專利名稱：穿入式連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
懸吊式天花板廣泛地應(yīng)用于商業(yè)和工業(yè)建筑物中。在此種天花板中，相互連接的主梁和橫梁組成的金屬格柵框架通過線從建筑天花板上懸吊下來。這些格柵支撐在其中形成的矩形開孔中的吸聲板。
本發(fā)明涉及連接器，該連接器在格柵中用于將一對相對的橫梁和主梁連接在格柵相交處。
背景技術(shù)：
具有相互連接到一對板進行支撐的格柵中的金屬梁的懸吊式天花板是公知的。例如，作為參考包含在此的編號為US 5,839,246和US 6,178,712的專利中就顯示了此種天花板。
此種天花板中的格柵在每個格柵相交處都具有形成一個連接的一對相對的橫梁和主梁。
本發(fā)明就涉及此種連接。
在此種連接中，每個橫梁在其端部均具有連接器，該連接器從主梁的兩個相對側(cè)面穿過主梁中的槽推入或者刺入。連接器都是相同的。
首先插入槽中的連接器通過連接器中的懸臂閂鎖防止它從槽中退出，其中該懸臂閂鎖的形式為具有樞轉(zhuǎn)的柔性片簧。此種閂鎖向打開位置偏置，其中該閂鎖與連接器基座形成一個整體并且從這里通過沖壓形成。當(dāng)連接器刺穿槽以形成連接時，從連接器的基座以一個角度形成懸臂的閂鎖在槽側(cè)面的約束下向關(guān)閉位置彎曲，但是然后它又折回至它的偏置靜止位置以防止連接器從槽中退回。
然后，相對橫梁上與穿過槽推入的第一連接器相同的另一個連接器在槽中的縮小的空間中沿著第一連接器刺穿槽。連接器上的閂鎖接觸槽中接近閂鎖樞轉(zhuǎn)的側(cè)面，并且向關(guān)閉位置彎曲。
特別是在通過線性刺入運動將第二連接器插入槽中時，需要相當(dāng)大的功和力來形成連接。
實際上，當(dāng)?shù)谝贿B接器進入槽時，槽中的第二連接器一進入槽中，該阻力就會立即增大，并且在連接器的整個行程中都會繼續(xù)存在直到它固定在鎖定位置上。
當(dāng)?shù)诙B接器完全插入槽時，兩個連接器相互連接。從連接器基座形成的呈球狀的并且具有凸輪側(cè)和鎖定側(cè)的棘爪以及連接器端會彎曲并且折回以嚙合，該嚙合有時被稱作連接器—連接器鎖定或者“握手”鎖定。連接器之間的此種“握手”連接可以防止連接器從槽中線性地拉開。連接器通過主梁中的槽沿側(cè)面垂直地保持在一起。
在固定鎖定位置中，第二連接器與第一連接器在槽的約束范圍內(nèi)水平地對齊，這樣連接器上的鎖定棘爪在相同的高度上進行嚙合和夾持從而形成連接器—連接器鎖定。一般而言，當(dāng)?shù)诙B接器進入槽時必須被抬高或者降低以實現(xiàn)此種水平對齊。因此，連接器的前緣輪廓制成錐形以便在連接器移動穿過主梁的槽的過程中能夠引導(dǎo)連接器。
此種連接器是現(xiàn)有技術(shù)中公知的并且在例如上述參考的專利中進行了公開。
必須形成眾多的此種連接以生成天花板格柵。

發(fā)明內(nèi)容
對如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的穿入式連接器進行改善，這樣只需要耗費較小的力和較小的功就可以形成連接。
需要較小的功和較小的力的原因是在將第二連接器插入到主梁的槽的減小的面積中的情況下，(1)鎖定閂鎖和槽的側(cè)面之間的接觸中存在延遲，這樣在延遲期間，(2)在隨后的連接中的元件被定位而向此類定位提供最小的摩擦阻力，并且(3)當(dāng)元件之間確實產(chǎn)生接觸時，元件被定位以提供形成連接的最小阻力。
為了實現(xiàn)上面所述目的，處于其未彎曲位置的鎖定閂鎖必須從連接器的基座沿側(cè)面充分遠地延伸以防止在第二連接器插入之前第一連接器從槽退回，鎖定閂鎖從連接器基座中沿一個弧樞轉(zhuǎn)，而不是如現(xiàn)有技術(shù)中那樣進行急劇的彎曲。
即，如在上面的(1)中所述，當(dāng)?shù)诙B接器插入槽中時，這會延遲閂鎖和槽側(cè)面之間的接觸，并且如在上面的(2)中所述，此種接觸還使閂鎖從樞轉(zhuǎn)點沿著閂鎖更向外，更加接近閂鎖端部，生成較長的杠桿臂，這樣就需要較小的力來關(guān)閉閂鎖。
處于未彎曲位置的鎖定閂鎖的外端與現(xiàn)有技術(shù)中以尖銳的銳角樞轉(zhuǎn)的直閂鎖延伸到相同的位置。這個位置是必要的，這樣連接器在閂鎖穿過槽之后就不能退出。
同樣，在上述的(1)中的延遲期間，進入槽中的第二連接器由連接器前端上的錐體垂直地定位，其中第二連接器與槽的頂部或者底部在同第一連接器相同的水平高度上進行嚙合，而沒有現(xiàn)有技術(shù)的連接中所產(chǎn)生的摩擦阻力，而鎖定閂鎖實質(zhì)上立即將第一和第二連接沿側(cè)面保持在一起。
通過在第二連接器穿過槽時將它更快地垂直調(diào)整到槽中，當(dāng)鎖定棘爪和連接器端通過彎曲在那里嚙合時，第二連接器位于如上面的(3)中所說明的位置，從而提供最小的彎曲阻力。


圖1是兩個橫梁穿過主梁中的槽連接的右視圖，顯示了本發(fā)明的以連接器—連接器鎖定嚙合的連接器。
圖1a是沿圖1中線1a-1a的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的連接器的右視圖，該連接器處于圖1中所示的連接狀態(tài)。
圖2a是沿圖2中線A-A剖開的本發(fā)明的連接器的俯視剖面圖，并且?guī)в杏糜陲@示本發(fā)明的閂鎖的放大圓圈部。
圖3和3a是與圖2和2a對應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中連接器的側(cè)視圖。
圖3a是沿著圖3中線A-A剖開的現(xiàn)有技術(shù)中連接器的俯視剖面圖，并且?guī)в杏糜陲@示現(xiàn)有技術(shù)中的閂鎖的放大圓圈部。
圖4是表示形成連接時所涉及的力的一組曲線圖4a、4b和4c。
圖4a是克服形成現(xiàn)有技術(shù)的連接時的阻力所需力的曲線圖。
圖4b是克服形成本發(fā)明的連接時的阻力所需力的曲線圖。
圖4c是圖4a和4b中所示力的重疊曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)有技術(shù)作為參考包含在此的編號為US 5,839,246的美國專利就代表了本發(fā)明將對其進行改進的連接的現(xiàn)有技術(shù)。連接本身和形成此種連接的方法在專利’246中進行了詳細說明。
在提供的附圖中，在圖1和1a中顯示了本發(fā)明的連接，且在圖2和圖2a中更清楚地顯示了本發(fā)明的改進。在提供的連接中，以橫截面顯示的主梁20在天花板格柵中沿縱向延伸。相同的連接器21和22穿過主梁20的腹板25中的槽23刺入并且相互連接。連接器21和22分別由28處的鉚釘連接至橫梁26和27。
在連接中，會出現(xiàn)下列情形(1)連接器21的端部30嚙合棘爪31以形成連接器—連接器連接，連接器22的端部32同樣如此嚙合棘爪33；(2)連接器21和22上的鎖定閂鎖40處于未彎曲位置；(3)連接器21和22上的止擋35和36將端部30和32固定在連接器—連接器鎖定中；并且(4)如在本領(lǐng)域中眾所周知的那樣，連接器21和22通過連接器的橫截面配置側(cè)面垂直地約束在槽23中。
到目前為止所描述的一般配置與現(xiàn)有技術(shù)一致。
在形成圖1和1a所示的以及在所引用的專利的連接中，第一連接器，不論是連接器21還是22，它們都是一樣的，以現(xiàn)有技術(shù)中的方式穿過槽23推入或刺入。在此處的說明中，假定連接器21首先穿過槽推入。
鎖定閂鎖40接觸槽23的側(cè)面被充分地彎曲，從而以單向運動的方式允許閂鎖40穿過槽23并且折回到靜止位置。在這個位置上，穿過槽的第一連接器21被夾持在槽23中。
然后第二連接器22沿著第一連接器21穿過槽23的一側(cè)穿過槽23推入。鎖定閂鎖40再次接觸槽23的側(cè)面，但是現(xiàn)在槽中只有較小的空間了，因為已經(jīng)插入了一個連接器。當(dāng)?shù)诙B接器22穿過槽23被推入槽中時，它使閂鎖40向關(guān)閉位置彎曲直到閂鎖穿過槽，此后它就彎曲打開至靜止位置。連接器21和22還在該點形成連接器—連接器鎖定，如圖1所示，其中棘爪31和33以及梁的端部30和32已經(jīng)彎曲并且然后折回鎖定位置，靜止不動。
在這些穿入式連接中，在第一連接器21已經(jīng)插入槽中之后，當(dāng)進入槽的第二連接器例如連接器22穿過槽23到固定位置時，會出現(xiàn)下列情形(1)第二連接器22在槽23內(nèi)垂直地調(diào)整。
(2)第二連接器22受到槽23的側(cè)面對著第一連接器21的側(cè)向力。
(3)槽23的側(cè)面使第二連接器22上的鎖定閂鎖40向關(guān)閉位置彎曲直到閂鎖40穿過槽23，然后它彈開到例如在圖1中所示的靜止位置。
(4)當(dāng)鎖定棘爪31和33以及第一和第二連接器21和22上的連接器端部30和32彼此接觸時，它們就各自彎曲分開，然后折回到鎖定位置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，上面的(1)至(4)在時間上有重疊或者實際上是同時發(fā)生的，這樣，完成連接10所需的力和功就不僅是克服上面剛剛描述的(1)、(2)、(3)和(4)所產(chǎn)生的各個阻力之和所需的力和功，而且還包括用于克服當(dāng)(1)、(2)、(3)和(4)重疊或者同時發(fā)生時所產(chǎn)生的摩擦所需的力和功。這些摩擦阻力包括
a.當(dāng)?shù)诙B接器22垂直地置于槽23中時，第二連接器22上的閂鎖40和槽23的側(cè)面之間的摩擦力。
b.連接器21和22的基座之間的側(cè)面摩擦力。
c.當(dāng)?shù)诙B接器22垂直地置于槽23中時，第二連接器22頂部或底部和槽23的頂部或底部之間的摩擦力。
d.當(dāng)?shù)诙B接器22垂直地置于槽23中時，棘爪31和33以及進入槽中的第一連接器21和進入槽23中的第二連接器22上的端部30和32之間的摩擦力。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了試圖減小總共所需的力和功，如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中的連接器15的前緣上的錐體37或者斜坡制成逐漸地傾斜，這樣當(dāng)進入槽23的第二連接器垂直地調(diào)整時，摩擦力可以分布在插入的整個長度上。
本發(fā)明的改進本發(fā)明的改進充分地減少了克服如下的阻力所需的力，這些阻力為來自上述(a)、(b)、(c)和(d)的摩擦阻力、在上述的第(3)項中使本發(fā)明鎖定閂鎖40向關(guān)閉位置彎曲所需的力，以及在上述的第(4)項中使棘爪31和33以及端部30和32相對于彼此彎曲以產(chǎn)生連接器—連接器互鎖所需的力。
如在現(xiàn)有技術(shù)中一樣，在本改進中，通過從如圖2和2a所見的連接器基座39上進行沖壓而繼續(xù)形成懸臂彈簧片閂鎖40。圖3和3a中所示的標(biāo)記為10的現(xiàn)有技術(shù)中的閂鎖的形式為繞著12處樞轉(zhuǎn)的直杠桿11。它與現(xiàn)有技術(shù)中連接器15的基座13形成尖銳的銳角。
在本發(fā)明的改進中，在此如圖2和2a中所示，本發(fā)明的閂鎖40在以直杠桿的樣式延伸之前，從基座41形成例如為為0.04英寸的半徑42。本發(fā)明的閂鎖40的直部43與基座41形成大約42°的角。鎖定閂鎖40中的這個曲線增大了第二連接器21或22在47處接觸槽23的側(cè)面之前進入槽23的距離46，從而從本發(fā)明的此種閂鎖40逆著槽23的側(cè)面產(chǎn)生一個阻力。本發(fā)明的此種彎曲鎖定閂鎖40還減少了當(dāng)本發(fā)明的閂鎖40穿過槽23后向關(guān)閉位置彎曲時閂鎖40與槽23的側(cè)面接觸的距離48，因為它比現(xiàn)有技術(shù)中的直閂鎖10在更靠近閂鎖端處接觸閂鎖40。
圖2a中顯示了本發(fā)明的鎖定閂鎖40的典型尺寸。
另外，本發(fā)明的閂鎖40與槽23的第一觸點在連接到基座41上的本發(fā)明的閂鎖40上的點51之外，因為本發(fā)明的閂鎖40的彎曲部的一部分在基座41的平面內(nèi)延伸并且不會暴露出來與槽23的側(cè)邊接觸。如圖2a中可以看出，點51是切斷起始點和本發(fā)明的閂鎖40的彎曲起始點。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)本發(fā)明的閂鎖40穿過槽時，由槽23的側(cè)面施加的力從比樞轉(zhuǎn)點51更遠的地方施加，因此與樞轉(zhuǎn)現(xiàn)有技術(shù)中的直杠桿閂鎖10相比，需要較小的力來樞轉(zhuǎn)本發(fā)明的閂鎖40，因為當(dāng)本發(fā)明中的閂鎖40在推入連接而接觸槽23的側(cè)面時具有更大的杠桿臂。
因此，與縱彎曲現(xiàn)有技術(shù)中的閂鎖10相比，只需要較短距離上較小的力來縱彎曲本發(fā)明的閂鎖40。這樣可以基本上做更少的功就可以形成連接。在一個連接中的此種有益的結(jié)果會與形成用于懸掛天花板的天花板格柵所需的眾多連接相乘。
在本發(fā)明改進的連接中，在連接器插入期間，需要垂直地調(diào)整連接器，這樣當(dāng)它完全插入時，連接器就垂直地裝配到槽23中。
因為壓下現(xiàn)有技術(shù)中的閂鎖10所需的力相當(dāng)大，并且產(chǎn)生于連接器的前緣附近，所以錐體是逐漸形成的以限制插入中任何一個點處的附加阻力，其中錐體垂直地將連接器引導(dǎo)至它的完全固定位置以便當(dāng)完全插入時連接器在垂直上處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 因此，即使在產(chǎn)生了其中棘爪彎曲的連接器—連接器互鎖的時候，連接器仍然可以垂直地調(diào)整，考慮到需要將錐體逐漸地形成而不是驟變的形成，因此產(chǎn)生更多阻力。
在本發(fā)明中，連接器21、22前緣處的錐體38以一個較陡的角度制作得相對急劇變化，這樣當(dāng)連接器插入槽23時可以垂直地進行相對直接的調(diào)整。盡管更陡的直接調(diào)整通常比逐漸插入的需要更大插入力，但是所述需要的力是較小的，而不需要較大的力。力的這一減少是通過本發(fā)明的鎖定閂鎖40與槽23的側(cè)面之間的延遲接觸獲得的，因為基本沒有來自本發(fā)明的鎖定閂鎖40的拉力或阻力。
在插入期間連接器在槽23內(nèi)的及早垂直定位還可以獲得另外一個好處。當(dāng)棘爪31和33與本發(fā)明的第一和第二連接器20和21的端部30和32相接觸時，棘爪和端部處于相對于彼此垂直的位置，其中將這些元件沿側(cè)面彎曲到鎖定位置的過程中只存在較小的阻力。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，因為棘爪和端部之間形成接觸并且力就施加在偏離其最有彈性位置的元件之間，所以彎曲棘爪和端部所需的力還是相當(dāng)大。
圖3并且3a顯示了現(xiàn)有技術(shù)的連接器，而圖2和2a顯示了具有本發(fā)明改進的連接器。
如圖3和3a所示，具有直杠桿11的形式的現(xiàn)有技術(shù)的閂鎖10相對于現(xiàn)有技術(shù)連接器15的基座13以一個銳角進行樞轉(zhuǎn)。在放大部中虛線17表示當(dāng)現(xiàn)有技術(shù)中的連接器15插入槽23時槽23的側(cè)面?，F(xiàn)有技術(shù)的連接器15在19處與槽側(cè)面碰撞之前行進了距離16，而19與現(xiàn)有技術(shù)的閂鎖10的端部相距的距離為18。
在圖2和2a中顯示了帶有本發(fā)明的閂鎖40的本發(fā)明的連接器22，它與本發(fā)明的連接器21相同。同樣，如在圖3a中一樣，放大部中的虛線17表示當(dāng)連接器22插入槽23時槽23的側(cè)面。連接器22在47處碰撞槽23的側(cè)面之前行進了距離46。位置47與本發(fā)明的閂鎖40一端相距的距離為48。
在圖4a、4b和4c中以圖形示出了本改進優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點。
包括4a、4b和4c的圖4顯示了同現(xiàn)有技術(shù)的連接中遇到的阻力相比帶有本發(fā)明改善的連接器的連接中遇到的力。
在現(xiàn)有技術(shù)中，從80至81的線表示在第二連接器初始插入槽同時閂鎖10從它與槽23側(cè)面的初始接觸開始彎曲直到阻力在點81處到達它的最大值約27磅的過程中所遇到的阻力。
在這個行程中，現(xiàn)有技術(shù)中的閂鎖10的直杠桿11的觸點相對靠近樞轉(zhuǎn)點12。在81到點82的行進過程中，阻力大約下降至10磅。在這個下降過程中，現(xiàn)有技術(shù)中的直杠桿閂鎖10在穿過槽23時會在沿著其直杠桿11的更外處接觸槽23的側(cè)面，因此就只需要較小的力，因為杠桿臂比初始接觸時更長。
由于棘爪31和33以及連接器端部30和32在它們形成連接器—連接器鎖定時發(fā)生彎曲，所以在82處阻力再次上升。阻力上升到點83，在該點處連接器—連接器鎖定已經(jīng)完成，并且所有元件折回至靜止位置而不再出現(xiàn)阻力或者運動。
圖4b中顯示了克服在使用本發(fā)明的改進形成連接時所遇阻力所需的力的圖形。在圖4b中顯示了具有本發(fā)明的閂鎖40的第二連接器22進入槽23的運動，它同現(xiàn)有技術(shù)的連接器的運動一樣。在90處出現(xiàn)與槽23側(cè)面的初始接觸并且升高到91處，在91處阻力大約為14磅。當(dāng)本發(fā)明的閂鎖40穿過槽時阻力有非常微小的下降。阻力然后升至點93處，此處的阻力大約為16磅，且隨著棘爪31和33以及連接器端部30和32的彎曲而形成連接器—連接器鎖定，此后阻力下降至點94，在94處，所有阻力都在連接器—連接器鎖定形成之后消失。
通過在連接器上的本改進，在形成連接時所需的力和施加力的距離都明顯地大大減小。
圖4c將圖4a和4b的圖形進行重疊，在重疊時將現(xiàn)有技術(shù)連接和本發(fā)明的連接的鎖定位置作為重疊的公共點，即水平軸上的96處。圖中的ΔX表示當(dāng)?shù)诙B接器插入槽中時，現(xiàn)有技術(shù)的閂鎖15和本發(fā)明的閂鎖40與槽23的側(cè)面17之間接觸的延遲距離。同樣，圖4c也以圖形的形式表示出形成本發(fā)明的連接所需的力和功比形成現(xiàn)有技術(shù)的連接所需的力和功有相當(dāng)大的減少。
權(quán)利要求
1.一種連接器，其中該連接器穿過懸掛的天花板格柵的主梁中的槽刺入從而與已經(jīng)在槽中的與之相對的相同連接器形成鎖定，并且具有與連接器的基座形成一個整體并且從基座開始樞轉(zhuǎn)的懸臂鎖定閂鎖；其改進之處在于，包括所述鎖定閂鎖從基座沿一個弧進行樞轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，所述弧具有大約0.04英寸的半徑。
3.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，鎖定閂鎖基本上依照圖2a所示的尺寸構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，此改進提供了槽側(cè)面和鎖定閂鎖之間的接觸延遲，在這個延遲期間，穿過槽刺入的連接器上的錐體使連接器能夠比沒有延遲的情況更快地在槽內(nèi)垂直定位。
5.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，此改進提供了槽側(cè)面和鎖定閂鎖之間的接觸延遲，因此當(dāng)它穿過槽刺入時將會比沒有延遲的情況產(chǎn)生更長的杠桿臂來彎曲鎖定閂鎖。
6.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，此改進提供了槽側(cè)面和鎖定閂鎖之間的接觸延遲，在這個延遲期間，已經(jīng)在槽中的連接器和將穿過槽刺入的連接器之間產(chǎn)生的側(cè)向摩擦力比沒有延遲時所產(chǎn)生的側(cè)向摩擦力小。
7.如權(quán)利要求1所述的連接器，其特征在于，此改進提供了槽側(cè)面和鎖定閂鎖之間的接觸延遲，這樣在該延遲期間，穿過槽刺入的連接器可以垂直地調(diào)整到與已經(jīng)位于槽內(nèi)的連接器鎖定的位置上。
8.如上述權(quán)利要求1至7之一所述連接器，其特征在于，包括上述權(quán)利要求1-7的改進的組合。
9.如權(quán)利要求8所述的連接器，其特征在于，與沒有改進的情況相比，使用在權(quán)利要求8中所說明的改進在較短的距離上只需要大體上較小的力來使連接器彼此鎖定以及鎖定至主梁。
全文摘要
一種穿過懸掛的天花板格柵的主梁中的槽與相同的相對連接器進行鎖定的穿入式連接器。該連接器具有懸臂的鎖定閂鎖，該鎖定閂鎖從連接器的基座沿一個弧樞轉(zhuǎn)，當(dāng)連接器刺入槽中時它延遲了與槽側(cè)面的接觸。
文檔編號E04B9/14GK1651678SQ20041008187
公開日2005年8月10日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者布雷特·W·薩雷卡, 于林, 威廉·J·普拉特 申請人:沃辛頓·阿姆斯特朗風(fēng)險投資公司