榫钉紧固件和包括榫钉紧固件的连接装置.pdf

一种改进的榫钉紧固件，用于压缩插入由木材、金属、塑料、或其组合制成的两个连接件中的每一个的凹槽、钻孔、或孔口中，以将一个连接件摩擦保持到另一连接件。榫钉紧固件包括柔性和弹性的管状主体，管状主体具有优选为螺旋形的从一端延伸到另一端的槽和位于沿槽的位置的至少一个且优选为两个隔开的接头片。接头片分别从一个槽边缘越过所述槽朝相对的槽边缘延伸并接合相邻相对槽边缘的管状主体的内表面。主体提供了柱状外部抓着表面，用于与连接装置孔口的侧面接合，且弹性足以将其从正常的未压缩的直径压缩，以插入较小的紧固孔口中。管状主体的弹性以及接头片与主体内表面的接合抵抗压缩，以确保主体外部与紧固孔口的侧面的摩擦接合。

1.  一种榫钉紧固件，所述榫钉紧固件用于压缩插入由木材、金属、或合成材料制成的连接件中的孔口中，以形成摩擦连接装置，且不会有榫钉的永久塑性变形，所述榫钉紧固件包括：
柔性的和弹性的管状主体，所述管状主体具有中心轴、内表面、外表面、在所述榫钉未被压缩时具有预定宽度的槽、以及其中至少一个是锥形的两个端，所述槽具有位于所述管状主体上的相对边缘并沿所述榫钉从一端延伸到另一端；
位于沿所述槽的第一位置的至少一个接头片，所述接头片具有自由端，小于所述槽的长度的宽度，和大于在所述第一位置的槽宽度的长度，所述接头片从所述槽的一个边缘越过所述槽朝着所述相对的槽边缘延伸，并接合与所述相对的槽边缘相邻的所述管状主体的内表面；
所述主体设有柱状外部抓着表面，用于与所述连接装置孔口的侧面接合，并且所述主体是充分柔性的以便仅允许槽的侧面朝着彼此的弹性移动，而不会有所述主体的塑性变形，从而减小榫钉直径，由此所述榫钉可从其正常的未压缩的直径被压缩用于插入较小的紧固孔口内，同时所述管状主体的弹性和所述接头片与所述主体内表面的接合抵抗所述榫钉的压缩，所述榫钉紧固件具有充分的弹性以确保所述外部抓着表面与所述紧固孔口的侧面的摩擦接合。

2.  根据权利要求1所述的榫钉紧固件，其中所述槽是非直线的。

3.  根据权利要求2所述的榫钉紧固件，其中所述槽是螺旋槽。

4.  根据权利要求3所述的榫钉紧固件，其中所述锥形端包括至少一个端凸缘，所述端凸缘与所述主体形成为一体，以预定角度朝着所述中心轴内部延伸，并形成具有小于所述主体直径的第二直径的圆形自由端边缘。

5.  根据权利要求4所述的榫钉紧固件，其中所述槽延伸通过两端和所述端凸缘。

6.  根据权利要求3所述的榫钉紧固件，其中所述接头片从所述主体的外表面径向向内偏移。

7.  根据权利要求6所述的榫钉紧固件，其中所述榫钉紧固件由具有预定厚度的材料制成；所述接头片从所述主体的外表面偏移大约所述榫钉紧固件材料的厚度。

8.  根据权利要求7所述的榫钉紧固件，其中所述接头片被弯曲以相应于所述柱状外表面的曲线，所述接头片的曲率半径等于或大于所述主体外表面的曲率半径。

9.  根据权利要求3所述的榫钉紧固件，包括位于沿所述槽的第二位置的第二接头片，所述第二位置与所述第一位置隔开，所述第二接头片具有自由端，小于所述槽的长度的宽度，和大于在第二位置的槽宽度的长度，所述第二接头片从所述槽一个边缘越过所述槽朝着所述相对的槽边缘延伸并接合与所述相对的槽边缘相邻的所述管状主体的内表面。

10.  根据权利要求9所述的榫钉紧固件，其中所述第一接头片的第一位置与所述主体一端相邻，所述第二接头片的第二位置与所述主体两端中的另一端相邻。

11.  根据权利要求10所述的榫钉紧固件，其中所述第二接头片的第二位置从所述第一接头片的第一位置沿所述螺旋槽在圆周上偏移。

12.  根据权利要求9所述的榫钉紧固件，其中所述主体的两端为锥形。

13.  根据权利要求12所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体具有第一直径，所述两个锥形端向内逐渐变细以具有小于所述第一直径的尺寸。

14.  根据权利要求13所述的榫钉紧固件，其中所述锥形端的每个都包括至少一个端凸缘，所述端凸缘与所述主体形成为一体，以预定角度朝着所述中心轴内部延伸，且形成具有小于所述主体直径的第二直径的圆形自由端边缘。

15.  根据权利要求9所述的榫钉紧固件，其中所述第一和第二接头片从其延伸的所述槽的各个边缘分别平行于所述中心轴延伸，且所述第一和第二接头片通常垂直于所述中心轴延伸。

16.  根据权利要求9所述的榫钉紧固件，其中所述第一和第二接头片分别从所述槽的相对边缘沿通常相反的方向延伸。

17.  根据权利要求9所述的榫钉紧固件，其中位于所述第一位置的接头片和所述第二接头片分别从所述管状主体的外表面径向向内偏移。

18.  根据权利要求17所述的榫钉紧固件，其中所述榫钉紧固件由具有预定厚度的材料制成；每个所述接头片都从所述主体的外表面径向向内偏移大约所述榫钉紧固件材料的厚度。

19.  根据权利要求17所述的榫钉紧固件，其中每个所述接头片都具有相应于所述管状主体的弯曲形状。

20.  根据权利要求19所述的榫钉紧固件，其中每个所述接头片的曲率半径都等于或大于所述管状主体的外表面的曲率半径。

21.  根据权利要求3所述的榫钉紧固件，其中位于所述第一位置的所述第一接头片从其延伸的所述槽的一个边缘平行于所述中心轴，所述第一接头片通常垂直于所述中心轴延伸。

22.  根据权利要求1所述的榫钉紧固件，其中所述接头片从所述管状主体外表面径向向内偏移。

23.  根据权利要求22所述的榫钉紧固件，其中所述榫钉紧固件由具有预定厚度的材料制成；所述接头片从所述主体的外表面向内偏移大约所述榫钉紧固件材料的厚度。

24.  根据权利要求22所述的榫钉紧固件，其中所述接头片具有相应于所述管状主体的弯曲形状。

25.  根据权利要求24所述的榫钉紧固件，其中所述接头片的曲率半径等于或大于所述管状主体的外表面的曲率半径。

26.  根据权利要求1所述的榫钉紧固件，包括位于所述管状主体的至少所述外表面上的摩擦增强涂层。

27.  根据权利要求23所述的榫钉紧固件，其中所述摩擦增强涂层包括磷酸盐。

28.  根据权利要求1所述的榫钉紧固件，其中所述锥形端包括至少一个端凸缘，所述端凸缘与所述主体形成为一体，以预定角度向所述中心轴内部延伸，并形成具有小于所述主体直径的第二直径的圆形自由端边缘。

29.  根据权利要求28所述的榫钉紧固件，其中在所述榫钉处于正常的未压缩的直径时所述槽具有预定宽度；所述第二直径充分大以防止所述榫钉经由所述锥形端插入使所述槽完全封闭的紧固孔口或钻孔中。

30.  根据权利要求28所述的榫钉紧固件，其中所述端凸缘包括多个段，每个段都以所述预定角度向内延伸并通过凹口或所述槽与相邻段隔开。

31.  根据权利要求30所述的榫钉紧固件，其中所述凹口的封闭端为圆形，以减少所述榫钉的断裂和/或失效。

32.  根据权利要求28所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体端中的另一端包括凸缘装置，该凸缘装置朝着所述中心轴向内延伸且其至少一个部分以直角延伸到所述轴；所述凸缘装置包括通过所述一个部分的紧固件接收孔口，用于使所述榫钉与表面相连。

33.  根据权利要求32所述的榫钉紧固件，其中所述凸缘装置包括多个由凹口分开的锥形凸缘段，所述凸缘段从所述另一主体端一体延伸，且被直角弯曲到所述中心轴，从而所述弯曲的凸缘段形成横过所述轴的平面紧固凸缘，所述孔口在所述紧固凸缘内位于中心。

34.  根据权利要求28所述的榫钉紧固件，其中所述端凸缘以约为15°±5°的角度延伸到所述中心轴。

35.  根据权利要求34所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体材料具有0.018英寸的厚度，所述槽具有约为0.145英寸的宽度，所述槽的侧面以在约10°到20°的范围内的角度向所述中心轴的方向延伸。

36.  根据权利要求35所述的榫钉紧固件，其中所述主体为由退火的弹簧钢制成的薄壁管，所述钢管的厚度与直径之比在约0.03到0.08之间的范围内。

37.  一种摩擦连接装置，包括如权利要求28所述的榫钉紧固件和第一和第二连接件，所述连接件每个都包括其表面中的钻孔，所述钻孔的直径小于所述榫钉的正常的未压缩的外径但不小于所述第二直径；所述榫钉被插入和压缩在每个所述钻孔中，以便所述榫钉延伸到每个钻孔内并与每个钻孔的侧面摩擦接合，以将所述连接件紧固到一起。

38.  根据权利要求37所述的摩擦连接装置，其中所述钻孔中的每一个都具有约为所述榫钉紧固件长度的三分之一到三分之二的深度；
所述榫钉紧固件延伸到每个钻孔内的距离约为其长度的三分之一到三分之二；所述连接件彼此邻接。

39.  一种摩擦连接装置，包括如权利要求28所述的榫钉紧固件、第一和第二连接件、以及至少一个紧固板，所述紧固板由薄且充分硬的材料制成并具有通过它的至少一个孔口，所述紧固板孔口的直径小于所述榫钉的正常的未压缩的外径但不小于所述第二直径；所述连接件的其中之一具有其表面中的至少一个榫钉接收孔口；所述紧固板紧固到所述一个连接件，从而所述紧固板孔口与所述一个连接件中的所述孔口对准；所述榫钉通过所述紧固板孔口被压缩和接收，并进入所述紧固板后面的连接件孔口中；所述榫钉紧固到所述连接件中的另一个连接件上，由此所述榫钉摩擦接合所述紧固板中的所述孔口的侧面，并将所述一个连接件保持到另一连接件。

40.  根据权利要求39所述的摩擦连接装置，其中所述连接件的其中之一是墙。

41.  根据权利要求40所述的摩擦连接装置，其中所述连接件中的另一个是直立板。

42.  根据权利要求39所述的摩擦连接装置，其中与所述一个紧固板相似的第二紧固板紧固到所述另一个连接件，所述另一连接件也包括与所述第二紧固板中的紧固板孔口对准的榫钉接收孔口；所述榫钉被接收在所述第二紧固板中的所述孔口中，并进入所述另一个连接件中的所述孔口内。

43.  一种摩擦连接装置，包括如权利要求28所述的榫钉紧固件和第一和第二连接件，所述连接件中的至少一个包括其表面中的紧固件接收凹槽，所述凹槽的宽度小于所述榫钉的正常的未压缩的外径但不小于所述第二直径；
所述榫钉紧固到所述连接件中的另一个上，并被插入和压缩到所述一个连接件中的所述凹槽中，从而所述榫钉延伸进所述凹槽并与所述凹槽的侧面摩擦接合，以将所述连接件紧固到一起。

44.  根据权利要求43所述的摩擦连接装置，其中所述凹槽被伸长且具有平行的侧面。

45.  根据权利要求43所述的摩擦连接装置，其中所述凹槽为柱状钻孔。

46.  根据权利要求28所述的摩擦连接装置，其中所述两个连接件包括所述紧固件接收凹槽中的至少一个；所述榫钉被插入和压缩在所述两个凹槽中并与凹槽的侧面摩擦接合，以将所述连接件紧固到一起。

47.  一种榫钉紧固件，用于压缩插入由木材、金属、或合成材料制成的连接件中的孔口中，以形成摩擦连接装置装置，且不会有所述榫钉的永久塑性变形，所述榫钉紧固件包括：
柔性的和弹性的中空柱状主体，具有中心轴、相对端、和预定的未压缩的直径；所述柱状主体设有用于与连接装置孔口的侧面接合的外部抓着表面；
沿所述主体有角度地延伸的槽，用于仅允许所述主体侧面的弹性挠曲移动，以将所述榫钉压缩到较小直径，从而插入连接装置的直径较小的孔口或钻孔中；
位于沿所述槽的第一位置的至少一个接头片，所述接头片具有自由端，小于所述槽长度的宽度，和大于位于所述第一位置的槽宽度的长度，所述接头片从所述槽的一个边缘越过所述槽朝着所述相对的槽边缘延伸，且接合与所述相对的槽边缘相邻的所述管状主体的所述内表面；
位于所述主体的至少一端的端凸缘，所述端凸缘提供了用于将所述榫钉插入和压缩在直径较小的连接装置钻孔或孔口中的锥形；所述端凸缘以预定的向内的角度延伸到所述中心轴，并在直径小于所述主体直径的自由的弯曲端边缘终止。

48.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述槽为螺旋槽。

49.  根据权利要求48所述的榫钉紧固件，包括位于沿所述槽的第二位置的第二接头片，所述第二位置与所述第一位置隔开，所述第二接头片具有自由端，小于所述槽的长度的宽度，和大于位于所述第二位置的槽宽度的长度，且从所述槽的一个边缘越过所述槽朝着所述相对的槽边缘延伸，并接合与所述相对的槽边缘相邻的所述管状主体的所述内表面。

50.  根据权利要求49所述的榫钉紧固件，其中所述第一接头片的第一位置与所述主体的一端相邻，所述第二接头片的第二位置与所述主体的所述两端的另一端相邻。

51.  根据权利要求49所述的榫钉紧固件，其中所述主体的两端为锥形的。

52.  根据权利要求51所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体具有第一直径，所述两个锥形端向内逐渐变细以具有小于所述第一直径的尺寸。

53.  根据权利要求49所述的榫钉紧固件，其中所述第一和第二接头片分别从所述槽的相对边缘沿通常相反的方向延伸。

54.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述第二接头片的第二位置从所述第一接头片的第一位置沿所述螺旋槽在圆周上偏移。

55.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述接头片从所述管状主体的所述外表面径向向内偏移。

56.  根据权利要求55所述的榫钉紧固件，其中所述榫钉紧固件由具有预定厚度的材料制成；所述接头片从所述主体的外表面径向向内偏移大约所述榫钉紧固件材料的厚度。

57.  根据权利要求55所述的榫钉紧固件，其中所述接头片具有相应于所述管状主体的弯曲形状。

58.  根据权利要求57所述的榫钉紧固件，其中所述接头片的曲率半径等于或大于所述管状主体的外表面的曲率半径。

59.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，包括位于所述管状主体的至少所述外表面上的摩擦增强涂层。

60.  根据权利要求59所述的榫钉紧固件，其中所述摩擦增强涂层包含磷酸盐。

61.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述端凸缘包含在所述两个相对的主体端上，以便于所述榫钉插入相对的连接装置部分的相对的钻孔或孔口中。

62.  根据权利要求61所述的榫钉紧固件，其中所述端凸缘包括多个凸缘段，每个凸缘段都以所述预定角度向内延伸到所述中心轴并通过凹口或所述槽与相邻凸缘段隔开。

63.  根据权利要求62所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体的所述另一端包括用于将所述榫钉紧固到表面的装置，从而榫钉从所述表面向上延伸，且榫钉的一个锥形端自由用于插入分开的连接件的凹槽、钻孔、或孔口中。

64.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述管状主体端的另一个包括用于将所述榫钉连接到表面的凸缘，所述凸缘朝着所述中心轴向内延伸，且它的至少一个部分以直角延伸到所述轴；所述凸缘包括通过所述一个部分的紧固件接收孔口。

65.  根据权利要求64所述的榫钉紧固件，其中所述凸缘包括由凹口分开的多个锥形凸缘段，所述凸缘段从所述另一主体端一体延伸并以直角弯曲到所述中心轴，从而所述弯曲的凸缘段形成横过所述轴的平面紧固凸缘，所述孔口在所述紧固凸缘中位于中心。

66.  根据权利要求47所述的榫钉紧固件，其中所述槽包括隔开的平行侧边缘，所述侧边缘在沿所述主体的螺旋路径中从所述相对端中的一个延伸到另一个，并延伸通过所述端凸缘，从而所述侧边缘完全被隔开。

榫钉紧固件和包括榫钉紧固件的连接装置
技术领域
本发明涉及用于连接装置(joints)的摩擦型紧固件，所述连接装置包括木材、金属、塑料或它们的组合构成的连接件，尤其涉及榫钉型紧固件，该榫钉型紧固件用于压缩插入凹槽、孔口、或钻孔中以与凹槽、孔口、或钻孔的侧面摩擦接合，从而将连接件保持到另一个件上。
背景技术
用于木制和其它类型的连接装置的榫钉型紧固件是公知的。过去，这种榫钉紧固件要么是实心的并与粘接或胶合的连接装置结合用于对准，要么是开槽的实心或管状榫钉，开槽的实心或管状榫钉摩擦接合连接件中的钻孔或孔口的内表面，其中开槽的实心或管状榫钉插入所述钻孔或孔口内。虽然某种已知的开槽的榫钉或销钉具有螺旋槽，但大多数具有直线槽。这样的开有直线槽的榫钉不能满足家具或其它连接装置的需要，如果插入槽或长孔，这样的榫钉圆周的槽区域能够接合槽或孔口的侧部，并产生松配合和小于满意的摩擦保持力。
使用特定的现有具有螺旋槽的榫钉，在将这种榫钉插入连接件之间的过程中遇到了困难。很多这样的榫钉是硬的和非柔性的，部分原因是由于它们的强度所必需的材料厚度。
在其它榫钉紧固件中，设置锥形末端以便有助于插入连接件。在很多榫钉紧固件中，锥度不足以使相当硬的榫钉插入两个孔，所述两个孔可能在相对的连接件中轻微错位或充分小以在较软的材料中提供合适的摩擦保持。另外，当击打以在连接结构插入相对端时，这样的锥形末端经常会塌陷，从而不能将塌陷的末端插入其各自的连接件。当锥度充分减小以避免这样的塌陷发生时，开槽硬榫钉的孔口或钻孔尺寸被严格限制。另外，开槽的榫钉型紧固件经常被插入尺寸较小的孔或孔口中，从而导致榫钉直径的过度压缩或塌陷，或者连接件的裂开。即使榫钉本身没有防止这种插入的结构，也可以通过控制孔尺寸来调整这样的塌陷或变形。
为了解决用于家具或其它连接装置的开槽榫钉紧固件的这些现有问题，美国专利No.4,474,493提出了一种榫钉紧固件。同时提供了用于解决许多上述问题的方案，经过改进的这种榫钉紧固件经常会在制造或使用过程中遇到嵌套(nesting)的问题。嵌套包括诸如美国专利No.4,474,493所示的一个管状榫钉的壁通过另一相似榫钉的槽的伸缩、重叠接收，从而两个榫钉“嵌套”在一起成大体重叠的同心组件，该同心组件不仅阻碍了在用金属形成榫钉时对榫钉表面进行合适的涂层或热处理，而且阻碍了用适于自动地在连接装置安装榫钉的自动进给机供应单个榫钉。即使当这种榫钉手动插入时，对于操作者/安装者来说，经常有必要在插入连接装置之前将两个榫钉彼此“解套”或分离。这使得时间和成本显著增加。
在美国专利No.4,474,493披露的榫钉紧固件的使用过程中，在某种类型的连接装置中，也需要增加用于连接保持的摩擦力。根据形成连接装置的木材或其它材料的类型和硬度，连接件的紧密、可靠的保持是困难的，特别是对于较硬的木材或金属材料，从而需要增加摩擦保持力。对于美国专利No.4,474,493以外披露的榫钉紧固件，增加摩擦保持力是困难的，原因在于增加制成榫钉的材料的尺寸或厚度大大地增加了将榫钉插入连接装置的难度，限制了现有的榫钉紧固件可以使用地连接装置的尺寸，在使用过程中损坏或分裂连接装置。
从而，存在着对改进的榫钉紧固件的需求，这种经过改进的榫钉紧固件能够提供增加的保持力，避免在自动供应机中使用困难及由于解嵌套而增加装配时间的嵌套问题，提供一致的摩擦接合力，具有足够柔性和弹力，从而允许插入不同的孔或孔口尺寸，允许插入稍微未对准或未在中心位置的孔或孔口，还防止插入尺寸不够大的孔或孔口，插入尺寸不够大的孔或孔口会造成榫钉的塑性变形或失效。
发明内容
因此，本发明提供了一种改进的榫钉紧固件，该改进的榫钉紧固件用于压缩插入凹槽、钻孔或孔口内，以便将一个连接件摩擦保持到另一个连接件。榫钉紧固件可用于木材、金属、或塑料连接装置或由这些材料的组合形成的连接装置，并包括：柔性和弹性的管状主体以及至少其中一个是锥形端的两端，所述管状主体具有中心轴、内表面、外表面、在榫钉未被压缩时具有预定宽度的槽，所述槽在管状主体上具有相对侧，且沿着榫钉从一端延伸到另一端。主体包括沿槽位于第一位置的至少一个接头片，所述接头片具有自由端，小于槽长度的宽度，和大于在第一位置的槽宽的长度，所述接头片从槽的一个边缘跨过所述槽朝着相对的槽边缘延伸，并接合与相对的槽边缘相邻的管状主体的内表面。所述主体提供了柱状外部抓着表面，用于与连接装置孔口的侧面接合，并且是充分柔性的以便仅允许槽的侧面朝着彼此的弹性移动，而不会使主体发生塑性变形以减小榫钉直径，从而榫钉可从其正常的未压缩的直径压缩用于插入较小的紧固孔口中，同时管状主体的弹性和接头片与主体内表面的接合抵抗所述榫钉的压缩。然而，榫钉紧固件的弹性足以确保外部抓着表面与紧固孔口的侧面的摩擦接合。
在本发明的优选形式中，槽是非线性螺旋槽，同时锥形端包括与主体形成为一体的至少一个端凸缘，所述端凸缘以预定角度朝着所述中心轴向内延伸，并形成具有小于主体直径的第二直径的圆形自由端边缘。此外，主体优选包括沿所述槽位于第二位置的第二接头片，所述第二位置与所述第一位置隔开。所述第二接头片也具有自由端，小于槽的长度的宽度，大于第二位置的槽宽度的长度。第二接头片从槽的一个边缘跨过所述槽向相对的槽边缘延伸，并接合与相对的槽边缘相邻的管状主体的内表面。优选地，第一和第二接头片邻近主体两端设置，径向向内偏移大约榫钉材料的厚度，且具有等于或大于管状主体外表面的曲率半径的曲率半径，用于与榫钉紧固件的内表面完全摩擦接合，从而增强对压缩的抵抗。而且，第一和第二接头片优选沿螺旋槽在圆周向上彼此偏移，可形成在相对的槽边缘上以便两个接头片大致沿相反的方向延伸，并且可形成在平行于中心轴的槽边缘上以便接头片大体垂直于中心轴延伸。
在本发明的其它优选方面，诸如磷酸盐，优选为具有精细沙纸的密实度的粗磷酸盐，的摩擦增强涂层可涂覆到管状主体和接头片的外表面上，以增强榫钉紧固件的摩擦保持力。
而且，在某些实施例中，可使榫钉紧固件的锥形端的自由端边缘的直径足够大以防止榫钉经由其锥形端插入紧固孔口、凹槽、或钻孔中，上述插入会导致槽侧面彼此接触或过压缩。在一个优选实施例中，锥形端防止榫钉紧固件插入凹槽、钻孔、或孔口中，上述插入会导致榫钉自身产生塑性变形、断裂、或失效。可选地，或另外，部分槽侧面在充分的压缩下适于彼此邻接，以防止塑性变形或失效。
榫钉可优选用于至少两个实施例中，其中一个实施例包括由分段端凸缘形成的相对锥形端，另一实施例包括具有通过它的孔口的大体平的端，这样的端以近似直角延伸到中心轴，从而紧固件或螺钉可被接收通过孔口，以便将紧固件紧固到表面。然后相对端可容纳在相对连接件中的凹槽、钻孔、或孔口中。
本发明还包括使用本发明的榫钉紧固件的各种类型的连接装置结构。所述连接装置包括上述类型以及包括紧固到连接件用于接收紧固件的大体刚性的薄紧固板的其它类型。每个紧固板都具有直径小于榫钉的正常的和未压缩的外径但不小于锥形端的直径的孔口。通过使所述紧固板的孔口与连接件中的孔口对准将所述紧固板紧固。然后榫钉被压缩，且通过紧固板孔口被接收并进入连接件孔口，以便榫钉摩擦接合紧固板中的孔口的侧面并将连接件保持在一起。典型的连接件可以是用于办公室隔墙、家具元件、或家具壁的直立板。
本发明的榫钉紧固件相对于已知的榫钉紧固件提供了重要的优点。部分由于来自一个槽边缘的接头片的接触，所述一个槽边缘接合与相对的槽边缘相邻的榫钉主体的内表面，榫钉紧固件展示了其外表面和其安装凹槽、孔口、或钻孔的壁的表面之间的改进的摩擦接合，从而除了榫钉主体的正常弹性和压缩阻力外，接头片对主体内表面的弹性抵抗榫钉的压缩。此外，由于接头片径向向内偏移，在榫钉紧固件的外表面和安装孔口或孔之间没有失去表面接触，从而摩擦接合被维持并最大化。通过使用涂层或表面处理，如将磷酸盐涂覆到榫钉紧固件主体的外表面，可增强所述摩擦保持力。通过改变榫钉长度、榫钉原材料的厚度、和安装凹槽、孔口、或孔的直径，可提供各种等级的保持力。特别是通过改变安装凹槽、孔口、或孔的直径，拆卸连接装置所需要的力的量可根据需要调整。
此外，本发明改进的榫钉紧固件避免了一个榫钉嵌套在另一榫钉内，从而榫钉可靠地使用在自动进给机中，且可利用例如上述摩擦增强磷酸盐涂层等外表面涂层进行完全而充分的处理，而不需要耗时的拆卸或解嵌套工艺。手动插入榫钉时，本发明的榫钉紧固件的反嵌套特性也通过避免解嵌套操作的需要而减少装配时间。
本发明的榫钉特别适于用在硬或软的连接件中，后者包括较软的木材或塑料材料。保持力可适当地调整以避免凹槽或孔口的裂开或打开。重要地，在使用所述榫钉的所有类型的连接装置中，螺旋槽相对于施加在连接装置上的剪切力分布了榫钉的弱点，以及在槽位置处分布了“平坦的”或减小的直径，从而避免了直线槽榫钉或滚动销钉先前所遇到的问题，其中直线槽可结束于与连接件的一个或两个中的孔或孔口的侧面的接触，由此提供了非常松的连接。
除了上述之外，本发明中的螺旋槽允许沿槽的两个相对边缘在平行于榫钉的中心轴的相对方向上移动。这样，当将具有两个锥形端的榫钉实施例插入孔中时，靠近未插入端的榫钉直径比孔中的部分的直径大几千之一英寸。这样，未插入端仍然具有最终插入配合部的压力或保持力。上述优点还允许榫钉和两个具有稍微未对准或不在中心位置的装配孔的连接件一起使用，因为本榫钉可以轻微弯曲或改变方向以便插入两个孔中，即使它们不完全匹配。
最后，在本发明的某些实施例中，通过防止将榫钉插入太小的、对榫钉造成过压缩的凹槽、孔口、或钻孔的锥形端，避免本发明的榫钉的损坏、失效、塑性变形。因此，避免了榫钉的过压缩、断裂、和失效。在优选实施例中，以不同的角度和尺寸提供根据本发明的锥形端，从而被敲打以使相对端进入连接件的榫钉自由端将不会塌陷，且防止插入相对的连接件。另外，在这样的实施例中，即使在上述情形下，锥度足以允许插入足够小的孔，以提供用于连接装置的足够的保持力。
结合附图，通过下述说明，本发明的这些或其它目标、特征、目的、和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是本发明榫钉紧固件的第一实施例的透视图；
图2是图1所示榫钉紧固件的侧视图；
图3是图1和图2所示榫钉紧固件的端视图；
图4是沿图1中的平面IV-IV截取的榫钉紧固件的截面端视图；
图5是用于将家具桌子的零件紧固到一起的图1-4所示榫钉紧固件的一个连接装置应用的拆分透视图；
图6是图5所示桌子的家具连接装置的其中之一的放大侧面剖视图；
图7是图6所示连接装置的平面图；
图8是使用图1-4的榫钉紧固件的另一种连接装置的拆分透视图；
图9是图8所示连接装置其中之一的侧面剖视图；
图10是本发明榫钉紧固件的第二实施例的透视图；
图11是图10所示榫钉紧固件的侧视图；
图12是图10和11所示榫钉紧固件的锥形端的端视图；
图13是图10-12所示榫钉紧固件的部分封闭或平坦端的端视图；
图14是制成图10-13所示榫钉的封闭端的模压坯件的不完整视图；
图15是使用图10-13的榫钉紧固件的一个连接装置的拆分透视图，其中木制顶盖紧固到办公室或空间分隔隔板的顶面上；以及
图16是图15所示隔板结构的连接装置其中之一的侧面剖视图。
具体实施方式
现在更详细地参看附图，图1-4示出本发明榫钉紧固件的第一实施例10。一般而言，本发明的榫钉紧固件可形成有如实施例10所示的相同端，且设计为插入两个相对的连接件中的凹槽、孔、或钻孔中。可选地，它可形成有一个锥形端和一个部分封闭的或平坦的端，如图10-13的实施例50所示，用于经由螺钉或其它紧固件连接到表面或浅的凹槽，并插入配合连接件的孔、钻孔、或凹槽中。这两种紧固件都依赖于为了保持目的榫钉外径与凹槽、孔、或钻孔侧面的摩擦接合。在这两种情形下，如下所述，所设计的压缩能力、榫钉的固有弹性、和包括延伸越过本发明榫钉的槽的一个或多个接头片产生了紧固而可靠的连接。
如图1-4所示，榫钉10包括中空的、大体均匀的、柱状的、薄壁管状主体12，主体12具有相同的锥形端14a、14b和从榫钉的一端延伸到另一端的螺旋槽16。虽然所示出的槽16倾斜为“右旋”方向槽，本发明的思想将同等地包括“左旋”倾斜的槽或螺旋槽。即使在如下所述被包围时柱状主体形状也提供了有效的圆周连接接触。整个榫钉优选被模压并由弹簧钢带形成一体，以使其具有柔性和弹性。
通过比较图1、2、3、和4可知，榫钉10的锥形端14a、14b包括分段的端凸缘18，端凸缘18由位于三个位置的具有圆形底部或封闭端的凹口或凹槽20和位于一个位置的槽16的间距分隔而成。凹口允许凸缘18适当向内弯曲，同时保持圆形而无凸出。使凹口20成圆形以更好地分布可能集中于凹口底部的应力，从而防止榫钉在此处的应力开裂或失效。此外，圆形凹口往往避免用圆凿刨削榫钉插入的凹槽、孔、或钻孔。在制造期间，如下所述，小心地控制榫钉在凹口位置处的外径，以防止任何凸起的区域或出现毛口，否则将导致用圆凿刨削。
从图2可理解，分段的端凸缘18以一角度向内延伸到柱状榫钉的中心纵轴，优选以15°±5°的角度延伸。此外，凸缘长度由端凸缘的自由端边缘的理想外径确定，所述自由端边缘形成外径表示为图2中的D₂的部分圆形端面。通过比较图2和图3可看出，外径D₂小于管状主体12的外径D₁(图3)。即使在榫钉被压缩并插在连接装置中时这种关系也是如此。然而，如下面将更充分地说明的，在本发明的一些实施例中，谨慎地选择自由端边缘直径，使其稍大于使槽16完全封闭的凹槽、孔、或孔口。这样，以本发明的形式，避免了将榫钉插入太小且将对榫钉过度压缩和塑性变形或使其断裂的孔或凹槽中。
从图2可以看出，有角度的槽16优选为非线性的螺旋槽，所述螺旋槽具有以相对于柱状榫钉的中心轴的方向和侧面以一角度从主体12一端延伸到另一端的螺旋形，所述角度优选在10°-20°的范围内，更优选在12.5°-17.5°的范围内，最优选为15°±5°。槽16延伸通过分段的端凸缘，以完全分离榫钉，从而允许以所示的方式压缩。当榫钉处于使用时，槽的角度、螺旋定向在连接装置上有效分布和传递剪切力。没有单个侧面或区域比其它侧面或区域更弱。优选地，槽16的相对侧沿主体12中的螺旋槽的长度平行。然而，在制造期间，当将端凸缘18向内弯曲以形成锥形端时，在槽延伸通过端凸缘时，槽的侧面变得不平行。优选地，榫钉设计为在槽完全封闭之前仅到压缩一点。
此外，如图1-3所示，榫钉10的主体12包括至少一个(优选为两个)凸出部或接头片17，接头片17沿槽设置在彼此隔开的位置，一个邻近榫钉的每个锥形端。每个接头片17优选在槽16的部分19上与榫钉10的主体12形成为一体，所述部分19平行于主体12的中心轴延伸。优选地，从图4可以看出，接头片17在位置17b处径向向内偏移制成主体12的弹簧钢的厚度，延伸到自由端边缘17a，且在其各个位置具有小于槽长度的宽度和大于槽宽度的长度。每个接头片17从槽的一个边缘延伸，优选向内偏移大约制成主体12的金属的厚度，且越过槽向相对的槽边缘延伸，并接合与相对的槽边缘相邻的管状主体，如图1、2、和4所示。接头片17的偏移使得其外表面接触主体12的内表面，以有助于抵抗压缩。优选地，接头片17也具有等于或大于外表面的曲率半径或主体12的至少一个主要部分的外圆周的曲率半径，从而接头片17的外表面推压主体12的内侧表面，从而抵抗主体的压缩。每个接头片优选都以垂直于柱状主体12的中心轴的角度延伸，同时与每个接头片17的位置相对的槽16的边缘部分19a优选平行于中心轴延伸，且平行于接头片17从其延伸的槽部分19。由于槽16的螺旋形状，接头片17的位置在圆周上彼此偏移，如图1和2所示。因此，一个连接件中的一个接头片的位置通常不与相对的连接件中的另一接头片的位置对准，从而为了进行牢固的连接而保持榫钉主体的外表面与连接件的完全和牢固的圆周接合。当与螺旋槽结合时，这样的偏移相对于连接装置上的剪切力分布榫钉的弱点，以及在槽位置分布榫钉的“平直的”或减小的直径，以便避免松散的连接。此外，如图1和2所示，接头片17优选在彼此相对的方向上延伸，即一个接头片17从槽16的一个边缘向相对的边缘延伸，而另一接头片17从相对的边缘向所述一个边缘延伸。
从图1-4可理解，当将榫钉插入连接装置中并被压缩时，除了榫钉主体的正常的弹簧阻力外，接头片17与邻近相对的槽边缘的主体12的内表面的接合还导致对榫钉压缩的阻力。这样，当榫钉的外径减小时，迫使接头片17向内弯曲，且这样做时，向后推主体12的内表面，从而通过增加额外的摩擦力抵抗榫钉的压缩，与现有的公知榫钉紧固件相比，所述摩擦力有助于榫钉在连接装置中的保持力和摩擦配合。如上所述，接头片17的向内偏移防止接头片影响榫钉主体12的外表面与连接件的圆周接触，以便保持榫钉主体的外表面的适当的摩擦接合。此外，当在制造期间为了进行表面处理或涂覆而分组、或插在自动进给机中、或在邻近手动装配位置的容器中放置到一组中，接头片17防止两个榫钉紧固件10彼此嵌套。接头片17防止一个榫钉的端边缘进入槽16和沿槽通过，从而防止一个榫钉与另一榫钉的同心的、叠缩的、重叠的装配。与现有的公知开槽榫钉紧固件不同，这允许在如下更充分地说明的制造处理工艺期间适当处理外表面，且使榫钉紧固件10能有效地用在自动进给机中，以进行自动连接装置组装。
已经发现在使用木材、塑料、或金属连接件的连接装置中可接受的榫钉10的具体尺寸的一个实例具有1.250英寸的总长且包括端凸缘18、0.360英寸的主体12未压缩的外径、0.145英寸的槽宽。如上所述，槽以15°±5°的角度向中心轴延伸。端边缘以15°±5°的角度向内延伸，延伸超过管状主体的末端0.10英寸，且在其0.305英寸的自由端边缘向内延伸到外径D₂。圆形凹口20深为0.10英寸，且具有以15°±5°的角度延伸到中心轴的侧边缘。接头片17优选为0.165英寸长和0.125英寸宽。尽管根据本发明的理解，范围在0.03到0.08内的厚度与直径的比率是可接受的，且正确起作用，但是，对于榫钉10，优选为0.018英寸的坯料厚度与优选为0.360英寸的管状主体外径的比率为0.05。此外，如果坯料厚度稍微增加且可形成连续端凸缘，尤其对于末端上具有较少锥度的较厚材料而言，则可使在榫钉10上形成锥形端的端凸缘18角度稍小。优选的材料为0.018±0.001英寸厚的退火和热处理到洛氏硬度为70.5到73的SAE弹簧钢。
为了提高对连接装置分离的摩擦阻力，从而也提高连接装置中的榫钉的保持力，优选使榫钉10具有粗糙的研磨涂层，如磷酸盐等，特别是粗糙的磷酸盐。这样的磷酸盐涂层具有精细沙纸的密实度(consistency)，且使榫钉能在每个位置抓牢连接装置中的凹槽或孔口的侧面，但是在插入时不会刻划或挖凿连接装置孔口的侧面，否则将减弱连接装置。与现有的公知榫钉的外表面上机械齿或凸起不同，所述机械齿或凸起直到连接件稍拉开才能抓牢，这样的表层提高了榫钉10将连接装置紧紧地保持在一起的能力。
如图5-7所示，可使用榫钉10装配的一个示范性的连接装置包括一对木制连接件24、26，所述连接件可以是桌子或其它家具组件的顶部和腿。家具的顶部24包括进入其下面细长槽或凹槽28，凹槽28具有通过小于榫钉10的正常未压缩的外径D₁的宽度隔开的直边。家具顶部24的下面也包括与凹槽28隔开的钻出的柱状孔29，所述柱状孔29也分别具有小于榫钉10的正常的未压缩的外径D₁的直径。相对的件26包括一对隔开的直侧柱状钻孔30，所述钻孔30钻进腿26的顶端边缘表面，且也具有小于榫钉10的正常的未压缩的外径D₁并优选等于钻孔29的直径。槽或凹槽28和钻孔29具有稍大于榫钉10长度的三分之一的深度，而腿26中的钻孔30具有稍大于约为榫钉10长度的三分之二的深度。这样，在榫钉10插入并被压缩在其中时，特别在顶部24由较硬材料制成时，榫钉将配合大约三分之一到顶部24的表面中，且没有来自钻孔30底部的阻挡，榫钉将配合大约三分之二到腿26中，且没有来自钻孔30底部的阻挡，特别在腿26由较软材料制成时。如果每个顶部24和腿26的材料具有相似的硬度，则钻孔和槽可具有大体相等的深度，即稍大于榫钉长度的大约二分之一。
为了装配如图5-7所示的连接装置，首先使榫钉10与柱状钻孔30的其中之一对准，以便锥形端的其中之一容纳在钻孔中，然后将被向下驱动，直到它稍高于钻孔底部或与底部接合。类似地，将第二榫钉10驱动入腿26中的另一钻孔30中。此后，将带有钻孔29和槽28的顶部24放置在腿26上，以便钻孔30中的隔开的榫钉10的凸出端与钻孔29和槽28对准。此后，将底部24向下压或驱动，直到顶部24和腿26的表面如图6所示邻接。由于为了容差目的，榫钉10可沿槽28容纳在任何地方，所以允许钻孔30与钻孔29和槽28的任何间距之差。在这种工序期间，将榫钉10插入孔29、30、或槽28造成整个榫钉的直径减少和压缩，从而槽16的宽度如图16所示减少。由于接头片17的压缩阻力帮助，紧固件的自然弹性推动榫钉进行膨胀，从而保持榫钉与钻孔和槽的侧面的紧摩擦接合，以将连接件保持在一起。已经发现，利用槽可保持适当的摩擦接合，所述槽例如在某些应用中28所示的槽，和尽管提供较紧的配合但是并不是所有连接装置都需要的柱状钻孔。即使槽28和钻孔30没有真正地轴向对准，榫钉10的柔性也将允许插入。而且，即使将榫钉的三分之一到二分之一插入并由此被压缩，由于榫钉材料的柔性和弹性，另外的三分之二到二分之一或剩余长度在某种程度上保持未压缩，从而为连接装置的另外一半提供了抓着力。
对于上面特别描述的榫钉10，凹槽28的优选宽度或钻孔30的直径为0.315英寸。然而，已经发现，利用在约0.312英寸到约0.328英寸范围内的孔尺寸可保持适当的连接装置保持和操作。因此，尽管根据所需要的拆卸强度，榫钉可配合在孔直径或宽度的范围内，榫钉10插入的槽宽度或钻孔直径在某种程度上小于其正常的未被压缩的外径D₁。
现在参看图8和9，示出使用榫钉10的不同连接装置实例。在此连接装置中，空间分隔隔板34设计为与例如办公楼等的直立壁36连接。隔板34包括垂直延伸的端边缘或面35。然后将一对相同的紧固板38的其中之一紧固到隔板34的面35，另一个紧固到垂直延伸的壁面，其中所述紧固板38分别由诸如如钢板、硬塑料或类似件等薄而硬的材料制成。每个紧固板38都包括用于将板连接到连接件的紧固孔口40和设计为容纳榫钉10的至少一个紧固孔口42。如图8和9所示，紧固板38实际包括多个或一系列对准的紧固孔口42，以便为了更好地保持和更牢固的结合，可选择其中的一个或多个用于插入多个榫钉10。在此情形下，使用木螺钉44将一个板38紧固到板34的垂直端边缘，同时使用设计用于牢固地连接在由清水墙、岩石板材或类似件等形成的壁中的适当的紧固件和配合螺钉46a、46b，将相对的板38紧固到壁36的表面。此后，可将钻机用于在隔板34中钻出紧固件容纳孔口37或穿过壁36的孔39。
现在根据图9可理解，当将紧固板38适当地紧固到连接件的相对面时，榫钉10首先经由其锥形端的其中之一与连接到壁36的板中的孔口42对准并被向内驱动，以便榫钉的约二分之一保持从壁延伸。此后，隔板34与延伸的榫钉10对准，以便榫钉延伸到隔板的面35上的紧固板38上的紧固孔口42的其中之一内，然后将隔板压入使其邻接壁的位置，且榫钉10通过板38延伸到在隔板中的板38后面延伸的孔37中。以与形成如上所述槽28和钻孔30类似的方式，将紧固板38中的紧固孔口42的尺寸制成小于榫钉主体12的正常的未压缩的外径D₁。尽管某种保持力也可由于榫钉与孔口37和39的侧面的接合而产生。连接装置的主要保持力源于榫钉10外部通过刚性板与孔口42的侧面的接合。通过使用比将隔板紧固到壁的榫钉的保持力更大的力将隔板拉离壁，能够将隔板从壁拆下。
也将理解，本发明使用与图8和9所示连接装置类似的但仅在连接件，即隔板34或壁36，的其中之一上而不是在两者上使用紧固板的连接装置也是完全可能的。这样的连接装置可用于将装软垫的板紧固到椅子或其它家具或类似件等。
现在参看图10-13，示出了榫钉紧固件的第二实施例50。在实施例50中，相同的标号表示与实施例10中的部分相同的部分。实施例50包括大致类似的管状主体12，管状主体12具有一个锥形端，所述锥形端包括如上面实施例10中所述的分段端凸缘18和圆形凹口20。此外，槽16以与实施例10中相同的角度或螺旋方式沿主体12的长度65从凸缘18的自由端边缘延伸。单个接头片17延伸越过槽16，在位置17b处从一个边缘19偏移。边缘19平行于主体12的中心轴。接头片17朝着相对的槽边缘19a在相对的槽边缘19a之下延伸为与主体12的内表面接合。实施例50的主要差别是包括大致为平面的半封闭端52。半封闭端52由多个(优选为6个)与实际尺寸相同的和两个一半尺寸的向内延伸的端凸缘54、54a形成，尽管也与凸缘18相似形成为截顶三角形，所述端凸缘类似于花瓣设置，且比端凸缘18要窄。以如图14所示类似于锯齿的形式切割平坦的金属坯件形成端凸缘54，且它们之间具有V形凹口56。凸缘54a大致为凸缘54的尺寸的二分之一。如图10、11、和13所示，凸缘54、54a在形成期间弯过来，以便它们以直角延伸到管状主体的中心轴，从而限定中心紧固孔口58，为了进行紧固，可使紧固螺钉通过所述紧固孔口，从而将榫钉50紧固到表面或浅的凹槽。如图14所示，凸缘54、54a的侧面延伸到这些凸缘的伸长方向的优选角度为30°。榫钉50优选具有0.460英寸的未压缩的外径。而且，孔口58具有0.219英寸的内径，用于接收10号螺钉。
如图15和图16中所示，示出使用榫钉50的示范性连接装置，所述示范性连接装置用于结合两个连接件，连接件包括由金属板材或类似件等制成的直立办公室隔板或空间分隔物60和一根细长的木制贴面或嵌线62。贴面件或顶盖62包括一对隔开的细长凹槽或槽64，所述槽的尺寸和形状与家具24中的槽28相似，并平行于其伸长的方向延伸到贴面件的下面中。槽64优选代替钻孔，以使线性位置容差更大。一对属结合图10-14描述的类型的半封闭的端榫钉50紧固到隔板60的水平顶面61。每个榫钉50的平的半封闭端52通过延伸通过孔口58并进入金属隔板60中的锥形孔的机器螺钉66紧固到顶面61。为了提高榫钉50的刚度，可能将其通过半封闭端52紧固在浅的圆形凹槽或在邻近半封闭端52的端处部分支持管状主体12的侧面的类似件中。如可从图15和图16看到的，榫钉50向上凸出，以便顶盖62被向下压到其上面与隔板60邻接，并可被调整，以便端面经由细长槽64而齐平。当将榫钉10插在上述连接装置中时，通过封闭或部分压缩榫钉到较小直径使其配合在具有根据上述尺寸而确定宽度的槽64的较小直径内，将榫钉50插入槽64中。
通过从细长条的弹簧钢板材切割通常呈平行四边形形状的坯料，以大致相同的方式制造每个榫钉10、50。当坯料后来卷成榫钉的形状时，所形成的平行对角线将形成接头片17从其凸出的槽16的相对侧边缘，同时坯料的平行侧边缘大致有凹口、变圆或为V形，以在榫钉如下所述形成时形成分段的端边缘18、54、54a。所述凹口可与穿过所述条切割接头片17和对角线同时冲孔。
在形成上述金属平行四边形坯料后，接头片17偏移坯料的厚度，且每个坯料都在尺寸稍小的销钉或心轴上滚动，以将其形成所述的中空柱体或管子，同时接头片17在相对的槽边缘下面延伸。心轴或销钉相对于条的总宽度过大，从而槽将不会在形成期间闭合。然而，根据材料类型及其弹性，有时有必要使销钉或心轴尺寸相对于最终的槽的理想尺寸稍小，从而材料的自然弹性考虑在内，且所述槽在形成后为正确的尺寸。所述心轴包括用于接头片17的余隙区。
在绕销钉或心轴形成坯料后，将榫钉的末端向内挤压或弯曲，以形成锥形端或半封闭端。形成所述半封闭端包括以与中心轴成直角将凸缘54、54a弯曲或压成大致平坦的端的步骤。在所述形成后，绕其形成榫钉的心轴或销钉可通过敞开端从榫钉内部拉出。为了进一步防止材料的冷加工，有时有必要采用在金属形成工业中公知的可压缩的销钉或心轴，且为了拆卸目的可使其直径减小。如果必要，可将所形成的榫钉的锥形端预先形成为理想角度和位置，其中心轴通过所述榫钉锥形端抽出。
此后，通过加热和油淬火对所形成的榫钉进行热处理或退火，使其洛氏硬度为70.5到73。随后，通过传统上公知的涂覆或处理将例如粗糙的磷酸盐等研磨过的表层应用到榫钉。然而，在完成后，磷酸盐涂覆的榫钉由于没有油存在而变干，从而确保了在安装在连接装置中时与连接件的牢固的摩擦接合。使形成的处理过的榫钉翻转，以去除可能源于制造工艺的任何粗糙之处或毛刺。
因此，本发明的改进的榫钉紧固件在其任何一个实施例中都通过可压缩进入凹槽、孔口、或钻孔中而提供了用于将两个连接件保持在一起的牢固的摩擦紧固件。榫钉是充分柔韧和有弹性的，从而能插入稍微不对齐或变尺寸的孔中，榫钉包括适于在充分的压力下邻接的锥形端和/或侧部，以防止将榫钉插入尺寸过小的孔中，将榫钉插入尺寸过小的孔中将使榫钉断裂或使其塑性变形，榫钉通过使用其螺旋或角形槽在连接装置上提高了传输剪切载荷的力，且对于适当的连接装置表面接合保持了其圆形、柱状形状。榫钉紧固件由于其弹性和对接头片17压缩的阻力和/或由于例如磷酸盐等研磨过的表层而展示了连接件的优良的摩擦保持力。
尽管已经示出和描述了本发明的几种形式，其它形式对本发明的技术人员来说也是显然的。可以理解，在附图中示出和描述的实施例仅用于说明目的，而非用于限制由所附权利要求所限定的本发明的范围。