[发明专利]用于过盈配合紧固件的圆角引入

说明书

本发明提供用于过盈配合紧固件的圆角引入。一种组件，其包括：具有对准孔的第一和第二结构元件；紧固件，其占据孔的至少相应部分而不具有环绕的套筒；配合零件，其联接至紧固件。紧固件包括：头部；从头部延伸的圆柱形杆部；包括外部突起的配合部；布置在杆部和配合部之间的过渡部。过渡部包括在杆部/引入相交部处与杆部相遇的第一圆角引入段和与第一圆角引入段相遇的第二圆角引入段。第一圆角引入段沿朝向配合部的第一轴向方向逐渐地弯曲并且具有第一轮廓，第一轮廓为具有第一半径的圆弧，第二圆角引入段沿第一轴向方向急剧弯曲并且具有第二轮廓，第二轮廓为具有小于第一半径的第二半径的圆弧。配合部的最大直径小于第二圆角引入段的最小直径。

技术领域

该公开总体上涉及以这样的方式使用紧固件固定两个或更多个结构或工件(该结构或工件中的至少一个由复合材料如纤维增强塑料制成)，即：使得紧固件在它们位于层中的相应孔内实现高过盈配合。具体地说，该公开涉及过盈配合紧固件组件，该过盈配合紧固件组件包括螺栓或销和配合零件(例如，螺母或套环)但是不包括围绕紧固件的套筒。

背景技术

将多个材料层紧固在一起的通常做法是将这些层夹起来、钻孔并且随后将某种类型的紧固件插入这些孔内，由此将这些层固定在一起。这些紧固件通常以净或间隙配合插入在层中的收纳孔内。对于许多应用来说，这就足够了。然而，当组装结构经受循环载荷时，紧固件在它们孔内配合的变松将导致紧固件在它们孔内连续地作用。这又可能导致紧固件或者相邻于具体孔的层的周围区域微振磨损和疲劳问题。

为了解决上述问题，已知利用紧固件在孔中的高过盈配合能够有效地防止由于组装结构的循环载荷引起的大多数这种微振磨损。高过盈产生使移动减少的更紧密接合，结果使得抗疲劳性能增强。在许多情况下，将过大紧固件直接驱动到层中的收纳孔内。通常，在组装之前向紧固件和孔施加一些润滑油以减少在将紧固件推到孔内时磨损趋势。在其它情况下，以净或间隙配合将套筒滑到孔内，之后利用或不利用润滑油将过大紧固件驱动进去，以将套筒径向膨胀，以便产生过盈配合状态。

当前，对于在飞机生产中将复合机翼结构组装起来而使用的紧固件主要有两种主要解决方案；(1)套筒式螺栓系统；和(2)具有帽密封件的间隙配合紧固件。使用套筒式螺栓系统具有如下缺点：(a)零件需要复杂的安装方法；(b)零件需要仔细小心地处理以防止损坏；和(c)系统在过程之中需要大量测量(导致组装时间更长)。使用具有帽密封件的间隙配合紧固件具有如下缺点：(a)该系统容许接合挠曲随着时间而增加，从而影响抗疲劳强度；和(b)施加密封帽时涉及的时间量增加了组装时间。另外，在金属飞机结构中使用的现有过盈配合方案对于减少安装紧固件时的安装力载荷来说可能并不是最佳的。高安装力载荷会导致复合材料裂纹或过度分层。

期望提供一种用于安装在复合材料中的改进的过盈配合紧固件，该紧固件减小安装力载荷并且解决在前述段落中认识到的一个或多个缺点。

发明内容

下面详细公开的主题涉及用于将两个或更多个结构附装在一起的过盈配合紧固件。每个过盈配合紧固件包括在杆部和外螺纹之间具有圆角引入段的紧固件。该圆角引入几何形状减小过盈配合孔中的安装力，由此增加接合疲劳寿命，增强流体紧密性，并且减少对电磁效应的敏感性。圆角引入几何形状通过在将螺栓推动穿过待紧固结构时促进材料逐渐压缩而实现上述内容。

根据至少一些实施方式，过盈配合紧固件包括具有布置在杆部和具有外部突起之间的过渡部的紧固件，该过渡部包括在杆部/引入相交部处与杆部相遇的第一圆角引入段和与所述第一圆角引入段相遇的第二圆角引入段。所述第一圆角引入段沿朝向所述配合部的第一轴向方向逐渐地弯曲并且具有第一轮廓，该第一轮廓为具有第一半径的圆弧，并且所述第二圆角引入段沿所述第一轴向方向急剧弯曲并且具有第二轮廓，该第二轮廓为具有比所述第一半径小得多的第二半径的圆弧。换言之，所述紧固件在所述第一圆角引入段中的直径从所述圆柱形杆部的直径开始逐渐减小；并且所述紧固件在所述第二圆角引入段中的直径从所述第一圆角引入段的最小直径开始逐渐减小至所述第二圆角引入段圆柱形杆部的最小直径。上述直径是在垂直于所述紧固件的中心轴线的平面中测量的，而上述半径是在与所述紧固件的中心轴线平行并相交的平面中测量的。