阳组件、阴组件以及扣件 |
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| 申请号 | CN201110277331.6 | 申请日 | 2011-09-16 | 公开(公告)号 | CN102434556B | 公开(公告)日 | 2015-07-08 |
| 申请人 | YKK株式会社; | 发明人 | C·G·勒孔特; C·A·克拉克; R·H·贺卫格; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及阳组件、阴组件以及扣件。该扣件包括阳组件和阴组件。阳组件和阴组件中的至少一方可以包括柔性 基座 ，柔性基座能弯曲以顺应非平面的安装表面。使用提供高强度的技术将柔性基座结合到扣钉和/或扣座以经得住扣件的反复接合和解除接合。而且，在某些实施方式中，结合技术不需要机械部件(例如， 螺纹 )来将扣钉固定到柔性基座。机械试验表明根据某些实施方式的阳组件具有比已知的阳组件高62％的强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种扣件用阳组件，所述阳组件包括： |
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| 说明书全文 | 阳组件、阴组件以及扣件技术领域背景技术[0002] 在多种应用中，可以期望设置能够将第一对象和第二对象固定在一起的扣件。对象的示例包括船的表面(诸如船身)、车辆(诸如汽车的护栅(grill)、发动机罩或货物区域(cargo area))或者位于甲板或庭院的热水澡桶或水池。其他示例可以包括织料覆盖物、苫布、带或者条。因此，可以期望设置扣件以将覆盖物固定到车辆的护栅、将苫布固定到轻便小货车的车厢或者将覆盖物固定到船的船身。 [0003] 这样的扣件典型地包括扣座(socket)和扣钉(stud)。扣座可以包括基部和从基座突出的收纳部。同样地，扣钉可以包括基座和从基座延伸的突起。扣座的收纳部收纳扣钉的突起，由此使扣钉和扣座接合，防止扣件的分离。扣座可以被固定到第一对象的安装表面，扣钉可以被固定到第二对象的安装表面。如此处所用的，“安装表面”指的是对象的位于扣件被固定到该对象的部位处的表面。由此，扣座可以被联接到车辆的护栅，扣钉可以被联接到织料覆盖物。应理解的是，扣件可以被翻转，使得扣钉被联接到护栅且扣座被联接到织料覆盖物。为了便于参考，除非另外说明，本公开的背景技术部分指的是可互换地作为“扣件部件”的扣钉和扣座。 [0004] 用于将扣件联接到安装表面的一种技术包含在安装表面钻孔并且使用螺钉将扣件部件夹紧到安装表面。但是，这种技术的显著缺点是由于贯穿安装表面钻孔而损坏安装表面。因此，已经研发了替代技术以避免损坏安装表面。 [0005] 一种这样的替代技术使用粘合剂将扣件部件固定到安装表面。例如，扣件部件的基座(其典型地具有平面表面)可以涂覆有粘合剂层然后被固定到安装表面。如果安装表面是弯曲的或非平面的，则难以提供强结合。具体地，当联接后，扣件部件的平面基座和非平面的安装表面之间可能有间隙。该间隙减小了扣件部件和安装表面之间的结合强度。因此，如果扣件被反复地接合和解除接合若干循环，则扣件部件可能从安装表面拉离(应注意的是，当将扣件部件焊接(与粘合相对应)到非平面的安装表面时，可能会遇到相同的困难。)。 [0006] 发明人为Lloyd Demedash的美国专利No.5,797,643(下文中称为“Demedash”)说明了一种旨在联接到非平面的安装表面的扣件。具体地，Demedash说明了附到扣件并且随着非平面安装表面的曲率变形的“柔性安装构件”。该柔性安装构件具有与限定在扣件中的孔接合的柱，由此将柔性安装构件固定到扣件。Demedash教示由柱提供的力(用于固定柔性安装构件和扣件)的量比解除扣件接合所需的力(即，用于从扣钉拉拔扣座)的量大。因此，根据Demedash，当扣件被反复地接合和解除接合若干循环时，柔性安装构件将不会脱离。Demedash被转让给加拿大温尼伯市的FIA公司，该公司制作宣称为Demedash的商品化实施方式的STICK A 产品。 [0007] 但是Demedash所述的扣件(以及STICK A 产品)具有若干缺点。最显著地，在STICK A 产品上进行的试验证实当该产品承受较低的拉拔强度时失效。此外，柔性安装构件和扣件之间的连接方法需要可能不期望的特定设计约束。具体地，柔性安装构件的柱需要设置于扣件中的孔。提供具有这样的孔的扣件可能不一定是期望的。最后，柱突出到扣件的主体中，这可能妨碍扣座和扣钉的适当接合。 [0008] 因此，期望提供阳组件、阴组件和联接到非平面的安装表面的扣件，同时提供失效前的高强度，经得住扣件的若干循环的反复接合和解除接合，并且还避免限制性的设计约束。 发明内容[0009] 这里说明的示例包括扣件用阳组件，该阳组件包括结合到柔性基座的刚性扣钉。可以在柔性基座上设置粘合剂层从而将阳组件固定到安装表面。如果安装表面是非平面的，则柔性基座可以弯曲以顺应非平面的安装表面。用于将扣钉结合到柔性基座的技术提供高强度以经得住扣件的反复接合和解除接合。而且，结合技术可以不需要如Demedash中设置的柱来将扣钉固定到柔性基座。 [0010] 类似地，一些示例包括阴组件，该阴组件包括结合到柔性基座的刚性扣座，该柔性基座可以弯曲以顺应非平面的安装表面。结合技术提供高强度，并且可以不需要机械部件来将扣座固定到柔性基座。单个扣件不必包括具有柔性基座的阳组件和具有柔性基座的阴组件两方，仅所述阴组件和阳组件中的一方可以设置有柔性基座。 [0011] 在阳组件上进行的机械试验表明强度比Demedash所述的扣件的强度增大62％。 [0012] 本发明的主题如下： [0013] (1)一种扣件用阳组件，所述阳组件包括：扣钉，其包括由侧壁限定的至少一个突起和由所述侧壁的内表面限定的至少一个袋部；以及柔性基座，其被结合到所述扣钉，所述柔性基座包括至少一个延伸部，所述至少一个延伸部配合到所述扣钉的所述至少一个袋部内并且与所述扣钉的所述至少一个袋部结合，其中，所述柔性基座能够弯曲以顺应非平面的安装表面。 [0014] (2)一种扣件用阴组件，所述阴组件包括：扣座，其包括基部和从所述基部延伸的收纳部，其中在所述基部和所述收纳部之间限定角部；以及结合到所述扣座的柔性基座，其中所述柔性基座接触所述收纳部的至少一部分、所述基部和所述角部，其中，所述柔性基座具有柔性以顺应非平面的安装表面。 [0015] (3)一种扣件，其包括：阳组件，其包括扣钉和结合到所述扣钉的安装构件，所述扣钉包括由侧壁限定的至少一个突起和由所述侧壁的内表面限定的至少一个袋部，其中所述安装构件的一部分配合到所述扣钉的所述至少一个袋部内并与所述扣钉的所述至少一个袋部结合；以及阴组件，其包括扣座和结合到所述扣座的安装构件，所述扣座包括用于收纳所述扣钉的突起从而使所述阴组件接合到所述阳组件的收纳部，其中，所述阳组件的所述安装构件具有柔性以顺应非平面的安装表面。附图说明 [0016] 在说明书的其余部分中，更详细地阐述包括实践所附权利要求书的最优模式并针对本领域普通技术人员的全部和可行的公开。说明书参照下面的附图，在附图中，不同的特征所使用的相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。 [0017] 图1A是扣件的阳组件的一个实施方式的立体图。图1B是扣件的阳组件的一个实施方式的侧视图。图1C是扣件的阳组件的一个实施方式的俯视图。图1D是沿着图1C所示的线A-A截取的剖视图。 [0018] 图2A是根据图1A-图1D所示的阳组件的扣钉的一个实施方式的前视立体图。图2B是根据图1A-图1D所示的阳组件的扣钉的一个实施方式的后视立体图。图2C是根据图 1A-图1D所示的阳组件的扣钉的一个实施方式的侧视图。图2D是根据图1A-图1D所示的阳组件的扣钉的一个实施方式的俯视图。图2E是沿着图2D所示的线B-B截取的剖视图。 [0019] 图3A是扣件的阴组件的一个实施方式的立体图。图3B是扣件的阴组件的一个实施方式的侧视图。图3C是是扣件的阴组件的一个实施方式的俯视图。图3D是沿着图3C所示的线C-C截取的剖视图。 [0020] 图4A是根据图3A-图3D所示的阴组件的扣座的一个实施方式的后视立体图。图4B是根据图3A-图3D所示的阴组件的扣座的一个实施方式的前视立体图。图4C是根据图 3A-图3D所示的阴组件的扣座的一个实施方式的侧视图。图4D是根据图3A-图3D所示的阴组件的扣座的一个实施方式的俯视图。图4E是沿着图4D所示的线D-D截取的剖视图。 [0021] 图5是根据某些实施方式的包括阳组件和阴组件的扣件的剖视图。 [0022] 图6示出根据某些实施方式的被固定到非平面的安装表面的阳组件。 [0023] 图7示出根据某些实施方式的被固定到非平面的安装表面的阴组件。 [0024] 图8是示出在根据某些实施方式的阳组件上进行的试验的结果的图。 [0025] 图9是示出在如Demedash所述的产品上进行的试验的结果的图。 具体实施方式[0026] 本发明的某些实施方式提供可以彼此固定以形成扣件100(如图5所示)的阳组件10和阴组件40。阳组件10可以包括扣钉12(如图2A-图2E所示)，扣钉12包括从基座14延伸的突起16。如图2C所见，基座14大致为平面。在图示的实施方式中，突起16形成为沿周向连续延伸的环形，但是应当理解的是在其他实施方式中，突起16可以具有其他形状，并且可以连续或不连续。突起16可以由侧壁18限定。如图2E所示，在一些实施方式中，侧壁18的截面为大致“U字形”(虽然侧壁18不必对称)并且限定了侧壁18内侧的袋部20，使得突起16“中空”。袋部20也沿周向连续延伸。中央表面22位于环形突起16的中间。中央表面22从突起16凹陷并且所述凹陷自身由侧壁18的内表面和中央表面22限定。 [0027] 阴组件40可以包括扣座42(如图4A-图4E所示)，扣座42包括收纳部46和基部44。在图示的实施方式中，收纳部46的直径大于基部44的直径。收纳部46从基部44延伸并且由侧壁52限定。角部48形成于基部44和收纳部46相遇的部位处(交界部处)。在图示的实施方式中，收纳部46和基部44均为圆形，但是应当理解的是在其他实施方式中，基部44和收纳部46分别可以具有其他形状。如图4C可见，基部44具有大致平面的底表面50。 [0028] 如图5所示，扣座42的收纳部46利用机械过盈配合收纳并固定扣钉12的突起16，由此使扣钉12和扣座42接合，防止扣件100的分离。在某些实施方式中，收纳部46包括接近侧壁52的内表面的定位件54。定位件54可以通过将金属线形成环而成环形。定位件54的外径小于收纳部46的内表面的直径并且定位件54的内径小于扣钉12的外表面的直径，使得定位件54可以提供与扣钉12的突起16的更牢固的机械过盈配合(扣钉12配合到收纳部46中并且使定位件54的直径弹性膨胀，之后，定位件54弹性地恢复使得扣钉 12的突起16与定位件54接合)。应当理解的是定位件54仅是可选的而非必要的。定位件54不一定是环形且应当理解的是定位件54可以具有其他形状以顺应收纳部46或基部 44的形状。 [0029] 扣钉12和/或扣座42可以由多种材料形成，诸如金属(包括但不限于不锈钢)或任何刚性或半刚性的塑料。如果由金属制成，扣钉12和扣座42可以压印成最终形状。如果由塑料制成，扣钉12和扣座42可以注塑模成型。 [0030] 在某些实施方式中，扣钉12被联接到柔性基座30以形成阳组件10(如图1A-图1D所示)。类似地，在某些实施方式中，扣座42被联接到柔性基座60以形成阴组件40(如图3A-图3D所示)。柔性基座30、60均可以弯曲以顺应非平面的安装表面110。柔性基座 30、60可以由比扣钉12和扣座42的材料更柔性的材料制成。由此，如图6所示，阳组件10的柔性基座30被弯曲以顺应非平面(弯曲的)的安装表面110(在此处是管段)。柔性基座30的底表面32上的粘合剂层36将阳组件10固定到安装表面110。类似地，在图7中，阴组件40的柔性基座60被弯曲以顺应安装表面110。柔性基座60的底表面62上的粘合剂层66将阴组件40固定到安装表面110。应当理解的是单个的扣件100不必包括带有柔性基座30的阳组件10和带有柔性基座60的阴组件40两者。而是扣件100可以设置有仅一个包括柔性基座的组件(阳组件10和阴组件40中的任何一方)。 [0031] 现在将说明阳组件10和阴组件40的制造方法。为了便于参照，该讨论参照阳组件10的制造，虽然应当理解的是同样通用的方法可以用于阴组件40。 [0032] 首先，利用结合剂或底涂剂预处理扣钉12以有助于强化扣钉12和柔性基座30之间的结合。一种这样的结合剂是水分反应性材料在VM&P石脑油中的稀释溶液。 Dow-Corning公司以Dow-Corning Prime Coat#2260的名称生产这样的材料。在某些实施方式中，利用结合剂处理扣钉12至少15分钟，该时间之后，从扣钉12排掉或擦干净多余的结合剂。 [0033] 一般而言，柔性基座30可以由硅树脂、橡胶或任何柔性塑料制成。在一个非限制性实施方式中，柔性基座30由Dow-Corning TR-70和Q-44768弹性体材料的混合物制成，并且这两种弹性体材料的具体的比例能根据具体的应用而调节。如果期望，可以使用催化剂来形成柔性基座30。一种可行的催化剂是有机过氧化物，该有机过氧化物可以根据柔性基座30是透明的还是着色的被设置成不同的形式。对于透明的柔性基座30来说，催化剂可以是呈液态的化学组成为2，5-二甲基-2，5-二(过氧叔丁基)己烷的有机100％过氧化物。对于着色的柔性基座30，上述催化剂可以被设置成仅50％过氧化物粉末的形式。上述两种催化剂均可以由Dow-Corning公司提供，对于透明弹性体来说是DBPH-100，对于有色或着色的弹性体来说是DBPH-50。可选的催化剂包括铂和锡化合物。当催化处理已经结束时，构成柔性基座30的材料将呈弹性固体形式。在某些实施方式中，所述材料形成片材。如果期望，可以使用多层或多种厚度来构造阳组件10。 [0034] 接着，将构成柔性基座30的材料结合到扣钉12。在一个实施方式中，可以设置适当的容纳件或保持件(类似于模具)以辅助结合处理。如果期望，所述模具可以具有收纳扣钉12的“扣钉部”以及成形为用于形成柔性基座30的“基部”。该基部可以具有形成特定形状或尺寸的柔性基座30的轮廓。例如，如图1D所示，柔性基座30的顶表面相对于扣钉12成角度并且限定于顶表面和底表面32之间的柔性基座30的厚度朝向外侧变薄。由此，模具的基部可以具有产生该特定角度的轮廓。在其他实施方式中，柔性基座30可以具有不同的角度，可以没有角度或可以是穹顶状等。模具可以生产具有任何期望形状或尺寸的柔性基座30。 [0035] 扣钉12可以在扣钉12的基座14面对模具的基部的情况下被放置在模具的扣钉部的内部。构成柔性基座30的材料在模具的基部内可以被直接放置在扣钉12的基座14的顶部。接着，加热后的板等可以被放置在构成柔性基座30的材料的顶部，并且可以对该板施压以将材料压到扣钉12。在某些实施方式中，固化温度大约为340°F，并且该板被放置于适当位置大约2分钟。加热和加压处理使构成柔性基座30的材料熔化。熔化后的材料流入模具的基部内，形成柔性基座30的特定形状。如果扣钉12设置有袋部20，则熔化的材料可以流入袋部20，形成延伸部34以填充袋部20。由此，热和压力将柔性基座30结合到扣钉12，形成阳组件10。接着，可以从阳组件10移除板并且可以修剪掉构成柔性基座30的过多材料。延伸部34可以具有沿周向连续延伸的环形并且配合到袋部20中(侧壁 18的内部)。延伸部34位于圆形阳组件10的中间并且从柔性基座30突出。 [0036] 由于柔性基座30和扣钉12的结合，所以不必如Demedash所述在柔性基座30中设置柱。通过施加热和压力完成所有的结合，如果期望，利用结合剂预处理扣钉12。在具有配合到袋部20内的延伸部34的实施方式中也可以提供增大的结合强度(特别地，增大的剪切强度)。剪切强度表示对沿着柔性基座30的前后方向即通常沿相对于侧壁18和延伸部34之间的结合表面的水平方向拖拉(drawing)扣钉12的耐久性。 [0037] 粘合剂层36可以被附到柔性基座30的底表面32从而将阳组件10固定到安装表面110。粘合剂可以包括非反应性粘合剂或反应性粘合剂。所使用的粘合剂的类型可以由基板和/或安装表面110的尺寸来确定。本领域技术人员知晓很多合适的粘合剂，但一种非限制性示例是由3M公司出售的 带，该带由丙烯酸类泡沫层和粘合剂层制成。带提供有若干粘合剂类型，包括多功能丙烯酸类(结合到金属、玻璃以及高和中表面能塑料和油漆)、改性丙烯酸类(结合到低表面能塑料和漆，诸如粉末涂布的漆)或可低温施用丙烯酸类(低至32°F结合)。 带还提供若干泡沫类型，各泡沫类型各自具有不同程度的顺应性。如果期望，柔性基座30的底表面32可以利用结合剂预处理，或在涂布粘合剂36之前机械地变形(诸如利用打磨机)。粘合剂36可以在大气温度和压力下被简单地压到柔性基座30的底表面32。即，不需要加热后的板和/或极大的压力将粘合剂 36结合到柔性基座30。类似地，不需要加热后的板和/或极大的压力将粘合剂36结合到安装表面110(如果期望，还可以直接将粘合剂涂布到安装表面110。)。 [0038] 尽管上述制造方法的讨论参照阳组件10，应当理解的是同样的方法可以用于阴组件40。在图3A至3D所示的实施方式中，扣座42设置有位于基部44和收纳部46相遇的部位处的角部48。当构成柔性基座60的材料由于热和压力的施加而熔化时，材料围绕基部44流动，进入角部48，并且围绕收纳部46的至少一部分(即，收纳部46的外表面的相对于柔性基座的尺寸沿前后方向的部分)流动。柔性基座60和扣座42之间的表面区域(具体地，基部44、角部48以及收纳部46的至少一部分)的量为阴组件40提供增大的剪切强度。 剪切强度表示对在沿着柔性基座60的前后方向的方向上拖拉扣座42的耐久性。 [0039] 当扣件100被固定到安装表面110并投入使用时，扣件存在三个可能的失效点，具体地，(1)在粘合剂36和安装表面110之间；(2)在粘合剂36和柔性基座30的底表面32之间；(3)在扣钉12和柔性基座30之间。术语“失效点”指的是部件分离或断开的点。例如，如果扣件100在粘合剂36和安装表面110之间失效，则意味着粘合剂36从安装表面110被拉离或扯掉。在扣件的最佳设计中，导致失效的力显著地大于将扣件100接合和解除接合的力。换言之，期望的是当扣件接合和解除接合时扣件不失效，并且特别地，期望扣件经历重复的循环后不失效。已经发现，此处所述的扣件100的实施方式在各所述失效点提供增大的强度。 [0040] 具体地，在强度试验中比较STICK A 产品(其被宣称是Demedash的商品化实施方式)和根据此处所述的某些实施方式的产品(“申请人的产品”)。在一个试验中，英斯特朗型4444测力计(下文中称为“英斯特朗”)用于STICK A 产品和申请人的产品两者的直接拉拔强度试验(direct pull strength test)。两种产品用的试验构造相同。首先，将扣件的阳组件(未试验阴组件)固定到棒。然后，英斯特朗的上夹具固定件用于夹紧阳组件的扣钉。如图8(申请人的产品的拉拔强度试验结果)和图9(STICK A 产品的拉拔强度试验结果)中所反映的，各组件被英斯特朗拉拔已知的距离。各图上的黑三角部表示各产品的失效点。如图8所示，申请人的产品在30.8磅力(lbf)的负荷处在失效之前被拉拔大约0.3英寸的距离。相反，STICK A 产品在11.6磅力(lbf)的负荷处在失效之前仅被拉拔大约0.08英寸的距离。这些试验结果表明申请人的产品具有比STICK A 产品的强度高62％的强度。 [0041] 试验结果还突出了两种产品的设计之间的不同。在申请人的产品中，失效点在粘合剂36和安装表面110之间。在STICK A 产品中，失效点在柔性安装构件的柱和限定于扣件中的孔之间。粘合剂36和安装表面110之间的失效点(如在申请人的产品中)是优选的，使得阳组件10没有残留在安装表面110上的部分。例如，由于STICK A 产品在柔性安装构件和扣件之间失效，所以柔性安装构件被残留固定到安装表面。因为这些部件必须被移除而这是困难的，所以部件残留固定到安装表面是不期望的。 [0042] 提供上述内容是用于阐述和公开本发明的实施方式的目的。可以理解的是，本领域技术人员在获得和理解上述内容的情况下可以容易地产生这些实施方式的替代、变化或等同结构。因此，应当理解的是，为了示例的目的而不是限制性的目的提出本公开，并且本公开不排除本领域技术人员显而易见的本发明的主题的这些变型、变化和/或增加。 |
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