CN105190057A - 用于改进螺栓连接的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于连接两个或更多个工件10、12的机械紧固组件400。该组件包括机械紧固件42和带槽插入件402。该机械紧固件具有被接收在工件的对准孔18a、18b、24a、24b内的轴40。该带槽插入件包围轴的至少一部分并具有被接收在对准孔内的主体部分404，带槽插入件的扩大的头部部分406定位在孔外部。

Description

用于改进螺栓连接的系统和方法

相关申请

本申请要求享有2013年3月15日提交的美国非临时专利申请序列号13/834,318和2013年8月6日提交的美国非临时专利申请序列号13/959,810的权益和优先权，这两篇专利申请通过引入结合在本文中。

技术领域

本主题涉及螺栓连接。更特别而言，本主题涉及用于强化螺栓连接的方法和系统。

背景技术

众所周知的是，通过使用机械紧固件将组件的两个或更多个部件固定在一起。螺栓和铆钉是取决于若干因素而被使用的典型机械紧固件中的紧固件。每种机械紧固件都具有优缺点。与铆钉相比，螺栓通常更易维修，因为其根据需要通常容易被插入和拆卸掉，而铆钉通常不用于被拆卸掉和被维修。相比之下，铆钉连接通常比螺栓连接更牢固，因为螺栓在被连接的部件之间仅形成摩擦来固定这种连接，而铆钉产生更牢固的剪切连接。同样地，必须使用较大数量的螺栓和/或较重的螺栓才能形成与使用较少和/或较轻的铆钉固定的连接相当的连接。

由于螺栓和铆钉均具有其缺点，因此，有利的是，能提供一种机械紧固件，该机械紧固件能形成可维修性与螺栓相当、强度与铆钉相当的连接。

发明内容

提供了本主题的几个方面，这些方面可单独或一起被实施在下面描述和请求保护的装置和系统中。这些方面可单独使用或与本文中所述的主题的其它方面组合使用，并且对这些方面的一起描述不意在排除单独使用这些方面或在所附的权利要求书中单独请求保护这些方面或以不同的组合方式请求保护它们。

在一个方面中，提供了一种用于固定具有对准孔的第一和第二工件的机械紧固组件。该机械紧固组件包括机械紧固件和带槽插入件。该机械紧固件具有配置成被至少部分地接收在第一和第二工件的对准孔内的轴。该带槽插入件包围机械紧固件的轴的至少一部分并且具有主体部分和扩大的头部部分。主体部分配置成被至少部分地接收在第一和第二工件的对准孔内，而头部部分配置成被定位在对准孔外部。带槽插入件的内表面配置成接合机械紧固件的轴的至少一部分，带槽插入件的主体部分的外表面配置成接合第一和第二工件的对准孔的至少一部分。

在另一个方面中，一种接头包括第一和第二工件、机械紧固件和带槽插入件。第一工件具有第一孔，第二工件具有与第一孔对准的第二孔。机械紧固件具有被至少部分地接收在第一和第二工件的对准的第一和第二孔内的轴。带槽插入件包围机械紧固件的轴的至少一部分并且具有主体部分和扩大的头部部分。主体部分被至少部分地接收在第一和第二工件的对准的第一和第二孔内，而头部部分被定位在第一和第二孔外部。带槽插入件的内表面接合机械紧固件的轴的至少一部分，带槽插入件的主体部分的外表面接合第一和第二工件的对准的第一和第二孔的至少一部分。

在又一个方面中，提供了一种用于固定第一和第二工件的保持套筒，第一和第二工件具有直径不同的对准孔。保持套筒包括基本管状的中间部段和扩大的端部部段。中间部段限定轴向延伸的间隙，并配置成被至少部分地接收在具有较小直径的孔内。端部部段具有比中间部段更大的直径，并配置成被至少部分地接收在具有较大直径的孔内。

附图说明

图1是通过根据本发明一方面的机械紧固组件固定在一起的两个工件的透视图，所述两个工件被示出为车桥和悬挂系统部件；

图2是图1中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的侧视图；

图3是图1中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的横截面图；

图4-9是侧视图，示出了使用图1中的机械紧固组件连接图1中的车桥和悬挂系统部件的过程；

图10和图11是图1中的机械紧固组件的带槽轴环的透视图；

图12是图10中的带槽轴环的俯视图；

图13是图10中的带槽轴环沿图12中的线13-13截取的横截面图；

图14是图1中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的透视图，示出了悬挂系统的另外的部件；

图15是图14中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的侧视图；

图16是图1中的车桥和悬挂系统部件的分解图，示出了带有根据本发明的机械紧固组件的替换实施例；

图17是通过根据本发明一方面的机械紧固组件固定在一起的两个不同工件的前透视图，这两个工件被示出为车辆悬挂系统的D销衬套和底盖；

图18是图17中的底盖、D销衬套和机械紧固组件的后透视图；

图19和图20是图17中的底盖、D销衬套和机械紧固组件的横截面图；

图21是图17中的底盖、D销衬套和机械紧固组件的横截面分解图；

图22是通过根据本发明一方面的机械紧固组件固定在一起的另两个不同工件的前透视图，这两个工件被示出为车辆悬挂系统的吊架(framehanger)和车架；

图23是图22中的吊架、车架和机械紧固组件的后透视图；

图24和图25是图22中的吊架、车架和机械紧固组件的横截面图；

图26是图22中的吊架、车架和机械紧固组件的横截面分解图；

图27是通过根据本发明一方面的机械紧固组件固定在一起的两个更不同的工件的前透视图，这两个工件被示出为车辆转向和制动系统的转向节和制动部件；

图28是图27中的转向节、制动部件和机械紧固组件的后透视图；

图29和图30是图27中的转向节、制动部件和机械紧固组件的横截面图；

图31是图27中的转向节、制动部件和机械紧固组件的横截面分解图；

图32是图1中的车桥和悬挂系统部件的分解图，示出了带有根据本发明的机械紧固组件的替换实施例；

图33是图32中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的前透视图；

图34是图33中的车桥、悬挂系统部件和机械紧固组件的横截面图；

图35和图36是图32中的机械紧固组件的带槽插入件的透视图；

图37是第一带槽插入件的替换实施例的俯视图；

图38是图35中的带槽插入件的前视图；

图39是图35中的带槽插入件沿图37中的线39-39截取的横截面图；

图40是第二带槽插入件的替换实施例的俯视图；

图41是图40中的带槽插入件沿图40中的线41-41截取的横截面图；

图42是保持套筒的透视图；

图43是图42中的保持套筒的前视图；

图44是图42中的保持套筒的端视图；

图45是用于形成图42中的保持套筒的材料块的俯视图；

图46是图45中的材料块的透视图，其被形成为基本管状的构造；

图47是图1中的车桥的横截面透视图，其中图42中的保持套筒被接收在车桥的孔内；

图48是扩张构件的俯视图；

图49是图48中的扩张构件沿图48中的线49-49截取的横截面图；和

图50是图42中的保持套筒以及带槽插入件的横截面详图，所述带槽插入件被接收在图1中的车桥和悬挂系统部件的孔内。

具体实施方式

在此公开的实施例的目的是提供对本主题的描述，并且应该明白，本主题可以以未被详细示出的各种其它形式和组合来实施。因此，在此公开的特定实施例和特征不应解释为限制所附的权利要求书中所限定的主题。

图1-3示出了通过根据本发明一方面的机械紧固组件14连接的第一工件10和第二工件12。图4-9示出了使用机械紧固组件14连接工件10和12的示例性方法。在所示的实施例中，第一工件10包括车桥，第二工件12包括车桥外壳(axlewrap)或悬挂系统部件，但是根据本发明的机械紧固组件可用来将各种合适工件中的任何工件连接在一起。因此，应该理解，在此所述和所示的工件仅是示例性的，在此所述的组件和方法可与其它工件组合使用而不脱离本发明的范围。

每个工件10和12设置有孔或通孔或开口，用于接收机械紧固组件14的至少一部分，这可从图4-9中看出。在所示的实施例中，工件10和12在多个位置处被连接在一起，这样每个工件10、12包括多个孔，其中使用多个机械紧固组件14；但是，每个工件仅包括一个孔或通孔或开口并使用单个机械紧固组件来连接工件也落入本发明的范围内。

更特别地，在所示的实施例中，车桥或第一工件10包括一对基本平行的竖向壁16a和16b，每一个竖向壁16a、16b包括与另一壁的孔大体对准的孔18a、18b。如在图16中清楚地看到的那样，每个竖向壁16a、16b可包括多个孔，每个孔与被限定在另一竖向壁上的孔大体对准。如图2-9所示，每对孔可包括刚性支架20，该刚性支架在竖向壁16a和16b之间延伸，用于当在连接过程期间通过机械紧固组件14对竖向壁施加力时，防止竖向壁16a和16b发生变形，正如在此更详细地描述的那样。

类似于第一工件10，车桥外壳或第二工件12也包括一对基本平行的竖向壁22a和22b，每一个竖向壁22a、22b包括与另一壁的孔大体对准的孔24a、24b。另外，每一个竖向壁22a、22b可包括多个孔，每个孔与被限定在另一竖向壁上的孔大体对准。

在连接之前，第一工件10的每个竖向壁被定位成邻近和/或接触第二工件12的相关联的竖向壁，第一工件10的每个孔被定位成紧邻第二工件12的孔并与其对准。更特别地，孔18a和24a被定位成相互紧邻和对准，孔18b和24b被定位成相互紧邻和对准(图4-9)。在所示的实施例中，这四个孔18a、18b、24a和24b被定位成相互对准，但是不一定必须相互紧邻。

在第一工件10和第二工件12适当对准的情况下，机械紧固组件14的一个或多个部件可以被插入到孔中。根据一种连接第一工件10和第二工件12的方法，机械紧固组件14的带槽轴环26a、26b被部分地插入到每对相邻的对准孔中。图10-13中更详细示出了带槽轴环中的一个带槽轴环26a，但是应该理解，另一个带槽轴环26b可大体相同。在其它实施例中，单个机械紧固组件的两个带槽轴环可被不同地配置；或者，如果仅仅有一组相邻的对准孔，则机械紧固组件可仅包括一个带槽轴环。

如图10-12更详细所示，带槽轴环26a可为基本环状的，其中槽28被限定在带槽轴环26a的壁上以防止带槽轴环26a限定完整的360°环。所示的槽28大体平行于带槽轴环26a的中心轴线并在带槽轴环26a的端部30和32之间延伸；但是槽相对于带槽轴环的中心轴线以一定角度定向也落入到本发明的范围内。在其它实施例中，槽可以仅延伸带槽轴环的端部之间的路程的一部分和/或具有变化的宽度，而不是如所示的实施例中所示的那样具有大体均一的宽度。槽相对较窄或较薄(如所示的实施例中那样)；或者槽相对较宽，从而限制带槽轴环的壁的弓形程度，这些也都落入本发明的范围内。

在所示的实施例中，带槽轴环26a的内表面34具有大体均一的直径，而带槽轴环26a的外表面具有非均一的直径。特别地，所示的带槽轴环26a的外表面36渐缩以限定基本截头圆锥形的表面，其在一个端部32处的直径大于在另一个端部30处的直径。带槽轴环26a的具有较小外径的端部30在此被称为“导入端部”，因为其是带槽轴环的优选首先被插入到工件的对准孔中的那个端部，正如在此将更详细地描述的那样。

在一个实施例中，外表面36相对于带槽轴环26a的中心轴线以大致1.5°的角度渐缩，使得外表面36在一个端部32处的直径最大，其直径在另一个端部30的方向上逐渐减小。在其它实施例中，带槽轴环的外表面可以以不同角度或以变化的角度渐缩。带槽轴环的外表面大体非渐缩并且具有大体均一的直径或具有变化但非渐缩的直径(例如，具有台阶状外表面)也落入本发明的范围内。

根据本发明一个方面(其可单独使用或者与上述渐缩结构组合使用)，一个端部30可包括倒角38。如果与渐缩的外表面36(如在所示的实施例中那样)组合设置，则倒角38优选地与导入端部30相关联，以在将带槽轴环26a插入到对准孔中时提高性能，正如在此将更详细地描述的那样。在其中除倒角的位置以外带槽轴环的外表面的直径大体均一的其它实施例中，可有利的是首先将倒角端部插入到对准孔中，原因在于，在插入期间，倒角为带槽轴环提供了自对准特征。

现在回到图4，带槽轴环26a和28b被至少部分地插入到对准孔中，优选首先通过导入端部30插入。如果带槽轴环的外表面是渐缩的，则优选地，相关联的对准孔的至少一部分也是渐缩的。最优选地，该相关联的对准孔组具有与带槽轴环的渐缩外表面匹配的锥度(例如，当带槽轴环的外表面以大致1.5°的角度渐缩时，对准孔限定大致1.5°的锥度)。另一方面，如果带槽轴环的外表面是非渐缩的，则相关联的对准孔优选也是非渐缩的或具有大体均一的直径。优选地，带槽轴环26a和26b的外表面的至少一部分的直径大于相关联的对准孔组的直径(原因将在此更详细地描述)，在这种情况下，渐缩的带槽轴环和渐缩的对准孔组优选是非渐缩的带槽轴环和对准孔，以使得可以更容易地将渐缩的带槽轴环部分地插入到渐缩的对准孔组中。

在带槽轴环26a和26b位于合适位置的情况下，可以将机械紧固组件14的其它部件插入到对准孔中。特别地，机械紧固件42的轴或柄或长形主体40可以被至少部分地插入到对准孔中，如图5所示。在所示的实施例中，机械紧固件42包括螺栓，其轴40具有扩大的头部或端部件44，该扩大的头部或端部件与根据传统设计的轴的端部之一相关联，但是，还可以使用具有轴或柄或长形主体的其它机械紧固件(如，螺钉或管)而不脱离本发明的范围。轴40的外径小于相关联的对准孔组的最小内径，并且其外径可以小于相关联的带槽轴环或多个带槽轴环26a、26b的最小内径，使得轴40的至少一部分被轴环(多个轴环)包围或被接收在轴环(多个轴环)内。在这种构造(如图5所示)中，轴40的外表面与对准孔之间具有间隙，带槽轴环或多个带槽轴环26a、26b占据该间隙的至少一部分。尽管示出的机械紧固件42的轴40是在带槽轴环26a和26b之后被插入到对准孔中的，但是，轴在带槽轴环被插入到一组对准孔之前或与之大体同时地被插入也落入本发明的范围内。

在机械紧固件42的轴40被至少部分地插入到对准孔中的情况下，带槽轴环26a、26b之一或两者可以进一步被推进到相关联的对准孔组中。如果带槽轴环的外表面是渐缩的和/或包括倒角端部，则当带槽轴环被进一步推进到相邻的对准孔中时，这种构造可提供自动定中心或对准的特征。在所示的实施例中，机械紧固组件14设置有一对刚性板46a和46b，其中一个刚性板46a被定位成邻近一个带槽轴环26a，另一个刚性板46b被定位成邻近另一个带槽轴环26b，以接触相关联的带槽轴环并将该带槽轴环进一步压入相关联的对准孔组中。每个刚性板46a、46b包括配置成接收相关联的机械紧固件42的轴40的孔或通孔或开口48(图4)。如果设置有多个机械紧固件(如所示的实施例中那样)，则每个刚性板46a、46b可包括用于每个机械紧固件的一个孔或通孔或开口。优选地，刚性板或多个刚性板46a和46b的孔48的直径大体等于或稍微大于相关联的机械紧固件42的轴40的外径，使得轴40可穿过刚性板或多个刚性板46a和46b的孔48，但相关联的带槽轴环26a、26b不能穿过该孔48。在其它实施例中，该刚性板或多个刚性板可以被不同地配置(例如，如图16中的大体环形的刚性构件或衬垫50)，或机械紧固组件可以不设置有刚性板。但是优选地，可以设置衬垫50或刚性板46a、46b或类似件，以便为带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b的端部32提供大体平滑的接触表面和/或将机械紧固件42施加于工件10和/或12上的任何力分布到更大区域上。

如果机械紧固件42设置为螺栓(如在所示的实施例中那样)，可以设置第二扩大的端部件或螺母52用于连接到螺栓的与螺栓头部44相对的端部上。如图6-8所示，螺母52接触其中一个刚性板46a以使其沿轴40移动并接触其中一个带槽轴环26a；而螺栓头部44接触另一个刚性板46b以使其移动而接触另一个带槽轴环26b。在所示的实施例中，通过拧紧螺母52(图7和8)使螺栓头部44和螺母52更紧密地靠在一起，从而使刚性板46a和46b分别压靠在带槽轴环26a和26b上，所述带槽轴环被进一步推进到相关联的对准孔组中，直到刚性板46a和46b接触第二工件12的相关联的竖向壁22a和22b为止(图9)。如果设置有支架20，那么，定位在第一工件10的竖向壁16a和16b之间的支架20有助于在将螺母52拧紧到机械紧固件42上时防止竖向壁16a、16b、22a和22b变形。尽管带槽轴环26a和26b在图9的最终构造中被完全接收在相关联的对准孔内，但是带槽轴环在最终构造中仅被部分地接收在对准孔组内也落入本发明的范围内。

带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b的外表面的至少一部分具有比相关联的对准孔组大的直径，这样通过将每个带槽轴环完全压入到其相关联的对准孔组内，导致带槽轴环的槽至少部分地闭合，从而减小带槽轴环的外径和内径。因此槽28提高了带槽轴环26a、26b用于各种不同应用场合的灵活性，原因在于槽28有效地适应孔和机械紧固件42的轴40之间的各种公差以及孔中的任何其它表面。

优选地，带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b配置成使得相关联的对准孔组压紧带槽轴环26a、26b，使之接触机械紧固件42的轴40，从而使带槽轴环26a、26b的内表面34的至少一部分接触或接合机械紧固件42的轴40以及使带槽轴环26a、26b的外表面36的至少一部分接触或接合相关联的对准孔。通过接触机械紧固件42的轴40和对准孔两者，带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b形成剪切连接以将工件10和12固定在一起，从而有效地将螺栓连接转变为铆钉连接。使用剪切连接而不是螺栓连接可达到下述效果：与在连接工件10和12的螺栓连接中所需的机械紧固件相比，使用更少和更轻的机械紧固件在工件10和12之间实现了足够牢固的连接。优选地，带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b的内表面34的全部或大部分接触轴40，而带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b的外表面36的全部或大部分接触对准孔以形成更牢固的剪切连接。

优选地，带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b配置成弹性变形至图9的最终构造，而不是非弹性或永久变形的。通过这样的构造，机械紧固组件14可用于形成剪切连接(如上所述)，同时仍可从工件10和12上完全拆卸掉以便维修。在一个实施例中，带槽轴环或多个带槽轴环26a和26b由金属材料形成，如钢(例如在优选实施例中为1008-1050钢)，但是，也可使用其它材料而不脱离本发明的范围。

一旦已经形成剪切连接，另外的结构(例如在所示的实施例中，为隔离件54和片簧56)就可被连接到工件10和12上，如图14和15所示。可替代地，可以在连接工件10和12之前将一个或多个另外的结构连接到工件10和12之一或两者上。

如上所提及的，图16示出了替换实施例的机械紧固组件14'，其可用于连接两个工件10和12。除了刚性板46a和46b被衬垫50取代以外，图16中的机械紧固组件14'与图1-9中的实施例基本相同。也可使用机械紧固组件的其它这样的变形形式(例如使用螺钉或管代替螺栓作为机械紧固件)而不脱离本发明的范围。

应该再次强调的是，图1-16中的机械紧固组件和工件的实施例仅仅是示例性的。所示的实施例使用了多个机械紧固组件，每个机械紧固组件的轴穿过多组相邻的对准孔，并且每个机械紧固组件包括多个带槽轴环(每组相邻的对准孔对应一个带槽轴环)。在其它实施例中，可使用更多或更少的机械紧固组件，每个机械紧固组件的轴穿过多于两组或少于两组的相邻的对准孔，并且每个机械紧固组件具有多于两个或少于两个的带槽轴环。例如，图17-21示出了本发明的相对简单的实施例，在该实施例中，通过使用机械紧固件和单个带槽轴环来形成两个工件之间的剪切连接。

在图17-21的实施例中，第一工件100包括车辆悬挂系统的底盖，第二工件102包括D销衬套，其在两个位置通过两个基本相同的、分开的机械紧固组件104固定到底盖100上。如在图19-21中清楚地看到的那样，每个机械紧固组件104包括具有轴108的机械紧固件106，轴108配置成被至少部分地接收在工件100和102的单组相邻的对准孔110和112内。机械紧固组件104还包括上面更详细地描述的那种类型的带槽轴环114，其也被至少部分地接收在工件100和102的相邻的对准孔110和112内，以在工件100和102之间形成剪切连接。类似于上述机械紧固件42，图17-21中的机械紧固件106包括扩大的头部或端部件116，分开的第二扩大的端部件或螺母118可通过配合螺纹或类似物固定到轴108的相对端部上。与图1-16的实施例相比，当第二扩大的端部件118被推进到机械紧固件106的轴108上时，是该第二扩大的端部件118抵靠带槽轴环114的尾端以将带槽轴环承坐在工件100和102的对准孔110和112内，但是带槽轴环114以与上述不同的方式操作以提供剪切连接。图17-21中的机械紧固组件106可包括另外的部件(例如，上面结合图1-16中的实施例所述的那种类型的刚性板/衬垫)，但是，任何这样的另外的部件仅仅是可选的。另外，图17-21中所示的两个机械紧固组件104可被不同地配置而非相同也落入本发明的范围内。

图22-26示出了两个工件200和202通过提供剪切连接的一个或多个机械紧固组件204连接的另一实例。在图22-26的实施例中，第一工件200包括车辆悬挂系统的吊架，第二工件202包括车架，吊架200在多个位置通过多个基本相同、分开的机械紧固组件204固定到车架上。如在图24-26中清楚地看到的那样，每个机械紧固组件204包括具有轴208的机械紧固件206，轴208配置成被至少部分地接收在工件200和202的单组相邻的对准孔210和212内。机械紧固组件204还包括上面更详细描述的那种类型的带槽轴环214，其也被至少部分地接收在工件200和202的相邻的对准孔210和212内以在工件200和202之间形成剪切连接。与上述机械紧固件42类似，图22-26中的机械紧固件206包括扩大的头部或端部件216，分开的第二扩大的端部件或螺母218可通过配合螺纹或类似物固定到轴208的相对端部上。类似于图17-21中的实施例，当第二扩大的端部件218被推进到机械紧固件206的轴208上时，是第二扩大的端部件218抵靠带槽轴环214的尾端以将带槽轴环承坐在工件200和212的对准孔210和212内，从而提供剪切连接。图22-26中的机械紧固组件204可包括另外的部件(例如上面结合图1-16的实施例所述的那种类型的刚性板/衬垫)，但是，任何这样的另外的部件仅仅是可选的。另外，图22-26中所示的机械紧固组件204可以被不同地配置而非相同也落入本发明的范围内。

图27-31示出了两个工件300和302通过提供剪切连接的一个或多个机械紧固组件连接的又一实例。在图27-31的实施例中，第一工件300包括车辆转向和制动系统的转向节，第二工件302包括车辆转向和制动系统的制动部件，转向节和制动部件在多个位置通过多个分开的、被不同地配置的机械紧固组件304和306固定在一起。如在图29-31中清楚地看到的那样，每个机械紧固组件304、306包括具有轴312、314的机械紧固件308、310，轴312、314配置成被至少部分地接收在工件300和302的单组相邻的对准孔316和318内。每个机械紧固组件304、306还包括上面更详细描述的那种类型的带槽轴环320，其也被至少部分地接收在工件300和302的相邻的对准孔316和318内，以在工件300和302之间形成剪切连接。类似于上述机械紧固件42，图27-31中的下部机械紧固件308包括扩大的头部或端部件322，分开的第二扩大的端部件或螺母324可通过配合螺纹或类似物固定到轴312的相对端部上。如在图1-16的实施例中那样，当第二扩大的端部件324被推进到机械紧固件308的轴312上时，第一扩大的端部件322抵靠带槽轴环322的尾端以将带槽轴环承坐在工件300和302的对准孔316和318内，从而提供剪切连接。

对于上部机械紧固组件306而言，其机械紧固件310包括第一扩大的端部件326，其与轴314一体地形成并配置成接触带槽轴环320的尾端以将带槽轴环承坐在对准孔316和318内，但是未设置第二扩大的端部件。而是，两个工件之一或两者的孔的至少一部分(示出为第一工件300的孔316的部分328)配置成当轴314被推进到对准孔316和318中时接合并保持轴314。在某一优选实施例中，轴314的外表面包括螺纹，当轴314被推进到孔316和318内时，该螺纹与限定在工件300和302的孔316和318之一或两者中的螺纹相配合以保持轴314，从而承坐带槽轴环320并提供剪切连接。如果下部机械紧固组件304的第二扩大的端部件324配置成通过配合螺纹固定到相关联的轴312上，则下部和上部机械紧固组件304和306的机械紧固件308和310可以是相同的；在其它情况下，机械紧固件308和310可以被不同地配置，这也落入本发明的范围内。也可设置将上部机械紧固组件306的轴314固定在孔316和318内的其它装置而不脱离本发明的范围。图27-31中的机械紧固组件304和306可包括另外的部件(例如上面结合图1-16的实施例所述的那种类型的刚性板/衬垫)，但是，任何这样的另外的部件仅仅是可选的。

图32-34示出了一对大体相同的机械紧固组件400，它们具有被不同地配置的带槽部件。更特别地，每个所示的机械紧固组件400包括两个带槽插入件或塞402，但是应该理解，可使用单个带槽插入件代替两个带槽插入件。机械紧固组件包括带槽插入件和上述类型的带槽轴环也落入本发明的范围内。

带槽插入件402执行的功能类似于上述带槽轴环执行的功能，但具有不同的构造。图32-34中的带槽插入件402包括主体部分404和头部部分406(图35和图36)。优选地，带槽插入件402是一体成形部件，其主体部分404和头部部分406被设置为单件部件的部段；但是，主体部分404和头部部分406被单独设置、然后被固定在一起也落入本发明的范围内。

所示的主体部分404的形状类似于上述带槽轴环，其尺寸设计成被至少部分地接收在第一和第二工件(例如图1中的车桥10和悬挂系统部件12)的对准孔内。如图35和36中更详细地所示的那样，带槽插入件402的主体部分404可为基本管状或环形的，至少一个槽408被限定在主体部分404的壁中。如在图36中清楚地所示的那样，主体部分404可包括多个槽，例如在直径方向上彼此相对的一对槽408，所述多个槽可相互大体相同(如图所示)或被不同地配置。

所示的槽408大体平行于带槽插入件402的中心轴线；但是，槽相对于相关联的带槽插入件的中心轴线以一定角度定向也落入本发明的范围内。如在图36中清楚地所示的那样，所示的槽408起始于主体部分404的自由端部或导入端部410(即，主体部分404的离开头部部分406的那个端部)处，并仅沿主体部分404的长度的一部分延伸，而不是沿主体部分404或带槽插入件402的整个长度延伸。主体部分404的带槽部段将通常比主体部分404的不包括槽408的部段具有更大的挠性(即，更能够朝向和远离带槽插入件402的中心轴线运动)。因此，通过改变槽408的长度，可改变主体部分404的挠性分布。通过改变若干因素中的任何因素(例如，槽的数量、槽的位置以及槽的角度范围或宽度)，可改变带槽部段的挠性。还可使用其它槽配置(例如，具有变化的或非均一的宽度的槽，而不是宽度大体均一的槽)而不脱离本发明的范围。

图37-41示出了具有被不同地配置的槽的带槽插入件412和414的两个实例。在所示的实施例中，8个槽围绕带槽插入件412和414的主体部分416的周边被均匀间隔开，每个槽起始于主体部分416的导入端部418处。其中有7个槽420(“小槽”)大致相同，而第8个槽422(“大槽”)被不同地配置。在所示的实施例中，这7个小槽420沿主体部分416的长度的较小部分延伸(例如，仅沿主体部分416的长度的大致25％延伸)，而大槽422的长度大致为其它槽420的长度的3倍，并且沿主体部分416的长度的较大部分延伸(例如，沿主体部分416的长度的大致75％延伸)，如在图38-39和图41中清楚地所示的那样。与图35和图36中的带槽插入件402相比，图37-41中的带槽插入件412和414由于槽的数量增加并且增加了大槽422而倾向于具有更大挠性的主体部分，这对于形成将两个工件连接在一起的剪切连接来说是有利的。

类似于上述带槽轴环，主体部分404(图36)的内表面424可以具有大体均一的直径，而外表面426可以具有非均一的直径。例如，主体部分404的外表面426可以渐缩以限定基本截锥形的表面，其一个端部处的直径大于另一个端部处的直径。如果主体部分404被这样配置，则导入端部410可优选具有比主体部分404的相对端部(即，紧邻头部部分406的那个端部)小的外径。如上述带槽轴环中那样，带槽插入件402的主体部分404的导入端部410可以包括倒角428，其可单独使用或与上述渐缩结构组合使用。

除了具有渐缩结构和/或倒角之外，或者代替具有渐缩结构和/或倒角，带槽插入件的主体部分的外表面可以包括其它特征或形式。例如，图37-41中所示的带槽插入件412和414的主体部分416的外表面设置有纹理部分或滚花部段430。在所示的实施例中，滚花部段430邻近头部部分432限定围绕带槽插入件412、414的头部部分416的连续环，但是，也可以使用其它配置和定向而不脱离本发明的范围。尽管该特征并未示出在文中所述的其它带槽轴环和带槽插入件的附图中，但是应该理解，这些其它带槽轴环和带槽插入件也可以包括一个或多个纹理或滚花部段或表面，所述纹理或滚花部段或表面可以提供若干优点和功能中的任何优点和功能，例如，改变带槽轴环/插入件的挠性和/或改进与相关联的工件的孔中的一个或多个的配合。

对于带槽插入件402的头部部分406而言，头部部分的直径大于相关联的主体部分404的直径。头部部分406意在在使用期间被定位在第一工件10和第二工件12的对准孔的外部，因此其具有比孔大的直径是有利的。在图32-36的实施例中，头部部分406为基本环形的，而不是圆形的。相反，头部部分406的周边包括提供抗旋转特征的平坦部段434，下面将对其进行更详细描述。在其它实施例中，头部部分可以具有大体圆形的形状(参见图37-41)，或具有不同的非圆形形状(例如，配置成由扳手或另一工具接合的形状，诸如六角形形状)。

除了带槽插入件402以外，图32-34中所示的机械紧固组件400每个均包括机械紧固件42和图1-9中所示的那种类型的成对刚性板46a、46b；但是，带槽插入件被使用在被不同地配置的机械紧固组件中也落入本发明的范围内。应该看出，图32-34中的机械紧固组件400省掉了固定于机械紧固件42的螺纹部分的螺母，因为该螺母被带槽插入件402之一有效地取代，在文中将更详细对此进行描述。

为了组装机械紧固组件400(从而将第一工件10和第二工件12固定在一起)，第一工件10的孔18a、18b和第二工件12的孔24a、24b被对准(图34)。将刚性板46a和46b抵靠工件10和12放置，使板46a和46b的孔48与工件10的孔18a、18b和工件12的孔24a、24b对准。然后将带槽插入件402的主体部分404穿过板46a和46b的孔48压入到工件10和12的孔18a、18b和工件12的孔24a、24b中。如果要使用两个机械紧固组件400固定工件10和12，则可有利的是，带槽插入件402的头部部分406被配置成使得两相邻的带槽插入件402的头部部分406的平坦部段434彼此大体齐平，如在图33中清楚地所示的那样。通过这种构造，头部部分406协作以防止彼此在对准孔内旋转。

在带槽插入件402位于合适位置的情况下，机械紧固件42的轴40可以被至少部分地插入到对准孔中，穿过带槽插入件402的中心孔或开口，使得轴40的至少一部分被带槽插入件402包围或接收(图34)。轴40的直径小于工件10的孔18a、18b和工件12的孔24a、24b，使得轴40的外表面和对准孔之间存在间隙，带槽插入件402占据该间隙的至少一部分。

在机械紧固件42的轴40被至少部分地插入到对准孔中的情况下，带槽插入件402可被进一步推进到相关联的对准孔组中。优选地，带槽插入件402的主体部分404的外表面的至少一部分具有比相关联的对准孔组大的直径，这样通过将每个带槽插入件完全压入到其相关联的对准孔组中，导致带槽插入件的槽或多个槽至少部分地闭合，从而减小主体部分404的带槽部段的外径和内径。优选地，带槽插入件402配置成使得工件的孔压紧主体部分404，使之接触机械紧固件42的轴40，从而使主体部分404的内表面424的至少一部分接触或接合机械紧固件42的轴40以及使主体部分404的外表面426的至少一部分接触或接合相关联的对准孔。通过接触机械紧固件42的轴40和对准孔两者，带槽插入件402的主体部分404形成剪切连接以将工件10和12固定在一起，从而有效地将螺栓连接转变为铆钉连接。

优选地，带槽插入件402配置成弹性变形至图34中的最终构造，而不是非弹性或永久变形。通过这样的构造，机械紧固组件400可用于形成剪切连接(如上所述)，同时仍可完全从工件10和12上拆卸掉以便维修。在一个实施例中，带槽插入件402可由金属材料(例如钢)形成，但是也可使用其它材料而不脱离本发明的范围。

如果机械紧固件42被设置为具有扩大的头部或端部件44和与该扩大的头部44间隔开的螺纹部段的螺栓，那么，该带槽插入件可通过带槽插入件之一与机械紧固件的轴40的螺纹部段的配合接合而被推进到孔18a、18b和24a、24b中。例如，图37-41示出了具有被不同地配置的内表面的两个带槽插入件412和414。图37-39中的带槽插入件412(其可以被称作“第一插入件”或“近侧插入件”)具有相对平滑和/或无特色的内表面436，而图40和41中的带槽插入件414(其可以被称作“第二插入件”或“远侧插入件”)的内表面438包括螺纹部段440，第二插入件414的螺纹配置成与机械紧固组件的相关联的机械紧固件的螺纹部段的螺纹相配合。所示的螺纹部段440存在于远侧插入件414的主体部分416和头部部分432两者上；但是，螺纹部段仅存在于主体部分416上或仅存在于头部部分432上也落入本发明的范围内。

为了安装具有图37-41中所示的带槽插入件412和414的机械紧固组件，可以将第一带槽插入件412和第二带槽插入件414的主体部分416至少部分地插入到第一和第二工件的对准孔中。然后可以将机械紧固件插入到孔中，使机械紧固件的扩大的头部邻近近侧插入件412以及使机械紧固件的螺纹部段邻近远侧插入件414。当机械紧固件已经被充分插入以致使螺纹部段相互接触时，可以旋转机械紧固件和/或远侧插入件414，以使螺纹部段的螺纹相互配合，这有效地将机械紧固件和带槽插入件412和414进一步推进到工件的对准孔中。优选地，带槽插入件412和414被推进到对准孔中，直到它们的头部部分432接触其中一个工件(或接触任何实体障碍物，例如接触机械紧固组件的板，如果设有这样的板的话)为止。应该理解，这只是固定机械紧固组件的机械紧固件和带槽插入件(多个带槽插入件)的其中一种方式，可提供其它手段用于将机械紧固组件的部件保持在合适位置，包括上述的螺纹螺栓。另外，应该理解，第一插入件412和第二插入件414可相互组合使用或单独使用。

根据本发明的另一方面，机械紧固组件或接头可以包括保持套筒。图42-44示出了示例性保持套筒500，而图45和图46示出了处于部分成形状态的保持套筒500。虽然本文中将在适用于有效地将螺栓连接转变为铆钉连接从而形成剪切连接的机械紧固组件的背景下描述保持套筒500，但是应该理解，根据本发明的保持套筒可以独立实施。例如，无论最终形成的连接是螺栓连接、剪切连接，还是铆钉连接，根据本发明的保持套筒尤其可以在连接具有不同尺寸的对准孔的工件时是有用的。

在所示的实施例中，保持套筒500包括基本管状的中间部段502和扩大的端部部段504。根据待连接的工件的构造，可有利的是，保持套筒500具有被中间部段502分开的两个扩大的端部部段504，如图42和图43所示。在所示的实施例中，端部部段504大体相同；但是保持套筒的端部部段被不同地配置也落入本发明的范围内。

在一个实施例中，保持套筒500由基本平坦或平的材料506的块(图44)制成，该材料的块被加工成管状构造(图45)。在该管状构造中，材料506的面对边缘508可相互间隔开以限定轴向延伸间隙510，而不是相互接触形成完整的管。在其它实施例中，保持套筒500可最初设置为管，之后例如通过切削操作或类似操作限定间隙510。在又其它实施例中，保持套筒可以为大体管状的而没有轴向延伸间隙。如果间隙510设置在面对边缘508之间，那么保持套筒500将具有一定的挠性，该挠性可以根据若干因素(例如材料506的厚度和保持套筒500的材料组成)中的任何因素而变化。在一个实施例中，保持套筒500由金属材料(例如钢)制成；但是，可以改变保持套筒500的材料组成而不脱离本发明的范围，这落入本发明的范围内。

每个端部部段504具有比中间部段502大的外径，但是，中间部段502和端部部段504的具体尺寸可根据待连接的工件的性质而变化。在所示的实施例中，材料506的相对边缘512被加工(例如通过切削操作或类似操作)以形成有多个可变形的突起或齿状件或指状件514。在其它实施例中，可变形的突起或齿状件或指状件514可分开设置并被固定或连接到中间部段502上，而不是与中间部段502一体形成。图42和图43示出了突起514向外弯曲或设置(即，被引导远离保持套筒500的中心轴线)，但是它们最初可以具有与中间部段502(如图45所示)大体相同的外径，或者具有比向外变形以限定比中间部段502大的直径之前小的外径。在所示的实施例中，突起514大体相同且为矩形；但是，突起不相同和/或被不同地成形(即，非矩形)也落入本发明的范围内。

图47示出了一对保持套筒500，它们被接收在上述以及图1-9中所示的类型的第一工件或车桥10的孔内。如图1-9所示，支架或托架20被设置在第一工件10内，并在竖向壁16a和16b之间延伸，用于在将第一工件10与第二工件12连接(图50)的过程中将力施加到第一工件上时，防止第一工件变形。每个支架20限定孔516，优选在突起514处于图46的未扩张或未变形构造而非处于图42-45的扩张或变形构造的情况下，可以将保持套筒500插入到该孔516内。如果保持套筒500的外径大于孔516的直径，那么保持套筒500的直径可暂时减小(由于间隙510提供的挠性)以允许保持套筒500滑动穿过孔516。

每个保持套筒500被穿过相关联的支架20的孔516推进，直到突起514至少部分地定位在孔516的两端的外部为止。在该位置上，突起514被至少部分地接收在第一工件10的孔18a、18b内，孔18a、18b的直径大于支架20的孔516的直径。然后使突起514向外变形，以接触第一工件10的孔18a、18b(图47)。处于最终扩张构造的突起154用以相对于支架20将第一工件10保持在合适位置，使支架20的孔516与第一工件10的孔18a、18b对准。

优选地，突起514每个均变形相同程度，这可提高支架20的孔516与第一工件10的孔18a、18b之间的对准性。这可通过若干方法中的任何方法以及通过使用若干工具中的任何工具来实现。在一个实施例中，大体环形的扩张或变形装置或工具600(图48和图49)可用于将突起514从图46的未扩张或未变形构造转至图42-44的变形或扩张构造。变形装置600的一个端部包括具有变化外径的成形肩部602。肩部602的直径优选从最小直径变化到最大直径，最小直径小于保持套筒500的位于突起514附近的内径，最大直径大于保持套筒500的位于突起514附近的内径。优选地，肩部602和变形装置600的最大直径不大于第一工件10的孔18a、18b的直径，以允许装置600被推进到孔18a、18b中，从而接触未扩张或未变形的突起514。通过将变形装置600的肩部602压靠在突起514上，导致突起514向外变形，直到突起514接触第一工件10的相关联的孔18a、18b为止或者直到突起514到达由肩部602的最大直径限定的最大变形为止。

在保持套筒500位于合适位置以及突起514处于其扩张或变形构造的情况下，可设置机械紧固组件的另外的部件。例如，图50示出了上述以及图1-9所示的类型的第二工件12，其中保持套筒500跨越支架20和第一工件10的孔，带槽插入件402跨越第一工件10和第二工件12的孔。如图所示，带槽插入件402和保持套筒500的突起514两者被部分地接收在第一工件10的孔18a内。优选地，带槽插入件402和突起514可相互间隔开，否则突起514的存在可能会阻止带槽插入件402压靠在第一工件10的孔18a上。机械紧固组件的其它部件(如，机械紧固件)也可被安装以连接工件。另外，在其它实施例中，带槽插入件402可替换为带槽轴环，或者保持套筒500可与省掉了带槽轴环或带槽插入件的机械紧固组件组合使用。

将应该理解，上述实施例说明了本主题的原理的其中一些应用。在不脱离所请求保护的主题的实质和范围的情况下，本领域的技术人员可做出许多改进，包括在此被独立公开或请求保护的各个特征的组合。因此，本主题的范围不局限于上述描述，而是被阐明在下面的权利要求书中，并且应该理解，权利要求书可以涉及单独的机械紧固组件、与多个工件相组合以限定接头的机械紧固组件、机械紧固组件的各个独立部件、和/或连接多个工件的方法。

Claims (20)

1.一种接头，其包括：

第一工件，其具有第一孔；

第二工件，其具有与所述第一孔对准的第二孔；

机械紧固件，其具有被至少部分地接收在所述第一工件和所述第二工件的对准的孔内的轴；和

带槽插入件，其包围所述机械紧固件的所述轴的至少一部分并且包括：

主体部分，其被至少部分地接收在所述第一工件和所述第二工件的对准的孔内；和

扩大的头部部分，其被定位在所述第一工件和所述第二工件的对准的孔外部，其中，所述带槽插入件的内表面接合所述机械紧固件的所述轴的至少一部分，并且所述带槽插入件的所述主体部分的外表面接合所述第一工件和所述第二工件的对准的孔的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的接头，其中，所述带槽插入件包括多个槽。

3.根据权利要求2所述的接头，其中，所述槽中的至少两个槽被不同地配置。

4.根据权利要求2-3中的任一权利要求所述的接头，其中，所述槽仅被限定在所述带槽插入件的所述主体部分上。

5.根据前述任一权利要求所述的接头，其中，所述带槽插入件的所述头部部分为大体圆形的。

6.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的接头，其中，所述带槽插入件的所述头部部分为非圆形的。

7.根据前述任一权利要求所述的接头，其中，所述带槽插入件的所述主体部分的所述外表面包括滚花部段。

8.根据前述任一权利要求所述的接头，其中，所述带槽插入件的所述内表面包括螺纹部段，所述机械紧固件的外表面包括配置成与所述带槽插入件的所述螺纹部段相配合的螺纹部段。

9.根据前述任一权利要求所述的接头，还包括具有中间部段和扩大的端部部段的保持套筒，其中，

所述孔中的一个具有比另一孔大的直径，

所述保持套筒的所述扩大的端部部段被至少部分地接收在具有较大直径的所述孔内，并且

所述保持套筒的所述中间部段被至少部分地接收在所述另一孔内。

10.一种用于固定具有对准孔的第一和第二工件的机械紧固组件，所述机械紧固组件包括：

机械紧固件，其具有配置成被至少部分地接收在所述第一和第二工件的所述对准孔内的轴；和

带槽插入件，其包围所述机械紧固件的所述轴的至少一部分并且包括：

主体部分，其配置成被至少部分地接收在所述第一和第二工件的所述对准孔内，和

扩大的头部部分，其配置成定位在所述第一和第二工件的所述对准孔外部，其中，所述带槽插入件的内表面配置成接合所述机械紧固件的所述轴的至少一部分，并且所述带槽插入件的所述主体部分的外表面配置成接合所述第一和第二工件的所述对准孔的至少一部分。

11.根据权利要求10所述的机械紧固组件，其中，所述带槽插入件包括多个槽。

12.根据权利要求11所述的机械紧固组件，其中，所述多个槽中的至少两个槽被不同地配置。

13.根据权利要求11-12中的任一权利要求所述的机械紧固组件，其中，所述多个槽仅被限定在所述带槽插入件的所述主体部分上。

14.根据权利要求10-13中的任一权利要求所述的机械紧固组件，其中，所述带槽插入件的所述头部部分为大体圆形的。

15.根据权利要求10-13中的任一权利要求所述的机械紧固组件，其中，所述带槽插入件的所述头部部分为非圆形的。

16.根据权利要求10-15中的任一权利要求所述的机械紧固组件，其中，所述带槽插入件的所述主体部分的所述外表面包括滚花部段。

17.根据权利要求10-16中的任一权利要求所述的机械紧固组件，其中，所述带槽插入件的所述内表面包括螺纹部段，所述机械紧固件的外表面包括配置成与所述带槽插入件的所述螺纹部段相配合的螺纹部段。

18.一种用于固定第一和第二工件的保持套筒，所述第一和第二工件具有直径不同的对准孔，所述保持套筒包括：

基本管状的中间部段，其限定轴向延伸的间隙并配置成被至少部分地接收在具有较小直径的孔内；和

扩大的端部部段，其具有比所述中间部段大的直径并配置成被至少部分地接收在具有较大直径的孔内。

19.根据权利要求18所述的保持套筒，其中，所述扩大的端部部段包括多个可变形延伸部。

20.根据权利要求18-19中的任一权利要求所述的保持套筒，还包括第二扩大的端部部段，其中，所述中间部段被定位在这些扩大的端部部段之间。