CN103189657A - 双作用锁定垫片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于嵌在支承元件（38）与可旋拧元件（42）之间的锁定垫片，并且该锁定垫片包括二个环冠（12、14），每个环冠具有接合面（24、22）。当所述可旋拧元件松开时，互相接合并保持在轴向压力下压缩在所述可旋拧元件（42）与所述支承元件（38）之间的所述环冠（12、14）能够分别与所述可旋拧元件（42）和所述支承元件（38）转动接合，驱动所述环冠（12、14）互相转动，以阻止所述可旋拧元件（42）的转动。根据本发明，所述锁定垫片（10）为截锥形，并且所述锁定垫片（10）能够以压扁变形的方式弹性变形，形成弹簧，使所述轴向压力基本恒定。

Description

双作用锁定垫片

技术领域

本发明涉及一种可以使螺钉/螺母系统在拧紧后保持阻止其转动的锁定垫片。

背景技术

例如已知的锁定垫片由明显变形的弹性截断环形成，使环形的二个自由端形成尖端。则环形例如用于接合在支承元件与螺母之间，同时螺杆延伸凸出支承元件的齿冠，并穿过弹性环。当拧紧螺母时，弹性环被压扁在支承元件与螺母之间，而环形尖端分别嵌至其间，以形成制动。

该锁定垫片比较简单，但它们的效果一般。

其它更复杂的锁定垫片包括二个环冠，所述环冠互相同轴地接合，并且能够接合在支承元件与螺母之间。它们中的每一个具有接合面以及有肋部的相对接合面。接合面具有一些非对称径向齿，并且这些非对称径向齿一方面具有齿冠和与齿冠成角度地隔开的齿底，隔开的角度基本小于60°，另一方面具有二个相对的齿侧。其中一隔齿侧基本相对于环冠限定的中间平面倾斜，并成角度地延伸在所述齿冠与所述齿底之间。该齿侧用于形成滑动齿侧。另一齿侧与下一齿的倾斜齿侧基本垂直，并构成止挡齿侧。所述环冠的接合面则用于互相接合，使得一方面倾斜滑动齿侧分别互相接触，另一方面，止挡齿侧分别互相阻挡。

这样，当拧紧螺母时，锁定垫片被接合至支承元件与螺母之间，接合面在压力下被力沿轴向互相驱动。相反，当螺母有松开趋势时，它驱动它支承的环冠转动，因而该环冠的滑动齿侧被驱动向另一环冠的形成斜面的滑动齿侧滑动。因此，所述环冠互相沿轴向隔开，因此施加在螺钉/螺母系统的轴向张力大大增加。因此，在螺钉/螺母系统中产生的摩擦力明显增加，并导致阻止螺母转动。更具体的是，滑动齿侧相对于螺钉/螺母系统的轴线倾斜，倾斜角大于所述系统的螺旋角。同样，松开螺母时，一旦螺母驱动环冠转动，环冠就被沿轴向驱动至螺母，因此通过卡紧作阻止螺母。

但是，此类垫片，尤其是文献EP0131556中描述的垫片具有一些缺点。

实际上，当螺母松开时，在环冠与螺母相接合的情况下，此类垫片在所有情况下都是有效的。但是，随着时间的推移，并根据使用条件，包括支承元件的螺钉/螺母整体有松开的趋势。该现象或者由螺母向环冠的滑动引起，或者由承受锁紧力的元件蠕变和/或放松所导致。在这二种情况下，二个环冠没有被驱动互相转动，因此轴向张力不增加，而是相反，下降。因此，螺母的锁定失效。

因此提出并且本发明要解决的问题是提供能够所有情况下有效的锁定垫片，而无论就位和环境条件如何。

发明内容

为此，本发明提出用于轴向压缩在支承元件与可旋拧元件之间的锁定垫片，所述可旋拧元件通过能够穿过所述锁定垫片的杆与所述支承元件连接，所述锁定垫片包括二个环冠，每个环冠具有接合面，所述接合面具有多个非对称径向齿，每个所述非对称齿一方面具有齿冠和与所述齿冠角度隔开的齿底，另一方面具有角度倾斜延伸在所述齿冠与所述齿底之间的滑动齿侧，所述环冠的接合面能够互相接合，而所述滑动齿侧将分别互相接触，当所述可可旋拧元件松开时，互相接合并在轴向压力下保持压缩在所述可可旋拧元件与所述支承元件之间的所述环冠能够与所述可旋拧元件和所述支承元件转动接合，以驱动所述环冠互相转动，而所述齿侧形成斜面分别被驱动互相滑动，使所述环冠互相沿轴向分开，以导致锁定所述可旋拧元件的转动。根据本发明，锁定垫片为截锥形，并且能够以压扁变形的方式弹性变形，形成所述支承元件与所述可旋拧元件之间的弹簧，使所述轴向压力保持基本恒定，因此所述环冠能够在所述支承元件和所述可旋拧元件互相沿轴向隔开时被驱动互相转动。

因此，本发明一特征在于使用二个弹性变形材料形成并互相相接合的锥形环冠。因此，当二个环箍在支承元件与可可旋拧元件例如螺母之间压扁变形时，它们分别向支承元件和可旋拧元件施加轴向压力。当由于任何原因，螺母与支承元件沿轴向隔开时，则二个环冠由于弹簧作用有向它们的锥形初始形状返回的趋势，并继续分别向螺母和支承元件施加所述轴向压力。因此，当螺母在该与支承元件分离的位置中有松开趋势时，环冠仍分别与螺母和支承元件转动接合。因此，它们被驱动互相转动，并产生锁定作用。如下面的描述中将更详细解释的，齿侧相对垫片中间平面更大斜率的角度大于可旋拧元件的螺旋角，以产生该锁定作用。

为了使环冠能够分别与螺母和支承部分相接合，必须使这些元件之间的摩擦力较大，因此轴向压力也较大。在一定范围内，环冠与它们的接合面相反的支承轴颈（portees）在它们的大部分面积上保持分别与支承元件和可旋拧元件接触。由于本发明的目标锁定垫片的卡紧作用，该轴向压力保留，并且它的效果是随时间恒定的。因此，完全不需要在环冠的支承轴颈上设置径向条纹，这些条纹有损坏螺母的趋势，特别是也会损坏接合至其中的支承元件。同样完全不再需要设置使环冠分别与可旋拧元件和支承元件相接合的特殊互补元件。因此，本发明目标的锁定垫片能够与标准可旋拧元件一起使用。

另外将观察到，环冠设计用于压扁变形，这样与更复杂和更厚的锁定垫片相比，可以明显减小使用的螺杆的长度。另外，由于环冠在支承元件与可旋拧元件之间压扁变形，对杆中的给定张力，支承轴颈分别与支承元件和可旋拧元件之间的摩擦力因此还有附着力最大，这赋予较好的滑动控制。更准确地说，摩擦扭矩取决于摩擦力和施加的摩擦力相对转轴的距离。如果截锥形锁定垫片没有压扁变形，则通过增加垫片直径至少部分补偿摩擦扭矩则，并且/或者设置适当锁定部件。由于本发明，完全不需要增加锁定垫片的直径，使与支承元件接触的环冠支承轴颈更远离可旋拧元件的轴线，以准确增加摩擦扭矩。因此，本发明目标的锁定垫片本身需要较少的材料，因此更经济。

另外，在支承元件与可旋拧元件之间保持压扁变形的环冠还可限制预应力螺杆处的机械应力幅度，这使它的抗疲劳强度明显改善。

另外，每个所述环冠接合面的非对称径向齿具有相同廓形。该形态可以使滑动齿侧有最好的互相配合，因此减小接合面之间的摩擦力，这是人们特别追求的，并且是下面将要解释的。

另外，每个所述非对称径向齿最好另外具有相对所述齿冠与所述滑动齿侧相对的止挡齿侧，并且当所述环冠的所述接合面互相接合时，所述接合面的所述非对称径向齿的所述止挡齿侧将分别互相接触。因此，当用力旋拧可旋拧元件以便钳制锁定垫片的二个环冠时，二个环冠通过止挡齿侧保持锁定转动，并且如果锁定垫片仍与支承元件相接合，则可旋拧元件被驱动对锁定垫片摩擦滑动。显然，如果锁定垫片与可旋拧元件相接合，它本身被驱动对支承元件摩擦滑动。

所述止挡齿侧和所述滑动齿侧最好沿径向延伸的相交线结合。这样，环冠的接合面完全配合，使二个互相接合的环冠之间没有任何自由空间。因此得到单一块并因此耐压缩力的锁定垫片。

根据本发明一特别有利的实施例，所述环冠具有沿所述齿冠切割所述径向非对称齿的轴向平面，所述止挡齿侧基本相对于所述轴向平面倾斜；例如倾斜几度。因此，其中一环冠的止挡齿侧将阻挡在另一环冠的止挡齿侧上，在可旋拧元件锁紧过程中，不存在止挡齿侧互相滑动的任何危险。因此，在该操作过程中，环冠保持互相转动连接。

另外，所述环冠具有沿所述齿冠切割非对称径向齿的轴向平面和沿所述齿冠垂直切割所述轴向平面的垂直平面，另外，所述滑动齿侧基本相对于所述垂直平面倾斜。例如倾斜几度，并且倾斜角大于在同一参照系中可旋拧元件的螺旋角。

另外，每个所述环冠的接合面具有八到三十个非对称径向齿。对某些应用，环冠具有十到二十个非对称径向齿。例如有十五个齿。因此，完全保证二个环冠的互相轴向运动，并且考虑到它们的厚度，力很好地分布在环冠周边。另外，其中一环冠具有凸接合面，而另一环冠具有凹接合面。因此，具有凸接合面的环冠本身接合在具有凹接合面的环冠中。因此，锁定垫片由二个环冠构成，二个环冠在压扁变形前互相相接合，形成单一锥形元件。这样，环冠的径向齿分别互相配合，使齿的滑动齿侧在二个环冠压扁变形前互相接触。该特征可以在可旋拧元件锁紧期间避免环冠互相运动，因此避免其中一环冠的齿相对另一环冠的齿运动。

有利的是，接合面能够在它们的整个面积上连续接触，这样可以保持成对环冠在接合面上例如使用粘合剂。该特征有利于实施和包装。

另外，根据一实施例，所述环冠特别有利地由弹簧钢形成，例如硅钢。另外，所述接合面经过处理，以减小所述滑动齿侧之间的摩擦力。接合面的处理，这里指物理或化学处理以及使用涂层。另外，与环冠接合面相对的支承轴颈最好经过处理或涂层，以增加它们之间以及螺母与支承元件之间的摩擦力。因此，可以摆脱环冠支撑上的径向条纹，这些条纹可能损坏接合至其中的支承元件。

阅读下面对作为非限定例子给出并参照附图对本发明一特殊实施例的描述可以了解本发明的其它特征和优点。

附图说明

图1是符合本发明的锁定垫片的断面示意图；

图2是图1所示锁定垫片一元件的立体示意图；

图3是图1所示锁定垫片另一元件的立体示意图；

图4包括本发明锁定垫片的组件在工作位置的立面侧视示意图。

具体实施方式

图1以断面图表示具有对称轴线A的截锥形锁定垫片10。该图表示外环冠12和在内部的内环冠14。二个环冠12、14互相相接合，并且下面将详细解释。外环冠12具有外支承轴颈16和在图1中被遮挡的内支承轴颈18，同时锁定垫片10具有可以例如接合至螺杆的圆形中心孔20。

现在参照图2、3。图2表示内环冠14的俯视立体图，而图2出现仰视的外环冠12。外环冠12形成第一中间锥形，而内环冠14形成第二中间锥形。内环冠14具有凸接合面22，而外环冠12具有凹接合面24。这二个接合面22、24互补，并且能够互相相接合，二个环冠14、12之间不留自由空间。二个环冠12、14最好由弹簧钢形成，以便沿轴向在锥形状态与扁平状态之间弹性变形。环冠12、14最好经过热锻，然后去毛刺，以便随后进行能够使它们的机械特性均匀的热处理。在有些情况下，也可对它们进行涂层。

图3所示的外环冠12的凹接合面24具有15个均匀分布在环冠周边的第一非对称径向齿26。每个第一非对称径向齿26具有径向延伸的第一齿冠28和与第一齿冠28角度分离24°并且也径向延伸的齿底30。每个第一非对称径向齿26一方面具有倾斜角度延伸在第一齿冠28与第一齿底30之间的第一滑动齿侧32。每个第一非对称径向齿26的第一滑动齿侧32切割上面形成的第一中间锥形，在切割线处形成几度的角度，例如5度。第一非对称径向齿26另一方面具有相对第一齿冠28与第一滑动齿侧32对置延伸的第一止挡齿侧34，并且第一止挡齿侧34与下一第一非对称径向齿26的第一齿底30连接。相反，该第一止挡齿侧34切割第一中间锥形，在切割线处形成接近90°的角度，例如95°，正负10°。同样，第一止挡齿侧34角度沿上面定义的第一中间锥形延伸在下一第一非对称径向齿26的第一齿冠28与第一齿底30之间，角度只有几度，例如二度。

现在参照图2，其中内环冠14的凸接合面22的形状与外环冠12的凹接合面24互补。因此，它的相似元件具有相同的参考数字再加上“”’。因此，它具有15个具有与第一非对称径向齿26相同廓形并且分布在圆周上的第二非对称径向齿26’。每个第二齿26’具有径向延伸的第二齿冠28’和与第二齿冠28’成角度地分开大约24°的第二齿底30’。同样，每个第二非对称径向齿26’一方面具有倾斜角度延伸在第二齿冠28’与第二齿底30’之间的第二滑动齿侧32’。每个第二非对称径向齿26’的第二滑动齿侧32’切割上面定义的第二中间锥形，在切割线处形成几度的角度，例如5°。第二非对称径向齿26’另外具有相对第二齿冠28’与第二滑动齿侧32’反向延伸并与下一第二非对称径向齿26’的第二齿底30’连接的第二止挡齿侧34’。相反，该第二止挡齿侧34’将切割第二中间锥形，在切割线处形成接近90°的角度。同样，第二止挡齿侧34’沿上面定义的中间锥形角度延伸在下一非对称径向齿26’的第二齿冠28’与第二齿底30’之间，角度仅为几度，例如2度。

因此，如图1所示，外环冠12和内环冠14结合，凸接合面22支承凹接合面14。这样，第一和第二滑动齿侧32、32’互相接合，而第一和第二止挡齿侧34、34’互相阻挡。由于二个接合面22、24互补，当它们结合时，二个环冠12、14之间不存在任何自由空间。相反，最好在接合面22、24上施加润滑剂，如下面将解释的，以便于滑动齿侧32、32’的互相运动。

在外环冠12与内环冠14结合，齿冠接合面22支承凹接合面24，并且这样形成的锁定垫片接合在可旋拧元件与支承元件之间之后，可旋拧元件的转动导致环冠12、14轴向相位变形，同时通过互相阻挡的齿26、26’的止挡齿侧34、34’阻止它们互相转动。因此，二个环冠12、14的齿26、26’在变形期间保持相接合。这样，在锁定垫片压扁变形期间不会损坏这些齿26、26’。

图4所示的截锥形锁定垫片10被压扁，并且与支承元件38的接合面36配合，并且螺杆40穿过锁定垫片，以便钳制在拧在螺杆40上的螺母42之间。因此，外环冠12和内环冠14压扁在旋拧并锁紧的螺母42与接合面36之间。因此，截锥形锁定垫片10弹性压缩在螺母42与接合面36之间。可以从箭头D俯视观察到，螺母42被驱动向顺时针方向转动，以便能够支承在外环冠12的外支承轴颈16上，并使形成截锥形锁定垫片10的环冠12、14在压扁前整体弹性变形。

锁紧后，互相接合的环冠12、13在轴向压力下保持压缩在螺母42与接合面36之间。则螺母42在外环冠12的外支承轴颈16上施加给定的外部压力Pe，该压力等于接合面36在内环冠14的内支承轴颈18上施加的内压Pi。要指出的是，该压力同时产生于螺母42的锁紧，并尤其产生于截锥形锁定垫片10的弹性返回。

因此，在该情形下，例如当图4所示的旋拧整体受到振动时，螺母42有向逆时针方向松开的趋势。由于施加在支承轴颈16、18之间和螺母与接合面36之间的压力，当螺母42有向逆时针方向松开的趋势时，摩擦力很大，使外环冠12与螺母42相接合，以至于外环冠12被驱动与螺母42一起转动，而内环冠14停留在固定位置。这样，二个环冠12、14互相沿轴向隔开，因为内接合面24的滑动齿侧32被驱动向形成斜面的外接合面22的滑动齿侧32’滑动。润滑剂便于该摩擦。滑动齿侧32、32’相当于相对锁定垫片10的中间平面的更大倾斜角度的角度G大于螺杆40相对它的直截面的螺旋角度，则外环冠12在螺母42转动运动期间形成楔子，因此瞬时锁定螺母42。因此，迅速中断螺母42松开。

相反，例如当螺杆40在温度作用下或由于任何其它原因膨胀时，螺母42和支承元件38的接合面36互相沿轴向隔开。则截锥形锁定垫片10有恢复它的截锥形初始形状的趋势。因此，分别施加在外环冠12的外支承轴颈16与螺母42之间和接合面与内支承轴颈18之间的外压Pe和内压Pi在某种程度上反向，并基本保持恒定。因此，螺母42的不适宜松开总是能够导致驱动外环冠相对内环冠14转动，因此通过与所述作用相同的作用阻止螺母42转动。

显然，该截锥形锁定垫片10也可以配合在螺钉头与某个支承支座之间，以产生相同的锁定作用。因为，实际上，是施加在螺杆中的张力在螺钉/螺母系统中产生很大摩擦，并且在一个被驱动相对另一个转动时阻止其转动。

另外，要指出的是，这里非对称径向齿的数目不是限定的。显然，例如包括十个或二十个齿的环冠都可以是完全适当的。

Claims (10)

1.一种用于轴向压缩在支承元件（38）与可旋拧元件（42）之间的锁定垫片（10），所述可旋拧元件通过能够穿过所述锁定垫片（10）的杆（40）与所述支承元件（38）连接，所述锁定垫片包括二个环冠（12、14），每个环冠具有接合面（24、22），所述接合面具有多个非对称径向齿（26、26’），每个所述非对称径向齿一方面具有齿冠（28、28’）和与所述齿冠成角度地分开的齿底（30、30’），另一方面具有在所述齿冠（28、28’）与所述齿底（30、30’）之间倾斜角度延伸的滑动齿侧（32、32’），所述环冠的接合面（24、22）能够互相接合，而所述滑动齿侧（32、32’）分别互相接触，当所述可旋拧元件松开时，互相接合并在轴向压力下保持压缩在所述可旋拧元件（42）与所述支承元件（38）之间的所述环冠（12、14）能够与所述可旋拧元件（42）和所述支承元件（38）转动接合，以驱动所述环冠（12、14）一个相对另一个转动，而所述齿侧（32、32’）分别被驱动互相滑动，形成斜面，使所述环冠互相沿轴向分开，以阻止所述可旋拧元件（42）转动；

其特征在于，所述锁定垫片（10）为截锥形，并且所述锁定垫片（10）能以能够压扁变形的方式弹性变形，形成所述支承元件（38）与所述可旋拧元件（42）之间的弹簧，以保持所述轴向压力基本恒定，因此当所述支承元件（38）和所述可旋拧元件（42）互相沿轴向分开时，所述环冠（12、14）能够被驱动互相相对转动。

2.如权利要求1所述的锁定垫片，其特征在于，每个所述环冠（12、14）的接合面（24、22）的所述非对称径向齿（26、26’）具有相同廓形。

3.如权利要求1或2所述的锁定垫片，其特征在于，每个所述非对称径向齿（26、26’）还具有相对于所述齿冠（28、28’）与所述滑动齿侧（32、32’）对置的止挡齿侧（34、34’），并且当所述环冠的所述接合面（24、22）互相接合时，所述接合面的所述非对称径向齿的所述止挡齿侧（34、34’）分别互相接触。

4.如权利要求3所述的锁定垫片，其特征在于，所述止挡齿侧（34、34’）和所述滑动齿侧（32、32’）沿径向延伸的相交线连接。

5.如权利要求3或4所述的锁定垫片，其特征在于，所述环冠（12、14）具有沿所述齿冠（28、28’）切割非对称径向齿（26、26’）的轴向平面，所述止挡齿侧（34、34’）基本相对于所述轴向平面倾斜。

6.如权利要求1-5之任一项所述的锁定垫片，其特征在于，所述环冠（12、14）具有沿所述齿冠（28、28’）切割所述非对称径向齿（26、26’）的轴向平面和沿所述齿冠垂直切割所述轴向平面的垂直平面，所述滑动齿侧（32、32’）基本相对于所述垂直平面倾斜。

7.如权利要求1-6之任一项所述的锁定垫片，其特征在于，每个所述环冠（14、12）的接合面（22、24）具有十到二十个非对称径向齿（26、26’）。

8.如权利要求1-7之任一项所述的锁定垫片，其特征在于，所述环冠（12、14）之一具有凸接合面（24），而另一所述环冠具有凹接合面（22）。

9.如权利要求1-8之任一项所述的锁定垫片，其特征在于，所述环冠（12、14）由弹簧钢形成。

10.如权利要求1-9之任一项所述的锁定垫片，其特征在于，所述接合面经过处理，以减小所述滑动齿侧（32、32’）之间的摩擦力。