專利名稱：用于鉤環(huán)搭扣件的鉤子結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種打算用作鉤環(huán)搭扣件的鉤子部分的鉤的改進結構。更具體地說，它是一種塑料模制成的鉤子結構；其底部固定在一平的連續(xù)的塑料條上，條的長度可加得很長，而寬度是一定的。在條上可容納許多鉤子。對所說的許多鉤子而言，該條起著基底的作用。鉤子的彎曲部分與自基底向上凸出的柄部相連，并且柄部在頸部處與彎曲部分相連，而彎曲部分的對偶凸齒從頸部向外伸出，其取向通常平行于條帶的連續(xù)長度。事實上，柄部分較彎曲部分厚一些，這樣可提供的許多優(yōu)點將在下文中說明。
鉤環(huán)搭扣件在現(xiàn)有技術中已是眾所周知的。G.De Mestral的3，009，235號美國專利描述了一種由紡織制造技術制造的產(chǎn)品，它以注冊的商標VELCRO進行銷售。紡織成形方法的許多建議已批準專利多年，但是就生產(chǎn)的適應性、工藝的有效性和制造成本而論，紡織技術的各種局限已使興趣指向用塑料模制方法形成鉤子。在Erb的3，147，528號美國專利，Menzin等的3，762，000號美國專利和Fischer的4，872，243號美國專利中已經(jīng)描述了幾種模制方法和由這些方法制成的產(chǎn)品。上述美國專利全部委托給了本發(fā)明的代理人。Rochlis的3，312，583號美國專利描述了制造這些模制鉤子的替代方法，并說明了若干設計方案。這些方案的鉤子基本與用于鉤子和環(huán)圈搭扣件中的模制鉤子相類似。
也委托給本發(fā)明的代理人的Provost等的4，984，339號美國專利，描述了一種改進的鉤子結構，其中，鉤子在寬度上從結實的基底件向自由端朝下具平滑連續(xù)的斜度，以致承受拉力的與鉤子接合的環(huán)圈由于被施加了基本上垂直于基底件的力，將在施加力的作用下使鉤子部分彈性變形，以在要求的施加力下松開環(huán)圈。這樣在基本上平行于基底件的施加力的作用下受剪力的與鉤子的接合的環(huán)圈將與結實的基底件接合且在要求的施加力或小于施加力時不會因變形而松開受剪力的與鉤子接合的環(huán)圈。
Ryuichi Murasaki等的5，131，119號美國專利描述了一種類似的鉤子元件，它具有平緩的坡度，自平的基底至少部分筆直延伸的前部，具有至少伴同加強肋自平的基底延伸的一個側面的直立部分和自直立部分朝前延伸的鉤頭。每個鉤子元件具有逐漸自鉤頭向平基底增加的變化的截面區(qū)域。
給Ribich的和委托本發(fā)明的代理人的3，708，833號美國專利描述了幾種接合元件，它們包含有柔性的矛狀突出部，每個突出部具有在其一端支持在基底上的柄部，以及在柄部的未支持端上的柔性矛狀頭，該矛狀頭至少具有兩個對置的徑向延伸部，并自柄部的端部向基底傾斜且遠離柄部延伸，同時在平行于柄部平面的平面內(nèi)是彈性地可變形的。該特殊的設計對于作為緊固系統(tǒng)的偶件之一的接合網(wǎng)狀泡沫塑料被稱作是特別地有價值。盡管Ribich的結構為鉤子的環(huán)圈緊固件系統(tǒng)的鉤子提供了非常優(yōu)良的性質(zhì)，但它呈一種非常復雜的形狀。這種形狀具有多個平面、錐度和角度。這都要求研制復雜和昂貴的模型。本發(fā)明的目的之一是研制一種帶有Ribich結構的許多性能的優(yōu)越的形狀，但要求一種非常簡單、更加經(jīng)濟的模型結構。
鉤子和環(huán)圈系統(tǒng)的閉合性能，通常由在鉤子條帶和環(huán)圈條帶分開時受到的直接測量加以評價。這樣測量當力量與扣件條帶的基底平面垂直施加時，認為是拉伸；而當力量平行于扣件條帶的基底平面施加時，認為是剪切。剪切力可以或者沿條帶的長度(即被認為是沿機加工方向)施加，或者垂直于機加工方向(即被認為是橫向)施加。當條帶沿其長度連續(xù)地被分開或者被撕開時，該性能被認為是撕開力。
鉤子和環(huán)圈系統(tǒng)的性能的另一方面涉及兩個成對的元件彼此接合的能力，并在本文中被認為是接合及接合力。在已公布的技術中，已將幾分注意力用于接合的問題上。如在這里使用的那樣，接合力是要求把扣件條帶壓在一起的力。一旦被壓在一起，分開它們的力就是分開力。一般說來，當接合力增加時，分開力就增加。鉤子的頂部形狀將與要求接合鉤子和環(huán)圈閉合的成對條帶的力的數(shù)值有某些關系。
塑料模制的鉤子是在分割成鉤子要求的形狀的若干模型中形成的。鉤子和環(huán)圈緊固系統(tǒng)的鉤子條帶包納許多由共同的基底凸出的鉤子。每個鉤子要求其自身單獨的模腔。要求模腔具有廣范機加工或蝕刻成的復雜形狀，其費用是昂貴的。而且在正常情況下，在鉤子條帶上使用大量的鉤子要加重所說的費用。因此，希望設計一種鉤子形狀，該形狀帶有最少的常用形狀。本發(fā)明的一個目的在于生產(chǎn)一種相對簡單形狀的鉤子，但具有較為復雜的形狀的性能特征。
該目的由改進的塑料模制鉤子結構來滿足，該鉤子包括有平基底，連接平基底并自其向上凸出的柄部，將柄部與彎曲部分連接的頸部，具有至少一個自通常在與基底平行的平面內(nèi)的頸部處的柄部凸出的凸齒。該凸齒設計成有自其有頸部的基底向其末端連續(xù)減小的垂直厚度。頸部具有至少與凸齒最厚位置處的垂直厚度相等的寬度。柄部部分實際上具有較彎曲部分為厚的橫向厚度，并且柄部部分自基底向上延伸至頸部，而較薄的彎曲部分自頸部凸出。柄部的寬度也成自頸部向基底連續(xù)減小的形式。被橫向加厚的柄部朝上凸至頸部。并當頸部在兩個搭扣件條帶被撕開且凸齒被環(huán)張開時它位于柄部上的應力集中的位置上。
在本發(fā)明的另一個實施例中，成對的彎曲凸齒以相反方向自頸部凸出，成對的凸齒通常與鉤子條帶的機加工方向一致。成對的凸齒設計成有自在頸部的基底向其末端連續(xù)減小的垂直厚度。頸部具有至少等于在凸齒最厚位置處垂直厚度的兩倍的寬度。柄部實質(zhì)上具有較彎曲部分為厚的橫向厚度，并且柄部自基底向上延伸至頸部，而較薄的彎曲部分自頸部凸出。柄部的寬度也是自其基底到頸部成連續(xù)減小的形式。橫向加厚的柄部向頸部上升且當頸部在兩個搭扣件條帶被分開時并至少一個凸齒由環(huán)張開時達至在柄部之上的應力集中的位置之上。
所述的鉤子的幾何形狀能夠由與設計成具許多復雜表面和凹進部分的鉤子相比簡單得多的模型制造。自基底向鉤子彎曲部分末端連續(xù)減小的斜度使鉤子易于從其模型中移出，并且加寬的柄部不妨礙鉤子從模型中拔出。顯然，加寬的柄部也有助于在實質(zhì)上改進這種結構的鉤子的接合特性進而實質(zhì)上改進閉合性能。


圖1表示Provost在4，984，339號美國專利中描述的現(xiàn)有技術鉤子結構。
圖1a表示圖1的端視圖。
圖1b描繪了通過在一側推壓一組環(huán)圈件而穿入環(huán)圈條帶的圖1a中的鉤子。
圖2表示了利用加強鉤子側截面從而提高鉤子條帶抗撕開帶強度的圖1中的鉤子。
圖2a表示圖2鉤子的端視圖，其中加強肋實際上是連續(xù)的連接多個鉤子的條帶部分。
圖3表示按照Murasaki在5，131，119號美國專利的鉤子的結構，具有類似于圖2的止剝離體的加強側面，但沒有描繪出整體形狀，也沒有把配置的加強肋填滿鉤子柄部的整個表面。
圖3a表示在圖3中的Murasaki鉤子的端視圖，具有側面加強，但不是多個鉤子連接在一起，在單個鉤子的每個側面都加強，而加強側面僅與單個鉤子連接。
圖4描繪了如在3，708，833號美國專利中Ribich描述的鉤子，它示出了有斜度的頂部和由復雜模型模制的成角度的彎曲部分凸齒。
圖4a是圖4中鉤子的側視圖。
圖5是示出了基底、柄部、頸部和頭部的鉤子，其中頭部具有兩個自頸部彼此相反凸出對置的并協(xié)彎曲部分，并且其排列基本上平行于基底的長度方向。
圖5a是圖5的鉤子的側視圖，在整個元件上具有固定不變的厚度。
圖6是示出了基底、柄部、頸部和頭部的鉤子，其中頭部具有兩個自頸部彼此相反凸出的對置并協(xié)彎曲部分，并且其排列基本上平行于基底長度的方向，但加寬的柄部用斜條區(qū)域示出輪廓。
圖6a是由圖6中鉤子的左側視，具有用斜條區(qū)域表示的加寬的柄部分，這部分在與柄部在鉤子頸部處連接的頭部的右側。
圖6b是由圖6中鉤子的右側視，具有用斜條區(qū)域表示的加寬的柄部，這部分在與柄部在鉤子頸連接的頭部的左側。
圖7為說明本發(fā)明的接合能力和性能上所獲優(yōu)點的各種鉤子接合性能曲線圖。
圖8表示圖5中的鉤子的頸部和頭部的前視圖，用截面線示出在每個彎曲部分的基底處的橫截面部分和鉤子頸部的喉部。
圖8a表示圖5a的頸部和頭部的側視圖。
圖9表示圖6的鉤子的頸部和頭部的前視圖，用截面線示出在每個彎曲部分的基底處的橫截面部分和鉤子頸部的喉部，以及用斜條區(qū)域表示的柄部的加厚部分。
圖9a是圖9的右側圖，帶有用斜條區(qū)域描繪的加厚柄部。
圖10是本發(fā)明的整個鉤子的視圖，表示出了具體的尺寸，以便說明用于鉤子的最佳模型設計并為鉤子提供性能數(shù)據(jù)。
圖11僅僅是本發(fā)明的鉤子的加厚柄部部分的視圖(假定這樣的一部分是分離的和單獨的)，表示出了具體的尺寸用以說明本發(fā)明的最佳模型，也說明將柄部的加厚部分固定到總體鉤子結構上的方法。
圖12是本發(fā)明的鉤子的等角視圖，表示了彎曲部分與加厚的柄部部分的關系，以及它們?nèi)绾卧阢^子的頸部結合構形。
圖13是搭扣件條帶的圖樣，示出放置在基底上的許多鉤子。
圖14是圖1的鉤子的彎曲部分被環(huán)圈作用而撓曲成開口的位置。
圖15是圖2的鉤子的彎曲部分被環(huán)圈作用而撓曲成開口的位置。
圖16是本發(fā)明的具單個凸齒的鉤子，此處加厚的柄部自基底直升至鉤子頸部并超過柄部上應力集中的位置。
圖17是圖16的鉤子的彎曲部分被環(huán)圈作用而撓曲成開口的位置。
圖1是現(xiàn)有技術的模制鉤子1，它有基底2，柄部5，彎曲部分3，鉤頂4和彎曲部分末端3a。該鉤子具有如圖1a示出的橫向厚度。這一尺寸將被認為是本文描述的所有形式鉤子的橫向厚度。圖1和圖1a的彎曲部分3具有同柄部5相同的橫向厚度。圖1的彎曲部分3有一附加厚度，即由彎曲部分的底部3至彎曲部分的頂部4這一尺寸。這后一尺寸被認為是垂直厚度。橫向和垂直厚度這一術語用于整個這份申請，而不管描述的鉤子型式。
當穿入環(huán)圈簇時，鉤子頂部4向一側推動纖維環(huán)圈6，它們滑入彎曲部分末端3a的下面，并懸掛在彎曲部分3之下。在這樣的過程發(fā)生后，如果試圖分開兩個條帶，由于放置在鉤子彎曲部分之下的環(huán)圈是圈套在彎曲部分內(nèi)，故在不彎曲彎曲部分或不破壞環(huán)圈的情況下二條帶是不能分開的。當鉤子以所述的方式約束環(huán)圈時，條帶被認為是結合的。通常在一鉤環(huán)條帶內(nèi)的鉤子數(shù)目實質(zhì)上比環(huán)圈數(shù)目要少。因此，結合的程度被認為是相對于可加以結合的總的鉤子數(shù)目中那些已被結合的鉤子數(shù)目。結合可以被認為是實際已結合的鉤子與那些存在可能被接合的鉤子的實際數(shù)目的百分比。接合百分率取決于許多因素，但在接合中起主要作用的一個因素是所施加的將兩個元件壓在一起的力量，在文中我們把它認為是結合力。通常，結合力越大，接合百分率越大。
接合力本身將取決于若干因素。一個非常重要的因素是鉤子的形狀。一個非常寬的平頂?shù)你^子是所希望的，它比非常細頂?shù)你^要求更大的力來把環(huán)圈的纖維推向一側。因此，圖1中非常平和寬的鉤子頂部將要求相當大的力來穿入環(huán)圈條帶上的纖維簇。此外環(huán)圈還被鉤子的寬的頂部轉(zhuǎn)向、彎曲和擠壓。保持接合穿透力低的一個途徑是使鉤子非常薄，但是，非常薄的鉤子有扭轉(zhuǎn)和彎曲的趨向，并且鉤子的彎曲部分從環(huán)圈下面扭轉(zhuǎn)出來，而不是直接向后彎曲。一種機構能為這種構造的鉤子提供最大的效率。
用來阻止這種扭轉(zhuǎn)的方法，是在鉤子的兩側應用加強肋。圖3的鉤子1表示了如Murasaki的5，131，119號美國專利中描述的這一技術。圖2和2a示出了類似的構形。但在這種情況中，加強肋7在其加強鉤子的區(qū)域內(nèi)完全呈現(xiàn)柄部5的形狀。這些加強肋7在鉤子1的柄部5上僅僅是一小段。如圖3a中示出的把相鄰的鉤子1連接在一起的特殊肋的構形成已經(jīng)進行了研制從而提高了條帶基底2的破損強度。當破損力施壓到鉤子條帶的基底2上時，加強肋7起止剝離體作用。本質(zhì)上起著與murasaki的加強肋7相同作用的這樣的止剝離體7在模制的鉤子條帶的閉合性能方面被確定影響極小而且不以任何方式妨礙鉤子的接合。迄今，為了不增大接合力通常認為保持盡可能短的條帶加強部分的高度是重要的。
圖3a描繪了圖3的鉤子的端視圖，示出加強肋7僅部分升起在柄部5的側面上，而且僅覆蓋柄部5的小部分橫截面。Murasaki專利的其他視圖(未示出)表示了連接相鄰鉤子的薄的支承肋。
圖4是作為取自3，708，833號美國專利的Ribich的鉤子的附圖。我們已觀察到這個鉤子具有能夠與環(huán)圈非常有效地接合的不尋常的性質(zhì)，關于這一點的更多的情況將在下面提到。顯然，稍微有點斜度的鉤子頂部和柄部使這個非常優(yōu)越的接合特性成為可能。但是，這樣的結構要求以相當大的經(jīng)濟代價設計和制造精細的模型。用來制造這種鉤子的模型極為昂貴，故本發(fā)明的一個目的在于生產(chǎn)一種實質(zhì)上有類似性質(zhì)的鉤子，盡管生產(chǎn)更精細的模制形狀但形狀簡單得多且費用少。
圖5表示用于鉤子和環(huán)圈搭扣件的鉤子的橫截面視圖，這種鉤子具有一對彎曲部分作為其頭部。這對彎曲部分通過鉤子的頸部與柄部連接，并從頸部通常平行于鉤子條帶基底向外凸出。當鉤子插入纖維環(huán)圈簇時彎曲部分能被弄彎到要求的程度，以提高其抓住環(huán)圈的能力。這種綜合形狀通常稱作“棕櫚樹”鉤。這種鉤子由注塑?；驍D壓成形以及橫切擠壓出的外形而形成。制造這種鉤子的一種方法在行業(yè)中被稱作是“切割和擴展”法。在這種形成鉤子的所謂“切割和擴展”法的情況下，由于切割刃對成形擠壓形成的鉤子的作用，鉤子必然從其基底貫穿到整個截面都具有相同的厚度。無論模制還是擠壓和切割，這樣的鉤子都具有如圖5a表示的平的頂部外形。這種平的外形減弱了鉤子穿入如圖1a中環(huán)圈簇的能力。
圖6是本發(fā)明的鉤子的前視圖，而圖6a和6b是分別從圖6的左側和右側看同一鉤子的側視圖。圖6a的左側10類似于圖5的棕櫚樹鉤子，但是這種鉤子具有貫通整個柄部并延伸至鉤子的頸部15的寬得多的柄。鉤子的彎曲部分在頸部15外延伸且具有較柄部部分14實質(zhì)為薄的橫截面。一對彎曲部分9可以是任何常規(guī)的形狀，但是本人寧可選擇一種光滑連綿的曲線，自頸部由頸部15處的底部至鉤子的末端11其垂直厚度連續(xù)減小。用于這種形狀的模腔易于生產(chǎn)，而且這種連續(xù)的斜度允許拔出鉤子而不需要移動模型或者復雜的模型機構。
如上所述，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Ribich的鉤子具有極好的接合性質(zhì)。圖7是表示本發(fā)明的鉤子的有益結果的曲線圖。該曲線的數(shù)據(jù)列在下面的表1中。該曲線圖的數(shù)據(jù)通過用于INSTRON張力測定器的夾具得到。該張力測定器具有對置的平臺板，一個臺板上粘貼有一個1英寸寬的鉤子條帶，而另一個臺板上粘貼有一個1英寸寬的環(huán)圈條帶。每個臺板在其下面固定有適合進入張力測定器的虎鉗牙(夾片)并被虎鉗牙夾住的垂直凸起。組成成對條帶件的1英寸條帶固定在各個臺板上。兩個臺板以下面的方式粘貼在張力測定器的虎鉗牙上，即對置的條帶件表面彼此平行，但每個條帶長度方向彼此成90°的角度，以致當張力測定器的兩個虎鉗牙閉合時，兩個條帶件在1平方英寸的面積內(nèi)接合。
該測試通過調(diào)整張力測定器以預定力接近來實現(xiàn)。也就是說，在兩個虎鉗牙彼此相碰之后，它們繼續(xù)靠近，直至達到預定的力；在這個位置，兩個虎鉗牙反轉(zhuǎn)并開始分離。當兩個虎鉗牙分離時，分離鉤子和環(huán)圈所需的力就被記錄下來。上述過程對四個不同的閉合力0.45，1.36，2.27和4.5千克重復進行。然后把這樣得到的數(shù)據(jù)標繪在圖7示出的曲線圖上。該曲線圖的橫坐標20是施加的使鉤子和環(huán)圈接合在一起的力，而縱坐標21表示分離鉤子和環(huán)圈閉合狀態(tài)所需的力。
圖7的曲線圖示出3條曲線25、26和27。曲線25表示由Ribich的鉤子(圖4)取得的數(shù)據(jù)，該曲線示出了非常迅速上升的分開力在壓力大約為2.3千克時在大約3.6千克處變水平了。另一方面，標準的棕櫚樹鉤子(圖5)的曲線圖，其分開力反逐漸增加，而且在4.5千克壓力作用后仍不能達到甚至1.36千克的分開力。本發(fā)明的鉤子結構性能由曲線26描繪。當它達到Ribich的鉤子的水平時，它示出在接合能力方面有超過標準鉤子的實質(zhì)性的改進。這已經(jīng)用鉤子本身的最小尺寸的幾何表面來完成，并且該鉤子的形狀保持其結構簡單，因此不需要復雜的模腔結構，并允許人們使用成本低的經(jīng)濟的模型。但是，本人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種結構不僅允許由經(jīng)濟的模型制造，而且它還出人意外地生產(chǎn)出一種實質(zhì)上改善了閉合性能的鉤子，其閉合性能甚至超過了提到的接合容易的優(yōu)點。在性質(zhì)方面的這種改善由下面涉及的表Ⅰ得到最好的說明。被測試的鉤子有三種不同的形式，它們類似于圖4，5和6中描繪的形式。第一種產(chǎn)品由Velcro USA公司，以VELCRO MAV-B的產(chǎn)品牌號銷售，且這種產(chǎn)品的結構類似于在3，708，833號美國專利和圖4中示出的結構，第二種產(chǎn)品是由Velcro Group Corporation Research Engineers生產(chǎn)的試驗性產(chǎn)品，且其牌號為CFM-8。CFM-8實質(zhì)上是一種與圖5中的鉤子相同的鉤子。描繪的第三種鉤子是本發(fā)明的鉤子的試驗性改型，且其牌號為CFM-24。它有較結實的柄部恰好到達鉤子頸部處，該鉤子有從頸部實質(zhì)上平行于鉤子條帶基底方向凸出的棕櫚樹狀彎曲部分。
表Ⅰ數(shù)據(jù)以千克表示撕開剪切張力接合能力1.36千克壓力MVA-8 1.35 12.0 7.77 2.95CFM-8 1.05 11.0 5.45 0.82CFM-24 1.53 16.3 7.41 2.05應當注意，牌號為CFM-8的鉤子主要在柄部的寬度上不同于牌號為CFM-24的鉤子。這兩種鉤子的彎曲部分基本上是相同的。在人們可能期望由加寬的柄部來增加剪切強度的同時，并不期望張力和撕開力的增加。我們認為這種增加根本上是由于一直恰好到達鉤子的頸部處的加寬的柄部的定位。圖9更精確地表示在鉤子15頸部處加寬的柄部14的理想定位。且在該情況中，鉤子的兩個彎曲凸起從柄部向外伸出。圖12是本發(fā)明的鉤子的等角視圖，它表示出了加寬的柄部、頸部和鉤子的彎曲部分之間的關系。圖13示出了配置在共同基底上成間隔關系的許多鉤子。間隔應當是以允許環(huán)圈在鉤子間穿過。具體的間隔不要求精確，但是給定鉤子的強度隨出現(xiàn)在給定面積內(nèi)的鉤子數(shù)倍增。然而，鉤子數(shù)越多材料數(shù)量就越大，故需要形成一定面積的條帶搭扣件。搭扣件設計者在選擇該間隔以達到一定的閉合性能方面有寬廣的范圍。在設計鉤子(例如在圖1中示出的現(xiàn)有技術鉤子)時他們可創(chuàng)制簡化的模型而不需要復雜的模型機構，此時彎曲部分的凸起通常是漸縮的，以致沿自模腔的拔出通道的任何地方都不出現(xiàn)凹進部分，因任何這樣的凹進部分將阻止鉤子自模腔拔出。為單個凸起彎曲部分的鉤子提供這樣的斜度相對容易做到，因為該斜度自彎曲部分的末端到連接基底的柄部的底部是連續(xù)的。但是，研制具兩個彎曲凸齒部分的鉤子時，重要的是在拔出兩個凸齒時頸部的尺寸是足夠?qū)捯员闳菁{兩個凸起的幅寬。在圖8中，彎曲部分凸齒的最厚部分是在其接合的地方。在此處頸部的寬度是沿線段B-B′和C-C′的寬度。重要的是頸部A-A′的尺寸近似等于B-B′和C-C′垂直厚度的總和。當鉤子自模腔拔出同時許可聚合物小量被擠壓時，較兩個凸齒聯(lián)合垂直厚度為小的頸部寬度將產(chǎn)生約束。當鉤子自模腔拉出時，該約束將使得凸齒折斷?；蛘?，如果聚合物沒有充分固化，當鉤子通過一很窄的開口拉出時，彎曲部分將被擴張。如果發(fā)生了這樣的狹縮則在鉤子的原始尺寸已確定時鉤子的閉合強度將達不到預期的閉合強度。
確定了柄部14的直至兩個凸齒9正好相遇的鉤子頸部處的加寬后，加寬的柄部14為兩個彎曲部分凸齒的基底提供了支承，這在環(huán)圈件分離的過程中提高了阻止兩個彎曲部分凸齒變形的能力。但是，即使兩個彎曲部分凸齒由加寬的柄部的這種延伸所加強，但并不妨礙以任何方式將它們自模腔拔出。因此沒有約束限制鉤子自模腔移出。用這種方式人們能夠?qū)崿F(xiàn)加強的彎曲部分凸齒的優(yōu)點，而其不含有限制移出的加強元件。同時鉤子頂部具有比其它種為了使鉤子具希望的強度而所要求的鉤子頂部斷面相對較薄的斷面。
鉤子頂部相對薄一些的斷面許可鉤子進入密集環(huán)圈墊時具提高了接合能力，因此在接合容易的同時還達到改善的閉合性能。完全達到直至頸部位置(彎曲部分凸齒從頸部向外伸出)加厚的柄部和較薄的彎曲部分凸起的聯(lián)合，故提供了具實質(zhì)上改善的接合特征并結合實質(zhì)上改善的閉合性能的鉤子。
很清楚，具加大的柄部的鉤子的性能優(yōu)于完全均一尺寸的鉤子。雖然不影響本發(fā)明的有效性，也不是本發(fā)明所依賴的，我們?nèi)哉J為下面的解釋對理解為什么這樣的結構賦予這樣優(yōu)越的性能是有幫助的。不難了解當柄部的厚度增加時，剪切強度應當增加。柄部越厚，抵抗撓曲的材料量越多，因此造成撓曲所需的力量就越大。接合處偏下的環(huán)圈對柄部施力平行于基底，并趨于對柄部施加其力而不是對彎曲部分施加其力。因此，加厚的柄部鉤子將在剪切力較大時使用。
然而，這樣的解釋似乎不適合于具有較小厚度的彎曲部分的撓曲。如上面解釋的那樣，彎曲部分的平的頂部的剖面(橫向厚度)影響鉤子穿進環(huán)圈簇的能力。另外，彎曲部分耐受變形的能力隨橫向厚度的加大而加大。圖14示出在受力狀態(tài)下的圖1的鉤子。有限元分析(FEA)示出，當由環(huán)圈18加壓力時，在這樣的鉤子外形中產(chǎn)生的應力集中將出現(xiàn)在柄部內(nèi)接近其頂部處。在柄部里側21的位置處于拉伸受力狀態(tài)，而在柄部的外側20的位置則處于受壓力狀態(tài)。圖14表示應力集中出現(xiàn)在鉤子柄部內(nèi)。圖15表示現(xiàn)有技術的鉤子，它有加強的部分或柄部較厚處柄部形成于柄部的一部分上。但是，加強的部分正好在柄部的應力集中位置20和21的下面。
圖16表示柄部加寬的具單個彎曲部分的鉤子，且加寬的柄部自平基底直至鉤子1的頸部15，在頸部15處彎曲部分3自柄部7向外伸出。圖17是圖16的鉤子處于受力模式的情況，該模式示出柄部的加寬部分的頂部突出至應力集中部位20和21之上。由于加寬的柄部或柄部加強部延伸至因鉤子的撓曲出現(xiàn)應力集中的這一部位以上，使鉤子的一個或兩個彎曲部分撓曲所需的力增加了。當這些撓曲力增加時，搭扣件條帶的撕開力和張力二者都增加。
在設計一種沿其較上的扁平部分具有較小斷面的鉤子時，是可能通過加厚柄部直至或在鉤子的撓曲或縱彎曲部位之上來達到改善的性能。如果應力集中出現(xiàn)的部分是較彎曲部分的頂部為厚，則人們能夠?qū)崿F(xiàn)改善的對環(huán)圈簇的穿入并仍然在彎曲部分上產(chǎn)生增加的撓曲力，這又轉(zhuǎn)化為改善的閉合性能。
權利要求
1.一種用于鉤子和環(huán)圈閉合系統(tǒng)的改進的塑料模制鉤子，它包括實質(zhì)上平的基底；具有寬度和橫向厚度的柄部，該柄部與基底連接，并自基底向上凸出；位于柄部頂部的頸部，和具有底部、末端、橫向厚度和垂直厚度的彎曲部分，該彎曲部分至少有一個在通常與基底平行的平面內(nèi)自頸部縱向朝外伸出的凸齒；柄部部分實質(zhì)上具有較彎曲部分為大的橫向厚度。
2.權利要求1的鉤子，其中柄部至少是彎曲部分的橫向厚度的兩倍。
3.權利要求1的鉤子，其中彎曲部分凸齒具有自頸部向凸起末端方向連續(xù)減小的錐度。
4.權利要求3的鉤子，其中彎曲部分末端低于頸部。
5.權利要求1的鉤子，其中加厚的柄部其厚度僅在柄部的一側較彎曲部分的厚度為大。
6.一種用于鉤子和環(huán)圈閉合系統(tǒng)的鉤子條帶，它包括許多從共同的基底凸出的鉤子，每個鉤子都具有權利要求1的結構。
7.一種用于鉤子和環(huán)圈閉合系統(tǒng)的通常的棕櫚樹狀的改進的塑料模制鉤子，它包括實質(zhì)上平的基底；具有寬度和橫向厚度的柄部，該柄部與基底連接，并自基底向上凸出；位于柄部頂部的頸部；包括有兩個凸齒的彎曲部分，每個凸齒具有彎曲部分底部、彎曲部分末端、橫向厚度和垂直厚度；彎曲部分在通常與基底平行的軌跡上自頸部向前并向后凸出，每個凸齒構成自彎曲部分底部向彎曲部分末端連續(xù)減小的錐度；柄部實質(zhì)上具有較彎曲部分為大的橫向厚度；柄部自其基底向頸部構成連續(xù)減小的寬度；頸部的寬度至少等于彎曲部分凸齒在其最厚部位處的垂直厚度的兩倍，從而在模制過程之后能夠容易地自鉤子的模型中拔出鉤子。
8.一種用于鉤子和環(huán)圈閉合系統(tǒng)的通常的棕櫚樹狀的改進的塑料模制鉤子，它包括實質(zhì)上平的基底；具有寬度和橫向厚度的柄部，該柄部與基底連接，并自基底向上凸出；與柄部連接的頸部；包括有兩個凸齒的彎曲部分，每個凸齒具有彎曲部分底部、彎曲部分末端、橫向厚度和垂直厚度；彎曲部分在通常與基底平行的軌跡上自頸部向前并向后凸出；每個凸齒具自彎曲部分底部向彎曲部分末端連續(xù)減小的錐度；柄部實質(zhì)上具有較頸部以上的彎曲部分為大的橫向厚度；頸部位于柄部的這樣一個部位之上即在該部位當彎曲部分的凸起在環(huán)圈與鉤子分離的過程中被環(huán)圈打開時出現(xiàn)應力集中；帶有錐度的柄部自其基底向頸部具連續(xù)減小的寬度；頸部的寬度至少等于彎曲部分凸齒在其最厚部位處的垂直厚度的兩倍，從而在模制工藝之后能夠容易地自鉤子的模型中拔出鉤子。
9.權利要求10的鉤子，其中加厚的柄部其厚度僅在柄部的一側較彎曲部分的厚度為大。
10.權利要求11的鉤子，其中具有較彎曲部分為大的橫向厚度的柄部分與自柄部的兩側到頸部中點的光滑圓形曲線相銜接。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于鉤子和環(huán)圈的搭扣件系統(tǒng)的鉤子部分的鉤子結構，以及由許多自共同基底凸出的這樣的鉤子組成的鉤子條帶。該鉤子結構包括自基底凸出并與彎曲部分的凸齒在頸部處連接的加厚柄部。柄部實質(zhì)上較彎曲部分為厚，并在頸部處終止。凸齒和柄部是有斜度的，從而在模制操作過程中能夠容易地自鉤子的模腔拔出鉤子。該鉤子的特征在于改善了的接合特性和閉合性能。
文檔編號A44B18/00GK1099960SQ9410269
公開日1995年3月15日 申請日期1994年2月16日 優(yōu)先權日1993年2月16日
發(fā)明者威廉·J·肯尼迪, 杰拉爾德·F·羅查 申請人:維爾克羅工業(yè)公司