[发明专利]将零件联接到复合结构的紧固件系统和组件以及相关方法

说明书

本申请公开了将零件联接到复合结构的紧固件系统和组件以及相关方法。紧固件系统可用于将零件联接至复合结构，使得紧固件系统的至少一部分嵌入在复合结构内，并且使得可经由仅接近复合结构的一侧来安装紧固件系统。紧固件系统的实例包括插入穿过复合结构的至少一层的插座和插入插座中的扭矩螺钉，从而将插座扩展到环口板中，该环口板配置成分配来自扭矩螺钉插入的力。环口板被封入在复合结构的相应层压板之间，使得紧固件系统被配置为直接或经由结构连接器将零件联接至复合结构，而无需使用常规的钻孔和螺栓连接。

技术领域

本公开涉及用于将零件联接至复合结构的紧固件系统和组件以及相关方法。

背景技术

螺栓或其他紧固件通常用于经由在复合结构上钻设的孔将零件固定到复合结构上。这样的螺栓通常很重并且安装耗费人力。安装通常需要接近复合结构的两侧，这在某些情况下可能很困难。例如，当将零件(例如，框架)联接到诸如飞机机身的蒙皮的复合结构上时，接近机身筒的内部可能非常困难、昂贵、复杂和/或耗时。将框架、配件、肋间部分和/或门围固定到机身蒙皮上通常需要在蒙皮上钻出数千个孔，在蒙皮的一侧插入紧固件，并在蒙皮的相对侧向每个紧固件拧上螺母或环口。即使使用工业机器人，这种技术也需要多个人来安装这种紧固件并接近复合结构的两侧。

发明内容

本公开的紧固件系统可配置成将零件(例如，框架)固定到复合结构(例如，飞机机身蒙皮)上，而无需在复合结构上钻孔和/或不需要接近复合结构的两侧。本公开的紧固件系统的一个示例性实例包括插座，该插座被配置为利用扭矩螺钉、环口板和结构连接器至少部分地嵌入复合结构内。插座包括配置成接收扭矩螺钉的至少一部分的接收部。扭矩螺钉的尺寸和形状可相对于插座设计为使得当被压入接收部时，它使插座的接收部扩张。环口板可被配置成嵌入复合结构内并且分配来自扭矩螺钉被压入到插座的接收部中的力。公开的这种紧固件系统被配置成经由结构连接器接合零件和复合结构，使得紧固件系统将零件联接到复合结构。公开的组件包括这样的紧固件系统以及复合材料的第一层压板和复合材料的第二层压板。紧固件系统的环口板可位于第一层压板和第二层压板之间。在一些这样的组件中，紧固件系统的结构连接器的至少一部分可被定位成邻近复合材料的第一层压板。

根据目前公开的方法，紧固件系统可在安装在复合结构内之前被部分组装。例如，可预先组装由插座、保持器和结构连接器形成的紧固件组件，之后再添加紧固件系统的其他组件(例如，扭矩螺钉和环口板)。例如，公开的组装紧固件组件的方法可包括：提供紧固件组件；通过将保持器滑入保持器的第一保持器接收凹部和第二保持器接收凹部中，来将保持器定位在插座上；以及将结构连接器定位在插座上。定位结构连接器可包括压缩和/或塑性变形插座的一部分。在这样的紧固件组件中，保持器可被配置成围绕扭矩螺钉约束插座，和/或配置成当将扭矩螺钉插入到插座中时防止插座的过度扩张。

安装用于将零件联接到复合结构的紧固件系统的公开方法通常包括：将紧固件系统的至少一部分嵌入在复合结构的各层之间。例如，方法可包括：形成复合材料的第一层压板，所述第一层压板具有穿过其形成的接收孔；以及相对于复合材料的第一层压板定位紧固件组件，使得紧固件组件的插座至少部分地插入通过接收孔。在这样的布置中，复合材料的第一层压板可接合紧固件组件的结构连接器。可在将紧固件组件相对于第一层压板定位之前，将紧固件组件的插座、结构连接器和保持器组装在一起，或者可在构建复合结构时组装这样的紧固件组件。方法可包括将复合材料的中间层压板固定到复合材料的第一层压板的第一上表面。复合材料的中间层压板可包括被配置为在其中接收插座的至少一部分的袋形区。所述袋形区可进一步被配置成接收紧固件系统的环口板，因此方法可包括将环口板定位在所述插座上并定位在复合材料的中间层压板的所述袋形区中，使得所述环口板的下板表面接合复合材料的第一层压板的第一上表面。

方法可进一步包括将紧固件系统的扭矩螺钉插入插座中，并施加覆盖环口板和复合材料的中间层压板的至少一部分的复合材料的外部层压板，从而将环口板嵌入在复合材料的外部层压板和复合材料的第一层压板之间。

附图说明