крепежный элемент

Формула изобретения

1. Крепежный элемент для крепления детали к несущей детали, имеющий фиксирующую часть для удержания закрепляемой детали, полое анкерное основание, позволяющее жестко закрепить крепежный элемент по анкерной посадке в сквозном отверстии в несущей детали, и упругий упор, расположенный между фиксирующей частью и анкерным основанием, в стенке которого имеются при этом две расположенные друг против друга прорези, от нижней кромки каждой из которых отходят по два пружинящих язычка, которые на своем конце имеют торцы, которые после введения крепежного элемента в отверстие в несущей детали упираются в ее нижнюю сторону и которые у двух расположенных диагонально друг против друга пар пружинящих язычков лежат в двух различных горизонтальных плоскостях, отличающийся тем, что короткие пружинящие язычки (5) и длинные пружинящие язычки (6) на участке между нижней кромкой соответствующей прорези (4) и своей соответствующей наружной кромкой (11, 12) расширяются в радиальном направлении по мере приближения к фиксирующей части (1), а затем сужаются в радиальном направлении несколькими уступами до своих соответствующих торцов (7, 8) с образованием в результате на каждом пружинящем язычке (5, 6) нескольких горизонтальных ступенчатых поверхностей (9, 10), лежащих в различных плоскостях, и нескольких вертикальных опорных поверхностей (13, 14), расположенных на различном радиальном расстоянии от средней оси (М) крепежного элемента, при этом в каждой паре пружинящих язычков (5, 6) их торцы (7, 8) и отдельные горизонтальные ступенчатые поверхности (9, 10) лежат в одних и тех же различных плоскостях, а их отдельные вертикальные опорные поверхности (13, 14) расположены на одном и том же различном радиальном расстоянии от средней оси (М) крепежного элемента, но по отношению к торцам и горизонтальным ступенчатым поверхностям, а также вертикальным опорным поверхностям соответственно другой пары пружинящих язычков (6, 5) лежат в других плоскостях, соответственно расположены на другом радиальном расстоянии от средней оси (М) крепежного элемента.

2. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что наибольшее радиальное расстояние (R1) между наружной кромкой (11, 12) одного пружинящего язычка (5, 6) и средней осью (М) крепежного элемента превышает половину диаметра (D1/2) наибольшего возможного отверстия в несущей детали на величину, при которой при боковой нагрузке на крепежный элемент исключается возможность выскакивания его анкерного основания (2) из отверстия в несущей детали, а минимально возможное радиальное расстояние (R2) между основаниями пружинящих язычков (5, 6) и средней осью (М) крепежного элемента несколько меньше половины диаметра (D2/2) наименьшего возможного отверстия в несущей детали.

3. Крепежный элемент по п.1, отличающийся тем, что уступы на коротких пружинящих язычках (5) и уступы на длинных пружинящих язычках (6) смещены относительно друг друга таким образом, что торцы (8), соответственно горизонтальные ступенчатые поверхности (10) длинных пружинящих язычков (6), и торцы (7), соответственно горизонтальные ступенчатые поверхности (9) коротких пружинящих язычков (5), с увеличением толщины материала несущей детали способны поочередно прилегать к ее нижней стороне, а соответственно вертикальные опорные поверхности (13) коротких пружинящих язычков (5) и вертикальные опорные поверхности (14) длинных пружинящих язычков (6) с увеличением диаметра отверстия (от D1 до D2) в несущей детали способны поочередно прилегать к его стенке.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к крепежному элементу для крепления детали к несущей детали, имеющему фиксирующую часть для удержания закрепляемой детали, полое анкерное основание, позволяющее жестко закрепить крепежный элемент по анкерной посадке в сквозном отверстии в несущей детали, и упругий упор, расположенный между фиксирующей частью и анкерным основанием, в стенке которого имеется при этом две расположенные друг против друга прорези, от нижней кромки каждой из которых отходят по два расширяющихся по мере приближения к фиксирующей части пружинящих язычка, которые на своем конце имеют торцы, которые после введения крепежного элемента в отверстие в несущей детали упираются в ее нижнюю сторону и которые у двух расположенных диагонально друг против друга пар пружинящих язычков лежат в двух различных горизонтальных плоскостях.

Подобные крепежные элементы известны как таковые и в своем большинстве пригодны лишь для закрепления в имеющих один определенный диаметр отверстиях в несущих деталях и на несущих деталях с одной определенной толщиной их материала. В соответствии с этим специально для каждого из имеющих иной диаметр отверстий в несущих деталях и для каждой из несущих деталей с иной толщиной их материала приходится изготавливать крепежные элементы отдельных, согласованных с этими величинами типоразмеров.

Из DE 20101328 U1 известен крепежный элемент, использование которого для закрепления одной плоской детали на другой плоской детали позволяет с помощью нескольких подобных крепежных элементов компенсировать допуски на местоположение точек крепления и который выполнен из двух частей и состоит из фиксирующей части и способного перемещаться в ней перпендикулярно средней оси анкерного основания. В крепежном элементе такой конструкции проворачиванию его анкерного основания в фиксирующей части препятствуют предусмотренные на хвостовике боковые выступы. Наружные поверхности пружинящих язычков могут быть, что, однако, не является строго обязательным условием, разделены уступом на два участка, чтобы при монтаже одна из плоских деталей могла занимать относительно другой плоской детали промежуточное или предсмонтированное положение, в котором соединение еще остается ослабленным, соответственно одна из деталей еще остается подвижной в боковом направлении. С этой целью определяемый наружными поверхностями пружинящих язычков диаметр позади указанного уступа выполняют меньшей величины по сравнению с диаметром отверстия в соответствующей детали, в которое должно вставляться анкерное основание крепежного элемента. Собственно скрепление обеих деталей происходит лишь на второй стадии, когда за край отверстия заходит уступ на свободном конце пружинящих язычков.

В DE 2153062 А1 описан крепежный элемент, у которого свободные концы расширяющихся пружинящих язычков в том месте, где они должны прилегать к краю отверстия в несущей детали, выполнены вогнутой формы. Выполнение пружинящих язычков подобной формы должно обеспечивать возможность использования крепежного элемента одной и той же конструкции для анкерного закрепления в отверстиях различного диаметра, величина которого может изменяться в определенных пределах. Однако изогнутая форма опорной поверхности пружинящих язычков не позволяет обеспечить надежное, неподвижное закрепление крепежного элемента в отверстии в несущей детали, что помимо прочего обусловлено стремлением обеспечить в этом случае возможность закрепления крепежного элемента не в отверстиях различных диаметров, принимающих строго определенные значения, а в отверстиях изменяющегося в некоторых пределах диаметра. Попарно выступающие сбоку под прямым углом друг к другу элементы на хвостовике способны препятствовать горизонтальному смещению анкерного основания в отверстии лишь определенного диаметра, т.е. в отверстии лишь строго определенного размера. В отверстие меньшего диаметра такой крепежный элемент вообще невозможно вставить, а при его установке в отверстие большего диаметра возникла бы опасность выскакивания из него пружинящих язычков из-за бокового люфта в посадке анкерного основания.

Из US 2424757 известен крепежный элемент, позволяющий закреплять цилиндрическую деталь на пластинчатой несущей детали. Такой крепежный элемент состоит из втулки, которая надевается на цилиндрическую деталь и из которой сбоку выступает пара радиально расширяющихся пружинящих язычков. Свободные концы пружинящих язычков выполнены ступенчатой формы с несколькими уступами. Такая форма пружинящих язычков должна обеспечивать возможность закрепления крепежного элемента в отверстиях в несущих деталях различной толщины. Однако и в этом случае существует опасность выскакивания пружинящих язычков из отверстия в несущей детали. В целом же подобная конструкция крепежного элемента практически обеспечивает лишь ненадежное его закрепление в отверстии в несущей детали.

В заявке DE 4307434 А1 и в соответствующей ей заявке ЕР 0615071 В1 описан крепежный элемент, который в качестве якорного основания имеет корпус прямоугольной в сечении формы. Этот корпус с каждой из всех своих четырех боковых поверхностей снабжен расположенными диагонально друг против друга стопорными выступами, которые могут утапливаться в углубления в боковых поверхностях корпуса. Два из расположенных друг против друга стопорных выступов выполнены Т-образной формы с обращенным к фиксирующей части торцом на поперечной части. За счет этого должен обеспечиваться эффект центрирующей коробки и тем самым надежное удержание крепежного элемента в отверстии в несущей детали даже при проворачивании в нем крепежного элемента вокруг своей продольной оси. Все торцы предусмотренных стопорных выступов могут лежать в одной и той же горизонтальной плоскости или же они попарно могут лежать в различных горизонтальных плоскостях, что позволяет использовать крепежный элемент для крепления деталей к несущим деталям различной толщины.

Из DE-GM 8113637 известен фиксирующий элемент, который также должен обеспечивать возможность его закрепления на несущих деталях с различной толщиной их материала. В одном из описанных в указанной публикации вариантов выполнения крепежного элемента на его имеющем в сечении круглую форму образующем анкерное основание корпусе выполнено две пары обращенных к фиксирующей части пружинящих язычков, торцы которых и в этом случае попарно лежат в различных горизонтальных плоскостях. При этом одни из пружинящих язычков обеих их пар, а также другие пружинящие язычки их пар расположены в окружном направлении корпуса непосредственно рядом друг с другом, и, в частности, непосредственно напротив каждого из коротких пружинящих язычков, образующих одну их пару, расположен один из длинных пружинящих язычков, образующих другую их пару, т.е. в каждой паре пружинящие язычки диагонально смещены друг относительно друга. Подобное расположение имеющих различные размеры пружинящих язычков должно обеспечивать надежное удержание крепежного элемента в отверстиях несущих деталей, толщина материала которых может иметь в данном случае два различных значения. Для возможности использования крепежного элемента для крепления деталей к несущим деталям, толщина материала которых может иметь более двух различных значений, по окружности корпуса необходимо предусмотреть дополнительные пары пружинящих язычков, торцы которых должны лежать в соответственно других горизонтальных плоскостях.

Известные фиксирующие и крепежные элементы рассчитаны на закрепление в имеющих различный диаметр отверстиях несущих деталей либо на закрепление на несущих деталях различной толщины. При этом такие фиксирующие и крепежные элементы часто имеют достаточно сложную конструкцию, которой обусловлены высокие производственные расходы и которая тем не менее не всегда гарантированно обеспечивает надежное, неподвижное соединение деталей.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать крепежный элемент указанного в начале описания типа, конструкция анкерного основания которого позволяла бы использовать его для закрепления деталей на несущих деталях, различающихся между собой не только диаметром отверстий в них, но и толщиной их материала, и при этом обеспечивала бы надежное, неподвижное соединение скрепляемых между собой деталей и прежде всего исключала бы выскакивание пружинящих язычков из отверстия в несущей детали при боковой нагрузке на крепежный элемент. Новый крепежный элемент предпочтительно не только должен допускать возможность его использования для крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстий в которых и толщина материала которых могут иметь строго определенные, хотя и различные значения, но и возможность его использования для крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстий в которых и толщина материала которых могут по меньшей мере приблизительно непрерывно изменяться в определенном интервале.

Согласно изобретению указанная задача решается благодаря тому, что короткие пружинящие язычки и длинные пружинящие язычки на участке между нижней кромкой соответствующей прорези и своей соответствующей наружной кромкой расширяются в радиальном направлении по мере приближения к фиксирующей части, а затем вновь сужаются в радиальном направлении несколькими уступами до своих соответствующих торцов с образованием в результате на каждом пружинящем язычке нескольких горизонтальных ступенчатых поверхностей, лежащих в различных плоскостях, и нескольких вертикальных опорных поверхностей, расположенных на различном радиальном расстоянии от средней оси крепежного элемента, при этом в каждой паре пружинящих язычков их торцы и отдельные горизонтальные ступенчатые поверхности лежат в одних и тех же различных плоскостях, а их отдельные вертикальные опорные поверхности расположены на одном и том же различном радиальном расстоянии от средней оси крепежного элемента, но по отношению к торцам и горизонтальным ступенчатым поверхностям, а также вертикальным опорным поверхностям соответственно другой пары пружинящих язычков лежат в других плоскостях, соответственно расположены на другом радиальном расстоянии от средней оси крепежного элемента.

Предлагаемое в изобретении решение позволяет, таким образом, использовать крепежный элемент одной и той же конструкции для крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстий в которых и толщина материала которых могут иметь различные значения. Наличие у предлагаемого в изобретении крепежного элемента лежащих в смещенных друг относительно друга горизонтальных плоскостях торцов и ступенчатых поверхностей, а также смещенных друг относительно друга на различное радиальное расстояние от средней оси крепежного элемента вертикальных опорных поверхностей позволяет охватить широкий интервал изменения различающихся между собой на очень малую величину значений диаметра отверстий в несущих деталях и значений толщины их материала.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении крепежного элемента наибольшее радиальное расстояние между наружной кромкой одного пружинящего язычка и средней осью крепежного элемента должно превышать половину диаметра наибольшего возможного отверстия в несущей детали на величину, при которой при боковой нагрузке на крепежный элемент исключается возможность выскакивания его анкерного основания из отверстия в несущей детали, а минимально возможное радиальное расстояние между основаниями пружинящих язычков и средней осью крепежного элемента должно быть несколько меньше половины диаметра наименьшего возможного отверстия в несущей детали, чтобы анкерное основание крепежного элемента можно было без проблем ввести и в отверстие наименьшего возможного размера.

В другом предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении крепежного элемента уступы на коротких пружинящих язычках и уступы на длинных пружинящих язычках должны быть смещены друг относительно друга таким образом, чтобы торцы, соответственно горизонтальные ступенчатые поверхности длинных пружинящих язычков и торцы, соответственно горизонтальные ступенчатые поверхности коротких пружинящих язычков с увеличением толщины материала несущей детали были способны поочередно прилегать к ее нижней стороне, а соответственно вертикальные опорные поверхности коротких пружинящих язычков и вертикальные опорные поверхности длинных пружинящих язычков с увеличением диаметра отверстия в несущей детали были способны поочередно прилегать к его стенке. Наличие на пружинящих язычках в обеих их парах подобных поочередно смещенных друг относительно друга горизонтальных торцов, соответственно ступенчатых поверхностей и вертикальных опорных поверхностей позволяет с особо малой градацией охватить весь возможный интервал изменения значений диаметра отверстий в несущих деталях и значений толщины их материала. При этом упруго прилегающий к верхней стороне несущей детали упор обеспечивает возможность плавного приспособления крепежного элемента к толщине материала, значение которой занимает промежуточное положение между дискретными значениями толщины материала, которые соответствуют интервалам между плоскостями, в которых лежат торцы и ступенчатые поверхности пружинящих язычков.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из возможных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - один из вариантов выполнения предлагаемого в изобретении крепежного элемента, изображенного в аксонометрии,

на фиг.2 - вид сбоку показанного на фиг.1 крепежного элемента с указанием охватываемого интервала значений толщины F материала несущих деталей,

на фиг.3 - вид сбоку показанного на фиг.2 крепежного элемента с указанием охватываемого интервала значений диаметра отверстий в несущих деталях,

на фиг.4 - повернутый на 90° по отношению к показанному на фиг.3 вид сбоку крепежного элемента с указанием охватываемого интервала значений диаметра отверстий в несущих деталях, и

на фиг.5 - поперечный разрез в уменьшенном масштабе анкерного основания плоскостью, проходящей над парой коротких пружинящих язычков показанного на фиг.4 крепежного элемента.

На фиг.1-3 в различных видах показан крепежный элемент, имеющий фиксирующую часть (шляпку) 1, удерживающую деталь, закрепляемую на не показанной на чертежах, предпочтительно пластинчатой, опорной или несущей детали, например на монтажной листовой детали, и прочно соединенное (выполненное за одно целое) с фиксирующей частью 1 анкерное основание (ножку) 2, которым крепежный элемент можно жестко закрепить по анкерной посадке в сквозном отверстии в несущей детали. Настоящее изобретение относится в основном к конструкции этого анкерного основания 2. Анкерное основание 2 выполнено в форме полого цилиндра, стенка которого имеет, как известно, на своем свободном конце небольшой скос 3, облегчающий введение анкерного основания 2 в отверстие в несущей детали. В цилиндрической стенке анкерного основания 2 имеется две расположенные друг против друга прорези 4, доходящие до фиксирующей части 1. От нижней кромки каждой из этих прорезей 4 отходят по два расположенных рядом друг с другом пружинящих язычка 5, 6, которые попарно расширяются в радиальном направлении по мере приближения к фиксирующей части 1. При этом пружинящие язычки 5, образующие одну их пару, короче пружинящих язычков 6, образующих другую их пару. Более короткий упругий язычок 5 в одной из прорезей 4 расположен непосредственно напротив более длинного пружинящего язычка 6 в другой прорези 4 и наоборот (см. также фиг.5). Тем самым пружинящие язычки 5 и 6 в каждой их паре имеют торцы 7 и 8, которые расположены в различных горизонтальных плоскостях, т.е. на различных уровнях. При введении анкерного основания 2 в предусмотренное под него отверстие в несущей детали в ее нижнюю сторону в зависимости от толщины материала этой несущей детали своими торцами 7 или 8 в каждой паре пружинящих язычков 5, 6 упираются либо одни, либо другие из них. Для возможности анкерного закрепления не только на несущих деталях, толщина материала которых может иметь лишь два определенных различных значения, но и на несущих деталях, толщина материала которых может иметь большее количество дискретных значений, каждый из пружинящих язычков 5, 6 выполнен, начиная от их соответствующих торцов 7, 8 и далее по нисходящей вплоть до их соответствующих наружных кромок 11, 12, ступенчатой формы с несколькими (в показанном на чертежах примере двумя) уступами, ступенчатые поверхности 9, 10 каждого из которых обращены в сторону фиксирующей части (см. также фиг.2). Ступенчатые поверхности 9, 10 пружинящих язычков 5, 6 в одной их паре расположены на одних уровнях, но на разных уровнях по отношению к ступенчатым поверхностям соответственно другой пары пружинящих язычков 6, 5. В соответствии с этим торцы 7, 8 и ступенчатые поверхности 9, 10 пар пружинящих язычков 5, 6 образуют опорные поверхности для нижней стороны несущей детали, лежащие в нескольких, а в показанном на чертеже примере в шести, плоскостях через небольшие интервалы между ними. Подобное выполнение пружинящих язычков позволяет использовать крепежный элемент для крепления деталей к несущим деталям, толщина материала которых может изменяться в широких пределах очень малыми приращениями. Расположенный между фиксирующей частью 1 и анкерным основанием 2, имеющий форму зонтика упор 15, который упруго прилегает к верхней стороне несущей детали, обеспечивает автоматическое приспособление крепежного элемента к толщине материала, значение которой занимает промежуточное положение между дискретными значениями толщины материала, которые соответствуют интервалам между плоскостями, в которых лежат торцы и ступенчатые поверхности пружинящих язычков. В одном из конкретных примеров крепежный элемент может использоваться для крепления деталей к несущим деталям, толщина материала которых может в целом изменяться от значения F1, равного 0,6 мм, до значения F2, равного 3,0 мм (см. фиг.2).

Каждый из пружинящих язычков 5, 6, как уже говорилось выше, радиально расширяется в направлении фиксирующей части 1, а именно вплоть до соответствующей наружной кромки 11, 12 своей самой нижней ступенчатой поверхности 9, 10, наружный край которой удален на наибольшее радиальное расстояние R1 от средней оси М крепежного элемента (см. фиг.3 и 4). Уступы на пружинящих язычках 5, 6 наряду с горизонтальными ступенчатыми поверхности 9, 10 образованы также вертикальными опорными поверхностями 13, 14, радиальное расстояние от которых до средней оси М уменьшается с каждым следующим поднимающимся в указанном направлении уступом. Эти вертикальные опорные поверхности 13, 14 у смонтированного крепежного элемента прилегают к стенке отверстия в несущей детали, при этом при установке крепежного элемента в отверстие малого диаметра пружинящие язычки 5, 6 упруго отгибаются или утапливаются через прорези 4 внутрь анкерного основания 2 до сопряжения со стенкой отверстия в несущей детали подходящей к нему по диаметру опорной поверхности. Благодаря смещенному расположению пар коротких и длинных пружинящих язычков 5, 6 они могут совершать подобное движение даже при установке крепежного элемента в узкое отверстие в несущей детали, не создавая при этом помех друг другу. Расположение опорных поверхностей пружинящих язычков 5, 6 на различном радиальном расстоянии от средней оси М крепежного элемента позволяет использовать его для крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстия в которых может варьироваться в широких пределах, при этом наименьшее радиальное расстояние R2 соответствует диаметру самогó анкерного основания 2 (см. фиг.4). В одном из конкретных примеров крепежный элемент может использоваться для крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстия в которых может изменяться от значения D1, равного 6,2 мм, до значения D2, равного 7,2 мм.

Наибольшее радиальное расстояние R1, т.е. расстояние от наружных кромок 11, 12 пружинящих язычков 5, 6 до средней оси М, выбирается при этом с таким расчетом, чтобы величина 2×R1 превышала наибольший возможный диаметр D1 отверстия в несущей детали во избежание выскакивания анкерного основания 2 из этого отверстия при боковой нагрузке на крепежный элемент. Наименьшее же радиальное расстояние R2, т.е. диаметр анкерного основания 2, выбирается с таким расчетом, чтобы величина 2×R2 была несколько меньше наименьшего диаметра D2 отверстия в несущей детали во избежание проблем при установке крепежного элемента.

Описанный выше крепежный элемент может использоваться для надежного крепления деталей к несущим деталям, диаметр отверстия в которых и толщина материала которых могут варьироваться в широких пределах. Выполнение уступов на пружинящих язычках 5, 6 прежде всего с таким смещением, при котором, с одной стороны, с изменением толщины материала несущих деталей к их нижней стороне поочередно прилегают горизонтальные ступенчатые поверхности 9, 10 обеих пар пружинящих язычков 5, 6, а с другой стороны, с изменением диаметра отверстия в несущих деталях к его стенке поочередно прилегают опорные поверхности 13, 14 обеих пар пружинящих язычков 5, 6, позволяет с очень малыми приращениями, практически бесступенчато, охватить интервалы изменения обеих величин. Возможность плавного приспособления крепежного элемента к толщине материала, значение которой занимает промежуточное положение между дискретными значениями толщины материала, соответствующими интервалам между плоскостями, в которых лежат торцы и ступенчатые поверхности пружинящих язычков, обеспечивается имеющим форму зонтика упором 15, который упруго прилегает к верхней стороне несущей детали.