CN104454871B - 铆钉 - Google Patents

Abstract

一种铆钉包括具有头部和锁槽的销构件以及具有凸缘的锁环。该锁环的凸缘被模压至销构件的锁槽中并转变成接合锁槽的圆凸边，而且锁环的外表面的一部分变形并向内旋转。该铆钉安装在一个结构中，从而使得销构件的头部与一个板件的外表面齐平，而锁环外表面的该部分与另一板件的外表面齐平。销构件包括在铆钉安装时折断的易断部。

Description

铆钉

相关申请的交叉引用

本申请与共同拥有的、未审决的美国临时专利申请No.61/879,859有关，并且要求该美国临时申请的权益，该美国临时申请于2013年9月19日提交，发明名称为“铆钉(RIVET)”，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种紧固件，更具体地说是涉及一种用于将多个工件固定在一起的铆钉。

背景技术

铆钉被用于将多个工件相互紧固在一起。作为一个例子，在航天航空工业中，用小型的半管形或者实心铆钉来紧固控制表面(诸如副翼、襟翼、升降舵和方向舵)的后缘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易于安装的、用于相对较薄的结构的牵拉型双平头铆钉。

在一种实施方式中，铆钉包括：具有细长杆部和头部的销构件，该细长杆部具有第一端、与第一端相对的第二端、紧邻第一端设置的锁槽、易断部以及位于锁槽和易断部中间的断颈槽，并且头部位于第一端；以及锁环，该锁环具有第一端、与锁环的第一端相对的第二端、从锁环的第一端延伸至锁环的第二端的孔口、从锁环的第一端延伸至锁环的第二端的外表面以及位于锁环的第二端的凸缘，其中，该锁环紧邻销构件的第一端地安装在销构件上，从而使得锁环的凸缘与销构件的锁槽对齐，其中，锁环适于被固定到销构件上，从而使得锁环的凸缘被模压至销构件的锁槽中并转变成接合锁槽的圆凸边，而且锁环外表面的、紧邻锁环第一端的一部分变形并向内旋转。在一个实施例中，销构件的锁槽是环形的。在一个实施例中，锁槽具有沙漏的形状。在一个实施例中，销构件包括第一光滑圆柱形部分和第二光滑圆柱形部分，并且其中，销构件的锁槽位于第一光滑圆柱形部分和第二光滑圆柱形部分中间。在一个实施例中，易断部包括具有牵拉槽的牵拉部。在一个实施例中，易断部包括第三光滑圆柱形部分、第四光滑圆柱形部分以及在第三光滑圆柱形部分和第四光滑圆柱形部分的中间的过渡部分。

在一种实施方式中，铆钉适于被安装在一种结构中，其中，该结构包括第一板件和与第一板件并置的第二板件，该第一板件具有外表面、内表面和从第一板件的外表面延伸至第一板件的内表面的第一孔，该第二板件具有外表面、内表面和从第二板件的外表面延伸至第二板件的内表面并与第一孔对齐的第二孔，其中，该铆钉适于在安装位置被安装在第一孔和第二孔内，并且其中，当铆钉处于其安装位置时，销构件头部的表面与第二板件的外表面齐平，而锁环外表面的一部分与第一板件的外表面齐平。在一个实施例中，当铆钉处于其安装位置时，销构件的易断部在断颈槽处从销构件上断开，在第二光滑圆柱形部分上形成一个暴露面，而且其中，该暴露面与第一板件的外表面对齐。在一个实施例中，销构件的头部是埋头型的，并且第二孔是埋头孔。

相对于现有技术中的紧固件而言，本发明的铆钉的优点在于，该铆钉提供了这样一种紧固件，即，该紧固件具有在一个结构的相对侧是齐平的端部，同时可利用牵拉型工具来进行快速而简便的安装，并且消除了对脆弱且薄的结构的后缘造成损坏的风险。

附图说明

请结合附图地参看以下对实施例的详细说明，其中：

图1是根据一个实施例的铆钉的透视图，并且由铆钉所采用的锁环以截面图的形式示出，而且该铆钉位于某个结构内；

图2是由图1所示铆钉采用的销构件的侧视图；

图3是由图1所示铆钉采用的锁环的透视图；

图4是图2和图3分别所示的销构件和锁环的侧视图，它们在锁环被模压至销构件之前彼此相互接合；

图5是图4所示的销构件和锁环的侧视图，并且该锁环被模压到该销构件上；

图6是图1所示铆钉的侧视图，并且该铆钉由紧固件安装工具接合；

图7是图6所示铆钉的侧视图，并且该锁环由紧固件安装工具进一步模压；

图8是图7所示铆钉在其安装位置内的底侧透视图；

图9是图8所示铆钉的上侧透视图；

图10是根据另一个实施例的铆钉的侧视图，其中以截面图的形式示出铆钉所采用的锁环；以及

图11是处于一种结构内的、图10所示铆钉的侧视图，并且锁环受到紧固件安装工具的模压。

附图构成了本说明书的一部分，涵盖本发明的说明性实施例，并且图示说明了本发明的多个目的和特征。此外，附图并不一定按比例绘制，可能放大了一些特征以示出特定零部件的细节。另外，附图中示出的任何尺寸、规格等都旨在进行说明，而不是限制性的。因此，本文所公开的具体的结构和功能方面的细节并不能被解释成是限制性的，而应仅仅作为一种代表性的基础，用于教导本领域技术人员以不同方式实施本发明。

具体实施方式

在已经公开的那些权益和改进中，本发明的其他目的和优点可以从结合附图进行的以下说明中显而易见。本文在此公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅是说明了本发明可以以多种形式来体现。另外，结合本发明的多个实施例所给出的每个例子都旨在进行举例说明，而不是限制性的。本文所图示或举例说明的本发明的各种变化和进一步的改进以及本文所进行说明的本发明原理的任何另外的应用都是相关领域的技术人员通常能够想到的，并属于本发明的内容，这些都应被理解为落入本发明的范围内。

在整个说明书和权利要求书中，下列术语采用与本文明确相关的含义，除非上下文另外明确规定。本文中所用的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”及类似表达并不一定指相同的实施例，尽管有此可能。此外，本文中所用的短语“在一个实施例中”、“在一些其他的实施例中”及类似表达并不一定指不同的实施例，尽管有此可能。因此，如下所述，本发明的多个实施例可以容易地进行组合，而不背离本发明的范围或精神。

图1示出了铆钉10的一个实施例。在一个实施例中，铆钉10包括销构件12和锁环14，锁环14的尺寸和形状被设置成接合销构件12。参看图1和2，在一个实施例中，销构件12包括细长的杆部16，其具有第一端18，与第一端18相对的第二端20，紧邻第一端18设置的第一光滑圆柱形部分22，位于第一端18和第二端20中间的第二光滑圆柱形部分24，以及在第一光滑圆柱形部分22和第二光滑圆柱形部分24中间的环形锁槽26。在一个实施例中，锁槽26具有沙漏的形状。在其他实施例中，锁槽26可以由其他形状和尺寸构成。在一个实施例中，锁槽26的直径小于第一光滑圆柱形部分22的直径和第二光滑圆柱形部分24的直径。在一个实施例中，销构件12包括易断部28，其具有第三光滑圆柱形部分29和第四光滑圆柱形部分30以及在第三光滑圆柱形部分29和第四光滑圆柱形部分30中间的过渡部分31。在一个实施例中，环形的断颈槽32设置在过渡部分31和第二光滑圆柱形部分24中间。在一个实施例中，销构件12包括设置在其第一端18处的头部34。在一个实施例中，头部34是埋头型的头部。在一个实施例中，头部34包括平面36。在另一个实施例中，头部34是突出的头部。在一个实施例中，销构件12的易断部28包括设置在销构件12的第二端20处并具有多个环形牵拉槽40的牵拉部38，所述环形牵拉槽40适于被紧固件安装工具的牵拉部件夹紧。在一个实施例中，销构件12由高强度钛合金制成。在一个实施例中，销构件12由beta-C钛制成。在其他实施例中，销构件12由其他钛合金制成，诸如由Ti6-4或者Ti555钛合金制成，或者由其他合适的金属材料制成。

参看图1和3，在一个实施例中，锁环14包括第一端42，与第一端42相对的第二端44，从第一端42延伸至第二端44的孔口46，位于第一端42处的表面48，从第一端42延伸至第二端44的外表面50，以及从第一端42延伸至位于第二端44处的、向外延伸的环形凸缘53的内表面52。在一个实施例中，锁环14由低强度钛合金制成。在一个实施例中，锁环14由CP钛制成。在另一个实施例中，锁环14由MONEL镍合金制成。在另外一个实施例中，锁环14由A286不锈钢制成。在另外一个实施例中，锁环14由异形钢丝制成并缠绕在销构件12上。参看图4和图5，在一个实施例中，锁环14被安装在销构件12上，而且凸缘53被模压或者辊压在销构件12的锁槽26中，形成向内延伸的环形圆凸边54。在一个实施例中，锁环14的环形圆凸边54接合销构件12的锁槽26并将锁环14固定到销构件12上。

返回图1，在一个实施例中，铆钉10适于被安装在包含多个工件的结构56内。在一个实施例中，工件包括第一板件58，与第一板件58并置的第二板件60，与第一板件58并置并且安装在第一板件58上的第一条状构件62，与第二板件60并置并且安装在第二板件60上的第二条状构件64。在一个实施例中，第一条状构件62包括外表面66，而第二条状构件64包括外表面68。在一个实施例中，第一板件58和第二板件60中的每一个分别包括孔70和72，而第一条状构件62包括具有位于外表面66内的埋头部分76的孔74，并且第二条状构件64包括具有位于外表面68内的埋头部分80的孔78。在一个实施例中，孔70、72和孔74、78相互对齐。在某些实施例中，第一板件58和第二板件60以及第一条状构件62和第二条状构件64由铝、铝合金、其他金属合金、复合材料或其组合制成。在其他实施例中，第一条状构件62和第二条状构件64并非必须包含在结构56中。

参照图1，在一个实施例中，通过将销构件12的细长杆部16穿过锁环14的孔口46而将锁环14装载到销构件12上。在一个实施例中，锁环14位于第一光滑圆柱形部分22上，并围绕第二光滑圆柱形部分24和第四光滑圆柱形部分30。在一个实施例中，如上所述，锁环14的圆凸边54接合销构件12的锁槽26，以便销构件12和锁环14相互固定。

在一个实施例中，铆钉10穿过第一板件58的孔70和第二板件60的孔72以及第一条状构件62的孔74和第二条状构件64的孔78，并且使销构件12的头部34被容放在第二条状构件64的孔78的埋头部分80内，而且销构件12的细长杆部16的至少一部分从第一条状构件62向外伸出。参照图6，紧固件安装工具包括模压砧座82和夹头(图中未示出)。在一个实施例中，弹簧构件84位于砧座82和第一条状构件62之间。在一个实施例中，弹簧构件84由橡胶制成。在一个实施例中，夹头接合销构件12的牵拉部38的牵拉槽40(图中未示出)，以在其上施加轴向力并将铆钉10拉入结构56中，直到头部34的表面36与第二条状构件64的外表面68齐平(或基本齐平)。参照图7，位于工具壳体86内的模压砧座82接合锁环14，并在其表面48上施加轴向力，以开始进一步地将锁环14模压至销构件12上。如图7所示，在一个实施例中，弹簧构件84受到砧座82和第一条状构件62的挤压。这样，弹簧构件84被推靠在第一条状构件62上并对抗作用到该结构上的负载，以便于消除板件58和60之间的板隙。在一个实施例中，弹簧构件84产生预负载。

继续参照图7，模压过程持续进行，直到锁环14的紧邻其第一端42的一部分变形，进入第一条状构件62的孔74的埋头部分76和第一板件58的孔70中，而外表面50的紧邻第一端42的部分P变形并向内旋转，直到部分P与第一条状构件62的外表面66齐平(或基本齐平)。在一个实施例中，断颈槽32与第一条状构件62的外表面66对齐(或基本对齐)。在一个实施例中，锁环14的圆凸边54保持与销构件12的锁槽26的接合，从而将铆钉10固定至结构56上。

当锁环14得到完全模压后，紧固件安装工具继续在销构件12的牵拉部38(未示出)上施加拉力，直到牵拉部38和易断部28在断颈槽32处与销构件12的剩余部分分开。如图8和9所示，销构件12的头部34的表面36与第二条状构件64的外表面68齐平(或基本齐平)，而锁环14的表面50的部分P和新形成的销构件12的销断裂面88(即，在断颈槽32的先前紧邻第二光滑圆柱形部分24的位置)与第一条状构件62的外表面66齐平(或基本齐平)。因此，铆钉10在结构56的相对两侧是双平头的。

图10和11示出了具有销构件112和锁环114的铆钉110的另一个实施例。铆钉110的构造和功能与铆钉10类似，但存在一定差异。也就是说，在一个实施例中，销构件112的细长杆部116包括第一光滑圆柱形部分122和第二光滑圆柱形部分124，但是不包括位于其间的锁槽，锁环也不包括对应的环形圆凸边。相反，锁环114通过环形焊缝115被固定到第二光滑圆柱形部分124上。

应当理解的是，本文所描述的实施例仅是示例性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以做出多种变形和改变。在一个实施例中，铆钉10和110用于航天航空应用中。在另一个实施例中，铆钉10和110用于工业应用中。在一个实施例中，结构56可以仅包括两个工件，即，第一板件58和第二板件60。在其他实施例中，结构56可以包含任意数量的工件。所有的这些变形和修改都旨在被包括在所附权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种铆钉，包括：

具有细长杆部和头部的销构件，所述细长杆部包括第一端，与所述第一端相对的第二端，紧邻所述第一端设置的锁槽，易断部，以及位于所述锁槽和所述易断部中间的断颈槽，并且所述头部位于所述第一端；以及

锁环，所述锁环具有第一端，与所述锁环的第一端相对的第二端，从所述锁环的第一端延伸至所述锁环的第二端的孔口，从所述锁环的第一端延伸至所述锁环的第二端的外表面，以及位于所述锁环的第二端的凸缘，

其中，所述锁环紧邻所述销构件的所述第一端地安装在所述销构件上，从而使得所述锁环的所述凸缘与所述销构件的所述锁槽对齐，

其中，所述锁环适于被固定到所述销构件上，从而使得所述锁环的所述凸缘被模压至所述销构件的所述锁槽中并变形成接合所述锁槽的圆凸边，而所述锁环外表面的紧邻所述锁环第一端的一部分变形并向内旋转。

2.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述销构件的所述锁槽是环形的。

3.根据权利要求2所述的铆钉，其特征在于，所述锁槽具有沙漏的形状。

4.根据权利要求3所述的铆钉，其特征在于，所述销构件包括第一光滑圆柱形部分和第二光滑圆柱形部分，而且，所述销构件的所述锁槽位于所述第一光滑圆柱形部分和所述第二光滑圆柱形部分中间。

5.根据权利要求4所述的铆钉，其特征在于，所述易断部包括具有牵拉槽的牵拉部。

6.根据权利要求5所述的铆钉，其特征在于，所述易断部包括第三光滑圆柱形部分、第四光滑圆柱形部分以及在所述第三光滑圆柱形部分和所述第四光滑圆柱形部分中间的过渡部分。

7.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉适于被安装在一个结构内，其中，所述结构包括第一板件和与所述第一板件并置的第二板件，所述第一板件具有外表面、内表面和从所述第一板件的外表面延伸至所述第一板件的内表面的第一孔，所述第二板件具有外表面、内表面和从所述第二板件的外表面延伸至所述第二板件的内表面且与所述第一孔对齐的第二孔，其中，所述铆钉适于在安装位置被安装在所述第一孔和所述第二孔内，并且其中，当所述铆钉处于其安装位置时，所述销构件的所述头部的表面与所述第二板件的所述外表面齐平，而且所述锁环外表面的紧邻所述锁环第一端的一部分与所述第一板件的所述外表面齐平。

8.根据权利要求7所述的铆钉，其特征在于，当所述铆钉处于其安装位置时，所述销构件的所述易断部在所述断颈槽处从所述销构件上断开，在所述销构件的光滑圆柱形部分上形成一个暴露面，而且，所述暴露面与所述第一板件的所述外表面对齐。

9.根据权利要求8所述的铆钉，其特征在于，所述销构件的所述头部是埋头型头部，而且所述第二孔是埋头孔。