專利名稱：單面緊固件和用于單面緊固件安裝的凸頭組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將工件固定在一起的單面緊固件，更具體地說，涉及單面緊固件和用于單面緊固件安裝的凸頭組件。
背景技術(shù)：
單面緊固件通常用于在不可能接近工件中處于盲側(cè)的一個(gè)時(shí)用于將工件固定在一起。通常，最終用戶可接近的工件叫做可接近側(cè)工件，而最終用戶不可接近的工件叫做盲側(cè)工件。
單面緊固件在航空航天工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。在航空航天應(yīng)用中，本發(fā)明的單面緊固件組件可用于固定由鋁合金、其它金屬合金、合成物或它們的組合物制成的工件。
以往可用的單面緊固件的例子公開在美國專利No.2971425中。該現(xiàn)有技術(shù)專利中的單面緊固件的基本元件是螺桿、襯套和螺母。通常，這種現(xiàn)有技術(shù)中的螺桿、襯套和螺母在某些方面結(jié)構(gòu)類似于本發(fā)明中的銷部件和套筒?，F(xiàn)有技術(shù)緊固件和本發(fā)明之間的區(qū)別集中在具有設(shè)置在襯套頭部內(nèi)的凹槽的現(xiàn)有技術(shù)緊固件實(shí)施例，該凹槽用于接收固定在標(biāo)準(zhǔn)安裝工具上的凸頭的榫尖。
為了安裝這種現(xiàn)有技術(shù)緊固件，提供帶有多個(gè)設(shè)置在其外表面一側(cè)的榫尖的凸頭，該凸頭固定在標(biāo)準(zhǔn)安裝工具上。另外，提供構(gòu)造為接合螺桿驅(qū)動(dòng)頭部的驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器接合在該標(biāo)準(zhǔn)安裝工具上。驅(qū)動(dòng)器與螺桿的驅(qū)動(dòng)頭部相接合且凸頭的榫尖被設(shè)置在襯套的凹槽內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)緊固件的襯套凹槽需要像美國專利No.5498110和5634751中顯示和描述的緊固件商業(yè)實(shí)施例中所用的凹槽那樣較深。為了促進(jìn)凸頭榫尖和襯套凹槽之間的接合，需要深凹槽。不幸地，深凹槽的采用會(huì)削弱襯套的強(qiáng)度。在操作中，驅(qū)動(dòng)器將轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿且凸頭榫尖將接合襯套頭部的凹槽以求避免襯套相對于螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。盲側(cè)球凸的形成被認(rèn)為是由將螺桿旋入固定襯套促成的。
這種操作不能有效地形成盲側(cè)球凸以將多個(gè)工件夾緊，因?yàn)橥诡^榫尖將在這種現(xiàn)有技術(shù)緊固件安裝過程中呈凸輪形脫離凹槽。當(dāng)榫尖呈凸輪形脫離凹槽時(shí)，襯套相對于凸頭轉(zhuǎn)動(dòng)從而導(dǎo)致由于榫尖抵靠襯套頭部轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦作用而損壞凸頭榫尖。可以想見的是，由于榫尖在這樣一個(gè)系統(tǒng)中將經(jīng)受磨損，因此凸頭將需要頻繁更換。此外，從形成盲側(cè)球凸的立場來看，襯套相對于螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)是不希望存在的。通過這種方式不能獲得優(yōu)化的安裝性能和球凸形成的可靠性。
通過抵靠襯套頭部轉(zhuǎn)動(dòng)榫尖，襯套的轉(zhuǎn)動(dòng)也將導(dǎo)致襯套頭部的磨損或刮擦。這些結(jié)果不止是視覺外觀上的，還會(huì)惡化襯套的耐腐蝕性能。各種因素，如不適當(dāng)?shù)那蛲剐纬?、不一致的結(jié)構(gòu)夾持和剪切強(qiáng)度，會(huì)損害現(xiàn)有技術(shù)單面緊固件的完整性。
采用現(xiàn)有技術(shù)緊固件，緊固件的最終用戶試圖通過對安裝工具施加推力來避免榫尖從襯套凹槽中呈凸輪形脫離，以維持榫尖與襯套凹槽的接合?？梢韵胍姡S著對安裝工具施加這種作用力，最終用戶將變得疲勞。
與美國專利No.2971425特別不同的是，本發(fā)明套筒頭部的凹槽朝著盲側(cè)工件向后傾斜。這些凹槽用于接合設(shè)置在固定于標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)安裝工具上的凸頭組件的凸頭一端上的榫尖。這些榫尖也朝著盲側(cè)工件向后傾斜。傾斜榫尖與傾斜凹槽的接合特別有利于在本發(fā)明的單面緊固件安裝過程中避免套筒相對于銷部件的轉(zhuǎn)動(dòng)。傾斜榫尖和凹槽的應(yīng)用消除了呈凸輪形脫離。這樣，與美國專利No.2971425中設(shè)計(jì)所涉及的呈凸輪形脫離相關(guān)的問題也可消除。此外，通過使用向后傾斜的榫尖和凹槽而消除與現(xiàn)有技術(shù)緊固件相關(guān)的呈凸輪形脫離問題，本發(fā)明的凹槽比起顯示和描述在美國專利No.5498110和5634751中的緊固件商業(yè)實(shí)施例所用的深凹槽而言相對較淺。本發(fā)明的淺凹槽不像用于現(xiàn)有技術(shù)的深凹槽那樣顯著地削弱本發(fā)明的套筒。
此外，本發(fā)明銷部件的驅(qū)動(dòng)頭部具有設(shè)置在驅(qū)動(dòng)頭部外表面上的花鍵或螺紋。如這里所用的，術(shù)語″花鍵″意指花鍵或螺紋。這些花鍵用于接合固定在標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)安裝工具上的凸頭組件的花鍵驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)頭部和驅(qū)動(dòng)器之間的花鍵接合特別有利于在工具致動(dòng)期間朝著緊固件同時(shí)拉拔安裝工具以確保榫尖和凹槽之間適當(dāng)?shù)慕雍弦约翱赊D(zhuǎn)地扭轉(zhuǎn)銷部件以有效地形成緊固件的盲側(cè)球凸。銷部件和驅(qū)動(dòng)器之間花鍵接合的拉拔特征確保榫尖和凹槽之間接合的同時(shí)也消除了與美國專利No.2971425中設(shè)計(jì)所涉及的呈凸輪形脫離相關(guān)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種單面緊固件，在單面緊固件安裝過程中朝著單面緊固件拉拔安裝工具。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種單面緊固件，在單面緊固件安裝過程中安裝工具不會(huì)從單面緊固件中呈凸輪形脫離。
本發(fā)明的又一目的是提供一種單面緊固件，該單面緊固件具有一個(gè)帶有相對較淺凹槽的套筒元件，這種凹槽不會(huì)顯著削弱套筒。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種凸頭組件，該凸頭組件在單面緊固件安裝過程中朝著單面緊固件拉拔安裝工具。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種凸頭組件，該凸頭組件在單面緊固件安裝過程中不會(huì)從單面緊固件中呈凸輪形脫離。
本發(fā)明的某些目的是通過提供一種用來將多個(gè)工件固定在一起的單面緊固件實(shí)現(xiàn)的。工件具有可接近側(cè)工件和盲側(cè)工件。單面緊固件具有套筒，該套筒帶有在套筒一端形成內(nèi)螺紋的主體和位于套筒另一端的頭部。套筒的螺紋部鄰接于套筒的內(nèi)光滑部。套筒的螺紋部過渡到套筒的光滑部，且套筒的光滑部相對于套筒的螺紋部具有減小的壁厚。頭部具有多個(gè)設(shè)置在套筒頭部的后向傾斜凹槽，它們用于與多個(gè)后向傾斜榫尖相接合，這些榫尖設(shè)置于固定在安裝工具上的凸頭的一端。這些凹槽相對較淺。單面緊固件此外具有帶長柄的銷部件。該柄具有直的平滑部，該平滑部被接收于套筒的光滑部中，且銷部件一端的螺紋部螺紋接合于套筒的螺紋部。銷部件具有鄰接于位于套筒內(nèi)的柄的第一頭部，以及位于銷部件另一端的第二花鍵頭部。銷部件具有第一頭部和第二頭部之間的斷頸槽。斷頸槽用于響應(yīng)安裝工具施加于緊固件的相對旋轉(zhuǎn)作用力而在扭轉(zhuǎn)剪切力作用下折斷，該相對旋轉(zhuǎn)作用力促進(jìn)銷部件螺紋與套筒螺紋的螺紋結(jié)合，并使相對于套筒的螺紋部具有減小的壁厚、并鄰接盲側(cè)工件外表面的套筒部分變形為球凸。
本發(fā)明的其它一些目的是通過提供一種用來將多個(gè)工件固定在一起的可選擇單面緊固件實(shí)現(xiàn)的。單面緊固件具有通常為管狀的、接收在工件開口中的套筒主體。套筒主體具有向后突出而超過盲側(cè)工件的后向錐端，以及用于接合可接近側(cè)工件外表面的擴(kuò)大的主體頭部。頭部具有多個(gè)設(shè)置在套筒頭部的后向傾斜凹槽，它們用于與多個(gè)后向傾斜榫尖相接合，這些榫尖設(shè)置于固定在安裝工具上的凸頭的一端。這些凹槽相對較淺。單面緊固件還具有銷部件，它與以上段落中描述的銷部件一致。單面緊固件此外具有帶內(nèi)螺紋孔的螺母，其螺紋接合于銷部件的螺紋。螺母的一端處于鄰接套筒主體后向錐端的位置，用于相應(yīng)于安裝工具施加在緊固件上的相對安裝作用力而與套筒主體的后向錐端相接合，這促進(jìn)銷部件的螺紋與螺母的螺紋相互螺紋接合，并將螺母的一端變形為球凸，從而當(dāng)螺母被拉上套筒主體的后向錐端時(shí)，將多個(gè)工件固定在一起。
本發(fā)明的其它目的通過提供一個(gè)用于安裝上述任一單面緊固件的凸頭組件來實(shí)現(xiàn)。該凸頭組件具有凸頭、驅(qū)動(dòng)器、推頂器和彈簧。該凸頭具有內(nèi)孔，并且凸頭的一端具有多個(gè)設(shè)置于其上的后向傾斜榫尖，它們用于接合設(shè)置在單面緊固件套筒內(nèi)的后向傾斜凹槽。該凸頭的另一端用于固定到安裝工具。驅(qū)動(dòng)器具有內(nèi)孔，并且驅(qū)動(dòng)器的一端具有內(nèi)部布置花鍵的部分內(nèi)孔，該部分用于接合銷部件的花鍵頭部。該驅(qū)動(dòng)器的另一端用于固定到安裝工具。該驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在凸頭的內(nèi)孔中，并可在孔中相對于凸頭轉(zhuǎn)動(dòng)。該推頂器設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中，并用于在銷部件定位之后推頂其花鍵頭部。彈簧設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)孔中，且將相對軸向作用力施加于推頂器以使推頂器與銷部件的花鍵頭部相接合。


圖1是本發(fā)明緊固件的局部剖視圖，顯示了緊固件插入穿過多個(gè)工件的對準(zhǔn)開口之后的緊固件元件；圖2是本發(fā)明緊固件的局部剖視圖，顯示了緊固件插入穿過多個(gè)工件的對準(zhǔn)開口并被定位之后的緊固件元件；圖3是本發(fā)明套筒的等比例剖面視圖，顯示了設(shè)置在套筒頭部內(nèi)的多個(gè)傾斜凹槽；圖4是本發(fā)明凸頭的等比例仰視圖，顯示了設(shè)置在凸頭一端上的傾斜榫尖；圖5是本發(fā)明安裝工具的驅(qū)動(dòng)器剖視圖，顯示了設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的花鍵部；圖6是本發(fā)明緊固件和本發(fā)明凸頭組件的局部剖視圖，顯示了緊固件插入穿過多個(gè)工件的對準(zhǔn)開口之后的緊固件元件和與緊固件相接合的凸頭組件；以及圖7是本發(fā)明緊固件的花鍵頭部和凸頭組件的局部剖視圖，顯示了在緊固件已經(jīng)定位之后的這些元件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看圖1，緊固件10被顯示出包括銷部件12和套筒14。在緊固件工業(yè)中，銷部件12可以是指螺釘、螺桿、軸銷或桿件，套筒14可以是指襯套、螺母或螺母體。銷部件12具有長柄18，該柄延伸穿過一對工件24和26各自的對準(zhǔn)開口20和22以使其相互固定。位于柄18一端的螺紋部28用于螺紋接合套筒14的內(nèi)螺紋部30，該內(nèi)螺紋部為套筒14的一體的部分。柄18的螺紋部28的直徑小于鄰接于螺紋部28的柄18的光滑部32的直徑。銷部件12具有鄰接于光滑部32的頭部34，其在套筒14的外端貼合環(huán)形的、面向外側(cè)的錐座36。在圖示的特別構(gòu)造中，頭部34為截頭圓錐形，而錐座36為互補(bǔ)的錐形，從而使得銷部件12沉埋進(jìn)套筒14中。鄰接于頭部34并還形成銷部件12一部分的是另一頭部38，其具有可被連接至安裝工具上的適當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接合的花鍵或螺紋40。在頭部34和38之間的是斷頸槽41，其限定出銷部件12最薄弱的一點(diǎn)，該點(diǎn)用于在緊固件10已經(jīng)定位之后，響應(yīng)施加在頭部38上的旋轉(zhuǎn)作用力而在扭轉(zhuǎn)剪切力作用下折斷，從而在緊固件10定位后為銷部件12提供相對于套筒14齊平的構(gòu)造。
套筒14具有一個(gè)主體，該主體為帶光滑外表面的圓柱形狀，該表面以稍微的間隙配合或壓配合穿過工件24和26的開口20和22。套筒14在一端還具有頭部42，該頭部典型地沉埋得與可接近側(cè)工件24的外表面相齊平?？蛇x地，頭部42可從可接近側(cè)工件24的外表面突出。正如緊固件行業(yè)中眾所周知的，頭部42可具有圓頭、六角頭或其它適當(dāng)?shù)男螤?。套?4在該套筒14的另一端具有內(nèi)螺紋部30，該內(nèi)螺紋部30用于螺紋接合銷部件12的螺紋部28。螺紋部30具有比套筒14的內(nèi)光滑部46更大的厚度。光滑部46鄰近螺紋部30處的壁厚最大。在一個(gè)實(shí)施例中，光滑部46的厚度沿套筒14的錐形段48逐漸減小到盲側(cè)工件26外側(cè)的一個(gè)位置50。在這一位置50，套筒14的光滑部46的壁厚保持基本相同直至到達(dá)套筒14的頭部。用于形成球凸52的套筒14的錐形段48可選擇地經(jīng)過局部誘導(dǎo)退火以促進(jìn)球凸52的形成。此外，錐形段48促進(jìn)球凸52在緊固件10的基本全部夾緊范圍內(nèi)抵靠盲側(cè)工件26形成。在一個(gè)可選實(shí)施例中，光滑部46的厚度可通過套筒14內(nèi)的臺階(未示出)突然減小到一個(gè)壁厚，該壁厚基本保持相同直至到達(dá)套筒14的頭部42。對鄰接于工件26外表面且相對于螺紋部30而具有減小壁厚的套筒14的光滑部46可進(jìn)行局部誘導(dǎo)退火以促進(jìn)球凸52的形成。
參考圖3，套筒14的頭部42具有多個(gè)設(shè)置于其中的凹槽54，這些凹槽用于接收圖4中凸頭58的多個(gè)突出榫尖56。優(yōu)選地，凹槽54朝著盲側(cè)工件26向后傾斜并相對較淺。凹槽54的相對較淺的構(gòu)造不像現(xiàn)有技術(shù)單面緊固件中所用的深凹槽那樣顯著地削弱本發(fā)明的套筒14。多個(gè)凹槽54設(shè)置在套筒14的頭部42中而大致成環(huán)形定位。環(huán)形定位特別有利的是環(huán)形定位不會(huì)通過使用交叉凹槽而削弱頭部42。可選地，凹槽54可形成為任何允許套筒14的頭部42接合于榫尖56的形狀。例如，凹槽54可定位成六邊形、正方形、交叉狹槽形狀或單個(gè)狹槽形狀，只要凸頭58的榫尖56具有匹配的形狀。
同樣地，與凹槽54一樣，榫尖56的數(shù)量可變并可分布為多種不同的定位和形狀。多個(gè)榫尖56可形成為任何允許套筒14的頭部42與凸頭58相接合的構(gòu)造。在圖4中，榫尖56設(shè)置在凸頭58上且大致成環(huán)形定位。可選地，榫尖56可處于六邊形、正方形、交叉狹槽形狀或單個(gè)狹槽形狀的定位內(nèi)，只要套筒14的凹槽54具有匹配的形狀。優(yōu)選地，與凹槽54一樣，榫尖56朝著盲側(cè)工件26向后傾斜。正如前面提到的那樣，凹槽54和榫尖56的后向斜面特別有利于消除緊固件10安裝期間凸頭58從套筒14的呈凸輪形脫離。此外，榫尖56最好由不可變形材料制成從而使得榫尖56不會(huì)在緊固件10安裝過程中變形。
參考圖6，凸頭組件60被顯示出固定在標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)安裝工具(未示出)上。出于簡化各圖并描述本發(fā)明細(xì)節(jié)的目的，安裝工具的細(xì)節(jié)已被省略，需要注意的是，凸頭組件60可結(jié)合在多種標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)安裝工具上，當(dāng)然需對凸頭組件60做出小量修改以將凸頭組件60固定到這些安裝工具上。如圖6中可以看到的，凸頭組件60通常由凸頭58、驅(qū)動(dòng)器62、推頂器64和彈簧66組成。凸頭58具有用于接收驅(qū)動(dòng)器62的內(nèi)孔68，該驅(qū)動(dòng)器具有用于接收推頂器64和彈簧66的內(nèi)孔70。如圖4所示，凸頭58具有多個(gè)設(shè)置在該凸頭58一端的榫尖56。為了簡化圖4的外觀，凸頭58未顯示帶有設(shè)置在凸頭58上的凸緣，如圖6和7所示。驅(qū)動(dòng)器62設(shè)置在凸頭58的孔68內(nèi)。驅(qū)動(dòng)器62的孔70的一端為花鍵或螺紋72，它們用于接合銷部件12上互補(bǔ)形狀的花鍵或螺紋40。正如前面提到的那樣，驅(qū)動(dòng)器62和銷部件12的花鍵接合特別有利于向著套筒拉拔安裝工具以確保榫尖56與凹槽54之間可靠的工具接合。可選地，驅(qū)動(dòng)器62的外表面上為扳擰平面74。扳擰平面74用于接合標(biāo)準(zhǔn)工具，從而將驅(qū)動(dòng)器62的螺紋與標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)安裝工具(未示出)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(未示出)螺紋結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意到的是，安裝工具在安裝工具致動(dòng)期間可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器62，同時(shí)凸頭58相對于可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器62保持固定。推頂器64的功能是在緊固件10的定位結(jié)束之后推頂頭部38。推頂器64和彈簧66設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器62的孔70內(nèi)。彈簧66可壓縮地保持在推頂器64和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(未示出)之間。推頂器64具有第一直徑部78和第二直徑部80。推頂器64的第一直徑部78的直徑稍小于其上未設(shè)置花鍵72的內(nèi)孔70的直徑并大于其上設(shè)有花鍵72的內(nèi)孔70的直徑。推頂器64的第二直徑部80的直徑稍小于其上具有花鍵72的內(nèi)孔70的直徑，以在緊固件10已經(jīng)定位之后可使推頂器64的第二直徑部80穿過內(nèi)孔70的花鍵區(qū)域，從而從凸頭組件60推頂頭部38，如圖7所示。由于第一直徑部78的直徑大于其上具有花鍵72的內(nèi)孔70的直徑，緊固件10已經(jīng)定位之后推頂器64保持在內(nèi)孔70內(nèi)部。如圖7所示，推頂器64具有鄰接于第二直徑部80的頭部82，其用于貼合環(huán)形的、面向外側(cè)的錐座84，該錐座處于鄰接驅(qū)動(dòng)器62的花鍵72的區(qū)域。在圖示的特殊構(gòu)造中，頭部82為截頭圓錐形且錐座84為互補(bǔ)的錐形，從而使得在將頭部38從凸頭組件60推頂出去之后推頂器保持在驅(qū)動(dòng)器62之內(nèi)。
在將緊固件10安裝到工件24和26中之前，緊固件10被裝配好。參考圖1，裝配過程包括一系列步驟，其結(jié)果是套筒14的螺紋部與銷部件12螺紋結(jié)合。接著，套筒14的主體經(jīng)歷造窩工藝，其中套筒14主體外表面的一小部分抵靠銷部件12發(fā)生物理變形。造窩工藝導(dǎo)致套筒14材料的一小部分朝著銷部件12轉(zhuǎn)移，使其充分接合以避免安裝之后的振動(dòng)使銷部件12產(chǎn)生松動(dòng)。優(yōu)選地，造窩工藝在套筒的外表面上執(zhí)行，該表面鄰接于套筒14上與銷部件12螺紋接合的部分。之后完成緊固件10的裝配過程且緊固件10準(zhǔn)備用于安裝。
組裝后的緊固件10的安裝包括，利用緊固件10將多個(gè)工件24和26固定在一起。緊固件10被插入穿過工件24和26中對準(zhǔn)的開口20和22，其中套筒14的頭部42抵靠可接近側(cè)工件24的外表面，套筒14的螺紋部30的一部分從工件26延伸出去并鄰接于盲側(cè)工件26的外表面。
帶有凸頭組件60的旋轉(zhuǎn)安裝工具(未示出)用于使緊固件10定位。銷部件12的花鍵或螺紋40與驅(qū)動(dòng)器62的互補(bǔ)花鍵或螺紋72相接合?；谧罱K用戶對工具的致動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器62可旋轉(zhuǎn)地在凸頭58的孔68中被驅(qū)動(dòng)，同時(shí)凸頭58相對于驅(qū)動(dòng)器62保持固定。在工具致動(dòng)期間，銷部件12和凸頭組件60之間的花鍵接合同時(shí)向著緊固件10拉拔凸頭組件，以確保榫尖56與凹槽54之間的適當(dāng)接合，并可轉(zhuǎn)動(dòng)地扭轉(zhuǎn)銷部件12以有效地形成緊固件10的球凸52。頭部38的相對軸向運(yùn)動(dòng)在驅(qū)動(dòng)器62的不具有花鍵的內(nèi)徑70內(nèi)推動(dòng)推頂器64并壓縮彈簧66，如圖6所示。安裝工具致動(dòng)期間，由于銷部件12可轉(zhuǎn)動(dòng)地扭轉(zhuǎn)并且相對軸向作用力被施加于凸頭組件60，凸頭58的榫尖56與互補(bǔ)的套管14的凹槽54相接合，并由于凸頭58相對于被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器62保持固定，從而防止套筒14相對于凸頭58旋轉(zhuǎn)。此外，朝著盲側(cè)工件26的榫尖56和凸頭58的后向斜面在緊固件10安裝過程中防止凸頭58從凹槽54中呈凸輪形脫離。正如前面提到的那樣，利用本發(fā)明的方法，與美國專利No.2971425中的設(shè)計(jì)所涉及的呈凸輪形脫離相關(guān)的問題也可排除。
由于安裝工具轉(zhuǎn)動(dòng)銷部件12并保持套筒14固定，值得特別注意的是，套筒14的頭部42不會(huì)受到凸頭58的榫尖56的磨損或擦傷。由于緊固件10安裝期間維持在榫尖56和凹槽54之間的接合，套筒14相對于凸頭58無滑動(dòng)發(fā)生。凹槽54和榫尖56朝著盲側(cè)工件26向后傾斜，且其結(jié)果是，提供一致和可預(yù)見的結(jié)果并且套筒14和凸頭58之間沒有因呈凸輪形脫離而產(chǎn)生滑動(dòng)。
由安裝工具施加的安裝載荷導(dǎo)致銷部件12進(jìn)一步螺紋配合于套筒14同時(shí)使套筒14上相對于套筒14的螺紋部30具有減小壁厚的那部分發(fā)生變形，此部分鄰接于盲側(cè)工件26的外表面以形成圖2所示的球凸52。當(dāng)球凸52充分成形，銷部件12進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動(dòng)便停止。這時(shí)，扭轉(zhuǎn)載荷在銷部件12中積聚，斷頸槽41將在扭轉(zhuǎn)剪切力作用下折斷并如圖2和7所示隨頭部38而斷開。這時(shí)，彈簧66對推頂器64施加作用力，將斷開的頭部38從凸頭組件60中推頂出去。由于第一直徑部78的直徑大于其上具有花鍵72的內(nèi)孔70的直徑，緊固件10定位之后推頂器64仍然保持在內(nèi)孔70中。如圖2和7所示，頭部38對頭部42無任何損壞地從銷部件12上斷開。銷部件12的剩余部分與套筒14的頭部42的外表面相齊平。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，銷部件12的具有花鍵或螺紋40的頭部38、后向傾斜凹槽54和榫尖56，以及本發(fā)明中相對較淺的凹槽54可使用在多塊套筒單面緊固件中。例如，銷部件12的具有花鍵40的頭部38、后向傾斜凹槽54和榫尖56以及本發(fā)明中相對較淺的凹槽54可使用于在美國專利No.2971425、5498110和5634751中顯示和描述的單面緊固件中。這些專利中的內(nèi)容在本申請中作為參考結(jié)合使用就如在此作了充分說明。為了簡化起見，銷部件12的具有花鍵40的頭部38、后向傾斜凹槽54和榫尖56以及本發(fā)明中相對較淺的凹槽54在顯示和描述于美國專利No.2,971,425、5,498,110和5,634,751中的單面緊固件中的使用這里不再描述，需要注意的是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以利用本發(fā)明的教導(dǎo)來修改美國專利No.2,971,425、5,498,110和5,634,751中的緊固件。
上面已經(jīng)描述了目前的優(yōu)選實(shí)施例，可以理解的是，本發(fā)明可以是所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的其它實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于將多個(gè)工件固定在一起的單面緊固件，所述工件具有可接近側(cè)工件和盲側(cè)工件，單面緊固件包括套筒，帶有在套筒一端形成內(nèi)螺紋的主體和位于套筒另一端的頭部，所述套筒的螺紋部鄰接于套筒的內(nèi)光滑部，套筒的螺紋部過渡到套筒的光滑部，套筒的光滑部相對于套筒螺紋部具有減小的壁厚，頭部具有基本光滑的外表面，其帶有多個(gè)設(shè)置在套筒頭部基本光滑的外表面且基本呈環(huán)形定位的后向傾斜凹槽，所述凹槽用于與多個(gè)后向傾斜榫尖相接合，所述榫尖設(shè)置在固定于安裝工具的凸頭的一端上且基本呈環(huán)形定位；以及具有長柄的銷部件，所述柄具有接收在套筒光滑部內(nèi)的直的光滑部和位于銷部件一端的、螺紋接合于套筒螺紋部的螺紋部，所述銷部件具有與置于套筒中的所述柄相鄰接的第一頭部，以及位于銷部件另一端的第二花鍵頭部，所述銷部件具有處于第一頭部和第二頭部之間的斷頸槽，所述斷頸槽用于響應(yīng)安裝工具施加在緊固件上的相對旋轉(zhuǎn)作用力而在扭轉(zhuǎn)剪切力作用下折斷，所述旋轉(zhuǎn)作用力促使銷部件的螺紋與套筒的螺紋相互螺紋接合，套筒上相對于套筒螺紋部具有減小壁厚的部分鄰接于盲側(cè)工件的外表面，此部分經(jīng)過退火以促使其變形為球凸以相應(yīng)于安裝工具施加在緊固件上的旋轉(zhuǎn)作用力而將多個(gè)工件固定在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，套筒的壁厚沿著鄰接于套筒螺紋部的套筒光滑部逐步減小到一個(gè)地點(diǎn)，所述地點(diǎn)鄰接于盲側(cè)工件的外表面。
3.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，與套筒螺紋部相鄰接的套筒光滑部的壁厚借助于套筒內(nèi)的一個(gè)臺階被突然減小到一個(gè)相對于套筒螺紋部減小的壁厚。
4.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，凸頭具有多個(gè)由不可變形材料制成的榫尖。
5.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，還包括多個(gè)設(shè)置在套筒主體上的窩坑，以將部分套筒與銷部件物理接合從而使套筒與銷部件之間產(chǎn)生摩擦鎖合。
6.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，還包括一個(gè)凸頭組件，包括具有內(nèi)孔的凸頭，所述凸頭的一端具有多個(gè)設(shè)置于其上的后向傾斜榫尖，所述榫尖用于接合設(shè)置在套筒上的后向傾斜凹槽，且凸頭的另一端用于固定至安裝工具；具有內(nèi)孔的驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器的一端具有其內(nèi)部設(shè)置有花鍵的內(nèi)孔一部分，該部分用于接合銷部件的花鍵頭部，驅(qū)動(dòng)器的另一端用于固定至安裝工具，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在凸頭的內(nèi)孔中并可相對于凸頭而在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的推頂器，其用于在緊固件定位之后推頂銷部件的花鍵頭部；以及設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的彈簧，其對推頂器施加相對軸向作用力，以使推頂器與銷部件的花鍵頭部相接合。
7.如權(quán)利要求1所述的單面緊固件，其特征在于，所述凹槽相對較淺。
8.一種用于將多個(gè)工件固定在一起的單面緊固件，所述工件具有可接近側(cè)工件和盲側(cè)工件，單面緊固件包括接收在工件開口中的大致呈管狀的套筒主體，所述套筒主體具有向后突出超出盲側(cè)工件的后向錐端，以及用于接合可接近側(cè)工件外表面的擴(kuò)大的主體頭部，所述頭部具有帶多個(gè)后向傾斜凹槽的基本光滑外表面，所述凹槽設(shè)置在套筒頭部的基本光滑外表面內(nèi)且基本呈環(huán)形定位，所述凹槽用于接合多個(gè)設(shè)置在固定于安裝工具上的凸頭的一端且基本呈環(huán)形定位的后向傾斜榫尖；具有長柄的銷部件，所述柄具有接收在套筒主體內(nèi)的直的光滑部和位于向后突出超出盲側(cè)工件的銷部件一端的螺紋部，所述銷部件具有與置于該套筒中的所述柄相鄰接的第一頭部和位于銷部件另一端的第二頭部，所述銷部件具有處于第一頭部和第二頭部之間的斷頸槽，所述斷頸槽用于響應(yīng)安裝工具施加于緊固件的相對旋轉(zhuǎn)作用力而在扭轉(zhuǎn)剪切力作用下折斷；以及螺母，該螺母具有螺紋接合于銷部件螺紋的內(nèi)螺紋孔，所述螺母的一端鄰接于套筒主體的后向錐端并相應(yīng)于由安裝工具施加于緊固件的相對安裝作用力而與套筒主體的后向錐端相接合，所述相對安裝作用力促使銷部件的螺紋與螺母的螺紋相互螺紋接合，并使螺母的一端變形為球凸，從而在螺母被拉上套筒主體后向錐端時(shí)，將多個(gè)工件固定在一起。
9.如權(quán)利要求8所述的單面緊固件，其特征在于，凸頭具有多個(gè)由不可變形材料制成的榫尖。
10.如權(quán)利要求8所述的單面緊固件，其特征在于，還包括多個(gè)設(shè)置在螺母上的窩坑，以將螺母的一部分與銷部件物理接合從而使螺母和銷部件之間產(chǎn)生摩擦鎖合。
11.如權(quán)利要求8所述的單面緊固件，其特征在于，還包括一個(gè)凸頭組件，包括具有內(nèi)孔的凸頭，所述凸頭的一端具有多個(gè)設(shè)置于其上的后向傾斜榫尖，所述榫尖用于接合設(shè)置在套筒上的后向傾斜凹槽，且凸頭的另一端用于固定至安裝工具；具有內(nèi)孔的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的一端具有其內(nèi)部設(shè)置有花鍵的內(nèi)孔一部分，該部分用于接合銷部件的花鍵頭部，驅(qū)動(dòng)器的另一端用于固定至安裝工具，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在凸頭的內(nèi)孔中并可相對于凸頭而在內(nèi)孔中轉(zhuǎn)動(dòng)；設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的推頂器，用于在緊固件定位之后推頂銷部件的花鍵頭部；以及設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的彈簧，該彈簧對推頂器施加相對軸向作用力，以使推頂器與銷部件的花鍵頭部相接合。
12.如權(quán)利要求8所述的單面緊固件，其特征在于，所述凹槽相對較淺。
13.一種用于使單面緊固件定位的凸頭組件，所述單面緊固件用于將多個(gè)工件固定在一起，所述單面緊固件具有套筒和銷部件，套筒具有頭部，所述頭部具有基本光滑外表面且其上有多個(gè)基本呈環(huán)形定位的后向傾斜凹槽，銷部件具有花鍵頭部，所述頭部在單面緊固件已經(jīng)定位之后從單面緊固件上斷開，所述凸頭組件包括具有內(nèi)孔的凸頭，所述凸頭的一端具有多個(gè)設(shè)置在其上且基本呈環(huán)形定位的后向傾斜榫尖，所述榫尖用于接合設(shè)置在套筒的基本光滑外表面上的后向傾斜凹槽，且所述凸頭的另一端用于固定至安裝工具；具有內(nèi)孔的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的一端具有其內(nèi)部設(shè)置有花鍵的內(nèi)孔一部分，該部分用于接合銷部件的花鍵頭部，驅(qū)動(dòng)器的另一端用于固定至安裝工具，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在凸頭的內(nèi)孔中并可在內(nèi)孔中相對于凸頭轉(zhuǎn)動(dòng)；設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的推頂器，用于在緊固件定位之后推頂銷部件的花鍵頭部；以及設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)孔中的彈簧，該彈簧對推頂器施加相對軸向作用力，以使推頂器與銷部件的花鍵頭部相接合。
14.如權(quán)利要求13所述的凸頭組件，其特征在于，安裝工具接合到凸頭組件上。
15.如權(quán)利要求13所述的凸頭組件，其特征在于，單面緊固件的套筒用于響應(yīng)施加于單面緊固件的安裝作用力而變形為球凸。
16.如權(quán)利要求13所述的凸頭組件，其特征在于，還包括螺母，該螺母具有螺紋接合于銷部件的內(nèi)螺紋孔，所述螺母的一端用于響應(yīng)安裝工具施加在緊固件上的安裝作用力而接合所述套筒，所述安裝作用力促進(jìn)銷部件的螺紋與螺母的螺紋相互螺紋接合，并將螺母的一端變形為球凸，從而當(dāng)螺母被拉上套筒時(shí)，將多個(gè)工件固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于將多個(gè)工件(24，26)固定在一起的單面緊固件(10)，其具有套筒(14)和銷部件(12)。在可選實(shí)施例中，單面緊固件具有套筒、銷部件和螺母。套筒(14)具有多個(gè)后向傾斜凹槽(54)設(shè)置于其中的頭部(42)。凹槽(54)用于接合多個(gè)后向傾斜榫尖(56)，所述榫尖設(shè)置在固定于安裝工具上的凸頭(58)的一端上。銷部件(12)具有花鍵頭部(38)，所述頭部用于接合固定于安裝工具上的花鍵驅(qū)動(dòng)器(62)。銷部件(12)上的花鍵頭部(38)、花鍵驅(qū)動(dòng)器(62)、套筒(14)上的后向傾斜凹槽(54)和凸頭(58)上的后向傾斜榫尖(56)的使用消除了單面緊固件(10)安裝期間榫尖(56)從凹槽(54)中呈凸輪形脫離。還提供一種用于安裝單面緊固件(10)的凸頭組件(60)。
文檔編號F16B23/00GK1791493SQ200480013656
公開日2006年6月21日 申請日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者G·赫夫納格爾, G·M·李, R·G·托蘭斯 申請人:赫克國際公司