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单面紧固件

阅读：622发布：2020-05-11

IPRDB可以提供单面紧固件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及单面紧固件。具体而言，公开了一种紧固件，其包括带有螺纹开孔的螺母，螺母包括在一端的头部、圆柱形外表面和在另一端的渐缩斜面；螺栓，其包括头部、与螺纹开孔接合的螺纹部分、螺纹头部旁边的凹部，以及螺纹与凹部之间的扩大的柄部，其中凹部的外径小于螺母的螺纹开孔的大径，且其中柄部的外径大于螺栓螺纹的大径；以及套筒，其带有定位在渐缩斜面与螺栓头部之间的无螺纹开孔，其中一端卷曲到凹部中，使得卷曲的套筒开孔的内径小于螺栓上的螺纹的大径。，下面是单面紧固件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种紧固件，包括：

螺母，其限定沿纵轴线穿过所述螺母的内部带螺纹的圆柱形开孔，其中所述螺母包括在第一端的螺母头部、圆柱形外表面以及在第二端的外部渐缩斜表面；

螺栓，其包括螺栓头部、外部带螺纹的部分、所述螺栓头部附近的第一凹部，以及定位在所述外部带螺纹的部分与所述第一凹部之间的扩大的柄部，其中所述第一凹部的外径小于所述内部带螺纹的圆柱形开孔的大径，其中所述扩大的柄部的外径大于所述外部带螺纹的部分的大径，且其中所述外部带螺纹的部分与所述内部带螺纹的圆柱形开孔螺纹地接合；以及限定无螺纹的圆柱形开孔的套筒，其中所述套筒在所述螺栓上定位在所述外部渐缩斜表面与所述螺栓头部之间，其中第一端卷曲到所述第一凹部中，使得所述第一端处的所述无螺纹的圆柱形开孔的内径小于所述外部带螺纹的部分的大径。

2.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述螺母进一步限定从所述第二端朝所述第一端延伸的无螺纹的圆柱形凹部，其中所述无螺纹的圆柱形凹部的内径大于所述扩大的柄部的外径。

3.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述无螺纹的圆柱形凹部的轴向长度比所述扩大的柄部的轴向长度更长。

4.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述无螺纹的圆柱形凹部的轴向长度比所述扩大的柄部的轴向长度更短。

5.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述螺栓还包括定位在所述扩大的柄部与所述外部带螺纹的部分之间的第二凹部。

6.根据权利要求5所述的紧固件，其特征在于，所述第二凹部的外径小于所述外部带螺纹的部分的小径。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述扩大的柄部限定与所述螺母对接的止挡肩部以阻挡所述螺栓相对于所述螺母在上紧方向上的进一步移动。

8.根据权利要求7所述的紧固件，其特征在于，所述螺栓还包括断裂凹槽，其中所述断裂凹槽定位成在所述止挡肩部与所述螺母对接以阻挡所述螺栓相对于所述螺母的进一步移动时断裂成与所述螺母头部大致齐平。

9.根据权利要求8所述的紧固件，其特征在于，所述断裂凹槽的远侧表面大致垂直于所述纵轴线。

10. 根据权利要求1-6, 8中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述螺栓头部限定渐缩抵靠表面。

11. 根据权利要求1-6, 8中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述套筒还在所述套筒的第二端限定扩大的圆柱形开孔，其中所述扩大的圆柱形开孔的内径大于所述无螺纹的圆柱形开孔的内径。

12.根据权利要求11所述的紧固件，其特征在于，所述紧固件还包括定位在所述扩大的圆柱形开孔中的插入物。

13. 根据权利要求1-6, 8, 12中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述扩大的柄部部分限定一个或多个凹槽。

14.一种紧固件，包括：

螺母，其限定沿纵轴线穿过所述螺母的内部带螺纹的圆柱形开孔，其中所述螺母包括在第一端的螺母头部、圆柱形外表面、在第二端的外部渐缩斜表面、从所述第二端朝所述第一端延伸的无螺纹的圆柱形凹部，以及定位在所述内螺纹与所述无螺纹的圆柱形凹部之间的所述圆柱形开孔中的第一肩部；

螺栓，其包括螺栓头部、外部带螺纹的部分、定位在所述外部带螺纹的部分与所述螺栓头部之间的扩大的柄部，以及所述扩大的柄部上的第二肩部，其中所述扩大的柄部的外径大于所述内部带螺纹的圆柱形开孔的大径，且其中所述外部带螺纹的部分与所述内部带螺纹的圆柱形开孔螺纹地接合，其中所述扩大的柄部的外径小于所述无螺纹的圆柱形凹部的内径；以及限定无螺纹的圆柱形开孔的套筒，其中所述套筒在所述螺栓上定位在所述外部渐缩斜表面与所述螺栓头部之间，其中所述套筒适于在所述螺栓相对于所述螺母上紧时形成盲侧膨径，且其中所述第一肩部和所述第二肩部适于在所述盲侧膨径完全形成时抵靠和阻挡所述螺栓相对于所述螺母在上紧方向上的进一步移动。

15.根据权利要求14所述的紧固件，其特征在于，所述无螺纹的圆柱形凹部的轴向长度比所述扩大的柄部的轴向长度更短。

16.根据权利要求14-15中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述螺栓还包括定位在所述扩大的柄部与所述外部带螺纹的部分之间的凹部。

17.根据权利要求14-15中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述螺栓还包括断裂凹槽，其中所述断裂凹槽定位成在所述第一肩部和所述第二肩部抵靠以阻挡所述螺栓相对于所述螺母的进一步移动时断裂成与所述螺母头部大致齐平。

18.根据权利要求14-15中任一项所述的紧固件，其特征在于，所述扩大的柄部部分限定一个或多个凹槽。

说明书全文

单面紧固件

技术领域

[0001] 本公开内容涉及在安装之后在结构的盲侧上具有大的承受表面的单面紧固件。

背景技术

[0002] 由Monogram Aerospace Fasteners(申请人)销售的Composi-Lok ®紧固件已经使用了超过30年。Composi-Lok ®紧固件是单面紧固件，其提供在较大面积上分配承受负载的大盲侧膨径，这在广泛利用复合叠层的现代飞行器制造中证明是有用的。复合叠层能够经得住高负载，但在利用不充分地分配承受负载的一些常规紧固件紧固时会经历分层。通过提供大盲侧膨径，Composi-Lok ®紧固件将承受负载分配在大的面积上，克服了对复合物的破坏。特征性的大盲侧承载区域或"足迹"允许紧固件将很高的夹持负载给予结构，而不会破坏复合叠层。这还便于保持紧固的接头上的高预载的安装的紧固件。原来的Composi-Lok ®紧固件在1984年7月3日授予John D. Pratt的美国专利第4457652号中描述。

[0003] 由于Composi-Lok ®紧固件的引入，该紧固件已被改造以改变不同性能特征。原来的Composi-Lok ®紧固件并未使用驱动螺母，且适应高达0.050''的层叠范围。安装的折断容限(break-off tolerance)为-0.00''/+0.103''。第一个改变是增加六角驱动螺母的Composi-Lok II ®紧固件。接下来，开发出了Composi-Lok IIa ®紧固件来提供增大的有效作用抓持范围。尽管层叠范围仍为0.050''，但IIa紧固件提供了所需的机械性质，即使层叠在抓持部分上方超过0.025''或在抓持部分下方超过0.025''(假设有效的0.100''的操作范围)。Composi-Lok IIa ®紧固件包括对螺母的鼻角的改变且还改变了套筒的长度，这两者增大了盲侧凸起，其也增大了紧固件重量。

[0004] 接下来的发展是Composi-Lok 3 ®紧固件，其增加了对螺杆旋转的更好的摩擦控制以实现窄折断容限：+0.000''/ -0.030''。Composi-Lok 3 ®紧固件也称为齐平断裂(Flush Break)Composi-Lok紧固件。Composi-Lok 3 ®紧固件基于延长的Composi-Lok IIa ®紧固件，其带有增加重量和增大盲侧凸起的相同后果。这后面是Composi-Lite ®紧固件，其以用于节省安装重量的钛螺杆替换了齐平断裂Composi-Lok紧固件中的标准A286 SS螺杆。

发明内容

[0005] 本文公开的改善的紧固件的目的在于改善Composi-Lok ®家族的紧固件的若干特征，同时保持特征性的大盲侧膨径、安装的预载和所得的特征性能。尽管这些改善针对Composi-Lok ®家族的紧固件，但应当理解的是，这些改善可应用于其它类型的紧固件，且不期望下文提出的权利要求限于Composi-Lok ®类型的紧固件。

[0006] 本公开内容的一个目的是一种单面紧固件，其在安装之后一致地提供齐平到下方齐平折断以消除二次刨平、铣削或磨削操作来满足空气动力学齐平性要求。

[0007] 本公开内容的另一个目的在于提供一种减轻重量的单面紧固件，其提供与原来的齐平断裂Composi-Lok ®紧固件相同的性能。

[0008] 本公开内容的又一个目的在于提供一种单面紧固件，其相比于原来的齐平断裂Composi-Lok ®在盲侧上凸出较少。

[0009] 本公开内容的另一个目的在于提供一种具有钛螺母和螺栓的单面紧固件，其具有与由A286不锈钢制成的螺栓相当的折断容限。

[0010] 本公开内容的另一个目的在于提供一种包括在安装之后限制拆卸的主动机械锁定的单面紧固件。

附图说明

[0011] 图1A为现有技术的单面紧固件的截面侧视图，图1B示出了在最小/最大安装状态中的图1A的紧固件。

[0012] 图2为改善的单面紧固件的第一实施例的侧立面视图。

[0013] 图3为沿线3-3截取的图2的大膨径单面紧固件的截面视图。

[0014] 图3A为沿线3-3截取的图3的放大截面视图。

[0015] 图4为图2的大膨径单面紧固件的截面视图，示出了在最小和最大层叠状态中的紧固件的安装的有限元分析。

[0016] 图5为在最小和最大层叠状态中的安装的紧固件的截面。

[0017] 图6为两个安装的大膨径单面紧固件的照片，一个处于最小层叠而另一个处于最大层叠。

[0018] 图7为图6的线图。

[0019] 图8为图2的安装的大膨径单面紧固件的截面视图，示出了内部构件的备选变形。

[0020] 图9为改善的单面紧固件的第二实施例的截面立面侧视图。

[0021] 图10为改善的单面紧固件的第三实施例的截面侧立面视图。

[0022] 图11为螺栓的备选实施例的侧立面视图。

具体实施方式

[0023] 现在将参照某些实施例，且将使用特定语言来描述其。然而，将理解的是，不期望由此限制本公开内容和权利要求的范围，构想出的本文所述的原理的此类变型、其它改型和其它应用将是本公开内容所涉及领域的技术人员正常想到的。在存在相同或相似的元件的若干图中，那些元件标有相同或相似的参考数字。

[0024] 参看图1A，现有技术的Composi-Lok 3 ®紧固件示为紧固件50。紧固件50包括螺母60、螺栓70、套筒80和驱动螺母90。螺母60包括渐缩端部62和头部64，螺栓70包括断裂凹槽72。套筒80包括保持插入物84且限定可变形的部分86的凹部82。

[0025] 参看图1B，紧固件50示为在最小/最大安装状态中，其中套筒80形成扩大的头部86'，且螺栓70在断裂凹槽72处折断。具体而言，图1B的左侧示出了以最小层叠安装来安装的紧固件50的一半，而图1B的右侧示出了以最大层叠安装来安装的紧固件50的相对的一半。

[0026] 下文公开的改善的紧固件寻求以若干方式改善紧固件50的功能性。首先，通过减小紧固件的长度来减轻紧固件的重量且减少安装期间和之后所需的盲侧空隙。紧固件50通常相当小，但单个飞行器可包括几千个紧固件。缩短紧固件的盲侧的长度可减轻紧固件的重量，这可为飞行器制造者寻求最小化其飞行器的重量中的重要考虑。

[0027] 缩短紧固件的盲侧的长度还减小安装所需的空隙，且增大安装之后可用的空隙。缩短的紧固件可安装在对于紧固件50起作用和安装之后过于小的空间中，盲侧膨径的高度减小，减小了与可能位于安装的紧固件50的盲侧附近的其它结构的干涉。例如，诸如机翼的结构中的内部空间。

[0028] 对应于紧固件50的一个商业产品设计成在一英寸的0.050(千分之几)(1.27mm)的层叠范围中操作，意味着特定紧固件50可结合其使用的最小层叠与最大层叠之间的0.050(千分之几)的差异，同时提供足够的盲侧膨径和所需的预载。如果紧固件在比额定最大层叠更厚的层叠中使用，则盲侧膨径可过大变形，有可能将紧固件的拉穿力或紧固件的预载减小至低于设计参数。如果紧固件用于比额定最小层叠更薄的层叠中，则盲侧膨径可不完全形成，又有可能将紧固件的夹持力减小到低于设计参数，且有可能减小盲侧膨径的尺寸和安装的预载。

[0029] 相比于紧固件50的第二改善在于一致的安装后外形。紧固件50包括断裂凹槽72，其在安装之后使螺栓70折断。在一些情形中，螺栓70的部分可突出超过头部64。一些安装需要空气动力学齐平，因而紧固件50的安装可能需要二次刨平、铣削或磨削操作来满足齐平性的要求。下文公开的紧固件的第二改善的功能在于一致地提供齐平到下方齐平折断来消除二次刨平、铣削或磨削操作的设计。

[0030] 相比于紧固件50的第三改善为盲侧膨径的一致形成。紧固件50依靠在安装中增大施加在特定点处的转矩来折断断裂凹槽72。在使用用于螺母60和螺栓70的一些材料(诸如钛)时，可能很难在螺母60中的精确位置处折断断裂凹槽72，使上文所述的齐平性问题复杂化，且导致套筒80中生成的膨径的量的不一致。如果断裂凹槽72太快折断，则膨径86'可能不会实现期望的足迹和所需的预载。相反，如果断裂凹槽72太迟折断，则膨径86'可能过度变形，又不能实现期望的足迹、所需的预载或螺栓70可部分地脱离套筒80，减小了安装的紧固件的强度。下文公开的紧固件的第三改善的功能是提供一致的膨径几何形状的设计。

[0031] 尽管本文公开的一些紧固件结合了多个改善，但这些改善并不依赖于彼此，即，关于减小长度的改善可在无关于更一致的断裂位置的改善的情况下应用，且反之亦然。

[0032] 现在参看图2-图3A，示出了紧固件100。紧固件100大体上包括螺母110、螺栓140、套筒170和驱动螺母190。紧固件100限定纵轴线LA且大体上关于纵轴线LA对称。这些构件在总体功能上对应于上文所述的紧固件50的螺母60、螺栓70、套筒80和驱动螺母90(带有下文所述的额外改善)。

[0033] 螺母110是带有第一端112和第二端114的大体上圆柱形的本体，其中大体上圆柱形的外表面118在第一端112与第二端114之间延伸。第一端112包括头部116，且第二端114包括渐缩端部120，其中渐缩端部120限定渐缩到一个点的大体上截头圆锥形状。螺母110限定通孔122，其在内部带有内螺纹124，且还限定内部不带螺纹的凹部126，凹部126限定定位在凹部126中的肩部128。凹部126限定在端部114中与纵轴线LA对准的大体上圆柱形的凹部。凹部126限定内径ND和纵向深度NRD。

[0034] 在所示实施例中，头部116构造成配合在工件中的埋头凹部内，且限定大体上截头圆锥形的渐缩头部形状。头部116还可包括扳紧表面130(未示出)以用于与工具或与驱动螺母190接合，这是本领域中公知的。在备选实施例(未示出)中，头部116可构造成在工件上方突出，且扳紧表面130可位于头部116的外部上。

[0035] 螺栓140包括头部142、螺纹部分144、凹部146、扩大的柄部150和凹部154。凹部146定位在头部142附近，其中头部142在面向螺纹部分144的一侧上限定渐缩抵靠表面148(其中渐缩抵靠表面148限定凹部146的一侧)。扩大的柄部150在凹部146附近。凹部154定位在扩大的柄部150与螺纹部分144之间，其中扩大的柄部150限定凹部154附近的肩部152。螺栓140还包括断裂凹槽156和与头部142相对的扳紧表面160。

[0036] 螺纹部分144具有螺纹大径MTD和螺纹小径RTD。凹部146具有外径BD1，其小于螺纹大径MTD。扩大的柄部150具有外径BD2，其大于螺纹大径MTD。扩大的柄部150还具有纵向长度BSL，其在所示实施例中比螺母110的纵向深度NRD更短。凹部154具有小于螺纹小径RTD的外径BD3。凹部126的内径ND大于扩大的柄部150上的外径DB2。凹部154提供螺纹部分144与肩部152之间的间隙，其可容纳碎屑(诸如来自制造)或制造之后的外部污染物，以限制碎屑可对如下文所述的肩部152的性能的任何影响。

[0037] 尽管扩大的柄部150示为带有连续光滑的壁的圆柱形特征，但将理解的是，不需要光滑的外壁。例如，柄部150可以可选地限定沿径向、沿轴向或螺线地定位的一个或多个凹槽。此凹槽可用于进一步减小紧固件100的重量。

[0038] 套筒170包括端部172和端部174，其中圆柱形开孔176和扩大的开孔部分180在端部174上，而卷曲部分178在端部172上，其中扩大的开孔部分180限定可变形部分182。套筒170可包括定位在可变形部分182的放大开孔部分内的插入物184。如果包括插入物184，则其可在渐缩端部120的末梢略微定位在插入物184内的情况下定位，以促进插入物184在安装时越过渐缩端部120。

[0039] 驱动螺母190包括接合部分192、内螺纹部分194和扳紧表面196。接合部分192构造成与扳紧表面130对接以一起旋转地约束驱动螺母190和螺母110。

[0040] 如图所示，紧固件100通过将套筒170置于螺栓140上且将螺母110拧到螺栓140上来组装，其中套筒160定位在渐缩端部120与头部142之间。就抵靠渐缩抵靠表面148的端部172而言，套筒170的端部172卷曲或冷加工到螺栓140的凹部146中，从而限定卷曲部分178。
这将套筒170俘获到螺栓140上且约束套筒170以免相对于螺栓140沿轴向移动。

[0041] 紧固件100构造成使得肩部128在期望的盲侧膨径形成之后抵靠肩部152。这限定了预定纵向位置，在该处，螺母110停止相对于螺栓140的前进，允许断裂凹槽158精确地轴向定位在螺栓140上，使得其在安装之后的折断之后与头部116齐平或略微在下方齐平。这提供了主动止挡，这可减小所需的制造公差，因为增大的安装转矩将不会引起盲侧膨径的过大变形。这允许用于断裂凹槽156的断裂转矩设计成逐渐升高(相比于断裂凹槽72)，以确保盲侧膨径一致地完全形成，其中所需的预载在断裂凹槽156折断之前施加。此外，当螺母110行进超过螺纹部分144使得肩部128一致地到达肩部152时，凹部154可有助于提供肩部
152相对于肩部128的一致间距。凹部154提供可容纳碎屑(诸如可在轧制螺纹部分144时形成的)的容积，以免干扰肩部128和肩部152之间的对接的可重复定位。

[0042] 由肩部128和152提供的主动止挡的另一个好处在于其允许使用钛螺栓和螺母，同时保持紧密的折断容限。钛螺栓和螺母易于咬住，且相比于A286螺母和螺栓(使用相同套筒)，需要相对较高的转矩来上紧。较高的合成安装转矩使得使用现有技术难以对折断定位进行良好控制。使用本文公开的主动止挡，申请人保持了相对紧密的0.030''的安装折断容限(相比于使用现有技术的0.103''的容限)。这允许了齐平断裂单面紧固件的进一步重量节省，因为钛比A286 SS显著更轻。

[0043] 现在参看图4，示出了紧固件100的最小和最大安装构造。图4的左侧示出了最小层叠构造，而图4的右侧示出了最大层叠构造。层叠构造是指紧固件100穿过其安装的工件102和104的厚度。如图4中所示，可变形部分182在安装时变形成盲侧膨径182'。如图4的右侧所示，套筒170在最大层叠安装中还形成凸部170'，其并未出现在最小层叠安装中。

[0044] 现在参看图5，示出了安装的紧固件100的截面。图5再次示出左侧的最小层叠构造和右侧的最大层叠构造。在最小层叠安装和最大层叠安装中，螺母110的渐缩端部120向内偏转从而形成变形末梢120'，其中最大安装构造相比于左侧的最小安装构造具有更显著的变形末梢120'。值得注意的是，在两种情况下，变形端部120'限定相比扩大的柄部150的外径BD2较小的直径。该安装特征有可能防止螺母110在安装之后与螺栓140分离。这将认作是有利的，因为如果螺母110能够退回，其可变为可破坏其所安装的结构(诸如发动机，其中紧固件100安装在发动机整流罩中)的碎屑。因此，当螺母110的渐缩120向内变形且形成变形端部120'时，这可有利地产生螺母110与螺栓140之间的机械联锁。

[0045] 变形端部120'的形成需要螺母110中的凹部126的纵向深度NRD比扩大的柄部150的纵向长度BSL更长，以便渐缩端部120在安装结束时在凹部146上至少部分地延伸。这是可选的特征。尽管并未特别地示出，但凹部126的纵向深度NRD可以可选地比扩大的柄部150的纵向长度BSL更短。

[0046] 简要参看图1B，套筒80的相对长度在图1B的现有技术的紧固件中相比于图4-图5中所示的套筒170更长。这表示对于相同直径的紧固件，使套筒170比套筒80更短。长度的减小来自总是重叠图1B中的螺栓的套筒的部分。所以，将安装的紧固件50与安装的紧固件100相比较，在安装时，螺栓的头部相比于紧固件50更接近紧固件100中的螺母。距离的该差异表示套筒170和螺栓140两者的缩短，以及紧固件的重量的相关联的减小。

[0047] 现有技术的紧固件50的额外长度提供至少两个性能特征。首先，其提供了套筒80的区域，其在螺母60的渐缩端部上并未向外变形，且因而预先设置成保持在螺栓70的头部上，而非使螺栓70拉穿。此外，假定用于套筒80的变形的纵向距离向套筒80提供了一些空间来压缩，以解决最大层叠构造来便于前述0.050英寸的层叠范围。相比于套筒80缩短套筒170通过上文所述的构件的构造来促进，使得套筒170优选由渐缩抵靠端面148固持，且预先设置为向外弯曲，且在最大层叠厚度安装时形成凸部170'，同时对于独立的紧固件保持
0.050英寸的总层叠范围的相等范围，且还避免在最大层叠安装中过度压缩膨径182'。此外，申请人发现，公开的构造有助于产生更一致的卷曲过程。现有的Composi-Lok ®紧固件包括卷曲在套筒的远侧端部上。然而，施加的特定量的卷曲通常操纵成改变独立紧固件的性能。公开的紧固件适当地表现，而不操纵施加的卷曲，导致了更一致的制造。

[0048] 图5再次在图5的左侧示出最大层叠构造中的凸部170'的形成。但在图5的左侧示出的最小安装构造中没有明显的等同凸部。申请人确定，带有卷曲到凹部146中的卷曲部分178的套筒170的构造在变形期间促进了凸部170'的形成。这认作是有利的，因为凸部170'的优先形成出现，替代了潜在的故障模式，诸如套筒170开始在头部142上被拉动，或盲侧膨径182'过度变形，或安装的预载不满足对于紧固件的要求。申请人确定，带有凸部170'的紧固件100满足所有所需的性能要求，包括安装的预载。

[0049] 相比之下，参看图1B，在最小和最大盲侧膨径86'之间存在差异。特别地，最大层叠状态(右侧)中的盲侧膨径86'具有略大于最小层叠状态(左侧)中的盲侧膨径86'的直径。尽管图1B中所示的紧固件50贯穿其整个特定安装范围满足所有性能要求，包括最小层叠状态和最大层叠状态，但看来紧固件100可更一致，在最小层叠状态与最大层叠状态的性能之间带有较少变化。

[0050] 现在参看图6和图7，以最小和最大层叠构造示出了安装的紧固件100的盲侧的侧立面视图，其中左侧示出了最小层叠盲侧膨径，且右侧示出了最大层叠盲侧膨径。图6为测试样本的照片，且图7为图6中所示的内容的线图。图6中所示的试件是对半切割以产生图5中所示的截面视图的试件。再次，凸部170'在最大层叠盲侧膨径中明显，且在最小层叠盲侧膨径中消失。

[0051] 参看图8，示出了紧固件100的备选变形。在一些情况中，诸如其中螺母沉孔深度NRD比螺母110中公开的更短，替代了在与如图5中所示的套筒170接触时向内偏转的渐缩端部120，渐缩端部120可作为备选嵌入套筒170中。在所示变形中，套筒170变为俘获在渐缩端部120与渐缩抵靠表面148之间，进一步将套筒170固定在所示位置。

[0052] 参看图9，单面紧固件的第二实施例示为紧固件200。紧固件200大体上包括螺母110、插入物184、螺栓240和套筒170。紧固件200不使用驱动螺母，但可以可选地如本领域中公知那样加入驱动螺母。螺母110和套筒170大体上符合上文关于紧固件100所述的螺母110和套筒170。

[0053] 螺栓240包括柄部250、螺纹部分244、肩部252和断裂凹槽256。紧固件200构造成使得肩部128在期望的盲侧膨径形成之后抵靠肩部252。这限定了预定纵向位置，在该处，螺母110停止相对于螺栓240的前进，允许断裂凹槽256精确地轴向定位在螺栓240上，使得其在安装之后的折断之后与头部116齐平或略微在下方齐平。

[0054] 参看图10，单面紧固件的第三实施例示为紧固件300。紧固件300大体上包括螺母310、螺栓340、套筒170和驱动螺母190。套筒170和驱动螺母190大体上符合上文关于紧固件
100所述的套筒170和驱动螺母190。

[0055] 螺母310为带有大体上圆柱形的外表面318的大体上圆柱形的本体。螺母310的一端包括头部316，且另一端包括渐缩端部320，其限定渐缩到点328的大体上截头圆锥形状。螺母310限定通孔，其在内部带有内螺纹324。

[0056] 在所示实施例中，头部316构造成配合在工件中的埋头凹部内，且限定大体上截头圆锥形的渐缩头部形状。头部316还可包括扳紧表面(未示出)以用于与工具或与驱动螺母190接合，如本领域中公知的那样。在备选实施例(未示出)中，头部316可构造成在工件上方突出，且扳紧表面330可位于头部316的外部上。

[0057] 螺栓340包括头部342、螺纹部分344、凹部346、扩大的柄部350和肩部352。凹部136定位在头部342附近，其中头部342在面向螺纹部分344的一侧上限定渐缩抵靠表面348(其中渐缩抵靠表面348限定凹部346的一侧)。扩大的柄部350在凹部346附近。扩大的柄部350限定螺纹部分344附近的肩部352。螺栓340还包括断裂凹槽356和与头部342相对的扳紧表面360。

[0058] 紧固件300可构造成使得点328在期望的盲侧膨径形成之后抵靠肩部352。这限定了预定纵向位置，在该处，螺母310停止相对于螺栓340前进，允许断裂凹槽356精确地轴向定位在螺栓340上，使得其在安装之后的折断之后与头部316齐平或略微在下方齐平。另一个备选构造是在无螺纹的圆柱形凹部时，螺母比螺杆的扩大的柄部的轴向长度更短，使得螺母的渐缩端部将不会在凹部146上延伸。

[0059] 参看图11，示出了螺栓440。螺栓440包括头部442、螺纹部分444、凹部446、扩大的柄部450和凹槽451。凹部446定位在头部442附近。扩大的柄部550在凹部546附近且包括多个凹槽451。在所示实施例中，凹槽451围绕扩大的柄部550沿径向定向且间隔开。凹槽451可提供一些重量节省，而不会不利地影响使用螺栓440的单面紧固件的性能。应当理解的是，凹槽451可不同地构造，包括但不限于沿扩大的柄部550的轴向长度，或以围绕扩大的柄部450的螺线螺旋。尽管未示出，但类似于螺栓140，螺栓440也可包括断裂凹槽和与头部442相对的扳紧表面。尽管并未连同螺栓140、240或340示出，但应当理解的是，凹槽451可按期望加至扩大的柄部150、250或350。

[0060] 本文所述的螺栓可由包括但不限于钛合金、A-286等和它们的组合的材料制成。可选地，其它材料可取决于应用而满足。用于本文的螺栓(驱动螺母)的扳紧平面或表面制造成由安装工具接合。在制造期间，一旦螺栓被热处理和清洁，螺栓应当利用干膜润滑剂(例如，酚醛树脂粘结剂中的二硫化钼润滑剂，其摸上去是干的)润滑，以减小螺栓和螺母的螺纹部分之间的对接处的摩擦。

[0061] 本公开内容的套筒可由任何可锻金属制成，例如，退火的AISI 304不锈钢。干膜润滑剂可施加至套筒的内表面以减小摩擦。套筒可通过逐渐的锻造操作或通过从条形原料加工来形成。作为备选，套筒可仅通过加工来产生。将套筒卷曲到螺栓上可利用如一般用于车床设备中的标准开槽夹头或利用夹头卷缩机执行。作为备选，可通过将套筒和螺栓组件推动穿过整形模来执行模锻。

[0062] 尽管本公开内容的紧固件描述为用于飞行器结构，但紧固件可用于其中可使用单面螺栓的任何应用，例如潜水器、赛车等中。

[0063] 如本文使用的"扳紧部分"和"扳紧表面"意在容纳可用于接合手动或自动工具的任何已知的表面，包括可由单向离合器或滚柱离合器接合的圆柱形表面。本文公开的单面紧固件可用于手动和自动应用两者中。使用圆柱形表面替代扳紧平面使得更容易与自动安装机器人一起使用单面紧固件。相反，在手动应用中，人类操作者熟练于调整配合几何扳手所需的部分，且几何扳手设备大体上比单向离合器更廉价。所以，其它应用使得其自身用于常规扳紧表面。

[0064] 关于断裂凹槽156、256或356，断裂凹槽的远侧端部(即，垂直于纵轴线LA)是平的，以最小化螺栓与螺母之间的螺纹接合。这可允许螺栓和螺母的长度最小化，同时仍满足抗拉强度要求(因此额外的重量节省特征)。凹槽或弱化区域的几何构造可改变，以控制断裂凹槽的折断特征。相反，如果断裂凹槽的末梢足够尖，其作用为应力集中，这可导致"脆弱"类型的折断。相反，如果断裂凹槽的末梢为足够圆角的或延长的，则在折断之前出现的塑性变形的量可增大，将折断转变成延性类型的撕开。对于断裂凹槽的期望的性能特征可通过平衡诸如螺栓材料和凹槽几何形状的考虑来找出。

[0065] 如本文使用的"上方"、"顶部"、"第二端"和"前侧"是指单面紧固件的头部侧，其包括螺栓和螺母的头部部分，这示为位于工件的可接近侧上。类似地，"底部"、"下方"、"第一端"和"后侧"是指穿过工件的单面紧固件的一侧，且可包括位于工件的盲侧上的螺栓、螺母和套筒的部分。

[0066] 附图和由此的图示按比例绘制，且表示0.258英寸(6.5mm)尺寸的单面紧固件。

[0067] 尽管附图和前述描述中详细示出和描述了本公开内容，但其将认作是在性质上是说明性而非限制性的，将理解的是，仅示出了某些特定实施例，且归入本公开内容的精神内的所有变化和改变都期望受保护。尽管申请人关于特定实施例描述了本公开内容的各种方面，但从本公开内容将明显的各种备选方案和改型在本文提出的本公开内容的范围和精神内。此外，应当理解的是，本文公开的实施例中的任一者的任何方面或类似方面或结构可组合或互换。

标题	发布/更新时间	阅读量
紧固件上料装置及其紧固件加工设备-专利编号CN108792530A	2020-05-13	374
一种紧固件-专利编号CN105864262A	2020-05-11	682
一种拉铆紧固件-专利编号CN110145525A	2020-05-12	627
单面紧固件-专利编号CN107202060A	2020-05-11	622
海工装备紧固件-专利编号CN106089937A	2020-05-12	740
海工装备紧固件-专利编号CN106089937B	2020-05-12	807
紧固件-专利编号CN101994740A	2020-05-11	237
紧固件的传力头-专利编号CN1204347C	2020-05-13	475
一种紧固件-专利编号CN107605923A	2020-05-11	96
紧固件的传力头-专利编号CN1423733A	2020-05-13	976

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