件也限制所施加的轴向力。在某些实施方式中，本发明的目的还在于提供一种紧固件，对该紧固件来说，当附接该紧固件时，所施加的力在其行程的大部分上基本恒定。

技术实现要素：

为了实现这些目的中的一个，本发明的主题提供了一种用于将元件附接到支撑件的紧固件，该紧固件包括紧固基部，并且包括头部和截头圆锥形且可弹性变形的压缩套环，该紧固基部旨在借助于轴向压缩力穿过设置在支撑件中的开口，该压缩套环用来在被压缩时抵靠支撑件并且在连接区域中连接到头部。

根据本发明，压缩套环具有套环的第一外围弯曲区域和至少第二外围弯曲区域，第一弯曲区域和第二弯曲区域具有比相邻套环区域7a、7b更小的厚度，以使第一弯曲区域和第二弯曲区域的刚度更小，并且当紧固件受到轴向压缩力时以优选的方式变形。

根据本发明的其它有利和非限制性的特征，单独地或以任何技术上可行的组合采取以下：

-头部搁置在压缩套环的顶部上；

-套环具有圆形横截面的轮廓；

-套环具有由多个部分组成的横截面的轮廓；

-第二弯曲区域位于套环的中间半径处；

-第一弯曲区域位于连接区域的位置处；

-紧固基部承载弹性卡扣配合机构；

-紧固基部是包括多个柔性翼的卡扣配合腿。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下参考附图的本发明的详细描述中显现，其中：

图1示出了根据本发明的紧固件；

图2示出了图1的紧固件的套环的俯视图；

图3a至图3c示出了根据本发明的紧固件的操作原理；

图4示出了根据本发明的具体实施方式的套环厚度径向轮廓；

图5示出了紧固件的压缩力/位移的关系，该紧固件的轮廓基本上与图4的紧固件的轮廓一致。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的紧固件1。它包括在所示实施例中为卡扣配合腿2形式的紧固基部，该紧固基部包括两个柔性翼3a、3b，当紧固件1被用力插入到设置在支撑件中的(例如圆柱形)开口中时，该柔性翼3a、3b可以变形，紧固件1将被附接到该支撑件。应当注意，在图1所示的实施例中，柔性翼3a、3b具有多个阶梯形凹口，以便于将紧固件1插入到支撑件中。但是本发明决不限于紧固基部2的这种特定构造。它通常与承载用于将紧固件1附接到支撑件的机构(例如弹性卡扣配合机构)的任何紧固基部2相容，但是它也可以是“枞树”基部或“直角回转”基部。

紧固件1还具有头部4，该头部可以是待附接的元件，或者形成用于附接该元件的装置。头部4和腿2限定紧固件1的主轴线。

紧固件1还包括截头圆锥形且可弹性变形的压缩套环5(并且在以下描述中更简单地称为“套环”)。套环5用来在被压缩时抵靠支撑件的一个面，以便以强制接触的方式将卡扣配合腿2的翼放置在支撑件的相反对面上。这消除了当紧固件1附接到支撑件时可能在由腿2承载的弹性卡扣配合机构中出现的松动。

如在图1中所见，套环5的凹面的内侧朝向腿3定向。紧固件1的头部4搁置在套环5的顶部上。套环5在外围连接区域5a处固定到头部4。

在图1所示的实施例中，套环5的横截面的轮廓(即，在平行于支撑件的平面中的截面)是圆形的，并且具有完全旋转对称性。但是本发明决不限于这种构造，可以考虑具有任何其它形状(无论该形状是否是规则的，例如正方形或矩形)的横截面的截头圆锥形的套环5。另一个选择是具有不完全旋转对称性的截头圆锥形的套环5，该套环5的横截面由多个圆形、正方形或矩形部分组成。

紧固件1例如由塑料材料制成，并且有利地仅为整体部件。它可以例如通过注射形成。

施加到紧固件1的轴向力，即沿着紧固件1的主轴线施加的力，允许将紧固基部2插入穿过支撑件的开口。它使套环5的外围外部轮廓5b与支撑件的一侧接触。如果轴向力是连续的且足够的，则轴向力导致套环5发生弯曲和压缩，以使得腿2能够完全插入到支撑件的开口中，并允许将柔性翼3a、3b部署在支撑件的另一侧。

套环5包括至少两个弯曲区域6a、6b。“弯曲区域”是指套环5的外围区域，当将套环搁置在支撑件上并且向紧固件1施加轴向压缩力时，套环可能围绕该外围区域弯曲。弯曲区域是套环5的外围区域，该外围区域具有比套环5的其它外围区域更低的刚度，因此当紧固件1受到轴向压缩力时，它可能以优选的方式变形。

第一弯曲区域6a可对应于将套环5连接到头部4的连接区域5a。套环5被构造成还具有至少一个不同于第一区域的第二弯曲区域6b。第一弯曲区域6a和第二弯曲区域6b可以通过减小套环5在这些区域中的厚度以便使其局部刚度更小来获得。

图2因此示出了图1的套环5的俯视图。在该图2中，第一弯曲区域6a已被示意性地示出为处于紧固件的套环5和头部2之间的连接区域5a的位置处。也已示出了第二弯曲区域6b。第二弯曲区域6b界定了套环5的第一外围外部部分7a和套环5的第二内部部分7b。

图3a至图3c示出了根据本发明的紧固件1的操作原理。为了可见的缘故，在这些附图中没有示出紧固件1的头部4和腿2。第一弯曲区域6a和第二弯曲区域6b象征性地由凹口表示，表明在这些区域中套环5的刚度较低。

图3a示出了当套环5搁置在支撑件8上而在其外围外部轮廓5b处没有变形时套环5的横截面。按照惯例，该状态被假定为对应于零压缩距离，并且套环受到同样为零的压缩力。

图3b示出了在紧固件1的行程开始时，套环5在第一压缩距离h1处的横截面，该第一压缩距离h1略高于零。套环5的弯曲主要通过围绕第二弯曲区域6b折叠而获得。杠杆臂在第二弯曲区域6b和套环5的与支撑件接触的外围外部轮廓5b之间延伸，这有助于增加套环5在行程开始时的刚度。随着压缩距离增加，支撑件8逐渐接近套环5的外围外部区域7a。

图3c示出了在紧固件1的行程结束时靠近其在支撑件8上的邻接位置的在第二压缩距离h2处的套环5的横截面。外围外部部分7b与支撑件8接触。套环5的弯曲主要通过围绕第一弯曲区域6a折叠而获得。这种构造有助于降低在行程结束时的刚度。

因此，在套环5上存在至少第二弯曲区域6b有助于使压缩力随着压缩距离在行程的开始和结束之间均匀地演变。

图4示出了根据本发明的具体实施方式的套环5的厚度径向轮廓；图5表示紧固件1的压缩力/位移的关系(该紧固件1的轮廓基本上与图4的紧固件的轮廓一致(实线))以及现有技术中的紧固件的压缩力和位移之间的典型关系。

弯曲区域6a、6b具有比相邻套环区域7a、7b更小的厚度，因此弯曲区域6a、6b具有比这些相邻区域更小的刚度。它们形成了这样的区域，即，由于负载的重量，套环5围绕这些区域以优选的方式通过折叠而变形。

在该实施方式中，第一弯曲区域6a位于连接区域处，而第二弯曲区域6b在套环5上处于其中间半径处，即，外部区域7a和内部区域7b形成具有大约相同宽度的环。

外部外围区域7a具有比第二弯曲区域6b更大的平均厚度。这种特性确保了紧固件在行程开始时具有增加的刚度。第二弯曲区域6b和相对厚的外部外围区域7a的组合主要有助于套环5在行程开始时直到大约中间行程时弯曲。图5示出了在根据该实施方式的紧固件的情况下，在行程开始时(对于小于约1.1mm的位移)的的压缩力比现有技术的紧固件的情况下稍大。

内部区域7b也可以具有比第一弯曲区域6a更高的平均厚度。在第一弯曲区域6a处的较低厚度限制了行程结束时的压缩力。第一弯曲区域6a和内部区域7b的组合主要参与套环5在行程的第二部分中直到其停止时的弯曲。图5因此示出了在根据该实施方式的紧固件的情况下，在行程结束时(对于大于约1.1mm的位移)的压缩力比现有技术的紧固件的情况下小。

第一连接区域6a有利地具有比第二连接区域6b更大的刚度。这有助于在行程开始时促进在第一连接区域处发生变形。

可以看到，图4的实施方式的套环5的径向厚度轮廓使得可以获得压缩力行为-压缩位移在紧固件的大部分行程上形成了平台。

当然，本发明不限于图4中特别地描述和表示的实施方式。在不背离如权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以提供另选实施方式。通常，套环5的径向厚度轮廓将被调节以给予紧固件1期望的压缩力-压缩位移行为。因此，本领域技术人员将借助于模拟工具(例如通过应用数值有限元近似方法)帮助来限定将要给予套环5的径向厚度轮廓，以获得精确预期的行为。