[发明专利]带花键的紧固件

说明书

本发明涉及用于将数个带孔口的工件构件固定在一起的快速紧固件。

快速紧固用RTM是一种众所周知的将工件构件固定在一起的方法，从而将具有空芯的紧固件（例如，铆钉）放置在该工件构件中的对准的孔口中，以及拉动带头芯轴穿过该紧固件的芯部以产生紧固件的柄的径向扩大以及小程度的紧固件轴向缩短。期望地，紧固件的柄的径向扩大可以实现工件构件中孔洞的孔洞填充。轴向缩短效应可以帮助向上朝着紧固件的头部拉动最后面的片体以封闭工件构件之间的间隙。

例如以商标Briv RTM（如英国专利第GB1323873号中所描述）及Chobert RTM可用的现有技术紧固件具有在中心区域具有均匀的壁厚的柄部。在这两种情况下，紧固件的柄尾端的壁厚增加；在Briv紧固件的情况下，其为增大的外径，而在Chobert紧固件的情况下，其为减小的渐缩形式的孔径。

这些现有技术紧固件通过拉动给定直径的芯轴穿过紧固件的内孔来安装，从而使得芯轴的径向增大的头部将柄的中心区域扩大到工件构件的孔口中。因此，径向扩大的程度受制于用于公称紧固件直径的芯轴头部的直径。

现有技术紧固件在工件孔径方面具有低度的公差，即，仅有限范围的工件孔径适应公称紧固件尺寸和单一头部直径芯轴。因此，在使用公称紧固件和特定头部直径芯轴时，工件孔径的两个可接受的极值之间存在窄的范围。

在现有技术紧固件的优化安装中，即，其中工件孔径在给定紧固件直径和芯轴头部直径的可接受的范围内，通过芯轴头部来扩大紧固件产生紧固件的柄与工件孔口的壁之间的机械接合，而没有“过度紧塞”（如下文解释的）。由后部工件构件（即，离紧固件的头部最远的工件构件）的孔口的壁所提供的约束对于后部工件构件相对于紧固件的柄的轴向运动产生径向力并且因此产生摩擦阻力。

然而，如果工件孔径小于现有技术紧固件的可接受范围，则安装紧固件需要过高的放置力，因为其会被过度紧塞在孔口中。这可能造成芯轴磨损或造成其它不良的效果，如紧固件的内孔产生残渣，或紧固件的头部变形，如向上挤出紧固件的内孔材料进入头部区域。

顶部工件构件（即，最靠近紧固件的头部的工件构件）的孔径常被配置成稍大于后部工件构件的孔口，以适应孔口间距误差。如果顶部工件构件的孔径大于现有技术紧固件的可接受范围，则紧固件的柄的扩大不会导致紧固件的柄与过大的工件孔口的壁之间的任何机械接合，从而导致接合处对在剪力负载下的运动产生低阻力。

为了补偿过大的工件孔口，可以使用过大的芯轴（即，具有过大的头部的芯轴）来安装紧固件。然而，风险是，过大的芯轴可能被误用于尺寸过小的工件孔口，从而导致由上述高放置力造成的问题。

图1示出了工件孔径大于特定紧固件直径和芯轴头部直径的可接受范围的问题，其示出了在铆接范围（grip range）的最下端安装到工件30中的现有技术紧固件2。该工件包括具有过大的孔口36的顶部工件构件32、以及具有可接受的孔口38的后部工件构件34。由于顶部工件构件32具有过大的孔口36，所以安装没有造成紧固件的柄4与过大的孔口36的壁之间的任何机械接合。

由于在该区域有较大的壁厚，所以经正确安装的现有技术紧固件显示出增大的尾端形成物。在最大铆接应用中，该增大的尾端形成物靠近后部工件构件的外表面，因此在经受拉伸负载时用于向接合点的运动提供支承及阻力。然而，在中度铆接或最小铆接的情况（如图1所示）下，增大的尾部形成物44远离后部工件构件34，因而无法在拉伸负载下协助抵抗工件构件32、34的初始分离；阻力必须几乎完全由摩擦力产生，该摩擦力来自于由具有均匀壁厚的紧固件的柄4的扩大的中心区域施加的径向压力。因此，中度铆接或最小铆接情况下分离阻力较小。

目前可获得的其它快速紧固件（如以商标Avtronic（RTM）及Rivscrew（RTM）可用的紧固件）的特征是在紧固件的柄的中心具有不均匀的壁厚。这些紧固件包括紧固件的柄的外部上的空隙，其形式分别为环状沟槽和螺旋螺纹。这些紧固件旨在扩大并嵌入工件中，其中工件构件包括与紧固件的材料相比相对软的材料。这些紧固件的环状或螺旋空隙导致可变地扩大到工件构件的孔口中，并且紧固件的柄与工件孔口的壁之间具有高度或低度的机械接合，因此不能保证紧固件的柄与工件孔口的壁之间一致且充分的接合。此外，这些现有技术紧固件导致在孔洞外周周围具有不一致的尺寸或分布的扩大的尾部形式。