TWI572785B - 栓槽式緊固件 - Google Patents

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Description

栓槽式緊固件 發明領域
本發明係有關於一種用於把數個經開孔工件單元固定在一起的快速緊固件。
發明背景
快速緊固用RTM為用於把工件單元固定在一起的習知方法，藉此放置有空芯的緊固件(例如，鉚釘)於該等工件單元的對齊開孔中，以及拉扯有頭芯軸(headed mandrel)穿過該緊固件的芯部以造成緊固件柄徑向擴大，另外該緊固件有小程度的前縮(foreshortening)。理論上，緊固件柄的徑向擴大可實現工件單元之孔洞的孔洞填補(hole filling)。軸向前縮效應可幫助向上往緊固件頭部拉扯最後一個片體以封閉工件單元之間的間隙。
例如在市上以商標Briv RTM(如英國專利第GB1323873號)及Chobert RTM可購得的先前技術緊固件具有在中央區有均勻壁厚的柄部。就兩者而言，緊固件柄的尾端有增加的壁厚；Briv緊固件的情形是增大外徑，以及Chobert緊固件的情形是減少錐形鏜孔直徑。
該等先前技術緊固件的安裝係藉由拉扯有給定直徑的芯軸穿過緊固件膛孔，從而造成芯軸的徑向增大頭部使柄的中央區擴大進入工件單元的開孔。因此，徑向擴大程度受制於用於公稱緊固件直徑之芯軸頭部的直徑。
先前技術緊固件在工件開孔直徑中有低度的公差，亦即，只能用公稱緊固件尺寸及單一頭部直徑芯軸來適應範圍有限的工件開孔直徑。因此，在使用公稱緊固件及特定頭部直徑芯軸時，在工件開孔直徑的兩個可接受極端之間有狹窄的範圍。
在先前技術緊固件的優化安裝中，亦即，其中工件開孔直徑在給定緊固件直徑及芯軸頭部直徑的可接受範圍內，緊固件柄藉由芯軸頭部的擴大造成緊固件柄與工件開孔壁的機械接合，而不會“過度緊塞”(overpacking)，下文有解釋。尾端工件單元(亦即，離緊固件頭部最遠的工件單元)之開孔壁所提供的約束對於尾端工件單元相對於緊固件柄的軸向運動產生徑向力從而磨擦阻力。
不過，如果工件開孔直徑小於先前技術緊固件的可接受範圍，安裝緊固件可能需要過高的放置力，因為開孔會過度緊塞。這可能造成芯軸磨損或造成其他不合意的效果，例如緊固件膛孔產生殘渣，或緊固件頭部變形，例如向上擠出緊固件膛孔材料進入頭部區。
頂端工件單元(亦即，最靠近緊固件頭部的工件單元)的開孔直徑常被組態成稍微大於尾端工件單元的開孔，以適應開孔間距誤差。如果頂端工件單元的開孔直徑高於先前技術緊固件的可接受範圍，緊固件柄的擴大不會導致緊固件柄與過大工件開孔之壁的任何機械接合，導致節點(joint)對於在剪力負載下的運動有低阻力。
為了補償過大的工件開孔，過大芯軸(亦即，有過大頭 部的芯軸)可用來安裝緊固件。不過，風險是，過大芯軸可能誤用於尺寸過小的工件開孔，從而導致由高放置力造成的問題，如上述。
工件開孔直徑高於特定緊固件直徑及芯軸頭部直徑之可接受範圍的問題圖示於第1圖，其係圖示在鉚接範圍(grip range)最下端裝入工件30的先前技術緊固件2。該工件包括有過大開孔36的頂端工件單元32，以及有可接受開孔38的尾端工件單元34。由於頂端工件單元32有過大開孔36，安裝不會造成緊固件柄4與過大開孔36壁有任何機械接合。
經正確安裝的先前技術緊固件有增大尾端形成物，因為在該區有較大壁厚。在最大鉚接應用中，此增大尾端形成物係鄰近尾端工件單元的外表面，因此在經受拉伸負載時對於節點的運動用來提供支撐及阻力。不過，在中度鉚接或最小鉚接情況(如第1圖所示)下，增大尾部形成物44遠離尾端工件單元34，因而無法協助抵抗工件單元32、34在拉伸負載下的初始分離；阻力必須幾乎完全由磨擦力產生，該磨擦力係來自由有均勻壁厚之緊固件柄4之擴大中央區施加的徑向壓力。結果，中度鉚接或最小鉚接情況的分離阻力較小。
目前可購得的其他快速緊固件，例如商標為Avtronic(RTM)及Rivscrew(RTM)者，特徵是在緊固件柄中央有不均勻壁厚。這些緊固件包含在緊固件柄外的空隙，其形式分別為環狀槽與螺旋螺紋。該等緊固件旨在擴大及嵌入工件，其中工件單元係由比緊固件材料還軟的材料構 成。緊固件的環狀或螺旋空隙導致工件單元開孔有可變的擴大，以及緊固件柄與工件開孔壁有高度或低度的機械接合，因此不能保證在緊固件柄與工件開孔壁之間有一致及充分的接合。此外，該等先前技術緊固件導致擴大尾部形式在孔洞周邊四周有不一致的大小或分布。
發明概要
本發明旨在提供一種緊固件，它至少減輕上述問題，以及保證在緊固件柄與工件開孔壁之間有完整及一致的機械接合，亦即，實現比先前技術緊固件可實現還要強健的完整機械接合供緊固用。本發明也旨在提供一種緊固件，其係允許單一緊固件長度及一芯軸尺寸的規格裝入較寬的鉚接範圍以及容許工件開孔直徑的變異遠大於先前技術緊固件，同時避免高放置力、芯軸磨損、殘渣產生的問題，以及有單一芯軸頭部大小或直徑的緊固件頭部變形。
此外，本發明旨在提供一種緊固件，其係適於用來固定由比該緊固件還硬之材料製成的工件單元，以及其中該緊固件的鉚接範圍只取決於緊固件的長度，亦即，較長緊固件有較大的鉚接範圍，讓有公稱長度的緊固件可用於範圍較寬的工件厚度。
因此，本發明在第一方面包括一種如申請專利範圍第1項所述的緊固件。
本發明在另一方面包括一種如申請專利範圍第13項所述用於安裝緊固件的方法。
該緊固件的安裝可用包含壓在緊固件頭部上表面上之錐形凹端面的工具進行。這造成把緊固件頭部推向頂端工件單元以及頭部頂著頂端工件單元稍微變平，以及藉此確保緊固件的夾持作用。頂著頂端工件單元的頭部周邊變平使得頭下凹處(underhead recess)的外徑減少，以及緊固件頭部抵頂工件的承壓面積(bearing area)增加。此外，與先前技術快速緊固件相比，工具端面在緊固件頭部上表面上有較大的承壓面積，藉此在緊固件的安裝期間可最小化緊固件頭部表面的不合意凹陷或損傷。
本發明在另一方面包括一種如申請專利範圍第15項或第16項所述用於安裝緊固件的方法。
用申請專利範圍第16項所述之方法安裝的緊固件可進一步包含：在折斷點(breakneck point)與填塞部份(plugging portion)之間的平行部份，在安裝期間，其係形成一鎖定環(locking skirt)藉此機械鎖定裝上之該杆於該緊固件柄中。
本發明在另一方面包括一種如申請專利範圍第18項所述用於安裝緊固件的方法。此方法可進一步包括以下後續步驟：用支撐套筒(support sleeve)壓在該緊固件頭部上，以及由該緊固件膛孔卸下插銷。
拉扯芯軸頭部，或推壓實心插銷穿過膛孔造成緊固件柄的直徑增加以與工件開孔之壁接合。
本發明的軸向空隙允許在拉扯芯軸頭部穿過不同大小的工件單元開孔(例如，頂端工件單元的過大開孔)時，緊固件膛孔栓槽被芯軸頭部可變程度地徑向壓碎，從而對剪切 運動(shear movement)可提供機械阻力，而不會導致“過度緊塞”，從而避免可能過多的放置負載、芯軸磨損、殘渣產生及緊固件頭部變形。該柄中與工件開孔壁接觸的外表面遠大於用緊固件柄上有螺旋螺紋或環狀槽的緊固件得到的，以致於在隨後裝載節點時，有較低的應力。
由於空隙對於緊固件柄是位在軸向，它們沿著緊固件柄的長度有不變的橫截面面積。這保證徑向擴大程度與芯軸負載一致，而與鉚接厚度無關。因此，本發明的可用鉚接範圍比同等大小先前技術緊固件所提供的還大。此外，特定緊固件可接受的鉚接範圍只取決於緊固件的長度，亦即，較長的緊固件可接受較大的鉚接範圍。
此外，本發明提供一種單一芯軸(亦即，有型頭(set head)大小的芯軸)可用來安裝緊固件於有不同開孔大小的工件。
本發明也提供緊固件柄與尾端工件單元毗鄰的尾端在整個鉚接範圍有較大的擴大，藉此提供增加的阻力以在拉伸負載下分離該等工件單元。
本發明也適合用來固定由比緊固件還硬之材料製成的工件單元。
該等空隙彼此距離相等為較佳。
該緊固件頭部在正面可包含埋頭孔(counterbore)，該埋頭孔有大於緊固件膛孔之小直徑的平均直徑。該埋頭孔可平行於緊固件膛孔的縱軸，或可包含平坦或非平環狀錐形壁，以及可裝設錐形過渡區於該埋頭孔與該緊固件膛孔之間，其中栓槽小直徑向該埋頭孔遞增。該埋頭孔與該錐形 過渡區都容納藉由使增大芯軸頭部穿過緊固件膛孔來軸向拉伸它通過及進入緊固件頭部的軸向栓槽材料。此外，該埋頭孔控制緊固件安裝時的拉削負載(broach load)，以及避免過多栓槽材料由裝上緊固件頭部的頂部拉出。
該緊固件的尾端區段可包含推拔尾(tapered point)。推拔尾的優點是在緊固件頭部設有埋頭孔時，允許緊固件在紙莢(paper pod)等等內“頭對尾地”一起嵌套成堆疊。這保證相鄰緊固件膛孔同軸對齊，接著使得比較容易把緊固件堆疊裝載成一個於芯軸柄上。此堆疊可包在紙“莢”中以便處理，在堆疊裝上芯軸時，容易用手剝掉該莢。此外，推拔尾也有助於安置緊固件於工件開孔中，以及減少緊固件堆疊在安裝前的高度，從而允許更多緊固件裝入有給定長度的放置工具(placing tool)，以及提供增加的剛性給在相對撓性芯軸上的堆疊。
該緊固件的末端區段也可包含實心尾環，亦即，其中空心區段(voided section)不延伸進入該尾環。該尾環，儘管位置遠離尾端工件單元，但是經由它的強化壁段仍有助於緊固件的最終抗拉強度。
除了推拔尾以外，該緊固件的末端區段可進一步包含“狗尾(dog point)”，亦即，與緊固件之縱軸平行的直立環狀壁，其中該狗尾與帶栓槽區段的距離遠於推拔尾。在該埋頭孔平行於緊固件膛孔之縱軸以及狗尾直徑與埋頭孔直徑相同的本發明具體實施例中，緊固件在紙莢等等內“頭尾相接地”一起嵌套成輸送格式，亦即，狗尾及埋頭孔有助於在 安裝前“頭對尾地”以堆疊儲存多個緊固件，藉此增加狗尾與毗鄰緊固件頭部埋頭孔的機械接合而進一步增強相鄰緊固件膛孔的同軸對齊以及大幅增加彎曲堆疊的阻力。
本發明的軸向空隙允許緊固件柄有較大的擴大超出尾端工件單元，以及也允許有不同尺寸之工件開孔的全部開孔填充用緊固件柄，(亦即，其中在安裝緊固件後，開孔完全填滿緊固件柄材料)，而不會導致“過度緊塞”，從而避免工件開孔中有過多拉削負載及過多應力。
此外，本發明在整個鉚接範圍內產生與尾端工件單元毗鄰的增大尾端形成物，以及緊固件可使用的整個鉚接範圍大於同等大小先前技術緊固件所提供的。
在本發明，緊固件柄有中央區，其特徵在於含有多個軸向“空隙”的遞增壁厚。軸向空隙係由柄膛孔的小直徑徑向向外延伸。
在頭部內，緊固件膛孔的直徑大於柄膛孔的小直徑，以及在這兩者之間有錐形過渡區。
該緊固件柄在緊固件頭部下的徑向擴大足以建立節點的孔洞填補，在此頂端工件單元的開孔大於尾端工件單元的開孔因而對於剪切運動有機械阻力。
本發明的空隙尺寸實質大於先前技術緊固件(例如，Avtronic與Rivscrew)所提供的以及以軸向為取向，這可提供在緊固件柄長度上不變的橫截面面積，在此其係擴大到最後一個工件單元。這保證徑向擴大程度與芯軸負載一致，而與鉚接厚度無關。
本發明提供比先前技術緊固件還大的鉚接範圍及公差給開孔直徑的變異。此外，該緊固件保證可孔洞填補頂端工件單元的過大開孔，導致節點剪切勁度(joint stiffness in shear)增加的顯著效益。
毗鄰最後一個工件單元的增大尾部形成物在整個鉚接範圍內可使用以及在拉伸負載下提供較大的機械阻力給節點分離。
圖式簡單說明
此時參考以下附圖描述僅供舉例說明的本發明具體實施例。
第1圖為裝入工件之先前技術緊固件的側視圖；第2圖為本發明緊固件在裝入工件之前的側視圖；第3圖為第2圖之緊固件的等角視圖；第4圖為第2圖之緊固件沿著直線IV-IV繪出的橫截面圖；第5圖為第2圖之緊固件沿著直線V-V繪出的橫截面圖；第6圖為第4圖之緊固件沿著直線VI-VI繪出的橫截面圖；第7圖為排列成堆疊之多個第2圖緊固件的側視圖；第8圖為第7圖之緊固件堆疊沿著直線VIII-VIII繪出的橫截面圖；第9a圖為裝入工件之第2圖緊固件的軸向橫截面圖，其中頂端工件單元有過大開孔直徑；第9b圖的軸向橫截面圖圖示裝入有最小鉚接厚度之工件的第2圖緊固件；第10a圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線Xa-Xa繪出的 橫截面圖；第10b圖為裝上之第9b圖緊固件沿著直線Xb-Xb繪出的橫截面圖；第11圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線XI-XI繪出的橫截面圖；第12圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線XII-XII繪出的橫截面圖；第13圖及第14圖圖示第2圖緊固件之一替代安裝方法；第15圖及第16圖圖示第2圖緊固件之另一替代安裝方法；第17圖圖示第2圖緊固件之另一替代安裝方法；第18圖圖示本發明緊固件之一替代具體實施例；第19圖為第18圖緊固件沿著直線XIX-XIX繪出的橫截面圖；第20圖為本發明緊固件之另一替代具體實施例的側視圖；第21圖為第20圖之緊固件沿著直線XXI-XXI繪出的橫截面圖；第22圖為第20圖之緊固件的等角視圖；第23圖為排列成堆疊之多個第20圖緊固件的側視圖；第24圖為第23圖緊固件之堆疊沿著直線XXIV-XXIV繪出的橫截面圖；以及第25圖根據本發明圖示緊固件、工件、工具鼻部(為求圖示簡潔省略其餘工具)及芯軸的橫截面圖。
較佳實施例之詳細說明
請參考第2圖至第6圖，根據本發明的緊固件2包括軸桿4、在軸桿4頭端8的徑向增大頭部6、以及包含尾環22、推拔尾10及狗尾62的末端區段60(圖示於第5圖)。尾環22及狗尾62皆平行於緊固件膛孔14的縱軸。
在頭部6下設有環狀頭下凹處42。設有穿透緊固件2的膛孔14，亦即，穿透頭部6、軸桿4及末端區段60。
在在頭端8、尾環22之間，裝設包含多個軸向栓槽18的帶栓槽區段16於柄膛孔14的內壁23上。栓槽18均由柄膛孔14的大直徑D徑向向內延伸至柄膛孔14的小直徑d，以及在軸桿4的頭端8及尾端12之間軸向延伸。該等栓槽18在膛孔14內壁23四周彼此等距隔開。栓槽18均為大體梯形，以及用軸向空隙40分開。
尾環22、推拔尾10及狗尾62各自包含實心壁，亦即，空心區段16不延伸進入尾環22，推拔尾10或狗尾62。
在頭部6正面5中設有埋頭孔26。埋頭孔26包含與緊固件膛孔14之縱軸平行的平坦環狀壁。埋頭孔26的直徑與狗尾62的外徑E相同，從而允許多個緊固件2“頭對尾地”排列成堆疊50，如第7圖及第8圖所示。
在埋頭孔26與每個栓槽18之間設有錐形過渡區段17。
用有鼻部100的工具與芯軸102(第25圖)來安裝緊固件2以固定包括第一在上面之工件單元32與第二在後面之工件單元34(亦即，離緊固件頭部最遠的工件單元)的工件30。芯軸102有最大直徑M(在此M大於緊固件膛孔14的小直徑d)的徑向增大頭部104，其係穿過緊固件2的膛孔14，使得芯 軸的徑向增大頭部104在緊固件柄4尾端12。緊固件2與芯軸102插入設於工件單元32、34的開孔36、38。工具鼻部100的錐形凹端面106用來壓在緊固件頭部6的半球形上表面7上。工具鼻部100用來拉扯芯軸102的頭部104穿過緊固件膛孔14。由於芯軸頭部104的直徑M大於緊固件膛孔的小直徑d，芯軸在緊固件2柄4上產生徑向力，從而造成緊固件柄4徑向擴大，導致緊固件2的外壁20與工件開孔36、38壁完全接合。一旦緊固件柄4的外壁20已與工件開孔36、38壁接觸時，藉由拉扯芯軸頭部104穿過緊固件膛孔14產生的徑向力則造成栓槽18的冠部(crest)24被壓縮，從而造成栓槽18變形，以及使栓槽18的材料移入空隙40。因此，可防止緊固件2在工件開孔36、38中“過度緊塞”，因為緊固件2柄4只擴大足夠的數量以填充工件開孔。工件開孔36、38壁上可避免過多的徑向應力，因為緊固件栓槽18的材料在周向變形進入空隙40。
埋頭孔26容納藉由使增大芯軸頭部104穿過緊固件膛孔14來軸向拉伸它通過及進入緊固件頭部6的任何緊固件主體材料。此外，埋頭孔26控制緊固件2安裝時的拉削負載，以及避免過多緊固件材料由裝上緊固件頭部6的頂部拉出。
第9a圖圖示完全插入有最大鉚接厚度之工件30的緊固件2，以及第9b圖圖示完全插入有最小鉚接厚度之工件30的緊固件2。
用工具鼻部100之錐形凹端面106施加至緊固件頭部6之半球形上表面7的力造成頭部6被推向頂端工件單元32以 及頭部頂著頂端工件單元32稍微變平，以及藉此確保緊固件的夾持作用。頂著頂端工件單元32的頭部周邊21變平使得頭下凹處42的外徑減少，以及緊固件頭部6抵頂工件30的承壓面積增加。此外，工具端面106在緊固件頭部6上表面7上的承壓面積比先前技術快速緊固件的大藉此最小化在緊固件安裝期間對於緊固件頭部6表面的不合意凹陷或損傷。
冠部24在安裝期間被芯軸頭部106壓碎的程度取決於工件開孔的直徑。過大工件開孔會導致冠部24只被稍微地壓碎。這圖示於第11圖，其係圖示微幅壓碎的冠部24，以及微幅移入空隙40的冠部材料。如第12圖所示，有公稱直徑(亦即，小於第11圖的過大開孔)的開孔會導致冠部24的壓碎程度大於第11圖的過大開孔。
壓碎冠部24的移位材料被軸向空隙40接受。對於最小直徑的工件開孔，軸向空隙40會完全被移位冠部材料填滿。
尾環22有助於支撐栓槽18的末端。在尾環22，對於進一步的運動有較大的橫截面面積及阻力，因為此部份為實心環，因此可確保裝上緊固件有高最終抗拉強度。
有可能緊固件2及/或尾端工件單元34的開孔38與頂端工件單元32的開孔36不同心。在此情形下，栓槽18的冠部24各自會被在芯軸頭部104周邊四周的數量不同材料壓碎，從而仍可確保柄4與開孔36及38兩者之壁完全機械接合，儘管緊固件2及/或尾端工件單元開孔38對於及與頂端工件單元開孔36不同心，以及也可最小化芯軸在被拉扯穿過時的彎曲力。
第9a圖至第10b圖也圖示在安裝緊固件2時產生的增大尾部形成物44。在尾端工件單元34外，柄4可完全自由擴大(參考第10a圖及第10b圖)，因而產生與尾端工件單元34毗鄰以及與尾端工件單元34接觸(參考第10a圖)的“腳印”或增大尾部形成物44。由於增大尾部形成物44形成於尾端工件單元34附近及與其接觸，因此對於初始軸向運動可提供大幅增加的機械阻力，因為與先前技術緊固件相比在緊固時有拉伸負載。增大尾部形成物44經形成在給定鉚接範圍內可與尾端工件單元34毗鄰，如第9a圖及第9b圖所示。
在上述具體實施例中，軸向空隙由有梯形橫截面的多個栓槽提供。不過，在一替代具體實施例中，軸向空隙可有不同的橫截面。
在上述具體實施例中，該緊固件的安裝係藉由拉扯徑向增大芯軸頭部完全穿過緊固件膛孔14。不過，擴大緊固件柄4從而裝上緊固件2的替代方法係圖示於第13圖至第17圖。圖示於第13圖及第14圖的方法使用實心斷杆(solid breakstem)70，其係包含折斷點72、徑向增大頭部74以及在折斷點72、頭部74之間的填塞部份76，其中填塞部份76的直徑等於芯軸頭部104的最大直徑M，如同第一具體實施例。斷杆70與緊固件2插入工件單元32、34的開孔36、38。隨後用放置工具拉扯斷杆70穿過緊固件2，造成填塞部份76使緊固件柄4生管擴大，直到斷杆70的徑向增大頭部74接觸緊固件柄4尾端12，這造成施加至杆70的負載充分增加以造成杆70在折斷點72斷掉。第14圖圖示完全插入工件30的緊 固件2。填塞部份76仍在緊固件2柄4內以及額外有助於裝上緊固件的最終剪切強度。附加“倒鉤”、隆起或類似者(未圖示)可裝設於填塞部份的外表面上以提供增強阻力抵抗杆填塞部份76在折斷點72斷掉時的彈回以及抵抗填塞部份76在安裝後由緊固件2移開。
圖示於第15圖及第16圖的替代方法使用斷杆80，例如市售商標為Monobolt(英國專利第GB1538872號)者。該斷杆包含填塞部份82，其係具有空芯84、毗鄰填塞部份82的平行部份85、長柄88、以及在平行部份85、長柄88之間的折斷點86。形式為柱形唇片的鎖定環87可裝設於平行部份85與折斷點86毗鄰的末端。安裝緊固件於工件30的步驟包括將緊固件插入工件單元32、34的開孔36、38，該斷杆係插入柄4的膛孔14，使得該斷杆的填塞部份接觸緊固件柄4尾端12。然後，相對於緊固件2，拉扯長柄88從而造成斷杆填塞部份82進入緊固件柄4，同時造成緊固件柄4擴大以及由於有空芯84，填塞部份82向內小幅崩塌。拉扯長柄88直到斷杆80在折斷點86斷掉。
填塞部份82稍微向內崩塌考慮到工件開孔尺寸的變異，亦即，填塞部份82比第13圖及第14圖之斷杆70的實芯更柔順。因此，此安裝方法對於工件開孔直徑的差異可提供增強的容限。斷杆80可包括鎖定“環”特徵87，它在安裝緊固件時被迫貼著放置工具的鼻部，以及鎖定環87的材料徑向向外移入緊固件頭部的埋頭孔，如第16圖所示。該鎖定環從而提供裝上斷杆80在緊固件柄4之中的機械鎖定以 反抗填塞部份82在折斷點86斷掉時的彈回以及以及抵抗填塞部份86在安裝後由緊固件柄4移開。
圖示於第17圖的方法為“推拉”法，其中係經由頭部6驅動直徑大於緊固件膛孔14之直徑的實心插銷90進入緊固件2以擴大緊固件柄4。此插銷90可永久留在緊固件柄4中或可為放置工具的可移除部件，在這種情形下，插銷90四周可能需要支撐套筒(未圖示)以壓在緊固件頭部6上使得插銷90可由緊固件柄4卸下。
在如第18圖及第19圖所示的替代緊固件2’中，埋頭孔26’包含非平環狀壁。此具體實施例半徑減少在緊固件安裝時產生殘渣的可能性。在芯軸頭部穿經緊固件頭部6產生的拉削負載減少，同時保持足夠的抗拉強度。在安裝期間，有些緊固件柄4材料向後往工具移動；此材料由埋頭孔26’收容以及避免材料移到緊固件頭部5的正面上。
在如第20圖至第22圖所示的另一替代緊固件2”中，末端區段60只包含尾環22”與推拔尾10。在頭部6正面5的埋頭孔26”包含平坦的環狀錐形壁，使得該埋頭孔有離緊固件膛孔最遠的最大直徑X，以及最靠近緊固件膛孔的最小直徑x。因此，該埋頭孔的平均直徑大於緊固件膛孔的小直徑d。錐形頸部28設於埋頭孔26”、緊固件膛孔14之間，其中頸部28的最大直徑Y等於埋頭孔的最小直徑x，以及頸部28的最小直徑y等於緊固件膛孔的大直徑D。
第20圖至第22圖的緊固件可裝設成如第23圖及第24圖所示的堆疊50’備妥裝載於芯軸上或在放置工具內依次裝 在芯軸上。埋頭孔的最大直徑X，以及埋頭孔26”的斜角使得相鄰緊固件2’的推拔尾10至少部份可容納於埋頭孔26”及/或錐形頸部28中，使得緊固件2”可堆疊。
其他替代緊固件(未圖示於附圖)可包含上述埋頭孔及末端區段之具體實施例的組合。
2、2’、2”‧‧‧緊固件
4‧‧‧柄
5‧‧‧頭部正面
6‧‧‧緊固件頭部
7‧‧‧半球形上表面
8‧‧‧柄頭端
10‧‧‧推拔尾
12‧‧‧柄尾端
14‧‧‧膛孔
16‧‧‧空心區段
17‧‧‧錐形過渡區段
18‧‧‧軸向栓槽
20‧‧‧外壁
21‧‧‧頭部周邊
22、22”‧‧‧尾環
23‧‧‧內壁
24‧‧‧平坦化冠部
26、26’、26”‧‧‧埋頭孔
28‧‧‧錐形頸部
30‧‧‧工件
32‧‧‧第一，頂端工件單元
34‧‧‧第二，尾端工件單元
36、38‧‧‧工件開孔
40‧‧‧軸向空隙
42‧‧‧環狀頭下凹處
44‧‧‧腳印/增大尾部形成物
50、50’‧‧‧堆疊
60、60”‧‧‧末端區段
62‧‧‧狗尾
70‧‧‧實心斷杆
72‧‧‧折斷點
74‧‧‧頭部
76‧‧‧填塞部份
82‧‧‧替代填塞部份
84‧‧‧空芯
85‧‧‧平行部份
87‧‧‧鎖定環
88‧‧‧柄
86‧‧‧折斷點
90‧‧‧插銷
100‧‧‧工具鼻部
102‧‧‧芯軸
104‧‧‧芯軸頭部
106‧‧‧工具鼻部端面
D‧‧‧膛孔大直徑
d‧‧‧膛孔小直徑
X‧‧‧埋頭孔最大直徑
x‧‧‧埋頭孔最小直徑
Y‧‧‧頸部最大直徑
y‧‧‧頸部最小直徑
M‧‧‧芯軸最大直徑
第1圖為裝入工件之先前技術緊固件的側視圖；第2圖為本發明緊固件在裝入工件之前的側視圖；第3圖為第2圖之緊固件的等角視圖；第4圖為第2圖之緊固件沿著直線IV-IV繪出的橫截面圖；第5圖為第2圖之緊固件沿著直線V-V繪出的橫截面圖；第6圖為第4圖之緊固件沿著直線VI-VI繪出的橫截面圖；第7圖為排列成堆疊之多個第2圖緊固件的側視圖；第8圖為第7圖之緊固件堆疊沿著直線VIII-VIII繪出的橫截面圖；第9a圖為裝入工件之第2圖緊固件的軸向橫截面圖，其中頂端工件單元有過大開孔直徑；第9b圖的軸向橫截面圖圖示裝入有最小鉚接厚度之工件的第2圖緊固件；第10a圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線Xa-Xa繪出的橫截面圖；第10b圖為裝上之第9b圖緊固件沿著直線Xb-Xb繪出的橫截面圖；第11圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線XI-XI繪出的 橫截面圖；第12圖為裝上之第9a圖緊固件沿著直線XII-XII繪出的橫截面圖；第13圖及第14圖圖示第2圖緊固件之一替代安裝方法；第15圖及第16圖圖示第2圖緊固件之另一替代安裝方法；第17圖圖示第2圖緊固件之另一替代安裝方法；第18圖圖示本發明緊固件之一替代具體實施例；第19圖為第18圖緊固件沿著直線XIX-XIX繪出的橫截面圖；第20圖為本發明緊固件之另一替代具體實施例的側視圖；第21圖為第20圖之緊固件沿著直線XXI-XXI繪出的橫截面圖；第22圖為第20圖之緊固件的等角視圖；第23圖為排列成堆疊之多個第20圖緊固件的側視圖；第24圖為第23圖緊固件之堆疊沿著直線XXIV-XXIV繪出的橫截面圖；以及第25圖根據本發明圖示緊固件、工件、工具鼻部(為求圖示簡潔省略其餘工具)及芯軸的橫截面圖。
2‧‧‧緊固件
4‧‧‧柄
5‧‧‧頭部正面
6‧‧‧緊固件頭部
7‧‧‧半球形上表面
8‧‧‧柄頭端
10‧‧‧推拔尾
16‧‧‧空心區段
60‧‧‧末端區段
62‧‧‧狗尾

Claims (21)

  1. 一種用於固定由多個工件單元組成之工件的緊固件，該緊固件包含含有頭端及遠離該頭端之尾端的一柄，以及在該柄之頭端的一徑向增大頭部，以及延伸穿通該緊固件的一膛孔，其中該柄的內壁包含含有用各自在冠部到頂之多個栓槽隔開之多個空隙的一空心區段，該等空隙及栓槽係相對於該緊固件膛孔之縱軸在軸向上呈長形；其中該等栓槽具有大體呈梯形的橫截面；及其中該柄包含一介於該空心區段與該尾端之間的無空隙實心尾環，該無空隙實心尾環具有一外直徑大體上等於該空心區段中該柄的外直徑以及一內直徑大體上等於該空心區段之小直徑(d)。
  2. 如申請專利範圍第1項之緊固件，其中該等空隙有沿著該緊固件柄之長度不變的橫截面面積。
  3. 如申請專利範圍第1項之緊固件，其中該等空隙彼此距離相等。
  4. 如申請專利範圍第1項之緊固件，其中該緊固件頭部包含設於該頭部中遠離該緊固件柄之頂面的一埋頭孔，該埋頭孔有大於該緊固件之該膛孔之直徑的平均直徑。
  5. 如申請專利範圍第4項之緊固件，其中該埋頭孔包含一平坦環狀錐形壁。
  6. 如申請專利範圍第4項之緊固件，其中該埋頭孔包含一彎曲錐形環狀壁。
  7. 如申請專利範圍第4項之緊固件，其中該埋頭孔包含與該膛孔之縱軸平行的一平坦環狀壁。
  8. 如申請專利範圍第5項之緊固件，其中在該埋頭孔與該緊固件膛孔之間設有一錐形頸部。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中之任一項的緊固件，其更包含在該緊固件柄之尾端的一推拔尾。
  10. 如申請專利範圍第9項之緊固件，其更包含在該緊固件超出該推拔尾之尾端的狗尾(dog point)，該狗尾包含與該緊固件之縱軸平行的一直立環狀壁。
  11. 如申請專利範圍第1項之緊固件，其更包含在該緊固件之尾端的一狗尾，其中該狗尾包含軸線與該膛孔之縱軸平行的一直立壁。
  12. 如申請專利範圍第7或11項之緊固件，其中該狗尾的外徑與該埋頭孔的直徑相似。
  13. 如申請專利範圍第6項之緊固件，其中一錐形頸部係設於該埋頭孔與該緊固件膛孔之間。
  14. 一種用於安裝如申請專利範圍第1項之緊固件的方法，藉此可固定由第一經開孔工件單元及第二經開孔工件單元組成的一工件，該方法包括下列步驟：a)放置具有穿過該緊固件膛孔之一徑向增大頭部的一芯軸使得該芯軸之該徑向增大頭部毗鄰該緊固件柄的尾端；b)將該緊固件及該芯軸插入該第一經開孔工件單元及該第二經開孔工件單元的該等開孔中使得該緊固件 頭部接觸該第一經開孔工件單元；c)在該頭端支撐該緊固件同時抽拉該芯軸完全穿過該緊固件膛孔，藉此使該緊固件柄擴大進入該等工件單元之該等開孔，以及造成該等栓槽的冠部變形，以及造成該緊固件柄的尾端徑向增大而鄰近該第二經開孔工件單元。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中用包含壓在該緊固件頭部之上表面上之一錐形凹端面的一工具來完成步驟c)。
  16. 一種安裝如申請專利範圍第1項之緊固件的方法，藉此固定由第一經開孔工件單元及第二經開孔工件單元組成的一工件，該方法包括下列步驟：a)通過該緊固件膛孔，將包含一徑向增大頭部及一折斷點(breakneck)的一杆插入該緊固件使得該杆之該徑向增大頭部鄰近該緊固件柄的尾端；b)將該緊固件及該杆插入該第一經開孔工件單元及該第二經開孔工件單元之該等開孔使得該緊固件頭部接觸該第一經開孔工件單元；c)在該頭端支撐該緊固件同時相對於該緊固件頭部地拉扯該杆，藉此造成該杆頭部進入該緊固件柄之尾端從而使該緊固件柄徑向擴大進入該等工件單元之該等開孔，以及造成該等栓槽的冠部變形而頂著該杆頭部，以及造成該緊固件柄的尾端徑向增大而鄰近該第二經開孔工件單元；其中相對於該緊固件頭 部，拉扯該杆穿過該緊固件膛孔直到該杆在該折斷點斷裂。
  17. 一種安裝如申請專利範圍第1項之緊固件的方法，藉此固定由第一經開孔工件單元及第二經開孔工件單元組成的一工件，該方法包括下列步驟：a)將該緊固件插入該第一經開孔工件單元及該第二經開孔工件單元之該等開孔使得該緊固件頭部接觸該第一經開孔工件單元；b)將包含有一空芯之一填塞部份(plugging portion)、一長柄以及在該填塞部份與該長柄間之一折斷點的一斷杆插入該緊固件之該膛孔，使得該斷杆之該填塞部份接觸該緊固件柄的尾端；c)相對於該緊固件地拉扯該斷杆之該長柄，從而造成該斷杆填塞部份進入該緊固件柄，造成該緊固件柄擴大進入該等工件開孔，以及造成該等栓槽的冠部變形而頂著該填塞部份，以及同時造成該填塞部份向內崩塌；其中相對於該緊固件地拉扯該長柄直到該斷杆在該折斷點斷掉。
  18. 如申請專利範圍第16或17項的方法，其中該杆更包含在該折斷點與該填塞部份之間的一平行部份，以及其中，在步驟c)期間，使一鎖定環(locking skirt)由該平行部份徑向向外位移，藉此提供已安裝之該杆在該緊固件柄中的機械鎖定。
  19. 一種安裝如申請專利範圍第1項之緊固件的方法，藉此 固定由第一經開孔工件單元及第二經開孔工件單元組成的一工件，該方法包括下列步驟：a)將該緊固件插入該第一經開孔工件單元及該第二經開孔工件單元之該等開孔使得該緊固件頭部接觸該第一經開孔工件單元；b)驅動最大直徑大於該緊固件膛孔之最大直徑的一實心插銷經由該頭部進入該緊固件之該膛孔藉此以使該緊固件柄徑向增大而與該等工件開孔機械接合，以及造成該等栓槽的冠部變形而頂著該實心插銷。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其更包括以下後續步驟：用一支撐套筒壓在該緊固件頭部上，以及由該緊固件膛孔卸下該插銷。
  21. 一種用於固定由多個工件單元組成之工件的緊固裝置，該裝置包含一緊固件及一芯軸；該緊固件包含有頭端及遠離該頭端之尾端的一柄，以及在該柄之頭端的一徑向增大頭部，以及延伸穿透該緊固件的一膛孔；其中該柄的內壁包含有用各自在冠部到頂之多個栓槽隔開之多個空隙的一空心區段，該等空隙及栓槽係相對於該緊固件膛孔之縱軸在軸向上呈長形；其中該等栓槽具有大體呈梯形的橫截面；及其中該柄包含一介於該空心區段與該尾端之間的無空隙實心尾環，該無空隙實心尾環具有一外直徑大體上等於該空心區段中該柄的外直徑以及一內直徑大體上等於該空心區段之小直徑(d)。
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