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延伸進通孔中的內突緣的內壁，該突緣包括第一內徑；以及從突緣延伸到靠近第二端的點處的延伸部分，該延伸部分包括第二內徑，其中，第二內徑大于第一內徑。
【專利說明】鎖定螺栓套環(huán)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是依據美國專利法第111條(a)項提出的申請，本申請與被共同擁有的、未審決的第61/879，854號美國臨時專利申請有關并要求該美國臨時專利申請的權益，該美國臨時專利申請于2013年9月19日提交，發(fā)明名稱為“具有高對抗力的內突緣的鎖定螺栓套環(huán)”(“Lock Bolt Collar with High Standoff Internal Bead”),其全部內容通過引用并入本文中。

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

【背景技術】
[0004]通常被稱為鎖緊螺栓的兩件式模壓緊固件用于將多個工件固定在一起。通常，模壓型緊固件包括具有鎖定凹槽的銷構件以及適于通過緊固件安裝工具被模壓進銷構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套環(huán)的模壓所需的力的正函數。在一些諸如消除在重型工件中的剛性間隙的應用中，理想的是，將被模壓的套環(huán)的阻力盡可能高。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種具有模壓套環(huán)的緊固件，該模壓套環(huán)提供有高對抗力以抵抗模壓過程的啟動并在模壓過程中提供基本上恒定的模壓載荷。
[0006]在一個實施例中，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延伸進通孔中的內突緣的內壁，突緣包括第一內徑；以及從突緣延伸到靠近第二端的點處的延伸部分，延伸部分包括第二內徑，其中，第二內徑大于第一內徑。在一個實施例中，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。在一個實施例中，凸緣位于套環(huán)體的第一端處。在一個實施例中，套環(huán)體包括位于套環(huán)體的第二端處的錐形部分，其中，錐形部分包括內錐形部分和外錐形部分。在一個實施例中，內和外錐形部分中的每一個都以在相對于套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內的角度成錐形。在一個實施例中，套環(huán)體包括位于套環(huán)體的第二端處的倒圓部分。在一個實施例中，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成的組中選擇出的至少一種材料。在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)為如冷鐓的套環(huán)。
[0007]在一個實施例中，緊固件包括:銷構件，該銷構件具有細長的桿部，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延伸進通孔中的內突緣的內壁，突緣包括具有第一內徑的內表面；以及從突緣延伸到靠近第二端的點處的延伸部分，延伸部分包括第二內徑，其中，第二內徑大于所述第一內徑。
[0008]本發(fā)明的鎖定螺栓套環(huán)與現有技術的套環(huán)相比，所具有的優(yōu)點在于:鎖定螺栓套環(huán)的突緣提供有高對抗力以抵抗模壓過程的啟動，并且由于延伸部分較大的內徑而在模壓過程中提供基本恒定的模壓載荷。高對抗力允許在拖出更多空隙和產生較高的最終夾緊載荷的同時具有較低的最大模壓載荷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為根據本發(fā)明的一個實施例構造的緊固件的分解側視圖；
[0010]圖2為由如圖1所示緊固件使用的鎖定螺栓套環(huán)的側視圖；
[0011]圖3為鎖定螺栓套環(huán)的另一個實施例的側視圖；
[0012]圖4為在安裝狀態(tài)下的緊固件的側面局部剖視圖，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為示出了比較標準的直壁套環(huán)與本發(fā)明的套環(huán)的套環(huán)模壓載荷與套環(huán)模壓長度的關系的圖表。

【具體實施方式】
[0014]在本文中使用的術語“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運動的載荷量。
[0015]在本文中使用的術語“止動載荷”是指在套環(huán)最初接合銷構件的鎖定凹槽時的載荷。
[0016]在本文中使用的術語“對抗力(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加載荷值的載荷。
[0017]參考圖1，在一個實施例中，緊固件10包括銷構件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件12匹配并且被模壓到其上。在一個實施例中，銷構件12包括其一端終止于頭部18的細長的桿部16。在一個實施例中，桿部16包括具有多個帶鎖定凹槽24的螺紋22的螺紋部分20和具有多個拖拉凹槽28的拖拉部分26。在一個實施例中，銷構件12由中碳合金鋼制成。在一個實施例中，銷構件12為Grade9(ClaSS12.9)強度等級的螺栓。在其它實施例中，銷構件12可以以本領域中已知的任何等級來表征，諸如，舉例而言，Grade2、Grade5、Grade8、Class8.8和Classl0.9。在其它實施例中，銷構件12可以由本領域中已知的其它合適材料制成。在其它實施例中，銷構件12可以由如Mercer等人申請的美國專利N0.7，293，339中公開和描述的任何銷構件組成，該專利通過引用全部結合在本文中。
[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的內部和內壁40。在一個實施例中，套環(huán)體30的外表面42包括大致均勻的圓柱形結構并且包括外徑D1。在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14的內壁40包括沿周向并向內延伸進通孔38的內突緣44。在一個實施例中，突緣44包括具有內徑D2的內表面46。在一個實施例中，突緣44位于靠近第一端34處。在一個實施例中，對于5/8英寸的套環(huán)而言，突緣44的軸向長度LI為大約0.230英寸。在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14的內壁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。在一個實施例中，延伸部分48包括內徑D3。在一個實施例中，內徑D3大于內徑D2。在一個實施例中，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。在一個實施例中，該錐形部分50包括內和外錐形部分50a，50b，這些錐形部分中的每一個都以相對于鎖定螺栓套環(huán)14的縱向軸線X-X測量的角度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。在一個實施例中，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。在一個實施例中，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。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14不需要包括錐形部分50。在另一個實施例中，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]在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14包括從第二內壁48延伸的內部裝配突起(圖中未示出)。在一個實施例中，裝配突起包括諸如Dixon的美國專利N0.4，867，625中示出的單線螺紋，該專利通過引用全部結合在本文中。在一個實施例中，裝配突起設置在靠近鎖定螺栓套環(huán)14的套環(huán)體30的第一端32處。在另一個實施例中，裝配突起設置在靠近鎖定螺栓套環(huán)14的套環(huán)體30的第二端34處。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14不需要包括裝配突起。
[0020]在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14由低碳鋼制成。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14由未退火的低碳鋼制成。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14由退火的低碳鋼制成。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14由諸如例如10B22鋼的中碳硼鋼制成。在另一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14由諸如例如1038鋼的中碳鋼制成。在另一個實施例中，就如同在之前提及的Mercer等人的美國專利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)”并且不需要進行熱處理。如在本文中所使用的，術語“如冷鐓的套環(huán)”是指例如經過冷加工而應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的另一個實施例。該鎖定螺栓套環(huán)114的結構和功能與鎖定螺栓套環(huán)14類似，除了鎖定螺栓套環(huán)114不包括內錐形部分以及突緣144延伸到套環(huán)114的第二端134。在一個實施例中，對于5/8”的套環(huán)而言，突緣144具有0.230英寸的軸向長度。在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)114包括具有軸向長度L2的外錐形部分148b。
[0022]參考圖4，在一個實施例中，鎖定螺栓套環(huán)14和銷構件12適于將多個工件52，54固定在一起。在一個實施例中，將銷構件12的桿部16插入工件52，54的通孔，并使頭部18抵靠工件52的一側以及桿部16從工件54的一側向外延伸。在一個實施例中，將鎖定螺栓套環(huán)14裝配在銷構件12的桿部16上，由此使桿部16插入套環(huán)14的通孔38內。在一個實施例中，將鎖定螺栓套環(huán)14裝配在銷構件12上，直至套環(huán)14的凸緣36抵靠著工件54的側面。
[0023]在一個實施例中，銷構件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。在一個實施例中，緊固件安裝工具可以由在上述的Mercer等人的美國專利N0.7，293，339中公開和描述的工具構成。在一個實施例中，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和銷構件12之間施加相對的軸向力，并且適于在套環(huán)14之上移動并將套環(huán)模壓進銷構件12的鎖定凹槽24中(圖中未示出)。
[0024]在一個實施例中，在安裝過程中，鎖定螺栓套環(huán)14的突緣44提供有高對抗力以抵抗模壓過程的啟動，并且由于延伸部分48的較大內徑D3而在模壓過程期間提供了基本恒定的模壓載荷。在一個實施例中，術語“高對抗力”是指在最終夾緊載荷的大約30%到大約50%范圍內的對抗力。在一個實施例中，最終夾緊載荷為大約19，200磅。然而，對于Grade5的5/8英寸套環(huán)而言，對抗力為大約7，000磅。該高對抗力允許在拖拉出更多空隙和產生較高的最終夾緊載荷的同時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，并且與現有的直壁套環(huán)相比，套環(huán)14的止動載荷增加。在一個實施例中，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]應該理解的是，在本文中描述的實施例僅是示例性的，而且本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行多種變化和改進。所有這些變化和改進都適于包括在本發(fā)明的范圍內。
【權利要求】
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延伸進所述通孔中的內突緣的內壁，所述突緣包括第一內徑；以及從所述突緣延伸到靠近所述第二端的點處的延伸部分，所述延伸部分包括第二內徑，其中，所述第二內徑大于所述第一內徑。
2.如權利要求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錐形部分和外錐形部分。
5.如權利要求4所述的鎖定螺栓套環(huán)，其特征在于，所述內和外錐形部分中的每一個都以在相對于所述套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內的角度成錐形。
6.如權利要求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成的組中選擇出的至少一種材料。
8.如權利要求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: 銷構件，所述銷構件具有細長的桿部，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延伸進所述通孔中的內突緣的內壁，所述突緣包括具有第一內徑的內表面；以及從所述突緣延伸到靠近所述第二端的點處的延伸部分，所述延伸部分包括第二內徑，其中，所述第二內徑大于所述第一內徑。
10.如權利要求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錐形部分和外錐形部分。
13.如權利要求12所述的緊固件，其特征在于，所述內和外錐形部分中的每一個都以在相對于所述套環(huán)的縱向軸線成大約15度至大約30度的范圍內的角度成錐形。
14.如權利要求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成的組中選擇出的至少一種材料。
16.如權利要求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】F16B19/08GK104454873SQ201410147316
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權日:2013年9月19日
【發(fā)明者】唐納德·W·海恩斯 申請人:美鋁公司