CN1682037A - 具有可拆卸的心轴的牵引型挤压紧固件 - Google Patents

Abstract

牵引型挤压紧固件包括销钉和套环，该套环用于挤入销钉杆上的锁定部分中，可拆卸心轴可螺纹固定在销钉杆端部的牵引腔中，心轴用于由安装工具夹紧，以便在销钉和套环之间施加相对轴向力，从而将套环挤入锁定部分中，且心轴可从工具上释放，并可从牵引腔中释放。

Description

具有可拆卸的心轴的牵引型挤压紧固件

本发明涉及一种牵引型挤压紧固件(swage fastener)，其中，套环响应在销钉和套环之间的相对轴向力而挤入销钉上的锁定槽内。

本发明涉及一种用于牵引型挤压紧固件的紧固系统，该挤压紧固件包括销钉和套环，该套环用于挤入销钉内，该销钉有心轴，该心轴可拆卸地固定在销钉杆上，并用于由安装工具夹紧以便在销钉和套环之间施加所需的相对轴向牵引力，用于挤压套环。

本发明涉及两件式挤压型紧固件或锁紧螺栓，其普通类型如授予L.Huck并于1950年11月21日公开的美国专利No.2531048和授予Brilmyer等并于1965年11月2日公开的美国专利No.3215024所述，该挤压型紧固件还有多种其它变化形式，例如如授予J.Ruhl并于1975年10月28日公开的美国专利No.3915053、授予J.Ruhl和R.Dixon并于1984年9月18日公开的美国专利No.4472096以及授予R.Dixon并于1992年2月25日公开的美国专利No.5090852所述。

普通挤压型紧固件包括销钉和套环，且销钉杆有锁定部分，该锁定部分有锁定槽，对于牵引型，销钉杆终止于具有牵引槽的牵引部分。牵引槽用于由安装工具的夹头爪中配合齿夹紧，该安装工具具有一挤压砧台，该挤压砧台用于与套环接合，从而能够在销钉和套环之间施加相对轴向力，以便在预定夹持力下将工件固定在一起。当相对轴向力增加以便提供合适的夹持力时，安装完成，这时相对轴向力的大小能够使该砧台运动到套环上，以便将该套环挤压到锁定槽中。其中，该相对轴向力是通过夹头爪作用在销钉上的拉伸负载和通过工具挤压砧台作用在套环上的压缩负载。

在牵引型挤压紧固件中，牵引部分通常通过较低强度的断开轴颈(breakneck)槽而与锁定槽部分相连，该断开轴颈槽用于在预定大小轴向力或拉伸力的作用下断裂，该预定大小的轴向力或拉伸力大于挤压该套环所需的轴向力或拉伸力，因此，在完成挤压后，该牵引部分或销钉尾部将从销钉杆上切断和丢弃。见上述专利。

此外，对于包括具有在可切断的销钉尾部上的牵引槽的销钉的紧固件，断开轴颈槽还必须有足以承受用于挤压的较高拉伸负载的强度，且该牵引槽同样必须有足以承受通过安装工具上的夹头爪的接合齿而施加的相对轴向牵引负载的强度。这通常需要使该牵引部分有相对较大的直径，以便有足够的材料来提供断开轴颈槽所需的尺寸和强度，还防止牵引槽代替断开轴颈槽而断裂。在航空航天用途中，紧固件通常由稍微昂贵的、重量轻和强度高的材料来制成。因此，可切断销钉尾部增加来各紧固件的总体成本。已经发展了用于牵引型挤压紧固件，其中，销钉通过安装工具的螺纹部件而在外部和/或内部进行夹持。该系统如授予Fulbright等并于1994年5月31日公开的美国专利No.5315755以及授予Fulbright并于2001年5月22日公开的美国专利No.6233802中所述。

在本发明中，可拆卸和可重新使用的心轴用于螺纹固定在销钉杆端部的牵引腔中，并由安装工具夹紧，以便施加用于挤压的销钉轴向牵引力。在挤压结束后，心轴可以从牵引腔中螺纹拆卸和重新使用，从而降低来紧固件的总体成本。此外，还没有例如由可切断销钉尾部在断裂后产生的碎屑。

还有这样的用途，其中，紧固件通过干涉配合而安装在工件开口中。根据工件的总体厚度，这还需要使可切断销钉尾部有稍微更大的长度，以便于首先由安装工具夹紧并将销钉拉入开口中。这时，可拆卸和可重新使用的心轴可以制成为长度适合该用途，从而使得用户的额外成本最小。

对于挤压型紧固件，套环径向挤入销钉杆中的锁定槽内。这对于具有可切断销钉尾部的普通结构将没有问题。不过，当使用可拆卸心轴时，具有锁定槽的销钉杆的外端形成有螺纹牵引腔，心轴的螺纹部分固定在该螺纹牵引腔中。销钉杆的该部分在套环挤入时不能承受压缩负载，并可能导致变形和/或心轴的螺纹部分卡在螺纹牵引腔中。一种简单选择是使得销钉杆部分更长，这样，螺纹孔将基本在套环后面，并基本不与要挤压的套环部分对齐。不过，这使得安装的紧固件比具有可切断销钉尾部的相当紧固件稍微更重，也将增加销钉的成本。

在本发明中，提供了独特的组合，其中，用于可拆卸心轴的销钉杆的锁定槽部分的长度与具有可切断销钉尾部的销钉杆的锁定槽部分的长度相同。不过，在本发明中，锁定槽部分提供有独特结构，以便能够以较低挤压负载来挤压套环，同时提高了在销钉杆外端处对压缩负载的承受力，从而防止螺纹牵引腔在套环挤压过程中变形。此外，套环也构成为有助于减小挤压负载。这与螺纹牵引腔平衡，该螺纹牵引腔形成为使得心轴的牵引部分和牵引腔的螺纹的强度最大，同时提高对压缩负载的承受能力。同时，在本发明的一种形式中，提供了独特的套环结构，其中，套环杆的外侧部分构成为在较小负载下有效挤压，且特别在牵引腔区域中，作用在销钉杆上的压力更小。此外，套环杆的其余部分也构成为与锁定槽组合，以便以较小负载进行挤压。不过，相对于具有可切断销钉尾部的对比件，这些特征使得挤压紧固件的总强度基本并不减小。此外，结构优化成这样，即安装的紧固件的尺寸和重量基本与具有可切断销钉尾部的现有形式相同。在授予Sadri等并于2001年12月4日公开的美国专利No.6325582以及前述专利′802中表示了不同结构的低挤压负载类型紧固件的实例。

应当知道，航空航天的紧固件用于固定金属工件以及由较轻重量的复合材料制成的工件。对于复合材料用途，紧固件的某些元件特别设计成使施加负载基本分散，以避免材料发生局部层离。

应当知道，对于销钉具有可切断销钉尾部的牵引型紧固件，在折断断开颈部槽时通常将产生一定量的噪音，且向操作人员和要固定的结构施加一定的冲击负载。这对于复合材料工件可能很重要，其中，可能由于更大冲击负载而发生层离。而对于具有可拆卸销钉尾部的本发明的紧固件完全没有这些问题。

通常，在航空航天用途中，各种负载用途的挤压型紧固件用于由挤压型紧固件固定的接头上。在这些情况下，可以使用均匀直径的销钉。不过，根据负载用途的类型，可以使用具有不同强度特征的不同材料套环。这些用途可以使用高强度材料例如钛或合金钢的套环，也可以使用低强度材料例如铝的套环，而具有不同锁定槽的相同直径销钉用于不同套环材料。本发明提供了独特的销钉设计，因此，公共结构的销钉可以通过不同强度材料的套环而用于不同用途。因此，销钉锁定槽部分的结构能够在用于各种负载用途时局部优化成用于一种材料的套环，或者用于使用不同材料的套环。

因此，本发明的目的是提供一种牵引型挤压紧固件，它有可拆卸和可重新使用的心轴，该心轴用于夹紧以便进行牵引。

本发明的另一目的是提供一种牵引型挤压紧固件，它有可拆卸心轴，该心轴可螺纹固定在螺纹牵引腔中，该螺纹牵引腔在销钉杆的端部，并基本与销钉锁定槽部分对齐，套环将挤入该销钉锁定槽部分，且该紧固件有独特结构，以便减小挤压负载，并因此减小在挤压过程中的压缩应力大小。

本发明的另一目的是提供一种牵引型挤压紧固件，它包括销钉和套环，并利用可拆卸心轴，该可拆卸心轴有在销钉和心轴之间的连接结构，它还包括低挤压类型套环和独特的锁定槽结构，因此，安装的紧固件的总尺寸、重量和强度将与具有可切断销钉尾部的类型相当。

本发明的另一目的是提供一种牵引型挤压紧固件，它包括销钉和套环，并利用可拆卸心轴，该可拆卸心轴有在销钉和心轴之间的连接结构，且销钉有独特的锁定槽部分，因此，普通尺寸和结构的销钉能够用于不同强度材料的套环，以便用于不同负载用途。

本发明的总目的是提供一种牵引型挤压紧固件，它包括销钉和套环，并利用可拆卸和可重新使用的心轴，该心轴有在销钉和心轴之间的连接结构。

通过后面的详细说明，将清楚本发明的其它应用领域。应当知道，表示本发明优选实施例的详细说明和特定实例将只是用于说明目的，而不是为了限定本发明的范围。

附图说明

通过下面的详细说明和附图，可以更充分地理解本发明，附图中：

图1是用于牵引型挤压紧固件的销钉的侧视图，其中，锁定杆部分的、在销钉杆外端处的部分进行剖视，以便表示螺纹牵引腔；

图1a是由圆1a包围的、图1的销钉的销钉杆的端部的放大图，表示锁定杆部分有螺纹牵引腔；

图1b是由图1a的圆1b包围的、图1和1a的销钉的锁定杆部分的锁定槽的放大图；

图2是用于可拆卸地固定在图1的销钉的螺纹牵引腔上的心轴的侧视图；

图3是用于挤入图1的销钉的锁定杆部分上的锁定槽内的一种形式套环的端视图；

图4是图3的套环沿图3的箭头4-4方向看时的纵剖图；

图5是表示在安装之前预装配在要固定在一起的一对工件上的紧固件的侧视装配图，其中，工件以剖视图表示，且图2的可拆卸心轴固定在图1的销钉上，图3和4的套环以剖视图表示在挤压之前布置在销钉上；

图5a是用于将套环挤入销钉的锁定部分内的挤压砧台的局部剖视图；

图6a是图1的销钉的锁定杆部分的放大图，类似于图1a的视图，表示了具有螺纹牵引腔的锁定杆部分，该螺纹牵引腔用于更大直径的销钉；

图6b是由图6的圆6b包围的、图6a的销钉的锁定杆部分的锁定槽的放大图，类似于图1b；

图7是用于挤入图6的销钉的销钉杆上的锁定槽内的另一种形式套环的端视图；

图8是图7的套环沿图7的箭头8-8方向看时的纵剖图；以及

图9是双端套环的纵剖图，该双端套环有在两端的台阶形结构，该台阶形结构类似于图3和4的套环的台阶形结构。

具体实施方式

下面对优选实施例的说明只是示例性的，并不是将限制本发明、它的用途或使用。

下面参考图1-5，图中表示了牵引型挤压紧固件10(见图5)，它包括销钉部件12和管形套环14。销钉部件12有细长杆15，该细长杆15用于穿过分别在一对工件18和20(它们将固定在一起)中的对齐开口或孔16和17而延伸。参考图1和5，在杆15的一端处的增大凸出头部22与工件18的后侧表面23接合。销钉杆15具有靠近头部22的、平直光滑的柱形杆部分24，该柱形杆部分24用于装入对齐孔16和17中。应当知道，在某些安装中，孔16和17的尺寸制成为相对于平直杆部分24提供合适的干涉配合或间隙配合。在该平直杆部分24后面是锁定杆部分25，该锁定杆部分25有多个周向延伸的环形锁定槽26，这些锁定槽26由脊或凸肩38分开。为了进行说明，图中还表示了脊38a-38g。环形的弧形变细过渡部分28使得锁定杆部分25与平直杆部分24平滑连接。螺纹牵引腔29位于锁定杆部分25的外端。应当知道，在所有用途中，具有锁定槽26的脊或凸肩38的脊直径Du小于平直杆部分24的直径Ds，以便与孔16和17形成间隙。

下面参考图2，可拆卸心轴30包括牵引杆部分32，该牵引杆部分32有多个环形牵引槽34。减小直径的螺纹连接杆部分36位于心轴30的一端，并通过平滑的环形连接部分(land)39而与牵引杆部分32连接。连接杆部分36有多个螺旋形螺纹37，该螺纹37用于与螺纹牵引腔29进行螺纹接合，以便将可拆卸心轴30与销钉杆15连接。可拆卸心轴30的牵引槽34的类型基本与在易断销钉尾部上的普通牵引槽相同，并用于通过普通结构的安装工具来夹紧，该安装工具可以驱动以便固定紧固件10。

下面参考图3-5，套环14为有凸缘类型，并包括具有柱形杆42的放大直径凸缘40以及直径为ID的基本均匀通孔44。套环杆42为柱形台阶形状，这用于后面所述的目的。内侧杆部分46的外径为OD，并有基本均匀的壁厚t。端部杆部分48提供有径向向内的台阶形外表面，从而导致当套环杆42变成稍微更小的直径OD′时有稍微更小的壁厚t′。因此，在外表面上直径OD减小至OD′的过渡通过以角度A倾斜的锥形过渡部分51来实现。倾斜角A的大小选择为当安装工具的挤压砧台的空腔从挤压接合的更低厚度端部杆部分48向更大厚度的内侧杆部分46运动时将有利于该运动。

有凸缘的套环14用于定位在销钉杆15上面，且当工件18、20拉至一起时，套环杆42与面对的锁定槽26和脊38径向对齐。见图5。同时，凸缘40将与工件20的外表面52接合。

如前所述，紧固件例如紧固件10将用于固定由复合材料制成的工件，例如工件18和20。其中，套环凸缘40的与外侧工件表面52接合的面积以及销钉头部22的与内侧工件表面23接合的面积选择为使得施加的负载能够充分分布成避免接合的工件表面层离，其中，工件18和20由复合材料制成。不过，本发明的特征同样可以用于紧固金属工件，其中销钉头部与销钉头部22不同，且套环进行变化，例如使用没有凸缘(例如凸缘40)的双端套环。否则，该套环的结构将类似于图3和4以及图7和8所示。双端套环的一个实例在图9中表示，并将在后面介绍。

应当知道，工件18和20有组合厚度ta，该组合厚度ta确定了紧固件10的最大夹紧。不过，紧固件10可以用于预定夹紧范围，该范围从工件18和20的最小总厚度ta′变化至最大总厚度ta。这大致如图5所示。不过，为了安装紧固件10，安装有可拆卸心轴30的销钉部件12插入工件18和20的开口16和17中。这时，套环14套装在心轴30上，并在销钉杆15上与锁定槽26对齐。

在平滑杆部分24和工件开口16和17之间为干涉配合的用途中，可拆卸心轴30的牵引杆部分32将构成为至少部分经过外侧工件表面52伸出。心轴30的牵引杆部分32的延伸部分设置成足以由安装工具夹紧。然后，销钉杆15进行牵引，平滑杆部分24运动至开口16和17内，直到销钉头部22与工件18的后侧表面23接合。然后取下安装工具，并将套环14布置在心轴30上，并安装至销钉杆15上与锁定杆部分25的锁定槽26对齐。这时，安装工具可以重新用于紧固件10，且安装的可拆卸心轴30由工具夹头夹紧，并施加相对轴向负载，以便将套环杆42挤入锁定槽26中。这时，应当知道，对于由金属材料(而不是复合材料)制成的工具18、20，主要采用干涉配合用途。还有，这时，双端套环例如图9的套环同样可以使用。

这样，在本发明的一种形式中，不同长度的心轴30用于不同情况。在非干涉配合情况下(例如图5)，心轴30将制成最小长度。对于干涉配合情况，可以制造两个更长长度的心轴30。一个长度的心轴30将用于当工件18和20的组合厚度ta将在较大范围内变化的干涉配合情况，用于从最小总厚度至中等总厚度的不同用途。更长长度的第二心轴30将用于从中等厚度至最大厚度的干涉配合情况。这将提高使用效率和方便使用，同时提供总体经济的系统。当然，应当知道，上述厚度范围的变化独立于特定紧固件10的夹紧范围(即ta至ta′)，并大于该夹紧范围。因此，销钉12的平直杆部分24的长度将进行变化，以便适应该总厚度的变化。

当工具驱动时，通过夹头与牵引槽34的夹紧、拉伸接合以及挤压砧台在套环杆42外端处与端部杆部分48的压缩接合，相对轴向力施加在销钉12和套环14之间。

下面参考图5a，图中总体表示了挤压砧台43，它包括挤压腔45，该挤压腔45有沿弧形形成的环形挤压喉部部分47，该喉部部分47形成为在套环杆42上面挤压接合。喉部部分47的直径Da小于端部杆部分48的直径OD′。端部杆部分48和挤压腔45的弧形喉部部分47提供了阻挡开始挤入或卡入锁定槽26的预定量阻力，从而使得工件18和20首先在预定夹紧负载作用下拉至一起。阻力大小稍微小于普通牵引型挤压紧固件的阻力，但是初始阻挡负载仍然可用于在没有充分卡入的情况下闭合在工件18和20之间的间隙。当相对轴向力增加时，挤压腔45的喉部部分47轴向运动，以便径向压缩具有减小厚度t′的端部杆部分48，然后在厚度t的内侧杆部分46上面进行径向接合，从而将套环杆42径向向内挤入销钉12的锁定槽26中。通过完成挤压和进一步驱动工具，工具的套环顶推器部件将轴向向前推动，以便与挤压的套环14的套环杆42的外端杆部分48接合，并将它从挤压砧台43的挤压腔45中推出，从而完成安装。同时，心轴30将从自推出类型安装工具中释放。该工具为本领域公知。自推出工具的一个实例可以如授予Rosier并于1996年5月28日公开的美国专利No.5519926中可知。这时，通过简单地拧松杆部分36与螺纹牵引腔29的螺纹连接，心轴30能够很容易从销钉12上拆卸。因此，心轴30有位于牵引杆部分32的相对端处的六边形夹紧部分54。这在需要时有利于由工具夹紧，从而方便从牵引腔29中拧松杆部分36。应当知道，其它不规则外形也可用于夹紧部分54。

下面参考图1a，牵引腔29提供有多个螺旋牵引螺纹56。螺旋牵引螺纹56提供有径向向内延伸的截头脊58和径向向外延伸的槽或根部60。脊58和根部60都终止于大致平表面，且脊58的平表面的宽度Wtc比根部60的宽度Wtr更宽。这对于脊58提供了相对更宽的剪切面积，以便与连接杆部分36的配合螺纹进行接合。同时，在根部60的径向外端处的平表面提供了具有限定根部直径的型面，以便帮助承受挤压套环杆42的压力。可拆卸心轴30可以是具有很高强度的铁质材料，它的强度比销钉12更高，因此，与内部牵引螺纹56相比，需要更小的、横过接合螺纹37的剪切面积。此外，脊58的截头导致脊直径Dtc增加，这使得心轴30的杆部分36的螺纹的根部64的直径Dmr增加，从而将提高杆部分36和螺纹37的强度和耐久性。在本发明的一种形式中，在牵引螺纹56的脊58的径向内端处的宽度Wtc大约比在径向外端处的根部60宽度Wtr大50％。与脊和槽的宽度相等的普通结构相比，该结构使得空腔29的环带强度(hoop strength)增加。此外，螺纹56在钻出空腔后通过切割而螺旋形成。当切割时，脊58的径向内端相对扁平，并有径向向内彼此相向倾斜的侧面。这增加了脊58在根部60底部处的宽度，以便使得剪切强度最大，并在挤压过程中减小应力集中。这样，牵引腔29在它的最内侧端62处形成有大致半球形的弓形轮廓，且最小直径Dtc基本等于脊58的直径Dtc。该半球形的弓形轮廓降低了应力集中。

因此，牵引腔29的螺纹部分的轴向深度选择为这样，即连接杆部分36将位于空腔29内，且牵引腔29的螺纹56与杆部分36的螺纹37完全接合。这样，杆部分36上的螺纹37延伸的轴向长度稍微大于牵引腔29中的螺纹56。这将保证空腔螺纹56完全接合。因此，杆部分36上的螺纹37与牵引腔29中的螺纹56过度拧紧并抵靠弓形内端62将不会损坏杆部分螺纹37，因为它们的材料强度基本高于牵引腔29和螺纹56。同时，环形连接部分39的端部将保持与锥形部分49的外端间隔开，从而避免过大接合力。在杆部分上的螺纹37也有扁平的脊和根部。

如图所示，锁定槽26和脊38还构成为与牵引腔29中的螺旋牵引螺纹56组合，以便提高牵引腔29在套环挤压过程中对压缩负载的承受力。此外，它们还构成为与套环14连接，以便使得套环杆42的挤压负载较低，这导致作用在牵引腔29上的压缩负载减小。各锁定槽26有根部68。其中，具有相连脊38的锁定槽26形成为具有可变节距，从在第一或最外侧锁定槽26处的最大节距P1逐步减小至在最后或最内侧锁定槽26处的最小节距P7。图1b中表示了在中等节距P3处的一个锁定槽26。因此，具有根部68的各锁定槽26为相同外形，并有总体宽度Wr。该外形如图1b中所示。不过，脊38的宽度W将变化，因此，脊38分别编号为脊38a-38g，且宽度W分别表示为Wa-Wg。因此，脊38a的宽度Wa为最大宽度，脊Wg的宽度Wg为最小宽度，这导致节距从P1至P7变化，如上所述。节距宽度的这种变化对于相关锁定槽26的脊38a和38b提供了比锁定槽26的脊38c-38g更大的剪切强度。这样，脊38有基本扁平的径向外侧表面，且宽度W分别为Wa-Wg。脊38的有效剪切平面通常为沿线Ls在径向外侧表面和根部68之间的中间位置，如图1b中所示。这通常沿锁定槽26的节圆直径Dp。不过，脊宽度Wa-Wg表示为在径向外侧表面。因此，在本发明的一种形式中，脊38a的宽度Wa为脊38g的宽度Wg的大约两倍。其中，脊38a和38b的额外宽度将在牵引腔29的开口端外侧处提供在挤压对径向压力的更大承受力。这很重要，因为具有均匀壁厚的空腔的开口端的压缩强度将小于随后的内侧部分。此外，在牵引腔29中的螺纹56为螺旋形，这也使得压缩强度相对于环形锁定槽26和脊38大致均匀分布。

根部68形成为相同，并通常为具有三倍半径的弧形，且有中心根部直径Dr。如前所述，脊38为弧形，形成有可变脊宽度例如Wa、Wb等。不过，根部68和脊38同样与角度为a1的前缘侧面70相连，该角度a1基本小于后缘侧面72的角度a2，因此，锁定槽26有相同几何形状。随着在挤压过程中套环材料的流动或挤出，更尖锐的角度a1将提高夹持负载，而更大角度a2便于套环材料在挤压过程中向前流动。因此，如上所述，脊38的有效剪切平面通常沿线Ls在进入根部68的中间位置，而在挤压的套环材料上的有效剪切平面通常将沿根部68的宽度Wr在脊直径Du处。

因此，套环14在挤入锁定槽26中时的拉伸负载阻力(SLC)以及销钉凸肩或脊38在最终剪切失效时的拉伸负载阻力(SLP)能够通过以下公式来确定：

(1)将套环挤入锁定槽26中的拉伸负载阻力

SLC＝(Wr)(πDu)Sc

其中：

Wr-槽26的宽度，挤压套环的剪切平面(图1b)

Du-脊38a-38g的直径(图1)

Sc是套环14的材料的剪切强度，单位为磅每平方英寸；以及

(2)销钉脊38的拉伸负载阻力

SLP＝(Ls)(πDp)Sp

其中，

Ls-节距线的长度，脊38a-38g的剪切平面(图1b)

Dp-节距直径(图1b)

Sp是销钉12的材料的剪切强度，单位为磅每平方英寸。

尽管挤入锁定槽26内的套环的拉伸负载阻力对于各槽基本相等，但是销钉凸肩或脊38的拉伸负载阻力将随着脊宽度Wa-Wg而变化。这时，长度Ls将由于各脊宽度Wa-Wg而变化。

如前所述，销钉12可以用于固定总厚度范围为从最大夹紧厚度ta至最小夹紧厚度ta′的工件，例如工件18和20。如图5所示，在最大厚度ta情况下，套环14的杆42将基本与锁定杆部分25的外端同程度延伸，因此与牵引腔29的外端同程度延伸。如图所示，对于均匀壁厚的孔，外端将有最低环带强度，因此对径向压力的承受力最小。在图1的实施例中，在外端处的环带强度通过使得脊38a有最大宽度Wa而增加。同时，脊38a的轴向外端没有提供减小直径的槽形端。因此，脊38a的外端表面49以角度At从脊直径Du朝着较小直径径向向内成锥形。这时，在最大夹紧总工件厚度ta情况下(见图5)，当套环杆42的端部杆部分48的外端径向向内挤压时，它将首先只是部分套在锥形倾斜端表面49上。因此，在倾斜端表面49上只有最小的径向压缩接合力，从而将防止空腔29的外端变形。同时，在套环杆部分48的外端处的减小壁厚t′也将有助于减小在倾斜端表面49、脊38a和38b处以及脊38c的一部分处的径向压力。当然，该接合将在紧固件的夹紧范围内稍微变化。因此，倾斜端表面49的轴向长度I选择为使得牵引腔29伸入锁定槽部分25内的与锁定槽26和脊38a-38g具有相同延伸长度的长度最小。同时，端表面49的倾斜角有助于分配由套环端部杆部分48在挤压时施加的压力。不过，使用锥形表面49也防止变形，同时与脊38a的脊宽度Wa的延伸部分(处于脊直径Da)相比能够减小销钉12的重量。

锥形表面49和最大宽度Wa的第一脊38a将帮助牵引腔29的外端承受在该端的压缩负载。因此，锥形表面49的组合长度l和第一脊38a的宽度Wa基本在牵引腔29的牵引螺纹37的前面两个螺纹节距上面轴向延伸。这大约占牵引螺纹37的三分之一。

如前所述，紧固件例如紧固件10设计成固定工件例如工件18和20，该工件的厚度可在从最小厚度ta′至最大厚度ta的夹紧范围内变化。当然，优选是夹紧范围为合理厚度，以便于使库存的紧固件销钉12的规格最少。这里，相同套环14用于整个夹紧范围。在本发明中，销钉12设计成可在基本更大的夹紧范围内工作，该夹紧范围例如大约为普通1/16″夹紧范围的两倍。因此，在最大夹紧状态下，减小厚度的套环端部杆部分48将稍微在销钉锁定杆部分25的倾斜端表面49上面延伸，且可以并不完全充满靠近脊38g的最后一个槽26。

不过，在最小夹紧情况下，套环端部杆部分48将更靠内，且套环内侧杆部分46的位置将更靠内，且几乎不与牵引腔29对齐。因此，脊Wa-Wg的宽度变化可以逐步减小，以便在挤压时在更大夹紧范围内接收套环杆42。因此，前面四个脊38a-38d有更大宽度Wa-Wd，以便帮助承受在牵引腔29上的压力。同时，宽度从Wa至Wg逐渐减小将帮助使锁定槽(杆部分25)的总长度保持最小。

如前所述，套环杆42为台阶形结构，且壁厚从在内侧杆部分46处的厚度t减小至在端部杆部分48处的更小厚度t′。如图5所示，套环端部杆部分48基本覆盖销钉杆15的锁定杆部分25的外端，并因此覆盖在外部锁定槽26上以及较大宽度Wa和Wb的脊38a和38b上。同时，锁定槽26的宽度Wr相等，因此各锁定槽26的容积相等。因此，具有壁厚t和t′的套环杆42的台阶形结构选择为在锁定杆部分25上在螺纹牵引腔29区域处提供平衡的径向压力，从而防止空腔29变形。应当知道，套环杆42的台阶形结构相对于锁定槽26和脊38的所述定向将使得在紧固件10的夹紧范围内基本保持减小的挤压负载。

同时，如后面所述，通常将充分充满锁定槽26，因为由于脊宽度Wa和Wb增加而引起的可用容积更小将部分通过在端部杆部分48处的减小容积(由于较小厚度t′)的挤压套环材料向前挤出而补偿。因此，套环杆42的台阶形结构使得套环相对平衡地挤入在牵引腔29区域处(具有宽度为Wa-We的脊38a-38e)的锁定槽26内以及在牵引腔29之后(具有宽度为Wf和Wg的脊38f和38g)的锁定槽26内。

应当知道，牵引型挤压紧固件用于在紧固接头上需要不同负载的多种用途。为了减小所使用的紧固件的总重量，紧固件例如紧固件10将有销钉例如销钉12，该销钉有不同长度的锁定杆部分例如锁定杆部分25，该锁定杆部分有不同数目的锁定槽例如锁定槽26。因此，尽管图中所示的销钉12的锁定杆部分25有7个锁定槽26，同样可以提供相同直径和基本相同外形且有5至8个锁定槽的销钉。对于各结构，锁定杆部分的外端将与锁定杆部分25一样进行平衡，即通过使得前面两个锁定槽具有与脊38a和38b相同的脊节距比和使得最后的锁定槽具有与脊38g相同的脊节距比，并具有锥形的倾斜端表面例如表面49。同时，最后的脊的宽度(例如脊38g的宽度)将最短。这时，中间脊的宽度将有不同的台阶量，且根部的宽度Wr将相同。

应当知道，对于具有不同数目的锁定槽26且因此具有不同长度的锁定杆部分25的该销钉，相关套环例如套环14将有不同长度的杆42，且内侧杆部分46的长度变化，端部杆部分48的长度也变化。牵引腔例如空腔29的深度也将根据挤压所需的相关轴向力大小而进行调节。

在本发明的一种形式中，在牵引腔29中的截头螺旋牵引螺纹56和在连接杆部分36上的配合螺纹有在两侧以30°/30°倾斜的匹配侧面。

如前所述，紧固件例如紧固件10将用于不同负载用途，因此，套环例如套环14将有不同强度的材料，以便优化整个系统的重量和成本。这样，尽管销钉例如销钉12将为同样强度的材料，但是套环例如套环14可以选择不同强度的材料，例如钛、合金钢和铝。这里，钛和合金钢套环将为最高强度，而铝套环将为最低强度。在任何情况下，销钉将由比相关套环更高强度的材料(例如钛)制成。

为了优化制造成本和简化最终用户的库存，给定直径和给定长度的销钉例如销钉12的锁定杆部分25将有相同结构的锁定槽26。不过，锁定槽26的根部68的宽度将局部选择为当套环14由最大强度材料例如钛制成时减小挤压负载。同时，最后的脊38g的宽度Wg将选择为具有足够强度，以便当套环14由最高强度材料例如钛制成时防止在挤压中变形。还有，脊38a-38d的宽度Wa-Wd选择为使得在牵引腔29区域有足够环带强度，以便在挤压最强材料例如钛的套环14时承受压缩负载。

挤压型紧固件已经用于向工件例如工件18和20施加不同负载的情况，并由紧固件例如紧固件10来承受不同负载。这些负载情况已经分类成拉力、剪力以及剪力/拉力。拉力类型情况基本是力将使得工件18和20将沿紧固件10的轴线方向分离。剪力类型情况基本是力将使得工件18和20沿与紧固件10的轴线垂直的方向分离。剪力/拉力类型情况是拉力和剪力类型负载的组合。在各种情况下都有在紧固件10上的拉伸负载分量，且紧固件10设计成横过接合的套环和锁定槽凸肩而剪力失效。在拉伸用途的拉伸负载最高，而在剪力负载用途的拉伸负载最低，而剪力/拉力情况处于它们之间。

对于挤压型紧固件，通常构成销钉的材料强度比套环更高。如前所述，这避免销钉在挤压套环时由于压缩负载而受损。然后，槽宽度选择为大于脊宽度，且选择宽度的差值与不同材料的剪切强度相适应。因此，即使在这些情况下，紧固件例如紧固件10设计成承受负载的拉伸分量，并有横过接合凸肩的剪切强度，该剪切强度通常为预期拉伸负载分量的大约110％。此外，销钉12和套环14设计成这样，即挤压套环14的凸肩将首先在110％拉伸负载边缘处失效，而销钉脊或凸肩38设计成在挤压套环14的凸肩的拉伸失效负载的110％时失效。

在现有技术的最佳挤压型紧固件中，各槽和脊同样平衡。不过，如前所述，在本发明中，脊38a-g和槽26设计成在牵引腔29区域承受压缩负载，并在套环杆42上(特别是在该区域中)提供较低挤压负载。这样，槽26有相同的宽度Wr和轮廓。因此，用于提供较低挤压的宽度Wr比普通挤压型紧固件稍微更宽。因此，当为第一脊38a时，它的宽度Wa也比普通脊更宽，以便使牵引腔能够承受由于挤压产生的压力，并通过更大槽宽度Wr而使剪切区域与剪切区域平衡。对于由最高强度材料例如钛(它的强度仍然小于销钉12)制成的套环14，这也平衡。在本发明的一种形式中，第一脊38a具有一定宽度，以便有剪切平面Ls，这样，它在剪切失效时的拉伸力将为在横过剪切平面Wr的相邻锁定槽26中的挤压套环凸肩失效时的拉伸负载的大约115％。不过，如前所述，宽度Wb至Wg的尺寸逐渐减小。这样，宽度We-Wg减小的最后两个或三个脊的失效拉伸负载将等于或稍微小于在相邻锁定槽26中的挤压套环脊的失效拉伸负载。如前所述，最后的脊38g在失效时的拉伸负载将稍微小于相邻锁定槽26的挤压脊。不过，总体结构将使得销钉凸肩或脊38a-38g有总体组合剪切强度，因此，在相同锁定槽26中的挤压套环凸肩仍然将在销钉脊38a-38g之前剪切失效。这样，应当知道，最后的脊38e-38g尽管剪切强度小于在锁定槽26中的相邻套环凸肩，但是能够稍微挠曲，因此，拉伸负载将部分由随后的凸肩38a-38d来承受。在某种意义上，这利用在上述专利′053中的均衡刚性概念。此外，应当知道，在某些负载情况下，靠近最后的销钉脊38f和38g的挤压套环杆42可以随着拉伸负载而稍微膨胀或成球状，从而使得更多拉伸负载可以传递给随后的销钉脊38a-38e。

在本发明的一种形式中，销钉部件12由钛合金6Al-4V制成，并进行溶液处理至一定硬度，以便能够提供至少大约95ksi的剪切强度，同时可拆卸心轴30由合金钢VASCO350制成，并进行热处理，以便使得硬度为大约Rc55-57，且剪切强度为大约200ksi。这使得心轴30的杆部分36具有很强的耐磨性，以便提高它的连续使用能力和防止由于在所述牵引腔29中过度拧紧而受损。同时，套环14可以由钛合金3Al-2.5V制成，并进行热处理，以便有大约69ksi的剪切强度。

通常使得套环材料的容积比充满锁定槽所需的容积大大约13％。这将补偿回弹。但是即使这样，槽也将不会在挤压后完全充满。上述专利′096提出的最佳系统采用大约20％的过量填充。随后，在上述专利′852中发展了独特的、相对较浅的槽结构，它也提出了具有大约16％过量填充的最佳紧固件。不过这时，锁定槽为相同结构，具有对于不同材料的套环进行优化的形状。不过，对于紧固件10，该过量填充特别在牵引腔29区域将导致在牵引腔29上的过大压缩负载。如上所述，在本发明中，尽管槽结构相同，但是脊进行变化，以便适应在牵引腔29上面施加的压缩负载。不过同时，普通槽和脊的几何形状根据各个直径的销钉而设置成适应不同材料(并因此不同强度)的套环。不过，即使这样，对于最坚固的材料(该材料如前所述为钛和合金钢)的套环14，也进行一些优化。不过，还使得过量填充系数在锁定杆部分25的长度上变化，以便适应脊38a-38g的宽度Wa-Wg的变化。

在一个实施例中，套环杆42的容积选择为提供“过量填充(overpacking)”，即，套环杆42的容积将提供的、用于填充槽26的套环材料容积明显大于在由砧台43的挤压腔45的喉部部分47和锁定杆部分25的相对部分(包括槽26和脊38)确定的挤压封套内能够正常接收的套环材料容积。(见图5)。在本发明的一种形式的本发明系统中，发现优选是在锁定槽26的长度上使得套环材料的容积以以下所述方式超过大约1％至大约15％。对于挤压喉部部分47(见图5)的有效挤压部分的有限长度，所述的“过量填充”或“过量填入”百分数通常通过以下关系来确定：

其中：

Da是挤压砧台43的喉部部分47的直径；

OD是套环14的内侧杆部分46在挤压之前的外径；

ID是套环14在挤压之前的内径；

Dm是具有脊38的锁定槽26的平均直径；以及

dl是在挤压砧台43的喉部部分47内的有限长度。

应当知道，在减小壁厚t′的端部杆部分48区域中，外径OD′将用于上述公式。此外，因为脊38a-38g的宽度Wa-Wg变化，同时锁定槽26的宽度Wr保持恒定，因此平均直径Dm将恒定变化。见“典型尺寸表”。因此，过量填充的量也将如所述变化。

在本发明的一种形式中，所述材料的销钉12和套环14可以有如“典型尺寸表”中所述的典型尺寸。

典型尺寸表
		销钉12(英寸)
杆24Ds.561±.0005	牵引螺纹56 5/16螺旋，脊58/根部60
		锁定槽26

脊38直径Du.5521±.0015根部68直径Dr.5160±.0010根部68宽度Wr.0640前缘侧面角度a1 20°后缘侧面角度a2 40°端表面49角度At 28°-32°端表面49长度l .081牵引螺纹56、脊58，宽度Wtc.021，根部60，宽度Wtr.013
						锁定槽26
脊	脊宽度	节距		脊宽度节距比％	脊宽度根部宽度比％
						38a38b38c38d38e38f38g	Wa.0330Wb.0301Wc.0274Wd.0249We.0225Wf.0181Wg.0160	P1.0970P2.0941P3.0914P4.0889P5.0865P6.0821P7.0800		34％32％30％28％26％22％20％	52％47％43％39％35％28％25％
套环14(英寸)
						杆42
内侧部分46			OD.782±.001，ID.563±.001 t.110±.001
						端部48			OD′.776±.001，ID′.563±.001 t′.107±.001

在本实施例中，挤压腔45的喉部部分47设置成与套环杆42组合，以便在较小负载下提高挤压作用，且减小在牵引腔29上的压力。因此，在牵引腔29的外部开口端处在脊38a-38c区域中的过量填入量设置成从在脊38a处的大约1％至在脊38c处的大约8％，同时在脊38d-38g区域中的过量填入量为从在脊38d处的大约9％至在脊38g处的大约15％。应当知道，首先在脊38a-38c区域中的较低过量填入量部分源于在套环杆部分48端部的较小壁厚t′。

应当知道，套环杆42可以提供有变化厚度。因此，尽管由类似强度的钛和合金钢制成的套环可以有基本相同的套环杆42，但是对于铝套环14，套环杆42可以制成为稍微更厚。这将提供更大的过量填充，并提高挤压套环脊的强度。同时，由于铝的强度较低，将不会在公共销12的牵引腔29上引起过大的挤压和压缩负载。

应当知道，上述材料和尺寸的值只是示例表示了本发明的一种形式，本发明可以用于不同材料、尺寸和结构的紧固件。

例如，图6a和6b表示了用于比销钉12直径更大的销钉的锁定杆部分。图7和8表示了用于锁定杆部分的套环，该锁定杆部分用于特殊直径和特殊负载用途的销钉。因此，除了在前面所述的结构差异，图6a-8的销钉和套环可以认为基本与图1、1a和1b的销钉12以及图3和4的套环14相同。因此，在下面的说明中，在图6a、6b、7和8的实施例中的相同部件和元件将给出与图1、1a、1b、3和4中的类似部件和元件相同的标记并加上上标，且如果没有另外说明，则可以认为是基本相同类型的结构。

下面参考图6a和6b，销钉12′包括牵引腔29′，该牵引腔29′提供有多个螺旋牵引螺纹56′。螺旋牵引螺纹56′提供有径向内侧延伸的截头脊58′和径向外侧延伸的槽或根部60′。牵引腔29′在它的最内侧端62′形成有大致半球形的弧形轮廓，且最小直径Dtc′基本等于脊58′的直径Dtc′。该半球形的弧形轮廓减小了应力集中。

牵引腔29′的螺纹部分的轴向深度选择为这样，即可拆卸心轴(例如心轴30)的连接杆部分(例如杆部分36)将位于空腔29′内，并与牵引腔29′的螺纹56′充分接合。

锁定槽26′和脊38′形成有变化节距，从在第一或最外侧锁定槽26′和脊38′处的最大节距P1′逐渐减小至在最后或最内侧锁定槽26′和脊38g处的最小节距P7′。图6b表示了中间节距P3′。各锁定槽26′有相同的总宽度Wr以及包括根部68′的相同外形。该外形在图6b中表示。因此，脊38a′-38g′的宽度将变化，且脊38a′的宽度Wa′为最大宽度，而脊38g′的宽度Wg′为最小宽度。这使得锁定槽26′的脊38a′和38b′有着比其它锁定槽26′的脊38c′-38g′更大的剪切强度。在牵引腔29′的外部开口端处，脊38a′和38b′的额外宽度提供了在挤压时对于径向压力的更大承受力。

根部68′形成为相同，并通常为具有多倍半径的弧形，且有根部直径Dr′。脊或凸肩38′形成有变化的脊宽度，例如Wa′、Wb′等。不过，根部68′和脊38′同样与角度为a1′的前缘侧面70′，该角度a1′明显小于后缘侧面72′的角度a2′。

牵引腔29′的环带强度通过使得脊38a′具有最大宽度Wa′而增加。同时，脊38a′的轴向外端并没有减小直径的槽形端或者脊38a′的延伸部分。脊38a′的外端表面49′以角度At′从直径Du′至较小直径而径向向内成锥形。这时，在最大夹紧情况下，当套环杆42′的外端杆部分48′径向向内挤压时，它将首先通过最小的径向压力而局部处于成锥形倾斜端表面49′上，因此将防止空腔29′的外端变形。

套环14′有套环杆42′，该套环杆42′有与套环14的套环杆42不同的台阶形结构。因此，套环杆42′有多台阶形结构，且壁厚从在内侧杆部分46′处的厚度t减小至在中间部分50处的更小厚度t′，再减小至在端部杆部分48′处的最小厚度t″。这里，套环14′有通孔44′，该通孔有在内侧端处的第一孔部分44′a，该第一孔部分44′a沿内侧杆部分46′和中间部分50延伸。较大直径的第二孔部分44′b沿端部杆部分48′延伸。套环杆42′提供有径向向内的台阶形外表面，从而形成在中间部分50处的减小壁厚t′。这样，当直径减小时在外表面上的过渡是通过以角度A′倾斜的锥形过渡部分51′来实现。还有，倾斜角A′的大小选择为当安装工具的挤压砧台43的空腔45的喉部部分(例如喉部部分47)从与端部杆部分48′和中间部分50挤压接合运动成与内侧杆部分46′挤压接合时将方便它的运动。当然，挤压砧台43可以进行变化，以便适应更大直径销钉12′和套环14′。

端部杆部分48′和中间杆部分50基本在空腔29′区域中与锁定杆部分25′的外端交叠，因此在具有宽度Wa′和Wb′分别增加的脊38a′和38b′的外侧锁定槽26′上面。如前所述，各锁定槽26′的宽度Wr相等，因此锁定槽26′的容积相等。因此，具有壁厚t、t′和t″的套环杆42′的台阶形结构选择为在螺纹牵引腔29′区域中提供作用在锁定杆部分25′上的平衡径向压力，以便防止空腔29′变形。套环杆42′的台阶形结构相对于锁定槽26′的所述定位将保持在紧固件的夹紧范围内。

套环杆42′的台阶形结构使得套环在较低挤压负载情况下充分挤入在牵引腔29′区域中的锁定槽26′内以及在牵引腔29′后面的锁定槽26′内。

如前所述，尽管锁定杆部分25′表示为有7个锁定槽26′，同样可以提供相同直径和基本相同外形且有5至8个锁定槽的销钉。对于各结构，锁定杆部分的外端将与锁定杆部分25′一样进行平衡，即通过使得前面两个脊具有与脊38a′和38b′相同的脊节距比和使得最后的脊具有与脊38g′相同的脊节距比，并具有倾斜端表面例如表面49′。同时，最后的脊的宽度(例如脊38g′的宽度Wg′)将最短。这时，中间脊的宽度将有不同的台阶量。

应当知道，对于具有不同长度的锁定杆部分25′和不同数目的锁定槽26′的该销钉，相关套环例如套环14′将有不同长度的杆42′，且内侧杆部分46′、端部杆部分48′和中间杆部分50的长度变化。

如前所述，锁定槽26′的根部68′的宽度也局部选择为使得当套环14′由最高强度材料例如钛制成时挤压负载最小。同时，最后的脊38g′的宽度Wg′将选择为提供足够强度，以便当套环14′由最高强度材料例如钛制成时防止挤压变形。因此，该结构优化成用于较低挤压，并简化和减少了制造成本，且简化了库存，同时通过不同材料的套环14′而在一定负载用途范围内对性能进行了一定优化。

在本发明的该实施例中，所述材料的销钉12′和套环14′具有如典型尺寸表中所述的典型尺寸。

典型尺寸表
		销钉12′(英寸)
杆24′Ds.623±.0005	牵引螺纹56′5/16螺旋，脊58′/根部60′
		锁定槽26′

脊38′直径Du′.6150±.0015根部68′直径Dr′.575根部68′宽度Wr′.0665前缘侧面角度a1′20°后缘侧面角度a2′40°端表面49′角度At′23°±27°端表面49′长度l′.221牵引螺纹56′、脊58′，宽度Wtc′.023，根部60′，宽度Wtr′.015
						锁定槽26
脊	脊宽度	节距		脊宽度节距比％	脊宽度根部宽度比％
						38a′38b′38c′38d′38e′38f′38g′	Wa.0343Wb.0313Wc.0285Wd.0259We.0210Wf.0188Wg.0166	P1.1008P2.0978P3.0950P4.0924P5.0875P6.0853P7.0831		34％32％30％28％26％22％20％	52％47％43％39％35％28％25％
套环14′(英寸)
						杆42′
内侧部分46′			OD.873±.001，ID.625±.001t.124±.001
						中间部分50			OD′.863±.001，ID′.625±.001t′.119±.001
端部48′			OD′.863±.001，ID′.640±.001t″.112±.001

应当知道，这时，销钉12′的倾斜端表面49′的轴向长度l′具有比销钉12的倾斜端表面49的长度l基本更长的相对长度。此外，表面49′的倾斜角At′比表面49的角度At小得多，因此通常对于各直径的销钉将不同。倾斜角At′适应长度l′的增加，以便提供额外长度，用于将牵引腔29′相对于锁定槽26′定位在合适位置。由图1a和6a可知，牵引腔29伸入脊38e中，且牵引腔29′伸入在脊38d′和脊38e′之间的中间点处。

与紧固件10的销钉12类似，锥形表面49′和最大宽度Wa′的第一脊38e帮助牵引腔29′的外端承受在该端处的压缩负载。这时，锥形表面49′的组合长度l′和第一脊38a′的宽度Wa′基本在牵引腔29′中的牵引螺纹37′的前面四个螺纹节距上轴向延伸。这为牵引螺纹37′的大约三分之二。

套环杆42′的端部杆部分48′也使得厚度双重减小至最小厚度t″。其中，减小直径t″的端部杆部分48′在脊38a′上面接合，而单次减小厚度t′的中间杆部分50在脊38b′和38c′以及脊38d′上面接合。上述特征用于适应较大直径销钉12′的较高挤压负载。当然，这些变化也可以制成为不同尺寸和用于不同负载用途。

这样，对于具有销钉12和套环14的紧固件10的所述过量填充量也将与销钉12′和套环14′类似。再有，在牵引腔29′外端处在脊38a′-38c′区域中的过量填充将从大约1％至大约8％，且在脊38d′-38g′区域中的过量填充将从9％至大约15％。

此外，销钉12′可以用于可拆卸心轴例如心轴30，但是也可以进行变化，以便适合更大直径的销钉12′。

如前所述，双端套环可以用于某些用途(例如金属工件)，且实例在图9中表示。因此，在下面的上面中，在图9的套环实施例中的相同部件或元件给出与图4和8中的类似部件和元件相同的参考标号，且除非另外说明，可以认为它们是基本相同类型的结构

下面参考图9，套环114有台阶形结构的对称套环杆142，且壁厚从在中间部分150处的厚度t减小至在各端部杆部分148处的最小厚度t′。这里，套环114有均匀直径的通孔144。因此，任意端部杆部分148和中间杆部分150将基本覆盖销钉的锁定杆部分(例如锁定杆部分25、25′)的外端。因此，具有壁厚t和t′的套环杆142的台阶形结构选择为在螺纹牵引腔29、29′区域中提供作用在锁定杆部分上的平衡径向压力，以便防止空腔29、29′变形。套环杆142的台阶形结构和端部杆部分148相对于具有脊(例如脊宽度为Wa-Wc的脊38a-38c以及脊宽度为Wa′-Wc′的脊38a′-38c′)的锁定槽(例如锁定槽26、26′)的所述定位将保持在紧固件的夹紧范围内。这里，端部杆部分148还通过以角度A″倾斜的锥形过渡部分151而与中间部分150连接。倾斜角A″的大小选择为便于挤压腔(例如空腔45)的喉部部分(例如喉部部分47)运动，用于将套环114挤入锁定槽内。没有凸缘(例如凸缘40、40′)的双端套环114将最适于固定工件，其中，由套环114接合的工件将为金属类型结构，并不是复合材料，且能够从两端用于锁定杆部分25、25′。

因此，本发明的基本概念可以对所述锁定杆部分25、25′和套环杆42、42′进行变化。

Claims (28)

1.在紧固系统中，包括：两件式紧固件，用于将多个工件固定在一起；以及安装工具，用于安装该紧固件，且该紧固件包括销钉部件和管形套环，且所述套环有基本直线的套环杆，用于响应由所述安装工具在所述销钉部件和所述套环之间施加的相对轴向力或挤压负载而挤入在所述销钉部件上的锁定槽内，并响应预定量的挤压负载而使合适量的夹持负载作用在工件上；

所述销钉部件有细长销钉杆，用于定位在工件中的对齐开口中，且在一端终止于放大头部，该头部用于与在工件一侧的表面接合，且在销钉部件的相对端终止于有槽部分，用于穿过工件的相对侧的相对表面延伸，所述有槽部分包括锁定部分，该锁定部分有多个所述锁定槽，这些锁定槽由周向延伸的销钉槽和相连的销钉凸肩来确定，该销钉凸肩终止于销钉脊，所述销钉槽具有有效宽度Wr，该有效宽度Wr与脊的有效宽度W相关，且脊和槽的节距从在所述销钉杆外端的第一脊和槽处的最长变成在最后的脊和槽处的最短，各所述销钉槽有细长根部，该根部有基本光滑的轮廓，所述套环杆用于挤入所述锁定槽内，因此，工件紧固在一起，以便确定紧固接头，所述套环在挤压时使得套环槽和凸肩与所述销钉槽和凸肩互锁；

所述销钉杆有在它的外端处的螺纹牵引腔；

所述安装工具有砧台部件，该砧台部件有挤压腔，该挤压腔具有有效喉部挤压部分，用于在所述套环杆上面接合，从而将它径向向内压入所述锁定槽中，且所述安装工具与心轴操作连接，该心轴有螺纹连接杆部分，用于与所述牵引腔的螺纹进行螺纹接合，从而能够通过所述砧台部件和所述心轴而在所述销钉和所述套环之间施加相对轴向力，以便将所述套环杆压入所述锁定槽中，所述连接杆部分可从所述牵引腔中螺纹脱开，以便在完成挤压时从所述销钉杆上拆卸；

所述销钉槽的宽度Wr在所述锁定部分上面基本相同，所述脊的宽度W变化，且在所述销钉杆外端处为最长宽度W，随后宽度W以预定幅度缩短；

与所述牵引腔径向对齐的所述脊的宽度W选择为在所述牵引腔区域中使得所述销钉杆有足够强度，以便基本防止所述销钉杆在所述牵引腔处由于由所述套环杆在挤压时引起的压缩负载而皱缩；

所述套环杆有预定材料容积，该材料容积基本大于由所述有效喉部挤压部分和所述锁定槽的相对部分确定的可用容积，所述套环杆挤入所述锁定槽内，且所述套环杆的材料在挤压过程中并不与所述根部完全接合，因此在挤压后不会完全充满所述锁定槽，所述套环杆的长度足以使得预定数目的所述套环凸肩与相应数目的所述销钉脊接合；

所述套环杆有通孔，该通孔的孔径与所述销钉脊的脊直径相关，用于在挤压之前提供预定间隙，从而使得用于挤压的相对轴向力最小。

2.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述套环杆有内侧部分和外侧部分，所述外侧部分位于所述牵引腔上面，所述外侧部分相对于所述内侧部分有减小的壁厚，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

3.根据权利要求2所述的紧固系统，其中：所述槽宽度Wr和脊宽度W以及所述套环杆的所述外侧部分的减小壁厚使得过量填入减小，并因此降低在外端处作用在所述牵引腔上的压缩负载。

4.根据权利要求3所述的紧固系统，其中：所述过量填入从在第一脊和槽处的大约1％变化至在最后的脊和槽处的大约15％。

5.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述套环杆具有第一壁厚的内侧部分，该内侧部分与减小壁厚的外侧部分连接，该减小壁厚相对于在所述销钉杆外端处的所述脊的最长宽度W来进行选择，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

6.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述套环杆具有第一壁厚的内侧部分、减小壁厚的外侧部分以及连接所述内侧部分和外侧部分且具有中间壁厚的中间部分，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

7.在紧固系统中，包括：两件式紧固件，用于将多个工件固定在一起；以及安装工具，用于安装该紧固件，且该紧固件包括公共销钉部件和至少两种不同强度材料的管形套环，且各所述套环有基本直线的套环杆，用于响应由所述安装工具在所述销钉部件和所述套环之间施加的相对轴向力或挤压负载而挤入在所述销钉部件上的锁定槽内，并响应预定量的挤压负载而使合适量的夹持负载作用在工件上；

所述销钉部件有细长销钉杆，用于定位在工件中的对齐开口中，且在一端终止于放大头部，该头部用于与在工件一侧的表面接合，且在销钉部件的相对端终止于有槽部分，该有槽部分用于穿过工件的相对侧的相对表面延伸，所述有槽部分包括锁定部分，该锁定部分有多个所述锁定槽，这些锁定槽由周向延伸的销钉槽和相连的销钉凸肩来确定，该销钉凸肩终止于销钉脊，所述销钉槽具有有效宽度Wr，该有效宽度Wr与脊的有效宽度W相关，且脊和槽的节距从在所述销钉杆外端的第一脊和槽处的最长变成在最后的脊和槽处的最短，各所述销钉槽有细长根部，该根部有基本光滑的轮廓，所述套环杆用于挤入所述锁定槽内，因此，工件紧固在一起，以便确定紧固接头，所述套环在挤压时使得套环槽和凸肩与所述销钉槽和凸肩互锁；

所述销钉杆有在它的外端处的螺纹牵引腔；

所述安装工具有砧台部件，该砧台部件有挤压腔，该挤压腔具有有效喉部挤压部分，用于在所述套环杆上面接合，从而将它径向向内压入所述锁定槽中，且所述安装工具与心轴操作连接，该心轴有螺纹连接杆部分，用于与所述牵引腔的螺纹进行螺纹接合，从而能够通过所述砧台部件和所述心轴而在所述销钉和所述套环之间施加相对轴向力，以便将所述套环杆压入所述锁定槽中，所述连接杆部分可从所述牵引腔中螺纹脱开，以便在完成挤压时从所述销钉杆上拆卸；

所述销钉槽的宽度Wr在所述锁定部分上面基本相同，所述脊的宽度W变化，且在所述销钉杆外端处为最长宽度W，随后宽度W以预定幅度缩短；

与所述牵引腔径向对齐的所述脊的宽度W选择为在所述牵引腔区域中使得所述销钉杆有足够强度，以便基本防止所述销钉杆在所述牵引腔处由于由所述套环杆在挤压时引起的压缩负载而皱缩；

所述套环杆有预定材料容积，该材料容积基本大于由所述有效喉部挤压部分和所述锁定槽的相对部分确定的可用容积，所述套环杆挤入所述锁定槽内，且所述套环杆的材料在挤压过程中并不与所述根部完全接合，因此在挤压后不会完全充满所述锁定槽，所述套环杆的长度足以使得预定数目的所述套环凸肩与相应数目的所述销钉脊接合；

所述套环杆有通孔，该通孔的孔径与所述销钉脊的脊直径相关，用于在挤压之前提供预定间隙，从而使得用于挤压的相对轴向力最小；

所述销钉有公共结构，该公共结构用于固定不同用途的工件，其中，由工件施加在所述紧固件上的拉伸负载可以从较高拉伸负载变化成减小的拉伸负载，第一所述套环由高强度材料制成，用于较高拉伸负载用途，第二所述套环由低强度材料制成，用于减小的拉伸负载用途；

所述销钉部件的材料强度比所述第一套环更高，所述脊的宽度W选择为与较高强度材料的所述套环一起用于较高拉伸负载用途。

8.根据权利要求7所述的紧固系统，其中：所述套环杆有内侧部分和外侧部分，所述外侧部分位于所述牵引腔上面，所述外侧部分相对于所述内侧部分有较小壁厚，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

9.根据权利要求8所述的紧固系统，其中：所述槽宽度Wr和脊宽度W以及所述套环杆的所述外侧部分的减小壁厚使得过量填入减小，并因此降低在外端处作用在所述牵引腔上的压缩负载。

10.根据权利要求9所述的紧固系统，其中：所述过量填入从在第一脊和槽处的大约1％变化至在最后的脊和槽处的大约15％。

11.根据权利要求7所述的紧固系统，其中：所述套环杆具有第一壁厚的内侧部分，该内侧部分与减小壁厚的外侧部分连接，该减小壁厚相对于在所述销钉杆外端处的所述脊的最长宽度W来进行选择，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

12.根据权利要求7所述的紧固系统，其中：所述套环杆具有第一壁厚的内侧部分、具有减小壁厚的外侧部分以及连接所述内侧部分和外侧部分且具有中间壁厚的中间部分，以便以减小的挤压负载来进行挤压，从而帮助防止所述销钉杆在所述牵引腔处变形。

13.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述销钉杆的外端终止于锥形部分，该锥形部分从第一脊径向向内倾斜，并与在所述牵引腔外端处的螺纹径向对齐。

14.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述销钉杆的外端终止于锥形部分，该锥形部分从第一脊径向向内倾斜，并与在所述牵引腔外端处的螺纹径向对齐，所述锥形部分与在所述牵引腔外端处的大约2个至大约4个螺纹径向对齐。

15.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述销钉杆的外端终止于锥形部分，该锥形部分从第一脊径向向内倾斜，并与在所述牵引腔外端处的螺纹径向对齐，所述锥形部分的轴向长度基本大于第一脊的宽度W。

16.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔在它的内端终止于基本圆弧形表面，该圆弧形表面的直径大致为所述牵引腔的螺纹的脊直径。

17.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔在它的内端终止于基本圆弧形表面，该圆弧形表面的直径大致为所述牵引腔的螺纹的脊直径，所述心轴的所述螺纹连接杆部分的螺纹长度大于所述牵引腔的螺纹长度。

18.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：脊的宽度W与槽的宽度Wr的比例W/Wr从在第一脊和槽处的大约50％逐步变化成在最后的脊和槽处的大约25％。

19.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔的螺纹有根部，该根部终止于基本扁平表面，因此，根部直径可以最小，以便提高所述牵引腔的压缩强度。

20.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔的螺纹有脊，该脊终止于基本扁平表面，因此，脊直径可以增加，且所述连接杆部分的配合螺纹的根部的直径增加，因此，所述连接杆部分的螺纹的强度可以最大。

21.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔的螺纹有根部，该根部终止于基本扁平表面，因此，根部直径可以最小，以便提高所述牵引腔的压缩强度，且所述牵引腔的螺纹有脊，该脊终止于基本扁平表面，因此，脊直径可以增加，且所述连接杆部分的配合螺纹的根部和脊的直径增加，因此，所述牵引腔和所述连接杆部分的螺纹的强度可以最大。

22.根据权利要求21所述的紧固系统，其中：所述牵引腔在它的内端终止于基本圆弧形表面，该圆弧形表面的直径大致为所述牵引腔的螺纹的脊直径。

23.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述牵引腔的螺纹有根部，该根部终止于基本扁平表面，因此，根部直径可以最小，以便提高所述牵引腔的压缩强度，且所述牵引腔的螺纹有脊，该脊终止于基本扁平表面，因此，脊直径可以增加，所述牵引腔的螺纹的脊的扁平表面的宽度比根部的扁平表面的宽度长大约50％，且所述连接杆部分的配合螺纹的根部和脊有扁平表面，且轮廓与牵引腔的螺纹匹配，因此，所述牵引腔和所述连接杆部分的螺纹的强度可以最大。

24.根据权利要求21所述的紧固系统，其中：所述牵引腔在它的内端终止于基本圆弧形表面，该圆弧形表面的直径大致为所述牵引腔的螺纹的脊直径，所述连接杆部分的螺纹的延伸长度大于所述牵引腔的螺纹。

25.在紧固系统中，包括：两件式紧固件，用于将多个工件固定在一起；以及安装工具，用于安装该紧固件，且该紧固件包括销钉部件和管形套环，且所述套环有基本直线的套环杆，用于响应由所述安装工具在所述销钉部件和所述套环之间施加的相对轴向力或挤压负载而挤入在所述销钉部件上的锁定槽内，并响应预定量的挤压负载而使合适量的夹持负载作用在工件上；

所述销钉部件有细长销钉杆，用于定位在工件中的对齐开口中，且在一端终止于放大头部，该头部用于与在工件一侧的表面接合，且在销钉部件的相对端终止于有槽部分，用于穿过工件的相对侧的相对表面延伸，所述有槽部分包括锁定部分，该锁定部分有多个所述锁定槽，这些锁定槽由周向延伸的销钉槽和相连的销钉凸肩来确定，该销钉凸肩终止于销钉脊，各所述销钉槽有细长根部，该细长根部有基本光滑轮廓，所述套环杆用于挤入所述锁定槽内，因此，工件紧固在一起，以便确定紧固接头，所述套环在挤压时使得套环槽和凸肩与所述销钉槽和凸肩互锁；

所述销钉杆有在它的外端处的螺纹牵引腔；

所述安装工具有砧台部件，该砧台部件有挤压腔，该挤压腔具有有效喉部挤压部分，用于在所述套环杆上面接合，从而将它径向向内压入所述锁定槽中，且所述安装工具与心轴操作连接，该心轴有螺纹连接杆部分，用于与所述牵引腔的螺纹进行螺纹接合，从而能够通过所述砧台部件和所述心轴而在所述销钉和所述套环之间施加相对轴向力，以便将所述套环杆压入所述锁定槽中，所述连接杆部分可从所述牵引腔中螺纹脱开，以便在完成挤压时从所述销钉杆上拆卸；

与所述牵引腔径向对齐的所述销钉脊的宽度选择为使得在所述牵引腔区域中的所述销钉杆具有足够强度，以便基本防止所述销钉杆在所述牵引腔处由于由所述套环杆在挤压时引起的挤压负载而皱缩；

所述套环杆有预定材料容积，该材料容积基本大于由所述有效喉部挤压部分和所述锁定槽的相对部分确定的可用容积，所述套环杆挤入所述锁定槽内，且所述套环杆的材料在挤压过程中并不与所述根部完全接合，因此在挤压后不会完全充满所述锁定槽，所述套环杆的长度足以使得预定数目的所述套环凸肩与相应数目的所述销钉脊接合；

所述牵引腔的螺纹有根部，该根部终止于基本扁平表面，因此，根部直径可以最小，以便提高所述牵引腔的压缩强度，且所述牵引腔的螺纹有脊，该脊终止于基本扁平表面，因此，脊直径可以增加，所述牵引腔的螺纹的脊的扁平表面的宽度比根部的扁平表面的宽度长大约50％，且所述连接杆部分的配合螺纹的根部和脊有扁平表面，且轮廓与牵引腔的螺纹匹配，因此，所述牵引腔和所述连接杆部分的螺纹的强度可以最大。

26.根据权利要求1所述的紧固系统，其中：所述心轴有牵引槽部分，该牵引槽部分用于由所述安装工具可拆卸地夹紧，以便施加相对轴向力，用于将所述套环挤入所述锁定槽内，并可选择地拆下所述安装工具。

27.根据权利要求7所述的紧固系统，其中：所述心轴有牵引槽部分，该牵引槽部分用于由所述安装工具可拆卸地夹紧，以便施加相对轴向力，用于将所述套环挤入所述锁定槽内，并可选择地拆下所述安装工具。

28.根据权利要求25所述的紧固系统，其中：所述心轴有牵引槽部分，该牵引槽部分用于由所述安装工具可拆卸地夹紧，以便施加相对轴向力，用于将所述套环挤入所述锁定槽内，并可选择地拆下所述安装工具。

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