CN1059955C - 紧固件 - Google Patents

Abstract

一种可剪断的紧固件，它具有适于与螺纹孔啮合的螺纹圆柱体杆和用于由工具啮合而驱动的头部，圆柱体杆上形成一系列轴向分开的弱部以限定一系列剪切平面，其中，所形成的弱部的构成是这样的，使圆柱体杆发生被剪断所需施加的扭矩随着剪切平面最远离头部到剪切平面最靠近头部不断增加。

Description

紧固件

技术领域

本发明涉及一种改进的紧固件，特别是一种可剪断的紧固件。这种紧固件特别适用于导体与连线器的连接。

背景技术

连线器被广泛地应用于将两个或多个电缆或导体连接，其中一种形式的连线器包括带有用于插入导体端部的插孔的本体，每个导体由螺纹紧固件紧固定位，紧固件与插孔侧壁上的螺纹孔结合将导体相对于孔的相对内表面定位固定。一般情况下，这种紧固件具有在预定扭矩作用下断开的可断头部功能。这可防止向导体施力时产生过力损坏并可使连接部分具有良好的光滑外形。

然而上述公知类型的现有技术具有许多缺点，因为用于导体连线器连接的导体具有不同的尺寸，这就要求可剪断的紧固件必须在相对应的一定长度范围内产生剪断作用，以确保装配的连接点具有理想的光滑外形。因此要求装配者必须提供适合不同尺寸导体的紧固件，而实际上这很容易出错，使得不适用的紧固件被使用。

英国专利GB 2281599公开了一种螺纹紧固件，使用一种特殊工具，使得剪断发生在沿其长度相对于连线器表面与其啮合的轴向的位置。然而，该紧固件只能结合特殊工具来使用。

发明目的

本发明的目的是提供一种适合不同导体尺寸的改进的紧固件。

本发明的这种改进的紧固件，特别适用导体与连线器的连接固定，它克服了上述现有技术存在的缺点。

发明的公开

根据本发明，提供一种可剪断的紧固件，它具有适于与螺纹孔啮合的螺纹圆柱体杆和用于由工具啮合而驱动的头部，圆柱体杆上形成一系列轴向分开的弱部以限定一系列剪切平面，其中所形成的弱部的构成是这样的，使圆柱体杆发生被剪断所需施加的扭矩随着剪切平面最远离头部到剪切平面最靠近头部不断增加。

根据本发明的紧固件的优点主要是紧固件与螺纹孔啮合时剪切平面成功地进入螺纹孔。当圆柱体杆的每个剪切平面处的侧壁上的螺纹与螺纹孔啮合时，剪切平面就获得了支承，并增加了在紧固件这一点剪断所需的扭矩。当紧固件的转动被阻止时，紧固件的剪断将发生在恰好在螺纹孔外的剪切平面上或者发生在处于螺纹孔内刚好相邻于螺纹孔外端的那个剪切平面的被部分地支承的剪切平面上，这将根据所需的较低剪切扭矩而发生。在其中一种情况下，紧固件被剪断将只高出螺纹孔一小小的高度而在螺纹孔的外端部形成一小小的突起。这样以相同的紧固件可以用于固定不同尺寸的导体。并不需要用特殊工具来确保紧固件剪断在圆柱体的预定剪切平面上。所述驱动工具可以是例如常规的扳手或套头扳手，这些扳手在确定紧固件的圆柱体杆剪断平面方面并不起作用。

根据本发明的另一方面，所提供的连线器包括第一和第二连接部件，在该两个部件之间接纳导体，一个螺纹紧固件与第一连接部件上的螺纹孔啮合，因此紧固件可直接或通过中间部件与导体啮合，和将导体相对于第二连接部件固定，紧固件具有适于与螺纹孔啮合的螺纹圆柱体杆和用于与驱动工具啮合的头部，在圆柱体杆上形成有一系列轴向间隔开的限定了一系列剪切平面的弱部，其中弱部以这种方式构成，使得施加的使圆柱体杆剪切平面发生剪断的扭矩从距头部最远的剪切平面到距头部最近的剪切平面逐渐增加。

第一连接部件和第二连接部件可以是以确定的关系固定的分离部件，或者也可是一体形成的部件，例如那种在筒状插座的相对侧边插入导体的形式。

紧固件可以直接抵靠导体。其替换形式也可以是紧固件驱动一个或多个中间部件，例如压板或绝缘头部件，而与导体啮合。

连线器可以是包含许多用于将相对一定数量的导体(例如两个或三个导体)连到一起的插座。其替换形式是，连线器只有一个单一的插座，用于只连接单一的导体与其它部件相连。在另外一个替换形式中，一个插座可以容纳多于一个导体。

每个导体可以由一个紧固件或多于一个，比如两个紧固件固定。在那种多于一个紧固件的情况下，用于紧固件的螺纹孔可以是平行且相邻的形式，或具有其它排列形式。例如第一和第二连接部件是插座的相对侧边，每侧具有一个或多个用于紧固件的螺纹孔，由此将导体固定到插座的相对侧边上。

连线器的外表面可以是拱形或平面形的，但在每种形式中其螺纹孔最好是埋头的，这样的结果是使剪切的发生位置低于连线器外表面。紧固件圆柱体杆的弱部的间隔最好是这样的，即不管紧固件如何与导体啮合，总有至少一个弱部位于埋头部分中。

基本上任何形式的驱动工具都可以用于该紧固件，但最好紧固件的头部是非圆形的，比如方形或六角形的，这样的形式有利于使用适当的工具，比如套头扳手，驱动紧固件。其替换形式可以是紧固件的头部上形成有六角形或方形凹孔，这样可用孔头螺钉扳手或类似的工具驱动。在这种形式中，孔或凹孔并不需向紧固件轴向内部延伸很深。因为如果孔或凹孔沿紧固件的轴向延伸的距离过长，而导致驱动工具不能插入如此深，从而导致不能从内部支承限定剪切平面的弱部。

在另外一种替换形式中，紧固件用于与驱动工具啮合的装置可以是包含一个或多个横孔或凹孔。在这种情况下，紧固件的头部可以是圆柱体杆的简单的杆端。

紧固件圆柱体杆的弱部最好是形成在紧固件侧壁上的孔、槽或狭缝。所施加的用于剪切的扭矩的变化可通过控制弱部上的孔、槽或狭缝的尺寸(宽、深度)来达到。

在一个优选的实施例中，圆柱体杆的弱部包括一系列轴向间隔开的环形槽。从最靠近圆柱体杆的顶端的槽到最靠近圆柱体杆的头部方向的槽，其中槽的深度逐渐减小。在这种排列中，由槽限定呈阶梯状的剪切平面。圆柱体杆的有效直径随槽在圆柱体上离开顶端朝靠近头部的距离变化而逐渐增加。因此，为了剪断所需施加的扭矩随槽在圆柱杆体上离开顶端朝靠近头部的距离变化而逐渐增大。

因为较小直径的导体不如直径较大的导体坚固，较理想的是由紧固件施加于小直径导体上的夹持力较施加于大直径导体上的夹持力小。最好是使紧固件的摩擦逆转负载随着紧固件进一步深入螺纹孔与其啮合时随深入的程度的增加而增加。这可通过例如提供一个有锥度的圆柱体杆不实现，该有锥度圆柱体杆应是圆柱体杆的直径从顶端到头部逐渐增加。另外，也可使其螺纹深度随接近头部而逐渐减小。在另一个实施例中，通过使靠近头部区域的螺纹形成的不够完全，从而当圆柱体杆进一步深入螺纹孔与其啮合时使摩擦力增加。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1是用于端对端地连接两个导体的第一个实施例的连线器的透视图；

图2是图1所示连线器的部分剖视图；

图3显示图1所示连线器的相同部分，该连线器带有与其啮合的本发明的可剪断的螺纹紧固件；

图4是一幅与图3相似的示图，显示在连线器上的可剪断的紧固件经充分旋转后与导体接合的状态；

图5显示继续对紧固件施加扭矩使紧固件剪断的状态；

图6显示已经剪断了的紧固件夹持导体定位的状态；

图7是用于端对端地连接两个导体的第二个实施例的连线器的透视图。

参阅图1，一连线器包括铝制筒状本体1，和从本体1各端向本体1中心延伸的插孔，其中每个插孔分别接纳第一和第二导体2、3的端部。四个螺纹孔4a-4d在本体1的壁上形成。螺纹孔4a-4d容纳可剪断的螺纹紧固件(图1未示)，该紧固件与导体2、3接合并将导体2、3固定在本体1的插孔中。穿入螺纹孔4a-4b的紧固件与第一个导体2接合，而穿过螺纹孔4c-4d的紧固件与第二个导体3接合。以上所描述的导体是通常使用的导线。

图2是连线器本体1的螺纹孔4a部分的剖视图，从图2中可见螺纹孔4a的上部具有埋头孔5。

在使用时，每个可剪断的螺纹紧固件8(见图3)分别与螺纹孔4a以及其它3个螺纹孔4b-4d接合。如图3所示，紧固件8为带有呈钝角顶端11的圆柱形杆10。紧固件8的头部12具有六角形截面。在圆柱形杆10的圆周外表面上形成有螺纹13，并且与所述螺纹13重叠有一系列间隔的在圆柱形杆10上径向延伸的环形狭缝14。狭缝14的分布和设置使得施加于圆柱形杆的预定扭矩10产生剪切作用。狭缝14的深度从紧固件8的头部12开始到顶端11逐渐加深。这样使得用于剪断圆柱形杆10所需的扭矩随离开顶部11的距离增加而增大。

使用常规的驱动工具，比如套头扳手，套在头部12上而将紧固件8拧入螺纹孔4a中。为清楚表达的目的，附图中未示驱动工具。将紧固件8旋拧，直至其顶部11顶位导体2为止(见图3和4)。

继续对紧固件8施加扭矩将使紧固件8剪断(如图5所示)。因为紧固件8的下部被螺丝纹孔4a的壁整个地支承着，以及固为施加的扭矩产生的剪切作用随离开顶部11的距离增加而增大，因此圆柱形杆10最容易在螺纹孔4a外部的第一狭缝14处剪断。该狭缝一般处于孔4a的埋头孔5中。然而，偶然也会出现圆柱形杆10的狭缝断裂在螺纹孔4a内。在圆柱形杆10剪断之后，紧固件8的下部仍保持将导体2固定定位(见图6)。

如果导体的直径比图中所示的大，紧固件8在与导体接合前只在孔中延伸一段短的距离。在这种情况下，剪切将发生在靠近紧固件8的顶端11的狭缝14处。因为较小直径的导体不如较大直径的导体坚固，因此希望对小直径导体施加较小的紧固力。例如，螺纹13的深度适当地随着朝头部12方向前进而减小。这将在紧固件8拧入孔4a时增加逆转负载的阻力。其结果是导致圆柱形杆10进一步深入螺纹孔4a与其接合时随深入的程度的增加，紧固体8相对于导体产生的夹持力的减小。

图7显示本发明的带有可剪断的螺纹紧固件的连线器的第二种形式。该连线器最适用于低电压场合，它包括截面为槽形的连线器本体21，本体21上部由一对盖板22、23封闭，该对盖板侧边具有与本体21上相应的套槽啮合的卡合结构24。每个盖板22、23具有一对螺纹孔25，如上所述的可剪断的螺纹紧固件可与所述螺纹孔25啮合。该连线器以与上述第一连线器相似的方式应用。

如图3至6所示，为清楚表达，狭缝14的尺寸变化被夸大表示。在实践中，狭缝高度的差别是很小的，用肉眼几乎观察不到。在一个实施例中，一种由黄铜制成的紧固件8具有直径为18毫米的圆柱形杆10。紧固件8的整体长度是41毫米，最下端的狭缝距紧固件8的顶端11是12.25毫米。狭缝14沿轴向中心相隔3.75毫米，其宽度为0.75毫米。

最靠近顶部11的狭缝14深度大约是5毫米，因此在由狭缝限定的平面内圆柱形杆10应当具有8毫米的有效直径。在圆柱形杆10的可剪切的平面需施加35.256至40.68牛顿·米(26至30ft.lbs)的扭矩才能使圆柱形杆10剪断。四个连续的狭缝14的深度依次减小0.05毫米(也就是说圆柱形杆10的有效直径从一个剪切平面到另一个剪切平面增加0.1毫米)。这将导致从一个剪切平面到另一个剪切平面使圆柱形杆10被剪断的扭矩增加2.712牛顿·米(2ft.lbs)。

Claims (20)

1.一种可剪断的紧固件，它具有适于与螺纹孔啮合的螺纹圆柱体杆和用于由工具啮合而驱动的头部，圆柱体杆上形成一系列轴向分开的弱部以限定一系列剪切平面，其特征在于，所形成的弱部的构成是这样的，使圆柱体杆发生被剪断所需施加的扭矩随着剪切平面最远离头部到剪切平面最靠近头部不断增加。

2.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述弱部包括形成在圆柱体杆上的孔、槽或狭缝。

3.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述弱部包括环槽，该槽的深度随其最远离头部到最靠近头部逐渐减小。

4.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，紧固件这样构成，使得相啮合的圆柱体杆和螺纹孔之间的摩擦逆转负载随圆柱体杆进一步深入螺纹孔与其啮合时随深入的程度的增加而增加。

5.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，圆柱体杆的直径从圆柱体的顶端到头部其直径增大。

6.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，圆柱体杆上形成有螺纹，该螺纹的深度随螺纹靠近头部而逐渐减小。

7.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，圆柱体杆上形成有螺纹，其靠近头部区域的螺纹形成的不完整。

8.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，其头部具有非圆形截面。

9.如权利要求8所述的紧固件，其特征在于，所述头部是方形或六边形的。

10.如权利要求7所述的紧固件，其特征在于，所述头部形成有非圆形截面的凹槽。

11.如权利要求7所述的紧固件，其特征在于，所述头部上形成有一个或多个横向的孔或槽，用于与驱动工具啮合。

12.如前述任一项权利要求所述的紧固件，其特征在于，所述紧固件与连线器上的第一连接件上的螺纹孔啮合，所述连线器包括第一和第二连接部件，该两个部件之间接纳导体，因此紧固件可直接或通过中间部件与导体啮合，并将导体相对第二连接部件固定。

13.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，提供有许多螺纹孔，用于与相应的许多螺纹紧固件啮合而固定导体。

14.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，第一连接部件和第二连接部件是以一定相对关系固定的分离部件。

15.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，第一部件和第二部件是一体构成的。

16.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，其中的连线器或每个连线器直接抵靠住导体。

17.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，其中的连线器或每个连线器驱动一个或多个中间部件与导体啮合。

18.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于包括许多用于连接相应导体的插孔。

19.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于包括单一插孔。

20.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，螺纹孔或孔是埋头孔。

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