专利名称：穿入式连接器的制作方法
技术领域：
悬吊式天花板广泛地应用于商业和工业建筑物中。在此种天花板中，相互连接的主梁和横梁组成的金属格栅框架通过线从建筑天花板上悬吊下来。这些格栅支撑在其中形成的矩形开孔中的吸声板。
本发明涉及连接器，该连接器在格栅中用于将一对相对的横梁和主梁连接在格栅相交处。
背景技术：
具有相互连接到一对板进行支撑的格栅中的金属梁的悬吊式天花板是公知的。例如，作为参考包含在此的编号为US 5,839,246和US 6,178,712的专利中就显示了此种天花板。
此种天花板中的格栅在每个格栅相交处都具有形成一个连接的一对相对的横梁和主梁。
本发明就涉及此种连接。
在此种连接中，每个横梁在其端部均具有连接器，该连接器从主梁的两个相对侧面穿过主梁中的槽推入或者刺入。连接器都是相同的。
首先插入槽中的连接器通过连接器中的悬臂闩锁防止它从槽中退出，其中该悬臂闩锁的形式为具有枢转的柔性片簧。此种闩锁向打开位置偏置，其中该闩锁与连接器基座形成一个整体并且从这里通过冲压形成。当连接器刺穿槽以形成连接时，从连接器的基座以一个角度形成悬臂的闩锁在槽侧面的约束下向关闭位置弯曲，但是然后它又折回至它的偏置静止位置以防止连接器从槽中退回。
然后，相对横梁上与穿过槽推入的第一连接器相同的另一个连接器在槽中的缩小的空间中沿着第一连接器刺穿槽。连接器上的闩锁接触槽中接近闩锁枢转的侧面，并且向关闭位置弯曲。
特别是在通过线性刺入运动将第二连接器插入槽中时，需要相当大的功和力来形成连接。
实际上，当第一连接器进入槽时，槽中的第二连接器一进入槽中，该阻力就会立即增大，并且在连接器的整个行程中都会继续存在直到它固定在锁定位置上。
当第二连接器完全插入槽时，两个连接器相互连接。从连接器基座形成的呈球状的并且具有凸轮侧和锁定侧的棘爪以及连接器端会弯曲并且折回以啮合，该啮合有时被称作连接器—连接器锁定或者“握手”锁定。连接器之间的此种“握手”连接可以防止连接器从槽中线性地拉开。连接器通过主梁中的槽沿侧面垂直地保持在一起。
在固定锁定位置中，第二连接器与第一连接器在槽的约束范围内水平地对齐，这样连接器上的锁定棘爪在相同的高度上进行啮合和夹持从而形成连接器—连接器锁定。一般而言，当第二连接器进入槽时必须被抬高或者降低以实现此种水平对齐。因此，连接器的前缘轮廓制成锥形以便在连接器移动穿过主梁的槽的过程中能够引导连接器。
此种连接器是现有技术中公知的并且在例如上述参考的专利中进行了公开。
必须形成众多的此种连接以生成天花板格栅。
发明内容
对如上所述的现有技术中的穿入式连接器进行改善，这样只需要耗费较小的力和较小的功就可以形成连接。
需要较小的功和较小的力的原因是在将第二连接器插入到主梁的槽的减小的面积中的情况下，(1)锁定闩锁和槽的侧面之间的接触中存在延迟，这样在延迟期间，(2)在随后的连接中的元件被定位而向此类定位提供最小的摩擦阻力，并且(3)当元件之间确实产生接触时，元件被定位以提供形成连接的最小阻力。
为了实现上面所述目的，处于其未弯曲位置的锁定闩锁必须从连接器的基座沿侧面充分远地延伸以防止在第二连接器插入之前第一连接器从槽退回，锁定闩锁从连接器基座中沿一个弧枢转，而不是如现有技术中那样进行急剧的弯曲。
即，如在上面的(1)中所述，当第二连接器插入槽中时，这会延迟闩锁和槽侧面之间的接触，并且如在上面的(2)中所述，此种接触还使闩锁从枢转点沿着闩锁更向外，更加接近闩锁端部，生成较长的杠杆臂，这样就需要较小的力来关闭闩锁。
处于未弯曲位置的锁定闩锁的外端与现有技术中以尖锐的锐角枢转的直闩锁延伸到相同的位置。这个位置是必要的，这样连接器在闩锁穿过槽之后就不能退出。
同样，在上述的(1)中的延迟期间，进入槽中的第二连接器由连接器前端上的锥体垂直地定位，其中第二连接器与槽的顶部或者底部在同第一连接器相同的水平高度上进行啮合，而没有现有技术的连接中所产生的摩擦阻力，而锁定闩锁实质上立即将第一和第二连接沿侧面保持在一起。
通过在第二连接器穿过槽时将它更快地垂直调整到槽中，当锁定棘爪和连接器端通过弯曲在那里啮合时，第二连接器位于如上面的(3)中所说明的位置，从而提供最小的弯曲阻力。
图1是两个横梁穿过主梁中的槽连接的右视图，显示了本发明的以连接器—连接器锁定啮合的连接器。
图1a是沿图1中线1a-1a的剖面图。
图2是本发明的连接器的右视图，该连接器处于图1中所示的连接状态。
图2a是沿图2中线A-A剖开的本发明的连接器的俯视剖面图，并且带有用于显示本发明的闩锁的放大圆圈部。
图3和3a是与图2和2a对应的现有技术的视图。
图3是现有技术中连接器的侧视图。
图3a是沿着图3中线A-A剖开的现有技术中连接器的俯视剖面图，并且带有用于显示现有技术中的闩锁的放大圆圈部。
图4是表示形成连接时所涉及的力的一组曲线图4a、4b和4c。
图4a是克服形成现有技术的连接时的阻力所需力的曲线图。
图4b是克服形成本发明的连接时的阻力所需力的曲线图。
图4c是图4a和4b中所示力的重叠曲线图。
具体实施例方式
现有技术作为参考包含在此的编号为US 5,839,246的美国专利就代表了本发明将对其进行改进的连接的现有技术。连接本身和形成此种连接的方法在专利’246中进行了详细说明。
在提供的附图中，在图1和1a中显示了本发明的连接，且在图2和图2a中更清楚地显示了本发明的改进。在提供的连接中，以横截面显示的主梁20在天花板格栅中沿纵向延伸。相同的连接器21和22穿过主梁20的腹板25中的槽23刺入并且相互连接。连接器21和22分别由28处的铆钉连接至横梁26和27。
在连接中，会出现下列情形(1)连接器21的端部30啮合棘爪31以形成连接器—连接器连接，连接器22的端部32同样如此啮合棘爪33；(2)连接器21和22上的锁定闩锁40处于未弯曲位置；(3)连接器21和22上的止挡35和36将端部30和32固定在连接器—连接器锁定中；并且(4)如在本领域中众所周知的那样，连接器21和22通过连接器的横截面配置侧面垂直地约束在槽23中。
到目前为止所描述的一般配置与现有技术一致。
在形成图1和1a所示的以及在所引用的专利的连接中，第一连接器，不论是连接器21还是22，它们都是一样的，以现有技术中的方式穿过槽23推入或刺入。在此处的说明中，假定连接器21首先穿过槽推入。
锁定闩锁40接触槽23的侧面被充分地弯曲，从而以单向运动的方式允许闩锁40穿过槽23并且折回到静止位置。在这个位置上，穿过槽的第一连接器21被夹持在槽23中。
然后第二连接器22沿着第一连接器21穿过槽23的一侧穿过槽23推入。锁定闩锁40再次接触槽23的侧面，但是现在槽中只有较小的空间了，因为已经插入了一个连接器。当第二连接器22穿过槽23被推入槽中时，它使闩锁40向关闭位置弯曲直到闩锁穿过槽，此后它就弯曲打开至静止位置。连接器21和22还在该点形成连接器—连接器锁定，如图1所示，其中棘爪31和33以及梁的端部30和32已经弯曲并且然后折回锁定位置，静止不动。
在这些穿入式连接中，在第一连接器21已经插入槽中之后，当进入槽的第二连接器例如连接器22穿过槽23到固定位置时，会出现下列情形(1)第二连接器22在槽23内垂直地调整。
(2)第二连接器22受到槽23的侧面对着第一连接器21的侧向力。
(3)槽23的侧面使第二连接器22上的锁定闩锁40向关闭位置弯曲直到闩锁40穿过槽23，然后它弹开到例如在图1中所示的静止位置。
(4)当锁定棘爪31和33以及第一和第二连接器21和22上的连接器端部30和32彼此接触时，它们就各自弯曲分开，然后折回到锁定位置。
在现有技术中，上面的(1)至(4)在时间上有重叠或者实际上是同时发生的，这样，完成连接10所需的力和功就不仅是克服上面刚刚描述的(1)、(2)、(3)和(4)所产生的各个阻力之和所需的力和功，而且还包括用于克服当(1)、(2)、(3)和(4)重叠或者同时发生时所产生的摩擦所需的力和功。这些摩擦阻力包括
a.当第二连接器22垂直地置于槽23中时，第二连接器22上的闩锁40和槽23的侧面之间的摩擦力。
b.连接器21和22的基座之间的侧面摩擦力。
c.当第二连接器22垂直地置于槽23中时，第二连接器22顶部或底部和槽23的顶部或底部之间的摩擦力。
d.当第二连接器22垂直地置于槽23中时，棘爪31和33以及进入槽中的第一连接器21和进入槽23中的第二连接器22上的端部30和32之间的摩擦力。
在现有技术中，为了试图减小总共所需的力和功，如图3所示，现有技术中的连接器15的前缘上的锥体37或者斜坡制成逐渐地倾斜，这样当进入槽23的第二连接器垂直地调整时，摩擦力可以分布在插入的整个长度上。
本发明的改进本发明的改进充分地减少了克服如下的阻力所需的力，这些阻力为来自上述(a)、(b)、(c)和(d)的摩擦阻力、在上述的第(3)项中使本发明锁定闩锁40向关闭位置弯曲所需的力，以及在上述的第(4)项中使棘爪31和33以及端部30和32相对于彼此弯曲以产生连接器—连接器互锁所需的力。
如在现有技术中一样，在本改进中，通过从如图2和2a所见的连接器基座39上进行冲压而继续形成悬臂弹簧片闩锁40。图3和3a中所示的标记为10的现有技术中的闩锁的形式为绕着12处枢转的直杠杆11。它与现有技术中连接器15的基座13形成尖锐的锐角。
在本发明的改进中，在此如图2和2a中所示，本发明的闩锁40在以直杠杆的样式延伸之前，从基座41形成例如为为0.04英寸的半径42。本发明的闩锁40的直部43与基座41形成大约42°的角。锁定闩锁40中的这个曲线增大了第二连接器21或22在47处接触槽23的侧面之前进入槽23的距离46，从而从本发明的此种闩锁40逆着槽23的侧面产生一个阻力。本发明的此种弯曲锁定闩锁40还减少了当本发明的闩锁40穿过槽23后向关闭位置弯曲时闩锁40与槽23的侧面接触的距离48，因为它比现有技术中的直闩锁10在更靠近闩锁端处接触闩锁40。
图2a中显示了本发明的锁定闩锁40的典型尺寸。
另外，本发明的闩锁40与槽23的第一触点在连接到基座41上的本发明的闩锁40上的点51之外，因为本发明的闩锁40的弯曲部的一部分在基座41的平面内延伸并且不会暴露出来与槽23的侧边接触。如图2a中可以看出，点51是切断起始点和本发明的闩锁40的弯曲起始点。
因此，与现有技术相比，当本发明的闩锁40穿过槽时，由槽23的侧面施加的力从比枢转点51更远的地方施加，因此与枢转现有技术中的直杠杆闩锁10相比，需要较小的力来枢转本发明的闩锁40，因为当本发明中的闩锁40在推入连接而接触槽23的侧面时具有更大的杠杆臂。
因此，与纵弯曲现有技术中的闩锁10相比，只需要较短距离上较小的力来纵弯曲本发明的闩锁40。这样可以基本上做更少的功就可以形成连接。在一个连接中的此种有益的结果会与形成用于悬挂天花板的天花板格栅所需的众多连接相乘。
在本发明改进的连接中，在连接器插入期间，需要垂直地调整连接器，这样当它完全插入时，连接器就垂直地装配到槽23中。
因为压下现有技术中的闩锁10所需的力相当大，并且产生于连接器的前缘附近，所以锥体是逐渐形成的以限制插入中任何一个点处的附加阻力，其中锥体垂直地将连接器引导至它的完全固定位置以便当完全插入时连接器在垂直上处于适当的位置。
因此，即使在产生了其中棘爪弯曲的连接器—连接器互锁的时候，连接器仍然可以垂直地调整，考虑到需要将锥体逐渐地形成而不是骤变的形成，因此产生更多阻力。
在本发明中，连接器21、22前缘处的锥体38以一个较陡的角度制作得相对急剧变化，这样当连接器插入槽23时可以垂直地进行相对直接的调整。尽管更陡的直接调整通常比逐渐插入的需要更大插入力，但是所述需要的力是较小的，而不需要较大的力。力的这一减少是通过本发明的锁定闩锁40与槽23的侧面之间的延迟接触获得的，因为基本没有来自本发明的锁定闩锁40的拉力或阻力。
在插入期间连接器在槽23内的及早垂直定位还可以获得另外一个好处。当棘爪31和33与本发明的第一和第二连接器20和21的端部30和32相接触时，棘爪和端部处于相对于彼此垂直的位置，其中将这些元件沿侧面弯曲到锁定位置的过程中只存在较小的阻力。然而在现有技术中，因为棘爪和端部之间形成接触并且力就施加在偏离其最有弹性位置的元件之间，所以弯曲棘爪和端部所需的力还是相当大。
图3并且3a显示了现有技术的连接器，而图2和2a显示了具有本发明改进的连接器。
如图3和3a所示，具有直杠杆11的形式的现有技术的闩锁10相对于现有技术连接器15的基座13以一个锐角进行枢转。在放大部中虚线17表示当现有技术中的连接器15插入槽23时槽23的侧面。现有技术的连接器15在19处与槽侧面碰撞之前行进了距离16，而19与现有技术的闩锁10的端部相距的距离为18。
在图2和2a中显示了带有本发明的闩锁40的本发明的连接器22，它与本发明的连接器21相同。同样，如在图3a中一样，放大部中的虚线17表示当连接器22插入槽23时槽23的侧面。连接器22在47处碰撞槽23的侧面之前行进了距离46。位置47与本发明的闩锁40一端相距的距离为48。
在图4a、4b和4c中以图形示出了本改进优于现有技术的优点。
包括4a、4b和4c的图4显示了同现有技术的连接中遇到的阻力相比带有本发明改善的连接器的连接中遇到的力。
在现有技术中，从80至81的线表示在第二连接器初始插入槽同时闩锁10从它与槽23侧面的初始接触开始弯曲直到阻力在点81处到达它的最大值约27磅的过程中所遇到的阻力。
在这个行程中，现有技术中的闩锁10的直杠杆11的触点相对靠近枢转点12。在81到点82的行进过程中，阻力大约下降至10磅。在这个下降过程中，现有技术中的直杠杆闩锁10在穿过槽23时会在沿着其直杠杆11的更外处接触槽23的侧面，因此就只需要较小的力，因为杠杆臂比初始接触时更长。
由于棘爪31和33以及连接器端部30和32在它们形成连接器—连接器锁定时发生弯曲，所以在82处阻力再次上升。阻力上升到点83，在该点处连接器—连接器锁定已经完成，并且所有元件折回至静止位置而不再出现阻力或者运动。
图4b中显示了克服在使用本发明的改进形成连接时所遇阻力所需的力的图形。在图4b中显示了具有本发明的闩锁40的第二连接器22进入槽23的运动，它同现有技术的连接器的运动一样。在90处出现与槽23侧面的初始接触并且升高到91处，在91处阻力大约为14磅。当本发明的闩锁40穿过槽时阻力有非常微小的下降。阻力然后升至点93处，此处的阻力大约为16磅，且随着棘爪31和33以及连接器端部30和32的弯曲而形成连接器—连接器锁定，此后阻力下降至点94，在94处，所有阻力都在连接器—连接器锁定形成之后消失。
通过在连接器上的本改进，在形成连接时所需的力和施加力的距离都明显地大大减小。
图4c将图4a和4b的图形进行重叠，在重叠时将现有技术连接和本发明的连接的锁定位置作为重叠的公共点，即水平轴上的96处。图中的ΔX表示当第二连接器插入槽中时，现有技术的闩锁15和本发明的闩锁40与槽23的侧面17之间接触的延迟距离。同样，图4c也以图形的形式表示出形成本发明的连接所需的力和功比形成现有技术的连接所需的力和功有相当大的减少。
权利要求
1.一种连接器，其中该连接器穿过悬挂的天花板格栅的主梁中的槽刺入从而与已经在槽中的与之相对的相同连接器形成锁定，并且具有与连接器的基座形成一个整体并且从基座开始枢转的悬臂锁定闩锁；其改进之处在于，包括所述锁定闩锁从基座沿一个弧进行枢转。
2.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述弧具有大约0.04英寸的半径。
3.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，锁定闩锁基本上依照图2a所示的尺寸构成。
4.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，此改进提供了槽侧面和锁定闩锁之间的接触延迟，在这个延迟期间，穿过槽刺入的连接器上的锥体使连接器能够比没有延迟的情况更快地在槽内垂直定位。
5.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，此改进提供了槽侧面和锁定闩锁之间的接触延迟，因此当它穿过槽刺入时将会比没有延迟的情况产生更长的杠杆臂来弯曲锁定闩锁。
6.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，此改进提供了槽侧面和锁定闩锁之间的接触延迟，在这个延迟期间，已经在槽中的连接器和将穿过槽刺入的连接器之间产生的侧向摩擦力比没有延迟时所产生的侧向摩擦力小。
7.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，此改进提供了槽侧面和锁定闩锁之间的接触延迟，这样在该延迟期间，穿过槽刺入的连接器可以垂直地调整到与已经位于槽内的连接器锁定的位置上。
8.如上述权利要求1至7之一所述连接器，其特征在于，包括上述权利要求1-7的改进的组合。
9.如权利要求8所述的连接器，其特征在于，与没有改进的情况相比，使用在权利要求8中所说明的改进在较短的距离上只需要大体上较小的力来使连接器彼此锁定以及锁定至主梁。
全文摘要
一种穿过悬挂的天花板格栅的主梁中的槽与相同的相对连接器进行锁定的穿入式连接器。该连接器具有悬臂的锁定闩锁，该锁定闩锁从连接器的基座沿一个弧枢转，当连接器刺入槽中时它延迟了与槽侧面的接触。
文档编号E04B9/14GK1651678SQ20041008187
公开日2005年8月10日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年1月9日
发明者布雷特·W·萨雷卡, 于林, 威廉·J·普拉特 申请人:沃辛顿·阿姆斯特朗风险投资公司