緊固件的制作方法
【專利摘要】一種緊固件包括主體，所述主體具有在第一端的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸并包括螺紋的通道。所述緊固件進(jìn)一步包括大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體的通道內(nèi)并且具有增大的頭部、斷裂凹槽、以及止擋肩，所述止擋肩配置成當(dāng)斷裂凹槽與增大的頭部的外表面大致平齊時(shí)導(dǎo)致對(duì)所述螺栓芯旋入主體的抵抗的突然增加。夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯增大的頭部鄰接。可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與主體的錐形斜面之間。
【專利說(shuō)明】緊固件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體上涉及用于裝配兩塊或多塊工件板的緊固件，尤其涉及這樣的單面緊固件:所述單面緊固件(blind fastener)具有幾乎不需要(即使需要的話也很小)安裝后的刮削或者填充的安裝平齊度。
【背景技術(shù)】
[0002]需要平齊外部機(jī)身接頭以使得空氣動(dòng)力阻力最小。因此期望避免機(jī)械緊固件的任何部分超過(guò)所述緊固件所安裝的工件外板的表面突出。最好也避免所述緊固件的任何部分凹入所述工件內(nèi)或者相較于所述緊固件的剩余部分凹陷。所述緊固件的所有部分和所述工件外板的表面都在相同平面中稱為所述緊固件的“平齊”。用諸如實(shí)心鉚釘、鎖定螺栓、和具有螺母的螺紋銷(xiāo)的傳統(tǒng)緊固件容易達(dá)成平齊目標(biāo)。許多牽引式單面緊固件也顯示出可接受的安裝平齊。然而，螺紋盲螺栓總是遭受需要具有變化多達(dá)0.103英寸的螺栓芯折斷位置，以使得在某些夾持條件下，所述螺栓芯或者高于所述外板的表面突出這一數(shù)量，或者如果所述折斷位置定位成決不高于所述緊固件增大的主體頭部的暴露的外表面斷裂，則所述螺栓芯在低處斷裂，藉此留下達(dá)0.103英寸深的凹洞。不論哪種情況，所述緊固件時(shí)常需要對(duì)所述突出螺栓芯的銑削或者對(duì)所述凹洞的填充(鑄封)以產(chǎn)生期望的所述螺栓芯大致與增大的主體頭部的外表面平齊的空氣動(dòng)力平齊水平。
[0003]凸頭緊固件用在并非空氣動(dòng)力上關(guān)鍵的區(qū)域以及地面(例如非飛行設(shè)備)上。期望的是用凸頭緊固件來(lái)限制所述螺栓芯高于主體頭部表面頂端的突出，以便避免鉤住衣物或?qū)е聦?duì)人員的傷害。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有幾乎不需要(即使需要的話也很小)安裝后的刮削或者填充的安裝平齊度的單面緊固件，以使得空氣動(dòng)力阻力最小。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面提供一種緊固件，包括:主體，所述主體具有在第一端的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的通道；大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體的通道內(nèi)并且具有增大的頭部、斷裂凹槽、以及止擋肩，所述止擋肩配置成當(dāng)所述斷裂凹槽與所述主體的增大的頭部的外表面大致平齊時(shí)導(dǎo)致對(duì)所述螺栓芯旋入所述主體的抵抗的突然增加；夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯的增大的頭部鄰接；可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與主體的錐形斜面之間；以及用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置。
[0006]當(dāng)安裝所述緊固件時(shí)，所述主體的錐形斜面鄰接所述螺栓芯的止擋肩并且所述螺栓芯在所述斷裂凹槽處斷開(kāi)。[0007]使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷高于在已安裝的緊固件中引起最小要求的預(yù)加載所需的載荷。
[0008]使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷在1/16英寸的皺縮范圍內(nèi)不超過(guò)25%進(jìn)行變化。
[0009]所述夾持補(bǔ)償件的最小硬度大于所述可變形套筒的最小硬度。
[0010]所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
[0011]所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的所述端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
[0012]所述止擋肩是配置成在預(yù)定載荷下分離的易碎止擋環(huán)的形式。
[0013]本實(shí)用新型另一方面提供一種緊固件，包括:主體，所述主體具有在第一端的具有外表面的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的主體通道；螺紋嵌入件，所述螺紋嵌入件配置在所述主體內(nèi)并且具有沿其長(zhǎng)度延伸的嵌入件通道；大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體通道和所述嵌入件通道內(nèi)，其中所述螺栓芯包括增大的頭部、斷裂凹槽、以及止擋肩，所述止擋肩配置成當(dāng)所述斷裂凹槽與所述主體的增大的頭部的外表面大致平齊時(shí)導(dǎo)致對(duì)所述螺栓芯旋入所述螺紋嵌入件的抵抗的突然增加；夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯增大的頭部鄰接；可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與所述主體的錐形斜面之間；以及用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置。
[0014]當(dāng)安裝所述緊固件時(shí)，所述螺紋嵌入件的端部鄰接所述螺栓芯的止擋肩并且所述螺栓芯在所述斷裂凹槽處斷開(kāi)。
[0015]使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷高于在已安裝的緊固件中引起最小要求的預(yù)加載所需的載荷。
[0016]使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷在1/16英寸的皺縮范圍內(nèi)不超過(guò)25%進(jìn)行變化。
[0017]所述夾持補(bǔ)償件的最小硬度大于所述可變形套筒的最小硬度。
[0018]所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
[0019]所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的所述端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
[0020]本實(shí)用新型的又一方面提供一種緊固件，包括:主體，所述主體具有在第一端的具有外表面的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的通道；大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體的通道內(nèi)并且具有增大的頭部、斷裂凹槽、易碎止擋環(huán)，所述易碎止擋環(huán)配置成當(dāng)所述緊固件在低于最小夾持條件下安裝時(shí)從所述螺栓芯分離；夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯增大的頭部鄰接；可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與所述主體的錐形斜面之間；以及用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置；其中，當(dāng)所述緊固件在其設(shè)計(jì)夾持范圍內(nèi)安裝時(shí)，所述螺栓芯大致與所述主體的增大的頭部的外表面平齊斷裂，并且當(dāng)所述緊固件在夾持不足條件下安裝時(shí)，所述螺栓芯高于所述主體的增大的頭部的外表面至少0.0lO英寸斷裂。
[0021]當(dāng)所述緊固件在最小夾持條件下安裝時(shí)，所述易碎止擋環(huán)分離以允許所述螺栓芯高于所述主體的增大的頭部的外表面至少0.010英寸斷裂。
[0022]所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
[0023]所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
[0024]采用本實(shí)用新型的緊固件，使得緊固件在整個(gè)具有大致均勻水平的殘余夾緊載荷的推薦的或設(shè)計(jì)的夾持范圍內(nèi)產(chǎn)生了可預(yù)見(jiàn)的且始終平齊的安裝，并且使得對(duì)安裝后的銑削或鑄封的需要最小。所述緊固件也提供了選擇組件材料的靈活性以使得重量、成本、或者諸如材料不相容性的其他參數(shù)最小。更進(jìn)一步地，提供了可靠的方式來(lái)標(biāo)記不可接受的松脫安裝。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1A是緊固件的示意性實(shí)施例的側(cè)立面視圖，該緊固件可用于連接形成工件的兩塊或更多塊板，其中所述緊固件總體上包括螺栓芯、主體、套筒、驅(qū)動(dòng)螺母、以及夾持補(bǔ)償件；
[0026]圖1B是大體上沿圖1A的1B-1B線取得的剖視圖；
[0027]圖2A是圖1A和IB的螺栓芯的側(cè)立面視圖；
[0028]圖2B是圖1A和IB的螺栓芯的底面透視圖；
[0029]圖3A是圖1A和IB的主體的透視圖；
[0030]圖3B是圖1A和IB的主體的側(cè)立面視圖；
[0031]圖3C是大體上沿圖3A的3C-3C線取得的所述主體的剖視圖；
[0032]圖4A是圖1A和IB的套筒的透視圖；
[0033]圖4B是大體上沿圖4A的4B-4B線取得的所述套筒的剖視圖；
[0034]圖5A是圖1A和IB的夾持補(bǔ)償件的透視圖；
[0035]圖5B是大體上沿圖5A的5B-5B線取得的所述夾持補(bǔ)償件的剖視圖；
[0036]圖6A是圖1A和IB的緊固件在最小夾持條件下安裝后的側(cè)立面視圖；
[0037]圖6B是大體上沿圖6A的6B-6B線取得的剖視圖；
[0038]圖7A是圖1A和IB的緊固件在最大夾持條件下安裝后的側(cè)立面視圖；
[0039]圖7B是大體上沿圖7A的7B-7B線取得的剖視圖；
[0040]圖8A是緊固件供選擇的實(shí)施例的主體的透視圖，其中易碎驅(qū)動(dòng)螺母與所述主體成為一體；
[0041]圖8B和8C是圖8A的主體的側(cè)立面視圖；
[0042]圖9A是具有螺栓芯的緊固件的另一實(shí)施例的側(cè)立面視圖，該螺栓芯接合定位在所述主體的增大的頭部?jī)?nèi)的螺紋嵌入件；
[0043]圖9B是大體上沿圖9A的9B-9B線取得的剖視圖；
[0044]圖1OA是緊固件又一實(shí)施例的側(cè)立面視圖，其中止擋肩形成為從所述螺栓芯向外延伸的易碎止擋環(huán)；
[0045]圖1OB是大體上沿圖1OA的10B-10B線取得的剖視圖；
[0046]圖1lA是圖1OA和IOB的緊固件在夾持不足(under-grip)條件下安裝后的側(cè)立面視圖；
[0047]圖1lB是大體上沿圖1lA的11B-11B線取得的剖視圖；
[0048]圖12A-12D分別示出了對(duì)于假設(shè)的低于最小夾持、最小夾持、最大夾持、以及超過(guò)最大夾持的條件下典型的力矩對(duì)螺栓芯旋轉(zhuǎn)的圖；
[0049]圖13A是圖12A和12B的低于最小夾持和最小夾持圖形的疊加；并且
[0050]圖13B是圖12C和12D的最大夾持和超過(guò)最大夾持圖形的疊加。
[0051]考慮如下的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型其他的方面和優(yōu)勢(shì)將變得明顯，其中相似結(jié)構(gòu)具有相同或相似的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0052]參見(jiàn)圖1A和1B，依照本實(shí)用新型的緊固件或盲螺栓30的第一實(shí)施例包括大體圓筒形的主體32、螺栓芯70、可變形套筒90、夾持補(bǔ)償件110、以及驅(qū)動(dòng)螺母130。
[0053]參見(jiàn)圖1B和3C，通孔34穿過(guò)主體32的中央部分延伸。形成所述通孔34的壁的內(nèi)表面36被攻螺紋以用于與所述螺栓芯70接合，如下文中將更詳細(xì)討論的?？蛇x擇地，所述內(nèi)表面36的僅一部分可被攻螺紋。所述主體32進(jìn)一步包括配置在主體32第一端42的增大的頭部40和配置在主體32第二端46的錐形斜面44。如最好在圖3A中所見(jiàn)的，具有四個(gè)徑向延伸的凹口 50的中心凹口 48形成于所述增大的頭部40內(nèi)，如下文中將更詳細(xì)討論的。
[0054]如最好在圖認(rèn)、18、2八、和28中所見(jiàn)的，大體圓柱形的螺栓芯70同心地配置在主體32的通孔34內(nèi)。如最好在圖2A和2B中所見(jiàn)的，所述螺栓芯70包括被攻螺紋的第一端72和未被攻螺紋且包括增大的頭部75的第二端74。所述螺栓芯70可在第一端72與未被攻螺紋的第二端74之間攻螺紋。可選擇地，所述螺栓芯70可包括任意數(shù)量的被攻螺紋的和/或未被攻螺紋的段。所述螺栓芯70的第一端72包括用于由工具來(lái)接合的相反的扳擰表面76，如下文中將更詳細(xì)討論的。
[0055]仍參見(jiàn)圖2A和2B，斷裂凹槽78在第一和第二端72、74之間配置在螺栓芯70內(nèi)。所述第一端72形成終止于斷裂凹槽78的針尾(pintail)80，所述針尾80在完全安裝時(shí)分離并被丟棄，如下文中將討論的。由環(huán)形凸緣形成的止擋肩82配置在未被攻螺紋端74與斷裂凹槽78之間。盡管止擋肩82描繪為環(huán)形凸緣，所述止擋肩82可以以其他任何合適的方式形成。
[0056]參見(jiàn)圖認(rèn)、川、44、和48，所述可變形套筒90具有大體圓柱形的外輪廓并且包括在所述套筒90的第一和第二端94、96之間延伸的大體圓柱形的通孔92。在示意性實(shí)施例中，所述通孔92在第一端94可具有埋頭孔98。更具體地說(shuō)，所述通孔92可具有階梯狀直徑，所述階梯狀直徑在第一端94的直徑Dl大于在第二端96的直徑D2。所述埋頭孔98配置成在所述緊固件30的安裝期間膨脹成球狀，如下文中將更詳細(xì)討論的。在示意性實(shí)施例中，所述埋頭孔98可選擇性地保持延展性的和/或塑料材料的單獨(dú)的嵌入件，所述嵌入件幫助控制所述套筒90膨脹成球狀。在另一示意性實(shí)施例中，所述通孔92可具有恒定的直徑。盡管所述套筒90圖示為具有圓柱形的通孔92和圓柱形的埋頭孔98，其他合適的形狀和/或結(jié)構(gòu)是可能的。
[0057]如圖1A、1B、5A、和5B中所見(jiàn)，所述夾持補(bǔ)償件110包括大體圓筒形的主體112，所述大體圓筒形的主體112具有在其第一和第二端116、118之間延伸的大體圓柱形的通孔114。第一增大的、向外延伸的環(huán)形凸緣120配置在所述夾持補(bǔ)償件110的第一端116并且第二增大的、向外延伸的環(huán)形凸緣122可選擇地配置在所述夾持補(bǔ)償件110的第二端118。所述夾持補(bǔ)償件110進(jìn)一步包括配置在第一和第二端116、118之間的膨脹成球狀區(qū)124。
[0058]所述夾持補(bǔ)償件110可由諸如鈦或鈦合金的重量較輕的材料制成以用于重量要求苛刻的應(yīng)用。作為選擇地，諸如AISI303Se的較低成本的易切削材料可用于成本要求苛刻的應(yīng)用。
[0059]參見(jiàn)圖1A和1B，驅(qū)動(dòng)螺母130包括可在所述驅(qū)動(dòng)螺母130的第一和第二端134、136之間攻螺紋的通孔132?？蛇x擇地，諸如在第二端136的所述通孔132的一部分或多部分可以是未被攻螺紋的。如最好在圖1A中所見(jiàn)的，所述驅(qū)動(dòng)螺母130包括用于由工具接合的多個(gè)外扳擰表面138，如下文中將更詳細(xì)討論的。
[0060]如圖1A和IB中所見(jiàn)，在所述大體圓柱形的螺栓芯70穿過(guò)所述大體圓筒形的主體32、可變形套筒90、夾持補(bǔ)償件110、以及驅(qū)動(dòng)螺母130中的每個(gè)配置的狀態(tài)下，所述緊固件30被組裝。所述主體32大體配置在螺栓芯70中央部分上。所述可變形套筒90的第一端94鄰近所述主體32的第二端46或者與所述主體32的第二端46接觸，并且所述套筒90配置在主體32的第二端46與螺栓芯70的第二端74之間。所述夾持補(bǔ)償件110的第一端116鄰近所述可變形套筒90的第二端96或者與所述可變形套筒90的第二端96接觸，并且所述夾持補(bǔ)償件110的第二端118在螺栓芯70的第二端74鄰近增大的頭部75或者與增大的頭部75接觸。所述驅(qū)動(dòng)螺母130的第二端136配置成鄰近主體32的增大的頭部40。
[0061]所述緊固件30安裝在形成工件150的兩塊或多塊板內(nèi)。此處公開(kāi)的緊固件30可插入并且合適地安裝在具有在最小夾持厚度與最大夾持厚度之間的范圍變化的厚度的工件150內(nèi)，其中對(duì)于特定長(zhǎng)度的緊固件，最大夾持通常限定為比最小夾持大1/16英寸。當(dāng)提到最小夾持條件時(shí)，意味著所述緊固件30安裝在具有用于特定長(zhǎng)度的緊固件30的最小夾持厚度的工件150內(nèi)。同樣，當(dāng)提到最大夾持條件時(shí)，意味著所述緊固件30安裝在具有最大夾持厚度的工件150內(nèi)。低于最小夾持指的是未達(dá)到最小夾持的條件，這是不期望的。超過(guò)最大夾持指的是超出最大夾持的條件，這也是不期望的。盡管此處公開(kāi)了具有具體設(shè)計(jì)的夾持范圍的特定緊固件，本實(shí)用新型的原理可用于具有任意設(shè)計(jì)的夾持范圍的緊固件。進(jìn)一步地，某些緊固件可具有例如1/16英寸的設(shè)計(jì)夾持范圍，以及例如3/32英寸的可用夾持范圍。對(duì)于這種緊固件，需要為這種緊固件“標(biāo)記”的松脫條件將會(huì)是所述可用夾持范圍之外的安裝。
[0062]所述緊固件30用本領(lǐng)域已知的盲螺栓安裝工具來(lái)安裝。所述工件150大體由兩個(gè)或更多個(gè)材料片或材料板，或者兩個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)件組成。在將所述緊固件30安裝在所述工件150內(nèi)之前，所述緊固件30插入在形成工件150的板中對(duì)齊的孔洞中。使用工具來(lái)限制所述驅(qū)動(dòng)螺母130使其不旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)螺母130被壓至與所述主體32增大的頭部40接觸或者插入增大的頭部40中的凹口 50內(nèi)，藉此也限制所述主體32使其不旋轉(zhuǎn)。作為選擇地，所述主體32可通過(guò)將所述安裝工具的一部分直接插入增大的頭部中的凹口 50中；通過(guò)與主體32成為一體的被限制的驅(qū)動(dòng)螺母；通過(guò)主體在工件150孔洞內(nèi)的過(guò)盈配合；和/或通過(guò)任何其他合適的方式來(lái)限制。對(duì)于凸出的頭部主體或者可能是非圓的其他緊固件的主體，所述主體可通過(guò)先前記錄的任何方式或者通過(guò)接合主體頭部上相應(yīng)形狀的六角形或非圓槽口工具來(lái)限制使其不能旋轉(zhuǎn)。
[0063]所述主體32被限制的情況下，所述安裝工具的另一部分接合螺栓芯70的扳擰表面76以旋轉(zhuǎn)所述螺栓芯70。所述螺栓芯70關(guān)于所述被限制的主體32的旋轉(zhuǎn)使得所述螺栓芯70穿過(guò)所述主體32向內(nèi)(朝向所述工件150)前進(jìn)。隨著螺栓芯70穿過(guò)主體32移動(dòng)，所述螺栓芯70增大的頭部75朝向所述工件150推動(dòng)夾持補(bǔ)償件110和可變形套筒90。更具體地說(shuō)，當(dāng)在設(shè)計(jì)夾持范圍內(nèi)安裝時(shí)，所述螺栓芯70穿過(guò)主體32前進(jìn)，直至在主體32的第二端46的錐形斜面44與螺栓芯70的止擋肩82鄰接。所述套筒90的第一端94向上移動(dòng)并移到配置在主體32第二端46的錐形斜面44上，直至套筒90的第一端94與工件150接觸。在那一點(diǎn)上，螺栓芯70進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)抵靠工件150壓縮所述套筒90以形成單面緊固頭160，如圖6A-7B中所見(jiàn)。所述單面緊固頭160形成后，使所述螺栓芯70前進(jìn)所必要的力矩進(jìn)一步上升超過(guò)斷裂凹槽78的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，導(dǎo)致螺栓芯70的針尾80從已安裝的緊固件30上分離。所述緊固件30完全安裝后，當(dāng)所述主體32的第二端44抵靠所述螺栓芯70的止擋肩82時(shí)，螺栓芯70中的斷裂凹槽78定位成大致與主體32增大的頭部40的外表面162平齊。
[0064]在安裝期間，所述夾持補(bǔ)償件110配置成必要時(shí)皺縮以適應(yīng)不同的工件厚度。例如，圖6A和6B描繪了安裝在這樣的工件150中的緊固件30:所述工件150具有與用于特定長(zhǎng)度的緊固件30的最小夾持對(duì)應(yīng)的厚度。在這種夾持條件下，所述夾持補(bǔ)償件110極少皺縮，如果真有的話。如圖7A和7B中所見(jiàn)，當(dāng)所述緊固件30安裝在較厚工件150中時(shí)，由于在板的盲側(cè)表面163與螺栓芯70增大的頭部75之間較少的空間是可用的，所述夾持補(bǔ)償件110皺縮至較大程度。在示意性實(shí)施例中，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷高于在已安裝的緊固件30中引起最小要求的預(yù)加載所需的載荷。在另一示意性實(shí)施例中，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷在1/16英寸的皺縮范圍內(nèi)不超過(guò)25%進(jìn)行變化。
[0065]采用帶螺紋盲螺栓時(shí)，時(shí)常有必要在已安裝的緊固件中引起并維持高水平的預(yù)加載以避免使用中接頭的滑動(dòng)。例如，1/4英寸盲螺栓通常需要維持1000與1600磅之間——大約是所述緊固件要求的極限拉伸強(qiáng)度的一半——的預(yù)加載水平或者殘余夾緊載荷。因此，所述夾持補(bǔ)償件110應(yīng)能夠在稍高于要求的預(yù)加載的大致恒定的壓縮載荷下皺縮。如果所述皺縮載荷以過(guò)大速率逐漸減小，則會(huì)冒已安裝的緊固件具有小于期望水平的預(yù)加載的風(fēng)險(xiǎn)，或者如果所述皺縮載荷以過(guò)大速率逐漸增加，則會(huì)導(dǎo)致在螺栓芯的斷裂凹槽變得與增大的主體頭部的外表面平齊之前，所述螺栓芯的易碎部分分離。在示意性實(shí)施例中，所述皺縮載荷等于或稍大于要求的預(yù)加載，但小于要求的極限拉伸強(qiáng)度。
[0066]在示意性實(shí)施例中，所述止擋肩82可導(dǎo)致在主體32的第二端46的錐形斜面44的變形，藉此導(dǎo)致增加的摩擦以及在螺栓芯70與主體32之間可能的機(jī)械鎖閉，以使得提高了對(duì)使用中(安裝后)松動(dòng)的抵抗。例如在錐形端44的形成主體32的材料可向內(nèi)變形進(jìn)入由止擋肩82形成的凹槽166內(nèi)。作為選擇地，主體32內(nèi)表面36上的螺紋可被壓縮到螺栓芯70的螺紋上。
[0067]在示意性實(shí)施例中，所述套筒90的第二端96可被施以應(yīng)變硬化以抵抗在夾持補(bǔ)償件Iio的凸緣120上的擴(kuò)脹(“tuliping”)。例如，套筒90第二端96的外徑可被機(jī)加工得尺寸過(guò)大，并且在退火處理后，所述套筒90可被推動(dòng)穿過(guò)精整模。這種工藝的變化可涉及其他精整方法，諸如卷邊或輥軋成形套筒90的第二端96，或者在退火處理后將套筒90的內(nèi)徑機(jī)加工至較小直徑并且重新調(diào)整該內(nèi)徑的尺寸。
[0068]在另一示意性實(shí)施例中，套筒90的第二端可通過(guò)選擇的熱處理制造得比所述套筒90的剩余部分硬。在示意性實(shí)施例中，所述套筒的第一端94可感應(yīng)退火并且/或者套筒90的第二端96可感應(yīng)淬火。
[0069]在供選擇的示意性實(shí)施例中，如圖8A-8C中所見(jiàn)，所述主體32可包括并入主體32增大的頭部40或與主體32增大的頭部40成為一體的驅(qū)動(dòng)螺母180。在進(jìn)一步供選擇的示意性實(shí)施例中，代替驅(qū)動(dòng)螺母130或180，所述主體32增大的頭部40的外表面可包含用于限制所述主體32使其不能旋轉(zhuǎn)的凹口或突出物。
[0070]在又一示意性實(shí)施例中，如圖9A和9B中所見(jiàn)，緊固件188的主體32的通孔34可增大成使得在螺栓芯70與主體32的內(nèi)表面36之間形成間隙190。驅(qū)動(dòng)螺母192可與驅(qū)動(dòng)螺母130相似，除了所述驅(qū)動(dòng)螺母192包括從驅(qū)動(dòng)螺母192的第二端136延伸的中空螺紋嵌入件194。當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)螺母192圍繞螺栓芯70配置時(shí)，所述螺紋嵌入件194延伸進(jìn)入螺栓芯與主體32的內(nèi)表面36之間的間隙190中。如上所討論的，所述驅(qū)動(dòng)螺母180可通過(guò)此處公開(kāi)的任何方式，例如通過(guò)過(guò)盈配合或任何其他合適的方式來(lái)限制所述主體32使其不旋轉(zhuǎn)。
[0071]圖1OA和IOB中示出緊固件200的另一示意性實(shí)施例。圖1OA和IOB的所述緊固件200與圖1A和IB的緊固件30相似，除了易碎止擋環(huán)202形成為螺栓芯70的一部分并且可配置成在特定載荷下斷裂。
[0072]參見(jiàn)圖12A-13B，示出在用于如圖10A-11B中所見(jiàn)的1/4英寸直徑的緊固件200的四個(gè)不同的夾持條件下使螺栓芯70穿過(guò)主體32前進(jìn)所需的力矩。在這個(gè)假設(shè)示例中，安裝力矩，即分離螺栓芯70的針尾80所需的力矩為80英寸磅。在最大夾持(圖12C)和超過(guò)最大夾持條件(圖12D)下，所述夾持調(diào)節(jié)件在大約45英寸磅的施加的力矩下皺縮。所述緊固件200配置成使得充當(dāng)止擋肩的止擋環(huán)202在旋轉(zhuǎn)121/2圈后與在主體32的第二端46的錐形斜面44接觸并且使得在旋轉(zhuǎn)13圈后使螺栓芯70的針尾80分離。在圖12D的超過(guò)最大夾持條件下，所述安裝在螺栓芯70的12圈旋轉(zhuǎn)后終止，引起螺栓芯70低于平齊斷裂。
[0073]在最大(圖12C)和最小夾持(圖12B)條件下，所述螺栓芯70在螺栓芯旋轉(zhuǎn)13圈后達(dá)到了使螺栓芯70大致平齊斷裂的80英寸磅的力矩。
[0074]在低于最小夾持條件(圖11AU1BJP 12A)下，所述螺栓芯70的止擋肩82在旋轉(zhuǎn)1272圈后與主體32的錐形斜面44鄰接，但因?yàn)橛商淄?0成形所承受的載荷低于某閾值，所述止擋環(huán)202承擔(dān)了來(lái)自螺栓芯70的更大份額的反作用載荷。例如，如果在這個(gè)低于最小夾持條件下在螺栓芯旋轉(zhuǎn)1272圈后使套筒90成形所需的載荷為1175磅，但對(duì)于1500磅的螺栓芯驅(qū)動(dòng)力而言施加的力矩升至60英寸磅，則所述止擋環(huán)202經(jīng)受了 325磅力的剪切載荷。如果所述止擋環(huán)202已配置成在325磅下分離，則進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)螺栓芯70將導(dǎo)致所述止擋環(huán)202從所述螺栓芯70分離，藉此導(dǎo)致斷裂凹槽78越過(guò)主體32增大的頭部40的外表面202。這個(gè)條件向用戶表明:所述緊固件在低于最小夾持條件下安裝。這個(gè)示例中，施加的力矩與驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系已假定為施加的每英寸磅的力矩產(chǎn)生25磅的驅(qū)動(dòng)力。[0075]此處的緊固件在貫穿具有大致均勻水平的殘余夾緊載荷的推薦的或設(shè)計(jì)的夾持范圍內(nèi)產(chǎn)生了可預(yù)見(jiàn)的且始終平齊的安裝，并且使得對(duì)安裝后的銑削或鑄封的需要最小。所述緊固件也提供了選擇組件材料的靈活性以使得重量、成本、或者諸如材料不相容性的其他參數(shù)最小。更進(jìn)一步地，此處公開(kāi)的某些實(shí)施例提供了可靠的方式來(lái)標(biāo)記不可接受的松脫(out of grip)安裝。
[0076]此處描述的任何實(shí)施例可修改成包括與其他實(shí)施例相結(jié)合公開(kāi)的或此處總體上所公開(kāi)的任何結(jié)構(gòu)或方法。
[0077]此外，盡管可貫穿本說(shuō)明書(shū)使用諸如上面、下面等的方向術(shù)語(yǔ)，應(yīng)當(dāng)理解的是這些術(shù)語(yǔ)不是限定性的并且僅在此處用以表達(dá)不同元件關(guān)于彼此的定向。
[0078]鑒于前面的描述，針對(duì)本實(shí)用新型的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯然的。因此，本描述解釋為僅為示意性的，并且就使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本實(shí)用新型并且教導(dǎo)實(shí)施本實(shí)用新型的最佳方式這一目的而呈現(xiàn)。保留針對(duì)所附權(quán)利要求范圍內(nèi)全部修改的專用權(quán)。
【權(quán)利要求】
1.一種緊固件，其特征在于，包括: 主體，所述主體具有在第一端的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的通道； 大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體的通道內(nèi)并且具有增大的頭部、斷裂凹槽、以及止擋肩，所述止擋肩配置成當(dāng)所述斷裂凹槽與所述主體的增大的頭部的外表面大致平齊時(shí)導(dǎo)致對(duì)所述螺栓芯旋入所述主體的抵抗的突然增加； 夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯的增大的頭部鄰接； 可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與主體的錐形斜面之間；以及 用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，當(dāng)安裝所述緊固件時(shí)，所述主體的錐形斜面鄰接所述螺栓芯的止擋肩并且所述螺栓芯在所述斷裂凹槽處斷開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷高于在已安裝的緊固件中引起最小要求的預(yù)加載所需的載荷。
4.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷在1/16英寸的皺縮范圍內(nèi)不超過(guò)25%進(jìn)行變化。
5.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述夾持補(bǔ)償件的最小硬度大于所述可變形套筒的最小硬度。
6.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
7.如權(quán)利要求6所述的緊固件，其特征在于，所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的所述端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其特征在于，所述止擋肩是配置成在預(yù)定載荷下分離的易碎止擋環(huán)的形式。
9.一種緊固件，其特征在于，包括: 主體，所述主體具有在第一端的具有外表面的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的主體通道； 螺紋嵌入件，所述螺紋嵌入件配置在所述主體內(nèi)并且具有沿其長(zhǎng)度延伸的嵌入件通道； 大體圓柱形的螺栓芯，所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體通道和所述嵌入件通道內(nèi)，其中所述螺栓芯包括增大的頭部、斷裂凹槽、以及止擋肩，所述止擋肩配置成當(dāng)所述斷裂凹槽與所述主體的增大的頭部的外表面大致平齊時(shí)導(dǎo)致對(duì)所述螺栓芯旋入所述螺紋嵌入件的抵抗的突然增加； 夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯增大的頭部鄰接； 可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與所述主體的錐形斜面之間；以及用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征在于，當(dāng)安裝所述緊固件時(shí)，所述螺紋嵌入件的端部鄰接所述螺栓芯的止擋肩并且所述螺栓芯在所述斷裂凹槽處斷開(kāi)。
11.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征在于，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷高于在已安裝的緊固件中引起最小要求的預(yù)加載所需的載荷。
12.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征在于，使所述夾持補(bǔ)償件皺縮所需的載荷在1/16英寸的皺縮范圍內(nèi)不超過(guò)25%進(jìn)行變化。
13.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征在于，所述夾持補(bǔ)償件的最小硬度大于所述可變形套筒的最小硬度。
14.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征在于，所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
15.如權(quán)利要求14所述的緊固件，其特征在于，所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的所述端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
16.一種緊固件，其特征在于，包括: 主體，所述主體具有在第一端的具有外表面的增大的頭部、在第二端的錐形斜面、配置在所述增大的頭部與所述錐形斜面之間的圓筒形柄、以及在所述第一和第二端之間延伸的通道； 大體圓柱形的螺栓芯， 所述大體圓柱形的螺栓芯配置在所述主體的通道內(nèi)并且具有增大的頭部、斷裂凹槽、易碎止擋環(huán)，所述易碎止擋環(huán)配置成當(dāng)所述緊固件在低于最小夾持條件下安裝時(shí)從所述螺栓芯分離； 夾持補(bǔ)償件，所述夾持補(bǔ)償件配置在所述螺栓芯上與所述螺栓芯增大的頭部鄰接； 可變形套筒，所述可變形套筒具有從其中穿過(guò)的大體圓柱形的通道，其中所述可變形套筒可移動(dòng)地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夾持補(bǔ)償件與所述主體的錐形斜面之間；以及 用于限制所述主體的旋轉(zhuǎn)直至所述套筒抵靠工件形成單面緊固頭的裝置； 其中，當(dāng)所述緊固件在其設(shè)計(jì)夾持范圍內(nèi)安裝時(shí)，所述螺栓芯大致與所述主體的增大的頭部的外表面平齊斷裂，并且當(dāng)所述緊固件在夾持不足條件下安裝時(shí)，所述螺栓芯高于所述主體的增大的頭部的外表面至少0.010英寸斷裂。
17.如權(quán)利要求16所述的緊固件，其特征在于，當(dāng)所述緊固件在最小夾持條件下安裝時(shí)，所述易碎止擋環(huán)分離以允許所述螺栓芯高于所述主體的增大的頭部的外表面至少0.010英寸斷裂。
18.如權(quán)利要求16所述的緊固件，其特征在于，所述夾持補(bǔ)償件包括在其鄰近所述可變形套筒的端部處向外延伸的凸緣。
19.如權(quán)利要求18所述的緊固件，其特征在于，所述可變形套筒的鄰近所述夾持補(bǔ)償件的端部被硬化以避免所述可變形套筒的端部在所述夾持補(bǔ)償件的凸緣上的移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16B5/02GK203516322SQ201320502856
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】J·D·普拉特 申請(qǐng)人:J·D·普拉特