■郑卡云，祝子豪 ■国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215500

1 概述

近年来，随着建筑移动性需求的增长，模块化建筑已然是目前的趋势。模块化建筑其核心的技术在于各模块之间的拼接以及模块内部的拼接。早期的模块化建筑一般将各模块在工厂组装加工好再运送至现场进行拼接，但由于各模块所占空间较大，运送成本也相对较高，而将各构件运送至现场进行拼接，则由于加工条件的限制，造成拼接困难，因此，构件之间的可拼接、拆卸性一度成为研究热点。对于板体之间的连接，常见的有榫舌连接、铰链连接、锁扣连接以及固接，上述几种方式的连接其各有利弊。卡钩式锁扣连接由于其操作的便利性，只需要一把扳子或一把螺丝刀就可以实现板件的顶紧和拆卸，因此，其在中国板件连接件市场上也越来越受欢迎。自2000 年以来，开始有不少中国学者研究旋转式卡钩锁扣，对该锁扣的改进陆续申请了不少的专利，其所涉及的领域除了建筑墙板的连接，还有不少的冷库、制冷器具的板体连接。旋转式卡钩锁扣其组要部件如下:钩座、卡座，其中钩座内设置有卡钩，卡钩与卡座内的嵌条相嵌合，在钩座上设有旋转螺丝，将上述钩座和卡座埋设于墙体内，旋转螺丝与外墙设有连通孔，可以在墙体外侧通过扳手伸入通孔内，拧动螺丝，即可带动卡钩进行旋转，与卡座中的嵌条相卡合。

图1 各时间段各国申请量分布图

由于模块式建筑起源于欧美，因此，旋转式卡钩锁扣的专利申请也主要分布于欧美，下图为从1940 年至今的文献年代分布情况以及各国申请情况。

从上图可看出，旋转式卡钩锁扣在1940 年至1960 年期间，处于萌芽阶段，该阶段的申请主要为美国申请;随后的数据中除了1990 年该阶段的数据有小幅度的下降以外，从1940 年开始，申请量是逐步增大的，申请最为活跃的时期为2000 年至2010 年，如果按年均增长量来看，到2010 年以后申请量也处于稳步增长的阶段。通过上述图表可得知，申请量名列首位的基本上是美国，德国其申请量稍次于美国。中国在2000 年以前，该技术主题的专利申请多为外国同族申请，自2000 年以后，本国申请量逐步增长。随着中国建筑移动性、模块化以及可持续性需求的增长，预期今后在该技术主题下的申请量仍会持续上升。

2 旋转式卡钩锁扣技术发展过程分析

最早的墙板连接，跟门板的连接相似，都是从板外侧进行连接，而墙板其由于使用环境多暴露于室外，从板外连接的话势必会导致连接件锈蚀、松动，进而无法满足正常使用。最早英国的FRANCIS 于1920年提出了一种板件内部的连接方式，其采用在板体内部设置连接通道再在墙体两端结合偏心块以固定两片墙体的方法，具体方案如下:

图2-1 早期墙板内部连接方式

上述方案为在两片板体的端部开设连接用通槽，通槽连通板件外部，在通槽内设置连接杆，连接杆上设有褶皱，以增大连接杆与板体的摩阻力，在连接杆的两端部的下部设置榫眼，以方便偏心块的插接，同时在偏心块的上方设置有方便螺丝刀等器具拧动的槽口。该技术方案实施的流程是，安装板件时，将上述连接杆至于通槽内，然后在连接杆榫眼处插接偏心块，并拧动槽口，以使得偏心块与板件紧密扣合，同时为了不影响美观，其在通道口外部设置有堵块。该技术方案为最早的墙板内连接件雏形，但其由于这种原始的槽榫连接对其各零部件的加工精度有较高的要求，且板件内有较大的开槽空间，会导致板件端部的承载力下降，因此，其并没有得到大幅度的推广。

1940 年，美国的RUDOLF 第一次提出了卡钩式旋转式墙板锁扣，方案如下图:

图2-2 最早的旋转式卡钩墙板锁扣

RUDOLF 提出了在板体两端部埋设钩座和卡座，其中在钩座上设置与墙体外部连通的螺孔，卡座上设置齿状嵌条，在嵌条上设置与墙体外部连通的螺孔，在螺孔上设置旋转螺杆。当要实现两片墙体的锁合时，从外界通过螺丝刀或扳手拧动左边卡钩上的螺杆，以带动卡钩往右旋转扣合在嵌条上，通过拧动在嵌条上设置的螺杆，调整嵌条与卡钩之间的间距。RUDOLF锁扣操作较FRANCIS 大大简化，且连接牢固、可靠。尽管在后续几十年，纵多学者对卡钩旋转式锁扣作出了诸多改进，但其主要构造并没有实质性的改变，该种锁扣的出现，大大地推动了临时建筑的发展。

美国的LINDGREN 于1955 年提出一种与上述锁扣类似的旋转式锁扣，其在卡钩的限位上作出了适当的改进，其对卡钩远离锁合面的端面设置为齿状，同时，设置一带棘爪的凸轮，通过该凸轮的棘爪与卡钩的齿状部进行咬合，进而防止卡钩回转，同时为了防止卡钩过度地往下掉，其设置有另一根限位螺栓。上述方法虽然较好地固定了卡钩，但从施工流程来看，在实际操作中，需要拧动3 根螺栓才能较好地固定卡钩，因此，这种固定方式并未被看好。

受RUDOLF 及FRANCIS 的影响，1948 年美国SIMMONS FASTENER 公司在RUDOLF 的基础上作出了改进(US2842814A)，其对左边钩座上的螺栓孔作出了简单的改进，将螺栓孔设置为偏心螺孔的方式，这样右边卡座上的嵌条上就无需再设置调整螺栓。通过拧动左边钩座上的偏心螺栓即可自动调整卡钩与嵌条的固定间距，这样不仅简化了旋转卡钩式锁扣的结构，也使得在板件锁合和拆卸过程中，只需要拧动一根螺栓就可以实现，大大简化了施工操作工序。

3 钩座的改进

3.1 钩座偏心旋转轨道

随着钩座偏心旋转技术发展，偏心旋转的平稳性一度成为研究热点。在1983 年比利时的IMMOBIL 在专利申请BE897304A2 中提到了在卡钩部设置弧形导轨及制掣片以提高卡钩与嵌条固定的平缓性。上述钩座中存在弧形导轨，卡掣片在弧形导轨上滑动，进而卡钩平缓地偏心旋转，与嵌条相嵌合。同样地，专利文献NL8701983A 也在钩座上设置卡槽，通过凸柱来导向，以使得卡钩平稳旋转。

而至于导向槽的形状，多数为常规的圆弧状，导向槽的数量可以是一道也可以是多道，诸如专利文献CN101280578A，其在钩板上设置导轨，利用该导轨达到引导钩板动作紧扣勾扣组件的动作，也借此增加钩板的动作平稳性，轨道可设置为多道。而有部分专利，其导向槽为S 型，该S 型的轨道位置及设置方式与上述圆弧型轨道有较大的差别，诸如专利文献US3309115A 及US4065161A。其偏心旋转轨道依据的是卡钩自身的S 型轨道，将卡钩弯折成S 型，然后结合相应的部件完成偏心旋转。

3.2 凸轮式迫紧旋转式卡钩锁扣

1998 年台湾申请人黄建发在其专利申请CN2296985Y 中提到了一种凸轮式迫紧旋转式卡钩锁扣，其将钩座通过设置成偏心凸轮的形式带动卡钩旋转与卡座的嵌条相嵌合，卡钩夹于两片迫紧凸轮中间，通过拉钉穿设来将卡钩和迫紧凸轮相互结合，卡钩与凸轮的结合通过两者的摩阻力来实现，偏心轮上设置有六角螺孔，通过一启动杆转动该螺孔，带动偏心凸轮的旋转进而带动卡钩的旋转。上述锁扣形式简单，操作方便，从一定程度上简化了传统卡钩的设置形式。而上述锁扣由于卡钩与迫紧凸轮的定位方式是通过拉钉穿设实现的，其存在致命的缺陷就是，对拉钉施加于卡钩和迫紧凸轮的拉掣力有较高的要求，如果拉钉将卡钩与迫紧凸轮拉掣过紧时，会造成卡钩卡死无法旋转;而当拉钉与迫紧凸轮拉掣过松时，则会产生迫紧凸轮空转无法带动扣钩一起旋转，这对组装上拉钉拉掣的松紧度要求非常高，会给组装带来诸多的不便。

2008 年台湾申请人黄建豪提出了一种改进的迫紧勾扣结构(CN201172893Y)，该方案通过弹性嵌体抵设于卡钩其通孔的抵掣力以辅助卡钩的定位与动作，由此可以降低组装时拉钉组设于该迫紧凸轮的精度;通过弹性嵌体抵掣于卡钩的通孔内缘，通过该弹性嵌体的抵掣，即可以达到稳固定位的效果。该方案在卡钩的通孔内缘相对于卡钩的钩部位置处设有一嵌掣口，通过该嵌掣口的设置，当钩部扣钩于卡座的卡栓上时，该弹性嵌体亦恰嵌卡于该嵌掣口中，与此，使用者即可明确得知，钩部已扣勾于卡栓，而不再继续施力扳动，以免再强行扳动，造成构件损坏。

4 小结

总的来说，旋转式卡钩锁扣的结构发展历程经历了由简单到复杂再到简单的过程，其改进的方向是使得操作简单化，结构安全化。旋转式卡钩锁扣为临时建筑、模块建筑的发展作出了巨大的贡献，预计未来旋转式卡钩锁扣更多的改进方向为卡座的改进，利用多头卡座来对应多个钩座，从而简化结构、方便操作。