具有可变壁厚的轴环的制作方法
【专利摘要】一种具有可变壁厚的轴环，其是具有带有内表面和外表面的轴部的轴环。轴部的外表面包括从第一端部延伸至第一外部拐点的第一外表面，以及从第一外部拐点延伸至第二外部拐点的曲线形外表面。该曲线形外表面和从第一外部拐点延伸至第二外部拐点的假想线形成第一区段，该第一区段的尺寸和形状设计成当安装轴环时轴环接纳向前挤压部。
【专利说明】具有可变壁厚的轴环
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种轴环，并且较具体地，涉及一种具有可变壁厚的轴环。
【背景技术】
[0002]目前，模压轴环紧固件经常被用来固定工件，该工件通常由两个或更多个具有大致对齐的开口的板件或面板组成。该紧固件包括轴环和销。该销的一端具有头部，在相对的一端具有带有锁定槽和拖拉槽的销尾。从工件的一侧穿过该对齐的开口插入该销，在该工件的相对的一侧将轴环插到该销上以用于随后模压到该销上。当固定或安装时，销的头部接合其中一个板件的外表面，而轴环接合另一板件的外表面。
[0003]将轴环固定在销上的一种常规方法是，使用一种抓住和拖拉该销的拖拉槽且同时施加反作用力到该轴环上的拖拉型安装工具。在达到一定的拉力后，通过轴环金属的凹陷部流动至销上的锁定槽内而使该轴环被锁定到该销上。更具体地，安装工具包括接合销尾上的拖拉槽的爪组件和接合轴环的模压砧。当该工具被驱动时，该爪在销上施加拖拉作用，而该模压砧施加反作用力到该轴环上。当工件板被拉到一起时，销的头部接合其中一个板件的外表面，而轴环接合另一板件的外表面。当模压砧沿轴环的凸缘的方向在该轴环上行进或前进时，工具的持续的拖拉作用增加了该工具的模压负载。当安装工具从销的销尾折断拖拉槽部时，在完成模压作用时，该安装工具被移除并且该轴环紧固件的安装完成。
[0004]对于具有恒定的轴部壁厚的轴环设计，在模压过程中，轴环材料的一部分被逐步向前挤压，从而增加了模压轴环所必需的安装工具模压负载。更具体地，当安装工具的砧在轴环的轴部材料上前进时，该砧使该材料抵抗该销而变形。在此过程中，轴部材料的邻近砧的接触点的一部分也被向前推进以形成向前挤压部。该向前挤压部是轴部材料的被推动到砧的前方的那部分。换句话说，由于工具使材料向前移动，轴部壁的厚度在工具的前方增力口。轴部壁厚度的增加引起了工具模压负载的增加，而这是不希望的。
[0005]还需要一种内置机构，用以在安装工具的砧在轴环上达到足够的深度或行程长度时阻止该安装工具的砧的前进。例如，安装工具可以使砧一直移动至轴环的凸缘或片材轮廓区域(sheet line zone)(即，工件表面上与凸缘底部匹配的区域)处。这将在支撑在片材轮廓区域上的轴环支承表面上产生高的峰值压力，这会促使轴环张开(即，凸缘的远离工件的片材轮廓区域的部分卷曲)。高的峰值压力也会引起损坏由敏感的材料(如，复合材料)制成的工件元件的风险。
实用新型内容
[0006]在一个实施例中，轴件包括第一端部和与第一端部相对的第二端部，从第一端部延伸到第二端部的纵向轴线，以及从第一端部延伸到第二端部并包括内表面和外表面的轴部，其中，该轴部的内表面包括从第一端部延伸到第一内部拐点的第一平坦内表面，从第一内部拐点延伸到第二内部拐点的第二平坦内表面，以及从第二内部拐点延伸到第二端部的第三平坦内表面，其中，该轴部的外表面包括从第一端部延伸到第一外部拐点的第一外表面，以及从第一外部拐点延伸到第二外部拐点的曲线形的外表面，并且其中，该曲线形外表面和从第一外部拐点延伸到第二外部拐点的假想线形成第一区段，该第一区段的尺寸和形状设计成当安装轴环时接纳轴环的向前挤压部。
[0007]在一个实施例中，第一和第三平坦内表面均取向于平行于纵向轴线，以及第二平坦内表面取向于倾斜于纵向轴线。在一个实施例中，第一平坦内表面和第一外表面形成具有第一厚度的第一区段，以及其中曲线形外表面和内表面上的邻近曲线形外表面的第一区域形成具有第二厚度的第二区段。在一个实施例中，第二区段的第二厚度小于第一区段的第一厚度。在一个实施例中，当轴环被安装时，第二区域的第二厚度增加。
[0008]在一个实施例中，轴部的外表面包括定位在第二端部附近的突起部。在一个实施例中，外表面包括第三平坦外表面，以及其中，突起部从第二外部拐点纵向延伸到第三平坦外表面。在一个实施例中，第三平坦外表面在凸缘处终止。在一个实施例中，突起部是圆形的突起部。在一个实施例中，圆形的突起部是环状的。在另一个实施例中，圆形的突起部是曲线形的。在一个实施例中，外表面包括多个定位在第二端部附近的嵌齿。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更充分地理解本实用新型，参考下面的附图对示例性实施例进行的详细的描述，其中:
[0010]图1是根据本实用新型的第一实施例构造的轴环的透视图；
[0011]图2是图1所示的轴环的正视图；
[0012]图3是图1所示的轴环的仰视图；
[0013]图4是图1所示的轴环的俯视图；
[0014]图5是沿剖面线5-5剖切并沿箭头方向看去的图1所示的轴环的剖视图；
[0015]图6是图5的圆形区域6的放大图；
[0016]图7描绘了在轴环的安装过程中施加在安装工具上的模压负载与砧的移动距离的关系的曲线图，其中，实线表示工具应用于本实用新型的轴环，而虚线表示工具应用于缺乏可变厚度特征的轴环；
[0017]图8是安装在销部件的销尾部分的锁定槽上的图5所示轴环的部分剖视面的照片;
[0018]图9是根据本实用新型的第二实施例构造的轴环的透视图；
[0019]图10是图9所示的轴环的正视图；
[0020]图11是图9所示的轴环的仰视图；
[0021]图12是图9所示的轴环的俯视图；
[0022]图13是沿剖面线13-13剖切并沿箭头方向看去的图9所示轴环的剖视图；
[0023]图14是图13所示的轴部的圆形区域14的放大图；
[0024]图15是根据本实用新型的第三实施例构造的轴环的透视图。
【具体实施方式】
[0025]虽然本实用新型可以与模压型紧固系统结合使用，但是它特别适合用作在具有销尾的销部件上的模压型轴环。因此，本实用新型将在下文描述这样的轴环。然而，应该理解的是，以下的描述只是为了说明本实用新型，并不是为了限制本实用新型的范围，本实用新型对于其他类型的紧固系统、轴环和/或销部件也具有适用性。
[0026]图1-6示出了根据本实用新型的一个实施例构造的具有可变壁厚的轴环10。在一个实施例中，轴环10包括具有平坦表面14的第一端部12，以及与该第一端部12相对并具有带有平坦表面18的凸缘17的第二端部16。在一个实施例中，当以下文描述的方式被安装时，第二端部16面向工件(虽然工件未在图1-6中示出，可参见例如示于图8的工件W)。在一个实施例中，从第一端部12延伸到第二端部16的管形的壁部或轴部20绕纵向轴线22轴对称地定中。在一个实施例中，弯曲的角部24在表面14处开始形成在轴部的外周上。
[0027]参照图5和6，轴环10的可变的内表面或侧面25包括如下特征。在一个实施例中，轴部20的第一平坦内表面26在表面14处开始延伸至第一内部拐点28。在一个实施例中，第一平坦内表面26取向为平行于纵向轴线22。在一个实施例中，从第一内部拐点28开始，第二平坦内表面30取向为相对于纵向轴线22倾斜。在一个实施例中，第二平坦内表面30从第一内部拐点28延伸至第二内部拐点32。在一个实施例中，第三平坦内表面34从第二内部拐点32延伸至第二端部16的表面18。在一个实施例中，第三平坦内表面34的方向平行于纵向轴线22。
[0028]继续参照图5和6，在一个实施例中，轴部20具有绕轴环10的纵向轴线22轴对称地定中的形状可变的外表面或侧面36。在一个实施例中，外表面36包括如下特征。在一个实施例中，角部24在轴环10的表面14处开始从表面14延伸至第一外表面38。在一个实施例中，第一外表面38延伸至第一外部拐点40。在一个实施例中，第一外表面38和第一平坦内表面26的邻近区域41结合以限定具有第一厚度Tl的轴部20上的第一区段42。
[0029]具体地参照图6，在一个实施例中，曲线形表面44从第一外部拐点40延伸至第二外部拐点46。在一个实施例中，曲线形表面44和第一平坦内表面26的邻近区域47结合以限定具有第二厚度T2的轴部20上的第二区段48。在一个实施例中，第二厚度T2是最小厚度。在一个实施例中，厚度T2小于第一区段42的第一厚度Tl。在一个实施例中，突起部50从第二外部拐点46延伸至第三平坦外表面52。在一个实施例中，第三平坦外表面52在轴环10的凸缘17处终止。在一个实施例中，如下所述，突起部50作为工具止挡部。在一个实施例中，突起部50具有圆环形。在另一个实施例中，突起部50可以具有倾斜的台阶部、平台或凸缘的形状(图中未示出)。
[0030]继续参照图6，其示出了描述第一外表面38的延伸部的假想线54 (S卩，虚线)，该假想线从第一外部拐点40延伸至在第二外部拐点46处的突起部50并与其相交。在一个实施例中，虚线54和曲线形表面44结合以限制区域56，其重要性在下文描述。
[0031]在一个实施例中，轴环10以如上所述的方式安装在销部件上。更具体地，参照图7，当安装工具的砧首先前进越过角部24的外周，然后越过第一区段42的第一外表面38时，产生向前挤压部并且模压负载逐步增大，如图7所示，S卩，当从曲线图中所示的实线曲线上的A点移动至B点时。在一个实施例中，当砧越过第二区段48的曲线形表面44并朝向突起部50行进时，向前挤压部在区域56中移动并且第二区段48的厚度T2增加。在砧的该部分行进中，模压负载稳定，如图7所示，S卩，当从曲线图中所示的实线曲线上的B点移动至C点时。相比较而言，对于经历相同的模压过程的、具有均匀的壁厚的、类似构造的轴环，在从图7的曲线图所示的虚线曲线上的B点移动至C点时，可以看到模压负载不断地增加，这样不断增加的负载远远超过了在从图7的曲线图所示的实线曲线上的B点移动至C点时所看到的轴环10的稳定的模压负载。在一个实施例中，在图7的曲线图所示的实线曲线中的D点处，当砧接触轴环10的突起部50时，模压负载形成峰值并且模压工具以上文描述的传统方式与轴环10断开连接。在一个实施例中，也是在该点处，砧在突起部50上留下最终的参考点(即，由砧在模压过程中从轴环10上经过而产生的在轴环10的外表面36的突起部50上的轻微的印记)。更具体地，对突起部50上的(或如下文所述的凸起或嵌齿119)最终的参考点的观测(即，在砧的行程的终端处留下的参考点)提供了能够证明以下事实的积极的证据:砧在轴环10的轴部20的外表面36上已经行进了用以将轴环10正确地固定到销P上所必需的距离。
[0032]在一个实施例中，图8示出了安装在销P上的轴环10。在一个实施例中，销P具有带有锁定槽L的销尾T。在一个实施例中，在销P上的模压轴环10将工件W固定在片材轮廓区域Z处。更特别地，在一个实施例中，轴部20的第一平坦内表面26被模压在销尾T的锁定槽L上，以及凸缘17的表面18支承在工件W的片材轮廓区域Z上。
[0033]应该理解的是，对实现如上文所述的适度的工具模压负载所必需的曲线形表面44的纵向长度和构型的设计可以根据如轴环10的冶金法、尺寸等各种参数的变化而改变。在一个或多个实施例中，曲线形表面44的纵向长度和构型的设计可以通过如下方式建立:i)以经验为主，?)通过已知的冶金工程计算，或iii)通过这两种方法的组合。
[0034]在一个实施例中，轴环10的轴部20的可变的壁厚促进了适度的向前挤压和减小的模压负载。结果，用于模压轴环10的安装工具的动力需求、尺寸和重量也减小了。此外，在一个实施例中，由轴环10的突起部50提供的工具止挡特征防止了安装工具的砧到达工件的凸缘或片材轮廓区域，并且因此降低了使轴环分开以及损坏由敏感的材料(例如复合材料)制成的工件元件的风险。在一个实施例中，轴环10的突起部50也接纳并方便地显示了最终的参考点，这提供了对正确的和充分的模压的快速视觉确认。
`[0035]在一个实施例中，如上面指出的，由于作为模压过程的自然结果，轴环10在模压过程中遇到向前挤压，轴环10的轴部20的可变厚度的外形弥补了这种现象。在一个实施例中，如果轴环10的厚度朝向轴环10的第二端部16 (即，朝向凸缘17)逐渐减小，考虑到将在工具的前面被向前挤出的材料的数量，在模压过程中将实现基本恒定的模压负载。更具体地，内表面25和/或外表面36可以改变以实现具有可变壁厚的轴部20，这将促进被向前挤压的材料的减少和基本上适度的模压负载。
[0036]应当指出的是，本实用新型可以有多种修改和变化。例如，在一个实施例中，如将在下文详细描述的，轴部20的内表面25也可以被改变以改变轴环10的厚度和使向前的挤压和模压负载适度。此外，在其它实施例中，多个凸起或嵌齿可以被对称地定位于围绕轴环10的外表面36的周围以替代轴环10的突起部50，并为扭矩扳手提供杠杆点。
[0037]图9-14和图15分别地示出了本实用新型的第二和第三实施例。在图9-14和图15中所示的与上面描述的图1-6的实施例的元件相同或基本相同的元件分别由增加了一百和二百的相应的参考标号指示。除另有说明外，图9-14和图15的实施例以与图1-6的实施例相同的基本方式构造和组装。
[0038]图9-14示出了根据本实用新型的第二实施例构造的具有可变壁厚的轴环110。在一个实施例中，轴环110包括具有平坦表面114的第一端部112，以及与第一端部112相对并具有带有平坦表面118的凸缘117的第二端部116。在一个实施例中，多个凸起或嵌齿119在凸缘117附近形成，作为工具止挡部并且可选地作为用于扭矩扳手的杠杆点。在一个实施例中，管形的壁部或轴部120在轴环110的第一和第二端部112，116之间延伸。
[0039]参照图13和14，在一个实施例中，轴部120围绕轴环的110的纵向轴线122轴对称地定中。在一个实施例中，轴环Iio的可变形的内表面或外形125包括以下特征。在一个实施例中，第一平坦内表面126从轴环110的第一端部表面114处开始取向于平行于轴环110的纵向轴线122，并且延伸到第一内部拐点128。在一个实施例中，第二平坦内表面130从第一内部拐点128延伸至定位在内角部135上的第二内部拐点132。在一个实施例中，第二平坦内表面130取向于稍微倾斜于纵向轴线122。
[0040]在一个实施例中，轴部120具有围绕轴环110的纵向轴线122轴对称地定中的、可变形状的外表面或外形136。在一个实施例中，外表面136包括以下特征。在一个实施例中，角部124从轴环110的表面114开始从表面114延伸至第一外表面138。在一个实施例中，第一外表面138延伸至第一外部拐点140。在一个实施例中,第一外表面138和第一内表面126的邻近区域141结合以限定具有第一厚度Tl的轴部120上的第一区段142。在一个实施例中，第一外表面138延伸至第二外部拐点146。在一个实施例中，圆形的弯曲形状的突起部147从第二外部拐点146延伸至第二平坦外表面149。在一个实施例中，第二平坦外表面149在轴环110的凸缘117处终止。在一个实施例中，第一外表面138和第二内表面130的邻近区域147结合以限定具有第二厚度T2的轴部120上的第二区段148。在一个实施例中，该第二厚度T2为最小厚度。在一个实施例中，该第二厚度T2小于第一区段142的第一厚度Tl。
[0041]如上所述，图9-14的实施例(即，轴环110)以与图1-6的实施例(即，轴环10)相同的基本的方式构造和组装。同样地，用于轴环110的模压过程以与如上所述的用于轴环10的模压过程相同的基本的方式操作。
[0042]图15示出了根据本实用新型的第三实施例构造的具有可变壁厚的轴环210。在一个实施例中，轴环210包括具有平坦表面214的第一端部212，以及与第一端部212相对并具有带有平坦表面218的凸缘217的第二端部216。在一个实施例中，管形的壁部或轴部220在轴环210的第一和第二端部212，216之间延伸。在一个实施例中，多个凸起或嵌齿219在凸缘217的附近形成，作为工具止挡部并且可选地作为用于扭矩扳手(图中未示出)的杠杆点。更具体地，在一个实施例中，具有与嵌齿219匹配的凹陷特征的扳手可安装在嵌齿219上。一旦安装在嵌齿219上，扳手可用于在轴环210上施加扭矩，以便在锁定槽是螺纹的情况下，从销P的锁定槽L上拧下轴环210。
[0043]将理解的是，本文所描述的实施例仅仅是示例性的，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可作出许多变化和改进。举例来说，除了上文描述的那些实施例以外，所有这些变化和修改都意在被包括在所附的权利要求书所界定的本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种轴环，包括: 第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，从所述第一端部延伸至所述第二端部的纵向轴线，以及从所述第一端部延伸至所述第二端部并包括内表面和外表面的轴部， 其中，所述轴部的所述内表面包括从所述第一端部延伸至第一内部拐点的第一平坦内表面，从所述第一内部拐点延伸至第二内部拐点的第二平坦内表面，以及从所述第二内部拐点延伸至所述第二端部的第三平坦内表面， 其中，所述轴部的所述外表面包括从所述第一端部延伸至第一外部拐点的第一外表面，以及从所述第一外部拐点延伸至第二外部拐点的曲线形外表面，以及 其中，所述曲线形外表面和从所述第一外部拐点延伸至所述第二外部拐点的假想线形成第一区段，所述第一区段的尺寸和形状设计成当安装所述轴环时接纳所述轴环的向前挤压部。
2.根据权利要求1所述的轴环，其特征在于，所述第一和第三平坦内表面均取向于平行于所述纵向轴线，以及所述第二平坦内表面取向于倾斜于所述纵向轴线。
3.根据权利要求2所述的轴环，其特征在于，所述第一平坦内表面和所述第一外表面形成具有第一厚度的第一区段，以及其中，所述曲线形外表面和所述内表面上邻近于所述曲线形外表面的第一区域形成具有第二厚度的第二区段。
4.根据权利要求3所述的轴环，其特征在于，所述第二区段的所述第二厚度小于所述第一区段的所述第一厚度。
5.根据权利要求4所述的轴环，其特征在于，所述外表面包括定位在所述第二端部附近的关起部。
6.根据权利要求5所述的轴环，其特征在于，在轴环被安装时，所述第二区段的第二厚度增加。
7.根据权利要求6所述的轴环，其特征在于，所述外表面包括第三平坦外表面，以及其中，所述突起部从所述第二外部拐点纵向延伸至所述第三平坦外表面。
8.根据权利要求7所述的轴环，其特征在于，所述第三平坦外表面在凸缘处终止。
9.根据权利要求5所述的轴环，其特征在于，所述突起部是圆形的突起部。
10.根据权利要求9所述的轴环，其特征在于，所述圆形的突起部是环状的。
11.根据权利要求10所述的轴环，其特征在于，所述圆形的突起部是曲线形的。
12.根据权利要求4所述的轴环，其特征在于，所述外表面包括多个定位在所述第二端部附近的嵌齿。
【文档编号】F16B19/02GK203453231SQ201320508173
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2012年8月20日
【发明者】罗德里戈·品海罗, 伊莱恩·库茨, 卢克·海洛克 申请人:美铝公司