模壓指示套環(huán)和使用該模壓指示套環(huán)的緊固件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種模壓指示套環(huán)和使用該模壓指示套環(huán)的緊固件，其中，所述套環(huán)包括：具有第一端、與第一端相對的第二端以及外徑的套環(huán)體；從套環(huán)體的第一端沿周向延伸并具有外徑的凸緣；以及在套環(huán)體的第一端過渡到凸緣的位置處形成的圓齒狀臺肩。當(dāng)模壓該模壓套環(huán)時(shí)，臺肩從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，從而使得臺肩與套環(huán)體的外徑和凸緣的外徑融合。當(dāng)臺肩處于其變形狀態(tài)時(shí)，它包括多個(gè)曲線部分，每個(gè)曲線部分都具有曲率半徑，該曲率半徑在套環(huán)的外徑周圍可視地指示套環(huán)的完全模壓。在套環(huán)體的外徑上并且鄰近第二端地設(shè)置的滾花是可變形的，并且提供了安裝工具的施加的可視指示。
【專利說明】模壓指示套環(huán)和使用該模壓指示套環(huán)的緊固件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本實(shí)用新型是于2013年I月24日提交的、發(fā)明名稱為“模壓指示套環(huán)”的美國專利申請N0.13/748,851的部分繼續(xù)申請，該申請的全文通過引用被結(jié)合在本文中，并且該申請涉及并要求了于2012年2月2日提交的、發(fā)明名稱為“模壓指示套環(huán)”的美國臨時(shí)專利申請N0.61/594，061的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)申請的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合在本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本實(shí)用新型涉及緊固件，尤其是涉及一種包括模壓指示套環(huán)的緊固件。

【背景技術(shù)】
[0004]通常被稱為鎖緊螺栓的兩件式模壓緊固件用于將多個(gè)工件固定在一起。典型的模壓型緊固件包括具有鎖定凹槽的銷構(gòu)件以及適于通過緊固件安裝工具被模壓進(jìn)銷構(gòu)件的鎖定凹槽中的模壓套環(huán)。該套環(huán)可以包括內(nèi)置墊圈或者凸緣，該墊圈或者凸緣承受由軟鋼或者鋁制成的工件中的高夾持載荷且不會出現(xiàn)嵌入情況。在許多應(yīng)用中，將套環(huán)安裝在中強(qiáng)度到高強(qiáng)度鋼上，這時(shí)不需要如在軟鋼或者鋁的情況時(shí)所需的那么大的承載面積。該套環(huán)還可以包括從套環(huán)凸緣延伸的凸起的檢查點(diǎn)，其由安裝工具標(biāo)出，以在視覺上指示套環(huán)的完全模壓和安裝性能。需要的是一種使用較少材料、并同時(shí)提供足夠的承載面積和完全模壓的可視指示的模壓套環(huán)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有模壓套環(huán)的緊固件，該模壓套環(huán)可為用戶提供完全模壓的可視指示，并且該模壓套環(huán)可減少制造所需的材料。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)包括:套環(huán)體，該套環(huán)體具有第一端、與第一端相對的第二端和外徑；從套環(huán)體的第一端沿圓周方向延伸且具有外徑的凸緣；以及圓齒狀臺肩，該圓齒狀臺肩在如下所述的地方形成，即，該地方鄰近從套環(huán)體的第一端過渡到凸緣的位置，其中，模壓套環(huán)適于經(jīng)受模壓，并且其中當(dāng)模壓套環(huán)被模壓時(shí)，臺肩從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中臺肩與套環(huán)體的外徑和凸緣的外徑融合。在一個(gè)實(shí)施例中，臺肩處于其變形狀態(tài)，過渡臺階包括曲線部分。在一個(gè)實(shí)施例中，曲線部分包括曲率半徑。在一個(gè)實(shí)施例中，套環(huán)體包括從該套環(huán)體的第一端延伸到第二端的孔，由該孔所限定的內(nèi)表面，以及從內(nèi)表面延伸的裝配突起。在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)還包括從包括低碳鋼、退火的低碳鋼以及未退火的低碳鋼所構(gòu)成的組中選擇出的至少一種材料。在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)為如冷鐓套環(huán)的套環(huán)。在一個(gè)實(shí)施例中，套環(huán)體包括在外徑上沿周向形成并鄰近其第二端的滾花。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，緊固件包括:銷構(gòu)件，該銷構(gòu)件具有細(xì)長的桿部，該桿部一端終止于頭部并且包括具有帶鎖定凹槽的多個(gè)螺紋的螺紋部分；以及模壓套環(huán)，該模壓套環(huán)包括具有第一端、與第一端相對的第二端和外徑的套環(huán)體，從模壓套環(huán)的套環(huán)體的第一端沿周向延伸并具有外徑的凸緣，以及形成在套環(huán)體的第一端過渡到凸緣的位置處的折痕臺肩，其中，模壓套環(huán)適于被模壓到銷構(gòu)件的螺紋部分的鎖定凹槽上，并且其中，當(dāng)模壓套環(huán)經(jīng)受模壓時(shí)，臺肩從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中臺肩與模壓套環(huán)的套環(huán)體的外徑和凸緣的外徑融合。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)包括:套環(huán)體，該套環(huán)體具有第一端、與第一端相對的第二端、外徑以及在外徑上沿周向形成并鄰近其第二端的滾花；凸緣，該凸緣從套環(huán)體的第一端沿周向延伸并且具有外徑；以及過渡臺階，該過渡臺階形成在所述套環(huán)體的第一端過渡到所述凸緣的位置處，其中，模壓套環(huán)適于經(jīng)受模壓，并且其中，當(dāng)模壓套環(huán)被模壓時(shí)，過渡臺階從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中過渡臺階與套環(huán)體的外徑和凸緣的外徑融口 ο
[0009]本實(shí)用新型的模壓指示套環(huán)與現(xiàn)有技術(shù)的模壓套環(huán)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)在于:在模壓之前，本實(shí)用新型的模壓指示套環(huán)的過渡部分能夠使該套環(huán)由較少的材料制造，并且在模壓后，本實(shí)用新型的模壓指示套環(huán)的曲線部分提供了該套環(huán)已受完全模壓并被安裝在銷構(gòu)件上以及工件彼此相互固定的可視指示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的緊固件的分解側(cè)視圖；
[0011]圖2為由如圖1所示緊固件使用的模壓套環(huán)的側(cè)視圖；
[0012]圖2A為顯示圖2中的細(xì)節(jié)2A的放大圖；
[0013]圖3為圖2所示模壓套環(huán)的俯視圖；
[0014]圖4為圖1所示緊固件在安裝狀態(tài)下的局部側(cè)面橫截面視圖，其中，出于比較的目的，使套環(huán)的一部分處于最小夾持位置，并使另一個(gè)相似套環(huán)的一部分處于最大夾持位置；
[0015]圖4A為顯示圖4中的細(xì)節(jié)4A的放大圖；
[0016]圖5為圖2中所示模壓套環(huán)的側(cè)視圖，其與用虛線示出的具有可比尺寸的現(xiàn)有套環(huán)的凸緣部分疊置并進(jìn)行對比；
[0017]圖6為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的模壓套環(huán)的透視圖；以及
[0018]圖7A和7B分別為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的模壓套環(huán)的側(cè)視圖和主視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]參考圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，緊固件10包括銷構(gòu)件12和模壓套環(huán)14，將該模壓套環(huán)14的尺寸和形狀制成可與銷構(gòu)件12匹配并且能被模壓到其上。在一個(gè)實(shí)施例中，銷構(gòu)件12包括一端終止于頭部18的細(xì)長的桿部16。在一個(gè)實(shí)施例中，桿部16包括具有多個(gè)帶鎖定凹槽24的螺紋22的螺紋部分20和具有多個(gè)牽拉凹槽28的牽拉部分26。在一個(gè)實(shí)施例中，銷構(gòu)件12由中碳合金鋼制成。在一個(gè)實(shí)施例中，銷構(gòu)件12為Grade8強(qiáng)度等級的螺栓。在其它實(shí)施例中，銷構(gòu)件12可以以本領(lǐng)域中已知的任何等級來表征，諸如，舉例而言，Grade2、Grade5、Grade8、Class8.8和Classl0.9。在其它實(shí)施例中，銷構(gòu)件12可以由本領(lǐng)域中已知的其它合適材料制成。在其它實(shí)施例中，銷構(gòu)件12可以由如Mercer等人申請的美國專利7，293，339中公開和描述的任何銷構(gòu)件組成，該專利通過引用全部結(jié)合在本文中。
[0020]參考圖2、2A和3，模壓套環(huán)14包括具有第一端32和與第一端32相對的第二端34的管狀套環(huán)體30，從第一端32起并且在第一端32處沿周向延伸的凸緣36，以及從第一端32延伸到第二端34的通孔38。在一個(gè)實(shí)施例中，套環(huán)體30包括大致均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，模壓套環(huán)14包括形成在從套環(huán)體30的第一端32過渡到凸緣36的位置處的徒變過渡臺階或者臺肩40。在一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階40為直線型的或者基本上為直線型的。在一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階40以與模壓套環(huán)14的縱向軸線X-X成大約為90度的角度A取向(參看圖2A)。在另一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階40以與軸線X-X成大約為120度的角度A取向。在另外一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階40以與軸線X-X成大約為135度的角度A取向。在另外一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階以與軸線X-X成落入如下所述范圍內(nèi)的角度A取向，S卩，所述角度A的范圍為從大約90度到大約135度。在一個(gè)實(shí)施例中，在未變形的狀態(tài)下，過渡臺階40可在視覺上指示和區(qū)分套環(huán)14的第一端32和第二端34，以便于進(jìn)行安裝。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14包括從套環(huán)14的內(nèi)表面44延伸的內(nèi)部裝配突起42。在一個(gè)實(shí)施例中，裝配突起42包括諸如在Dixon的美國專利4，867，625中示出的單螺紋，該專利通過引用全部結(jié)合在本文中。在一個(gè)實(shí)施例中，裝配突起42被設(shè)置在鄰近模壓套環(huán)14的套環(huán)體30的第二端34的地方。在另一個(gè)實(shí)施例中，裝配突起42被設(shè)置在鄰近模壓套環(huán)14的套環(huán)體30的第一端32的地方。下面將對裝配突起42的目的和功能進(jìn)行說明。在另一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14不需要包括裝配突起42。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14由低碳鋼制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14由未退火的低碳鋼制成。在另外一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14由退火的低碳鋼制成。在另外一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14為“如冷鐓套環(huán)”的套環(huán)并且不需要進(jìn)行熱處理，就如同在之前提及的Mercer等人的美國專利7，293，339中所公開和描述的那樣。如在本文中所使用的，術(shù)語“如冷鐓套環(huán)”是指例如經(jīng)過冷加工而應(yīng)變硬化的套環(huán)，而不是采用熱處理來改變硬度(例如淬火和回火；消除應(yīng)力；等等)。
[0023]參考圖4，在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)14和銷構(gòu)件12適于將多個(gè)工件46，48固定在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，將銷構(gòu)件12的桿部16插入工件46，48的通孔，并使頭部18抵靠工件46的一側(cè)50,而桿部16從工件48的一側(cè)52向外延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，將模壓套環(huán)14裝配在銷構(gòu)件12的桿部16上，由此使桿部16插入套環(huán)14的通孔38內(nèi)(如圖2和3所示)，而且裝配突起42通過螺紋接合銷構(gòu)件12的螺紋22，以將套環(huán)14初步保持在銷構(gòu)件12上。在一個(gè)實(shí)施例中，將模壓套環(huán)14裝配在銷構(gòu)件12上，直至套環(huán)14的凸緣36抵靠著工件48的側(cè)面52。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，銷構(gòu)件12的牽拉凹槽28適于由具有模壓砧(圖中未示出)的緊固件安裝工具的卡盤爪的嚙合齒夾持。在一個(gè)實(shí)施例中，緊固件安裝工具可以由在上述的Mercer等人的美國專利7，293，339中公開和描述的工具構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，該工具的模壓砧適于接合模壓套環(huán)14并在套環(huán)14和銷構(gòu)件12之間施加一個(gè)相對的軸向力，并且適于移動到套環(huán)14之上并將套環(huán)模壓進(jìn)銷構(gòu)件12的鎖定凹槽24中(圖中未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，在安裝過程中，套環(huán)14的過渡臺階40 (如圖2和2A所示)受到模壓并向內(nèi)變形到變形狀態(tài)。圖4示出了完全安裝在銷構(gòu)件12上的套環(huán)14，同時(shí)示出了當(dāng)用于固定較薄的工件46，48時(shí)的最小夾持和當(dāng)用于固定較厚的工件46，48時(shí)的最大夾持。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)套環(huán)14被完全且正確地安裝時(shí)，過渡臺階40 (處于其變形狀態(tài))被融合進(jìn)套環(huán)14的外徑中，如圖4所示，更具體地說，是被融合進(jìn)套環(huán)體30的外徑和凸緣36的外徑中，而且呈光滑連續(xù)的曲線部分54。在一個(gè)實(shí)施例中，曲線部分54提供了將套環(huán)14完全模壓并安裝在銷構(gòu)件12上以及將工件46，48互相固定的可視指示。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4A所示，曲線部分54具有曲率半徑R。在一個(gè)實(shí)施例中，對于1/2英寸的緊固件10而言，曲率半徑R為大約0.476英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，對于5/8英寸的緊固件10而言，曲率半徑R為大約0.595英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，對于3/4英寸的緊固件10而言，曲率半徑R為大約0.714英寸。當(dāng)完全安裝好時(shí)，凸緣36的尺寸和形狀使得可提供足夠的承載面積以在套環(huán)14未嵌入工件48中的情況下承受殘留的夾持載荷。在一個(gè)實(shí)施例中，由于減小凸緣39的尺寸，制造套環(huán)14所需的材料量要小于如圖5中的虛線所示的、制造本領(lǐng)域中已知的可比的帶凸緣套環(huán)56所需的材料量。在一個(gè)實(shí)施例中，獲得了大約10%到15%的材料減少。
[0025]圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的模壓套環(huán)114。模壓套環(huán)114的結(jié)構(gòu)和功能與套環(huán)14類似，但有如下區(qū)別。在一個(gè)實(shí)施例中，模壓套環(huán)114包括管狀套環(huán)體130，該套環(huán)體130具有第一端132和與第一端132相對的第二端134 ;從第一端132起并在第一端132處沿周向延伸的凸緣136 ；以及從第一端132延伸到第二端134的通孔138。在一個(gè)實(shí)施例中，套環(huán)體130包括從第一端132延伸到第一和第二端132，134的中間區(qū)域的圓齒狀/波浪形臺肩140。在一個(gè)實(shí)施例中，臺肩140包括相互交替的多個(gè)頂峰141和多個(gè)凹陷處143，如圖6所不,頂峰141和凹陷處143在視覺上產(chǎn)生臺肩140的多個(gè)部分。在一個(gè)實(shí)施例中，臺肩140的頂峰141和凹陷處143形成了梯形的波浪形。在其它實(shí)施例中，臺肩140的頂峰141和凹陷處143可以由其它形狀和尺寸組成。在一個(gè)實(shí)施例中，在安裝過程期間，模壓套環(huán)114的臺肩140受到模壓并向內(nèi)變形到變形狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)套環(huán)114被完全且正確地安裝好時(shí)，臺肩140 (處于其變形狀態(tài))，特別是頂峰141和凹陷處143被融合進(jìn)套環(huán)114的外徑中，并在其周圍表現(xiàn)為多個(gè)光滑連續(xù)的曲線部分(圖中未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，曲線部分圍繞套環(huán)114的外徑提供了套環(huán)14已經(jīng)完全被模壓并安裝在銷構(gòu)件12上以及將工件46，48互相固定的多點(diǎn)可視指示。如果一個(gè)或多個(gè)頂峰141和/或凹陷處143未被融合進(jìn)套環(huán)114的外徑中，那么這提供了套環(huán)114沒有被完全模壓的可視指示。
[0026]圖7A、7B示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的模壓套環(huán)214。模壓套環(huán)214的結(jié)構(gòu)和功能被設(shè)計(jì)成與套環(huán)14類似，除了套環(huán)體230包括在其外徑上沿周向形成并鄰近套環(huán)體230的第二端234設(shè)置的滾花231。當(dāng)將安裝工具施加在滾花231上時(shí)，滾花231是可變形的，甚至是在工具沒有完全模壓套環(huán)214的情況下，由此提供了工具是否根本未施加于其上的可視指示。在一個(gè)實(shí)施例中，在圖6中示出并如上所述的套環(huán)114包括滾花231 (圖中未示出)。
[0027]應(yīng)該理解的是，在本文中描述的實(shí)施例僅是示例性的，而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。所有這些變化和改進(jìn)都被規(guī)定為包括在由所附權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模壓指示套環(huán),包括: 套環(huán)體，所述套環(huán)體具有第一端、與所述第一端相對的第二端以及外徑； 凸緣，所述凸緣從所述套環(huán)體的所述第一端沿周向延伸并具有外徑；以及 圓齒狀臺肩，所述圓齒狀臺肩在鄰近所述套環(huán)體的所述第一端過渡到所述凸緣的位置處形成， 其中，所述模壓套環(huán)適于受到模壓，并且其中，當(dāng)所述模壓套環(huán)受到模壓時(shí)，所述臺肩從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中使所述臺肩與所述套環(huán)體的所述外徑和所述凸緣的所述外徑融合。
2.如權(quán)利要求1所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，當(dāng)所述臺肩處于其變形狀態(tài)時(shí)，所述過渡臺階包括曲線部分。
3.如權(quán)利要求2所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，所述曲線部分包括曲率半徑。
4.如權(quán)利要求1所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，所述套環(huán)體包括從所述套環(huán)體的所述第一端延伸到所述第二端的孔，由所述孔限定的內(nèi)表面，以及從所述內(nèi)表面延伸的裝配關(guān)起。
5.如權(quán)利要求1所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，所述模壓套環(huán)還包括至少一種從由低碳鋼、退火的低碳鋼以及未退火的低碳鋼構(gòu)成的組中選擇出的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，所述模壓套環(huán)為如冷鐓套環(huán)的套環(huán)。
7.如權(quán)利要求1所述的模壓指示套環(huán)，其特征為，所述套環(huán)體包括在所述外徑上沿周向形成并鄰近其第二端的滾花。
8.一種緊固件，包括: 銷構(gòu)件，所述銷構(gòu)件具有細(xì)長的桿部，所述桿部在一端終止于頭部并且包括具有帶鎖定凹槽的多個(gè)螺紋的螺紋部分；以及 模壓套環(huán)，所述模壓套環(huán)包括具有第一端、與所述第一端相對的第二端和外徑的套環(huán)體，從所述模壓套環(huán)的所述套環(huán)體的所述第一端沿周向延伸并具有外徑的凸緣，以及在所述套環(huán)體的所述第一端過渡到所述凸緣的位置處形成的圓齒狀臺肩， 其中，所述模壓套環(huán)適于被模壓到所述銷構(gòu)件的所述螺紋部分的所述鎖定凹槽上，并且其中，當(dāng)所述模壓套環(huán)被模壓時(shí)，所述臺肩從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中使所述臺肩與所述模壓套環(huán)的所述套環(huán)體的所述外徑和所述凸緣的所述外徑融合。
9.如權(quán)利要求8所述的緊固件，其特征為，當(dāng)所述臺肩處于其變形狀態(tài)時(shí)，所述臺肩包括曲線部分。
10.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其特征為，所述曲線部分包括曲率半徑。
11.如權(quán)利要求10所述的緊固件，其特征為，所述模壓套環(huán)的所述套環(huán)體包括從所述套環(huán)體的所述第一端延伸到所述第二端的孔，由所述孔限定的內(nèi)表面，以及從所述內(nèi)表面延伸的裝配突起。
12.如權(quán)利要求11所述的緊固件，其特征為，所述模壓套環(huán)還包括至少一種從由低碳鋼、退火的低碳鋼以及未退火的低碳鋼構(gòu)成的組中選擇出的材料。
13.如權(quán)利要求12所述的緊固件，其特征為，所述模壓套環(huán)為如冷鐓套環(huán)的套環(huán)。
14.如權(quán)利要求8所述的緊固件，其特征為，所述模壓套環(huán)的所述套環(huán)體包括在所述外徑上沿周向形成并鄰近其第二端的滾花。
15.—種模壓指示套環(huán),包括: 套環(huán)體，所述套環(huán)體具有第一端、與所述第一端相對的第二端、外徑以及在所述外徑上沿周向形成并鄰近其所述第二端的滾花； 凸緣，所述凸緣從所述套環(huán)體的所述第一端沿周向延伸并且具有外徑；以及過渡臺階，所述過渡臺階在所述套環(huán)體的所述第一端過渡到所述凸緣的位置處形成，其中，所述模壓套環(huán)適于被模壓，并且其中，當(dāng)所述模壓套環(huán)受到模壓時(shí)，所述過渡臺階從未變形狀態(tài)變形到變形狀態(tài)，其中使所述過渡臺階與所述套環(huán)體的所述外徑和所述凸緣的所述外徑融合。
【文檔編號】F16B19/08GK204099372SQ201420120990
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】羅伯特·J·克貝特 申請人:美鋁公司