[發明專利]用于過盈配合緊固件的圓角引入

有效

• 申請號: 201810021625.4
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108457958B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: B·A·辛普森;T·西斯科;T·E·哈貝爾;J·A·威爾金森
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F16B35/00
• 分類號: F16B35/00;F16B31/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

本發明提供用于過盈配合緊固件的圓角引入。一種組件，其包括：具有對準孔的第一和第二結構元件；緊固件，其占據孔的至少相應部分而不具有環繞的套筒；配合零件，其聯接至緊固件。緊固件包括：頭部；從頭部延伸的圓柱形桿部；包括外部突起的配合部；布置在桿部和配合部之間的過渡部。過渡部包括在桿部/引入相交部處與桿部相遇的第一圓角引入段和與第一圓角引入段相遇的第二圓角引入段。第一圓角引入段沿朝向配合部的第一軸向方向逐漸地彎曲并且具有第一輪廓，第一輪廓為具有第一半徑的圓弧，第二圓角引入段沿第一軸向方向急劇彎曲并且具有第二輪廓，第二輪廓為具有小于第一半徑的第二半徑的圓弧。配合部的最大直徑小于第二圓角引入段的最小直徑。

技術領域

該公開總體上涉及以這樣的方式使用緊固件固定兩個或更多個結構或工件(該結構或工件中的至少一個由復合材料如纖維增強塑料制成)，即：使得緊固件在它們位于層中的相應孔內實現高過盈配合。具體地說，該公開涉及過盈配合緊固件組件，該過盈配合緊固件組件包括螺栓或銷和配合零件(例如，螺母或套環)但是不包括圍繞緊固件的套筒。

背景技術

將多個材料層緊固在一起的通常做法是將這些層夾起來、鉆孔并且隨后將某種類型的緊固件插入這些孔內，由此將這些層固定在一起。這些緊固件通常以凈或間隙配合插入在層中的收納孔內。對于許多應用來說，這就足夠了。然而，當組裝結構經受循環載荷時，緊固件在它們孔內配合的變松將導致緊固件在它們孔內連續地作用。這又可能導致緊固件或者相鄰于具體孔的層的周圍區域微振磨損和疲勞問題。

為了解決上述問題，已知利用緊固件在孔中的高過盈配合能夠有效地防止由于組裝結構的循環載荷引起的大多數這種微振磨損。高過盈產生使移動減少的更緊密接合，結果使得抗疲勞性能增強。在許多情況下，將過大緊固件直接驅動到層中的收納孔內。通常，在組裝之前向緊固件和孔施加一些潤滑油以減少在將緊固件推到孔內時磨損趨勢。在其它情況下，以凈或間隙配合將套筒滑到孔內，之后利用或不利用潤滑油將過大緊固件驅動進去，以將套筒徑向膨脹，以便產生過盈配合狀態。

當前，對于在飛機生產中將復合機翼結構組裝起來而使用的緊固件主要有兩種主要解決方案；(1)套筒式螺栓系統；和(2)具有帽密封件的間隙配合緊固件。使用套筒式螺栓系統具有如下缺點：(a)零件需要復雜的安裝方法；(b)零件需要仔細小心地處理以防止損壞；和(c)系統在過程之中需要大量測量(導致組裝時間更長)。使用具有帽密封件的間隙配合緊固件具有如下缺點：(a)該系統容許接合撓曲隨著時間而增加，從而影響抗疲勞強度；和(b)施加密封帽時涉及的時間量增加了組裝時間。另外，在金屬飛機結構中使用的現有過盈配合方案對于減少安裝緊固件時的安裝力載荷來說可能并不是最佳的。高安裝力載荷會導致復合材料裂紋或過度分層。

期望提供一種用于安裝在復合材料中的改進的過盈配合緊固件，該緊固件減小安裝力載荷并且解決在前述段落中認識到的一個或多個缺點。

發明內容

下面詳細公開的主題涉及用于將兩個或更多個結構附裝在一起的過盈配合緊固件。每個過盈配合緊固件包括在桿部和外螺紋之間具有圓角引入段的緊固件。該圓角引入幾何形狀減小過盈配合孔中的安裝力，由此增加接合疲勞壽命，增強流體緊密性，并且減少對電磁效應的敏感性。圓角引入幾何形狀通過在將螺栓推動穿過待緊固結構時促進材料逐漸壓縮而實現上述內容。

根據至少一些實施方式，過盈配合緊固件包括具有布置在桿部和具有外部突起之間的過渡部的緊固件，該過渡部包括在桿部/引入相交部處與桿部相遇的第一圓角引入段和與所述第一圓角引入段相遇的第二圓角引入段。所述第一圓角引入段沿朝向所述配合部的第一軸向方向逐漸地彎曲并且具有第一輪廓，該第一輪廓為具有第一半徑的圓弧，并且所述第二圓角引入段沿所述第一軸向方向急劇彎曲并且具有第二輪廓，該第二輪廓為具有比所述第一半徑小得多的第二半徑的圓弧。換言之，所述緊固件在所述第一圓角引入段中的直徑從所述圓柱形桿部的直徑開始逐漸減小；并且所述緊固件在所述第二圓角引入段中的直徑從所述第一圓角引入段的最小直徑開始逐漸減小至所述第二圓角引入段圓柱形桿部的最小直徑。上述直徑是在垂直于所述緊固件的中心軸線的平面中測量的，而上述半徑是在與所述緊固件的中心軸線平行并相交的平面中測量的。