CN107078411A - 用于螺钉和分离压力螺钉的压力垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧固件，用于固定电导体的所述紧固件包括头部、轴和压力垫。所述头部具有用于接纳驱动工具的内表面。所述轴具有包括螺纹部分的外表面。所述压力垫可包括表面特征。所述压力垫还可以通过分离部分可释放地、可旋转地固定到所述轴上。

Description

用于螺钉和分离压力螺钉的压力垫

相关专利申请

本专利申请基于2014年10月1日提交的序列号为62/058,329的临时申请，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用于紧固件的压力垫，还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到一个或多个导体或从一个或多个导体传送电力。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。从主导体向分接导体传送电力。某些连接器利用紧固件来施加附接和保持导体的压缩力。

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。头部具有用于接纳驱动工具的内表面。轴具有包括螺纹部分的外表面。压力垫具有用于接触导体的表面特征。

根据另一个示例性实施例，紧固件包括头部、轴和压力垫。头部具有内表面，所述内表面具有用于接纳驱动工具的承接口。轴具有外表面，所述外表面具有螺纹部分。压力垫具有将压力垫连接到轴的分离部分，所述分离部分具有扭矩极限。

根据另一个示例性实施例，紧固件包括头部和轴，头部具有内表面，所述内表面具有用于接纳驱动工具的承接口，轴具有包括螺纹部分的外表面。可剪切部分被定位在头部与轴之间。可剪切部分具有第一扭矩极限。压力垫具有表面特征和将压力垫连接到轴的分离部分，所述分离部分具有第二扭矩极限。

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。紧固件定位在第二孔口中。紧固件包括头部和轴，头部具有内表面，所述内表面具有用于接纳驱动工具的承接口，轴具有外表面，所述外表面包括螺纹部分。可剪切部分被定位在头部与轴之间，具有第一扭矩极限。紧固件还包括压力垫，压力垫具有表面特征和将压力垫连接到轴的分离部分，所述分离部分具有第二扭矩极限。

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，头部具有内表面，所述内表面具有用于接纳驱动工具的第一承接口，轴具有螺纹部分，可剪切部分被定位在头部与轴之间并具有第一扭矩极限，压力垫具有表面特征和将压力垫可旋转地固定到轴上的分离部分，所述分离部分具有小于第一扭矩极限的第二扭矩极限。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为另一个示例性分离螺钉的透视图；

图6为图5中所示螺钉的剖视图，其沿着沿螺钉的纵向轴线延伸的平面截取；

图7为图5中所示螺钉的另一个剖视图，其沿着沿螺钉的纵向轴线延伸的平面截取；

图8为图5中所示螺钉的另一个剖视图，其沿着沿螺钉的纵向轴线延伸的平面截取，其中压力垫从轴上剪切下来；

图9为图8所示螺钉的压力垫区域的放大正视图；以及

图10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安全连接和有效的电力传输。

图1-图4示出了具有头部12、轴14和压力垫16的紧固件10的示例性实施例。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。图5-图9示出了紧固件100的另一个示例性实施例。为了简洁起见，仅一次性地描述第一示例性紧固件10和第二示例性紧固件100的某些类似方面，其中类似的部件具有类似的编号名称。

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1-图4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驱动器的承接口，但紧固件10可被构造为与任何类型的承接口和工具构造一起工作。

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为弱化区域，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的直径和壁厚度可以根据紧固件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应用和所需的扭矩极限，并且在螺钉上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，诸如圆柱形表面。

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。轴内表面26包括设计成与工具啮合的表面，例如设计成与六角扳手配合的承接口。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。如剖视图中最佳所示，并根据示例性实施例，轴内表面26小于头部内表面20。这防止使用者无意中将工具放置到轴14中并且过于拧紧紧固件10，同时在头部12已与轴14分离之后仍允许移除紧固件10。轴内表面26还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与导体之间的摩擦力克服了压力垫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，压力垫的底表面具有一个或多个表面特征32。表面特征32可包括但不限于突出部、凹槽、槽、隆起表面或任何具有增大的旋转摩擦力的纹理化、图案化或粗糙的表面。图1-图4示出了表面特征32为锯齿状突起的示例性实施例，并且图5-图9示出了表面特征132为圆形凹槽的示例性实施例。图1-图9示出了周向表面特征32,132，但各种替代实施例可利用径向地延伸的表面特征。其他示例性实施例还可以利用在压力垫16的整个表面上或压力垫16的一部分上均匀或不均匀延伸的纹理化或图案化表面。

当紧固件10被拧紧时，压力垫16的表面特征32,132接合导体。表面特征32,132可以清洁导体中的氧化或其它表面杂质，暴露新鲜金属以改善电连接。表面特征32,132可以在达到引起压力垫16相对于轴14自由旋转的摩擦力水平之前的初始旋转过程中，在压力垫16相对于轴14自由旋转之后的导体压缩过程中，或在这两种情况下对导体起作用。表面特征32,132还可以部分地嵌入导体中，从而改善电连接。紧固件的各种实施例和类型可以利用表面特征32,132，包括不利用可剪切部分22或旋转压力垫16的那些。

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为弱化区域，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，使用弱化区域、可剪切部分或其他易碎连接件形成分离部分34。如图2、图6和图7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的连接板。可通过机械加工形成减小的厚度，诸如铣削、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134的示例性实施例中，压力垫116与头部112和轴114一起旋转，直到达到预定的扭矩极限。超过扭矩极限之后，分离部分134破裂并且压力垫116与轴突出部130分离。如图8和图9最佳所示，在突出部130上形成毛刺136，以防止压力垫116完全脱离紧固件100，但允许其自由旋转。然后，在压力垫116相对于导体最小程度旋转或不旋转的情况下将头部112和轴114进一步拧紧，以增大导体上的向下压力。压力垫116相对于轴114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。

当紧固件100被拧紧时，压力垫116的表面特征132接合导体。在压力垫116从突出部130初始断裂之前，表面特征132可以清洁导体中的氧化或其他表面杂质，从而暴露新鲜的金属以改善电连接。表面特征132还可以至少部分地嵌入导体中，从而改善电连接。紧固件的各种实施例和类型可以利用表面特征132，包括不利用可剪切部分122、分离部分134或旋转压力垫116的那些。

压力垫116与轴114断开连接之后，拧紧紧固件100，直到超过头部112与轴114之间的可剪切部分122的扭矩极限，从而使头部112与轴114分离。根据示例性实施例，分离部分134的扭矩极限小于可剪切部分122的扭矩极限。

使用可剪切部分122和分离部分134允许使用者形成安全连接，同时有助于防止过度拧紧。紧固件100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122和分离部分134的扭矩极限。

图10示出了利用一个或多个压力垫螺钉210的连接器块200的示例性实施例。压力垫螺钉210可以具有可剪切部分122、表面特征132、分离部分134和本文所述的一个或多个附加特征的任何组合。连接器块200包括用于接纳导体230的第一孔口220。压力垫螺钉210螺纹连接到第二孔口240并被拧紧，以将导体230保持在第一孔口220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 (20)

1.一种紧固件，包括：

头部，所述头部具有用于接纳驱动工具的内表面；

轴，所述轴具有包括螺纹部分的外表面；以及

压力垫，所述压力垫具有用于接触导体的表面特征。

2.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述表面特征包括至少一个锯齿状突起。

3.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述表面特征包括至少一个圆形凹槽。

4.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述表面特征围绕所述压力垫周向地延伸。

5.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述表面特征从所述压力垫的一部分径向地延伸。

6.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述表面特征包括纹理化的表面。

7.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述压力垫可旋转地连接到所述轴。

8.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述压力垫包括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。

9.根据权利要求8所述的紧固件，其中在超过所述扭矩极限之前所述压力垫可旋转地固定到所述轴上，并且在超过所述扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴。

10.一种紧固件，包括：

头部，所述头部具有内表面，所述内表面包括用于接纳驱动工具的第一承接口；

轴，所述轴具有包括螺纹部分的外表面；以及

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，所述分离部分具有扭矩极限。

11.根据权利要求10所述的紧固件，还包括被定位在所述头部与所述轴之间并具有第二扭矩极限的可剪切部分。

12.根据权利要求11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。

13.根据权利要求12所述的紧固件，其中在超过所述扭矩极限之前所述压力垫可旋转地固定到所述轴上，并且在超过所述扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴。

14.根据权利要求13所述的紧固件，其中在已经超过所述扭矩极限之后，所述分离部分在所述轴上形成毛刺。

15.根据权利要求10所述的紧固件，其中所述压力垫包括表面特征。

16.一种紧固件，包括：

头部，所述头部具有内表面，所述内表面包括用于接纳驱动工具的第一承接口；

轴，所述轴具有包括螺纹部分的外表面；

可剪切部分，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；以及

压力垫，所述压力垫具有表面特征和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。

17.根据权利要求16所述的紧固件，其中所述轴包括用于接纳驱动工具的内表面。

18.一种电连接器，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并包括头部、轴、可剪切部分和压力垫，所述头部具有包括用于接纳驱动工具的第一承接口的内表面，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头部与所述轴之间并具有第一扭矩极限，所述压力垫具有表面特征和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。

19.根据权利要求18所述的电连接器，其中在超过所述扭矩极限之前所述压力垫可旋转地固定到所述轴上，并且在超过所述扭矩极限之后所述压力垫可旋转地连接到所述轴。

20.一种将导体固定到电连接器上的方法，所述方法包括：

将导体放置在具有定位在第二孔口中的紧固件的电连接器的第一孔口中，所述紧固件包括头部、轴、可剪切部分和压力垫，所述头部具有包括用于接纳驱动工具的第一承接口的内表面，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，所述压力垫具有表面特征和将所述压力垫可旋转地固定到所述轴上的分离部分，所述分离部分具有小于所述第一扭矩极限的第二扭矩极限；

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；以及

旋转所述紧固件，直到达到所述第一扭矩极限，从而使所述头部与所述轴分离。