专利名称：可剪断的紧固件的制作方法
技术领域：
本发明涉及紧固件的改进，尤其是涉及可剪断式紧固件的改进。这些紧固件尤其适用于将电导线固定到电气接线器上。
电气接线器广泛用于两个或多个电缆或导线的接合。这种接线器的形式包括一个带若干盲孔的主体，电线的末端插入上述盲孔中。每个导线都通过带螺纹的紧固件固定在适当位置，上述带螺纹的紧固件与盲孔壁中的螺孔接合，并将导线固定贴着孔对面的内表面。通常，这些紧固件具有可剪断的头部，所述头部在某一预定施加的力矩下折断。这防止过度和可能有危害的力施加到导线上，并且还造成装配好的接合具有一合理光滑的轮廓。
然而，上述已知类型的系统有些缺点，因为用接线器接合在一起的导线可能具有各种不同的尺寸，所以必需在相应长度范围内生产可剪断的紧固件，以便保证装配的接合具有所希望的光滑轮廓。这意味着装配工必需承担所有不同尺寸的合适供应，并可能导致弄错和使用不合适的紧固件。
英国专利申请No.GB 2281599公开了一种带螺纹的紧固件，上述带螺纹的紧固件当用一专用工具施加时，安装成沿着它的长度在一轴向位置处剪断，上述轴向位置相应于紧固件与其接合的电接线器表面。然而，这种紧固件只能与这种专用工具结合使用。
欧洲专利公报No.EP-A-0819222(B&H005)介绍了一种经过改进的紧固件，上述经过改进的紧固件克服或显著减轻了上述缺点，当用于一种电气接线器时，不需要专用工具，上述电气接线器包括第一和第二接线器部分，一个电导线可以放在上述第一和第二接线器部分之间，及一个带螺纹的紧固件可这样与第一接线器部分中的螺孔接合，以便紧固件直接或是通过一个中间元件接合导线，并保证导线贴着第二接线器部分。具有带螺纹的柄的紧固件适合于与一个螺孔接合，而具有驱动构形的头部部分用于与一种驱动工具接合，柄形成具有若干轴向上分开的减弱部分，上述轴向上分开的减弱部分限定一系列的剪断面，其中上述驱动构形这样形成，以便在使用时，一系列的上述减弱部分不能被驱动工具支承，并且上述一系列减弱部分这样形成，以便为使柄剪断所需施加的力矩从离头部部分最远的剪断面到最靠近头部部分的剪断面逐渐增加。
为了便于理解本发明，在附图中示出已知的EP-A-0819222安排，其中
图1是用于两个电导线首尾相连连接的第一电接线器透视图；图2是图1的接线器其中一部分的剖视图；图3示出图1的接线器同一部分，具有与接线器接合的一种可剪断式带螺纹的紧固件；图4是类似于图3的视图，在可剪断的紧固件足够旋转之后用于它将一根导线接合在接线器之内；图5示出在对紧固件持续施加力矩之后可剪断紧固件的剪断；图6示出按照本发明所述的新式可剪断紧固件。
首先参见图1，一个电接线器包括一个一般是圆筒形的铝主体1。盲孔从主体1的每一端朝中部延伸，每个盲孔都放入相应第一和第二导线2，3的端部。在主体1的壁上设置4个螺孔4a-d。螺孔4a-d放入可剪断的螺纹紧固件(图1中未示出)，上述螺纹紧固件接合导线2，3，并将它们固定在主体1中各盲孔内的合适位置。
通过螺孔4a，4b的紧固件接合第一导线2，和通过螺孔4c，4d的紧固件接合导线3。至此所描述的导线完全是通用的导线。图2示出接线器主体1在螺孔4a区域中的剖视图。正如从图2可以看到的，螺孔4a的上面部分具有一个埋头孔5。
在使用时，可剪断的螺纹紧固件8(见图3)与螺孔4a，及与另外3个螺孔4b-d接合。如图3所示，紧固件8具有一个一般是圆柱形的柄10，所述柄10具有一个尖头11，上述尖头11形成为一个钝角点。紧固件8具有一个六角形横截面的头部12。柄10的圆柱形外表面形成带有螺纹13，和叠加在螺纹的一系列间隔开的圆周槽缝14，上述圆周槽缝14径向上延伸到柄10中。安排和设置若干槽缝14，以便在施加某些预定的转矩时能剪断柄10。各槽缝14的深度从紧固件8的尖头朝头部12方向逐渐减少，以便剪断柄10所需的力矩随着离尖头11的距离增加而增加。
紧固件8用常规的驱动工具如接合头部12的套筒扳手与螺孔4a接合，为了清楚起见，驱动工具在各图中未示出。将紧固件8旋转至它的尖端11接合导线2(见图3和4)。
持续向紧固件8施加转矩使紧固件8剪断，如图5中所示。由于紧固件的下面部分在外部被螺孔的壁41支承，和由于进行剪断所必需施加的转矩随离尖头11的距离增加而增加，所以柄10优选的是在螺孔4a外部的第一槽缝14处剪断。这个槽缝一般是在螺孔4a的螺头孔5中。然而，偶而，紧固件可以在刚好位于螺孔4a内部的槽缝14处剪断。在紧固件8剪断之后，紧固件8的留下的下面部分将导线2牢牢地固定在适当位置。
在一种导线直径比图中所示直径大的情况下，紧固件8在接合导线之前将延伸一较短的距离进入接线器中。在这种情况下，剪断在更靠近紧固件8尖头11的一个槽缝14中发生。由于较小的导线比较大的导线坚固性小，所以可能希望用一较小的固定力施加到这种导线上。由于这个原因，螺纹13的深度朝头部12方向稍微减小。随着紧固件8逐渐拧入，这增加了摩擦反载荷。
在那种已知安排中，紧固件柄中的减弱部分优选的是包括在紧固件侧面中形成的若干孔，沟道或槽缝。进行剪断所需施加的转矩的逐渐变化可通过控制构成减弱部分的各孔，沟道或槽缝的尺寸(宽度，深度)达到。在一个特别优选的实施例中，柄中的减弱部分包括一系列轴向上分开的环形沟道。各沟道的深度从最靠近柄的尖头那部分到最靠近头部部分的那部分减小。在这种安排中，在由各沟道所限定的连贯剪断面中，柄的有效直径从柄的尖头到头部部分逐渐增加。因此，进行剪断所必需施加的转矩从柄的尖头到头部部分增加。
与上述EP-A-0819222中所述的已知安排相反，上述文献的整个公开内容都包括在本文中作为参考文献，本发明通过改变从最靠近紧固件柄的尖头到最靠近头部部分每个减弱的孔，沟道或槽缝底部处的半径，达到逐渐改变进行剪断所必需施加的转矩。
半径可以例如从最靠近尖头的孔，沟道或槽缝中的很小或基本上为零增加到逐渐变宽的半径，上述半径很小或基本上为零因此把剪断力集中在柄的一个比较薄的平面横断面中，而上述较宽的半径有助于一较厚横断面上的剪断力，因此需要施加较大的转矩来进行剪断。
按照本发明所述的这种控制半径式剪断力进展可以用于与上述已知安排的控制深度式进展结合。可供选择地，按照本发明所述的控制半径式剪断力进展可以单独用于在每个孔，沟道或槽缝处具有基本上相同深度和柄直径的紧固件中，上述每个孔，沟道或槽缝在紧固件柄中形成减弱部分。
一种这样的紧固件作为例子在附图的图6中示出，其中减弱部分沟槽缝1，2和3具有基本上相同的深度和宽度。最靠近紧固件尖头4的沟道1底部具有一接近零半径的清晰轮廓，而最靠近紧固件头部5的沟道3具有一明显较大的圆形半径，及沟道2具有一中等半径在上述两个沟道的半径之间。这种进展从最靠近尖头的半径到最靠近头部的半径逐渐增加，具有这样的结果，即为使紧固件剪断所必需施加的转矩从距头部最远(沟道1)的剪断面到离头部最近(沟道3)的剪断面逐渐增加。
这种控制半径式剪断转矩的进展可以令人满意地单独用于具有3或4个剪断面的紧固件，但如果希望5个或5个以上剪断面沟道，则精确加工足以控制转矩进展可以变得很困难。在那种情况下，与某种形式控制深度式剪断转矩进展结合和/或用某种形式控制深度式剪断转矩进展代替可能是优选的。例如，也许可行的是利用还具有不同半径的不同深度的沟道，或者利用具有不同半径的某些匹配深度的沟道与具有匹配半径的某些不同深度的沟道相结合。在一个实际实施例中，紧固件用黄铜制成，并具有一标称直径为18mm的柄。紧固件具有一总长度为41mm，最下面的槽缝距紧固件尖头12.25mm。各槽缝在轴向上分开中心距为3.75mm，并且全都是0.75mm宽。
各槽缝全都具有约5mm的深度，因此在每个槽缝所限定的平面中，柄具有一有效直径约为8mm。当离头部最远(最靠近尖头)的槽缝在它的底处具有一个尖点或基本上是零的半径时，发现柄在那个平面中是在施加的大约35-41N.m(26-30英尺·磅(ft.1bs))的转矩下剪断。随后的各槽缝都具有底半径，上述底半径依次增加导致转矩增加，在上述转矩下柄将从一个剪断面到下一个剪断面增加大约2.7N.m(2ft.1bs)剪断。
当在上述接线器中使用本发明的紧固件时，第一接线器部分和第二接线器部分可以是保持或固定关系的分立元件，或者可以整体式形成，比如作为接线器插入其中的一个管状套筒的对边。
紧固件可以直接压在接线器上。可供选择地，紧固件可以驱动一个或多个中间元件，比如一个压力板或一个绝缘穿孔件，或与导线接合。
接线器可以包括多个插口，用于将相应数导线(比如2根或3根导线)连接在一起。可供选择地，接线器可以只有一个插口，并用于将一根导线连接到某个别的元件上。在另一个可供选择的方案中，一个插口可以放入一根以上导线。
每根导线可以用一个紧固件或是用一个以上比如两个紧固件固定。在有一个以上紧固件的地方，用于各紧固件的螺孔可以平行或相邻，或者可以具有某种其它安排。例如，在第一和第二导线部分是一个插口对边的地方，每一边都可以有一个或多个螺孔，供将导线固定到插口的对边上的紧固件用。
接线器的外表面可以是弯曲的或者是平的，但无论在哪种情况下，螺孔优选的是埋头孔，因此剪断优选的是在接线器的外表面下方进行。紧固件柄上减弱部分的间隙优选的是这样，即无论何时紧固件接合导线，都有至少一个减弱部分位于埋头孔内。
原则上，任何形式的驱动装置都可以用来使紧固件旋转，但优选的是紧固件的头部部分可以具有一种非圆形式的头部，比如一种方形或六角形头部，以便可以用一种合适的工具比如套筒扳手将正向驱动传送到紧固件上。可供选择地，紧固件的头部部分可以形成具有一个孔或凹槽，比如六角形或方形部分，一个Allen(注册商标)键或类似物可以与上述孔或凹槽接合。在这种情况下，孔或凹槽不需要沿着紧固件的轴线延伸很远。然而，如果孔或凹槽沿着紧固件的轴线延伸一个很大距离，对驱动工具将不能伸入凹槽或孔那么远，以致它在内部支持任何限定剪断面的减弱部分。
在上述EP-A-0819222中所说明的各种变化可以和本发明一起用，正如下面权利要求书中所反映的。
权利要求
1.可剪断的紧固件，具有一个带螺纹的柄和一个头部部分，上述带螺纹的柄适合于与一个螺孔接合，而上述头部部分形成用于与一驱动工具接合，柄形成具有一系列轴向上分开的减弱部分，上述一系列减弱部分限定一系列剪断面，其中减弱部分这样形成，以使剪断柄所必需施加的转矩从离头部部分最远的剪断面到离头部部分最近的剪断面逐渐增加，其特征在于减弱部分包括在柄中形成的孔、沟道或槽缝，并且在孔、沟道或槽缝底部处的半径改变以便产生或有助于上述剪断转矩的增加。
2.一种电接线器，包括第一和第二接线器部分，在上述第一和第二接线器部分之间，可以放入一根电导线，和一个带螺纹的紧固件可与第一接线器部分中的一个螺孔接合，以便紧固件可以直接或是通过一个中间元件接合导线，并将导线贴着第二接线器部分固定，紧固件具有适合于与一螺孔接合的带螺纹的柄和一个具有一种用于与一驱动工具接合的驱动构造的头部部分，柄形成有若干轴向上分开的减弱部分，上述减弱部分限定一系列的剪断面，其中上述驱动构造这样形成，以便在使用时，一系列的上述减弱部分不能被驱动工具支承并且上述系列的减弱部分这样形成，以便使柄剪断所必需施加的转矩从离头部部分最远的剪断面到离头部部分最近的剪断面逐渐增加，其特征在于减弱部分包括在柄中形成的孔、沟道或槽缝，并且将上述孔，沟道或槽缝底部处的半径改变以便产生或有助于上述剪断转矩增加。
3.如权利要求1或2所述的紧固件或接线器，其中减弱部分包括环形沟道，上述沟道的深度从离头部部分最远的那个到最靠近头部部分的那个基本上相同。
4.如上述任一权利要求所述的紧固件和接线器，它们这样形成，柄越与螺孔接合，在柄和一个其与之接合的螺孔之间的摩擦反载荷增加。
5.如权利要求4所述的紧固件和接线器，其中带螺纹的柄螺纹深度随着螺纹接近头部部分而逐渐减小。
6.如权利要求4所述的紧固件或接线器，其中带螺纹的柄的螺纹在接近头部部分的区域中不完全形成。
7.如上述任一权利要求所述的紧固件或接线器，其中头部部分具有一非圆形横截面。
8.如权利要求7所述的紧固件或接线器，其中头部部分具有方形或六角形横截面。
9.如权利要求1-8其中之一所述的紧固件或接线器，其中头部部分形成有一种非圆形横截面的凹槽。
10.如权利要求1-8其中之一所述的紧固件或接线器，其中设置一个或多个横向孔或凹槽用于与驱动工具接合。
11.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中为相应数目的带螺纹的紧固件设置多个螺孔以接合接线器。
12.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中第一接线器部分和第二接线器部分是保持成固定关系的分立元件。
13.按照权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中第一接线器部分和第二接线器部分是整体式形成。
14.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中该或每个紧固器在使用时都是直接压在导线上。
15.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中该或每个紧固器在使用时都是驱动一个或多个中间元件与接线器接合。
16.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，包括多个插口，用于连接相应数目的导线。
17.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，包括单个插口。
18.如权利要求2-10其中之一所述的接线器，其中该螺孔或各螺孔是埋头孔。
全文摘要
一种可剪断的紧固器，具有一个带螺纹的柄和一个头部部分，上述带螺纹的柄适合于与一螺孔接合，而上述头部部分形成用于与一驱动工具接合，柄形成具有一系列轴向上分开的减弱部分，上述一系列轴向上分开的减弱部分限定一系列剪断面，其中减弱部分这样形成，以便使柄剪断所需施加的转矩从离头部部分最远的剪断面到最靠近头部部分的剪断面逐渐增加，其特征在于减弱部分包括若干在柄中所形成的孔，沟道或槽缝，和改变孔，沟道或槽缝底部处的半径以便产生或有助于上述剪断转矩的增加。
文档编号F16B31/00GK1628221SQ03803426
公开日2005年6月15日 申请日期2003年1月27日 优先权日2002年2月6日
发明者G·巴内特 申请人:泰科电子英国有限公司