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鎖定螺栓套環(huán)的制作方法

文檔序號(hào):5689612閱讀:329來源:國(guó)知局
鎖定螺栓套環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鎖定螺栓套環(huán),其中,該套環(huán)包括:套環(huán)體,該套環(huán)體具有:第一端;與第一端相對(duì)的第二端;從第一端延伸到第二端的通孔;具有位于靠近套環(huán)體的第一端處并沿周向和向內(nèi)延伸進(jìn)通孔中的內(nèi)突緣的內(nèi)壁,該突緣包括第一內(nèi)徑;以及從突緣延伸到靠近第二端的點(diǎn)處的延伸部分,該延伸部分包括第二內(nèi)徑,其中,第二內(nèi)徑大于第一內(nèi)徑。
【專利說明】鎖定螺栓套環(huán)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是依據(jù)美國(guó)專利法第111條(a)項(xiàng)提出的申請(qǐng),本申請(qǐng)與被共同擁有的、未審決的第61/879,854號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)有關(guān)并要求該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益,該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)于2013年9月19日提交,發(fā)明名稱為“具有高對(duì)抗力的內(nèi)突緣的鎖定螺栓套環(huán)”(“Lock Bolt Collar with High Standoff Internal Bead”),其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及緊固件,尤其是涉及一種包括具有高對(duì)抗力的內(nèi)突緣的鎖定螺栓套環(huán)。

【背景技術(shù)】
[0004]通常被稱為鎖緊螺栓的兩件式模壓緊固件用于將多個(gè)工件固定在一起。通常,模壓型緊固件包括具有鎖定凹槽的銷構(gòu)件以及適于通過緊固件安裝工具被模壓進(jìn)銷構(gòu)件的鎖定凹槽中的鎖定螺栓套環(huán)。被拖出的空隙的量或者施加于工件上的力是啟動(dòng)套環(huán)的模壓所需的力的正函數(shù)。在一些諸如消除在重型工件中的剛性間隙的應(yīng)用中,理想的是,將被模壓的套環(huán)的阻力盡可能高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有模壓套環(huán)的緊固件,該模壓套環(huán)提供有高對(duì)抗力以抵抗模壓過程的啟動(dòng)并在模壓過程中提供基本上恒定的模壓載荷。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)包括:套環(huán)體,該套環(huán)體具有:第一端;與第一端相對(duì)的第二端;從第一端延伸到第二端的通孔;具有位于靠近套環(huán)體的第一端處并沿周向和向內(nèi)延伸進(jìn)通孔中的內(nèi)突緣的內(nèi)壁,突緣包括第一內(nèi)徑;以及從突緣延伸到靠近第二端的點(diǎn)處的延伸部分,延伸部分包括第二內(nèi)徑,其中,第二內(nèi)徑大于第一內(nèi)徑。在一個(gè)實(shí)施例中,套環(huán)體包括具有外徑的外表面,外徑從第一端到第二端基本上恒定。在一個(gè)實(shí)施例中,凸緣位于套環(huán)體的第一端處。在一個(gè)實(shí)施例中,套環(huán)體包括位于套環(huán)體的第二端處的錐形部分,其中,錐形部分包括內(nèi)錐形部分和外錐形部分。在一個(gè)實(shí)施例中,內(nèi)和外錐形部分中的每一個(gè)都以在相對(duì)于套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內(nèi)的角度成錐形。在一個(gè)實(shí)施例中,套環(huán)體包括位于套環(huán)體的第二端處的倒圓部分。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)還包括從由低碳鋼、退火的低碳鋼、未退火的低碳鋼、中碳硼鋼以及中碳鋼構(gòu)成的組中選擇出的至少一種材料。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)為如冷鐓的套環(huán)。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中,緊固件包括:銷構(gòu)件,該銷構(gòu)件具有細(xì)長(zhǎng)的桿部,桿部在一端終止于頭部并且包括具有帶鎖定凹槽的多個(gè)螺紋的螺紋部分;以及鎖定螺栓套環(huán),該鎖定螺栓套環(huán)包括套環(huán)體,套環(huán)體具有:第一端;與第一端相對(duì)的第二端:從第一端延伸到第二端的通孔;具有位于靠近套環(huán)體的第一端處的并沿周向和向內(nèi)延伸進(jìn)通孔中的內(nèi)突緣的內(nèi)壁,突緣包括具有第一內(nèi)徑的內(nèi)表面;以及從突緣延伸到靠近第二端的點(diǎn)處的延伸部分,延伸部分包括第二內(nèi)徑,其中,第二內(nèi)徑大于所述第一內(nèi)徑。
[0008]本發(fā)明的鎖定螺栓套環(huán)與現(xiàn)有技術(shù)的套環(huán)相比,所具有的優(yōu)點(diǎn)在于:鎖定螺栓套環(huán)的突緣提供有高對(duì)抗力以抵抗模壓過程的啟動(dòng),并且由于延伸部分較大的內(nèi)徑而在模壓過程中提供基本恒定的模壓載荷。高對(duì)抗力允許在拖出更多空隙和產(chǎn)生較高的最終夾緊載荷的同時(shí)具有較低的最大模壓載荷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的緊固件的分解側(cè)視圖;
[0010]圖2為由如圖1所示緊固件使用的鎖定螺栓套環(huán)的側(cè)視圖;
[0011]圖3為鎖定螺栓套環(huán)的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖;
[0012]圖4為在安裝狀態(tài)下的緊固件的側(cè)面局部剖視圖,其中,出于比較的目的,套環(huán)的一部分示出為處于最小夾持位置,并且另一個(gè)相似套環(huán)的一部分示出為處于最大夾持位置;以及
[0013]圖5為示出了比較標(biāo)準(zhǔn)的直壁套環(huán)與本發(fā)明的套環(huán)的套環(huán)模壓載荷與套環(huán)模壓長(zhǎng)度的關(guān)系的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0014]在本文中使用的術(shù)語“夾緊載荷”為用于連接(S卩,栓接)工件以將其保持在一起并且避免工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的載荷量。
[0015]在本文中使用的術(shù)語“止動(dòng)載荷”是指在套環(huán)最初接合銷構(gòu)件的鎖定凹槽時(shí)的載荷。
[0016]在本文中使用的術(shù)語“對(duì)抗力(stand-off)”為抵抗或者阻止套環(huán)的最初模壓直到獲得所需的預(yù)加載荷值的載荷。
[0017]參考圖1,在一個(gè)實(shí)施例中,緊固件10包括銷構(gòu)件12和鎖定螺栓套環(huán)14,將該鎖定螺栓套環(huán)14的尺寸和形狀制成與銷構(gòu)件12匹配并且被模壓到其上。在一個(gè)實(shí)施例中,銷構(gòu)件12包括其一端終止于頭部18的細(xì)長(zhǎng)的桿部16。在一個(gè)實(shí)施例中,桿部16包括具有多個(gè)帶鎖定凹槽24的螺紋22的螺紋部分20和具有多個(gè)拖拉凹槽28的拖拉部分26。在一個(gè)實(shí)施例中,銷構(gòu)件12由中碳合金鋼制成。在一個(gè)實(shí)施例中,銷構(gòu)件12為Grade9(ClaSS12.9)強(qiáng)度等級(jí)的螺栓。在其它實(shí)施例中,銷構(gòu)件12可以以本領(lǐng)域中已知的任何等級(jí)來表征,諸如,舉例而言,Grade2、Grade5、Grade8、Class8.8和Classl0.9。在其它實(shí)施例中,銷構(gòu)件12可以由本領(lǐng)域中已知的其它合適材料制成。在其它實(shí)施例中,銷構(gòu)件12可以由如Mercer等人申請(qǐng)的美國(guó)專利N0.7,293,339中公開和描述的任何銷構(gòu)件組成,該專利通過引用全部結(jié)合在本文中。
[0018]參考圖2,鎖定螺栓套環(huán)14包括管狀套環(huán)體30,該管狀套環(huán)體具有第一端32和與第一端32相對(duì)的第二端34、從第一端32起并且在第一端32處沿周向延伸的凸緣36以及從第一端32延伸到第二端34的通孔38,該通孔38形成套環(huán)14的內(nèi)部和內(nèi)壁40。在一個(gè)實(shí)施例中,套環(huán)體30的外表面42包括大致均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)并且包括外徑D1。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14的內(nèi)壁40包括沿周向并向內(nèi)延伸進(jìn)通孔38的內(nèi)突緣44。在一個(gè)實(shí)施例中,突緣44包括具有內(nèi)徑D2的內(nèi)表面46。在一個(gè)實(shí)施例中,突緣44位于靠近第一端34處。在一個(gè)實(shí)施例中,對(duì)于5/8英寸的套環(huán)而言,突緣44的軸向長(zhǎng)度LI為大約0.230英寸。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14的內(nèi)壁40包括延伸部分48,該延伸部分48從突緣44縱向延伸到靠近第二端36的點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中,延伸部分48包括內(nèi)徑D3。在一個(gè)實(shí)施例中,內(nèi)徑D3大于內(nèi)徑D2。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14包括位于靠近第一端34處的錐形部分50。在一個(gè)實(shí)施例中,該錐形部分50包括內(nèi)和外錐形部分50a,50b,這些錐形部分中的每一個(gè)都以相對(duì)于鎖定螺栓套環(huán)14的縱向軸線X-X測(cè)量的角度A成錐形。錐形部分50a,50b在安裝期間有助于抵抗鎖定螺栓套環(huán)14的最初鎖定。在一個(gè)實(shí)施例中,在未變形的狀態(tài)下,角度A與鎖定螺栓套環(huán)14的縱向軸線X-X成大約30度。在一個(gè)實(shí)施例中,在未變形的狀態(tài)下,角度A與鎖定螺栓套環(huán)14的縱向軸線X-X成大約15度。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14不需要包括錐形部分50。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14包括倒圓部分,而非錐形部分50 (圖中未示出)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14包括從第二內(nèi)壁48延伸的內(nèi)部裝配突起(圖中未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中,裝配突起包括諸如Dixon的美國(guó)專利N0.4,867,625中示出的單線螺紋,該專利通過引用全部結(jié)合在本文中。在一個(gè)實(shí)施例中,裝配突起設(shè)置在靠近鎖定螺栓套環(huán)14的套環(huán)體30的第一端32處。在另一個(gè)實(shí)施例中,裝配突起設(shè)置在靠近鎖定螺栓套環(huán)14的套環(huán)體30的第二端34處。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14不需要包括裝配突起。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14由低碳鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14由未退火的低碳鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14由退火的低碳鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14由諸如例如10B22鋼的中碳硼鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14由諸如例如1038鋼的中碳鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中,就如同在之前提及的Mercer等人的美國(guó)專利N0.7,293,339中所公開和描述的那樣,鎖定螺栓套環(huán)14為“如冷鐓的套環(huán)”并且不需要進(jìn)行熱處理。如在本文中所使用的,術(shù)語“如冷鐓的套環(huán)”是指例如經(jīng)過冷加工而應(yīng)變硬化而不是采用熱處理來改變硬度(例如淬火和回火;消除應(yīng)力;等等)的套環(huán)。
[0021]圖3示出了具有突緣144的鎖定螺栓套環(huán)114的另一個(gè)實(shí)施例。該鎖定螺栓套環(huán)114的結(jié)構(gòu)和功能與鎖定螺栓套環(huán)14類似,除了鎖定螺栓套環(huán)114不包括內(nèi)錐形部分以及突緣144延伸到套環(huán)114的第二端134。在一個(gè)實(shí)施例中,對(duì)于5/8”的套環(huán)而言,突緣144具有0.230英寸的軸向長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)114包括具有軸向長(zhǎng)度L2的外錐形部分148b。
[0022]參考圖4,在一個(gè)實(shí)施例中,鎖定螺栓套環(huán)14和銷構(gòu)件12適于將多個(gè)工件52,54固定在一起。在一個(gè)實(shí)施例中,將銷構(gòu)件12的桿部16插入工件52,54的通孔,并使頭部18抵靠工件52的一側(cè)以及桿部16從工件54的一側(cè)向外延伸。在一個(gè)實(shí)施例中,將鎖定螺栓套環(huán)14裝配在銷構(gòu)件12的桿部16上,由此使桿部16插入套環(huán)14的通孔38內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,將鎖定螺栓套環(huán)14裝配在銷構(gòu)件12上,直至套環(huán)14的凸緣36抵靠著工件54的側(cè)面。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中,銷構(gòu)件12的拖拉凹槽28適于由具有模壓砧(圖中未示出)的緊固件安裝工具的卡盤爪的匹配齒夾持。在一個(gè)實(shí)施例中,緊固件安裝工具可以由在上述的Mercer等人的美國(guó)專利N0.7,293,339中公開和描述的工具構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中,該工具的模壓砧適于接合鎖定螺栓套環(huán)14并在套環(huán)14和銷構(gòu)件12之間施加相對(duì)的軸向力,并且適于在套環(huán)14之上移動(dòng)并將套環(huán)模壓進(jìn)銷構(gòu)件12的鎖定凹槽24中(圖中未示出)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中,在安裝過程中,鎖定螺栓套環(huán)14的突緣44提供有高對(duì)抗力以抵抗模壓過程的啟動(dòng),并且由于延伸部分48的較大內(nèi)徑D3而在模壓過程期間提供了基本恒定的模壓載荷。在一個(gè)實(shí)施例中,術(shù)語“高對(duì)抗力”是指在最終夾緊載荷的大約30%到大約50%范圍內(nèi)的對(duì)抗力。在一個(gè)實(shí)施例中,最終夾緊載荷為大約19,200磅。然而,對(duì)于Grade5的5/8英寸套環(huán)而言,對(duì)抗力為大約7,000磅。該高對(duì)抗力允許在拖拉出更多空隙和產(chǎn)生較高的最終夾緊載荷的同時(shí)具有較低的最大模壓載荷。如圖5所示,模壓曲線在模壓過程中基本上是水平的,并且與現(xiàn)有的直壁套環(huán)相比,套環(huán)14的止動(dòng)載荷增加。在一個(gè)實(shí)施例中,套環(huán)14還由具有為典型套環(huán)的空隙拖出力的大約3至4倍的空隙拖出力來表征。
[0025]應(yīng)該理解的是,在本文中描述的實(shí)施例僅是示例性的,而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。所有這些變化和改進(jìn)都適于包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎖定螺栓套環(huán),包括: 套環(huán)體,所述套環(huán)體具有:第一端;與所述第一端相對(duì)的第二端;從所述第一端延伸到所述第二端的通孔;具有位于靠近所述套環(huán)體的所述第一端處并沿周向和向內(nèi)延伸進(jìn)所述通孔中的內(nèi)突緣的內(nèi)壁,所述突緣包括第一內(nèi)徑;以及從所述突緣延伸到靠近所述第二端的點(diǎn)處的延伸部分,所述延伸部分包括第二內(nèi)徑,其中,所述第二內(nèi)徑大于所述第一內(nèi)徑。
2.如權(quán)利要求1所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述套環(huán)體包括具有外徑的外表面,所述外徑從所述第一端到所述第二端基本上恒定。
3.如權(quán)利要求1所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,還包括位于所述套環(huán)體的所述第一端處的凸緣。
4.如權(quán)利要求1所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述套環(huán)體包括位于所述套環(huán)體的所述第二端處的錐形部分,其中,所述錐形部分包括內(nèi)錐形部分和外錐形部分。
5.如權(quán)利要求4所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述內(nèi)和外錐形部分中的每一個(gè)都以在相對(duì)于所述套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內(nèi)的角度成錐形。
6.如權(quán)利要求1所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述套環(huán)體包括位于所述套環(huán)體的所述第二端處的倒圓部分。
7.如權(quán)利要求1所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)還包括從由低碳鋼、退火的低碳鋼、未退火的低碳鋼、中碳硼鋼以及中碳鋼構(gòu)成的組中選擇出的至少一種材料。
8.如權(quán)利要求7所述的鎖定螺栓套環(huán),其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)為如冷鐓的套環(huán)。
9.一種緊固件,包括: 銷構(gòu)件,所述銷構(gòu)件具有細(xì)長(zhǎng)的桿部,所述桿部在一端終止于頭部并且包括具有帶鎖定凹槽的多個(gè)螺紋的螺紋部分;以及 鎖定螺栓套環(huán),所述鎖定螺栓套環(huán)包括套環(huán)體,所述套環(huán)體具有:第一端;與所述第一端相對(duì)的第二端:從所述第一端延伸到所述第二端的通孔;具有位于靠近所述套環(huán)體的所述第一端處的并沿周向和向內(nèi)延伸進(jìn)所述通孔中的內(nèi)突緣的內(nèi)壁,所述突緣包括具有第一內(nèi)徑的內(nèi)表面;以及從所述突緣延伸到靠近所述第二端的點(diǎn)處的延伸部分,所述延伸部分包括第二內(nèi)徑,其中,所述第二內(nèi)徑大于所述第一內(nèi)徑。
10.如權(quán)利要求9所述的緊固件,其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)的所述套環(huán)體包括具有外徑的外表面,所述外徑從所述第一端到所述第二端基本恒定。
11.如權(quán)利要求9所述的緊固件,其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)包括位于所述套環(huán)體的所述第一端處的凸緣。
12.如權(quán)利要求9所述的緊固件,其特征在于,所述套環(huán)體包括位于所述套環(huán)體的所述第二端處的錐形部分,其中,所述錐形部分包括內(nèi)錐形部分和外錐形部分。
13.如權(quán)利要求12所述的緊固件,其特征在于,所述內(nèi)和外錐形部分中的每一個(gè)都以在相對(duì)于所述套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內(nèi)的角度成錐形。
14.如權(quán)利要求9所述的緊固件,其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)的所述套環(huán)體包括位于所述套環(huán)體的所述第二端處的倒圓部分。
15.如權(quán)利要求9所述的緊固件,其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)還包括從由低碳鋼、退火的低碳鋼和未退火的低碳鋼構(gòu)成的組中選擇出的至少一種材料。
16.如權(quán)利要求15所述的緊固件,其特征在于,所述鎖定螺栓套環(huán)為如冷鐓的套環(huán)。
【文檔編號(hào)】F16B19/08GK104454873SQ201410147316
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月19日
【發(fā)明者】唐納德·W·海恩斯 申請(qǐng)人:美鋁公司
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