CN107078410B

CN107078410B - 分离压力螺钉

Info

Publication number: CN107078410B
Application number: CN201580057272.8A
Authority: CN
Inventors: K·N·卡斯顿奎
Original assignee: Haubei Co
Current assignee: Haubei Co
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2035-10-01
Also published as: WO2016054446A1; US9835192B2; MX2017004330A; US20160097417A1; CN107078410A

Abstract

本发明涉及一种紧固件，所述紧固件包括头部、轴和压力垫。所述头部具有接合驱动工具的外表面。所述轴具有包括螺纹部分的外表面。所述压力垫具有将所述压力垫连接到所述轴的分离部分，所述分离部分具有扭矩极限。

Description

分离压力螺钉

相关专利申请

本专利申请是基于2014年10月1日提交的临时申请(序列号62/058,307)，该临时申请的公开内容以引用方式全文并入本文。

技术领域

本文所讨论的各种示例性实施例涉及具有一个或多个分离特征的可剪切紧固件。

背景技术

电连接器在各种环境中用于将电力连接并传送到一个或多个导体或从一个或多个导体连接并传送电力。主导体和一个或多个分接导体物理连接和电连接到诸如接线板、接线片、接头或其它连接器的结构上。在主导体与分接导体之间传送电力。某些连接器利用紧固件来提供附接和保持导体的压力。

发明内容

根据一个示例性实施例，紧固件包括头部、轴和压力垫。头部具有接合驱动工具的外表面。轴具有包括螺纹部分的外表面。压力垫具有将压力垫连接到轴的分离部分，其具有扭矩极限。

根据另一个示例性实施例，紧固件包括第一头部和第二头部。可剪切部分被定位在第一头部与第二头部之间。轴具有包括螺纹部分的外表面，螺纹部分连接到第二头部。压力垫具有将压力垫连接到轴的分离部分，其具有扭矩极限。

根据另一个示例性实施例，电连接器包括具有第一孔口和第二孔口的主体，第一孔口用于接纳导体，第二孔口具有用于接纳紧固件的螺纹。紧固件被定位在第二孔口中。紧固件具有头部、轴和被定位在头部与轴之间的可剪切部分，头部具有用于接合驱动工具的表面，轴具有包括螺纹部分的外表面。可剪切部分具有第一扭矩极限。压力垫通过具有第二扭矩极限的分离部分连接到轴上。

另外的示例性实施例包括将导体固定到电连接器的方法。将导体放置在电连接器的第一孔口中，电连接器具有定位在第二孔口中的紧固件。紧固件包括头部、轴、可剪切部分和压力垫，头部具有用于接合驱动工具的表面，轴具有螺纹部分，可剪切部分定位在头部与轴之间并具有第一扭矩极限，压力垫具有将压力垫连接到轴的分离部分，其具有第二扭矩极限。旋转紧固件，直到达到第二扭矩极限，压裂分离部分并允许压力垫相对于轴旋转。进一步旋转紧固件，直到达到第一扭矩极限，从而使头部与轴分离。

附图说明

通过结合附图对各种示例性实施例进行的描述将更加清楚地展示这些示例性实施例的各个方面和特征，在这些附图中：

图1为示例性分离螺钉的透视图；

图2为图1剖视图，其沿着沿螺钉的纵向轴线延伸的平面截取；

图3为图1所示螺钉的顶视图；

图4为图1所示螺钉的底视图；

图5为图1所示螺钉的局部剖视图，其中压力垫从轴上剪切下来；

图6为具有第一可剪切头部和第二可剪切头部的分离螺钉的另一个示例性实施例的透视图；

图7为具有第一可剪切头部和第二可剪切头部的分离螺钉的另一个示例性实施例的透视图；

图8为具有第一可剪切头部和第二可剪切头部以及第三头部的分离螺钉的另一个示例性实施例的透视图；

图9为具有第一可剪切头部、第二可剪切头部和第三可剪切头部的分离螺钉的另一个示例性实施例的透视图；

图10为图9所示螺钉的另一个透视图；以及

图11为具有压力垫螺钉和导体的示例性导体块的侧面剖视图。

具体实施方式

电连接器可以利用紧固件来附接和保持导体。此类连接器的例子可包括但不限于接纳一个或多个主导体和一个或多个分接导体的接线板，以及具有用于接纳导体的开口和用于将连接器附接到结构的垫的凸耳连接器。这些连接器具有接纳导体的一个或多个开口并利用延伸到开口中的紧固件来连接和保持导体。导体的正确附接提供稳固连接和有效的电力传输。

如图1-图4最佳所示，并根据各种示例性实施例，紧固件10包括头部12、轴14和压力垫16。紧固件10被示为一体的结构，但头部12、轴14和压力垫16可由彼此连接或附接的不同部件制成。可以用任何合适的工艺或加工方法来形成紧固件10，例如通过模制或铸造，并且可以使用任何合适的材料，例如金属。紧固件10可标称为结合各种导体一起使用，例如铝和铜导体。

头部12具有头部外表面18和头部内表面20。头部外表面18和头部内表面20两者或其中的一者被设计为与工具(例如螺丝刀或扳手)啮合。在图2所示的示例性实施例中，头部内表面20为设计成接纳六角扳手或内六角扳手或螺丝刀的承接口，但紧固件10可被构造为与任何类型的承接口和工具组合一起工作。

头部12通过可剪切部分22一体地或以其他方式连接到轴14。与头部12和轴14相比，可剪切部分22为被弱化的区域，并被设计成在基本上相对于螺钉的纵向轴线达到一定的旋转扭矩极限时破裂，从而允许头部12与轴14分离。在一个示例性实施例中，由于壁厚度减小，可剪切部分22被弱化。可通过机械加工形成减小的壁厚度，诸如但不限于铣削、车削、激光蚀刻等。也可以通过模制或铸造工艺形成减小的壁厚度。可剪切部分22的直径和壁厚可以根据紧固件10的材料和所需的扭矩极限而改变。可剪切部分22的尺寸或强度取决于螺钉的应用和所需的扭矩极限，并且在施加超过扭矩极限的扭矩时开始剪切。可剪切部分22的内表面可以与头部内表面20是连续的，具有相同的尺寸和形状，或者其可以具有不同的构造，例如光滑的圆柱形表面。

在各种替代实施例中，可剪切部分22包括由开口、穿孔或变形部形成的易碎连接件。还可以提供一个以上的可剪切部分22，以允许在不同长度处剪切紧固件。多个可剪切部分22还可以具有不同的扭矩极限。

轴14包括轴外表面24、轴内表面26、轴底表面28和突出部30。轴外表面24包括螺纹部分。在各种示例性实施例中，轴内表面26可包括设计成与工具啮合的表面，例如设计成与六角扳手啮合的承接口。在示例性实施例中，轴内表面26的尺寸或构造与头部内表面20不同。轴内表面26还可被构造为与不同的工具啮合。

在示例性实施例中，压力垫16具有基本上圆形的横截面，并且可旋转地连接到轴14的突出部30。压力垫16具有用于在紧固件10被紧固时与导体接触的底表面。当压力垫16与导体之间的摩擦克服了压力垫16与突出部30之间的可旋转连接件中的摩擦力时，轴14使压力垫16独立地旋转，其不是相对于导体旋转。可独立旋转的压力垫16有助于防止紧固件10碾压到导体中并损坏单独的导体股线，特别是与柔性导体一起使用时。

在示例性实施例中，压力垫16最初通过分离部分34旋转地固定到轴上。与压力垫16和突出部30相比，分离部分34为被弱化的区域，并被设计成在达到一定扭矩极限时破裂，从而允许压力垫16相对于轴自由旋转。在各种示例性实施例中，使用被弱化的区域、可剪切部分或其他易碎连接件来形成分离部分34。如图2最佳所示，示例性分离部分34为厚度减小的区域，形成将压力垫16连接到突出部30的幅材。可通过机械加工形成减小的厚度，诸如但不限于铣削、车削、激光蚀刻等。也可以通过模制或铸造工艺形成减小的厚度。分离部分34的直径和壁厚度可以根据紧固件10的材料和所需的扭矩极限而改变。在各种替代实施例中，分离部分34包括由开口、穿孔或变形部形成的易碎连接件。

在利用分离部分34的示例性实施例中，压力垫16与头部12和轴14一起旋转，直到达到预定的扭矩极限。超过扭矩极限之后，分离部分34破裂并且压力垫16与轴突出部30分离。如图5最佳所示，在突出部30上形成毛刺36，防止压力垫16完全脱离紧固件10，但允许其自由旋转。然后，在压力垫16相对于导体最小程度旋转或不旋转的情况下将头部12和轴14进一步拧紧，以增大导体上的向下压力。压力垫16相对于轴14的自由旋转有助于防止对导体的损坏，例如可能导致较差连接的导体破碎、张开和断裂。

使用可剪切部分22和分离部分34允许使用者形成稳固连接，同时有助于防止过度拧紧。紧固件10也不需要使用特殊的扭矩扳手来防止特定应用中的过度拧紧。可以对不同尺寸和类型的导体设定可剪切部分22和分离部分34的扭矩极限。

图6-图10示出了紧固件具有一个以上可剪切头部的示例性实施例。多个头部允许在单个紧固件中设置多个扭矩。例如，#12AWG柔性导体需要30ft/lb的安装扭矩，而#4AWG柔性导体需要40ft/lb的安装扭矩。为了适应#12和#4导体，紧固件可包括可以30ft/lb剪切的第一头部和可以40ft/lb剪切的第二头部。这些值是非限制性实例，因为根据相关联的导体可以使用扭矩极限值的任何组合。

图6示出了具有双分离特征的紧固件100的示例性实施例，其具有第一头部112A、第一可剪切部分122A、第二头部112B和第二可剪切部分122B。第一头部112A小于第二头部112B，并因此被设计成与不同尺寸的工具啮合。第一头部112A和第二头部112B分别具有被设计成与工具(例如扳手)啮合的外表面118A、118B。在一个示例性实施例中，第一可剪切部分122A和第二可剪切部分122B被构造为具有不同的扭矩极限，例如第一可剪切部分122A具有小于第二可剪切部分122B的扭矩极限。第一可剪切部分122A和第二可剪切部分122B的扭矩极限也可以基本上相同。在各种示例性实施例中，第一头部112A和第二头部112B可以是实心的或具有内表面(未示出)。内表面可被设计成与工具(例如六角扳手)啮合。外表面和内表面可具有平坦表面或工具接合构造的任何组合。

图7示出了具有双分离特征的紧固件200的示例性实施例，其具有第一头部212A、第一可剪切部分222A、第二头部212B和第二可剪切部分222B。第一头部212A和第二头部212B具有大致相同的尺寸并分别具有被设计成与工具(例如扳手)啮合的外表面218A、218B。在一个示例性实施例中，第一可剪切部分222A和第二可剪切部分222B被构造为具有不同的扭矩极限，例如第一可剪切部分222A的扭矩极限小于第二可剪切部分222B的扭矩极限。第一可剪切部分222A和第二可剪切部分222B的扭矩极限也可以基本上相同。在各种示例性实施例中，第一头部212A和第二头部212B可以是实心的或具有内表面(未示出)。内表面可被设计成与工具(例如六角扳手)啮合。外表面和内表面可具有平坦表面或工具接合构造的任何组合。

图8示出了具有双分离和可移除特征的紧固件300的示例性实施例，其具有第一头部312A、第一可剪切部分322A、第二头部312B、第二可剪切部分322B和第三头部312C。第一、第二和第三头部312A-312C尺寸大致相同。第一、第二和第三头部312A-312C分别具有被设计成与工具(例如扳手)啮合的外表面318A-318C。在一个示例性实施例中，第一可剪切部分322A和第二可剪切部分322B被构造为具有不同的扭矩极限，例如第一可剪切部分322A的扭矩极限小于第二可剪切部分322B的扭矩极限。第一可剪切部分322A和第二可剪切部分322B的扭矩极限也可以基本上相同。在各种示例性实施例中，第一、第二和第三头部312A-312C可以是实心的或具有被设计成与工具(例如六角扳手)啮合的内表面。外表面和内表面可具有平坦表面或工具接合构造的任何组合。

图9和图10示出了具有三个分离特征的紧固件400的示例性实施例，其具有第一头部412A、第一可剪切部分422A、第二头部412B、第二可剪切部分422B、第三头部412C和第三可剪切部分422C。第一、第二和第三头部412A-412C具有大致相同的尺寸并分别具有被设计成与工具(例如扳手)啮合的外表面418A-418C。在一个示例性实施例中，内表面420延伸穿过第一、第二和第三头部412A-412C，穿过第一、第二和第三可剪切部分422A-422C，并进入轴414。内表面420可被设计成与工具(例如六角扳手)啮合。第一、第二和第三可剪切部分422A-422C被构造为具有不同的扭矩极限。在一个示例性实施例中，第一可剪切部分422A具有小于第二可剪切部分422B的扭矩极限，并且第二可剪切部分422B具有小于第三可剪切部分422C的扭矩极限。即使在第一，第二和第三头部412A-412B已与轴414分离之后，六角形内表面420也允许将紧固件400移除。

图11示出了利用一个或多个压力垫螺钉510的连接器块500的示例性实施例。压力垫螺钉510可具有可剪切部分、分离部分和本文所述的一个或多个附加特征的任何组合。连接器块500包括用于接纳导体530的第一孔口520。将压力垫螺钉510螺纹连接到第二孔口540并拧紧，以将导体530保持在第一孔口520中。

出于解释本发明的原理及其实际应用的目的提供了某些示例性实施例的上述具体描述，从而使得本领域的技术人员能够理解本发明的各种实施例以及适用于所构想的特定用途的各种修改。此描述并非旨在为详尽的或将本发明限制于所公开的示例性实施例。本文所公开的任何实施例和/或元件可彼此结合，形成未具体公开的各种另外的实施例。因此，另外的实施例是可能的并且旨在涵盖于本说明书和所附权利要求的范围内。本说明书描述了具体实例，以便达成也可能以另一种方式来完成的更普遍的目标。

如在本申请中所用，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“向上”、“向下”和其他取向描述词旨在方便本发明的示例性实施例的描述，并且不旨在将本发明的示例性实施例的结构限制于任何特定的位置或取向。如本领域的普通技术人员所理解，诸如“基本上”或“大约”的程度术语是指在给定值之外的适当范围，例如与所描述的实施例的制造、装配和使用相关的通用公差。

Claims

1.一种紧固件，包括：

头部，所述头部具有用于接合驱动工具的外表面；

轴，所述轴具有包括螺纹部分的外表面；和

压力垫，所述压力垫具有将所述压力垫连接到所述轴的分离部分，所述分离部分具有第一扭矩极限,

其中在超过所述第一扭矩极限之前所述压力垫固定到所述轴上且与所述轴一起旋转，并且在超过所述第一扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴。

2.根据权利要求1所述的紧固件，还包括被定位在所述头部与所述轴之间、具有第二扭矩极限的可剪切部分。

3.根据权利要求2所述的紧固件，其中所述第二扭矩极限大于所述第一扭矩极限。

4.根据权利要求1所述的紧固件，其中在超过所述第一扭矩极限之后所述分离部分形成所述轴上的毛刺。

5.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述头部包括六角形外表面。

6.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述头部为第一头部，并且所述紧固件还包括设置于所述第一头部和所述轴之间的第二头部和被定位在所述第一头部与所述第二头部之间的可剪切部分。

7.根据权利要求6所述的紧固件，其中所述第一头部小于所述第二头部。

8.根据权利要求6所述的紧固件，还包括被定位在所述第二头部与所述轴之间的第二可剪切部分。

9.根据权利要求6所述的紧固件，还包括被定位在所述第二头部与所述轴之间的第三头部。

10.根据权利要求9所述的紧固件，还包括被定位在所述第三头部与所述轴之间的第三可剪切部分。

11.根据权利要求10所述的紧固件，其中设计为与工具啮合的承接口延伸穿过所述第一头部、所述第二头部和所述第三头部并进入到所述轴中。

12.根据权利要求6所述的紧固件，其中所述第一头部和所述第二头部具有用于接合驱动工具的外表面。

13.根据权利要求6所述的紧固件，其中所述第一头部和所述第二头部具有用于接纳驱动工具的内表面。

14.根据权利要求6所述的紧固件，其中所述轴具有用于接纳驱动工具的内表面。

15.一种电连接器，包括：

主体，所述主体具有第一孔口和第二孔口，所述第一孔口用于接纳导体，所述第二孔口具有用于接纳紧固件的螺纹；以及

紧固件，所述紧固件被定位在所述第二孔口中，包括第一头部、轴、可剪切部分和压力垫，所述头部具有用于接合驱动工具的表面，所述轴具有包括螺纹部分的外表面，所述可剪切部分被定位在所述第一头部与所述轴之间并具有第一扭矩极限，所述压力垫具有将所述压力垫连接到所述轴的分离部分，所述分离部分具有第二扭矩极限，

其中在超过所述第二扭矩极限之前所述压力垫固定到所述轴上且与所述轴一起旋转，并且在超过所述第二扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴；以及

其中设计为与工具啮合的承接口延伸穿过所述第一头部并进入到所述轴中。

16.根据权利要求15所述的电连接器，还包括设置于所述第一头部和所述轴之间的第二头部和被定位在所述第一头部与所述第二头部之间的第二可剪切部分。

17.一种将导体固定到电连接器上的方法，所述方法包括：

将导体放置在电连接器的第一孔口中，所述电连接器具有被定位在第二孔口中的紧固件，所述紧固件包括头部、轴、可剪切部分和压力垫，所述头部具有用于接合驱动工具的表面，所述轴具有螺纹部分，所述可剪切部分被定位在所述头部与所述轴之间并具有第一扭矩极限，所述压力垫具有将所述压力垫连接到所述轴的分离部分，所述分离部分具有第二扭矩极限；其中设计为与工具啮合的承接口延伸穿过所述头部并进入到所述轴中；

旋转所述紧固件，直到达到所述第二扭矩极限，压裂所述分离部分并允许所述压力垫相对于所述轴旋转，其中在超过所述第二扭矩极限之前所述压力垫固定到所述轴上且与所述轴一起旋转，并且在超过所述第二扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴；以及

旋转所述紧固件，直到达到所述第一扭矩极限，使所述头部与所述轴分离。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括将所述工具插入到所述紧固件的所述轴中以及使所述紧固件脱离所述导体。