КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ВЫСТУПОМ, ПОДКРЕПЛЕННЫМ РЕБРОМ ЖЕСТКОСТИ
FASTENING ELEMENT WITH LEDGE SUPPORTED BY STIFFENING RIB

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к крепежному элементу, выполненному с защелкивающейся ножкой, проталкиваемой через отверстие в панели и имеющей плоский жесткий сердечник, вытянутый вдоль осевого направления, и по меньшей мере один изогнутый упругий выступ, имеющий внутренний продольный край, граничащий с сердечником и отделенный от свободного внешнего продольного края выступа стенкой с вогнутой внутренней поверхностью.
Изобретение относится, в частности, к крепежному элементу, предназначенному для крепления элементов на панели, или листе, например для крепления декоративного элемента, такого как декоративная панель, на двери транспортного средства. Таким образом, крепежный элемент сначала позиционируют в декоративном элементе, устанавливая крепежный элемент с усилием, за счет деформации упругого выступа, в выполненное под него отверстие, после чего его вставляют в выполненное в двери отверстие (например, в отверстие цилиндрического типа) таким образом, чтобы закрепить декоративный элемент на двери. На одну дверь может приходиться, к примеру, десяток крепежных элементов, и поэтому важно, чтобы установка крепежного элемента на двери была быстрой и легкой. В то же время, крепежный элемент должен прочно присоединять закрепляемый элемент к двери, препятствовать возможным попыткам ненадлежащей разборки соединения и сопротивляться вырыву.
Уровень техники
Подобный крепежный элемент известен из документа GB 2236353. Этот известный крепежный элемент имеет два упругих выступа, определяющих сужающуюся усеченную форму крепежного элемента, которая способствует легкому введению крепежного элемента в отверстие. Однако из-за гибкости выступов этот крепежный элемент можно легко снять.
Похожий крепежный элемент, в котором для предотвращения его легкого извлечения из отверстия, в которое он вставлен, над выступами выполнен поперечный разрез, известен из документа US 6572317.
Известно также, что для повышения жесткости стенки выступа, а значит, для увеличения механической прочности посадки крепежного элемента при его работе на вырыв, увеличивают толщину этой стенки. Однако увеличение толщины стенки выступа также дает эффект повышения жесткости всего выступа, и деформация, необходимая для установки крепежного элемента в панели, достигается с большим трудом.
Раскрытие изобретения
Задача, положенная в основу изобретения, заключается в том, чтобы предложить иной крепежный элемент описанного выше типа, который обладал бы деформируемостью, достаточной для его легкого введения в отверстие в панели, и при этом обеспечивал бы повышенную стойкость к снятию.
Для решения этой задачи предложен крепежный элемент, выполненный с защелкивающейся ножкой, проталкиваемой через отверстие в панели (листе), причем указанная защелкивающаяся ножка имеет плоский жесткий сердечник, вытянутый вдоль осевого направления, и по меньшей мере один изогнутый упругий выступ (выполненный в виде крылышка, или лепестка), имеющий внутренний продольный край, граничащий с сердечником и отделенный от свободного внешнего продольного края выступа стенкой с вогнутой внутренней поверхностью, отличающийся тем, что на вогнутой внутренней поверхности стенки предусмотрено ребро жесткости, примыкающее к свободному внешнему продольному краю выступа в двух точках, разнесенных по линии, проходящей практически вдоль указанного осевого направления, т.е. в двух удаленных друг от друга точках, расположенных по линии, проходящей практически в осевом направлении.
Это выполнение крепежного элемента способствует тому, чтобы при введении крепежного элемента в отверстие выступ отжимался, отклоняясь к осевой линии (и таким образом скрываясь) за счет изгиба в направлении сердечника ножки, причем после прохождения через отверстие выступ возвращается в свое рабочее, отведенное в сторону, положение. Если теперь попытаться крепежный элемент из отверстия, ребро будет препятствовать деформации выступа, действуя в качестве подпорки или жесткости, и это означает, что ребро подкрепляет верхний край выступа и сопротивляется его деформации, что усиливает прочность посадки крепежного элемента при работе на вырыв.
Таким образом, наличие такого ребра жесткости обеспечивает легкость установки крепежного элемента и затрудняет снятие крепежного элемента с панели (листа конструкционного материала).
Предлагаемый в изобретении крепежный элемент может иметь в частных вариантах его выполнения следующие характеристики:
Свободный внешний продольный край выступа, как он виден наблюдателю, смотрящему на сердечник сбоку (в поперечном направлении), имеет V-образную форму, острие которой проходит через плоскость перегиба выступа, а указанное ребро, как оно видно указанному наблюдателю, имеет V-образную форму, острие которой проходит через указанную плоскость перегиба выступа и которая симметрична V-образной форме свободного внешнего продольного края выступа, причем свободный внешний продольный край выступа образует с ребром ячейку, имеющую ромбовидное отверстие.
Сердечник имеет углубление напротив ребра.
Крепежный элемент имеет два выступа, расположенных по обе стороны от сердечника симметрично относительно осевого направления сердечника.
Сердечник и каждый выступ с ребром изготовлены за одно целое из пластмассы путем формования.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и его преимущества более наглядно представлены ниже в описании варианта осуществления изобретения, приведенном в качестве примера, не ограничивающего возможностей осуществления изобретения, и поясняемом прилагаемыми чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - вид сбоку предлагаемого в изобретении крепежного элемента,
на фиг.2 - вид предлагаемого в изобретении крепежного элемента в продольном разрезе вдоль оси II-II, показанной на фиг.1,
на фиг.3 - вид снизу предлагаемого в изобретении крепежного элемента,
на фиг.4 - аксонометрическое изображение фрагмента предлагаемого в изобретении крепежного элемента.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан предлагаемый в изобретении крепежный элемент 1, вытянутый вдоль продольного направления А и имеющий защелкивающуюся ножку 2, также называемую "анкером", выполненную с возможностью ее проталкивания через отверстие в панели, на чертеже не показанной, и защелкивания в этом отверстии и соединенную с головкой 3 посредством соединительной зоны 4, на которой расположена юбка 5, образующая деформируемую зону, выполненную таким образом, чтобы прижиматься к панели, как это уже известно.
Головка 3 выполнена таким образом, чтобы плотно закреплять элемент на панели (на чертеже не показана).
В рассматриваемом варианте головка представлена в виде круглой шейки 6, венчаемой шляпкой 7, которая в данном случае имеет вид диска и приспособлена для ее введения в отверстие, выполненное в закрепляемом элементе. Головка 3 также может быть выполнена в виде любой другой системы крепления, например в виде системы крепления типа системы с трубчатой опорой, в виде системы типа разъема или даже в виде устройства для обертывания жгута проводов.
Соединительная зона 4, также называемая верхом защелкивающейся ножки 2, в данном случае выполнена в виде диска, периферия которого имеет переменную форму, согласованную с закрепляемым элементом, например овальную, круглую или иную форму.
Юбка 5 имеет коническую форму, расходясь от соединительной зоны 4 в направлении верхнего конца 2а защелкивающейся ножки 2. Юбка 5 является упругой и при приложении осевого усилия к головке 3 сплющивается, что позволяет закреплять крепежный элемент на панелях различной толщины. Юбка 5 играет роль манжеты, обеспечивающей непроницаемость соединения, и используется, в частности, для защиты от проникновения пыли или стекающей по поверхности жидкости.
Защелкивающаяся ножка 2 имеет плоский жесткий сердечник 8, который вытянут вдоль осевого направления А и имеет в рассматриваемом варианте осуществления изобретения два изогнутых упругих выступа 9 (в виде крылышек, или лепестков) проходящих симметрично относительно осевого направления А, так что ножка 2 является практически симметричной относительно оси А, в результате чего силы, обеспечивающие установку крепежного элемента, также являются симметричными.
Каждый выступ 9 имеет внутренний продольный край 10, который граничит с сердечником 8 и отделен от свободного внешнего продольного края 11 выступа стенкой 12, у которой внутренняя, обращенная к сердечнику 8 поверхность 15 является вогнутой. Эта вогнутая поверхность 15 имеет примерно форму четверти овалоида.
На фиг.2 крепежный элемент 1 показан в продольном разрезе вдоль оси II-II, показанной на фиг.1. Выступы 9 придают ножке 2 общую форму из двух усеченных конусов, соединенных основаниями. Ножка имеет соединенный с головкой 3 верхний конец 2а, который выполнен в виде усеченного конуса, тогда как свободный нижний конец 2b ножки выполнен сужающимся. Точнее говоря, свободный нижний конец 2b имеет в данном случае оживальную форму, что обеспечивает предварительное центрирование ножки 2 в отверстии перед введением крепежного элемента 1. Эта оживальная форма свободного нижнего конца 2b может быть усечена, как это видно на фиг.2.
Кроме того, свободный внешний продольный край 11 каждого выступа 9, как он виден наблюдателю, смотрящему на сердечник 8 сбоку (в направлении стрелки D на фиг.3), имеет V-образную форму, острие которой направлено наружу и образует плоскость 16 перегиба выступа 9 (соответствующую общему основанию двух усеченных конусов), задавая для крепежного элемента 1 зону, называемую удерживающей зоной 17, которая имеет форму усеченного конуса и начинается от верхнего конца 2а ножки 2 и отдаляется от оси А, доходя до плоскости 16 перегиба, а также зону, называемую зоной 18 введения, которая начинается от плоскости 16 перегиба и, приближаясь к оси А, доходит до нижнего конца 2b ножки 2.
Зона 18 введения больше удерживающей зоны 17 и первой входит в отверстие, а удерживающая зона 17 служит для запирания крепежного элемента 1 в отверстии, противодействуя прикладываемым вырывающим силам, как это описано ниже.
Как видно на фиг.2, у каждого выступа 9 на вогнутой поверхности 15 стенки 12 предусмотрено ребро 14 жесткости. Это ребро 14 примыкает двумя своими концами 14а, 14b к внешнему продольному краю 11 выступа 9 в двух точках, разнесенных по линии, проходящей практически вдоль осевого направления А. В частности, верхний конец 14а ребра 14 примыкает к краю 11 в области удерживающей зоны 17, а нижний конец 14b ребра 14 примыкает к краю 11 в области зоны 18 введения.
Ребро 14 играет роль своего рода подпорки или жесткости, противодействующей деформации выступа 9, и, с одной стороны, способствует отгибанию выступа 9 по направлению к сердечнику 8 при введении крепежного элемента 1 в отверстие и в то же время препятствует деформации выступа 9 поперек оси А при попытке вырвать крепежный элемент 1 из отверстия.
Следует иметь в виду, что ребро 14 фактически дублирует стенку 12 в области внешнего края 11 выступа и проходит вглубь параллельно плоской поверхности сердечника 8, пока не присоединится по своей длине к вогнутой поверхности 15 стенки 12 (как показано на фиг.4).
Ребро 14 может быть прямолинейным или полукруглым. В предпочтительном же случае ребро 14, как он виден наблюдателю, смотрящему на сердечник 8 сбоку (в направлении стрелки D на фиг.3), имеет V-образную форму, острие 20 которой направлено к сердечнику 8 и которая симметрична V-образной форме выступа 9. Как показано на фиг.2, в данном случае V-образная форма внешнего продольного края 11 выступа 9 и V-образная форма ребра 14 обращены своими остриями, или изломами, в противоположные стороны, находясь при этом указанными остриями практически на одном уровне в области плоскости 16 перегиба выступа 9 и таким образом образуя полую ячейку 22, имеющую ромбовидное отверстие, которое вытянуто в направлении А и дно которого образовано стенкой 12, Точнее говоря, эта ромбовидная форма более вытянута в зоне 18 введения, чем в удерживающей зоне 17 выступа 9.
Удерживающая зона 17 выступа 9 продолжается цилиндрической зоной или центрирующей шейкой 19, которая вытянута в направлении А и назначение которой состоит в правильном позиционировании крепежного элемента 1 в отверстии.
Как видно на фиг, 2, на плоской поперечной поверхности 8а сердечника 8 выполнено углубление 21, расположенное со стороны V-образного ребра 14 выступа 9, Это углубление 21 служит выемкой под ребро 4, когда выступ 9 отгибается по направлению к сердечнику 8 при введении крепежного элемента 1. Разумеется, что для крепежного элемента 1 с двумя выступами 9 углубление 21 предусмотрено на каждой поперечной поверхности 8а сердечника 8.
Как это лучше видно на фиг.3, где предлагаемый в изобретении крепежный элемент 1 показан снизу, т.е. при взгляде в направлении защелкивающейся ножки 2, выступ 9 выдается за ось В симметрии сердечника 8, делящую сердечник 8 на две равные части в направлении его длины 8а, своей линейной зоной 13, так что свободный внешний продольный край 11 заходит за ось В на расстояние "d". Благодаря наличию линейной зоны 13, два выступа 9 имеют вокруг оси В зону перекрытия, что усиливает контакт между выступом 9 и кромкой отверстия, в которое крепежный элемент 1 вставлен. Кроме того, при изготовлении крепежного элемента 1 формованием линейная зона 13 позволяет легко извлекать крепежный элемент за выступ 9 из формы без наложения на крепежный элемент 1 каких-либо ограничений.
Как показано на фиг.3, внутренний продольный край 10 выступа 9 примыкает к поперечной поверхности 8а сердечника 8, удаленной от кромки сердечника 8 на расстояние "е" на фиг.3, что позволяет использовать сердечник 8 как направляющую при введении крепежного элемента 1 в отверстие в панели.
Внешний продольный край 11 выступа 9, как он виден наблюдателю, смотрящему на поверхность 8а сердечника 8 (в направлении стрелки С на фиг.2), является прямолинейным и практически перпендикулярным сердечнику 8.
На фиг.4 показана ножка 2 предлагаемого в изобретении крепежного элемента 1, рассеченная поперек прямо над плоскостью 16 перегиба выступа 9, чтобы нагляднее показать ячейку 22.
Толщина выступа 9 является постоянной по всей его поверхности, кроме верхнего На и нижнего 14b концов ребра 14, где последнее примыкает к выступу 9 и где во избежание образования на выступе 9 зон надрыва (концентраций напряжений) сформированы галтели.
Предлагаемый в изобретении крепежный элемент 1 обычно имеет диаметр, составляющий примерно от 4 до 20 миллиметров (мм). Соответственно, толщина выступа 9 и толщина ребра 14 могут составлять от 0,05 до 3 мм, причем предпочтительно, чтобы эти толщины были подобными. Юбка 5 имеет меньшую толщину по сравнению с толщиной выступа 9 и составляет примерно от 0,3 до 0,8 мм. Расстояние "d", на которое свободный внешний продольный край 11 выдается за ось В, может колебаться между 1 и 2 мм. Оживальная форма свободного нижнего конца 2b может продолжаться примерно на 0,5…1 мм.
Предпочтительно, чтобы сердечник 8 и каждый выступ 9 с ребром 14 были изготовлены за одно целое из пластмассы путем формования, и также может быть предусмотрено изготовление крепежного элемента 1 полностью цельным путем формования пластмассы. В качестве пластмассы может использоваться, например, формуемый методом литья под давлением термопластичный полимер, который может выбираться из числа следующих полимеров: полиамид, полиэтилен, полиоксиметилен, полипропилен или любой иной подходящий термопластичный полимер.
Для установки предлагаемого в изобретении крепежного элемента 1 в соответствующее отверстие в панели (на чертеже не показана), т.е. в отверстие, диаметр которого существенно меньше, чем диаметр окружности ножки 2 крепежного элемента 1 в области плоскости 16 перегиба и практически равен диаметру окружности ножки 2 в области центрирующей шейки 19, нужно лишь приложить к головке 3 крепежного элемента 1 усилие нажатия в осевом направлении А. Это осевое нажатие заставляет зону 18 введения протискиваться в отверстие, отгибая, или отклоняя, выступ 9 к сердечнику 8, в результате чего выступ поворачивается относительно внутреннего продольного края 10 выступа 9, который играет таким образом роль шарнира для выступа 9. Ребро 14 выступа 9 придает выступу 9 жесткость и тем самым препятствует любой деформации выступа 9 в радиальном направлении Е, практически перпендикулярном направлению А, показанному на фиг.4. В частности, угол α между продолжением образующей линии удерживающей зоны 17 и образующей линией зоны 18 введения остается постоянным. Во время этого нажатия ребро 14 может войти в углубление 21 сердечника 8.
После введения крепежного элемента 1 он известным образом стопорится в панели между юбкой 5 и центрирующей шейкой 19.
Таким образом, снятие крепежного элемента 1 является затруднительным, поскольку при оттягивании головки 3 в направлении А от крепежного элемента 1 в сторону, противоположную направлению введения крепежного элемента, ребро 14 по-прежнему противодействует деформации выступа 9 по направлению к сердечнику 8 в радиальном направлении Е. В это время осевое усилие воспринимается удерживающей зоной 17 выступа 9, которая, будучи более короткой, чем зона 18 введения, передает на выступ 9 меньшую составляющую усилия, стремящуюся отклонить выступ относительно внутреннего продольного края 10 выступа 9.
Понятно, что V-образная форма ребра 14 предотвращает ненадлежащее или непреднамеренное снятие крепежного элемента 1, в то же время позволяя, при приложении к головке 3 крепежного элемента 1 определенного минимального усилия, снять крепежный элемент 1 без его разрушения.
Очевидно, что возможности осуществления настоящего изобретения не ограничены рассмотренным вариантом, в который могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы объема изобретения. Например, крепежный элемент 1 может быть приспособлен для установки в продолговатое отверстие. В этом случае сердечник 8 может быть разделен на две части с образованием двух стержней, которые разнесены в стороны друг от друга на определенное расстояние и каждый из которых имеет подкрепленный ребром жесткости выступ 9, подобный описанному выше.