用于紧固到板状元件的紧固装置
阅读说明：本技术 用于紧固到板状元件的紧固装置 (Fastening device for fastening to a plate-shaped element ) 是由 克里斯蒂安·谢勒 马蒂亚斯·沃尔夫 于 2020-01-08 设计创作，主要内容包括：一种用于紧固到板状元件的紧固装置(100)具有头部(110)和脚部(120)。所述脚部(120)具有：芯部(121),所述芯部沿着旋转轴线从所述头部(110)延伸；以及至少一组叶片(122),所述叶片至少在区域中是弹性的并且从所述芯部(121)向外延伸。所述叶片(122)中的每个叶片具有倾斜肩台(123)或具有精细台阶状渐变部的肩台,所述倾斜肩台或具有精细台阶状渐变部的肩台被形成在对应的叶片(122)的外边缘上,所述外边缘朝向所述头部(110)布置。所述倾斜肩台(123)或所述肩台的所述渐变部的各个台阶相对于具有所述芯部的所述旋转轴线作为垂线的平面以斜率倾斜。所述叶片的所述肩台(123)沿着所述旋转轴线被布置处于彼此不同的高度。(A fastening device (100) for fastening to a plate-like element has a head (110) and a foot (120). The foot section (120) has: a core (121) extending from the head (110) along an axis of rotation; and at least one set of blades (122) which are elastic at least in regions and which extend outwards from the core (121). Each of the blades (122) has an inclined shoulder (123) or a shoulder with a fine step progression formed on an outer edge of the corresponding blade (122) arranged towards the head (110). The inclined shoulder (123) or each step of the gradually changing portion of the shoulder is inclined at a slope with respect to a plane having the rotation axis of the core as a perpendicular line. The shoulders (123) of the blades are arranged at mutually different heights along the axis of rotation.)
技术领域
本发明涉及一种紧固装置，该紧固装置用于将自身或元件紧固到优选至少基本上板状元件、尤其是车辆的车身面板。本发明此外涉及一种用于生产这种紧固装置的方法。
背景技术
上述类型的紧固装置在现有技术中是已知的，其中，所述紧固装置常规地具有头部和脚部区域。脚部区域被按压穿过板状元件中的孔并且用于将紧固装置保持在板状元件中。
这种类型的脚部区域常规地具有芯部，多个相同设计的弹性叶片从该芯部向外延伸。当紧固装置被插入板状元件中时，叶片可以沿芯部的方向弹性地变形，使得它们准许脚部在孔中的保持力或接合。
然而，现有技术中已知的紧固装置具有的缺点在于它们需要高的安装力，不能令人满意地在具有不同厚度或厚度公差的板状元件的情况下使用并且使用了复杂的、不够完美的生产方法。
发明内容
因此本发明基于的目的是指明一种用于紧固到板状元件的紧固装置，所述紧固装置消除了现有技术的上述问题和缺点。具体地，本发明的目的是指明一种仅需要低的安装力并且可以在板状元件具有不同厚度的情况下使用的紧固装置。此外，本发明的目的是指明一种用于生产紧固装置的方法，该方法准许紧固装置的简单生产。
根据本发明的解决方案在于设计一种用于紧固到板状元件的紧固装置，其中紧固装置具有头部和脚部，其中，脚部具有以下部件：芯部，该芯部沿着旋转轴线从头部延伸；以及至少一组叶片，这些叶片至少在区域中是弹性的并且从芯部向外延伸，其中，这些叶片中的每个叶片具有倾斜肩台或具有尤其精细台阶状渐变部的肩台，该倾斜肩台或具有精细台阶状渐变部的肩台被形成在对应的叶片的外边缘上，所述外边缘朝向头部布置，其中，倾斜肩台或渐变部的台阶相对于具有芯部的旋转轴线作为垂线的平面以斜率倾斜，其中，这些叶片的肩台沿着芯部的旋转轴线被布置处于彼此不同的高度。
该目的是通过根据本发明的紧固装置以令人满意的方式来实现的。
叶片在此是弹性的，其方式为使得叶片的外边缘在安装时可以沿芯部的方向弯曲。叶片的肩台在各自情况下位于叶片的朝向头部布置的侧面上，即，在叶片的上侧面上。
具有芯部的旋转轴线作为垂线的所描述的平面是水平平面，该水平平面例如也平行于头部的主延伸方向布置。
倾斜肩台相对于平面的斜率优选地具有在10％与200％之间、优选地在20％与150％之间并且特别优选地在50％与100％之间的值范围内的值。例如，倾斜肩台的斜率可以是100％，在这种情况下，在倾斜肩台与平面之间将围成45°的斜角。
当提到叶片的倾斜肩台沿着芯部的旋转轴线被布置处于彼此不同的高度时，这意味着它们被布置在距头部不同距离处的位置处。
当下文提到“高”元件(例如，高肩台)时，这意味着该元件处于与紧固装置的头部相距小的距离处；而“低”元件处于与紧固装置的头部相距大的距离处。
通过使叶片的倾斜肩台沿着芯部的旋转轴线布置处于彼此不同的高度，在安装过程中可以实现拉动效果，拉动效果沿板状元件的方向推动或拉动紧固装置或紧固装置的头部。因此，根据本发明的紧固装置仅需要小的安装力。
至少在区域中是弹性的该至少一组叶片具有至少两个、优选地多于两个、特别优选地多于五个叶片。例如，至少在区域中是弹性的该至少一组叶片可以有利地具有六个叶片。
板状元件还被理解为是指仅具有至少基本上板状的区域(紧固装置被紧固到该区域)的元件。除了所述基本上板状的区域之外，板状元件还可以相应地以某种其他的方式来设计。
根据本发明的有利发展，至少在区域中是弹性的该至少一组叶片中的叶片以根据其倾斜肩台的高度分类的方式彼此靠近地布置。
也就是说，例如，如围绕紧固装置的芯部的圆周沿顺时针方向从下方来看，倾斜肩台从高(在头部附近)到低(远离头部)布置。
根据本发明的有利发展，叶片的倾斜肩台的最远离头部的那个点(即，肩台的最低点，该最低点此外是倾斜肩台的最远外点)比邻近叶片的倾斜肩台的最靠近头部布置的点(最高点)更远离头部(即，更低)，该邻近叶片的肩台更远离头部(即，更低)。
因此，这意味着邻近叶片的倾斜肩台彼此合并，其方式为使得在倾斜表面之间不存在可能导致板状元件在安装过程中变得处于干扰紧固装置的拉动效果的方式的渐变部。因此，通过根据本发明的叶片的设计可以实现没有“停下”的均匀的拉动效果。
根据本发明的有利发展，形成了至少在区域中是弹性的三组叶片，所述叶片优选地具有相同的设计，其中，叶片优选地被布置成沿着芯部的圆周均匀地分布。
因此结果是，总是形成处于相同高度的三个叶片或具有处于相同高度的倾斜肩台的叶片。这些组在这种情况下沿圆周方向彼此相继地布置，并且因此具有处于相同高度的倾斜肩台的这三个叶片在各自情况下沿圆周方向彼此间隔开，其中，在每个叶片之间跨越120°的角度。相应地，所述叶片也在圆周上均匀地布置。
如果每组叶片在各自情况下具有六个叶片，则在各自情况下三个叶片因此将齐平布置，具有(倾斜肩台的)六个不同的高度。
根据有利发展，这些叶片中的每个叶片具有连接区域，该连接区域将相应的肩台连接到芯部。
根据本发明的有利发展，叶片中的至少一个叶片、优选地多个叶片、特别优选地邻近对应的肩台的所有叶片的对应的连接区域形成止挡区域，该止挡区域被形成为相对于以芯部的旋转轴线作为垂线的平面至少基本上正交。因此，止挡区域是竖直的或是竖直平面。然而，可替代地，还可设想的是，止挡区域被设计为弯曲表面。
这意味着止挡区域还被形成为与板状元件的延伸的主方向正交并且因此平行于板状元件的孔的紧固有紧固装置的内壁。止挡区域可以对应地形成用于板状元件的止挡部，并且因此板状元件被牢固地保持。
根据本发明的有利发展，在面向头部的侧面上的连接区域相对于以芯部的旋转轴线作为垂线的平面至少基本上不具有斜率。
换言之，连接区域的朝向头部的侧面的表面是水平表面。该表面还同时平行于以芯部的旋转轴线作为垂线的平面延伸。
根据本发明的有利发展，在面向头部的侧面上的连接区域相对于以芯部的旋转轴线作为垂线的平面具有斜率或斜面轮廓。
因此，(面向头部的)上侧面不形成水平表面，而是具有曲率。在这个实施例中，连接区域可以合并到肩台中。
无论连接区域的面向头部的侧面是如何形成的，连接区域的背离头部的侧面(即，下侧面)优选地总是弯曲的(即，形成有斜率或斜面轮廓)，以便准许紧固装置的简单安装。
根据本发明的有利发展，连接区域沿着芯部的旋转轴线被形成处于相同的高度。
根据本发明的有利发展，这些连接区域沿着芯部的旋转轴线被形成处于彼此不同的高度。
这意味着，叶片的连接区域的面向头部的侧面可以处于与头部相距相同的距离处，或者可以处于与头部相距彼此不同的距离处。
根据本发明的有利发展，叶片中的至少一个叶片、优选地多个叶片、特别优选地所有叶片的倾斜肩台的外部区域相对于以芯部的旋转轴线作为垂线的平面不具有斜率。
这意味着倾斜肩台的外部区域对应地是水平表面。因此，所述外部区域(水平表面)垂直于板状元件中的孔的内壁定向，并且因此可以施加良好的紧固力。
根据本发明的有利发展，头部具有板状基本区域以及环形区域，该环形区域环绕该基础区域并且沿脚部的方向突伸。
根据本发明的有利发展，紧固装置此外具有密封材料，该密封材料以环绕的方式被布置在头部的沿脚部的方向(向下)指向的表面上。
根据本发明的有利发展，环形区域至少在区域中、优选完全地侧向覆盖密封材料。
密封材料的完全覆盖具有的优点是，当该密封材料(例如，在热处理或施加热量下)膨胀时，该密封材料仅可以沿板状元件的方向并且向内膨胀，并且因此实现了非常良好的密封效果。
另外，根据本发明的解决方案在于一种用于生产紧固装置的方法，该方法具有以下步骤：注射模制紧固装置的头部和脚部，其中，头部的环形区域沿与脚部相反的方向指向；将由经注射模制的头部和脚部组成的中间产品插入模具中；闭合模具，其中，在模具的闭合过程中将头部的环形区域沿脚部的方向向下按压，或者借助于操纵器、尤其是机器人将头部的环形区域沿脚部的方向向下按压，特别是在各自情况下其方式为使得至少在模具的闭合之后，环形区域沿脚部的方向从板状基本区域突伸；以及将密封材料注射在头部的沿脚部的方向指向的表面上。
此方法尤其提供的优点是，由经注射模制的头部和脚部组成的中间产品被注射模制的方式为使得头部的环形区域不沿脚部的方向指向。如果头部的环形区域已经沿脚部的方向指向这个接合处，则至少在区域中是弹性的叶片的形成可能受到环形区域的干扰。
头部的环形区域沿与脚部相反的方向指向的几何形状因此可以借助于注射模制更好地生产。通过在模具的闭合过程中围绕环形区域转动，还可以同时地利用与密封材料相结合存在的环形区域的优点。
附图说明
以下将使用示例性实施例的描述参照附图对本发明进行更详细地解释。
在附图中：
图1从斜下方示出了根据本发明的紧固装置的示意性顶部视图；
图2A至图2C示出了不同实施例中的紧固装置的脚部的示意性图示；
图3示出了根据本发明的紧固装置的叶片的示意性图示；
图4示出了根据本发明的紧固装置的另一个脚部的示意性图示；
图5A至图5C示出了不同实施例中的具有叶片的紧固装置的顶部视图；
图6A至图6C示出了不同实施例中的根据本发明的紧固装置的头部的示意性图示；以及
图7示出了根据本发明的用于生产紧固装置的方法的图示。
具体实施方式
首先参照图1，该图示出了根据本发明的紧固装置100的示意性顶部视图。
紧固装置100具有头部110和脚部120。密封材料130以环绕的方式布置在头部110的下侧面(面向脚部120的侧面)上。
脚部120从图1中的头部110向下延伸并且具有芯部121和多个叶片122。
叶片122从芯部121向外延伸。叶片122成组地布置，其中，在紧固装置100的这个实施例中，一组叶片122具有处于不同高度的六个叶片122。
每个叶片122具有倾斜肩台123，其中，倾斜肩台123被形成在对应的叶片122的外边缘上。
一组叶片122中的叶片122的倾斜肩台123被布置处于彼此不同的高度。也就是说，一组叶片122的各个叶片122的倾斜肩台123距头部110的距离变化或彼此不同。
图1中的紧固装置100具有三组叶片122，每组具有六个叶片122。每组叶片122在此构造相同，并且因此具有处于相同高度的倾斜肩台123的三个叶片122被布置在脚部120的芯部121上，共计六次。
相应组叶片122中的叶片122以高度或其倾斜肩台123的高度被分类。
在这个实施例中，一组叶片122的倾斜肩台123被布置成在从下方来看时沿顺时针方向下降，也就是说，一组的倾斜肩台123被布置成沿顺时针方向越加远离头部110。
总而言之，叶片122以围绕芯部121的圆周均匀分布的方式布置。也就是说，芯部121的圆周的三分之一被分配给这三个组中的每一个。这还意味着，当这些组叶片122构造相同时，具有倾斜肩台123的叶片122在芯部121的圆周上均匀地分布处于相同的高度(距头部110的距离相同)。具体地，中心点角度为120°的圆形区段位于所述组叶片之间。
如果紧固装置100被插入或安装在板状元件中或在该板状元件中布置的孔中，则产生以下效果：
当具有最低布置(最远离头部110)的倾斜肩台123的叶片122被克服时，产生拉动效果，该拉动效果沿板状元件的方向拉动紧固装置100或紧固装置100的头部110。原因尤其在于叶片122具有柔性设计并且在板状元件或板状元件的孔中向外推动，并且由于沿板状元件的方向拉动紧固装置100的叶片122的倾斜肩台123。
图2A至图2C示出了不同实施例中的根据本发明的紧固装置100的脚部120的示意性图示。
如图2A所展示的，叶片122具有连接区域124，该连接区域将叶片122的倾斜肩台123连接到脚部120的芯部121。
基本上具有竖直表面的止挡区域125被形成在连接区域124的邻近于倾斜肩台123的区域上。所述止挡区域125用作板状元件或板状元件的孔的止挡部。
如可以在图2A至图2C中看到的，止挡区域125被布置在与头部110相距不同的距离处。紧固装置100因此适合于具有不同厚度或厚度公差的板状元件。
简而言之，厚的板状元件的孔的内侧面抵靠叶片122(或者，在三组叶片122的情况下，抵靠三个叶片122)，该叶片具有处于与头部110相距一定距离处的止挡区域125。这些是被布置在图2A中的右侧的叶片122。
相比之下，如果存在薄的板状元件，则由上述拉动效果辅助的紧固装置100被推动或拉动到板状元件的孔中，其程度使得板状元件的孔的内壁停止抵靠在叶片122的止挡区域125上，所述止挡区域被布置成靠近紧固装置100的头部110。这适用于图2A中完整示出的叶片122的左侧。
在图2A至图2C所展示的脚部120此外共享以下特征：它们的连接区域124在上侧面(沿头部110的方向的侧面)上具有基本上水平的表面。也就是说，连接区域124的所述水平上侧面被布置成与对应叶片122的止挡区域125正交。
换言之，连接区域124的上侧面被布置成平行于以芯部121的旋转轴线121a作为垂线的平面(连接区域124的上侧面平行于与芯部的旋转轴线121a垂直的平面)。以对应的方式，叶片122的止挡区域125被布置成相对于所述平面正交。
在图2A至图2C中还显而易见的是，第一叶片122的倾斜肩台123的最高(与头部110相距的距离最小)布置的区域(即，相对于止挡区域125的边界区域)被布置成比叶片122的倾斜肩台123的最低区域(即，倾斜肩台123的外部区域)更高(即，更靠近头部110)，该叶片具有形成得更高(更靠近头部110)的倾斜肩台123。这确保了在邻近的倾斜肩台123之间存在无台阶的过渡，并且提供了拉动效果而没有任何损害。
图2A至图2C所展示的实施例的不同之处在于叶片122的设计不同。在图2A中，连接区域124的上侧面(沿头部110的方向定向的侧面)被布置在与头部110相距不同的距离处，对应于叶片122的倾斜肩台123和止挡区域125。
叶片122的下侧面被形成为基本上类似并且处于相同的高度，并且因此叶片122从最靠近头部110放置的叶片到最远离的叶片122变小。
这个实施例具有的优点是，仅三个止挡区域125曾与板状元件相接触，并且因此仅在所述止挡区域中发生摩擦(安装过程中的制动力)。
在图2B中，连接区域124全部被布置处于相同的高度，即，全部处于与头部110相距相同的距离处。
然而，由于倾斜肩台123必须被布置处于不同的高度(即，处于与头部110相距不同的距离处)，止挡区域125的长度在此改变。也就是说，被布置成靠近头部110的叶片122的止挡区域125小，并且被布置处于与头部110相距一定距离处的叶片122的止挡区域125相对较大。
这个实施例具有的优点是，当存在三组叶片122时，板状元件可以搁置在叶片122的多于仅三个止挡区域125上。
在图2C中，所有叶片122具有基本上相同的设计，其中，在倾斜肩台123之间(和止挡区域125之间)的高度偏移通过以下事实发生：所有叶片122沿着芯部121的旋转轴线被布置处于不同的高度或被布置处于与头部110相距不同的距离处。
图3示出了叶片122的示意性图示。叶片122具有连接区域124和已经讨论的倾斜肩台123。叶片122还具有(竖直的)止挡区域125。
在这个实施例中，叶片122此外具有在外侧上的外部区域126。所述外部区域126具有基本上水平定向的上侧面。也就是说，所述上侧面基本上沿板状元件的延伸方向定向。所述水平上侧面或表面用于改善紧固装置100的保持力。
图4示出了根据本发明的紧固装置100的脚部120的另一个实施例。
在这个实施例中，叶片122的多个连接区域124不是水平定向的，而是倾斜地或以弧形方式定向。如图所示，连接区域124在此在没有台阶的情况下出现到倾斜肩台123中，其方式为使得不产生止挡区域125。
在图4所展示的实施例中，仅具有位于最高处(最靠近头部110)的倾斜肩台123的叶片122具有止挡区域125。当然，自然还可以设想，接下来的一个或多个叶片122具有止挡区域125。
在叶片122具有止挡区域125的情况下，连接区域124优选地被设计为水平表面，也就是说，其上侧面(朝向头部110)具有基本上水平的表面。
图5A至图5C示出了根据本发明的各种紧固装置100的顶部视图，其中，所述紧固装置在连接区域124的确切设计上不同。
在图5A中，连接区域124具有从下方(即，如沿芯部121的旋转轴线的方向来看)略微弓形的设计。
在图5B中，叶片122的连接区域124具有基本直线的设计，也就是说，其延伸在芯部121的旋转轴线上相交。
在图5C中，叶片122的连接区域124具有弯折形状，其中，弯折是由连接区域124的斜率的改变形成的。
连接区域124中的这种变化使得可以影响叶片122的弹性表现或柔性。因此，叶片122可以借助于连接区域124的形状而具有更柔性和更不柔性的设计。
图6A至图6C示出了紧固装置100的头部110的各种示意性图示。
例如，如图6A所展示的，头部110具有板状基本区域111和环形区域112。环形区域112基本上被形成在板状基本区域的圆周上，并且沿脚部120的方向突伸。
另外，如图6A所示，板状基本区域111可以具有凹部，密封材料130可以被注射到该凹部中。
图6A所展示的头部借助于板状基本区域111从上方覆盖密封材料130，并且借助于环形区域112从侧面完全覆盖该密封材料。也就是说，密封材料130仅向下和向内暴露并且可以膨胀。
当紧固装置100被紧固到板状元件时每当该紧固装置经受导致密封材料130膨胀的热量施加时，这是特别相关的。如果头部110侧向地且在顶部围绕密封材料，则该紧固装置在其膨胀时可以仅向内且朝向板状元件膨胀，并且因此产生密封材料130的良好密封效果。
另外，头部110或其环形区域112可以防护密封材料130免受外部影响。
图6B示出了实施例，其中环形区域112具有更平坦的设计并且仅在侧面上的区域中覆盖密封材料130，并且因此密封材料130的区域朝向侧面暴露。
图6C示出了实施例，其中环形区域112具有更平坦的设计，其中，密封材料130围绕环形区域的方式使得该密封材料至少在区域中朝向侧面且向上暴露。
因此，可以设想头部110和密封材料130的不同实施例。
图7用于解释根据本发明的生产紧固装置的方法。具体地，在此示出了根据本发明的图6A的用于生产具有头部110的紧固装置100的方法。
在第一步骤中，借助于注射模制生产紧固装置100的头部110和脚部120，其中，如图7中的头部110的上部图中所示，环形区域112不指向脚部120的方向，而是指向相反的方向。
这具有的优点是，可以将叶片122形成在脚部120上而不受环形区域112的干涉。
在下一个步骤中，将头部110的环形区域112折叠，其方式为使得该环形区域现在沿脚部120的方向突伸(图7中的中间图示)。这例如通过将头部110或紧固装置100插入模具中而发生，其中，当模具闭合时，沿另一方向按压环形区域112。
然后，环形区域112处于其最终位置，并且可以将密封材料130喷射到头部110上(参见图7中的头部的下部图示)。