紧固件的制作方法
【专利摘要】一种紧固件包括主体，所述主体具有在第一端的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸并包括螺纹的通道。所述紧固件进一步包括大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体的通道内并且具有增大的头部、断裂凹槽、以及止挡肩，所述止挡肩配置成当断裂凹槽与增大的头部的外表面大致平齐时导致对所述螺栓芯旋入主体的抵抗的突然增加。夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯增大的头部邻接。可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与主体的锥形斜面之间。
【专利说明】紧固件
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及用于装配两块或多块工件板的紧固件，尤其涉及这样的单面紧固件:所述单面紧固件(blind fastener)具有几乎不需要(即使需要的话也很小)安装后的刮削或者填充的安装平齐度。
【背景技术】
[0002]需要平齐外部机身接头以使得空气动力阻力最小。因此期望避免机械紧固件的任何部分超过所述紧固件所安装的工件外板的表面突出。最好也避免所述紧固件的任何部分凹入所述工件内或者相较于所述紧固件的剩余部分凹陷。所述紧固件的所有部分和所述工件外板的表面都在相同平面中称为所述紧固件的“平齐”。用诸如实心铆钉、锁定螺栓、和具有螺母的螺纹销的传统紧固件容易达成平齐目标。许多牵引式单面紧固件也显示出可接受的安装平齐。然而，螺纹盲螺栓总是遭受需要具有变化多达0.103英寸的螺栓芯折断位置，以使得在某些夹持条件下，所述螺栓芯或者高于所述外板的表面突出这一数量，或者如果所述折断位置定位成决不高于所述紧固件增大的主体头部的暴露的外表面断裂，则所述螺栓芯在低处断裂，藉此留下达0.103英寸深的凹洞。不论哪种情况，所述紧固件时常需要对所述突出螺栓芯的铣削或者对所述凹洞的填充(铸封)以产生期望的所述螺栓芯大致与增大的主体头部的外表面平齐的空气动力平齐水平。
[0003]凸头紧固件用在并非空气动力上关键的区域以及地面(例如非飞行设备)上。期望的是用凸头紧固件来限制所述螺栓芯高于主体头部表面顶端的突出，以便避免钩住衣物或导致对人员的伤害。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种具有几乎不需要(即使需要的话也很小)安装后的刮削或者填充的安装平齐度的单面紧固件，以使得空气动力阻力最小。
[0005]为实现上述目的，本实用新型一方面提供一种紧固件，包括:主体，所述主体具有在第一端的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的通道；大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体的通道内并且具有增大的头部、断裂凹槽、以及止挡肩，所述止挡肩配置成当所述断裂凹槽与所述主体的增大的头部的外表面大致平齐时导致对所述螺栓芯旋入所述主体的抵抗的突然增加；夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯的增大的头部邻接；可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与主体的锥形斜面之间；以及用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置。
[0006]当安装所述紧固件时，所述主体的锥形斜面邻接所述螺栓芯的止挡肩并且所述螺栓芯在所述断裂凹槽处断开。[0007]使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷高于在已安装的紧固件中引起最小要求的预加载所需的载荷。
[0008]使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷在1/16英寸的皱缩范围内不超过25%进行变化。
[0009]所述夹持补偿件的最小硬度大于所述可变形套筒的最小硬度。
[0010]所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
[0011]所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的所述端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
[0012]所述止挡肩是配置成在预定载荷下分离的易碎止挡环的形式。
[0013]本实用新型另一方面提供一种紧固件，包括:主体，所述主体具有在第一端的具有外表面的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的主体通道；螺纹嵌入件，所述螺纹嵌入件配置在所述主体内并且具有沿其长度延伸的嵌入件通道；大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体通道和所述嵌入件通道内，其中所述螺栓芯包括增大的头部、断裂凹槽、以及止挡肩，所述止挡肩配置成当所述断裂凹槽与所述主体的增大的头部的外表面大致平齐时导致对所述螺栓芯旋入所述螺纹嵌入件的抵抗的突然增加；夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯增大的头部邻接；可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与所述主体的锥形斜面之间；以及用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置。
[0014]当安装所述紧固件时，所述螺纹嵌入件的端部邻接所述螺栓芯的止挡肩并且所述螺栓芯在所述断裂凹槽处断开。
[0015]使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷高于在已安装的紧固件中引起最小要求的预加载所需的载荷。
[0016]使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷在1/16英寸的皱缩范围内不超过25%进行变化。
[0017]所述夹持补偿件的最小硬度大于所述可变形套筒的最小硬度。
[0018]所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
[0019]所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的所述端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
[0020]本实用新型的又一方面提供一种紧固件，包括:主体，所述主体具有在第一端的具有外表面的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的通道；大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体的通道内并且具有增大的头部、断裂凹槽、易碎止挡环，所述易碎止挡环配置成当所述紧固件在低于最小夹持条件下安装时从所述螺栓芯分离；夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯增大的头部邻接；可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与所述主体的锥形斜面之间；以及用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置；其中，当所述紧固件在其设计夹持范围内安装时，所述螺栓芯大致与所述主体的增大的头部的外表面平齐断裂，并且当所述紧固件在夹持不足条件下安装时，所述螺栓芯高于所述主体的增大的头部的外表面至少0.0lO英寸断裂。
[0021]当所述紧固件在最小夹持条件下安装时，所述易碎止挡环分离以允许所述螺栓芯高于所述主体的增大的头部的外表面至少0.010英寸断裂。
[0022]所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
[0023]所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
[0024]采用本实用新型的紧固件，使得紧固件在整个具有大致均匀水平的残余夹紧载荷的推荐的或设计的夹持范围内产生了可预见的且始终平齐的安装，并且使得对安装后的铣削或铸封的需要最小。所述紧固件也提供了选择组件材料的灵活性以使得重量、成本、或者诸如材料不相容性的其他参数最小。更进一步地，提供了可靠的方式来标记不可接受的松脱安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1A是紧固件的示意性实施例的侧立面视图，该紧固件可用于连接形成工件的两块或更多块板，其中所述紧固件总体上包括螺栓芯、主体、套筒、驱动螺母、以及夹持补偿件；
[0026]图1B是大体上沿图1A的1B-1B线取得的剖视图；
[0027]图2A是图1A和IB的螺栓芯的侧立面视图；
[0028]图2B是图1A和IB的螺栓芯的底面透视图；
[0029]图3A是图1A和IB的主体的透视图；
[0030]图3B是图1A和IB的主体的侧立面视图；
[0031]图3C是大体上沿图3A的3C-3C线取得的所述主体的剖视图；
[0032]图4A是图1A和IB的套筒的透视图；
[0033]图4B是大体上沿图4A的4B-4B线取得的所述套筒的剖视图；
[0034]图5A是图1A和IB的夹持补偿件的透视图；
[0035]图5B是大体上沿图5A的5B-5B线取得的所述夹持补偿件的剖视图；
[0036]图6A是图1A和IB的紧固件在最小夹持条件下安装后的侧立面视图；
[0037]图6B是大体上沿图6A的6B-6B线取得的剖视图；
[0038]图7A是图1A和IB的紧固件在最大夹持条件下安装后的侧立面视图；
[0039]图7B是大体上沿图7A的7B-7B线取得的剖视图；
[0040]图8A是紧固件供选择的实施例的主体的透视图，其中易碎驱动螺母与所述主体成为一体；
[0041]图8B和8C是图8A的主体的侧立面视图；
[0042]图9A是具有螺栓芯的紧固件的另一实施例的侧立面视图，该螺栓芯接合定位在所述主体的增大的头部内的螺纹嵌入件；
[0043]图9B是大体上沿图9A的9B-9B线取得的剖视图；
[0044]图1OA是紧固件又一实施例的侧立面视图，其中止挡肩形成为从所述螺栓芯向外延伸的易碎止挡环；
[0045]图1OB是大体上沿图1OA的10B-10B线取得的剖视图；
[0046]图1lA是图1OA和IOB的紧固件在夹持不足(under-grip)条件下安装后的侧立面视图；
[0047]图1lB是大体上沿图1lA的11B-11B线取得的剖视图；
[0048]图12A-12D分别示出了对于假设的低于最小夹持、最小夹持、最大夹持、以及超过最大夹持的条件下典型的力矩对螺栓芯旋转的图；
[0049]图13A是图12A和12B的低于最小夹持和最小夹持图形的叠加；并且
[0050]图13B是图12C和12D的最大夹持和超过最大夹持图形的叠加。
[0051]考虑如下的详细描述，本实用新型其他的方面和优势将变得明显，其中相似结构具有相同或相似的附图标记。
【具体实施方式】
[0052]参见图1A和1B，依照本实用新型的紧固件或盲螺栓30的第一实施例包括大体圆筒形的主体32、螺栓芯70、可变形套筒90、夹持补偿件110、以及驱动螺母130。
[0053]参见图1B和3C，通孔34穿过主体32的中央部分延伸。形成所述通孔34的壁的内表面36被攻螺纹以用于与所述螺栓芯70接合，如下文中将更详细讨论的。可选择地，所述内表面36的仅一部分可被攻螺纹。所述主体32进一步包括配置在主体32第一端42的增大的头部40和配置在主体32第二端46的锥形斜面44。如最好在图3A中所见的，具有四个径向延伸的凹口 50的中心凹口 48形成于所述增大的头部40内，如下文中将更详细讨论的。
[0054]如最好在图认、18、2八、和28中所见的，大体圆柱形的螺栓芯70同心地配置在主体32的通孔34内。如最好在图2A和2B中所见的，所述螺栓芯70包括被攻螺纹的第一端72和未被攻螺纹且包括增大的头部75的第二端74。所述螺栓芯70可在第一端72与未被攻螺纹的第二端74之间攻螺纹。可选择地，所述螺栓芯70可包括任意数量的被攻螺纹的和/或未被攻螺纹的段。所述螺栓芯70的第一端72包括用于由工具来接合的相反的扳拧表面76，如下文中将更详细讨论的。
[0055]仍参见图2A和2B，断裂凹槽78在第一和第二端72、74之间配置在螺栓芯70内。所述第一端72形成终止于断裂凹槽78的针尾(pintail)80，所述针尾80在完全安装时分离并被丢弃，如下文中将讨论的。由环形凸缘形成的止挡肩82配置在未被攻螺纹端74与断裂凹槽78之间。尽管止挡肩82描绘为环形凸缘，所述止挡肩82可以以其他任何合适的方式形成。
[0056]参见图认、川、44、和48，所述可变形套筒90具有大体圆柱形的外轮廓并且包括在所述套筒90的第一和第二端94、96之间延伸的大体圆柱形的通孔92。在示意性实施例中，所述通孔92在第一端94可具有埋头孔98。更具体地说，所述通孔92可具有阶梯状直径，所述阶梯状直径在第一端94的直径Dl大于在第二端96的直径D2。所述埋头孔98配置成在所述紧固件30的安装期间膨胀成球状，如下文中将更详细讨论的。在示意性实施例中，所述埋头孔98可选择性地保持延展性的和/或塑料材料的单独的嵌入件，所述嵌入件帮助控制所述套筒90膨胀成球状。在另一示意性实施例中，所述通孔92可具有恒定的直径。尽管所述套筒90图示为具有圆柱形的通孔92和圆柱形的埋头孔98，其他合适的形状和/或结构是可能的。
[0057]如图1A、1B、5A、和5B中所见，所述夹持补偿件110包括大体圆筒形的主体112，所述大体圆筒形的主体112具有在其第一和第二端116、118之间延伸的大体圆柱形的通孔114。第一增大的、向外延伸的环形凸缘120配置在所述夹持补偿件110的第一端116并且第二增大的、向外延伸的环形凸缘122可选择地配置在所述夹持补偿件110的第二端118。所述夹持补偿件110进一步包括配置在第一和第二端116、118之间的膨胀成球状区124。
[0058]所述夹持补偿件110可由诸如钛或钛合金的重量较轻的材料制成以用于重量要求苛刻的应用。作为选择地，诸如AISI303Se的较低成本的易切削材料可用于成本要求苛刻的应用。
[0059]参见图1A和1B，驱动螺母130包括可在所述驱动螺母130的第一和第二端134、136之间攻螺纹的通孔132。可选择地，诸如在第二端136的所述通孔132的一部分或多部分可以是未被攻螺纹的。如最好在图1A中所见的，所述驱动螺母130包括用于由工具接合的多个外扳拧表面138，如下文中将更详细讨论的。
[0060]如图1A和IB中所见，在所述大体圆柱形的螺栓芯70穿过所述大体圆筒形的主体32、可变形套筒90、夹持补偿件110、以及驱动螺母130中的每个配置的状态下，所述紧固件30被组装。所述主体32大体配置在螺栓芯70中央部分上。所述可变形套筒90的第一端94邻近所述主体32的第二端46或者与所述主体32的第二端46接触，并且所述套筒90配置在主体32的第二端46与螺栓芯70的第二端74之间。所述夹持补偿件110的第一端116邻近所述可变形套筒90的第二端96或者与所述可变形套筒90的第二端96接触，并且所述夹持补偿件110的第二端118在螺栓芯70的第二端74邻近增大的头部75或者与增大的头部75接触。所述驱动螺母130的第二端136配置成邻近主体32的增大的头部40。
[0061]所述紧固件30安装在形成工件150的两块或多块板内。此处公开的紧固件30可插入并且合适地安装在具有在最小夹持厚度与最大夹持厚度之间的范围变化的厚度的工件150内，其中对于特定长度的紧固件，最大夹持通常限定为比最小夹持大1/16英寸。当提到最小夹持条件时，意味着所述紧固件30安装在具有用于特定长度的紧固件30的最小夹持厚度的工件150内。同样，当提到最大夹持条件时，意味着所述紧固件30安装在具有最大夹持厚度的工件150内。低于最小夹持指的是未达到最小夹持的条件，这是不期望的。超过最大夹持指的是超出最大夹持的条件，这也是不期望的。尽管此处公开了具有具体设计的夹持范围的特定紧固件，本实用新型的原理可用于具有任意设计的夹持范围的紧固件。进一步地，某些紧固件可具有例如1/16英寸的设计夹持范围，以及例如3/32英寸的可用夹持范围。对于这种紧固件，需要为这种紧固件“标记”的松脱条件将会是所述可用夹持范围之外的安装。
[0062]所述紧固件30用本领域已知的盲螺栓安装工具来安装。所述工件150大体由两个或更多个材料片或材料板，或者两个或多个结构件组成。在将所述紧固件30安装在所述工件150内之前，所述紧固件30插入在形成工件150的板中对齐的孔洞中。使用工具来限制所述驱动螺母130使其不旋转，该驱动螺母130被压至与所述主体32增大的头部40接触或者插入增大的头部40中的凹口 50内，藉此也限制所述主体32使其不旋转。作为选择地，所述主体32可通过将所述安装工具的一部分直接插入增大的头部中的凹口 50中；通过与主体32成为一体的被限制的驱动螺母；通过主体在工件150孔洞内的过盈配合；和/或通过任何其他合适的方式来限制。对于凸出的头部主体或者可能是非圆的其他紧固件的主体，所述主体可通过先前记录的任何方式或者通过接合主体头部上相应形状的六角形或非圆槽口工具来限制使其不能旋转。
[0063]所述主体32被限制的情况下，所述安装工具的另一部分接合螺栓芯70的扳拧表面76以旋转所述螺栓芯70。所述螺栓芯70关于所述被限制的主体32的旋转使得所述螺栓芯70穿过所述主体32向内(朝向所述工件150)前进。随着螺栓芯70穿过主体32移动，所述螺栓芯70增大的头部75朝向所述工件150推动夹持补偿件110和可变形套筒90。更具体地说，当在设计夹持范围内安装时，所述螺栓芯70穿过主体32前进，直至在主体32的第二端46的锥形斜面44与螺栓芯70的止挡肩82邻接。所述套筒90的第一端94向上移动并移到配置在主体32第二端46的锥形斜面44上，直至套筒90的第一端94与工件150接触。在那一点上，螺栓芯70进一步的旋转抵靠工件150压缩所述套筒90以形成单面紧固头160，如图6A-7B中所见。所述单面紧固头160形成后，使所述螺栓芯70前进所必要的力矩进一步上升超过断裂凹槽78的扭转强度，导致螺栓芯70的针尾80从已安装的紧固件30上分离。所述紧固件30完全安装后，当所述主体32的第二端44抵靠所述螺栓芯70的止挡肩82时，螺栓芯70中的断裂凹槽78定位成大致与主体32增大的头部40的外表面162平齐。
[0064]在安装期间，所述夹持补偿件110配置成必要时皱缩以适应不同的工件厚度。例如，图6A和6B描绘了安装在这样的工件150中的紧固件30:所述工件150具有与用于特定长度的紧固件30的最小夹持对应的厚度。在这种夹持条件下，所述夹持补偿件110极少皱缩，如果真有的话。如图7A和7B中所见，当所述紧固件30安装在较厚工件150中时，由于在板的盲侧表面163与螺栓芯70增大的头部75之间较少的空间是可用的，所述夹持补偿件110皱缩至较大程度。在示意性实施例中，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷高于在已安装的紧固件30中引起最小要求的预加载所需的载荷。在另一示意性实施例中，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷在1/16英寸的皱缩范围内不超过25%进行变化。
[0065]采用带螺纹盲螺栓时，时常有必要在已安装的紧固件中引起并维持高水平的预加载以避免使用中接头的滑动。例如，1/4英寸盲螺栓通常需要维持1000与1600磅之间——大约是所述紧固件要求的极限拉伸强度的一半——的预加载水平或者残余夹紧载荷。因此，所述夹持补偿件110应能够在稍高于要求的预加载的大致恒定的压缩载荷下皱缩。如果所述皱缩载荷以过大速率逐渐减小，则会冒已安装的紧固件具有小于期望水平的预加载的风险，或者如果所述皱缩载荷以过大速率逐渐增加，则会导致在螺栓芯的断裂凹槽变得与增大的主体头部的外表面平齐之前，所述螺栓芯的易碎部分分离。在示意性实施例中，所述皱缩载荷等于或稍大于要求的预加载，但小于要求的极限拉伸强度。
[0066]在示意性实施例中，所述止挡肩82可导致在主体32的第二端46的锥形斜面44的变形，藉此导致增加的摩擦以及在螺栓芯70与主体32之间可能的机械锁闭，以使得提高了对使用中(安装后)松动的抵抗。例如在锥形端44的形成主体32的材料可向内变形进入由止挡肩82形成的凹槽166内。作为选择地，主体32内表面36上的螺纹可被压缩到螺栓芯70的螺纹上。
[0067]在示意性实施例中，所述套筒90的第二端96可被施以应变硬化以抵抗在夹持补偿件Iio的凸缘120上的扩胀(“tuliping”)。例如，套筒90第二端96的外径可被机加工得尺寸过大，并且在退火处理后，所述套筒90可被推动穿过精整模。这种工艺的变化可涉及其他精整方法，诸如卷边或辊轧成形套筒90的第二端96，或者在退火处理后将套筒90的内径机加工至较小直径并且重新调整该内径的尺寸。
[0068]在另一示意性实施例中，套筒90的第二端可通过选择的热处理制造得比所述套筒90的剩余部分硬。在示意性实施例中，所述套筒的第一端94可感应退火并且/或者套筒90的第二端96可感应淬火。
[0069]在供选择的示意性实施例中，如图8A-8C中所见，所述主体32可包括并入主体32增大的头部40或与主体32增大的头部40成为一体的驱动螺母180。在进一步供选择的示意性实施例中，代替驱动螺母130或180，所述主体32增大的头部40的外表面可包含用于限制所述主体32使其不能旋转的凹口或突出物。
[0070]在又一示意性实施例中，如图9A和9B中所见，紧固件188的主体32的通孔34可增大成使得在螺栓芯70与主体32的内表面36之间形成间隙190。驱动螺母192可与驱动螺母130相似，除了所述驱动螺母192包括从驱动螺母192的第二端136延伸的中空螺纹嵌入件194。当所述驱动螺母192围绕螺栓芯70配置时，所述螺纹嵌入件194延伸进入螺栓芯与主体32的内表面36之间的间隙190中。如上所讨论的，所述驱动螺母180可通过此处公开的任何方式，例如通过过盈配合或任何其他合适的方式来限制所述主体32使其不旋转。
[0071]图1OA和IOB中示出紧固件200的另一示意性实施例。图1OA和IOB的所述紧固件200与图1A和IB的紧固件30相似，除了易碎止挡环202形成为螺栓芯70的一部分并且可配置成在特定载荷下断裂。
[0072]参见图12A-13B，示出在用于如图10A-11B中所见的1/4英寸直径的紧固件200的四个不同的夹持条件下使螺栓芯70穿过主体32前进所需的力矩。在这个假设示例中，安装力矩，即分离螺栓芯70的针尾80所需的力矩为80英寸磅。在最大夹持(图12C)和超过最大夹持条件(图12D)下，所述夹持调节件在大约45英寸磅的施加的力矩下皱缩。所述紧固件200配置成使得充当止挡肩的止挡环202在旋转121/2圈后与在主体32的第二端46的锥形斜面44接触并且使得在旋转13圈后使螺栓芯70的针尾80分离。在图12D的超过最大夹持条件下，所述安装在螺栓芯70的12圈旋转后终止，引起螺栓芯70低于平齐断裂。
[0073]在最大(图12C)和最小夹持(图12B)条件下，所述螺栓芯70在螺栓芯旋转13圈后达到了使螺栓芯70大致平齐断裂的80英寸磅的力矩。
[0074]在低于最小夹持条件(图11AU1BJP 12A)下，所述螺栓芯70的止挡肩82在旋转1272圈后与主体32的锥形斜面44邻接，但因为由套筒90成形所承受的载荷低于某阈值，所述止挡环202承担了来自螺栓芯70的更大份额的反作用载荷。例如，如果在这个低于最小夹持条件下在螺栓芯旋转1272圈后使套筒90成形所需的载荷为1175磅，但对于1500磅的螺栓芯驱动力而言施加的力矩升至60英寸磅，则所述止挡环202经受了 325磅力的剪切载荷。如果所述止挡环202已配置成在325磅下分离，则进一步驱动螺栓芯70将导致所述止挡环202从所述螺栓芯70分离，藉此导致断裂凹槽78越过主体32增大的头部40的外表面202。这个条件向用户表明:所述紧固件在低于最小夹持条件下安装。这个示例中，施加的力矩与驱动力之间的关系已假定为施加的每英寸磅的力矩产生25磅的驱动力。[0075]此处的紧固件在贯穿具有大致均匀水平的残余夹紧载荷的推荐的或设计的夹持范围内产生了可预见的且始终平齐的安装，并且使得对安装后的铣削或铸封的需要最小。所述紧固件也提供了选择组件材料的灵活性以使得重量、成本、或者诸如材料不相容性的其他参数最小。更进一步地，此处公开的某些实施例提供了可靠的方式来标记不可接受的松脱(out of grip)安装。
[0076]此处描述的任何实施例可修改成包括与其他实施例相结合公开的或此处总体上所公开的任何结构或方法。
[0077]此外，尽管可贯穿本说明书使用诸如上面、下面等的方向术语，应当理解的是这些术语不是限定性的并且仅在此处用以表达不同元件关于彼此的定向。
[0078]鉴于前面的描述，针对本实用新型的各种修改对本领域技术人员而言将是显然的。因此，本描述解释为仅为示意性的，并且就使得本领域技术人员能够制造并使用本实用新型并且教导实施本实用新型的最佳方式这一目的而呈现。保留针对所附权利要求范围内全部修改的专用权。
【权利要求】
1.一种紧固件，其特征在于，包括: 主体，所述主体具有在第一端的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的通道； 大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体的通道内并且具有增大的头部、断裂凹槽、以及止挡肩，所述止挡肩配置成当所述断裂凹槽与所述主体的增大的头部的外表面大致平齐时导致对所述螺栓芯旋入所述主体的抵抗的突然增加； 夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯的增大的头部邻接； 可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与主体的锥形斜面之间；以及 用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置。
2.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，当安装所述紧固件时，所述主体的锥形斜面邻接所述螺栓芯的止挡肩并且所述螺栓芯在所述断裂凹槽处断开。
3.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷高于在已安装的紧固件中引起最小要求的预加载所需的载荷。
4.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷在1/16英寸的皱缩范围内不超过25%进行变化。
5.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述夹持补偿件的最小硬度大于所述可变形套筒的最小硬度。
6.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
7.如权利要求6所述的紧固件，其特征在于，所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的所述端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
8.如权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述止挡肩是配置成在预定载荷下分离的易碎止挡环的形式。
9.一种紧固件，其特征在于，包括: 主体，所述主体具有在第一端的具有外表面的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的主体通道； 螺纹嵌入件，所述螺纹嵌入件配置在所述主体内并且具有沿其长度延伸的嵌入件通道； 大体圆柱形的螺栓芯，所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体通道和所述嵌入件通道内，其中所述螺栓芯包括增大的头部、断裂凹槽、以及止挡肩，所述止挡肩配置成当所述断裂凹槽与所述主体的增大的头部的外表面大致平齐时导致对所述螺栓芯旋入所述螺纹嵌入件的抵抗的突然增加； 夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯增大的头部邻接； 可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与所述主体的锥形斜面之间；以及用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置。
10.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，当安装所述紧固件时，所述螺纹嵌入件的端部邻接所述螺栓芯的止挡肩并且所述螺栓芯在所述断裂凹槽处断开。
11.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷高于在已安装的紧固件中引起最小要求的预加载所需的载荷。
12.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，使所述夹持补偿件皱缩所需的载荷在1/16英寸的皱缩范围内不超过25%进行变化。
13.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述夹持补偿件的最小硬度大于所述可变形套筒的最小硬度。
14.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
15.如权利要求14所述的紧固件，其特征在于，所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的所述端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
16.一种紧固件，其特征在于，包括: 主体，所述主体具有在第一端的具有外表面的增大的头部、在第二端的锥形斜面、配置在所述增大的头部与所述锥形斜面之间的圆筒形柄、以及在所述第一和第二端之间延伸的通道； 大体圆柱形的螺栓芯， 所述大体圆柱形的螺栓芯配置在所述主体的通道内并且具有增大的头部、断裂凹槽、易碎止挡环，所述易碎止挡环配置成当所述紧固件在低于最小夹持条件下安装时从所述螺栓芯分离； 夹持补偿件，所述夹持补偿件配置在所述螺栓芯上与所述螺栓芯增大的头部邻接； 可变形套筒，所述可变形套筒具有从其中穿过的大体圆柱形的通道，其中所述可变形套筒可移动地配置在所述螺栓芯的一部分上并且配置在所述夹持补偿件与所述主体的锥形斜面之间；以及 用于限制所述主体的旋转直至所述套筒抵靠工件形成单面紧固头的装置； 其中，当所述紧固件在其设计夹持范围内安装时，所述螺栓芯大致与所述主体的增大的头部的外表面平齐断裂，并且当所述紧固件在夹持不足条件下安装时，所述螺栓芯高于所述主体的增大的头部的外表面至少0.010英寸断裂。
17.如权利要求16所述的紧固件，其特征在于，当所述紧固件在最小夹持条件下安装时，所述易碎止挡环分离以允许所述螺栓芯高于所述主体的增大的头部的外表面至少0.010英寸断裂。
18.如权利要求16所述的紧固件，其特征在于，所述夹持补偿件包括在其邻近所述可变形套筒的端部处向外延伸的凸缘。
19.如权利要求18所述的紧固件，其特征在于，所述可变形套筒的邻近所述夹持补偿件的端部被硬化以避免所述可变形套筒的端部在所述夹持补偿件的凸缘上的移动。
【文档编号】F16B5/02GK203516322SQ201320502856
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】J·D·普拉特 申请人:J·D·普拉特