一體式塑料零件和緊固件的製作方法
2023-10-08 19:07:19 2
專利名稱：一體式塑料零件和緊固件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將塑料零件附接至支撐構件的緊固件。
背景技術：
在汽車工業中通常使用將塑料零件附接至支撐構件的緊固件。所述緊固件將塑料零件(例如，裝飾板)附接至支撐構件(例如，乘員座椅的鋼框架、門或者車身的另一元件)。裝飾板可以覆蓋車身的一個元件以及沿著車身布置的機械零件。在一個實施例中，裝飾板附接至乘員座椅的鋼框架，從而覆蓋驅動座椅角度調節器的電動馬達。為了維修被裝飾板所覆蓋的鋼框架或零件，裝飾板和緊固件經常被移除。例如，從乘員座椅的鋼框架移除裝飾板和緊固件，從而維修被裝飾板所覆蓋的電動馬達。這些緊固件可包括多種不同的設計。許多緊固件包括兩件式設計，例如銷和扣眼(grommet)，或者具有彈簧鋼「A-夾鉗」的塑料銷。其他緊固件與塑料零件整體成型。現有的一體式緊固件的一個實施例包括一個剛性懸臂式臂，其從裝飾板橫向延伸；以及，一個掣子，其從該懸臂式臂延伸。該懸臂式臂被插入鋼支撐構件的孔中，支撐構件沿著懸臂式臂被固定在掣子和裝飾板之間。相比於兩件式緊固件，一體式緊固件提供了材料的成本節約。不幸的是，現有的一體式緊固件安裝起來很費力，並且通常在維修(S卩，移除緊固件以及將緊固件重新插入孔)期間被損壞。鋼支撐構件通常在孔的周圍具有尖銳邊緣，在將塑料緊固件插入、移除以及重新插入鋼支撐構件的孔時，所述尖銳邊緣接合併且磨損塑料緊固件。例如，現有的一體式緊固件的懸臂式臂可能會經受不可逆的損壞，例如在水平方向上的破裂或永久彎曲。因而，幾乎在每次將一體式緊固件從支撐構件中移除時，都必須更換裝飾板和一體式緊固件。
發明內容
一種用於附接至一個支撐構件的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件包括一個塑料零件，由一種塑料材料形成；一個軸柄(mandrel),與所述塑料零件成一體並且從所述塑料零件橫向延伸；以及，一個撓性部件，與所述軸柄成一體並且被布置在所述軸柄外部。所述撓性部件包括多個臂，所述臂具有橫向於所述塑料零件延伸的長度。所述撓性部件還具有一個中間元件，所述中間元件在所述臂之間延伸，並且延伸在所述軸柄的外部，且具有平行於所述塑料零件延伸的寬度。所述撓性部件的臂在長度上是可收縮的，所述中間元件在寬度上是可擴展的。
在將所述一體式緊固件插入所述支撐構件的孔內期間，所述撓性部件的中間元件被插入所述孔中，且所述撓性部件的中間元件未沿著所述鋼支撐構件拖刮(drag)，這減小了插入期間對於所述一體式緊固件的磨損和損壞。因而，一體式塑料零件和緊固件可被重複使用多次，從而相比於其他緊固件，提供了顯著的成本節約。在經受對緊固件的物理特性的顯著磨損或其他負面影響之前，所述一體式緊固件可被插入、移除和重新插入(即，被維修)約五次。一旦插入，所述支撐構件被楔在所述撓性部件的臂和中間元件之間，使得所述一體式塑料零件和緊固件保持牢固地布置在所述支撐構件的孔中。施加大於最小固位力的力，從而從所述孔中移除所述一體式緊固件。
通過參考以下的詳細描述並結合附圖考慮時，本發明的其他優勢變得更易懂，所以將更容易理解本發明的其他優勢，在附圖中圖I是一體式塑料零件和緊固件在未安裝位置的主視圖；
圖2是一體式塑料零件和緊固件在未安裝位置的後視圖；圖3是一體式塑料零件和緊固件在未安裝位置的第一立體圖；圖4是一體式塑料零件和緊固件在未安裝位置的第二立體圖；圖5是一體式塑料零件和緊固件在未安裝位置的側視圖；以及圖6是一體式塑料零件和緊固件在安裝位置的主視圖。
具體實施例方式本發明提供了一種結合到塑料零件20中的可重複使用的緊固掛件22，所述塑料零件20例如為機動車輛的裝飾板。可重複使用的一體式塑料零件20和緊固件22附接至支撐構件24，所述支撐構件24例如為機動車輛的鋼框架。可重複使用的一體式塑料零件20和緊固件22提供了低插入力和高固位力。因而，一體式塑料零件20和緊固件22適於用在「搭鎖(snap on)」應用中，例如將汽車內部裝飾板固定至鋼框架。一體式塑料零件20和緊固件22可被用來代替必須被單獨購買和安裝的其他緊固件和塑料零件。此外，一體式塑料零件20和緊固件22可多次從孔28中移除並且被重複使用，這相對於在少數幾次使用之後必須被更換的其他緊固件提供了顯著的成本節約。一體式塑料零件20和緊固件22包括軸柄26，所述軸柄26與塑料零件20成一體且從塑料零件20橫向延伸。緊固件22還包括一個撓性部件30，所述撓性部件30被布置在軸柄26的外部。撓性部件30包括一對長度可收縮的臂56和一個寬度可擴展的中間元件34。當將插入力施加至緊固件22以及同時緊固件22接合支撐構件24以將一體式塑料零件20和緊固件22插入支撐構件24的孔28中時，臂56的長度收縮，中間元件34的寬度擴展。撓性部件30被插入然後以楔形接合的方式被布置在軸柄26和支撐構件24之間，使得一體式塑料零件20和緊固件22被固定就位。如圖I-圖6中所示，塑料零件20包括一個板36，所述板36具有一個呈現平面橫截面的外表面38和一個呈現平面橫截面的相反朝向的內表面40。如上面陳述的,板36可以是一個裝飾板，例如乘員座椅的側板或者機動車輛的門板，同時外表面38朝外面向車輛的乘員室。外表面38可以包括多種顏色和圖案。外表面38通常是光滑表面，如圖I、圖2、圖5和圖6中所不。裝飾板36的內表面40面向支撐構件24。內表面40通常也包括光滑表面，如圖I-圖6中所示。儘管未示出，內表面40和外表面38可以是粗糙表面或者呈現非平面橫截面。此外，儘管塑料零件20的典型應用是用於附接至支撐構件24 (例如，鋼框架)的汽車內裝飾板，但是塑料零件20也可具有其他應用，包括汽車的和非汽車的應用。塑料零件20可包括多種其他設計，包括平面的和非平面的設計。如上面所陳述的且如圖I-圖4和圖6所示出的，緊固件22包括軸柄26，所述軸柄26與塑料零件20的內表面40成一體且從塑料零件20的內表面40橫向延伸。優選地，軸柄26垂直於塑料零件20的內表面40延伸。軸柄26包括從塑料零件20橫向延伸的基底42。基底42具有沿著且平行於塑料零件20的板36延伸的基底寬度wb。軸柄26還包括從基底42橫向延伸的至少一個軸44。軸44具有的組合寬度W。平行於基底寬度Wb延伸且小於基底寬度wb。優選地，軸柄26包括成對的軸44，所述成對的軸44彼此分隔開，且每一軸從基底42橫向延伸且從塑料零件20延伸至軸頭部46。軸44和基底42在它們之間限定一個鎖眼槽48,所述鎖眼槽48在軸頭部46處開口，如圖I-圖4和圖6中所不。所述成對的軸44和鎖眼槽48的組合寬度W。小於基底寬度wb，這允許軸44插入支撐構件24的孔28中，孔28具有的孔寬度Wa大於組合寬度W。。基底寬度Wb大於孔寬度wa，使得在將軸44插 入孔28中之後，所述基底42在孔28的周圍保持布置在支撐構件24上。在一個示例實施方案中，支撐構件24的孔寬度Wa是約22mm，孔28具有橫向於孔寬度wa延伸進入支撐構件24約6mm的長度。基底寬度Wb大於22mm的孔寬度Wa,軸44的組合覽度W。小於22mm的孔覽度wa。如上面所陳述的，軸44中的每一個從基底42橫向延伸至軸頭部46。軸頭部46中的每一個存在一個背向塑料零件20的凹表面50。由於臂56在長度上收縮以及中間元件34在寬度上擴展，軸頭部46接合撓性部件30。所述軸頭部46中的每一個還存在一個凸耳52，所述凸耳52面向塑料零件20的內表面40且平行於塑料零件20的內表面40延伸。軸柄26沿著軸44在凸耳52和基底42之間限定了一個通道54。通道54面向外，並且背向鎖眼槽48。儘管未示出，但是軸柄26可包括其他設計。例如，軸柄26可包括如下的單個軸44，所述單個軸44不具有鎖眼槽48並且在所述軸44的相對側上限定通道54。如圖I-圖4和圖6中所示，緊固件22包括一個撓性部件30，所述撓性部件30聯接至軸柄26，與軸柄26成一體，以及從軸柄26向外延伸。撓性部件30優選地包括一對臂56，該對臂56被彼此相對地布置。每一臂56的端部被附接至軸柄26的在軸44和板36之間的基底42。撓性部件30的每一臂56具有橫向於(優選地，正交於)塑料零件20和基底寬度wb延伸的長度。所述臂56的長度從基底42且沿著軸44延伸。當在將朝下的插入力施加至塑料零件20從而將緊固件22插入支撐構件24的孔28中的同時撓性部件30接合支撐構件24時，所述臂56的長度是可收縮的。臂56從緊固件22在被插入孔28之前的未安裝的(uninstalled)臂長度Lu (如圖I中所示)收縮至緊固件22被插入孔28之後的已安裝的(installed)臂長度Li (如圖6中所示)。已安裝的臂長度Li小於未安裝的臂長度Lu。隨著緊固件22被插入孔28中，臂56朝向塑料零件20收縮。優選地，緊固件22包括所述一對臂56,但是也可包括一個或多個臂56。撓性部件30的臂56優選地包括多個鉸鏈點62 (S卩，活動鉸鏈)，這允許撓性部件30的臂56在接合支撐構件24時彎曲，如圖6中所示。在圖I-圖6中示出的實施方案中，臂56包括三個鉸鏈點62。優選地，鉸鏈點62具有的厚度小於臂56的其餘部分的厚度，這允許臂56在鉸鏈點62處彎曲，以及朝向塑料零件20在長度上收縮。由於在鉸鏈點62處朝向塑料零件20收縮，當緊固件22被插入孔28中時，支撐構件24被撓性部件30所保持。因而，在將支撐構件24插入孔28中時，支撐構件24的尖銳邊緣不會撞擊或刮劃緊固件22。如上面提到的且如圖I-圖6中所示出的，撓性部件30包括一對鉚釘32，每一鉚釘32都被布置在軸柄26的相對側上的一個臂56和中間元件34之間。每一鉚釘32都被布置在軸44的凹表面50的外部。每一鉚釘32包括一個面向軸柄26的滑動表面64。隨著臂56在長度上收縮以及中間元件34在寬度上擴展，鉚釘32接合凹表面50且沿著凹表面50滑動，並且進入軸柄26的相鄰的軸44的通道54中。在安裝位置，如圖6中所示，每一鉚釘32都被布置在相鄰的軸44的通道54中。每一鉚釘32限定一個背向滑動表面64的凹槽66，用於在緊固件22插入孔28時接合支撐構件24。凹槽66面向軸柄26的外部，並且背向軸柄26。在未安裝位置，如圖1_圖5中所示，鉚釘32的凹槽66彼此間隔開一個凹槽寬度wg，所述凹槽寬度Wg略小於基底寬度wb和孔寬度wa,從而鉚釘32在支撐構件24的孔28周圍與尖銳的側邊緣近似對準。在 該示例實施方案中，凹槽寬度Wg為約18mm至約20mm。如上面所說明的且如圖6中所示的，在安裝位置，隨著緊固件22被插入孔28中，凹槽寬度Wg增大。支撐構件24被保持在鉚釘32的凹槽66中，鉚釘32被布置在軸44的通道54中。臂56具有的厚度小於鉚釘32的厚度。更大厚度的鉚釘32為軸柄26提供了額外的強度，並且防止被支撐構件24損壞。撓性部件30從臂56延伸至鉚釘32，然後至中間元件34。中間元件34沿著且圍繞所述軸44延伸至底部點58。撓性部件30的臂56、鉚釘32和中間元件34均與軸44間隔開，從而限定在它們之間的一個空間60。底部點58被布置在軸頭部46和鎖眼槽48的下方，並且與軸頭部46和鎖眼槽48間隔開。中間元件34被布置在相對的鉚釘32和臂56之間，並且將相對的鉚釘32和臂56互連至彼此，如圖I-圖4和圖6中所示。中間元件34被布置在軸頭部46的外部，使得軸頭部46被布置在塑料零件20和中間元件34之間。中間元件34具有平行於塑料零件20的板36的內表面40延伸的寬度。當朝下的插入力被施加至板36，同時撓性部件30的鉚釘32接合支撐構件24時，撓性部件30的中間元件34在寬度上是可擴展的。當插入力被施加至塑料零件20、撓性部件30接合支撐構件24時，臂56在長度上收縮，中間元件34在寬度上擴展。中間元件34具有的厚度小於鉚釘32的厚度，這允許中間元件34彎曲以及在寬度上擴展。在未安裝位置，如圖I-圖5中所示，中間元件34的寬度稱為未安裝的中間寬度wu，Wu小於基底寬度wb、小於孔寬度Wa並且小於槽寬度wg，從而中間元件34可被插入孔28中且不與支撐構件24接合。中間元件34的寬度擴展至已安裝的中間寬度Wi，如圖6中所示，所述已安裝的中間寬度Wi大於未安裝的中間寬度wu。此外，在安裝位置，中間元件34被布置在支撐構件24下方，已安裝的中間寬度Wi略大於孔寬度Wa，從而支承支撐構件24，且將鉚釘32保持在軸44的通道54和支撐構件24之間的楔形接合中，如圖6中所示。支撐構件24被楔在撓性部件30的臂56和中間元件34之間。如圖I-圖4和圖6中所示，桁架構件68互連軸柄26和中間元件34，從而隨著中間元件34在寬度上擴展來支撐中間元件34。桁架構件68從一個軸44的軸頭部46延伸至中間元件34的底部點58。塑料零件20和緊固件22優選地通過注塑成型工藝由相同的塑料材料形成。塑料零件20和緊固件22 (包括軸柄26和撓性部件30)是一體式且同質的。塑料材料優選地包括非加固撓性塑料，例如聚丙烯、尼龍或聚碳酸酯-丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC-ABS)。然而，一體式緊固件22和塑料零件20的塑料材料不限於非加固撓性塑料。替代地，塑料零件20和緊固件22可包括一種以上的塑料材料，所述塑料材料可通過注塑成型工藝形成。一體式塑料零件20和緊固件22優選地在23°C時具有約0. 9g/cm3至約I. 2g/cm3的密度。如上面所陳述的，一體式塑料零件20和緊固件 22被插入支撐構件24的孔28中，所述支撐構件24通常由鋼形成。首先，中間元件34行進穿過孔28且不與支撐構件24接合。接下來，隨著緊固件22行進穿過孔28，鉚釘32的凹槽66沿著孔28接合支撐構件24的邊緣。優選地，鉚釘32是一體式緊固件22的與支撐構件24接合的僅有部分。一體式緊固件22並未沿著鋼支撐構件24拖刮，從而與其他緊固件相比，在插入和移除期間減少了對一體式緊固件22的磨損和損壞。鉚釘32的滑動表面64沿著軸頭部46的凹表面50滑動朝向塑料零件20。隨著鉚釘32接合支撐構件24並且朝向塑料零件20滑動，中間部分34的寬度開始從未安裝的中間寬度Wu擴展至已安裝的中間寬度Wi。當中間元件34擴展時，撓性部件30的臂56的長度同時從未安裝的臂長度Lu朝向塑料零件20收縮至已安裝的臂長度L」隨著緊固件22進一步向孔28內行進，中間元件34進一步擴展，臂56進一步收縮，鉚釘32進一步朝向塑料零件20滑動且進入軸44的通道54中。中間元件34最終到達已安裝的中間寬度Wi (已安裝的中間寬度Wi略大於孔寬度wa)，從而將鉚釘32保持為楔形接合在軸44的通道54和支撐構件24之間，如圖6中所示。一體式塑料零件20和緊固件22具有高固位力。通過施加一個最小固位力至一體式塑料零件20和緊固件22，可以將一體式塑料零件20和緊固件22從孔28移除。緊固件22被固定在支撐構件24的孔28中，除非大於所述最小固位力的力被施加至緊固件22。在該示例實施方案中，所述最小固位力為約10膀。如上面所陳述的，在插入和移除一體式塑料零件20和塑料緊固件22期間，一體式緊固件22並未沿著鋼支撐結構24拖刮，這減小了對一體式緊固件22的磨損和損壞。在經受對於緊固件22的物理特性的顯著磨損和其他負面影響之前，一體式緊固件22可被插入、移除和重新安裝(即，被維修)約五次，相比於現有技術的緊固件22，這提供了顯著的成本節約。儘管結合上面概括的示例性實施方案描述了本發明，但是對於至少具有本領域普通技術的人員來說，各種替代、改型、變體、改進和/或基本等同物(不管是已知的還是可能當前預見的)可能是明顯的。因此，如上面所陳述的，本發明的示例性實施方案旨在示例而非限制。在不背離本發明的範圍的精神的前提下，可做出多種改變。因而，本發明旨在包括所有已知的或者較早研發的替代、改型、變體、改進和/或基本等同物。
權利要求
1.一種用於附接至一個支撐構件的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，包括 一個塑料零件，由一種塑料材料形成； 一個軸柄，與所述塑料零件成一體，並且從所述塑料零件橫向延伸； 一個撓性部件，與所述軸柄成一體，並且被布置在所述軸柄的外部； 所述撓性部件包括多個臂，所述臂具有橫向於所述塑料零件延伸的長度，其中所述臂在所述長度上是可收縮的；以及 所述撓性部件包括一個中間元件，所述中間元件在所述臂之間延伸，延伸在所述軸柄的外部，並且具有平行於所述塑料零件延伸的寬度，其中所述中間元件在所述寬度上是可擴展的。
2.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中當所述撓性部件接合所述支撐構件以及一個插入力被施加至所述塑料零件時，所述臂在所述長度上收縮，同時所述中間元件在所述寬度上擴展。
3.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸柄包括從所述塑料零件橫向延伸的基底，所述基底具有平行於所述塑料零件延伸的基底寬度，所述中間元件的所述寬度小於所述基底寬度。
4.根據權利要求3所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸柄包括從所述基底橫向延伸的至少一個軸，所述軸具有平行於所述基底寬度延伸的組合寬度，所述組合寬度小於所述基底寬度。
5.根據權利要求4所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸存在一個凹表面，用於當所述臂在所述長度上收縮以及所述中間元件在所述寬度上擴展時接合所述撓性部件。
6.根據權利要求4所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸存在一個面向所述塑料零件的凸耳，使得所述軸柄在所述凸耳和所述基底之間限定一個通道，用於當所述臂在所述長度上收縮和所述中間元件在所述寬度上擴展時接收所述撓性部件。
7.根據權利要求4所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸柄包括一對彼此間隔開的所述軸，每一軸從所述基底延伸至一個軸頭部，並且所述軸在所述軸之間限定一個鎖眼槽，所述鎖眼槽在所述軸頭部處是開口的。
8.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述撓性部件的所述臂包括多個鉸鏈點，每一鉸鏈點具有的厚度小於所述臂的其餘部分的厚度，從而允許所述臂在所述鉸鏈點處彎曲，並且在所述長度上收縮。
9.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述撓性部件包括一個鉚釘，所述鉚釘限定面向所述軸柄的外部的凹槽，且所述鉚釘被布置在每個臂和所述中間元件之間，用於在所述臂在所述長度上收縮以及所述中間元件在所述寬度上擴展時接合所述軸柄。
10.根據權利要求9所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述臂和所述中間元件和所述鉚釘中的每一個都具有厚度，且所述臂的所述厚度和所述中間元件的所述厚度小於所述鉚釘的所述厚度。
11.根據權利要求9所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述軸柄包括從所述塑料零件橫向延伸的基底，所述基底具有平行於所述塑料零件延伸的基底寬度，所述中間元件的所述寬度小於所述基底寬度，所述鉚釘的所述凹槽彼此間隔開一個凹槽寬度，並且所述凹槽寬度小於所述基底寬度。
12.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中在所述臂從未安裝的臂長度收縮至已安裝的臂長度時，所述中間元件從未安裝的中間寬度擴展至已安裝的中間寬度，所述已安裝的中間寬度大於所述未安裝的中間寬度，所述已安裝的臂長度小於所述未安裝的臂長度。
13.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，包括一個桁架構件，所述桁架構件互連所述軸柄和所述中間元件，用於當所述中間元件在所述寬度上擴展時支撐所述中間元件。
14.根據權利要求I所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述塑料零件、所述軸柄和所述撓性部件是同質的，並且都由所述塑料材料形成。
15.根據權利要求14所述的可重複使用的一體式塑料零件和緊固件，其中所述塑料材料選自聚丙烯、尼龍和聚碳酸酯-丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC-ABS)。
全文摘要
一種用於附接至支撐構件(24)(例如鋼框架)的可重複使用的一體式塑料零件(20)(例如汽車塑料裝飾板(36))和緊固件(22)。緊固件(22)包括一個軸柄(26)，所述軸柄(26)與板(36)成一體，並且從板(36)橫向延伸。一種聯接至軸柄(26)的撓性部件(30)包括一對鉚釘(32)，該對鉚釘(32)被布置在軸柄(26)的相對側上，用於接合支撐構件(24)。撓性部件(30)還包括在支撐構件(24)被鉚釘(32)接合時在鉸鏈點(62)處彎曲的多個臂(56)。撓性部件(30)包括一個擴展至已安裝的中間寬度(Wi)的中間元件(34)，從而將鉚釘(32)保持為楔形接合在軸柄(26)和支撐構件(24)之間。
文檔編號F16B1/00GK102762875SQ201180009462
公開日2012年10月31日 申請日期2011年1月9日 優先權日2010年1月14日
發明者P·B·唐納利 申請人:江森自控科技公司