桶形螺母保持器

文档序号:64544 发布日期:2021-10-01 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 桶形螺母保持器 (Barrel nut retainer ) 是由 威廉·塔洛克 保罗·迪安 于 2021-03-29 设计创作,主要内容包括:一种用于将桶形螺母保持在部件的孔中的桶形螺母保持器,该保持器包括:本体,该本体适于配装在孔内并且在第一端部与第二端部之间延伸,并且其中,本体在第一端部与第二端部之间具有构造成接纳桶形螺母的间隙部;以及头部,该头部位于本体的第一端部处,头部适于坐置在孔的敞开端部上。(A barrel nut retainer for retaining a barrel nut in a bore of a component, the retainer comprising: a body adapted to fit within the bore and extend between the first and second ends, and wherein the body has a clearance portion between the first and second ends configured to receive the barrel nut; and a head at the first end of the body, the head adapted to sit on the open end of the bore.)

桶形螺母保持器

技术领域

本发明涉及桶形螺母保持器、包括该保持器和桶形螺母的桶形螺母组件、包括其中具有该桶形螺母组件的部件的组件、以及用于组装飞行器组件的方法。

背景技术

桶形螺母用于许多应用中,特别是用于航空航天工业中,在航空航天工业中,不希望紧固件的末端突出穿过部件的表面,或者不具有在其间螺母可以被上紧到紧固件上的可触及的相反表面。

组装通常涉及将桶形螺母放入部件的孔中,以使桶形螺母的螺纹通孔与穿过部件的紧固件对准。由于桶形螺母相对于紧固件的纵向轴线的旋转受到紧固件的限制,因此桶形螺母能够上紧到紧固件上。

然而,尽管桶形螺母相对于紧固件的纵向轴线的旋转在桶形螺母附接至紧固件时受到限制,但是当桶形螺母未附接至紧固件时,桶形螺母相对于其纵向轴线能够自由旋转并且能够沿其被放入的孔平移。这使得桶形螺母与紧固件的对准困难且费时。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于将桶形螺母保持在部件的孔中的桶形螺母保持器,该保持器包括:本体,该本体适于配装在孔内并且在第一端部与第二端部之间延伸,并且其中,本体在第一端部与第二端部之间具有构造成接纳桶形螺母的间隙部(aperture);以及头部,该头部位于本体的第一端部处,该头部适于坐置在孔的敞开端部上。

本发明的另一方面提供了一种桶形螺母组件,该桶形螺母组件包括:桶形螺母保持器;以及位于间隙部中的桶形螺母。

本发明的另一方面提供了一种组件,该组件包括:部件,该部件具有第一孔和垂直于第一孔的第二孔;桶形螺母组件,该桶形螺母组件能够插入第一孔中;以及螺栓,该螺栓能够插入第二孔中以与桶形螺母中的螺纹通孔螺纹接合。

本发明的另一方面提供了一种用于组装飞行器组件的方法,该方法包括:提供具有第一孔和垂直于第一孔并在第一孔的深度处截断第一孔的第二孔的第一部件;选择根据任一前述权利要求所述的桶形螺母保持器,其中,桶形螺母保持器基于第一孔的深度来选择,在该深度处,第二孔截断第一孔;将桶形螺母插入桶形螺母保持器中;将桶形螺母保持器和桶形螺母插入第一孔中,直到头部坐置在第一孔的敞开端部上并且桶形螺母的螺纹通孔与第二孔对准为止。

桶形螺母是具有本体的螺母,该本体具有垂直于本体的纵向轴线延伸穿过本体的螺纹通孔。桶形螺母通常被配装在第一部件的第一孔内,使得螺纹紧固件(例如螺栓)可以穿过第二部件中的孔、第一部件的垂直并截断第一孔的第二孔、并且进入安装在第一部件的第一孔中的桶形螺母的螺纹通孔中,以将第二部件紧固至第一部件。

桶形螺母保持器允许将桶形螺母在供给线的较早阶段(预)安装在组件和子组件内,从而有可能在组装的最后阶段期间节省大量时间。桶形螺母通过保持器牢固地保持在部件中,因此可以减少组装过程中单独部件的数目。该保持器还可以防止外来物在组装之前进入桶形螺母所要安装的孔中。桶形螺母保持器允许使用现有的桶形螺母,而无需修改现有的桶形螺母的设计,从而可以选择现成的桶形螺母,并且将其用于给定的孔中而无需扩大或以其他方式修改放置桶形螺母的孔。头部确保桶形螺母定位在孔中的所需的轴向位置中,并且从而可以容易地与对应的紧固件对准。

可选地,头部构造成覆盖孔的敞开端部以防止碎屑进入孔中。

可选地,头部包括用于与工具接合的工具接合部。通过这种布置,保持器和保持在保持器内的桶形螺母可以容易地旋转,以使桶形螺母与其对应的紧固件旋转地对准。

可选地,头部包括取向指示器,该取向指示器用于指示由保持器保持的桶形螺母相对于孔的取向。

可选地,间隙部构造成可释放地接合桶形螺母。

可选地,间隙部具有构造成与桶形螺母形成过盈配合的尺寸。

可选地,本体包括在本体的第一端部与第二端部之间延伸的肩部,其中,肩部包括垂直于在本体的第一端部与第二端部之间延伸的纵向轴线的通孔,该通孔构造成与桶形螺母的对应的螺纹通孔对准。

可选地,通孔与本体的第一端部和第二端部是等距的。

可选地,间隙部包括用于接纳桶形螺母的突起的凹部。配合的凹部和突起可以使桶形螺母在保持器的间隙部中对准。

可选地,桶形螺母保持器包括位于本体的第二端部处的尾部,其中,尾部是构造成在下述两个构型之间移动的夹:第一构型,在该第一构型中,夹的直径基本上等于或小于本体的直径,使得保持器能够移动穿过孔;以及第二构型,在该第二构型中,夹的直径大于本体的直径,使得尾部能够操作成相对于孔对保持器进行定位。可选地,处于第二构型的夹适于坐置在孔的与第一敞开端部相反的第二敞开端部上。通过这种布置,保持器可以可释放地配装在通孔内。

可选地,夹是朝向第二构型偏置的弹簧夹。通过这种布置,当进入和/或离开部件中的孔时,尾部可以在第一构型与第二构型之间移动,而无需直接操纵或触及夹,例如,当在不触及远端的情况下将保持器定位在盲孔或通孔中时。保持器可以简单地被推入孔中。

可选地,桶形螺母保持器包括塑料材料。塑料通常是可以快速大量制造并制成可接受的公差的轻质且便宜的材料。

可选地,桶形螺母保持器通过添加剂层制造或注射成型来制造。

可选地,保持器一体地形成,优选地形成为单个部件。通过将保持器形成为单件式部件,就不存在可能在组装期间丢失或错位的任何辅助部件。

可选地,部件具有一对相反的面,并且第一孔是在这一对相反的面之间延伸的通孔,其中,头部和尾部分别构造成与这一对相反的面中的相应的一个面接合。

可选地,组件是飞行器组件,并且部件是飞行器部件。保持器在飞行器组装过程中是特别有利的,部分是由于能够在将飞行器部件连结至另一飞行器部件之前将桶形螺母预安装在飞行器部件中(这可以形成飞行器组件或子组件的一部分)。在保持有桶形螺母的部件是供应商部件或被运输/输送到另一位置以用于连结至另一部件的情况下,这可能是特别有利的。

可选地,组件是汽车组件,并且部件是汽车部件。保持器对汽车组件是特别有利的,部分是由于快速移动的供应链和组装过程。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式,在附图中:

图1示出了飞行器的平面图;

图2A示出了具有后翼梁的翼盒,该后翼梁具有面向前的凸缘;

图2B示出了具有后翼梁的翼盒的后部,该后翼梁具有面向前的凸缘;

图3A示出了具有后翼梁的翼盒,该后翼梁具有面向后的凸缘;

图3B示出了具有后翼梁的翼盒的后部,该后翼梁具有面向后的凸缘;

图4示出了附接至翼盒的控制表面致动机构;

图5示出了控制表面致动机构的部件;

图6示出了根据第一示例的桶形螺母保持器;

图7A示出了在控制表面致动机构的孔内的桶形螺母保持器的侧视图;

图7B示出了在控制表面致动机构的孔内的桶形螺母的横截面;

图8A示出了根据第二示例的桶形螺母保持器;

图8B示出了根据第二示例的桶形螺母保持器的头部的端视图。

具体实施方式

图1示出了飞行器1,该飞行器1包括左舷固定机翼2和右舷固定机翼3以及具有机头5和机尾6的机身4。飞行器1是典型的喷气式跨音速客运飞行器,但是本发明也适用于多种固定机翼飞行器类型,包括商用、军事、客运、货运、喷气式、螺旋桨式、通用航空等,这些固定机翼飞行器具有附接至机翼或机身的任意数目的发动机9。

每个机翼2、3均具有悬臂结构,该悬臂结构的长度在翼展方向上从机翼根部7延伸至机翼梢端8,机翼根部7连结至机身4。机翼2、3在构造上是相似的,因此将参照附图详细描述仅左舷机翼2。

在下面的描述中,术语“前”针对的是朝向机翼的前缘11的部件,并且术语“后”针对的是朝向机翼的后缘12的部件。术语“向前”和“向后”应该相应地解释。特征件的位置可以相对于其他特征件来解释,例如,前部件可以被布置在另一部件的前侧上,但是朝向载体的后方。类似地,术语“上”和“下”指的是特征件相对于其他特征件的并根据飞行器1的法向取向的位置。

图2A示出了飞行器1的左舷机翼2的翼盒10的示意图。翼盒10是布置成支承机翼2上的大部分载荷的支承结构。翼盒10具有前翼梁13、后翼梁14、上覆盖件15和下覆盖件16,它们均各自在机翼2的基本上整个长度上延伸。上覆盖件15和下覆盖件16具有外部空气动力学表面。机翼3还包括被空气动力学成形以与翼盒10结合以形成翼型形状的本体的前缘结构(未示出)和后缘结构(未示出)。

前翼梁13和后翼梁14是“C形的”,每个翼梁13、14均包括面向内的凸缘13a、13b、14a、14b,面向内的凸缘13a、13b、14a、14b提供用于将翼梁13、14附接至覆盖件14、16的附接部。“面向内”是指凸缘朝向翼盒10的中央延伸,使得前翼梁13的凸缘13a、13b向后朝向机翼2的后缘12延伸,而后翼梁14的凸缘14a、14b向前朝向机翼2的前缘11延伸。

图2B示出了翼盒10的后部的示意图,其中,控制表面致动机构的附接支架21、22连接至后翼梁14。

通常,在翼盒10已经组装使得后翼梁14连接至上覆盖件15和下覆盖件16之后,附接支架21、22以及任何其他系统和可移动结构被连接至后翼梁14。因此,翼梁14的后部区域内的空间是有限的,并且这可能使系统的配装/附接变得具有挑战性。

图3A示出了根据第二示例的翼盒110的示意图,其中,前翼梁113和后翼梁114分别包括面向外的凸缘113a、113b、114a、114b,面向外的凸缘113a、113b、114a、114b提供用于将翼梁113、114附接至覆盖件114、116的附接部。“面向外”是指凸缘延伸远离翼盒10的中央,使得前翼梁113的凸缘113a、113b向前朝向机翼2的前缘11延伸,而后翼梁114的凸缘114a、114b向后朝向机翼2的后缘12延伸。

翼梁113、114上的面向外的凸缘113a、113b、114a、114b的优点在于,其使得能够从翼盒110的外部将翼梁113、114紧固至覆盖件115、116。

结果是,在用以附接飞行器系统的翼梁113、114附近的空间进一步减小。例如,图3B示出了翼盒110的后部的示意图,其中,控制表面致动机构的附接支架21、22连接至后翼梁114。这样,利用标准的螺母和螺栓紧固件可能是不可行或不可能的。

图4示出了联接至附接支架21、22的控制表面致动机构20,例如用于襟翼或副翼的控制机构。控制表面致动机构20包括附接至上附接支架21的致动器23、以及可旋转地联接在下附接支架22与致动器23之间的连杆24。致动器23包括用于附接至控制表面的附接部25。

致动器23与上附接支架21之间的连接经由拴住螺母解决方案(captive nutsolution)实现。紧固件30延伸穿过致动器23并进入锁在上附接支架21的孔45内的桶形螺母(未示出)中。

由于翼盒110的上后部的受限进入,并且特别是没有将螺母上紧到紧固件30上的相反表面,因此需要桶形螺母和紧固件的组合。

该连接通过将桶形螺母插入上附接支架21的孔45中、将紧固件30穿过致动器23和上附接支架21中的孔来形成,其中,紧固件孔与桶形螺母所插入的孔45连接并且紧固件孔垂直于孔45。以此方式,紧固件30可以插入到桶形螺母的螺纹通孔中。由于桶形螺母相对于紧固件的纵向轴线的旋转受到紧固件的限制,所以当紧固件穿过桶形螺母插入时,桶形螺母能够上紧到紧固件上。

然而,尽管桶形螺母相对于紧固件的纵向轴线的旋转在桶形螺母附接至紧固件时受到限制,但是当桶形螺母未附接至紧固件时,该桶形螺母绕其自身的纵向轴线能够自由旋转并且能够沿其被放入的孔平移。这使得桶形螺母与紧固件的对准困难且费时。图4中所示的翼盒110的后部处的受限进入还意味着使桶形螺母在孔内的的操纵变得更具挑战性。

桶形螺母还有滑出孔并丢失的风险,这是飞行器装配特别要注意的问题。

图5示出了附接支架21、22的立体图,其中,示出了根据第一示例的两个桶形螺母保持器50。桶形螺母保持器50被设计成将桶形螺母保持在第一附接支架21的孔中。

桶形螺母保持器50的设计确保了保持器能够保持桶形螺母而无需修改现有桶形螺母的设计,从而可以选择现成的桶形螺母,并且无需扩大或以其他方式修改放置桶形螺母的孔。此外,桶形螺母保持器50包括多个特征部,以确保由桶形螺母保持器50保持的桶形螺母可以定位在期望的轴向位置和旋转位置,并且因此可以容易地与对应的紧固件对准。桶形螺母保持器50确保桶形螺母被固定在部件的孔内,并且桶形螺母保持器50还使得桶形螺母能够在供给线的较早阶段安装在部件和子组件内,从而有可能在组装的最后阶段期间节省大量时间,因为该部件已预安装有桶形螺母,并且可以在供应链中进行物理运输。

在图6中示出了桶形螺母保持器50。桶形螺母保持器50由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)制成并且通过添加剂层制造来制造。

桶形螺母保持器50包括适于在部件的孔内提供过盈配合的筒形本体51。本体51沿着保持器的纵向轴线在第一端部52与第二端部53之间延伸,本体51在第一端部52与第二端部53之间具有间隙部54,桶形螺母构造成被接纳在该间隙部54中。在间隙部54的第一端部52处是第一端面(未示出)。在间隙部54的第二端部处是第二端面53a。第一端面和第二端面53a是与保持器50的纵向轴线正交的相对面,并且构造成与被接纳在间隙部54中的桶形螺母的对应的端部接合。

间隙部54布置成与桶形螺母形成过盈配合,使得桶形螺母被保持在桶形螺母保持器50的第一端部52与第二端部53之间,但是在需要时是可释放的。例如,桶形螺母可以由使用者手动地从保持器50移除。

头部55定位在本体51的第一端部52处。头部55布置成坐置在孔的敞开端部上,从而完全覆盖孔的开口。这与保持器50在孔中的过盈配合一起帮助防止碎屑进入孔中。

头部55包括凹部61,该凹部61用作工具接合部,诸如螺丝刀或其他装置的工具可以与该凹部61配合,并且使保持器50能够在孔内旋转。

围绕头部55的凹部61的是阴刻的箭头62,该箭头指示桶形螺母保持器50的取向。这允许确定由保持器50保持的桶形螺母的取向,使得桶形螺母可以更容易地与紧固件对准。

本体包括在本体的第一端部52与第二端部53之间延伸的肩部58。在第一端部52与第二端部53之间等距的是垂直于本体51的纵向轴线的通孔59,该通孔59布置成与桶形螺母的对应的螺纹通孔对准。

间隙部54包括凹部65,该凹部65包围通孔59,并且该凹部65构造成接纳桶形螺母的对应成形的部分,从而有助于将桶形螺母保持在保持器50中。

尾部56定位在本体51的第二端部53处。尾部56是构造成能够在第一构型与第二构型之间移动的夹,该夹具有在径向上绕保持器50的纵向轴线设置的弹簧夹元件57a、57b(虽然在图6中仅示出弹簧夹元件中的两个弹簧夹元件,但是尾部56可包括两个、三个、四个或更多个弹簧夹元件)。弹簧夹元件57a、57b在本体51位于头部55与尾部56之间的部分的径向范围之外延伸,使得当尾部56不受约束时,尾部56的直径大于本体51的这些部分的直径,但是在必要时弹簧夹元件57a、57b能够弹性弯曲以减小尾部56的直径,如将关于图7A和图7B所解释的。

图7A示出了被接纳在部件的孔内的桶形螺母保持器50和桶形螺母40,在这种情况下,该部件是图4和图5所示的上附接支架21。

例如飞行器组件的组装通过将桶形螺母40插入保持器50的间隙部54中以使得桶形螺母40通过间隙部54与桶形螺母40的过盈配合被保持来实现。桶形螺母40还可以通过将突起46放置到先前讨论的间隙部54的凹部65中而部分地保持在保持器50中。

然后,通过首先插入尾部56,保持器50被放置到部件21的第一侧面21a上的孔45中。这样,夹元件57a、57b(图6所示)相对于保持器50的本体51弯曲,使得尾部56被孔的壁约束并且尾部56的直径减小至孔的直径。这确保了保持器50可以穿过孔插入而不会损坏孔或保持器50。

孔45是通孔,使得保持器50可以直接穿过孔插入,直到尾部56在孔的第二侧面41上退出,此时,夹元件57a、57b再次不受约束并且能够弹回其公称直径,该公称直径大于孔的直径。这样,本体51被锁定在孔内,直到弹簧夹元件57a、57b再次弯曲以减小尾部56的直径。当保持器50被锁定在孔45内时,尾部56布置成坐置在孔45的敞开端部上,从而覆盖孔的开口,以防止碎屑进入孔中。

如图7A所示,由此,保持器50固定在头部55与尾部56之间,从而将保持器50和桶形螺母40的纵向位置锁定在孔45内。

桶形螺母40在孔45中的位置由保持器50的尺寸确定,即,间隙部54相对于部件21的第一侧面21a和第二侧面21b的位置确定了桶形螺母40相对于那些相同侧面21a、21b的位置。

因此,保持器50基于孔45的总深度70(即在第一侧面21a与第二侧面21b之间测量的孔45的深度-见图7A)来选择,使得头部55与尾部56之间的距离与孔45的总深度70匹配,从而允许保持器50被固定在孔45内。此外,间隙部54和间隙部54的凹部65的尺寸均基于桶形螺母40的尺寸来选择,并且间隙部54距头部55和尾部56的相对距离(以及由此桶形螺母40的位置)基于桶形螺母40在孔中的期望位置来选择,并且尤其使得桶形螺母40的螺纹通孔与紧固件30对准。

紧固件30穿过垂直于第一孔45的第二孔35并穿过桶形螺母40中的螺纹通孔而插入。

紧固件30还可以至少部分地穿过肩部58的通孔59,尽管通孔59所提供的空间通常布置成在螺栓30插入到桶形螺母中时接纳离开桶形螺母40的超出部(egress)和毛刺。

间隙部54、头部55和尾部56的相对位置分别有助于确保桶形螺母40沿着孔45的轴向方向与紧固件30对准。

图7B示出了在部件21的第一侧面21a与第二侧面21b之间部分截取的组件的横截面,其中,桶形螺母40已经旋转成与紧固件30对准,因此紧固件30可以穿过桶形螺母40的螺纹通孔。

为了帮助使桶形螺母40与紧固件30旋转地对准,头部55包括凹部61(图6所示),该凹部61能够与平头螺丝刀接合,从而允许保持器50在孔45内容易地旋转。

头部55还包括阴刻的箭头62,该箭头62可以用作由桶形螺母保持器50保持的桶形螺母40的取向的指示。由此,箭头62可以用作用以使桶形螺母40的螺纹通孔与紧固件30对准的导引。在替代性示例中,桶形螺母保持器50的取向可以替代地由在头部55上可见的任何不对称特征件来指示。替代性地,保持器50可以盲目地旋转直到实现与紧固件30的对准为止。

图8A和图8B示出了根据第二示例的桶形螺母保持器150,该桶形螺母保持器150与第一示例的桶形螺母保持器50基本相同,并且其中,相同的附图标记用于表示与第一示例相同的部件,并且相似的但以100系列编号的附图标记用于表示与第一示例相似的部件。

如图8A所示,桶形螺母保持器150与第一桶形螺母保持器50基本相同。第二示例的桶形螺母保持器150的不同之处在于头部155适于与例如扳手或扳钳接合。头部155的轮廓是六边形的,该轮廓具有绕头部155径向布置的六个平坦侧面66a、66b、66c、66d、66e、66f,如图8B所示。

对于本领域技术人员将清楚的是,可以以各种方式来调整上述示例。

在替代性示例中,凹部61可以替代地适于与不同形状的工具接合,或者可以是提供可以供工具(或使用者)抓握保持器50的表面的突起。

保持器50被描述为由ABS形成,在替代性示例中,保持器50可以由诸如聚乳酸(PLA)和聚碳酸酯之类的其他塑料材料形成。保持器50也可以由诸如不锈钢、镍合金、铝或任何其他合适的金属的其他材料形成。

保持器可以通过添加剂层制造技术来制造。替代性地,保持器可以通过熔丝制造(FFF)、选择性激光烧结(SLS)、注射成型或任何其他合适的技术来制造。

在一些示例中,夹元件57a、57b可以不是弹簧夹元件57a、57b,而是可以成为在定尺寸成配装在孔45内的第一构型与将保持器50楔入孔45内的第二构型之间手动移动或切换的夹元件57a、57b。在另外的示例中,保持器45可以被适当地调整以插入盲孔中。尾部56可以包括一个或更多个弹簧元件,所述一个或更多个弹簧元件通向部分地沿着孔的长度形成在盲孔的周向中的凹槽中,以将保持器定位在盲孔中。弹簧元件可以例如是弹性挡圈,或者可以类似于夹元件57a、57b。

在一些示例中,保持器可以不与孔过盈配合,而是保持器可以被设计成具有一定程度的运动,以解决桶形螺母相对于紧固件的任何角度未对准。

在出现词“或”的情况下,这应被解释为表示“和/或”,以使所涉及的项不一定相互排斥,并且可以以任何适当的组合使用。

尽管上面已经参照一个或更多个优选实施方式描述了本发明,但是应当理解,在不脱离所附权利要求限定的本发明范围的情况下,可以进行各种改变或修改。

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