CN104454873A - 锁定螺栓套环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锁定螺栓套环，其中，该套环包括：套环体，该套环体具有：第一端；与第一端相对的第二端；从第一端延伸到第二端的通孔；具有位于靠近套环体的第一端处并沿周向和向内延伸进通孔中的内突缘的内壁，该突缘包括第一内径；以及从突缘延伸到靠近第二端的点处的延伸部分，该延伸部分包括第二内径，其中，第二内径大于第一内径。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是依据美国专利法第111条（a）项提出的申请，本申请与被共同拥有的、未审决的第61/879,854号美国临时专利申请有关并要求该美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请于2013年9月19日提交，发明名称为“具有高对抗力的内突缘的锁定螺栓套环”（“Lock Bolt Collar with High Standoff Internal Bead”），其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及紧固件，尤其是涉及一种包括具有高对抗力的内突缘的锁定螺栓套环。
背景技术
通常被称为锁紧螺栓的两件式模压紧固件用于将多个工件固定在一起。通常，模压型紧固件包括具有锁定凹槽的销构件以及适于通过紧固件安装工具被模压进销构件的锁定凹槽中的锁定螺栓套环。被拖出的空隙的量或者施加于工件上的力是启动套环的模压所需的力的正函数。在一些诸如消除在重型工件中的刚性间隙的应用中，理想的是，将被模压的套环的阻力尽可能高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有模压套环的紧固件，该模压套环提供有高对抗力以抵抗模压过程的启动并在模压过程中提供基本上恒定的模压载荷。
在一个实施例中，锁定螺栓套环包括：套环体，该套环体具有：第一端；与第一端相对的第二端；从第一端延伸到第二端的通孔；具有位于靠近套环体的第一端处并沿周向和向内延伸进通孔中的内突缘的内壁，突缘包括第一内径；以及从突缘延伸到靠近第二端的点处的延伸部分，延伸部分包括第二内径，其中，第二内径大于第一内径。在一个实施例中，套环体包括具有外径的外表面，外径从第一端到第二端基本上恒定。在一个实施例中，凸缘位于套环体的第一端处。在一个实施例中，套环体包括位于套环体的第二端处的锥形部分，其中，锥形部分包括内锥形部分和外锥形部分。在一个实施例中，内和外锥形部分中的每一个都以在相对于套环的纵向轴线成大约15度至大约30度的范围内的角度成锥形。在一个实施例中，套环体包括位于套环体的第二端处的倒圆部分。在一个实施例中，锁定螺栓套环还包括从由低碳钢、退火的低碳钢、未退火的低碳钢、中碳硼钢以及中碳钢构成的组中选择出的至少一种材料。在一个实施例中，锁定螺栓套环为如冷镦的套环。
在一个实施例中，紧固件包括：销构件，该销构件具有细长的杆部，杆部在一端终止于头部并且包括具有带锁定凹槽的多个螺纹的螺纹部分；以及锁定螺栓套环，该锁定螺栓套环包括套环体，套环体具有：第一端；与第一端相对的第二端：从第一端延伸到第二端的通孔；具有位于靠近套环体的第一端处的并沿周向和向内延伸进通孔中的内突缘的内壁，突缘包括具有第一内径的内表面；以及从突缘延伸到靠近第二端的点处的延伸部分，延伸部分包括第二内径，其中，第二内径大于所述第一内径。
本发明的锁定螺栓套环与现有技术的套环相比，所具有的优点在于：锁定螺栓套环的突缘提供有高对抗力以抵抗模压过程的启动，并且由于延伸部分较大的内径而在模压过程中提供基本恒定的模压载荷。高对抗力允许在拖出更多空隙和产生较高的最终夹紧载荷的同时具有较低的最大模压载荷。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例构造的紧固件的分解侧视图；
图2为由如图1所示紧固件使用的锁定螺栓套环的侧视图；
图3为锁定螺栓套环的另一个实施例的侧视图；
图4为在安装状态下的紧固件的侧面局部剖视图，其中,出于比较的目的，套环的一部分示出为处于最小夹持位置，并且另一个相似套环的一部分示出为处于最大夹持位置；以及
图5为示出了比较标准的直壁套环与本发明的套环的套环模压载荷与套环模压长度的关系的图表。
具体实施方式
在本文中使用的术语“夹紧载荷”为用于连接（即，栓接）工件以将其保持在一起并且避免工件之间的相对运动的载荷量。
在本文中使用的术语“止动载荷”是指在套环最初接合销构件的锁定凹槽时的载荷。
在本文中使用的术语“对抗力（stand-off）”为抵抗或者阻止套环的最初模压直到获得所需的预加载荷值的载荷。
参考图1，在一个实施例中，紧固件10包括销构件12和锁定螺栓套环14，将该锁定螺栓套环14的尺寸和形状制成与销构件12匹配并且被模压到其上。在一个实施例中，销构件12包括其一端终止于头部18的细长的杆部16。在一个实施例中，杆部16包括具有多个带锁定凹槽24的螺纹22的螺纹部分20和具有多个拖拉凹槽28的拖拉部分26。在一个实施例中，销构件12由中碳合金钢制成。在一个实施例中，销构件12为Grade9（Class12.9）强度等级的螺栓。在其它实施例中，销构件12可以以本领域中已知的任何等级来表征，诸如，举例而言，Grade2、Grade5、Grade8、Class8.8和Class10.9。在其它实施例中，销构件12可以由本领域中已知的其它合适材料制成。在其它实施例中，销构件12可以由如Mercer等人申请的美国专利No.7,293,339中公开和描述的任何销构件组成，该专利通过引用全部结合在本文中。
参考图2，锁定螺栓套环14包括管状套环体30，该管状套环体具有第一端32和与第一端32相对的第二端34、从第一端32起并且在第一端32处沿周向延伸的凸缘36以及从第一端32延伸到第二端34的通孔38，该通孔38形成套环14的内部和内壁40。在一个实施例中，套环体30的外表面42包括大致均匀的圆柱形结构并且包括外径D1。在一个实施例中，锁定螺栓套环14的内壁40包括沿周向并向内延伸进通孔38的内突缘44。在一个实施例中，突缘44包括具有内径D2的内表面46。在一个实施例中，突缘44位于靠近第一端34处。在一个实施例中，对于5/8英寸的套环而言，突缘44的轴向长度L1为大约0.230英寸。在一个实施例中，锁定螺栓套环14的内壁40包括延伸部分48，该延伸部分48从突缘44纵向延伸到靠近第二端36的点。在一个实施例中，延伸部分48包括内径D3。在一个实施例中，内径D3大于内径D2。在一个实施例中，锁定螺栓套环14包括位于靠近第一端34处的锥形部分50。在一个实施例中，该锥形部分50包括内和外锥形部分50a，50b，这些锥形部分中的每一个都以相对于锁定螺栓套环14的纵向轴线X-X测量的角度A成锥形。锥形部分50a，50b在安装期间有助于抵抗锁定螺栓套环14的最初锁定。在一个实施例中，在未变形的状态下，角度A与锁定螺栓套环14的纵向轴线X-X成大约30度。在一个实施例中，在未变形的状态下，角度A与锁定螺栓套环14的纵向轴线X-X成大约15度。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14不需要包括锥形部分50。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14包括倒圆部分，而非锥形部分50（图中未示出）。
在一个实施例中，锁定螺栓套环14包括从第二内壁48延伸的内部装配突起（图中未示出）。在一个实施例中，装配突起包括诸如Dixon的美国专利No.4,867,625中示出的单线螺纹，该专利通过引用全部结合在本文中。在一个实施例中，装配突起设置在靠近锁定螺栓套环14的套环体30的第一端32处。在另一个实施例中，装配突起设置在靠近锁定螺栓套环14的套环体30的第二端34处。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14不需要包括装配突起。
在一个实施例中，锁定螺栓套环14由低碳钢制成。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14由未退火的低碳钢制成。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14由退火的低碳钢制成。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14由诸如例如10B22钢的中碳硼钢制成。在另一个实施例中，锁定螺栓套环14由诸如例如1038钢的中碳钢制成。在另一个实施例中，就如同在之前提及的Mercer等人的美国专利No.7,293,339中所公开和描述的那样，锁定螺栓套环14为“如冷镦的套环”并且不需要进行热处理。如在本文中所使用的，术语“如冷镦的套环”是指例如经过冷加工而应变硬化而不是采用热处理来改变硬度（例如淬火和回火；消除应力；等等）的套环。
图3示出了具有突缘144的锁定螺栓套环114的另一个实施例。该锁定螺栓套环114的结构和功能与锁定螺栓套环14类似，除了锁定螺栓套环114不包括内锥形部分以及突缘144延伸到套环114的第二端134。在一个实施例中，对于5/8”的套环而言，突缘144具有0.230英寸的轴向长度。在一个实施例中，锁定螺栓套环114包括具有轴向长度L2的外锥形部分148b。
参考图4，在一个实施例中，锁定螺栓套环14和销构件12适于将多个工件52,54固定在一起。在一个实施例中，将销构件12的杆部16插入工件52，54的通孔，并使头部18抵靠工件52的一侧以及杆部16从工件54的一侧向外延伸。在一个实施例中，将锁定螺栓套环14装配在销构件12的杆部16上，由此使杆部16插入套环14的通孔38内。在一个实施例中，将锁定螺栓套环14装配在销构件12上，直至套环14的凸缘36抵靠着工件54的侧面。
在一个实施例中，销构件12的拖拉凹槽28适于由具有模压砧（图中未示出）的紧固件安装工具的卡盘爪的匹配齿夹持。在一个实施例中，紧固件安装工具可以由在上述的Mercer等人的美国专利No.7,293,339中公开和描述的工具构成。在一个实施例中，该工具的模压砧适于接合锁定螺栓套环14并在套环14和销构件12之间施加相对的轴向力，并且适于在套环14之上移动并将套环模压进销构件12的锁定凹槽24中（图中未示出）。
在一个实施例中，在安装过程中，锁定螺栓套环14的突缘44提供有高对抗力以抵抗模压过程的启动，并且由于延伸部分48的较大内径D3而在模压过程期间提供了基本恒定的模压载荷。在一个实施例中，术语“高对抗力”是指在最终夹紧载荷的大约30%到大约50%范围内的对抗力。在一个实施例中，最终夹紧载荷为大约19,200磅。然而，对于Grade5的5/8英寸套环而言，对抗力为大约7,000磅。该高对抗力允许在拖拉出更多空隙和产生较高的最终夹紧载荷的同时具有较低的最大模压载荷。如图5所示，模压曲线在模压过程中基本上是水平的，并且与现有的直壁套环相比，套环14的止动载荷增加。在一个实施例中，套环14还由具有为典型套环的空隙拖出力的大约3至4倍的空隙拖出力来表征。
应该理解的是，在本文中描述的实施例仅是示例性的，而且本领域的技术人员在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行多种变化和改进。所有这些变化和改进都适于包括在本发明的范围内。
Claims (16)
1.一种锁定螺栓套环，包括：
套环体，所述套环体具有：第一端；与所述第一端相对的第二端；从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环体的所述第一端处并沿周向和向内延伸进所述通孔中的内突缘的内壁，所述突缘包括第一内径；以及从所述突缘延伸到靠近所述第二端的点处的延伸部分，所述延伸部分包括第二内径，其中，所述第二内径大于所述第一内径。
2.如权利要求1所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述套环体包括具有外径的外表面，所述外径从所述第一端到所述第二端基本上恒定。
3.如权利要求1所述的锁定螺栓套环，其特征在于，还包括位于所述套环体的所述第一端处的凸缘。
4.如权利要求1所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述套环体包括位于所述套环体的所述第二端处的锥形部分，其中，所述锥形部分包括内锥形部分和外锥形部分。
5.如权利要求4所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述内和外锥形部分中的每一个都以在相对于所述套环的纵向轴线成大约15度至大约30度的范围内的角度成锥形。
6.如权利要求1所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述套环体包括位于所述套环体的所述第二端处的倒圆部分。
7.如权利要求1所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述锁定螺栓套环还包括从由低碳钢、退火的低碳钢、未退火的低碳钢、中碳硼钢以及中碳钢构成的组中选择出的至少一种材料。
8.如权利要求7所述的锁定螺栓套环，其特征在于，所述锁定螺栓套环为如冷镦的套环。
9.一种紧固件，包括：
销构件，所述销构件具有细长的杆部，所述杆部在一端终止于头部并且包括具有带锁定凹槽的多个螺纹的螺纹部分；以及
锁定螺栓套环，所述锁定螺栓套环包括套环体，所述套环体具有：第一端；与所述第一端相对的第二端：从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环体的所述第一端处的并沿周向和向内延伸进所述通孔中的内突缘的内壁，所述突缘包括具有第一内径的内表面；以及从所述突缘延伸到靠近所述第二端的点处的延伸部分，所述延伸部分包括第二内径，其中，所述第二内径大于所述第一内径。
10.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述锁定螺栓套环的所述套环体包括具有外径的外表面，所述外径从所述第一端到所述第二端基本恒定。
11.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述锁定螺栓套环包括位于所述套环体的所述第一端处的凸缘。
12.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述套环体包括位于所述套环体的所述第二端处的锥形部分，其中，所述锥形部分包括内锥形部分和外锥形部分。
13.如权利要求12所述的紧固件，其特征在于，所述内和外锥形部分中的每一个都以在相对于所述套环的纵向轴线成大约15度至大约30度的范围内的角度成锥形。
14.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述锁定螺栓套环的所述套环体包括位于所述套环体的所述第二端处的倒圆部分。
15.如权利要求9所述的紧固件，其特征在于，所述锁定螺栓套环还包括从由低碳钢、退火的低碳钢和未退火的低碳钢构成的组中选择出的至少一种材料。
16.如权利要求15所述的紧固件，其特征在于，所述锁定螺栓套环为如冷镦的套环。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |