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用于具有自由旋轉(zhuǎn)特征的盲側(cè)緊固件和系統(tǒng)的單體螺釘、和用于制造及使用具有自由旋...的制作方法

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用于具有自由旋轉(zhuǎn)特征的盲側(cè)緊固件和系統(tǒng)的單體螺釘、和用于制造及使用具有自由旋 ...的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的緊固件實(shí)施例包括一個(gè)可自由平移的夾頭體,其在輔助結(jié)構(gòu)內(nèi)至少部分地平移,并且進(jìn)一步包括一個(gè)用于與所述夾頭體旋轉(zhuǎn)地接合的固定螺釘,以通過(guò)以抗旋轉(zhuǎn)裝置的方式實(shí)質(zhì)性制動(dòng)所述夾頭體將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動(dòng)。螺釘包括一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的特征,其在功能上而不是物理上使一個(gè)驅(qū)動(dòng)工具從所述夾頭體解耦。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于具有自由旋轉(zhuǎn)特征的盲側(cè)緊固件和系統(tǒng)的單體螺釘、和用于制造及使用具有自由旋轉(zhuǎn)特征的盲側(cè)緊固件和系統(tǒng)的方法

【發(fā)明內(nèi)容】

[0001]本發(fā)明涉及改進(jìn)的盲側(cè)(blindside)緊固件和系統(tǒng),其依賴(lài)于旋轉(zhuǎn)受限但自由平移的設(shè)置于例如緊固件殼體的輔助結(jié)構(gòu)中的夾頭體(collet body),還涉及用于制造和使用這種緊固件以及包括其的系統(tǒng)的方法。本發(fā)明的緊固件實(shí)施例包括上述的夾頭體,其在上述的輔助結(jié)構(gòu)內(nèi)至少部分地平移,并且進(jìn)一步包括一個(gè)用于與所述夾頭體旋轉(zhuǎn)地接合的固定螺釘,以通過(guò)以抗旋轉(zhuǎn)裝置的方式實(shí)質(zhì)性制動(dòng)所述夾頭體將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動(dòng),如下面所述。
[0002]根據(jù)本發(fā)明的緊固件還包括一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的特征或區(qū)域,其在功能上而不是物理上,從緊固件解耦緊固系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)工具(例如,氣動(dòng)工具)。這樣,在移除緊固件的操作期間,當(dāng)驅(qū)動(dòng)工具與緊固件接合時(shí),例如,驅(qū)動(dòng)工具的連續(xù)操作將既不允許緊固件部件的不期望的分離,也不對(duì)其部件造成例如在現(xiàn)有技術(shù)中使用硬性停止(hard stop)襯套緊固件的情況下的不可挽回的損害。
[0003]根據(jù)各種發(fā)明實(shí)施例的輔助結(jié)構(gòu)各包括兩部分抗旋轉(zhuǎn)裝置的一部分,其可見(jiàn)于形成在這樣的結(jié)構(gòu)中的孔上或內(nèi),且優(yōu)選特征為(a)非圓形特征(例如,一個(gè)平表面、一個(gè)狹槽或凹槽、棱、鍵或凸起等)。每個(gè)輔助結(jié)構(gòu)具有近端和遠(yuǎn)端,其中所述遠(yuǎn)端包括與其一體或與其附接的外工件接觸表面,以及優(yōu)選地與其一體或與其附接的兩部分平移制動(dòng)裝置的一部分。優(yōu)選地,在遠(yuǎn)端的孔口是圓形的,盡管該孔本身的橫截面輪廓可以是不同的,并且通常在其整個(gè)軸向延伸是一致的。然而,輔助結(jié)構(gòu)的某些實(shí)施例的外表面的特征為基本上圓柱形并且包括用于阻止?jié)撛诘恼T導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的工具接口,并由此為抗旋轉(zhuǎn)裝置(例如,用于接收扳手的刻面)提供機(jī)械基礎(chǔ),這樣的特征在有效地利用各種發(fā)明實(shí)施例的情況下不是必需的,因?yàn)橛糜谧柚節(jié)撛诘恼T導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的任何裝置構(gòu)成一可行裝置。為了方便,但不作為限制,術(shù)語(yǔ)“殼體”和其同義詞將代替詞組“輔助結(jié)構(gòu)”使用。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的夾頭體各包括兩部分抗旋轉(zhuǎn)裝置的另一部分,其優(yōu)選特征為(a)互補(bǔ)的非圓形特征(例如,一個(gè)平表面、一個(gè)狹槽或凹槽、棱、鍵或凸起等),并且還包括一個(gè)具有徑向可移位的指狀物的遠(yuǎn)端,每個(gè)指狀物優(yōu)選在其外表面上具有工件夾持元件并在其內(nèi)表面上具有螺紋接口。每個(gè)夾頭體還限定一具有內(nèi)螺紋部的中心軸向?qū)?zhǔn)的孔,優(yōu)選地在近端或鄰近近端。這些夾頭體的外尺寸和表面幾何形狀是這樣的,優(yōu)選它們除抗旋轉(zhuǎn)裝置(其可定位于所述夾頭體的近端)外的所有部分可平移地延伸經(jīng)過(guò)殼體遠(yuǎn)端(優(yōu)選地,近端定位的夾頭體抗旋轉(zhuǎn)裝置構(gòu)成平移制動(dòng)裝置的另一部分,并與殼體的一部分軸向干涉,其如先前所述的構(gòu)成平移制動(dòng)裝置的另一部分)。
[0005]各個(gè)發(fā)明實(shí)施例還各包括具有螺紋部、一個(gè)近端和一個(gè)遠(yuǎn)端的螺釘,其與所述夾頭體的螺紋部螺紋接合。此外,這些螺釘優(yōu)選與殼體相關(guān)聯(lián),例如,連接或固定,如在下面針對(duì)本發(fā)明的組件實(shí)施例描述的。然而不同于現(xiàn)有技術(shù),螺釘包括智能定位的直徑減小部分或形成為與夾頭體螺紋部不旋轉(zhuǎn)接合也不干涉的無(wú)螺紋部分(以下稱(chēng)為“自由旋轉(zhuǎn)區(qū)”)。所述自由旋轉(zhuǎn)區(qū)由朝向螺釘?shù)慕瞬⑶覂?yōu)選地朝向遠(yuǎn)端延伸的螺紋軸向限定,雖然這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明或其實(shí)施例的功能不是必需的;僅需要使得所述自由旋轉(zhuǎn)區(qū)鄰近近端的延伸螺紋,以使所述螺紋可以從夾頭體的螺紋解耦。此外,自由旋轉(zhuǎn)區(qū)還優(yōu)選為在殼體外面,從而最大化夾頭體移動(dòng)并最小化殼體的軸向長(zhǎng)度,盡管這樣的位置對(duì)于本發(fā)明或其實(shí)施例的操作不是必需的。
[0006]如果自由旋轉(zhuǎn)區(qū)不被螺紋部在兩側(cè)限定,則螺紋部的一端朝向螺釘?shù)慕硕硪欢顺蚵葆數(shù)倪h(yuǎn)端。如果自由旋轉(zhuǎn)區(qū)被螺紋部在兩側(cè)限定,則螺紋部可以說(shuō)具有從自由旋轉(zhuǎn)區(qū)延伸到螺釘?shù)慕说慕寺菁y段和從自由旋轉(zhuǎn)區(qū)延伸到螺釘?shù)倪h(yuǎn)端的遠(yuǎn)端螺紋段。每個(gè)所述段還包括近端和遠(yuǎn)端朝向端。
[0007]當(dāng)螺釘包括遠(yuǎn)端螺紋段且當(dāng)該螺紋段的尺寸設(shè)計(jì)成與夾頭體的螺紋螺紋接合時(shí),兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)被實(shí)現(xiàn):第一優(yōu)點(diǎn)允許螺釘可螺紋地插入夾頭體的近端,其如將在下面看到的顯著簡(jiǎn)化了本發(fā)明的組件實(shí)施例的創(chuàng)建。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在制造這種螺釘實(shí)施例的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)-適當(dāng)?shù)穆葆攦H需要例如通過(guò)車(chē)削或磨削被修改成具有自由旋轉(zhuǎn)區(qū);不需要其它處理。然而,所述螺釘?shù)倪h(yuǎn)端部還可以包括一個(gè)襯套或其它等同結(jié)構(gòu),作為遠(yuǎn)端螺紋段(例如,具有與螺紋部分大致相同的外徑的一個(gè)部分或區(qū)域)的整體或部分代替,或者在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的特征的前提下可以包括直徑減小部(螺紋或光滑)的延伸。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是,在其中所述螺釘?shù)倪h(yuǎn)端部的直徑小于其近端部的實(shí)施例中,可能需要修改所述夾頭體指狀物的遠(yuǎn)端,以保持適當(dāng)?shù)膹较蚺蛎浱匦浴?br>[0008]自由旋轉(zhuǎn)區(qū)的優(yōu)選位置可以通過(guò)考慮各種參數(shù)來(lái)確定。為了更好地理解這些參數(shù),本文使用以下定義。如前所述,每個(gè)夾頭體具有遠(yuǎn)端、近端和螺紋部。螺紋部還具有一個(gè)軸向長(zhǎng)度。如本文中所使用的,所述夾頭體遠(yuǎn)端被標(biāo)記為CEd,夾頭體近端被標(biāo)記為CEp,以及朝向其遠(yuǎn)端和近端的夾頭體螺紋部分別被標(biāo)記為CTd和CTp,而夾頭體螺紋部的軸向長(zhǎng)度被標(biāo)記為CTI。
[0009]各個(gè)螺釘包括類(lèi)似的部分。如本文中所使用的,螺釘遠(yuǎn)端被標(biāo)記為SEd,螺釘近端被標(biāo)記為SEp,并且所述螺釘?shù)某蚱溥h(yuǎn)端和近端的無(wú)螺紋部(自由旋轉(zhuǎn)區(qū))分別被標(biāo)記為SFd和SFp,而自由旋轉(zhuǎn)區(qū)的軸向長(zhǎng)度被標(biāo)記為SFI。關(guān)于螺釘?shù)穆菁y部或段,每一個(gè)都具有一個(gè)朝向遠(yuǎn)側(cè)的端部STd和一個(gè)朝向近側(cè)的端部STp以及一個(gè)軸向長(zhǎng)度STI。
[0010]如前所述的自由旋轉(zhuǎn)區(qū)的預(yù)期功能優(yōu)選地發(fā)生于當(dāng)CEd在距離殼體的遠(yuǎn)端最大距離處時(shí),并且當(dāng)所述夾頭體指狀物不被徑向向外偏轉(zhuǎn)時(shí)。因此,在該結(jié)構(gòu)中,所述夾頭體螺紋大致與自由旋轉(zhuǎn)區(qū)一致(即,夾頭體螺紋占據(jù)包括所述自由旋轉(zhuǎn)區(qū)的減小的直徑環(huán)形)。當(dāng)所述螺紋在耦合旋轉(zhuǎn)(例如順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn))中具有壓縮接觸時(shí),近端螺紋段STd端與CTp因此將發(fā)生接合。相反,如果所述旋轉(zhuǎn)與耦合方向(例如逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))相反,則即使具有壓縮接觸也不會(huì)發(fā)生接合。在優(yōu)選的實(shí)施例中,旋轉(zhuǎn)耦合可被優(yōu)化為剛好在螺釘?shù)倪h(yuǎn)端建立夾頭體指狀物的徑向向外偏轉(zhuǎn)之前發(fā)生,雖然這樣的功能對(duì)于各種發(fā)明實(shí)施例的操作不是必需的。
[0011]除了上述之外,許多緊固件實(shí)施例的特征為組件。本發(fā)明的組件實(shí)施例的特征在于將緊固件的部件保持在一起,即,夾頭體、螺釘和殼體。雖然可以使用許多模式來(lái)保持這些部件為一個(gè)組件,但是最常見(jiàn)的包括夾頭體和一個(gè)固定螺釘,所述夾頭體具有與殼體配合以防止所述夾頭體在遠(yuǎn)端方向上從其非預(yù)期地脫離的平移制動(dòng)裝置的一部分,其中所述殼體具有夾頭體平移制動(dòng)裝置的另一部分。
[0012]只要螺釘在基本意義上可以雙向平移通過(guò)所述夾頭體,根據(jù)本發(fā)明的組件實(shí)施例包括近端定位的頭部,該頭部具有的外徑大于夾頭體螺紋部的內(nèi)徑。這防止螺釘在遠(yuǎn)端方向上完全平移通過(guò)夾頭體的螺紋部,或者換句話說(shuō),防止所述夾頭體在近端方向上完全平移通過(guò)螺釘?shù)穆菁y部。替代的和/或額外的,平移制動(dòng)功能可以通過(guò)限制螺釘在殼體內(nèi)的平移而實(shí)現(xiàn),其有利地將螺釘-夾頭體平移與夾頭體的移動(dòng)隔離。因此,頭部可以用作與殼體優(yōu)選地同時(shí)在遠(yuǎn)端和近端方向上配合的螺釘平移制動(dòng)裝置的一部分,其中所述殼體具有螺釘平移制動(dòng)裝置的另一部分。在這方面,螺釘被保持固定于殼體內(nèi),例如當(dāng)螺釘被在遠(yuǎn)端方向上推動(dòng)時(shí)通過(guò)殼體在其近端的肩部保持,并且當(dāng)被在近端方向上推動(dòng)時(shí)通過(guò)可移除的保持環(huán)保持。使用可移除的保持環(huán)(或更一般的保持元件或保持裝置)允許經(jīng)由所述殼體的近端無(wú)論是作為一個(gè)組件或相繼地將所述夾頭體和螺釘插入所述殼體內(nèi)和從所述殼體移除所述夾頭體和螺釘,雖然可移除這些部件不是本發(fā)明的必需考慮)。作為這種裝置的結(jié)果,所述殼體優(yōu)選協(xié)同地防止夾頭體在遠(yuǎn)端方向上過(guò)度地平移,而螺釘頭防止夾頭體在近端方向上過(guò)度地平移,并且所述殼體優(yōu)選協(xié)同地防止螺釘頭同時(shí)在遠(yuǎn)端和近端方向上過(guò)度地平移。
[0013]這種組件實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)使用充當(dāng)螺釘平移制動(dòng)裝置的殼體部分的一個(gè)組裝后保持器元件來(lái)促進(jìn)(近端方向)。該組件可以通過(guò)將夾頭體的遠(yuǎn)端插入殼體的近端來(lái)實(shí)現(xiàn),其中螺釘?shù)穆菁y遠(yuǎn)端可與其螺紋接合,或該接合可以在殼體外部實(shí)現(xiàn),并且組裝部件然后可以被插入到所述殼體內(nèi)。在任一情況下,一個(gè)環(huán)、套環(huán)或其他產(chǎn)生肩部的保持器元件可以永久地或可移除地與殼體相關(guān)聯(lián),以防止所述螺釘從所述殼體本體意外地解除關(guān)聯(lián)。應(yīng)當(dāng)注意的是,工具接口適配器也可以充當(dāng)組件保持器元件:在這樣的實(shí)施例中,所述元件包括在其一側(cè)上的第一驅(qū)動(dòng)元件,其與螺釘接合(取決于實(shí)施方式,該接口適配器可以增大或者可以替換螺釘?shù)念^部);以及,第二驅(qū)動(dòng)元件,其與旨在將旋轉(zhuǎn)施加于緊固件組件的外部工具接合。
[0014]在許多這些組件實(shí)施例中,螺釘平移制動(dòng)裝置包括一個(gè)推力區(qū),以允許所述螺釘相對(duì)于殼體在近端和遠(yuǎn)端平移制動(dòng)限制(例如,螺釘頭部,以及近端和遠(yuǎn)端平移制動(dòng)裝置)之間軸向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)引入該軸向間隙,可以建立和保證夾頭體螺紋與螺釘螺紋之間的脫開(kāi),并且可以容易地確定該脫離的測(cè)定(例如,當(dāng)螺釘頭部在推力區(qū)內(nèi)平移時(shí)該組件的晃動(dòng)提供了清晰可聽(tīng)的咔嗒聲,當(dāng)配對(duì)的螺紋彼此重疊時(shí)和/或螺釘頭部可見(jiàn)為更靠近殼體近端時(shí)所述組件繼續(xù)脫耦旋轉(zhuǎn)連同壓縮偏轉(zhuǎn)一起產(chǎn)生了可聽(tīng)的咔嗒聲)。
[0015]應(yīng)當(dāng)理解的是,自由旋轉(zhuǎn)區(qū)在螺釘上的位置和推力區(qū)相對(duì)于所述螺釘?shù)南鄬?duì)位置(以及它的軸向位移)是相關(guān)并且受約束的。具體地,當(dāng)所述夾頭體在其最大允許伸展位置時(shí),所述夾頭體CTp和可接合的螺釘STd之間的最大軸向距離必須比殼體的近端和遠(yuǎn)端平移制動(dòng)裝置之間的有效軸向距離(與螺釘行程距離有關(guān)的軸向間隙)更小。這同時(shí)確保各個(gè)螺紋解耦和再耦接。
[0016]為了本專(zhuān)利的目的,如可在本文中使用的且當(dāng)作舉例的術(shù)語(yǔ)“區(qū)域”、“邊界”、“部分”、“部”、“表面”,“區(qū)”和它們的同義詞、等價(jià)物和復(fù)數(shù)形式,旨在提供針對(duì)所描述的制品和/或過(guò)程的描述性參考或界標(biāo)。這些以及類(lèi)似或等價(jià)的術(shù)語(yǔ)并不旨在,也不應(yīng)被推斷為,界定或限定所引用的制品和/或過(guò)程的本身的元素,除非明確規(guī)定如此,或從使用所述術(shù)語(yǔ)的多個(gè)附圖和/或上下文中表面地清楚可見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的緊固件組件的分解透視圖,特別地示出了一個(gè)夾頭體(局部剖面圖)、一個(gè)殼體本體、一個(gè)螺釘和一個(gè)保持環(huán);
[0018]圖1A是圖1中所示的夾頭體的放大圖;
[0019]圖2是具有局部剖面圖的圖1所示的夾頭體的平面正視圖,特別地示出了夾頭體的腿部的截面輪廓;
[0020]圖3是以延伸或正常狀態(tài)所示的圖1中的緊固件組件的透視圖,其中,螺釘完全在緊固件的夾頭體和殼體內(nèi);
[0021]圖4是以縮回或夾緊狀態(tài)所示的圖1中的緊固件組件的透視圖,其中,夾頭體被平移地縮回到所述殼體內(nèi),且所述螺釘已經(jīng)使所述夾頭體指狀物徑向偏轉(zhuǎn);
[0022]圖5是圖1的緊固件組件的部分截面?zhèn)纫晥D,特別地示出了其中所述夾頭體螺紋不與螺釘接合時(shí)的自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài),以及螺釘近端在緊固件殼體內(nèi)的相對(duì)位置;
[0023]圖6示出了圖4中從螺釘近端施加到其上初始軸向偏壓從而所述螺釘與夾頭體螺紋接合之后的實(shí)施例;
[0024]圖7示出了圖6中初始螺釘旋轉(zhuǎn)、其中所述夾頭體已經(jīng)朝最大收縮方向部分平移且所述夾頭體指狀物剛好完全徑向膨脹之后的實(shí)施例;
[0025]圖8示出了圖9中所述夾頭體已經(jīng)平移到最大收縮位置的實(shí)施例;
[0026]圖9是以圖像和文字描述圖5和6中的緊固件組件(以及替換性實(shí)施例)的狀態(tài)的復(fù)合圖示。
[0027]圖10是以圖像和文字描述圖7和8中的緊固件組件的狀態(tài)的復(fù)合圖示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單邊緊固件,包括: 一個(gè)輔助結(jié)構(gòu),其限定一個(gè)孔和兩部分抗平移裝置的第一部分; 一個(gè)夾頭體,其在輔助結(jié)構(gòu)的孔內(nèi)至少部分地平移,并且具有兩部分抗旋轉(zhuǎn)裝置的第二部分,該第二部分與其第一部分可操作地接合從而所述夾頭體在夾頭體孔的一部分內(nèi)自由地平移,但被阻止在其中的實(shí)質(zhì)性旋轉(zhuǎn);和 一個(gè)螺釘,其被固定地保持在所述輔助結(jié)構(gòu)中以用于與所述夾頭體旋轉(zhuǎn)地接合,從而將其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成夾頭體的平移運(yùn)動(dòng),其中所述螺釘包括用于接收由一個(gè)驅(qū)動(dòng)工具施加的旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動(dòng)工具的接口, 其特征在于,所述螺釘包括一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的特征,其在功能上而不是物理上使所述驅(qū)動(dòng)工具從所述夾頭體解耦。
【文檔編號(hào)】F16B13/06GK106030125SQ201580008969
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月18日
【發(fā)明人】T·D·麥克盧爾
【申請(qǐng)人】森契克斯公司
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