CN115917168A - 不透流体单面紧固件和用于紧固的方法 - Google Patents

不透流体单面紧固件和用于紧固的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了不透流体单面紧固件和用于紧固的方法。套筒包括：第一套筒端，该第一套筒端包括第一内表面；第二套筒端，该第二套筒端包括第二内表面；以及从第一套筒端延伸到第二套筒端的细长部分。第一内表面和第二内表面限定从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的套筒腔。销被构造成由套筒腔至少部分地接收。该销包括被构造成接收扭矩的第一销端部、第二销端、以及从第一销端部延伸到第二销端的杆。该杆包括螺纹，并且螺纹被构造成在套筒的第二内表面上形成螺纹。

Description

不透流体单面紧固件和用于紧固的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年6月16日提交的标题为“不透流体单面紧固件和用于紧固的方法(FLUID TIGHT BLIND FASTENERS AND METHODS FOR FASTEING)”的美国临时申请序列号63/039,772的权益，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及单面紧固件和使用单面紧固件(blind fastener)的紧固方法。更具体地，本公开涉及不透流体单面紧固件和相关安装方法。
背景技术
例如飞机机身和储罐等大型不透流体结构的组装过程可涉及工人从结构的两侧协作以安装例如螺母和螺栓的双部件机械紧固件。当对结构一侧的物理和/或视觉接近受到限制时，组装这样的结构可能会造成问题。
典型的单面紧固件，例如盲铆钉或盲眼螺栓，可从结构的一侧操作，但可能不提供受控夹紧力和/或防止流体泄漏的有效密封。使用补充密封剂或单独的可变形密封部件可能增加安装典型单面紧固件的成本和复杂程度。单面紧固件的实例描述于美国专利No.10,006,478中。其它紧固件描述于例如美国专利No.7,033,120、No.6,868,757、No.8,777,533、No.8,979,553和No.9,669,457中。设计一种施加期望的夹紧力、安装后不透流体的且制造成本高效的单面紧固件可能具有挑战。
发明内容
根据本公开的一个非限制性方面，提供一种包括套筒和销的单面紧固件。该套筒包括：第一套筒端，该第一套筒端包括第一内表面；第二套筒端，该第二套筒端包括第二内表面；以及从第一套筒端延伸到第二套筒端的细长部分。第一内表面和第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域。销被构造成由套筒腔至少部分地接收。销包括被构造成接收扭矩的第一销端部、第二销端、以及从第一销端部延伸到第二销端的杆。该杆包括螺纹，并且该螺纹被构造成在套筒的第二内表面上形成螺纹。
根据本公开的另一个非限制性方面，提供一种用于紧固的方法。该方法包括将单面紧固件的套筒的第二套筒端插入结构中的开孔中。该单面紧固件包括套筒和销。该套筒包括：第一套筒端，该第一套筒端包括第一内表面；第二套筒端，该第二套筒端包括第二内表面；以及从第一套筒端延伸到第二套筒端的细长部分。第一内表面和第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域。销被构造成由套筒腔至少部分地接收。该销包括第一销端部、第二销端、以及从第一销端部延伸到第二销端的杆，并且该杆包括螺纹。该方法包括将销的一部分布置在套筒中，并且使销的杆的螺纹与套筒的第二内表面受迫接触，由此使第二内表面变形并且在其上形成螺纹。
应理解，本说明书中公开和描述的发明不限于发明内容中概述的方面。在考虑根据本说明书对各种非限制性和非详尽方面的以下详细描述后，读者将理解前述细节以及其它细节。
附图说明
通过参考结合附图进行的以下描述，实例的特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解实例，在附图中：
图1是示出了在套筒的第二内表面上形成螺纹之前的，根据本公开的单面紧固件的非限制性实施例的局部横截面正视图；
图2是图1的区域2的详细视图；
图3是图1的单面紧固件的局部横截面正视图，图示为部分地安装在结构中，其中至少一部分螺纹通过销上的螺纹形成于套筒的第二内表面上；
图4是图3的区域4的详细视图；
图5是图3的单面紧固件的局部横截面正视图，图示为安装在结构中，其中螺纹形成于套筒的第二内表面上并且球状部形成于套筒的细长部分中；
图6是图5的区域6的详细视图；
图7是根据本公开的单面紧固件的非限制性实施例的局部横截面正视图，该单面紧固件具有不完全延伸穿过第二套筒端的套筒腔，图示为安装在结构中，其中螺纹形成于套筒的第二内表面上并且球状部形成于套筒的细长部分上；
图8是根据本公开的单面紧固件的非限制性实施例的局部横截面正视图，图示为安装在结构中，其中螺纹形成于套筒的第二内表面上并且两个球状部形成于套筒的细长部分中；
图9是示出根据本公开的用于紧固的方法的非限制性实施例的流程图；
图10是根据本公开的单面紧固件的套筒的非限制性实施例的透视图，其中示出有凸片；以及
图11是根据本公开的单面紧固件的套筒的非限制性实施例的透视图，其中示出有凸片。
对应的附图标记在所有若干视图中表示对应部分。在此阐述的示例以一种形式示出了某些非限制性实施例，并且此类示例不应解释为以任何方式限制所附权利要求的范围。
具体实施方式
本文描述并示出各种实例以提供对所公开的制品和方法的结构、功能和使用的总体理解。本文描述和示出的各种实例是非限制性的和非穷尽的。因此，本发明不受本文所公开的各种非限制性和非穷尽性实例的描述的限制。相反，本发明仅由权利要求书限定。结合各种实例示出和/或描述的特征和特性可与其它实例的特征和特性组合。此类修改和变化旨在包括在本公开的范围内。因而，权利要求可以修改以陈述在本公开中明确或固有地描述或以其它方式明确或固有地支持的任何特征或特性。此外，申请人保留修改权利要求书以明确否认现有技术中可能存在的特征或特性的权利。在本公开中公开和描述的各种非限制性实施例可包括如本文不同地描述的特征和特性、由这些特征和特性组成，或基本上由这些特征和特性组成。
本文中对“各种实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”、“实施例”、“非限制性实施例”或类似短语的任何提及意味着结合实例描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，说明书中出现的短语“在各种实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在非限制性实施例中”或类似短语不一定指相同的非限制性实施例。此外，在一个或多个非限制性实施例中，具体描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。因此，结合一个非限制性实施例示出或描述的特定特征、结构或特性可以不受限制地与一个或多个其它非限制性实施例的特征、结构或特性全部或部分组合。此类修改和变化旨在包括在本公开的非限制性实施例的范围内。
如本文所用，“中间”意指参考元件布置于两个元件之间，但不一定与元件接触。因此，除非本文中另有描述，位于第一元件与第二元件“中间”的元件可以或可以不邻近或接触第一元件和/或第二元件，并且其它元件可以布置在中间元件与第一元件和/或第二元件之间。
根据本公开的单面紧固件的实施例可施加期望的夹紧力、可在安装之后不透流体的、并且制造成本可以是高效的。例如，图1示出了根据本公开的单面紧固件100的非限制性实施例。单面紧固件100可被构造成安装在结构(例如，如参考图3和图5所示和描述的结构)中的开孔中。单面紧固件100可包括至少两个部件，例如套筒102和销120，如图1中所示。在其它非限制性实施例(未示出)中，根据本公开的单面紧固件可包括三个或更多个部件。在各种非限制性实施例中，单面紧固件100可由包括例如套筒102和销120的两件式组件组成。在某些非限制性实施例中，单面紧固件100可以是结构单面紧固件，例如结构盲铆钉、结构盲眼螺栓或结构盲螺柱。
再次参考图1,单面紧固件100的套筒102可包括第一套筒端104、第二套筒端106、以及位于第一套筒端104与第二套筒端106中间的细长部分108。细长部分108可限定套筒102和/或单面紧固件100的纵向轴线Al。套筒102的尺寸和构造可设定成使得在将单面紧固件100安装在结构中时，第二套筒端106延伸超过单面紧固件100安装在其中的结构。
第一套筒端104包括第一内表面112,并且第二套筒端106包括第二内表面114。在某些非限制性实施例中，第三内表面116位于第一内表面112与第二内表面114中间。第一内表面112、第二内表面114以及第三内表面116(如存在)可限定套筒腔110,该套筒腔从第一套筒端104穿过细长部分108延伸到第二套筒端106。套筒腔110可以完全延伸穿过套筒102,如图1中所示，或如图7中所示，第二套筒端106可以闭合，使得套筒腔110不完全延伸穿过套筒102。
在各种非限制性实施例中，第一套筒端104可包括凸缘部分118,该凸缘部分被构造成限制套筒102横穿结构中的开孔(例如，如本文参考图3和图5所述)超出预定距离。根据单面紧固件100的具体应用，凸缘部分118可被构造成与结构的表面齐平，或者凸缘部分118可从结构的表面突出。在各种实施例中，凸缘部分118可包括内部平滑开孔，以容纳销120的凸缘部分138。在各种非限制性实施例中，套筒102的凸缘部分118可具有内部埋头孔，并且销120的凸缘部分138可包括与凸缘部分118中的内部埋头孔互补的大体圆锥形状。
在某些实施例中，第一套筒端104可被构造成接收扭矩，使得可通过受迫接触第一套筒端104，套筒102被抓握以旋转并且/或者防止围绕纵向轴线Al旋转。例如，第一套筒端104可包括基本上平坦的侧面、肋条、花键、凹痕、刻痕、凸起部、开孔、凹入插口、凸片或类似结构特征中的至少一个。在某些非限制性实施例中，如图10和图11中所示，套筒102的第一套筒端104可包括凸片1054。在各种非限制性实施例中，可通过向套筒102施加轴向力来限制套筒102旋转，由此在套筒102与套筒安装在其中的结构之间产生摩擦力。在某些非限制性实施例中，如图10和图11中所示，套筒102可被构造成具有多个内部凹入部1056以与扭矩反作用，并且每个凹入部1056可在套筒102的凸缘部分118的外表面1058上向后倾斜且以大体圆形取向布置，使得凹入部可在安装期间与结构接合以限制套筒102的旋转。
再次参考图1,在各种非限制性实施例中，单面紧固件100的销120可包括第一销端部128、第二销端130和杆122,该杆可被构造成与套筒102互补。包括杆122的销120可包括适于至少部分地接收在套筒102的套筒腔110内的形状。在各种非限制性实施例中，杆122具有大体圆柱形状。杆122可位于第一销端部128与第二销端130中间，并且尺寸可设定成使得其可被插入到套筒腔110中并且至少部分地延伸穿过该套筒腔。当杆122插入到套筒腔110中时，第一销端部128可邻近第一套筒端104布置，并且第二销端130可邻近第二套筒端106布置。
在各种非限制性实施例中，第一销端部128可被构造成接收扭矩。例如，第一销端部128可包括头部136,该头部被构造成接收扭矩，使得通过受迫接触头部136并将旋转力施加到销120，销120可围绕纵向轴线Al旋转。在各种非限制性实施例中，头部136可包括基本上平坦的侧面、肋条、花键、凹痕、刻痕、凸起部、开孔、凹入插口、凸片和类似结构特征中的至少一个种。例如，头部136可包括正方形头部、六角形头部、滚花头部、花键头部和凹入插口头部中的一个。如图1中所示，头部136是花键头部。在各种非限制性实施例中，合适的单面紧固件安装工具可用于接合头部136并且将旋转(例如，扭转)力施加到销120,同时施加轴向力(例如，法线力)以维持与套筒102的接合。单面紧固件安装工具可被构造成在销120旋转期间保持套筒102固定。在各种非限制性实施例中，单面紧固件安装工具可被构造成有力地接触套筒102的大体平滑的上表面并使其变形，以与安装过程同时形成凹部，使得单面紧固件安装工具通过受迫接触形成于套筒102中的凹部来限制套筒102的旋转。
在各种非限制性实施例中，如图1中所示，第一销端部128可包括凸缘部分138和位于头部136与凸缘部分138中间的折颈凹槽140。凸缘部分138可被构造成限制销120横穿进入套筒腔110中超过预定距离。折颈凹槽140可被构造成响应于施加到头部136的扭转剪切力而断裂。
杆122包括螺纹126,并且在各种非限制性实施例中，还任选地包括第一杆区域132，如下文进一步讨论的。在各种非限制性实施例中，第一杆区域132可位于螺纹126与第一销端部128的中间。在某些非限制性实施例中，第一杆区域132可包括基本圆柱形状。螺纹126可以是右旋螺纹或左旋螺纹。螺纹126例如可以是正方形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹、另一螺纹类型或螺纹类型的组合。在各种非限制性实施例中，螺纹126可以是螺纹形成螺纹，例如
Figure BDA0003984169200000061
紧固件(可购自美国罗德岛米德尔敦市的REMINC)的螺纹或其它螺纹形成螺纹类型。螺纹形成螺纹可接合套筒102的第二内表面114且在其上形成螺纹。螺纹126可相对于螺纹剥离扭矩接收的合适的形成扭矩，以通过套筒102的最小(如有)膨胀在第二内表面114上形成螺纹，由此产生不透流体密封。
在各种非限制性实施例中，套筒102可大体上为管状形状。例如，第一内表面112、第二内表面114以及第三内表面116(如存在)可以是基本上管状和圆柱形的。在某些非限制性实施例中，第一内表面112可包括第一内径Φ1，并且第二内表面114可包括第二内径Φ2。第一内径Φ1可小于第二内径Φ2。在各种非限制性实施例中，第二内径Φ2大于或等于螺纹126的大径Φ3，并且第一内径Φ1可大于大径Φ3。在某些非限制性实施例中，第二内径Φ2可小于螺纹126的大径Φ3，并且第一内径Φ1可大于大径Φ3。通过该方式，螺纹126可容易地通过第一套筒端104,从而有利于单面紧固件100的组装，而螺纹126可受迫接合第二内表面114以安装紧固件。在各种非限制性实施例中，螺纹126的大径Φ3可处于0.06英寸至4英寸的范围内。如本文中所用的，“大径”是指仅接触螺纹126的螺纹顶部的假想共轴圆柱体的直径。
参考图2,其示出了图1中的圆形区域2,第二内表面114可以是基本上管状且平滑的。也就是说，第二内表面114可以不具有螺纹(例如，在与销120接合之前，在套筒102的制造期间，不在第二内表面114上形成螺纹)。在某些非限制性实施例中，第二内表面114可包括至少部分螺纹区域(未示出)以促进销120的螺纹126的对准和/或接合，以及可通过销120的螺纹126变形和形成螺纹的基本平滑区域(例如，不具有螺纹但可以包含通过制造过程形成的微观纹理的区域)。至少部分螺纹区域可位于基本平滑区域与第一套筒端104中间。在某些非限制性实施例中，销120可布置在套筒102的腔110内，并且销120可在第二内表面114中形成至少部分螺纹区域。当销120的凸缘部分138受迫接触套筒102的凸缘部分118时，至少部分螺纹区域的形成可停止。此后，凸缘部分138和凸缘部分118可组合地机械加工，以确保它们相对于彼此齐平。
在安装单面紧固件100之后，第二内表面114与螺纹126之间的接合部的长度的尺寸可设定成减小单面紧固件100的重量，同时实现已安装的单面紧固件100期望的液体密封性和期望的机械强度。可通过调整第二内表面114的尺寸、套筒102的总长度、螺纹126的长度和杆122的总长度来构造接合部的长度。在各种非限制性实施例中，接合部的长度可不大于螺纹126的小径的5倍，例如不大于螺纹126的小径的4倍，不大于螺纹126的小径的2倍，不大于螺纹126的小径的1.1倍，或不大于螺纹126的小径。在某些非限制性实施例中，接合部的长度可以为螺纹126的小径的至少0.5倍或至少螺纹的小径。在某些非限制性实施例中，接合部的长度可处于螺纹126的小径的0.5倍至5倍的范围内。例如，如果在安装单面紧固件100期间在套筒102上形成两个或更多个球状部，则可能期望其它的接合部长度。
再次参考图1,第三内表面116(如存在)可位于第一内表面112与第二内表面114的中间。在各种非限制性实施例中，第三内表面116是锥形内表面并且/或者套筒102可具有可变壁厚度。由于内表面的逐渐变细和/或可变壁厚度，套筒腔110的直径可在轴向方向上朝向第二套筒端106沿其长度减小。在某些非限制性实施例中，参考图2,第三内表面116以处于大于0度至6度的范围内的角度α，例如以相对于单面紧固件100的纵向轴线Al处于1度至6度的范围内的角度α或以相对单面紧固件100的纵向轴线Al处于2至4度的范围内的角度α，朝向第二套筒端106逐渐变细。
再次参考图1,套筒102的细长部分108可被构造成响应于第二销端130在第二内表面114上形成螺纹时施加给套筒102的力而变形并形成球状部或至少两个球状部。例如，锥形表面、可变壁厚或其它特征可以是应力增加点(例如，最薄壁厚在安装期间不受结构支承),以开始在套筒102上形成球状部，使得形成的球状部在结构上施加压缩力。在某些非限制性实施例中，套筒102可形成有功能应变梯度，以便在螺纹形成于第二内表面114上的同时在期望位置形成球状部。
单面紧固件100的尺寸可根据应用需要设定。例如，螺纹126的大径可处于0.06英寸至4英寸的范围内。在各种非限制性实施例中，单面紧固件100可包括处于ANSI螺钉尺寸4至1英寸直径范围内的尺寸。单面紧固件100可被构造成容纳各种厚度的结构。例如，套筒102的总长度的大小可设定成使得当安装在结构中的开孔中时，第二套筒端106延伸超过结构的盲侧。销120类似地可基于套筒102的尺寸来设定尺寸。
再次参考图1,销120的杆122可限定销120和/或单面紧固件100的纵向轴线A1。杆122可被构造成接合套筒102,以便将杆122保持在套筒102。在杆122与套筒102之间接合时，销120的纵向轴线Al和套筒102的纵向轴线可沿着单面紧固件100的纵向轴线Al基本对准。
套筒102的套筒腔110可被构造成至少部分地在其中接收销120的杆122。例如，套筒腔110可包括适于至少部分地接收销120的杆122的形状。包括第二内表面114的套筒102可被构造成响应于与杆122的螺纹126的受迫接触而至少部分地变形。例如，在将杆122引入套筒腔110中期间和/或之后，第二内表面114的至少一部分可响应于与螺纹126的受迫接触而至少部分地变形(例如，在其上形成螺纹)。
第二内表面114的持续变形可减小第一套筒端104与第二套筒端106之间的距离，由此使套筒102的细长部分108变形，以在其上形成球状部(如参考图3和图5所述的)。细长部分108的变形可在球状部与第一套筒端104之间的结构上产生压缩力，从而将单面紧固件100固定在结构的开孔内。在各种实例中，第二内表面114的持续变形可将形成的球状部紧固到与套筒102的凸缘部分118相对的结构的表面，以相对于结构固定球状部，并形成基本一致的均匀夹紧力(例如，预加载)。相对于结构夹持球状部可在单面紧固件与结构之间提供不透流体密封。
在各种非限制性实施例中，销120可以包括折颈凹槽140(例如，易碎区段),该折颈凹槽被构造成在将单面紧固件100安装在结构中时断裂以将头部136的全部或一部分与销120分开。例如，在实现期望的扭矩之后，折颈凹槽140可断裂。期望扭矩可对应于在单面紧固件100上产生期望安装力时所期望的扭矩。在某些其它非限制性实施例中，销120不包括折颈凹槽，但被构造成包括一个或多个其它特征，使得销120的头部136在单面紧固件100的安装期间断裂。在各种非限制性实施例中，销120不包括被构造成在安装单面紧固件100时断裂的折颈凹槽或其它特征，并且头部136在安装后保持完整。因此，根据各种非限制性实施例，根据本公开的多件式紧固件可以安装在结构中而不使折颈凹槽或其它特征断裂，或者紧固件可以包括在将紧固件安装到结构中时断裂的折颈凹槽或其它特征。
单面紧固件100可包括金属、金属合金、复合材料或另一种合适材料中的至少一种。例如，在各种非限制性实施例中，单面紧固件100可包括铝、铝合金、铜、铜合金、钛、钛合金、镍、镍合金、铁、铁合金和碳纤维复合材料中的至少一种。销120可包括具有第一硬度的第一材料，并且套筒102可包括具有第二硬度的第二材料。在各种实施例中，第二硬度可小于第一硬度，使得螺纹126可通过螺纹126的最小(如有)变形使套筒102的第二内表面114变形。例如，在各种实施例中，套筒102可包括铝、铝合金、铜、或铜合金(例如，黄铜、青铜),并且销120可包括钛、钛合金、镍、镍合金、铁、或铁合金(例如，钢、不锈钢)。在某些非限制性实施例中，销120可在将单面紧固件安装到结构中的同时在套筒102的第二内表面114上形成螺纹，由此产生有效地将销120和套筒102密封在一起的残余压缩应力。
如图3和图5所示的非限制性实施例中所示，单面紧固件100可安装到结构344的开孔346中。如图所示，开孔346可从第一侧358(例如，可接近侧)穿过结构344延伸到第二侧360(例如，盲侧)。结构344可包括例如金属、金属合金、复合材料或另一种合适材料中的至少一种。例如，在某些非限制性实施例中，结构344可包括铝、铝合金、钛、钛合金、镍、镍合金、铁、铁合金和碳纤维复合材料中的一种或多种。在各种非限制性实施例中，其中安装有单面紧固件100的结构344包括铝和/或铝合金，例如7075铝合金。在各种实施例中，可将根据本公开的紧固件安装到其中的结构可被构造成航空部件或结构、汽车部件或结构、运输部件或结构、建筑物和施工部件或结构、或另一部件或结构。
在某些非限制性实施例中，结构344可包括单层材料或者两层或更多层材料。例如，如图3和图5中所示，结构344可包括第一层344a和第二层344b，第一层和第二层可以具有相同材料或不同材料。当安装单面紧固件100时，第一层344a可定位在第二层344b与头部136中间。
此外，在各种非限制性实施例中，第二套筒端106的尺寸和构造可设定成促进套筒102与开孔346对准，由此允许第二套筒端106容易地移动到开孔346中且穿过该开孔。在各种非限制性实施例中，凸缘部分118的尺寸和构造可设定成限制套筒102横穿开孔346中超过预定距离。
如从图3可理解的，套筒102的第二套筒端106定位成与开孔346的第一侧358对齐，且接着插入穿过开孔346,使得第二套筒端106延伸超过结构344的第二侧360。第二销端130已插入到套筒102的套筒腔110中，并且已受迫接触第二内表面114,由此至少部分地在第二内表面114上形成螺纹，如图4中详细示出的。在图3中所示的布置中，细长部分108尚未变形。
进一步参考图3和图5,并且如单面紧固件领域的普通技术人员将理解的，单面紧固件安装工具的钳口、卡盘、钻头或其它特征可受迫接合销120的头部136。在接合时，单面紧固件安装工具可向销120施加轴向力，朝向第二内表面114推动销120并且朝向结构344推动套筒102。单面紧固件安装工具还可围绕纵向轴线A1向销120的头部136施加旋转力。当施加旋转力时，销120的杆122的螺纹126可使第二内表面114变形，从而在第二内表面114上形成对应的螺纹350。当销120以此方式移动时，相同或不同的单面紧固件安装工具可接合套筒102，以在销120旋转时限制套筒102围绕纵向轴线A1旋转。
参考图5,当形成螺纹350且销120继续旋转时，朝向第一套筒端104推动第二套筒端106，直到达到足够的力，从而使细长部分108变形(例如，屈曲)并且在邻近结构344的第二侧360的细长部分108上形成球状部352。细长部分108的变形可通过球状部352和第一套筒端104向结构344施加夹紧力，从而将单面紧固件100固定到结构344的至少一部分。通过该方式，例如，将结构344的第一层344a和第二层344b固定在一起，并且可在套筒102与结构344之间形成第一不透流体密封(例如，不透流体密封、气密密封或其组合)。在各种非限制性实施例中，细长部分108可变形以形成至少两个球状部。例如，如图8中所示，细长部分108已变形并且已形成球状部852a和球状部852b。
在图5和图6所示的布置中，杆122的螺纹126已使第二内表面112变形并且已形成螺纹350。第二内表面114上形成的螺纹350可与销120的螺纹126具有几何一致性。这种变形(例如，塑料变形)的反作用力可以是作用于销120的螺纹126以形成第二不透流体密封的均匀压力，由此防止流体通过套筒102的套筒腔110泄漏。该均匀压力还可提供对由振动引起的单面紧固件100的松动的阻力。
另外，如图5中所示，结构344的第一层344a与第二层344b之间可能存在的任何间隙已经减小，并且由于由单面紧固件安装工具施加到销120的力，在安装到结构344中之后，销120已在折颈凹槽140处断裂。可替代地，销120可以不在安装到结构344中之后断裂(未示出)。
例如在图3和图5中示出的，安装过程可在套筒102的第二内表面114上形成螺纹350,同时将单面紧固件100安装到结构中。在某些非限制性实施例中，第二内表面114中的螺纹350可在单面紧固件100的组装期间至少部分地形成，使得销120和套筒102锁定在一起，从而有利于将单面紧固件100安装在结构中。此后，部分形成的螺纹350的形成可与将单面紧固件100安装到结构344中同时完成。在各种非限制性实施例中，套筒102和销120通过另一种方式锁定在一起，或简单地不锁定在一起，并且螺纹350仅在安装过程期间形成。
根据本公开的单面紧固件的实施例可用于紧固结构的方法中。图9示出了此类方法的非限制性实施例的步骤。图9中所示的方法可包括将根据本公开的单面紧固件100的第二套筒端106插入结构344中的开孔346中，使得套筒102的第二套筒端106延伸超过结构344的第二侧(在步骤902)。在将第二套筒端106插入到结构344中之后，销120的螺纹126可通过向销120的头部136施加轴向力并且/或者通过向销120的头部136施加旋转力使销120旋转来受迫接触套筒102的第二内表面114(在步骤904)。销120的螺纹126可使套筒102的第二内表面114变形，从而在第二内表面114上形成螺纹(在步骤906)。此后，套筒102的细长部分108可变形以形成球状部，且可在销120与套筒102之间并且/或者在套筒102与结构344之间形成不透流体密封(在步骤908)。在某些非限制性实施例中，可同时形成第二内表面114上的螺纹和套筒102的细长部分108上的球状部。在各种非限制性实施例中，可通过使销120上的折颈凹槽140断裂来移除头部136(在步骤910)。
根据本公开的实施例的各个方面包括但不限于以下编号条款中列出的方面。
第1条款.一种单面紧固件，其包括：
套筒，该套筒包括
第一套筒端，该第一套筒端包括第一内表面，
第二套筒端，该第二套筒端包括第二内表面，以及
细长部分，该细长部分从第一套筒端延伸到第二套筒端，
其中第一内表面和第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域；以及
销，该销被构造成由套筒腔至少部分地接收，该销包括
第一销端部，该第一销端部被构造成接收扭矩，
第二销端，以及
杆，该杆从第一销端部延伸到第二销端，该杆包括螺纹，其中螺纹被构造成在套筒的第二内表面上形成螺纹。
第2条款.根据条款1所述的单面紧固件，其中第一销端部包括头部，并且其中该头部包括基本上平坦的侧面、肋条、花键、凹痕、刻痕、凸起部、开孔、凹入插口和凸片中的至少一个。
第3条款.根据条款1-2中任一项所述的单面紧固件，其中第一销端部包括凸缘部分，该凸缘部分被构造成限制销横穿套筒腔超过预定距离。
第4条款.根据条款1-3中任一项所述的单面紧固件，其中该套筒包括位于第一内表面与第二内表面中间的第三内表面，其中第三内表面是锥形的。
第5条款.根据条款4所述的单面紧固件，其中第三内表面相对于单面紧固件的纵向轴线以处于大于0度至6度范围内的角度逐渐变细。
第6条款.根据条款1-5中任一项所述的单面紧固件，其中套筒腔的直径在轴向方向上朝向第二套筒端沿着套筒的长度减小。
第7条款.根据条款1-6中任一项所述的单面紧固件，其中第二内表面的内径小于第一内表面的内径并且小于杆螺纹的大径。
第8条款.根据条款1-7中任一项所述的单面紧固件，其中第二内表面是基本上管状的。
第9条款.根据条款1-8中任一项所述的单面紧固件，其中第二内表面包括至少部分螺纹区域和基本平滑区域，其中至少部分螺纹区域位于基本平滑区域与第一套筒端中间。
第10条款.根据条款1-9中任一项所述的单面紧固件，其中套筒的细长部分被构造成响应于第二销端在第二内表面上形成螺纹以及压缩细长部分而变形成球状部。
第11条款.根据条款1-10中任一项所述的单面紧固件，其中销包括位于第一销端部与第二销端中间的折颈凹槽，该折颈凹槽被构造成在安装单面紧固件时断裂。
第12条款.根据条款1-11中任一项所述的单面紧固件，其中销包括具有第一硬度的第一材料，其中套筒包括具有第二硬度的第二材料，并且其中第二硬度小于第一硬度。
第13条款.根据条款1-12中任一项所述的单面紧固件，其中在第二内表面中形成螺纹之后，在销与套筒之间形成不透流体密封。
第14条款.根据条款1-13中任一项所述的单面紧固件，其中第二套筒端闭合。
第15条款.根据条款1-14中任一项所述的单面紧固件，其中第一套筒端包括套筒凸缘部分，该套筒凸缘部分被构造成限制套筒横穿结构中的开孔超出预定距离。
第16条款.根据条款1-15中任一项所述的单面紧固件，其中第一套筒端被构造成接收扭矩。
第17条款.根据条款1至16中任一项所述的单面紧固件，其中该单面紧固件被构造成安装在结构中的开孔中，且其中该结构被构造成航空零件或部件、汽车零件或部件、运输零件或部件、以及建筑物和施工零件或部件中的至少一个。
第18条款.根据条款1-17中任一项所述的单面紧固件，其中杆螺纹的大径处于0.06英寸至4英寸的范围内。
第19条款.一种结构，该结构包括根据条款1-18中任一项所述的单面紧固件，其中该结构被构造成航空零件或部件、汽车零件或部件、运输零件或部件、以及建筑物和施工零件或部件中的至少一个。
第20条款.一种用于紧固的方法，该方法包括：
将根据条款1-18中任一项所述的单面紧固件的套筒的第二套筒端插入结构中的开孔中；以及
使销的杆的螺纹与套筒的第二内表面受迫接触，由此使第二内表面变形并在其上形成螺纹；以及
使套筒的细长部分变形，从而在其上形成球状部。
第21条款.一种用于紧固的方法，该方法包括：
将单面紧固件的套筒的第二套筒端插入结构中的开孔中，该单面紧固件包括：
该套筒包括
第一套筒端，该第一套筒端包括第一内表面，
第二套筒端包括第二内表面，以及
细长部分，该细长部分从第一套筒端延伸到第二套筒端，
其中第一内表面和第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域，以及
销，该销被构造成由套筒腔至少部分地接收，该销包括
第一销端部，
第二销端，以及
杆，该杆从第一销端部延伸到第二销端，该杆包括螺纹；
使销的杆的螺纹与套筒的第二内表面受迫接触，由此使第二内表面变形并在其上形成螺纹；以及
使套筒的细长部分变形，从而在其上形成球状部。
第22条款.根据条款21所述的方法，还包括向第一销端部施加旋转力，以使柄的螺纹与第二内表面受迫接触。
在本公开中，除非另有说明，所有数值参数应理解为在所有情况下都以术语“约”开头和修饰，其中数值参数具有用于确定参数数值的基础测量技术的固有可变性特性。至少，并且不试图将等效原则的应用限制在权利要求的范围内，此处描述的每个数值参数至少应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通四舍五入技术来理解。
另外，本文列举的任何数值范围包括包含在列举范围内的所有子范围。例如，范围“1到10”包括所述最小值1与所述最大值10(并且包括端值)之间的所有子范围，即最小值等于或大于1，并且最大值等于或小于10。本说明书中所述的任何最大数值限制旨在包括其中包含的所有较低的数值限制，并且本公开中所述的任何最小数值限制旨在包括其中包含的所有较高的数值限制。因此，申请人保留修改本公开(包括权利要求书)以明确地叙述归入本文中明确叙述的范围内的任何子范围的权利。所有此类范围在本公开中固有地描述。
除非另外指示，否则本文所使用的语法冠词“一(a)”，“一个(an)”和“所述(the)”旨在包含“至少一个”或“一个或多个”，即使在某些情况下明确使用“至少一个”或“一个或多个”也是如此。因此，前述语法冠词在本文中用于指代一个或一个以上(即，“至少一个”)特定标识的元素。此外，单数名词的使用包括复数，而复数名词的使用包括单数，除非使用上下文另有要求。
本领域技术人员将认识到，为了概念清楚起见，本文所描述的单面紧固件、单面紧固系统、结构、方法、操作/动作、和对象以及它们随附的讨论用作实例，并且设想了各种构造修改。因此，如本文所用，阐述的具体实例/实施例和所附讨论旨在代表它们更一般的类别。一般来说，使用任何特定的实例都是为了表示其类别，并且不应将不包含特定部件、装置、设备、操作/动作和对象视为限制性的。虽然本公开提供了用于说明本公开的各个方面和/或其潜在应用的目的的各种具体方面的描述，但应理解，所属领域的技术人员将想到变化和修改。因此，本文所述的一项或多项发明应被理解为至少与所要求保护的一样宽，而不是比由本文提供的特定说明性方面更狭窄地定义。

Claims (20)

1.一种单面紧固件，所述单面紧固件包括：
套筒，所述套筒包括
第一套筒端，所述第一套筒端包括第一内表面，
第二套筒端，所述第二套筒端包括第二内表面，以及
细长部分，所述细长部分从所述第一套筒端延伸到所述第二套筒端，
其中所述第一内表面和所述第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域；以及
销，所述销被构造成由所述套筒腔至少部分地接收，所述销包括
第一销端部，所述第一销端部被构造成接收扭矩，
第二销端，以及
杆，所述杆从所述第一销端部延伸到所述第二销端，所述杆包括螺纹，其中所述螺纹被构造成在所述套筒的所述第二内表面上形成螺纹。
2.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第一销端部包括头部，并且其中所述头部包括基本上平坦的侧面、肋条、花键、凹痕、刻痕、凸起部、开孔、凹入插口和凸片中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第一销端部包括凸缘部分，所述凸缘部分被构造成限制所述销横穿进入所述套筒腔超过预定距离。
4.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述套筒包括第三内表面，所述第三内表面位于所述第一内表面与所述第二内表面中间，其中所述第三内表面是锥形的。
5.根据权利要求4所述的单面紧固件，其中所述第三内表面相对于所述单面紧固件的纵向轴线以处于大于0度至6度的范围内的角度逐渐变细。
6.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述套筒腔的直径在轴向方向上朝向所述第二套筒端沿着所述套筒的长度减小。
7.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第二内表面的内径小于所述第一内表面的内径且小于所述杆的螺纹的大径。
8.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第二内表面是基本上管状的。
9.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第二内表面包括至少部分螺纹区域和基本平滑区域，其中所述至少部分螺纹区域位于所述基本平滑区域与所述第一套筒端中间。
10.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述套筒的所述细长部分被构造成响应于所述第二销端在所述第二内表面中形成螺纹且压缩所述细长部分而变形成球状。
11.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述销包括位于所述第一销端部与所述第二销端中间的折颈凹槽，其中所述折颈凹槽被构造成在安装所述单面紧固件时断裂。
12.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述销包括具有第一硬度的第一材料，其中所述套筒包括具有第二硬度的第二材料，并且其中所述第二硬度小于所述第一硬度。
13.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中当所述销在所述第二内表面上形成螺纹时，在所述销与所述套筒之间形成不透流体密封。
14.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第二套筒端闭合。
15.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第一套筒端包括套筒凸缘部分，所述套筒凸缘部分被构造成限制所述套筒横穿结构中的开孔超过预定距离。
16.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述第一套筒端被构造成接收扭矩。
17.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述单面紧固件被构造成安装在构造为航空零件或部件、汽车零件或部件、运输零件或部件、以及建筑物和施工零件或部件中的至少一者的结构中的开孔中。
18.根据权利要求1所述的单面紧固件，其中所述杆的螺纹的大径处于0.06英寸至4英寸的范围内。
19.一种用于紧固的方法，该方法包括：
将单面紧固件的套筒的第二套筒端插入结构中的开孔中，所述单面紧固件包括：
所述套筒包括
第一套筒端，所述第一套筒端包括第一内表面，
所述第二套筒端包括第二内表面，以及
细长部分，所述细长部分从所述第一套筒端延伸到所述第二套筒端，
其中所述第一内表面和所述第二内表面限定套筒腔从所述第一套筒端朝向或到所述第二套筒端延伸到所述套筒中的区域，以及
销，所述销被构造成由所述套筒腔至少部分地接收，所述销包括
第一销端部，
第二销端，以及
杆，所述杆从所述第一销端部延伸到所述第二销端，所述杆包括螺纹；
使所述销的所述杆的螺纹与所述套筒的所述第二内表面受迫接触，由此使所述第二内表面变形并在其上形成螺纹；以及
使所述套筒的所述细长部分变形，从而在其上形成球状部。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括向所述第一销端部施加旋转力，以使所述销的所述杆的螺纹与所述套筒的所述第二内表面受迫接触。
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