CN116771784A - 利用嵌入的紧固装置 - Google Patents

Abstract

一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件包括本体，该本体包括第一本体部分、第二本体部分、凸缘，该凸缘布置在第一本体部分和第二本体部分之间并从本体径向向外延伸。孔沿轴向方向延伸穿过本体并且包括具有螺纹的内表面。多个花键从第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在第二本体部分插入到第一零件中的开口中时防止旋转。在第二本体部分处通向孔的开口限定同心边缘和从同心边缘延伸的倾斜面。

Description

利用嵌入的紧固装置

技术领域

本公开涉及紧固件，且更特别地涉及单面紧固件（blind fastener）。

背景技术

本节中提供的信息是为了总体上呈现本公开的背景的目的。当前署名的发明人的工作，就其在本节中所描述的程度而言，以及在提交时可能不另外构成现有技术的该描述的各方面，既不明确地也不隐含地被认作抵触本公开的现有技术。

紧固件可用于将两个零件连接在一起。在一些应用中，这两个零件中的一个的背面是难接近的。这种布置使在拧紧螺栓以将第一零件和第二零件紧固在一起期间难以定位和保持松螺母。当两个零件中的一个或两者具有低摩擦系数时，紧固件可能难以抵抗剪切力。紧固件可能无法产生足够高的夹紧力来防止接头的松动。

发明内容

一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件包括本体，该本体包括第一本体部分、第二本体部分和凸缘，该凸缘布置在第一本体部分和第二本体部分之间并从本体径向向外延伸。孔沿轴向方向延伸穿过本体并且包括具有螺纹的内表面。多个花键从第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在第二本体部分插入到第一零件中的开口中时防止旋转。

在其他特征中，在第二本体部分处进入孔中的开口包括同心边缘和从同心边缘延伸的倾斜面。同心边缘和倾斜面被构造成嵌入到第二零件中并防止紧固件相对于第二零件横向滑移。同心边缘和倾斜面限定凹表面。同心边缘包括间隔开的多个凹口。这些凹口的深度在从0.25 mm到1 mm的范围内。

在其他特征中，同心边缘和倾斜面限定凸表面。同心边缘包括间隔开的多个凹口。这些凹口的深度在从0.25 mm到1 mm的范围内。工具接合表面被限定在第一本体部分的径向外表面上以用于接合工具。所述多个花键具有三角形柱体形状。所述多个花键包括在三角形柱体形状的一侧上的尖端。同心边缘被构造成在从0.25 mm到1 mm的范围内嵌入到第二零件中。

一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件包括本体，该本体包括第一本体部分、第二本体部分和凸缘，该凸缘布置在第一本体部分和第二本体部分之间并从本体径向向外延伸。孔沿轴向方向延伸穿过本体并且包括具有螺纹的内表面。多个花键从第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在第二本体部分插入到第一零件中的开口中时防止旋转。在第二本体部分处通向孔的开口限定同心边缘和从同心边缘延伸的倾斜面。同心边缘被构造成嵌入到第二零件中。

在其他特征中，同心边缘被构造成在从0.25 mm到1 mm的范围内嵌入到第二零件中。同心边缘包括间隔开的多个凹口。这些凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。工具接合表面被限定在第一本体部分的径向外表面上以用于接合工具。所述多个花键具有三角形柱体形状。所述多个花键包括在三角形柱体形状的一侧上的尖端。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件，所述紧固件包括：

本体，其包括第一本体部分、第二本体部分、凸缘，所述凸缘布置在所述第一本体部分和所述第二本体部分之间并从所述本体径向向外延伸；

孔，其沿轴向方向延伸穿过所述本体并且包括具有螺纹的内表面；以及

多个花键，其从所述第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在所述第二本体部分插入到所述第一零件中的开口中时防止旋转。

2. 根据方案1所述的紧固件，其中，在所述第二本体部分处进入所述孔中的开口包括同心边缘和从所述同心边缘延伸的倾斜面。

3. 根据方案2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面被构造成嵌入到所述第二零件中并防止所述紧固件相对于所述第二零件横向滑移。

4. 根据方案2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面限定凹表面。

5. 根据方案4所述的紧固件，其中，所述同心边缘包括间隔开的多个凹口。

6. 根据方案5所述的紧固件，其中，所述凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。

7. 根据方案2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面限定凸表面。

8. 根据方案7所述的紧固件，其中，所述同心边缘包括间隔开的多个凹口。

9. 根据方案8所述的紧固件，其中，所述凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。

10. 根据方案1所述的紧固件，其进一步包括工具接合表面，所述工具接合表面被限定在所述第一本体部分的径向外表面上以用于接合工具。

11. 根据方案1所述的紧固件，其中，所述多个花键具有三角形柱体形状。

12. 根据方案11所述的紧固件，其中，所述多个花键包括在所述三角形柱体形状的一侧上的尖端。

13. 根据方案2所述的紧固件，其中，所述同心边缘被构造成在从0.25 mm到1 mm的范围内嵌入到所述第一零件中。

14. 一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件，所述紧固件包括：

本体，其包括第一本体部分、第二本体部分、凸缘，所述凸缘布置在所述第一本体部分和所述第二本体部分之间并从所述本体径向向外延伸；

孔，其沿轴向方向延伸穿过所述本体并且包括具有螺纹的内表面；以及

多个花键，其从所述第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在所述第二本体部分插入到所述第一零件中的开口中时防止旋转，

其中，在所述第二本体部分处通向所述孔的开口限定同心边缘和从所述同心边缘延伸的第一倾斜面，并且

其中，所述同心边缘被构造成在从0.25 mm到1 mm的范围内嵌入到所述第一零件中。

15. 根据方案14所述的紧固件，其中，所述同心边缘包括间隔开的多个凹口。

16. 根据方案15所述的紧固件，其中，所述凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。

17. 根据方案14所述的紧固件，其进一步包括工具接合表面，所述工具接合表面被限定在所述第一本体部分的径向外表面上以用于接合工具。

18. 根据方案14所述的紧固件，其中，所述多个花键具有三角形柱体形状。

19. 根据方案18所述的紧固件，其中，所述多个花键包括在所述三角形柱体形状的一侧上的尖端。

20. 根据方案14所述的紧固件，其中，所述第一倾斜面以径向向内或径向向外中的一种方式延伸。

本公开的进一步的适用领域将从详细描述、权利要求书和附图变得显而易见。详细描述和特定示例仅旨在用于图示的目的而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

本公开将从详细描述和附图变得被更充分地理解，其中：

图1是根据本公开的紧固件的示例的侧视截面图；

图2是根据本公开的紧固件的示例的侧视图；

图3是根据本公开的紧固件的示例的仰视图；

图4是根据本公开的紧固件的示例的仰视透视图；

图5是根据本公开的紧固件的示例的俯视图；

图6是根据本公开的紧固件的示例的俯视透视图；

图7是使用根据本公开的紧固件将第一零件和第二零件连接在一起的螺栓的侧视截面图；

图8是根据本公开的图1-6的紧固件的另一个示例的侧视图，其中同心边缘包括间隔的凹口；

图9是根据本公开的紧固件的另一个示例的侧视截面图；

图10是根据本公开的紧固件的另一个示例的侧视图；

图11是根据本公开的紧固件的另一个示例的仰视图；

图12是根据本公开的紧固件的另一个示例的仰视透视图；以及

图13是根据本公开的紧固件的示例的一部分的侧视图，该紧固件具有凹表面和凸表面。

在附图中，附图标记可被重复使用以标识类似和/或相同的元件。

具体实施方式

根据本公开的紧固件用于将第一零件（诸如，安装板或支架）连接到第二零件（诸如，框架或横梁），不过可以将其他类型的零件紧固在一起。紧固件包括限定轴向孔的本体，该轴向孔包括形成在其内表面上的螺纹。本体包括第一本体部分、第二本体部分；以及布置在第一本体部分和第二本体部分之间的凸缘。

可选地，第一本体部分包括工具接合表面，诸如六角头。第二本体部分包括多个花键，所述多个花键周向地间隔开并从第二本体部分径向向外延伸。第二本体部分插入或按压到第一零件中的第一开口中，并且花键接合第一零件中的第一开口，以防止在拧紧螺栓期间紧固件的旋转。花键还通过允许零件材料围绕花键的背面流动来防止紧固件被推出第一零件，且因此当紧固件按压到第一零件中时将紧固件和第一零件锁定在一起。

第二本体部分还包括同心边缘和倾斜面，从而形成凹的或凸的开口。在拧紧期间，同心边缘嵌入到第二零件中预定距离，以防止横向滑移。

如可以了解的，紧固件提供高夹紧力和高剪切力。可以在盲应用中安装紧固件，在盲应用的情况下，在拧紧期间使用工具来有机会保持紧固件是不可能的。

现在参考图1和图2，根据本公开的紧固件10包括限定中心孔16的本体12，该中心孔沿轴向方向延伸并且包括位于中心孔16的相对两侧上的开口14、15。倾斜面18从本体12的与开口14相邻的同心边缘19向内延伸（形成凹表面）以提供嵌入到第二零件中的表面，从而防止横向滑移。

本体12包括第一本体部分20、凸缘24和第二本体部分30。在一些示例中，第一本体部分20限定工具接合表面21，以用于允许在拧紧期间接合扳手、套筒或其他工具。虽然公开了六角形的头，但可使用其他类型的工具接合表面21，诸如方形或多边形表面、带花键的表面、阳型梅花形表面等。在其他示例中，第一本体部分20可以是圆形或柱形的。在将紧固件组装到支架/零件期间，或者在安装或移除螺栓的扭矩过高的情况下（例如，由于严重腐蚀），可能需要或可能不需要工具接合表面21。

最靠近开口14布置的第一本体部分20接收螺栓。凸缘24在第一本体部分20和第二本体部分30之间从本体12径向向外延伸。凸缘24包括表面28和第二表面29。在一些示例中，表面28充当抵靠由紧固件10紧固在一起的零件中的一个的止动件。在包括工具接合表面的一些示例中，第二表面29充当用于工具（诸如，扳手）的止动件。

第二本体部分30包括多个花键32，所述多个花键从该第二本体部分径向向外延伸。在图2中，花键32被示为以间隔关系围绕第二本体部分30的径向外圆周定位。在一些示例中，花键32具有带倾斜的尖端37的三角形柱体形状36，不过花键32可具有其他形状。花键32也可以在到达凸缘24（如图所示）的表面28和同心边缘19之前停止。在其他示例中，花键32中的一个或多个可以延伸到表面28（未示出）。在其他示例中，花键32中的一个或多个可以延伸到同心边缘19（未示出）。

中心孔16的内表面38包括螺纹40，这些螺纹被构造成与螺栓（如图7中所示）的螺纹接合。在一些示例中，螺纹40沿着整个轴向孔形成。在其他示例中，螺纹40沿着轴向孔的一部分延伸，并且在与一个或两个开口相邻处使用（多个）埋头孔41（图9）。

在所示的示例中，第二本体部分30是柱形。在其他示例中，第二本体部分30可以具有其他形状，诸如多边形或不规则形状。在一些示例中，第二本体部分30的形状和尺寸与第一零件中的开口匹配，以在按压操作期间提供引导入内来使紧固件与该零件对齐并控制该零件的材料围绕花键的流动。

现在参考图3和图4，示出了紧固件10的螺栓接收侧。可以进一步详细地看到所述多个花键32、倾斜面18和同心边缘19。当插入紧固件10时，所述多个花键32接合形成在第一零件中的第一开口的周向侧，以防止在拧紧螺栓时紧固件10旋转。这允许将紧固件10用于盲应用，这些盲应用不允许在拧紧期间有机会保持紧固件10。当最初拧紧螺栓时，同心边缘19嵌入到第二零件中以产生高剪切力并防止横向滑移。然后，进一步拧紧增加了第一零件和第二零件上的夹紧力。

现在参考图5和图6，示出了紧固件10的另一侧。第一本体部分20可限定用于与扳手、套筒或其他工具接合的工具接合表面21。在图6中，当拧紧螺栓时，螺栓的螺纹接合螺纹40，并且螺栓的一端可能或可能不穿过开口15。如可以了解的，图6中未示出内表面38上的螺纹40。

现在参考图7，螺栓90包括头部92、凸缘94、以及包括螺纹98的轴96。螺栓90和紧固件10将第一零件110和第二零件114连接在一起。在将第一零件110组装到第二零件114期间，第一零件110中的开口116和第二零件114中的开口118分别被机加工、打孔、激光切割和/或钻孔。在一些示例中，第一零件110中的开口116略大于第二本体部分30的直径。第二零件114中的开口118小于同心边缘19的直径以允许嵌入。在一些示例中，第一零件或第二零件中的一个包括框架或横梁，并且第一零件或第二零件中的另一个包括支架，不过可以连接其他零件。

紧固件10的第二本体部分30部分地插入或按压到第一零件110中的开口116中。在一些示例中，使用心轴来将紧固件按压到第一零件110中而不使第一零件110变形。螺栓90插入到第二零件114中的开口118和紧固件10的中心孔16中。当拧紧螺栓90时，螺纹98接合紧固件10的螺纹40以产生嵌入力和夹紧力。

花键32接合第一零件110中的开口116的侧面，以防止在拧紧螺栓90时紧固件10旋转。随着进一步拧紧螺栓90，同心边缘19嵌入到第二零件114中一预定距离，以产生高剪切力并防止横向滑移。在一些示例中，同心边缘19的嵌入需要小于50%的夹紧力，不过可以使用其他值。换句话说，在嵌入力和夹紧力之间存在平衡。这允许在使用期间（通常涉及振动）仍然有足够的夹紧力来将各零件保持在一起。换句话说，如果嵌入需要较高水平的夹紧力，则稍后可由于振动而出现松接头。在一些示例中，同心边缘19嵌入到第一零件中一预定距离，该预定距离在从0.25 mm到1 mm的范围内，不过可以使用其他值。在一些示例中，紧固件由钢或比第一零件和/或第二零件更硬的其他材料制成。

现在参考图8，同心边缘19'可包括间隔开预定距离的多个凹口120。凹口的数量和凹口120之间的间距可以基于期望的嵌入量来确定。在一些示例中，凹口的深度对应于期望的嵌入量。凹口120可以用于调节嵌入力和夹紧力之间的平衡。

现在参考图9-12，示出了另一个紧固件100，并且该紧固件包括倾斜表面210，该倾斜表面从本体12的与开口14相邻的同心边缘212向外延伸（而不是如上文在图1-6中所示的向内延伸）。倾斜表面210和同心边缘212产生凸表面，该凸表面嵌入到第二零件114中以防止横向滑移。如可以了解的，由于同心边缘212的直径较小，与图1中的示例相比，第二零件114中的开口118具有较小的直径。如可以了解的，同心边缘的径向宽度可以改变，以进一步调节嵌入力和夹紧力之间的平衡。

现在参考图13，紧固件300包括第一倾斜面310（形成凸表面）、第二倾斜面312（形成凹表面）、以及位于第一倾斜面310和第二倾斜面312之间的同心边缘320。

前面的描述本质上仅仅是图示性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和以下权利要求时，其他修改将变得显而易见。应理解，方法内的一个或多个步骤可按不同次序（或同时）执行，而不更改本公开的原理。进一步地，虽然上文将实施例中的每一个描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在其他实施例中的任一个中实施和/或与其他实施例中的任一个的特征组合，即使该组合未明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的排列仍然在本公开的范围内。

元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧邻”、“在……顶部上”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确地描述为“直接”，否则当在上面的公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但也可以是在第一元件和第二元件之间存在（空间上或功能上）一个或多个介入元件的间接关系。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一个应被解释为意指使用非排他性逻辑OR的逻辑（A OR B OR C），并且不应被解释为意指“A中的至少一个、B中的至少一个、以及C中的至少一个”。

在附图中，如由箭头指示的箭头方向一般显示图示所关注的信息（诸如，数据或指令）的流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息但是从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不暗示没有其他信息从元件B传输到元件A。进一步地，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可向元件A发送针对信息的请求或接收确认。

Claims (10)

1.一种用于连接第一零件和第二零件的紧固件，所述紧固件包括：

本体，其包括第一本体部分、第二本体部分、凸缘，所述凸缘布置在所述第一本体部分和所述第二本体部分之间并从所述本体径向向外延伸；

孔，其沿轴向方向延伸穿过所述本体并且包括具有螺纹的内表面；以及

多个花键，其从所述第二本体部分径向向外延伸并且被构造成在所述第二本体部分插入到所述第一零件中的开口中时防止旋转。

2.根据权利要求1所述的紧固件，其中，在所述第二本体部分处进入所述孔中的开口包括同心边缘和从所述同心边缘延伸的倾斜面。

3.根据权利要求2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面被构造成嵌入到所述第二零件中并防止所述紧固件相对于所述第二零件横向滑移。

4.根据权利要求2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面限定凹表面。

5.根据权利要求4所述的紧固件，其中，所述同心边缘包括间隔开的多个凹口。

6. 根据权利要求5所述的紧固件，其中，所述凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。

7.根据权利要求2所述的紧固件，其中，所述同心边缘和所述倾斜面限定凸表面。

8.根据权利要求7所述的紧固件，其中，所述同心边缘包括间隔开的多个凹口。

9. 根据权利要求8所述的紧固件，其中，所述凹口具有在从0.25 mm到1 mm的范围内的深度。

10.根据权利要求1所述的紧固件，其进一步包括工具接合表面，所述工具接合表面被限定在所述第一本体部分的径向外表面上以用于接合工具。