专利名称：销钉及其使用方法
技术领域：
本发明涉及销钉，更具体而言涉及在其整个长度方向上直径逐渐减小的销钉，以便为相邻零件提供更好的连接。
背景技术：
各式销钉已知于本技术领域。此种装置通常应用于家具工业以连接家具组件中不同的部件。销钉同样也应用于其它工业，比如，销钉可以应用于连接景观设计中的木料。在施工过程中，销钉被钉入组成成套家具之家具组件上诸如圆形孔的孔中。准备和第一个家具组件进行连接的第二家具组件同样也设置了一个销钉开孔。第二家具组件中开孔和第一家具组件中的开孔对齐。安装在第一组件中的销钉随后被插入并压进第二组件的开孔中。在销钉被压入第二组件中孔时可能需要向这两个组件施加压力。由于销钉的直径在尺寸上大于开孔的直径，销钉就通过两组件中开孔内壁作用在销钉外壁上的摩擦力而固定。
但是，现有技术领域中的销钉有其自有的缺陷。现有销钉缺陷之一就在于，当向相邻组件开孔中插入销钉时，为克服施加在销钉外表面和开孔内表面之间的接触表面上的摩擦力就必须在与销钉插入相反的方向上施加一高压。结果，当销钉插入开孔中时，开孔内表面可能会发生不良的变形。这种变形可能削弱销钉对组件的连接。进一步，如果销钉承受了极高的压力，销钉可能受损甚至破裂。安全问题也是需要关注的一个问题，如果销钉上的应力使销钉破裂成为两半或者更多时，用户可能会受到材料碎片的伤害。
发明内容
本发明克服现有销钉的这些和其它的固有缺陷。本发明所提供的销钉在销钉整个轴向长度方向上有直径逐渐减小的多段。销钉各段逐渐减小的直径会使摩擦力以及在销钉插入组件开孔中时随之而产生的作用在销钉上的应力最小化。同样，销钉破裂可能性减小，用户使用安全得以提高。进一步，当销钉能够提供了一个稳定、锁定的组件配合，把销钉插入各自开孔中时组件所承受的变形减小很多。由于组件的变形最小化，组件可以使用得更长，其外表也不会受到损坏。
本发明之销钉要求组件开孔能够容纳销钉。现有技术中没有那种工具或者设备能够产生这些特殊形状的开孔。这样，本技术就需要一个能够产生这些开孔的钻头。本发明提供一带有多段并在其整个纵向轴向长度方向上直径逐渐减小的钻头。此钻头可以用来产生容纳本发明之销钉的合适形状和尺寸的组件开孔。
本发明的主要目标是提供一带有多段并在其整个纵向轴向长度方向上直径逐渐减小的增强销钉。
本发明的另外一个目标是提供易于插入到组件开孔中的全新销钉。
本发明的还有一个目标是提供使被插入的组件产生最小变形的全新销钉。
本发明的还有一个目标是提供使被销钉插入的组件能够对齐的全新销钉。
本发明的进一个目标是提供一个使用安全的全新销钉。
本发明的进一个目标是提供设计简单、制造便宜、结构上经久耐用的全新销钉。
本发明的进一个目标是提供一个能够在销钉需要配合进入的一个或者多个组件上产生开孔的全新钻头。
本发明的另外一个目标是提供一带有多段并在其整个纵向轴向长度方向上直径逐渐减小的全新钻头。
本发明的进一个目标是提供设计简单、制造便宜、结构上经久耐用的全新钻头。
其他目标和优点可从本发明后续说明及附图中很明显地看出。
本发明的这些和其它目标通过一种销钉实现。在本发明的一种形式中提供了可以用于连接两个或者更多组件的销钉。在一个实施例中，销钉基部和顶部间有三个销钉段。每个销钉段都有直径并轴向和至少其它一个销钉段相邻，其中直径在销钉整个长度方向上从基部至顶部逐渐减小。可选实施例可以有两个、四个或者更多销钉段。
图1显示的是本发明实施例中销钉侧视图；图2显示的是图1中销钉进一步包括一插入物的端视图；图3显示的是图1中销钉插入两个开孔并将两个组件连接在一起的试图；图4a显示的是图1中销钉可选实施例的侧视图；图4b显示的是图1中销钉的另外一个可选实施例的侧视图；图5显示的是用于建造图3中组件开口的钻头实施例的侧视图；图6显示的是图5中钻头的可选实施例的端视图；图7显示的是图5中钻头的另外一个可选实施例的侧视图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的销钉10实施例的侧视图。图1中显示了销钉10的一个实施例，包括带有侧壁16的销钉段14、阶梯部分17、顶部18和基部20。每个销钉段14在沿垂直于销钉段14纵向轴线都有一基本上呈圆形的截面。如图1中所示，在一个实施例中，销钉段14形状基本上呈柱形。销钉10的其它实施例可以在沿垂直于销钉段14纵向轴线上有一基本上呈方形或者三角形的截面。
如图1和2中所示，三个销钉段14可以从基部20延展并可以沿纵向轴向相对基部20对齐，这样销钉段14从基部20至顶部18直径逐渐减小。在特定的应用中，销钉10的可选实施例中可以包括两个、四个或者更多的销钉段14。在一个实施例中，各销钉段14的直径可以分别从125mm变化到6mm、120变化到4mm、115变化到2.5mm。在可选实施例中，各销钉段14的直径可以为任何尺寸，并可和此销钉特定应用中所需进行组合。各销钉段14的长度可以根据应用和将接合的组件30和34的尺寸(见图3)而很大地变化。在一个实施例中，具有最小直径的销钉段14可以和任何其它的销钉段具有相同或者更长的长度。
销钉10的材料可以由诸如销钉段14的尺寸、销钉段14的段数以及组件30、34的材料类型和/或尺寸等因素决定。销钉10的一个实施例可以由诸如桃花心木、杉木、桦木、柏木或者松木等木材所制成。在其它实施例中，销钉10可以由塑料、金属或者其它可以对销钉10合理操作的材料制成。销钉10也可以由两种或者更多种材料组合而成。比如，如图2中所示，销钉10可以由木材制成并包含金属柱或者插入物22，金属柱或者插入物22从基部20至顶部18径向地通过销钉10纵向延伸。
如图1中所示，阶梯部分17可以相对销钉10纵向轴90度形成。但是，根据应用，阶梯部分17可以使用各种不同的形状。在销钉10的可选实施例中，如图4a所示，阶梯部分17形状上可以斜截或者凸起。斜截阶梯部分17可以使销钉10强度增加，以在某个特定应用中销钉10承受极高的拉力或者剪力时防止其破裂。同样，根据销钉10制造所使用的材料类型，斜截阶梯部分17可以在使用中和接合组件30与34时提供更稳固的配合。在其它实施例中，阶梯部分17可以如图4b中形状凹进或者凹陷。在还有其它实施例中，阶梯部分17可以是圆形或者当在某个特定应用中可以合适操作销钉10时的任意其它形状。
销钉10可以使用不同制造工具和技术以不同的方法来制造。比如，销钉10可以使用本领域众所周知的加工工具车床来制造。进一步，各单独销钉段14可以单独制造，然后独立销钉段14组合成销钉10。比如，在一个实施例中，销钉段14可以使用任何粘结性类型的物质安装在一起，或者销钉段14可以使用诸如钉子、金属柱或者其它类型的接合件接合在一起以使销钉10合适操作。
如图5图6所示，钻头42可以用于在组件30、34中分别制作开口32、36。钻头42可能包括许多钻节44，每个都有侧壁46、内侧壁47、内部部分48、齿50、轴52、挡板53、基部54和顶部56。每个钻节44的截面可以在沿垂直与钻节44纵向轴方向上基本呈环形。图5也显示了钻头42的一个实施例，三个钻节44可以从挡板53延展并可以沿纵向轴向相对挡板53对齐，这样钻节44从基部54至顶部56直径逐渐减小。根据开孔32、36的类型和尺寸要求，钻头42的可选实施例中可以包括两个、四个或者更多的钻节44。在一个实施例中，各销钉段14的直径范围可以分别从126mm变化到6.5mm、121变化到4.5mm、116变化到2.5mm。在其它实施例中，各钻节44的直径可以为任何尺寸，并可根据所需特定开孔32、36进行接合。各钻节44的长度可以根据应用和将被接合的组件30和34的尺寸(见图3)而很大地变化。
钻头42的材料可能由诸如钻节44的尺寸、钻节44的节数以及组件30、34的材料类型和/或尺寸等因素决定。钻头42的一个实施例可以由诸如硬化钢、不锈钢或者钛等金属所制。在其它实施例中，钻头42可以由能够为钻头42提供合适操作的任何其他材料制成。钻头42也可以由两种或者更多种材料组合而成。比如，钻节44中的两个可以由硬化钢制造，一个钻节42可以由钛制造。
如图5所示之齿50位于每个钻节44上。在一个实施例中，每个齿50可以和其它齿50紧邻，这样每个齿50和每个相邻齿50间就没有间隙。在另外一个实施例中，每个齿50和其相邻齿50相距一个齿50的距离，在另外一个实施例中，每个齿50和其相邻齿50可以相隔为合适操作钻头所需的任何距离。齿50间距、形状、尺寸和材料选择可能会受诸如组件30和34的材料选择、组头42的长度、钻节44的数目和(或者)钻的旋转速度所影响。
钻头42可以使用不同制造工具和技术以不同的方法来制造。进一步，每个钻节44可以单独制造，各钻节44可以接合在一起以形成组合钻头42。比如在一个实施例中，钻节44可以点焊到挡板53上。如图7中所示，在另外一个实施例中，钻节44可以固定在每个相邻钻节44的内部侧壁47上。同样，如图5所示，在一个实施例中的钻节44中大体为中空的，这样每个相邻的小直径钻节44可以和相邻直径较大的钻节44在内壁配合。但是，特定的应用中可能要求至少一个或者多个钻节44有实体的内部部分48。
开孔32和36可以使用钻头42制作。在使用中，轴52可以插入诸如手持式功率驱动钻工具中。如图3所示，第一组件30可能与第二组件34对齐。然后，钻迅速旋转钻头42，用户将钻头42与第一组件30对齐。与组件30的首先接触的可能是钻头42的齿50。齿50转动并切入组件30中。用户继续对钻施力，这反过来进一步将旋转钻头42压入组件30中。这个过程持续直到齿50切割穿过并离开第一组件30并进入第二组件34中。钻头42然后继续穿过第二组件34直到齿50离开组件34。钻头然后退离第一和第二组件30、34，开口32、36形成。
如图3中所示，在使用中，力可能作用在销钉基部20上，导致销钉10被压入第一组件30的开孔32中。开孔30可能是带有节33的环形孔，其沿着开孔30的长度方向上孔直径逐渐变小。开孔的节33的内径略小于销钉段14的外径，当销钉完全位于开孔32中时，销钉节14和对应开孔上的节33相邻。将要连接并和第一组件30相邻的第二组件34可以设有销钉10用开孔36。一旦销钉10插入第一开孔32，顶部18往外延展稍微超过开孔32，第二组件开孔36可以和第一组件开孔32对齐。销钉顶部18和孔节区域38接合使得组件开孔32、36非常容易对齐。由于区域38的表面区域最小化，顶部18可很容易定位并与开孔36对齐。销钉顶部18然后插入第二组件34的开孔36中。当销钉10打入第二组件开孔36时就会需要在组件30、34上施加压力以使它们固定在一起。当销钉10插入第二组件开孔36中时，销钉10为第一组件30和第二组件34提供了合适的对齐。如图3中所示，当销钉10完全位于开孔32、36中时，销钉10的顶部18和基部20基本与组件30、34的外表面平齐，第一组件30和第二组件32将会被适当地进行配合。由于销钉10的直径在尺寸上大于相应开孔段33、36的直径，销钉10通过对应开口32、36的内侧壁作用在销钉外侧壁16的摩擦力紧紧固定在开孔32、36上。进一步，当销钉10插入开孔32、36中时，台阶17将第一组件30紧紧固定在相邻第二组件34上。在一个实施例中，各台阶17的作用和钉子的头部类似，各台阶17防止组件30、34滑离销钉10而相互分离。台阶17另外的一个好处是销钉10不再需要诸如木胶之类的粘合剂。通常，现有技术的销钉中，销钉需要在被插入组件开孔前沿销钉的整个长度方向施加粘合剂。但是，使用本发明之销钉10，如果用户选择为销钉施加粘合剂的话，只有插入第二组件34的销钉10部分需要粘合剂。一旦为插入第二组件34的销钉10部分施加粘合剂，销钉10在组件30、34中完全定位，销钉10的台阶17防止组件30从销钉10上脱离并和第二组件34分离。粘合剂防止第二组件34从销钉10上脱离并与第一组件30分离。
开孔32、36可以使用如图5中所示钻头42形成，或者任何其它能够为销钉10提供合适操作的设备。在可选实施例中，开孔32、36可能包括直径逐渐减小的两个、三个、四个或者更多的节33，37，这要依赖于销钉10的特征和其上的段14数目。在另外一个实施例中，根据销钉10的形状，开孔32、36的截面沿开孔32、36纵向轴基本呈方形、三角形、或者其它任何可以容纳销钉10的形状。
对本发明中制造新销钉和钻头新方法和设备的特定实施例进行了说明，以解释本发明的制造和使用方式。本领域技术人员将会理解可对这些实施例进行改变、修改、实施以及其它方面，因此，对本发明的任何修改、变化及其等同做法在不偏离本发明的原理和实质的情况下都落入本发明的权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种销钉，具有基部和顶部，用于连接两个或者多个组件，包括多个销钉段，位于基部和顶部之间，具有侧壁，其中每个销钉段位置在轴向至少和一个其它销钉段相邻，每个销钉段的直径从销钉基部至顶部的全部长度方向上直径逐渐减小；阶梯，其位于每个销钉轴向和另外的销钉段相邻的位置。
2.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个销钉的横截面形状基本为圆形。
3.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个销钉的横截面形状基本为正方形。
4.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个销钉的横截面形状基本为三角形。
5.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个阶梯基本上相对销钉轴呈90°角度。
6.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个阶梯基本上形状为凸起。
7.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个阶梯基本上形状为凹下。
8.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于销钉至少由两种不同材料制成。
9.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于销钉由木质材料所制，且销钉具有金属插入物，该金属插入物基本轴向定位并从基部至顶部通过整个销钉延伸。
10.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于粘合剂将每个销钉段与其相邻销钉段连接在一起。
11.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于销钉由单片材料制成。
12.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于直径最小的销钉段在长度上至少和其它销钉段相同。
13.根据权利要求1所述的销钉，其特征在于每个销钉段长度相同。
14.一种将多个组件连接在一起的方法，其包括步骤提供沿其长度方向上直径减小的销钉；提供具有能够容纳销钉的开孔的多个组件；对齐开孔；将销钉插入对齐的开孔中。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括当销钉插入开孔中时销钉对多个组件进行对齐的步骤。
16.一个用于连接两个或者更多组件的单片销钉，包括第一、第二和第三圆柱，所述第二圆柱直径比第一圆柱直径要小，而比第三圆柱的直径要大，所述第一、第二和第三圆柱按照尺寸顺序并围绕相同的轴安装。
17.根据权利要求16所述的销钉，其特征在于第三圆柱至少与其它圆柱长度相同。
18.根据权利要求16所述的销钉，其特征在于销钉至少由两种不同材料制成。
19.根据权利要求16所述的销钉，其特征在于销钉由木质材料制成，并且销钉具有金属插入物，所述金属插入物基本轴向定位并贯穿第一、第二和第三圆柱。
20.一种将两个或者更多相邻组件连接在一起的方法，其包括步骤提供具有第一、第二和第三圆柱的销钉，所述第二圆柱直径比第一圆柱直径要小，而比第三圆柱的直径要大，所述第一、第二和第三圆柱按照尺寸顺序并围绕相同的轴安装。提供具有能够容纳销钉的开孔的多个组件；使用销钉对齐开孔；将销钉插入对齐的开孔中。
全文摘要
一种改进销钉(10)，可以快速简捷的将两个或者更多相邻的组件连接在一起。在实施例中，销钉(10)具有三个销钉段(14)，销钉段位于基部(20)和顶部(18)之间。每个销钉段都有直径并轴向和至少其它一个销钉段相邻，其中直径沿销钉整个长度方向从基部至顶部(18)逐渐减小。可选实施例可以有两个、四个或者更多销钉段。
文档编号G06Q10/00GK1492974SQ01822807
公开日2004年4月28日 申请日期2001年2月21日 优先权日2000年9月20日
发明者迈克尔·R·米勒, 迈克尔 R 米勒 申请人:迈克尔·R·米勒, 迈克尔 R 米勒