CN102197232A - 单面紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种诸如铆钉之类的紧固件(2)及其制造方法，其中紧固件(2)在栓壳(4)上形成有螺旋槽(16)和环形槽，使得当紧固件(2)安装到工件(24)中时，在工件(24)的盲侧上产生具有瓣状盲侧受力区(36)的膨凸部(30)，螺旋槽(16)具有朝向栓壳(4)的头端(12)而逐渐增加的深度、以促使膨凸部(30)最初朝向头端(12)形成。

Description

单面紧固件

技术领域

本发明涉及单面紧固件，并且更具体地涉及其中在紧固件安装在包括一个或多个工件组件的工件中期间引起紧固件膨凸的单面紧固件。

背景技术

单面紧固件(即可通过从工件的仅一侧接入来安装的紧固件)是众所周知的。

通常，单面紧固件包括管状的栓壳和柄部，栓壳具有细长杆部以及在栓壳的一端(头端)处预先形成的径向扩大的栓壳头部，在柄部的一端处具有径向扩大的柄部头部，其中，柄部延伸通过栓壳的芯部，使得柄部头部处于栓壳的与头端远离的尾端，并且柄部的端部从栓壳的头端突出。栓壳插入穿过在包括将要固定在一起的一个或多个工件组件的工件中的对齐的孔，使得栓壳头部抵靠工件的靠近面并且细长杆部的尾端部突出超过工件的远离面(盲面)。然后使用放置工具对柄部的突出部分相对于栓壳施加逐渐增大的拉力，由栓壳头部提供反作用力，以致柄部头部使栓壳杆部的尾端部径向向外地且轴向朝向栓壳头部地发生变形，以形成抵靠工件的盲面的盲膨凸部。工件因此夹紧在栓壳头部和盲膨凸部之间。通常，接着在沿着柄部的适当的位置的易断部处，将柄部与栓壳头部齐平或者稍微在栓壳头部的内部地折断。易断部断裂载荷是比完全形成盲膨凸部所需载荷大的拉伸载荷。

提供高水平的静态和动态连接强度的单面紧固件需要在栓壳头部和盲膨凸部之间的工件上形成高夹持压力。因此理想地具有相对较大的预先形成的栓壳头部，并且还具有在盲膨凸部和工件的盲侧之间的相对较大的接触面积。盲膨凸部和工件的盲侧之间的接触区域被称为盲侧受力区。这样的单面紧固件的示例是在商标BOM和HEMLOK下可获得的那些单面紧固件，后者示例在GB 2 151 738A中描述。

对于单面紧固件同样理想地是具有宽的夹距范围，即，能够将具有不同的“夹距值”(即不同的工件总厚度)的一个或多个工件组件紧固在一起。

例如，HEMLOK或者BOM紧固件的夹距范围限制为对于6.5mm直径的紧固件不大于2mm。诸如在商标STAVEX或者Masterfix K-Lock下可获得的那些紧固件(其中使得在工件的盲侧上形成两个或多个盲膨凸部)之类的多盲膨凸部铆钉的夹距范围大于HEMLOK和BOM那些紧固件的夹距范围。然而，在多盲膨凸部紧固件的夹距范围之内的特定厚度处，与被紧固工件的背面接触的膨凸部的横截面积将会很小，并且甚至会存在“分离(stand-off)”，从而产生很小的受力区，这导致由已安装紧固件提供的紧固强度的显著减小。

单面紧固件的又一优选特征是在夹距范围的任一端处相似的轴向柄部行程。这可以通过将易断位置定位成使得柄部在栓壳的头部以内的位置处发生断裂来实现。结果剩余的柄部部分可以在整个夹距厚度上对已安装的铆接栓壳的剪切强度提供额外贡献。

该特征进一步在诸如在商标MONOBOLT和MAGNABULB下目前已知的那些紧固件之类的“平齐断裂”紧固件中展现，其中易断位置定位为使得一旦柄部已经断裂，则柄部的残留在已安装紧固件中的一部分就有利地锁定到栓壳的头部内，在整个夹距范围中提供高夹持性和最佳的剪切性能。

发明内容

本发明的目标是提供改进的单面紧固件，并且提供能够始终提供较宽的夹距范围和较大的受力区的紧固件。

因此，本发明在第一方面中提供了根据所附权利要求的权利要求1所述的单面紧固件。

由本发明的单面紧固件的安装产生的盲膨凸部提供了受力区尺寸和夹距范围的最适宜的组合。

螺旋槽的深度优选地从栓壳的头端向尾端减小。螺旋槽的横截面积也可以从栓壳的头端向尾端减小。这些特征都具有促进盲膨凸部首先从最靠近栓壳头部处形成的效果。这提供了如下优势，即如果工件包括两个或者更多个工件组件，随着最后方的工件组件(即，距离栓壳的头端最远的组件)被拉向栓壳头部，从而使得工件组件之间的任何间隙闭合以提供更加牢固的紧固。

紧固件还可以在栓壳的外壁中设置一个或多个环形槽。

在可选实施例中，两个螺旋槽可设置在栓壳的外壁中从而在紧固件的安装中产生双瓣状盲侧受力区。在又一可选实施例中，多个螺旋槽可设置在紧固件的栓壳的外壁中以在安装中产生多瓣状受力区。

本发明的紧固件可以是拉型的，即，其中紧固件包括具有径向扩大头部的柄部，其中柄部的一部分在栓壳的芯部内并且柄部的突出部分突伸超出栓壳头部，并且通过相对于栓壳对柄部施加拉力来进行紧固件的安装。在该实施例中，朝向工件推动栓壳的尾端的力由对柄部施加的拉力提供。

或者，紧固件可以是内螺纹型，即，紧固件不包括柄部；朝向工件推动栓壳的尾端的力通过已经旋拧入栓壳的内螺纹中的外螺纹部分施加的拉力来提供。

本发明在另一方面提供了制造根据所附权利要求的权利要求8所述的紧固件的方法。

螺旋槽优选地滚压到栓壳上。

螺旋槽优选地形成为使得螺旋槽的深度从栓壳的头端向尾端减小，并且还优选地使得螺旋槽的横截面积从栓壳的头端向尾端减小。在紧固件安装到工件中时，这些特征促使盲膨凸部首先从最靠近栓壳的头端处形成。

根据本发明的方法可包括将至少一个环形槽形成到栓壳的外壁中的额外步骤。环形槽也可通过滚压形成。

该方法还可包括继将柄部插入通过栓壳的芯部之后、将栓壳的至少一部分压接(crimp)到柄部上的额外步骤。这提供了在安装之前两个组件的临时连接。

压接是通过使栓壳的至少一部分向内径向变形到柄部上，从而减小在该部分栓壳的外径来实现的。栓壳的被压接的这部分优选地处于或者靠近栓壳的尾端处，从而促使盲膨凸部最先从最靠近栓壳头端处形成。这是有利的，因为如果膨凸部朝向栓壳的尾端首先产生，则盲膨凸部可能不能提供足够的夹紧力以紧固较薄的工件，或者如果工件包括两个或更多个工件组件，则可能由于“分离(stand-off)”(即膨凸部和正在紧固的最后方的工件组件之间的未膨胀栓壳杆部形成的短柱，而不能将工件组件之间的小间隙闭合。

优选地，栓壳随着朝向尾端以更大的程度压接到柄部上。例如，压接的程度随着远离尾端而逐渐减小。这进一步促使盲膨凸部最先从最靠近栓壳的头端处形成，并且附加地防止盲膨凸部完全形成到栓壳的尾端，从而降低“柄部头部进入”(即柄部头部正好被拉入到栓壳孔中)的风险。栓壳可以在栓壳的整个长度上压接到柄部上。在又一可选实施例中，栓壳在靠近尾端的一段范围上平行地压接到柄部上，即在该范围上以相同的程度压接。

本发明的方法还包括将栓壳进行退火的额外步骤。可在将栓壳进行退火和将其与柄部接合之前进行将任何沟槽滚压到栓壳上的步骤。

制造单面紧固件的方法可用于生产如上所述的拉型紧固件。在这种情况下，该方法包括另一个步骤，即将柄部插入穿过栓壳的芯部使得柄部的一部分在栓壳的芯部之内，并且使得柄部头部与栓壳的尾端相邻，并且柄部的突出部分突伸超出栓壳头部。

或者，同样如上所述，制造根据本发明的单面紧固件的方法可用于生产具有内螺纹栓壳的紧固件。在这种情况下，该方法将包括在栓壳中制造内螺纹的额外步骤。

附图说明

现在将以示例的方式并且参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的紧固件的侧视图；

图2是图1的紧固件的栓壳的侧视图；

图3a是图1的紧固件的纵剖视图；

图3b是图3a的紧固件的螺旋槽的形状的详细视图；

图4a至图4c图示了利用以虚线示出的安装工具将图1的紧固件安装到工件中的相继步骤；

图5a是图1的紧固件完全安装在具有第一夹距值“G”的工件中的侧视图；

图5b是图1的紧固件完全安装在具有第二夹距值“g”的工件中的侧视图；

图6是图5a的已安装的紧固件的纵剖视图；

图7是图5a的已安装的紧固件的盲膨凸部的底视图；

图8是从工件的盲侧观察图5a的已安装的紧固件的等距视图；

图9是从工件的盲侧观察图5b的已安装的紧固件的等距视图；

图10是已安装在工件中的根据本发明的紧固件的可选实施例；并且

图11是根据本发明的紧固件的可选实施例的纵剖视图。

具体实施方式

参考图1，紧固件2包括栓壳4和柄部6。柄部6设置有柄部头部8，并且栓壳4设置有芯部10(见图3a)、在头端12处的径向扩大头部38、远离头端12的尾端14。

紧固件2的生产包括通过滚压在外壁20中形成螺旋槽16。螺旋槽16以双线程或三线程螺纹的形式滚压、以避免在工件安装期间栓壳4倾斜。根据需要对栓壳4进行退火、以及进行电镀或者表面处理。然后将柄部6插入到栓壳4的芯部10中，使得柄部6的一部分在栓壳4的芯部10之内，柄部头部8与栓壳4的尾端14相邻，并且柄部6的突出部分突伸超出栓壳头部14。

螺旋槽16的深度随着从栓壳4的头端10向尾端14而减小。

一旦柄部6已被插入穿过栓壳4的芯部10，就将栓壳4压接到柄部6上。该压接是通过对栓壳4施加压力使栓壳4的材料变形到柄部6上而实现的。该压接是圆锥形式的，使得栓壳向栓壳4的尾端14压摺到更大的程序，压摺的程度向头端10逐渐减小。

将紧固件2安装到包括工件组件26、28的工件24中从而将工件组件固定在一起的方法是已知的，并且在本发明的前序中已经描述。安装的相继步骤在图4a至图4c中示出。

将栓壳4插入到工件组件中的适合的孔中。对栓壳4施加力以将栓壳4的尾端14朝向工件24推动，存在的反作用力由栓壳4的头部14提供，从而引起栓壳4的径向可膨胀部分径向向外地变形并且轴向朝向栓壳头部14变形，从而形成螺旋状的盲膨凸部30，其中盲膨凸部30沿着栓壳4的长度盘旋并且达到并抵靠与柄部头部8最接近的工件组件26，并且抵靠工件24的盲面、并且形成盲侧受力区36。

如在图4b中所示，对于将紧固件2安装到工件24中，由于与最靠近尾端14的螺旋槽16的深度相比、最靠近头端12的螺旋槽16的深度增大，并且由于栓壳4压接到柄部6上，导致盲膨凸部30最初在与栓壳4的头端12最接近处形成。

图4c示出了将紧固件安装到工件中的最后步骤。柄部已经在柄部断裂位置处断裂，其中柄部断裂位置由与柄部的剩余部分相比减小了横截面积的易端部分32所界定。然后去除柄部6的分离部分34。

如在图5a和图5b中所示，一旦紧固件2已经完全安装到工件24中，就已经由于盲膨凸部30与工件24的接触形成盲侧受力区36。已安装紧固件的总长度L在两个实施例中是相同的。可以看出，图5a中的工件的第一夹距值G与图5b中的工件的第二夹距值g相比更厚。

图5b示出了紧固件2安装在具有夹距值g的较薄工件中。与在图5a的较厚夹距值的工件中相比，更大的栓壳长度在盲侧上膨胀形成螺旋膨凸部。在两种情况中的总的已安装紧固件长度“L”基本上相同。(这使得柄部断裂位置与本体的头部平齐并且柄部锁定特征可结合在该区域内)。

图6示出了柄部断裂位置在紧固件本体的头部区域之内。由于紧固件的已安装长度在厚的工件和薄的工件中基本上保持不变，因此柄部断裂部也被包含在头部区域之内。因此柄部横截面始终完全地有助于已安装紧固件的剪切强度。

如在图7中所示，在紧固件2安装到工件24中以后，在工件的盲侧产生的受力区由一个瓣状形成，即近似为椭圆形。

在本实施例中，在栓壳4中形成两个螺旋槽16，产生单瓣状盲侧受力区。然而，可在栓壳4中形成两个螺旋槽16，产生双瓣状盲侧受力区，即由两个重叠的大致椭圆形构成的受力区形状。或者，可在栓壳4中形成更多的螺旋槽16，以产生多瓣状盲侧受力区，即，由多个重叠的大体椭圆形构成。

虽然在这里所描述的实施例中，通过滚压在外壁20中形成螺旋槽16，但可采用其他的方法形成该槽。

在可选实施例中，螺旋槽16的形状沿栓壳4的长度变化，使得螺旋槽16的横截面积从栓壳4的头端12向尾端14减小。该特征可单独使用或者与螺旋槽16的深度从头端12向尾端14减小的特征组合使用，以在紧固件2安装到工件中时促使盲膨凸部30最初朝向头端12的形成。

在上述实施例中，工件包括两个工件组件。本发明也适用于包括单个工件组件的工件，并且适用于包括多于两个工件组件的工件。

本实施例也适用于没有柄部的紧固件。如在图10中所示，紧固件2′包括栓壳4′。以与第一实施例相似的方式，栓壳4′设置有芯部10′，头端12′，远离头端12′的尾端14′，以及在头端12′处的径向扩大栓壳头14′。紧固件2′的制造包括与第一实施例相同的初始步骤；在栓壳4′的外壁20′上通过滚压形成螺旋槽16′。然而，在该可选实施例中，芯部10′设置有内螺纹50。

为了将图10的紧固件2′安装到包括工件组件26′的工件24′中，将栓壳4′插入到工件中的适合的孔中，并且将安装工具的外螺纹部分(未示出)旋入到栓壳4′的芯部10′的内螺纹50中。当安装工件被驱动时，其外螺纹部分相对于栓壳4′受到拉力，并且由栓壳头部38′提供反作用力。栓壳上的力使得栓壳的尾端被推向工件，并且从而引起栓壳的可膨胀部分径向向外变形并轴向朝向栓壳头部变形，以形成盲膨凸部30′。如在本发明的第一实施例中，由此形成的盲膨凸部30′是多瓣状的。

在图10的实施例中，一旦紧固件4′已安装，则内螺纹50允许另一个工件组件放置在工件组件26′的上方，并且通过紧固到内螺纹50中的螺栓或螺钉固定到位。

在可选实施例中，紧固件还可包括通过滚压形成在栓壳4的外壁20中的一个或多个环形槽。

在制造紧固件的可选方法中，将栓壳4压接到柄部6上可以在栓壳4的整个长度上进行。在又一可选实施例中，压接处理在偏向栓壳4的尾端14的小范围上进行。在该实施例中压接的程度可以如在前面的实施例中一样逐渐减小，或者可以平行(即在压接部分中程度相等)。

Claims (24)

1.一种安装在工件中的单面紧固件，所述紧固件包括：

栓壳；

所述栓壳包括芯部，在所述栓壳的头端处的头部，远离所述头端的尾端，以及在所述头端与所述尾端之间的可径向膨胀部分；

由此，当所述栓壳插入到所述工件中的适合的孔中并且对所述栓壳施力以朝向所述工件推动所述栓壳的尾端时，通过所述栓壳的所述头端提供反作用力，并且从而引起所述栓壳的所述可径向膨胀部分径向向外地变形并轴向朝向所述栓壳头部地变形，以形成与所述工件的盲面抵靠的盲膨凸部并且形成盲侧受力区；

其中，至少一个螺旋槽设置在所述栓壳的所述径向可膨胀部分的外壁中，使得所述盲侧受力区由至少一个瓣状形成；

其中，所述至少一个螺旋槽的深度从所述栓壳的所述头端向所述尾端减小。

2.如权利要求1所述的单面紧固件，其中所述螺旋槽的形状的横截面积从所述栓壳的所述头端向所述尾端减小。

3.如权利要求1所述的单面紧固件，还在所述栓壳的所述外壁中设置了至少一个环形槽。

4.如权利要求1至3中任一项所述的单面紧固件，其中在所述栓壳的所述外壁中设置两个螺旋槽，并且所述盲侧受力区是两瓣状的。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的单面紧固件，其中在所述栓壳的所述外壁中设置多个螺旋槽，并且所述盲侧受力区是多瓣状的。

6.如权利要求1至5中任一项所述的单面紧固件，其中所述紧固件还包括柄部，所述柄部包括径向扩大柄部头部，

所述柄部的一部分在所述栓壳的所述芯部内，所述柄部头部与所述栓壳的所述尾端相邻，并且所述柄部的突出部分突伸超出所述栓壳头部；

由此，当相对于所述栓壳对所述柄部施加拉力时，所述柄部头部因而对所述栓壳施力以朝向所述工件推动所述栓壳的所述尾端。

7.如权利要求1至5中任一项所述的紧固件，其中所述栓壳的所述芯部具有内螺纹，

其中，当外螺纹部分旋入到所述栓壳的所述芯部中，并且对所述外螺纹部分相对于所述栓壳施加拉力时，所述外螺纹部分因而对所述栓壳施力以朝向所述工件推动所述栓壳的所述尾端。

8.一种制造单面紧固件的方法，所述紧固件包括：

栓壳；

所述栓壳包括芯部，头端，远离所述头端的尾端，以及在所述头端与所述尾端之间的可径向膨胀部分；

所述方法包括如下步骤：

将至少一个螺旋槽形成到所述栓壳的外壁中；

其中，所述至少一个螺旋槽的深度从所述栓壳的所述头端向所述尾端减小。

9.如权利要求8所述的方法，其中通过滚压形成所述至少一个螺旋槽。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中所述螺旋槽的横截面积从所述栓壳的所述头端向所述尾端减小。

11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，包括将至少一个环形槽形成到所述栓壳的所述外壁上的额外步骤。

12.如权利要求11所述的方法，其中通过滚压形成所述至少一个环形槽。

13.如权利要求8至12中任一项所述的方法，包括在将所述柄部插入穿过所述栓壳的所述芯部之后、将所述栓壳的至少一部分压接到所述柄部上的额外步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述栓壳的被压接到所述柄部上的一部分处于或者靠近所述栓壳的所述尾端处。

15.如权利要求13或14所述的方法，其中所述栓壳以在朝向所述尾端比所述头端更大的程度压接到所述柄部上。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述压接的程度随着远离所述栓壳的所述尾端逐渐减小。

17.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中所述栓壳在所述栓壳的整个长度上压接到所述柄部上。

18.如权利要求13至17中任一项所述的方法，其中所述栓壳在处于或者靠近所述栓壳的所述尾端的范围中平行地压接。

19.如权利要求8至18中任一项所述的方法，包括将所述栓壳进行退火的额外步骤。

20.如权利要求19所述的方法，其中将所述栓壳进行退火的步骤在将任何沟槽形成在所述栓壳上之前进行。

21.如在权利要求8至20中任一项所述的制造单面紧固件的方法，

所述紧固件还包括包含径向扩大头部的柄部，

所述方法还包括如下步骤：即将所述柄部插入穿过所述栓壳的所述芯部，使得所述柄部的一部分在所述栓壳的所述芯部内，所述柄部的头部与所述栓壳的所述尾端相邻，并且所述柄部的突出部分突伸超出所述栓壳头部。

22.如在权利要求8至20中任一项所述的制造单面紧固件的方法，所述方法还包括在所述栓壳的所述芯部中形成内螺纹的步骤。

23.一种实质上如上所述并参考附图的紧固件。

24.一种实质上如上所述并参考附图的制造紧固件的方法。

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