CN101583803A - 零间隙螺栓接合 - Google Patents

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Abstract

一种螺栓接合，通过使用具有锥形肩部(44，21a)的螺栓(20，20a)来对可形变的套管(46，46a)进行冷成型来形成该螺栓接合以提供“零间隙”配合。具体而言，优选地使用多个螺栓接合来将齿圈(42)接合至分速器箱(58)。当将螺栓安装到分速器箱(58)及齿圈(42)中时，螺栓(20)上的锥形肩部(44，21a)使可形变的套管(46a)膨胀，直至套管(46a)的外径与分速器箱(58)中的通孔(56)的内壁接触。

Description

零间隙螺栓接合
技术领域
本发明大致涉及螺栓接合，具体涉及例如用于将齿圈接合至分速器箱的零间隙螺栓接合。
背景技术
已经提出的使用螺栓接合的一种应用是将齿圈接合至分速器箱。但是，通常情况下螺栓接合都阻止齿轮相对于分速器箱的移动。这是因为螺栓不能够产生足够的拉力来阻止齿轮滑移，该滑移会导致螺栓后退脱离接合。
将齿圈接合至分速器箱的一种现有方法是使用分速器箱上的多个通孔以及齿圈上的多个锥孔的圆形布置图案相匹配。这种设计对制造设备的孔位置公差性能提出要求。因此，问题是需要发展一种将分速器箱紧固至齿圈的方法，其将不苛求对准并最小化在齿圈受到一定载荷作用下经过多次循环时的齿轮滑移。
发明内容
本发明的实施例的目的在于提供一种零间隙螺栓接合，其例如可被用于将齿圈接合至分速器箱。
本发明的实施例的另一目的在于提供一种零间隙螺栓接合，其能够被用作一种将分速器箱紧固至齿圈的方法，其不苛求对准并最小化在齿圈受到一定载荷作用下经过多次循环时的齿轮滑移。
简言之，根据上述目的中的至少一者，本发明的实施例提供了一种螺栓接合，通过使用具有锥形肩部的螺栓来对可形变的套管进行冷成型来形成该螺栓接合以提供“零间隙”配合。具体而言，优选地使用多个螺栓接合来将齿圈接合至分速器箱。当将螺栓安装到分速器箱及齿圈中时，螺栓上的锥形肩部使可形变的套管膨胀，直至套管的外径与分速器箱中的通孔的内壁接触。
附图说明
结合附图，通过参考以下描述，将最好地理解本发明的结构和工作的组织和方式以及本发明的其他目的及优点，其中相似的附图标记代表相似的元件，其中：
图1是根据本发明的实施例的螺栓接合的剖视图，示出了在施加剪切载荷之前的状态；
图2类似于图1，但示出了在已经施加剪切载荷之后的螺栓接合，其示出了分速器箱与齿圈之间的最大移动；
图3示出了在安装螺栓之前的套管；
图4示出了在安装螺栓之后的套管；
图5提供了在安装期间因为对套管冷成型而形成的螺栓上的拉伸载荷相对于时间的图；
图6提供了齿圈上的转矩(单位为Ib-ft)相对于齿圈与分速器箱之间的转角(单位为度)的图；
图7是螺栓的俯视图；
图8是套管的俯视图；
图9是沿图8的线9-9所取的套管的剖视图；
图10示出了分速器箱的截面；
图11是沿图10的线11-11所取的剖视图；
图12示出了齿圈的截面；
图13是沿图12的线13-13所取的剖视图；
图14示出了具有保持特征的另一实施例；
图15示出了图14的圆形部分的放大详细视图；而
图16示出了本发明所使用的优选螺栓。
具体实施方式
虽然本发明允许不同形式的实施例，但就图中所示且在这里详细描述的本发明的实施例而言，应当理解的是，这里的描述应被理解为本发明的原理的示例，而并不意在将本发明限制在这里所示及所述的实施例。
本发明涉及一种零间隙螺栓接合，其能够例如被用作一种将分速器箱紧固至齿圈的方法，其不苛求对准并最小化在齿圈受到一定载荷作用下经过多次循环时的齿轮滑移。
如图1及图2所示，螺栓接合包括具有头部22的螺栓20，头部22优选地具有图7所示的六角形轮廓24。当然，头部22也可具有非六角形的其他轮廓。在螺栓20的相对端部30附近，螺纹部26被设置在螺栓20的杆部28上。可将诸如预涂层80之类的粘合剂32施加在螺栓20的螺纹部26的区域34，使得如下所述，所施加的粘合剂32允许在第一次与齿圈配合之后对于一圈旋转开始手指作用(finger effort)。如图1至图4所示，将锥形肩部44大致设置在螺栓20的螺纹部26与头部22之间。就材料而言，螺栓20例如可由8级或8.2级ESS-M1A170-B形成。如下详述，也可将肩部44设置为倒圆(见图16)，出于稍后所述的原因，这样实际上是优选的。
除了螺栓20之外，螺栓接合还包括图1-4，图8及图9所示的套管46。如图8和图9所示，套管46大致为具有通孔48的环状。由此，套管46具有内径50及外径52。优选地，套管46的内径50小于螺栓20的杆部28的宽度或直径36，使得螺栓20的锥形肩部44在螺栓20安装(即，与齿圈42螺纹配合)时使套管46形变。优选地，套管46的外径52小于设置在分速器箱58中的相应孔或通孔56的直径54，使得套管46可被插入分速器箱58中的通孔56。此外，优选地，螺栓20的头部22的直径60大于分速器箱58中的通孔56的直径54。因此，当安装时，如图1、图2及图4所示，螺栓20的头部22布置抵靠分速器箱58。套管46例如可由AISI 1010钢形成。
就分速器箱58而言，图10示出了分速器箱58的截面，示出了设置在其中的孔或通孔56。图11是沿图10的线11-11所取的剖视图。就齿圈42而言，图12示出了齿圈42的截面，示出了设置在其中的螺纹孔40。图13是沿图12的线13-13所取的剖视图。
图3示出了在安装螺栓20之前套管46的状态。如图所示，套管46的形状与图9所示的一致。在安装螺栓20时，旋转螺栓20的头部22，使得螺栓20的螺纹部26旋入设置在齿圈42中的螺纹孔40内。当螺纹部26旋入孔40中时，如图4所示(还可见图1及图2)，螺栓20的锥形肩部44对套管46进行冷成型，由此使得套管46的外表面64与分速器箱58的内壁62可接触地配合，由此提供“零间隙”配合。图5提供了在安装时因冷成型套管而形成的拉伸载荷相对于时间的图。
为了使齿圈与分速器箱完全接合，优选地使用多个螺栓接合。图1示出了施加剪切载荷之前的螺栓接合，而图2示出了在已经施加了剪切载荷之后的螺栓接合，其示出了分速器箱58与齿圈42之间的最大移动。如图所示，优选地甚至在分速器箱58经过数个循环的一定载荷时，在分速器箱58相对于齿圈42及螺栓20侧向运动时，螺栓20及套管46抵抗分速器箱58与齿圈42之间的相对运动，由此减小螺栓20后退脱离接合的趋势。图6提供了齿圈上的转矩(单位为Ib-ft)相对于齿圈与分速器箱之间的转角(单位为度)的图。
图14示出了套管46的优选实施例(在图14中表示为46a)，其中设置了保持特征，具体而言为在套管46a的外表面64a上等间隔分布的三个凹部66a，以及内唇缘或突起67a。该保持特征使得可以使得螺栓20及套管46a被设置为将套管46a保持在螺栓20上，以为安装在分速器箱及齿圈中做好准备，且这样是优选的。图15示出了图14的圆形部分的放大详细视图。
图16示出了本发明所使用的优选螺栓20a。螺栓20a包括倒圆或倒圆部分21a。倒圆21a的目的在于当进入套管46时提供顺畅的过渡，并减小伸出套管46所需的载荷。
虽然示出并描述了本发明的实施例，但能够想到，在不脱离本发明的精神及范围的前提下，本领域的技术人员可以构思出本发明的各种不同改变示例。

Claims (20)

1.一种方法，用于形成螺栓接合以将第一结构紧固至第二结构，所述方法的特征在于：
提供包括头部以及从所述头部延伸的杆部的螺栓，所述杆部包括螺纹部以及布置在所述螺栓的所述头部与所述螺纹部之间的非螺纹部，所述非螺纹部具有宽度；
提供套管，其布置在所述第一结构中，并具有通孔，所述套管具有由所述通孔界定的内径，其中所述套管的所述内径小于所述螺栓的所述杆部的所述非螺纹部的所述宽度；
提供所述第二结构内的螺纹孔；
将所述螺栓的所述杆部插入穿过所述套管的所述通孔；
在将所述螺栓的所述杆部的所述非螺纹部使所述套管形变的同时，将所述螺栓的所述杆部的所述螺纹部旋入所述第二结构内的所述螺纹孔；并且
持续将所述螺栓的所述杆部的所述螺纹部旋入所述第二结构内的所述螺纹孔，直至所述螺栓的所述头部与所述第一结构接触，由此形成所述螺栓接合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
在所述螺栓的所述杆部的至少一部分上设置粘合剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述螺栓的所述头部具有六角形轮廓。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
所述非螺纹部具有锥形部。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征还在于：
使得所述锥形部包括倒圆。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述第一结构包括分速器箱，且所述第二结构包括齿圈。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述套管具有外表面以及布置在所述外表面上的多个凹部。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述套管具有内表面，并且所述内表面包括唇缘。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述套管具有外表面及内表面，其中所述外表面包括多个凹部，而所述内表面包括唇缘。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：
使得所述套管布置在所述第一结构内的孔中，所述孔小于所述螺栓的所述头部的直径，但小于所述套管的外径。
11.一种螺栓接合，其将第一结构紧固至第二结构，所述螺栓接合的特征在于：
螺栓，其包括头部以及从所述头部延伸的杆部，所述杆部包括螺纹部以及布置在所述螺栓的所述头部与所述螺纹部之间的非螺纹部，所述非螺纹部具有宽度；
套管，其布置在所述第一结构中，并具有通孔，所述套管具有由所述通孔界定的内径，其中所述套管的所述内径小于所述螺栓的所述杆部的所述非螺纹部的所述宽度；
所述第二结构内的螺纹孔，所述螺栓的所述杆部的所述螺纹部可与所述第二结构中的所述螺纹孔螺纹配合，其中，所述螺栓的所述杆部的所述非螺纹部与所述套管非螺纹配合，其中，所述螺栓的所述头部与所述第一结构接触，由此形成所述螺栓接合。
12.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
在所述螺栓的所述杆部的至少一部分上的粘合剂。
13.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述螺栓的所述头部具有六角形轮廓。
14.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述非螺纹部具有锥形部。
15.根据权利要求14所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述锥形部包括倒圆。
16.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述第一结构包括分速器箱，且所述第二结构包括齿圈。
17.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述套管具有外表面以及布置在所述外表面上的多个凹部。
18.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述套管具有内表面，并且所述内表面包括唇缘。
19.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述套管具有外表面及内表面，其中所述外表面包括多个凹部，而所述内表面包括唇缘。
20.根据权利要求11所述的螺栓接合，其特征还在于：
所述套管布置在所述第一结构内的孔中，所述孔小于所述螺栓的所述头部的直径，但小于所述套管的外径。
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