CN111561501A - 用于减少异物碎片的直柄端螺钉 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于减少异物碎片的直柄端螺钉。一种紧固件包括限定螺纹的轴的第一部分和从轴的第一部分延伸的轴的第二部分，该第二部分包括平坦弯曲表面。一种用于将紧固件固定到e型螺母的方法，该方法包括以下步骤：将定位在e型螺母内的紧固件插入到开口中，该开口由待固定在一起的至少两个部件限定并延伸穿过该至少两个部件，其中：紧固件的轴的第一部分限定螺纹；并且从轴的第一部分延伸的紧固件的轴的第二部分限定弯曲平坦表面。

Description

用于减少异物碎片的直柄端螺钉
技术领域
本公开涉及一种用于将两个或更多个零件连接在一起的紧固件，并且更具体地涉及一种固定到e型螺母的螺纹紧固件。
背景技术
在制造诸如飞行器的结构中，通常利用紧固件组件来完成将两个或更多个零件紧固在一起。紧固零件(诸如将地板紧固到座椅轨道、将地板间断构件紧固到座椅轨道和将座椅设备配件紧固到地板)包括使用紧固件组件，该紧固件组件例如包括e型螺母和螺纹紧固件。将螺纹紧固件插入到e型螺母中，并且使e型螺母和螺纹紧固件的兼容螺纹彼此接合。将螺纹紧固件和e型螺母推动到开口中，该开口延伸通过待紧固在一起的两个或更多个部件，直到e型螺母的载有固定凸缘的一部分延伸超出开口并在远离螺纹紧固件的中心轴线的方向上延伸。螺纹紧固件的转动使螺纹紧固件能够行进通过e型螺母的螺纹部分，其中使螺纹紧固件接合并邻接e型螺母的折叠腿或齿。
随着继续转动螺纹紧固件，螺纹紧固件沿着且通过e型螺母前进，其中螺纹紧固件的螺纹推动e型螺母的折叠腿或齿，使得折叠齿远离螺纹紧固件的中心轴线移动。然而，在该过程中，螺纹紧固件的螺纹部分接合正在移动的齿的锋利边缘。进一步将螺纹紧固件转动到容纳螺纹紧固件的头部并使锋利边缘获得指定转矩的位置包括，当转动螺纹紧固件并且使齿远离螺纹紧固件的中心轴线移动时，使e型螺母的齿的锋利边缘切入到螺纹紧固件的螺纹中。在螺纹紧固件以指定转矩到达紧固位置的情况下，齿的固定凸缘邻接紧固在一起的至少两个部件中的一个部件的表面，从而在螺纹紧固件的头部与定位在固定在一起的至少两个部件中的开口之外的齿的固定凸缘之间，将压缩力施加到两个或更多个部件。在紧固过程中，通过使e型螺母的齿的锋利边缘在紧固过程期间切割螺纹紧固件的螺纹，从螺纹紧固件的螺纹中产生金属屑。这些屑分布在螺纹紧固件和e型螺母的位置中并称为异物碎片(“FOD”)。
生成足够的屑或FOD导致需要根据联邦航空协会规定对飞行器进行适航检查。适航检查增加了在飞行器制造期间的时间并导致额外的成本。另外，从飞行器移除FOD也增加了制造过程中的时间和成本。此外，FOD可分布在紧固过程中，使得屑定位在紧固件的螺纹的表面和e型螺母的螺纹的表面之间，这可导致在测试时提供比螺纹紧固件与e型螺母的实际转矩固定更高的固定转矩读数。
已经尝试减少FOD的产生，诸如为了使用硬质材料来抵抗屑的产生，在螺纹紧固件的构造中利用钛。然而，由钛构成的螺纹紧固件在将螺纹紧固件固定到e型螺母的过程中仍会导致切割螺纹并产生FOD。因此，将有益的是，具有在将螺纹紧固件固定到e型螺母的情况下不产生FOD的螺纹紧固件。
发明内容
一个示例包括一种紧固件，该紧固件包括限定螺纹的轴的第一部分和从轴的第一部分延伸的轴的第二部分，该第二部分包括平坦弯曲表面。
一个示例包括一种用于将紧固件固定到e型螺母的方法，该方法包括以下步骤：将定位在e型螺母内的紧固件插入到开口中，该开口由待固定在一起的至少两个部件限定并延伸通过该至少两个部件，其中：紧固件的轴的第一部分限定螺纹；并且从轴的第一部分延伸的紧固件的轴的第二部分限定弯曲平坦表面。
已经讨论的特征、功能和优点可在各个示例中独立地实现或可在其他示例中组合，参考以下描述和附图可看出该其他示例的进一步的细节。
附图说明
图1是用于将以横截面示出的两个部件的组件紧固在一起的紧固件和e型螺母的分解透视图；
图2是图1的紧固件的底部透视图；
图3A是图1的紧固件沿线3A-3A截取的横截面视图；
图3B是图1的紧固件沿线3B-3B截取的横截面视图；
图4是以图1的紧固件和e型螺母的部分横截面的侧视图，其中紧固件定位在e型螺母内并定位在孔之外，该孔延伸通过待固定在一起的两个部件的组件，其中e型螺母和两个部件的组件以横截面示出；
图5是图4的插入到孔内的紧固件和e型螺母的侧视图，其中e型螺母的至少一部分和e型螺母的齿的固定凸缘定位在待固定在一起的两个部件之外；
图6是图5的侧视图，其中已经使紧固件旋转并前进通过e型螺母，从而使e型螺母的具有固定凸缘的至少一个齿在远离紧固件的中心轴线的方向上移动并将两个部件固定在一起；并且
图7是用于将紧固件固定到e型螺母的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，示出了紧固件10，该紧固件10固定到e型螺母12，从而提供用于将两个或更多个部件(诸如在该示例中，飞行器制造中的地板16和座椅轨道18)固定在一起的紧固件组件14。e型螺母12包括限定螺纹22的主体20和至少一个齿24，该至少一个齿24远离螺纹22延伸并处于折叠位置23，如图1、图4和图5可见。在该示例中，六个齿24由e型螺母12限定，其中每个齿24相对于并朝向紧固件10的中心轴线28在角度方向26上延伸。至少一个齿24(并且在该示例中，所有齿24)的折叠位置23在图4和5中可见，其中紧固件10定位在e型螺母12内。齿24维持折叠位置23，直到移动到最终固定位置29，如图6所示，其中齿24和齿24的固定凸缘33已经远离紧固件10的中心轴线28移动，并且紧固件10移动穿过e型螺母12，其中紧固件10被拧紧。在紧固件10被拧紧的情况下，固定凸缘33定位成与座椅轨道18邻接的关系，并且在紧固件10的头部40与固定凸缘33之间对地板16和座椅轨道18施加压缩力，从而提供至少两个部件(诸如地板16和座椅轨道18)的固定。
齿24的折叠位置23便于使e型螺母12移动通过已经穿过地板16钻出或铰出的开口25，并移动通过同样已经穿过座椅轨道18钻出或铰出的开口27。开口25和开口27定位成彼此对准。在该示例中，如图5可见，处于折叠位置23的齿24初始地移动通过至少两个部件(地板16和座椅轨道18)的开口25和27，从而将齿24的固定凸缘33定位在座椅轨道18的开口27以外。
在图6中，齿24已经通过紧固件10在远离紧固件10的中心轴线28的方向上移动，其中在该示例中，现在齿24在方向31上与e型螺母12的主体20对准。在齿24对准在方向31上的情况下，固定凸缘33定位成与座椅轨道18对准且定位在开口27周围并邻近开口27。通过拧紧紧固件10来达到最终固定位置29，使得在紧固件10的头部40与e型螺母12的齿24的固定凸缘33之间将压缩力施加到地板16和座椅轨道18，如图6可见。
紧固件10包括限定螺纹34的轴32的第一部分30和从轴32的第一部分30延伸的轴32的第二部分36。轴32的第二部分36包括平坦弯曲表面38。轴32的第一部分30连接到头部40。头部40限定开口42，用于接收工具(诸如螺钉起子或动力螺钉起子)的插入，以将紧固件10固定到e型螺母12。例如在轴32的第一部分30的螺纹34与由e型螺母12限定的螺纹22在构造上兼容的情况下，紧固件10由诸如例如钛或钢的硬质材料构成。
图2的轴32的第二部分36的直径D的尺寸小于由螺纹22限定的直径D’，如图1可见，该螺纹22由e型螺母12限定，其将固定到紧固件10的轴32。直径D容许空隙，以用于在将紧固件10插入到e型螺母12中的情况下使第二部分36穿过并超出e型螺母12内的螺纹22。如图4-5可见，在第二部分36能够穿过e型螺母12的螺纹22的情况下，紧固件10的轴32的第一部分30的螺纹34能够接合e型螺母12的螺纹22，如图2可见，该螺纹34限定直径D”并与e型螺母12的螺纹22兼容。
如图4可见，在将紧固件10插入到e型螺母12中的情况下，如在该示例中可见，几个螺纹34与e型螺母12的几个螺纹22接合，紧固件组件14分别插入到地板16和座椅轨道18的开口25和27中，并且在该示例中插入到定位在开口25内的插入件35中，并且然后穿过座椅轨道18的开口27。在该示例中，插入件35定位在地板16的开口25内，其中插入件35包括凸缘37，如图1可见，该凸缘37围绕插入件35延伸并结合到地板16，从而将插入件35固定到地板16。然后，在该示例中，座椅轨道18定位成在用紧固件组件14固定之前抵靠地板16放置，其中开口27与由定位在开口25内的插入件35限定的开口51对准。
插入件35包括形成用于开口51的六边形形状的内壁表面39，如图1和图4可见，插入件35的内壁表面39配置成并且尺寸设计成接收具有壁表面41的e型螺母12的主体20的六边形形状，如图1可见。壁表面41当以与插入件35的内壁表面39邻接的关系放置在插入件35的开口51内时，e型螺母12抵抗旋转，从而定位在插入件35的开口51内。另外，插入件35包括突出部45，该突出部45定位成从插入件35的内壁表面39的内部49的下部分53延伸并围绕该下部分53。当紧固件组件14初始地插入到插入件35中时，突出部45将与e型螺母的主体20接合，使得突出部45阻止e型螺母12穿过座椅轨道18的开口27被推动得太远。在使用紧固件组件14的其他示例中，也可在不采用插入件35的情况下实现将至少两个部件固定在一起。
如图2可见，轴32的第二部分36具有锥形构造，其随着第二部分36远离第一部分30延伸而变窄。如图2和图3A可见，轴32的第二部分36具有圆形横截面46，该圆形横截面46的直径48的尺寸大于第二部分36的第二圆形横截面52(如图2和图3B可见)的直径50，其中第二圆形横截面52的直径50定位成比圆形横截面46的直径48更远离轴32的第一部分30，如图2可见。在该示例中，轴32的第二部分36具有截头圆锥形形状。如将在本文中讨论的，在该示例中，第二部分36的锥形构造将用于在远离紧固件10的中心轴线28的方向上推动e型螺母12的齿24，随着螺纹34在固定紧固件组件14中遇到齿24，这将减小齿24对第一部分30的螺纹34施加的力。
在该示例中，紧固件10的第二部分36进一步包括从轴32的第二部分36延伸的轴32的第三部分54，如图2可见。轴32的第三部分54的至少一部分包括圆柱形形状。第三部分54的远离第二部分36的远端部分56限定围绕第三部分54延伸的倾斜表面58，并且限定横向于轴32的中心轴线28延伸的平坦表面60。第三部分54的构造和尺寸用于使紧固件10可初始地定位在e型螺母12的折叠齿24的端部部分61内，超出图4和图5所示的位置，使得在该示例中在将紧固件组件14初始插入到插入件35中期间第三部分54将不会过早地推动齿24并使它们远离中心轴线28移动。
参照图5，在该示例中，紧固件组件14已经插入到插入件35中，使得e型螺母12的主体20邻接突出部45。随着旋转紧固件10，轴32的第一部分30的螺纹34沿着e型螺母的螺纹22前进，导致轴32的第二部分36接触e型螺母12的至少一个齿24。在该示例中，平坦弯曲表面38在齿24的端部部分61处接触e型螺母12的所有齿24。紧固件10的进一步旋转引起平坦弯曲表面38在远离紧固件10的中心轴线28的方向上推动至少一个齿24，在该示例中推动所有齿24。齿24的固定凸缘33移动，使得固定凸缘33延伸超出座椅轨道18的开口27。当头部40达到与插入件35接触时，紧固件10的继续旋转将e型螺母12朝向紧固件10的头部40牵拉，直到固定凸缘33邻接座椅轨道18，如图6可见，并且获得拧紧转矩，从而在头部40和固定凸缘33之间提供对地板16和座椅轨道18的固定的压缩力。在平坦弯曲表面38与齿24进行初始接触的情况下，开始远离中心轴线28推动齿24，并且随着紧固件10的第一部分30的螺纹34从e型螺母12的螺纹22前进，螺纹34遇到已经通过平坦弯曲表面38在远离紧固件10的中心轴线28的方向上移动的齿24，并且因此，与作为紧固件以用于从折叠位置推动齿24的螺纹圆柱形螺栓的螺纹所遇到的力相比，随着固定紧固件组件14，该螺纹34遇到施加到螺纹34上的较小的力。在将平坦弯曲表面38用于推动齿24的情况下，由于齿24施加在螺纹34上的较小的力，通过齿24的锋利边缘44减少或消除了FOD的产生。
参照图7，用于将紧固件10固定到e型螺母12的方法62包括步骤64，将定位在e型螺母12内的紧固件10插入到开口(在该示例中，包括开口25和27)中，该开口由待固定在一起的至少两个部件(诸如在该示例中，地板16和座椅轨道18)限定并延伸穿过该至少两个部件。紧固件10的轴32的第一部分30限定螺纹34，并且从轴32的第一部分30延伸的紧固件10的轴32的第二部分36限定平坦弯曲表面38。插入的步骤64包括，使轴32的第一部分30的螺纹34的至少一部分接合由e型螺母12限定的螺纹22的至少一部分。如当前示例中所讨论的，几个螺纹34初始地接合几个螺纹22。插入定位在e型螺母12内的紧固件10的步骤64进一步包括，推动e型螺母12的齿24的固定凸缘33超出开口(在该示例中，该开口包括开口25和27)，如图5可见。
进一步地，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种紧固件(10)，所述紧固件(10)包括：
轴(32)的第一部分(30)，所述第一部分(30)限定螺纹(34)，以及
所述轴(32)的第二部分(36)，所述第二部分(36)从所述轴(32)的所述第一部分(30)延伸，所述第二部分(36)包括平坦弯曲表面(38)。
条款2.根据条款1所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第一部分(30)连接到头部(40)。
条款3.根据条款2所述的紧固件(10)，其中所述头部(40)限定用于接收工具的插入的开口(42)。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)的直径(D)所具有的尺寸小于由将固定到所述紧固件(10)的e型螺母(12)的螺纹(22)限定的直径(D’)。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有锥形构造。
条款6.根据条款5所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有圆形横截面(46)。
条款7.根据条款6所述的紧固件(10)，其中所述第二部分(36)的所述圆形横截面(46)的直径(48)的尺寸大于定位成比所述圆形横截面(46)更远离所述轴(32)的所述第一部分(30)的第二圆形横截面(52)的直径(50)的尺寸。
条款8.根据条款5所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有截头圆锥形状。
条款9.根据条款8所述的紧固件(10)，所述紧固件(10)进一步包括从所述轴(32)的所述第二部分(36)延伸的所述轴(32)的第三部分(54)。
条款10.根据条款9所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的至少一部分包括圆柱形形状。
条款11.根据条款10所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的远离所述第二部分(36)的远端部分(56)限定围绕所述轴(32)的所述第三部分(54)延伸的倾斜表面(58)。
条款12.根据条款11所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的所述远端部分(56)限定横向于所述轴(32)的中心轴线(28)延伸的平坦表面(60)。
条款13.根据条款1所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第一部分(30)的所述螺纹(34)在构造上与由e型螺母(12)限定的螺纹(22)兼容。
条款14.根据条款13所述的紧固件(10)，其中在使所述紧固件(10)旋转并使所述轴(32)的所述第一部分(30)的所述螺纹(34)沿所述e型螺母(12)的所述螺纹(22)前进的情况下，所述轴(32)的所述第二部分(36)接触所述e型螺母(12)的至少一个齿(24)。
条款15.根据条款14所述的紧固件(10)，其中在进一步使所述紧固件(10)旋转的情况下，所述平坦弯曲表面(38)沿着所述e型螺母(12)的至少一个齿(24)移动，从而在远离所述紧固件(10)的中心轴线(28)的方向上推动所述至少一个齿(24)。
条款16.一种用于将紧固件(10)固定到e型螺母(12)的方法(62)，所述方法(62)包括：
将定位在e型螺母(12)内的所述紧固件(10)插入到开口(25、27)中，所述开口(25、27)由待固定在一起的至少两个部件(16、18)限定并延伸穿过所述至少两个部件(16、18)，其中：
所述紧固件(10)的轴(32)的第一部分(30)限定螺纹(34)；并且
从所述轴(32)的所述第一部分(30)延伸的所述紧固件(10)的所述轴(32)的第二部分(36)限定平坦弯曲表面(38)。
条款17.根据条款16所述的方法(62)，其中插入的步骤(64)包括，使所述轴(32)的所述第一部分(30)的所述螺纹(34)的至少一部分接合由所述e型螺母(12)限定的螺纹(22)的至少一部分。
条款18.根据条款16所述的方法(62)，其中插入的步骤(64)进一步包括，推动所述e型螺母(12)的齿(24)的固定凸缘(33)超出所述开口(25、27)。
条款19.根据条款18所述的方法(62)，进一步包括，使所述紧固件(10)旋转，使得所述紧固件(10)的所述轴(32)的所述第二部分(36)的所述平坦弯曲表面(38)接触、推动并移动超出所述齿(24)，从而使具有固定凸缘(33)的所述齿(24)在远离所述紧固件(10)的中心轴线(28)的方向上移动。
条款20.根据条款19所述的方法(62)，进一步使所述紧固件(10)旋转，并且在连接到所述紧固件(10)的所述第一部分(30)的头部(40)与邻接所述两个部件(16、18)中的一个的所述齿(24)的所述固定凸缘(33)之间对固定在一起的所述至少两个部件(16、18)施加压缩力。
方法62进一步包括，使紧固件10旋转，使得紧固件10的轴32的第二部分36的平坦弯曲表面38接触、推动并移动超出至少一个齿24，从而使具有固定凸缘33的至少一个齿24在远离紧固件10的中心轴线28的方向上移动。进一步使紧固件10旋转使得在连接到紧固件10的第一部分30的头部40与邻接两个部件中的一个(在该示例中，该一个部件是座椅轨道18)的至少一个齿24的固定凸缘33之间对固定在一起的至少两个部件(在该示例中，为地板16和座椅轨道18)施加压缩力。通过向紧固件10施加足够的转矩，将至少两个部件固定在一起，并且在紧固件10的轴32的第二部分36的平坦弯曲表面38在远离中心轴线28的方向上推动齿24的情况下，紧固件10的第一部分30的螺纹34随着螺纹34经过齿24遇到施加在螺纹34上的较小的力，从而减少或消除了由齿24的锋利边缘44产生的FOD。

Claims (15)

1.一种紧固件(10)，所述紧固件(10)包括：
轴(32)的第一部分(30)，所述第一部分(30)限定螺纹(34)，以及
所述轴(32)的第二部分(36)，所述第二部分(36)从所述轴(32)的所述第一部分(30)延伸，所述第二部分(36)包括平坦弯曲表面(38)。
2.根据权利要求1所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第一部分(30)连接到头部(40)。
3.根据权利要求2所述的紧固件(10)，其中所述头部(40)限定用于接收工具的插入的开口(42)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)的直径(D)所具有的尺寸小于由将固定到所述紧固件(10)的e型螺母(12)的螺纹(22)限定的直径(D’)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有锥形构造。
6.根据权利要求5所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有圆形横截面(46)。
7.根据权利要求6所述的紧固件(10)，其中所述第二部分(36)的所述圆形横截面(46)的直径(48)的尺寸大于定位成比所述圆形横截面(46)更远离所述轴(32)的所述第一部分(30)的第二圆形横截面(52)的直径(50)的尺寸。
8.根据权利要求5所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第二部分(36)具有截头圆锥形状。
9.根据权利要求8所述的紧固件(10)，所述紧固件(10)进一步包括从所述轴(32)的所述第二部分(36)延伸的所述轴(32)的第三部分(54)。
10.根据权利要求9所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的至少一部分包括圆柱形形状。
11.根据权利要求10所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的远离所述第二部分(36)的远端部分(56)限定围绕所述轴(32)的所述第三部分(54)延伸的倾斜表面(58)。
12.根据权利要求11所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第三部分(54)的所述远端部分(56)限定横向于所述轴(32)的中心轴线(28)延伸的平坦表面(60)。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固件(10)，其中所述轴(32)的所述第一部分(30)的所述螺纹(34)在构造上与由e型螺母(12)限定的螺纹(22)兼容。
14.根据权利要求13所述的紧固件(10)，其中在使所述紧固件(10)旋转并使所述轴(32)的所述第一部分(30)的所述螺纹(34)沿所述e型螺母(12)的所述螺纹(22)前进的情况下，所述轴(32)的所述第二部分(36)接触所述e型螺母(12)的至少一个齿(24)。
15.根据权利要求14所述的紧固件(10)，其中在进一步使所述紧固件(10)旋转的情况下，所述平坦弯曲表面(38)沿着所述e型螺母(12)的至少一个齿(24)移动，从而在远离所述紧固件(10)的中心轴线(28)的方向上推动所述至少一个齿(24)。
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