外部有键条的紧固件的制作方法
【专利说明】外部有键条的紧固件
[0001]本申请是申请日为2011年6月14日、国家申请号为201180034924.8(国际申请号为PCT/GB2011/051107)、发明名称为“外部有键条的紧固件”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于将具有开孔的工件构件固定在一起的快速紧固件。
【背景技术】
[0003]快速紧固(RTM)是将工件构件固定在一起的众所周知的方法，凭借该方法，将具有中空芯部的紧固件设置于对准的在工件构件中的开孔中，并且将具有头部的芯棒拉动穿过紧固件的孔从而使紧固件杆部径向膨胀，并且额外地使紧固件小程度地缩短。紧固件杆部的径向膨胀理想地实现紧固件杆部与在工件构件中的开孔的壁之间的机械接合。轴向的缩短作用能够有助于将最末层片板朝向紧固件头部向上拉动以闭合工件构件之间的间隙。
[0004]现有技术的紧固件、例如在商标Briv下的可用的紧固件(英国专利号GB1323873A)和Chobert下的可用的紧固件具有圆柱形杆部部分，在圆柱形杆部部分的中心区域具有均匀一致的壁厚，即恒定的横截面积。紧固件杆部的尾部端具有增大的壁厚；在Briv紧固件的情况下，紧固件杆部的尾部端具有扩大的外直径，在Chobert紧固件的情况下，紧固件杆部的尾部端具有减小的呈渐缩形式的孔径。
[0005]这些现有技术的紧固件通过将给定直径的芯棒拉动穿过紧固件孔而安装，从而使芯棒的径向扩大的头部将杆部的中心区域膨胀至在工件构件中的开孔中。因此，径向膨胀的程度通过芯棒头部的用作名义紧固件直径的直径进行控制。
[0006]现有技术的紧固件具有在工件开孔直径中的低程度的容许量，即通过名义紧固件尺寸和单一头部直径芯棒仅能够适应有限范围的工件开孔直径。因此，当使用名义紧固件和特定头部直径的芯棒时，具有在工件开孔直径的两个可接受的极限之间的窄范围。
[0007]在现有技术紧固件的优化安装中，即其中工件开孔直径在给定的紧固件直径和芯棒头部直径的可接受的范围内，在没有“过密堆积”的情况下(如下文说明)，芯棒头部造成的紧固件杆部的膨胀导致在紧固件杆部和工件开孔的壁之间形成机械接合。末层工件构件(即最远离紧固件头部的工件构件)的开孔的壁提供的约束产生径向力，并且因而产生对于末层工件构件的相对于紧固件铆钉杆部的轴向移动的摩擦阻力。
[0008]但是，如果工件开孔直径小于现有技术紧固件的可接受的范围，则因为紧固件将超紧密堆积在开孔中，故而将需要过高的安置力来安装紧固件。这可能造成芯棒的磨损或者造成其它不良影响例如产生来自紧固件孔的碎片，或者例如通过将紧固件孔的材料挤出至头部区域中而造成紧固件头部的畸形。
[0009]顶层工件构件(即最接近紧固件头部的工件构件)的开孔直径通常构造成使得其稍大于末层工件构件的开孔，以适应开孔间距误差。如果顶层工件构件的开孔直径在上述用于现有技术的紧固件的可接受的范围之上，则紧固件杆部的膨胀不会造成在紧固件杆部和尺寸过大的工件开孔的壁之间的任何机械接合，这使得在剪切载荷下结合部对移动的低阻力。
[0010]为了对尺寸过大的工件开孔进行补偿，能够利用尺寸过大的芯棒、即具有尺寸过大的头部的芯棒来安装紧固件。但是，具有将尺寸过大的芯棒错误地用于尺寸过大的工件开孔的风险，由此导致如上文讨论的高安置力所造成的问题。
[0011]工件孔径超过用于特定紧固件和芯棒头部直径的可接受范围的问题在图1中进行了图示，图1图示了安装至工件30中的在夹紧范围最低端的现有技术的紧固件2。工件包括具有尺寸过大的开孔36的顶层工件构件32和具有可接受的开孔38的末层工件构件34。由于顶层工件构件32具有尺寸过大的开孔36，故而安装不能导致在开孔36的壁和紧固件杆部4之间的任何机械接合。
[0012]正确安装的现有技术的紧固件显示出由于在此区域的较大壁厚而产生的扩大的尾部端形成部。在最大夹紧应用中，该扩大的尾部端形成部与末层工件构件的外表面相邻，并且因而如果受到拉伸载荷，则用于提供支撑和对结合部的移动的阻力。但是在中等夹紧或者最小夹紧的状态下(如图1所示)，扩大的尾部形成部44远离末层工件构件34，并且因此不能帮助阻止工件构件32、34在拉伸载荷作用下的初始分离；该阻力必然几乎完全由以下摩擦力产生:由具有均匀一致壁厚的紧固件杆部4的膨胀中心区域施加的径向压力所产生的摩擦力。因此，对于分离的阻力在中等夹紧或者最小夹紧的情况下较低。
[0013]目前可用的其它快速紧固件例如在商标Avtronic(RTM)和Rivscrew (RTM)下可用的紧固件，特征在于紧固件杆部的中心的不一致的壁厚。这些紧固件包括分别呈环形凹槽形式和呈螺旋螺纹形式的紧固件杆部的外部上的空隙和对应的。这些紧固件意在膨胀和嵌至工件中，其中工件构件包括与紧固件的材料相比较相对软的材料。这些紧固件的环形空隙或者螺旋形空隙导致在末层工件构件中的可变的膨胀，同时在紧固件杆部与工件开孔的壁之间的高程度或者低程度的机械接合，和绕着孔外围的不一致的尺寸和分布的膨胀的尾部形式。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是提供一种紧固件，其将确保在紧固件杆部与两个工件开孔的壁之间的完全和一致的机械接合，即实现用于比现有技术的紧固件所实现的更为耐用的紧固的完全的机械接合。此外，本发明的目的为提供一种紧固件，其允许单一紧固件长度和一个芯棒尺寸的规格安装至较宽的夹紧范围中，并且其能够容许比现有技术的紧固件大得多的工件开孔直径变化，同时避免在单一芯棒头尺寸或者直径的情况下的高安置力、芯棒磨损、碎片的产生和紧固件头部畸形的问题。
[0015]另外，本发明的目的是提供一种紧固件，其适合用于固定由比该紧固件硬的材料制成的工件构件，其中，紧固件的夹紧范围仅取决于紧固件的长度，即较长的紧固件具有较大的夹紧范围，从而允许在工件厚度的较宽范围中使用具有名义长度的紧固件。
[0016]因此，在第一方面，本发明包括如所附权利要求的权利要求1中要求保护的紧固件。
[0017]在另一方面，本发明包括根据权利要求13的安装紧固件的方法。
[0018]紧固件的安装可以通过工具实施，所述工具包括支承在紧固件头部的上表面上的圆锥凹端面。这使得将紧固件头部朝向顶层工件构件推动并且所述头部靠在顶层工件构件上轻微地变平，由此确保紧固件的夹持。靠在顶层工件构件上的头部外围的变平起作用成使得头下凹部的外直径减小，并且紧固件头部的靠在工件上的支承面积增大。另外，工具端面的在紧固件头部的上表面上的支承面积大于现有技术的快速紧固件，使得在紧固件安装过程中紧固件头部的表面不良的缺口或者损坏最低。
[0019]在另一方面，本发明包括根据权利要求15或者权利要求16的安装紧固件的方法。
[0020]通过权利要求16的方法安装的紧固件还包括在折颈尖端和塞部之间的平行部，在安装过程中，该平行部形成锁定边缘，由此提供在紧固件杆部中的已安装的杆件的机械锁定。
[0021]在另一方面，本发明包括根据权利要求18的安装紧固件的方法。这方法可以进一步包括通过将支撑套筒支承在紧固件头部上并且将销从紧固件孔移除的后续步骤。
[0022]本发明的轴向空隙允许在紧固件杆部与在不同尺寸的工件构件开孔、例如在顶层工件构件中的尺寸过大的开孔中的工件开孔的壁之间的可变程度的机械接合，从而在不导致“过密堆积”的情况下提供对剪切移动的机械阻力，由此避免潜在的过大的安置载荷、芯棒磨损、碎片产生以及紧固件头部畸形。
[0023]因为空隙相对于紧固件杆部轴向设置，故而其具有沿着紧固件杆部的长度的恒定的横截面积。这确保径向膨胀的程