CN103256288A - 具有带润滑介质兜孔的头部支承面的螺栓 - Google Patents
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Abstract
螺栓(2)具有带头部支承面(12)的头部(5)。至少在一部分头部支承面(12)中布置有润滑介质兜孔(13),以便容纳润滑介质并且在拧紧螺纹连接(1)期间将所述润滑介质重新释放用来避免在多次拧紧时的磨耗现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有带头部支承面的头部的螺栓,其中,至少在头部支承面的一部分中布置有润滑介质兜孔。
背景技术
从现有技术例如德国专利申请DE 10 2008 041 391 A1公开了具有带头部支承面的头部的一般螺栓。
此外还公开:这样的螺栓为了获得头部支承面与待拧紧的构件之间的限定的摩擦而设有覆层,此外,通常将这些覆层用于改善防腐保护。
如果多次拧紧此类螺栓,也就是在拧上之后松开并重新拧上,那么经常会发生不期望的磨耗现象。施加的覆层被磨损并且在螺栓头部支承面与待拧紧的构件之间出现金属接触。由此,接触面中的摩擦明显提高并且不可控。由于摩擦的非常高的分散于是不再能实现可靠的重复拧紧。
尤其对于覆层与螺栓基体金属之间的附着相对小的覆层,例如对于基于蜡、聚合物等有机覆层观察到该不期望的现象。
发明内容
本发明基于如下任务,即,提供一种用于建立螺纹连接的螺栓,该螺栓良好地适合于该螺纹连接的多次拧紧。
本发明的该任务依据本发明利用独立权利要求的特征来解决。
其它优选的依据本发明的设计方案可由从属权利要求获得。
本发明涉及一种具有带头部支承面的头部的螺栓,其中,润滑介质兜孔至少布置在头部支承面的一部分中。
本发明也涉及一种用于与具有带头部支承面的头部的螺栓组合的垫圈,其中,润滑介质兜孔至少布置在垫圈的面朝头部支承面的第一表面的一部分中。
本发明此外涉及一种包括构件、螺栓和垫圈的螺纹连接,其中,润滑介质兜孔至少布置在螺栓的头部支承面的一部分中和/或垫圈的第一表面的一部分中。
本发明也涉及用于制造具有带头部支承面的头部的螺栓的方法,其中,润滑介质兜孔至少被构造在头部支承面的一部分中。
利用本发明来提供一种新型螺栓以及一种待与螺栓组合的垫圈,利用它们来可靠地多次拧紧螺纹连接,而不会出现不期望的磨耗现象。这通过如下方式来实现,即,螺栓的头部支承面和/或垫圈的面朝该头部支承面的第一表面具有用来容纳润滑介质的凹陷部。在本申请中将这些凹陷部称作润滑介质兜孔。将润滑介质置入这些润滑介质兜孔中,然后在拧紧螺纹连接并且因此使得螺栓的头部支承面变形的情况下逐渐释放润滑介质。这造成头部支承面和与其接触的表面之间的摩擦力的减小和均匀化。
因此,本发明有意背离了螺栓头部支承面的表面尽可能光滑的目标,取而代之,在那里有意地设置有凹陷部,所述凹陷部用于容纳润滑介质。这些润滑介质容纳凹陷部或者润滑介质兜孔在螺栓头部下方形成在拧紧螺纹连接时利用的润滑介质储存装置。磨耗在拧紧螺纹连接期间通常在预紧力较高时,也就是更确切地说在拧紧过程的后一半或者三分之二中才会开始。这些新型润滑介质兜孔现在特别在拧紧过程的该重要部分中释放润滑介质,因为头部支承面的变形导致润滑介质被从凹陷部中挤压出来。由此,在旋拧过程的每个阶段中始终可提供新鲜的、未使用过的润滑介质,并且磨耗被可靠防止或者至少被减少。
所述新型的润滑介质兜孔在建立与一个或多个铝制构件的螺纹连接时也适合。在构件由比螺栓软的材料制成的这类螺纹连接的情况下,在现有技术中经常会出现磨耗现象。现在这通过所述新型润滑介质兜孔来防止或者至少明显减少。
另一个优点在于,润滑介质兜孔也能容纳磨损颗粒,并且也以这种方式将磨耗现象最小化。
在此优选,所述润滑介质兜孔在横截面中边缘闭合地构造。通过该构造,将润滑介质可靠保持在兜孔中,当在拧紧过程期间发生了头部支承面的相应弹性变形或者弹塑性变形时才释放润滑介质。在此显然,一部分或者所有润滑介质兜孔可以在横截面中边缘闭合地构造,其中,与润滑介质兜孔的制造方法相关,比较可能的是:在径向上外置的润滑介质兜孔(也就是在头部支承面的外棱边处的润滑介质兜孔)构造得不闭合。
润滑介质兜孔尤其具有最大相应于头部支承面的径向宽度的约20%的平均直径。因此,尤其不涉及在周向上连续的呈槽、通道或类似形状的结构,而是涉及明显较小的单元。
润滑介质兜孔可以不规则分散地布置,并且在头部支承面的径向和周向上构造得不连续。通过该分散的布置来实现润滑介质在拧紧过程期间的近似均匀的分布和提供。
润滑介质兜孔可以具有在大约50至500μm之间、尤其在大约100至300μm之间的平均直径。因此于是涉及小的凹陷部,这些凹陷部也可以被看成为一定的表面粗糙度。在该意义上,头部支承面为了形成润滑介质兜孔可以具有在大约10至100μm之间、尤其在大约15至50μm之间的平均粗糙度RZ。所述表面粗糙度尤其这样地选择:使得有一定的不平整度且不存在锐利的尖端。这些尖端优选是倒圆的。
头部支承面可以具有凸起区域和形成润滑介质兜孔的加深区域,其中,所述凸起区域圆形地构造,并且具有在大约50至500μm之间、尤其在大约100至300μm之间的平均直径。
润滑介质兜孔可以布置在头部支承面的整个区域内,或者仅仅布置在头部支承面的一部分中,尤其可布置在径向外部的部分中。磨耗经常首先在头部支承面的径向外部的区域中开始,从而使得润滑介质兜孔在该区域中的布置特别适宜。
润滑介质兜孔可以通过冷成型制造。由此能经济地并且可靠地自动制造润滑介质兜孔。一种可能性是例如借助于模具的制造,其中,所述模具具有与螺栓的具有润滑介质兜孔的头部支承面互补的表面。所述模具因此利用其凸起区域将形成润滑介质兜孔的凹陷部压印到头部支承面中。
也可行的是,将不同的润滑介质兜孔安置在一个头部支承面上。因此,例如布置在径向内部的区域中的润滑介质兜孔可以具有与布置在径向外部的区域中的润滑介质兜孔不一样的几何形状和/或大小。
所述润滑介质尤其可以是干性润滑介质、聚合物润滑介质、蜡、锌鳞片涂料(Zinklamellenbeschichtung)或膏体。
螺栓和/或垫圈优选地由金属制成。螺栓尤其构造成高强度螺栓,并且例如用于建立机动车上的螺纹连接。所谓高强度螺栓尤其指的是强度等级8.8、10.9和12.9的螺栓。但是,螺栓也可以具有通过等温调质而产生的贝氏体组织,并且由此在非常高的延展性的情况下还具有较高的断裂强度。这样的螺栓也称作超高强度螺栓并且可以具有1400MPa或更高的抗拉强度。螺栓优选具有至少一公制螺纹。
本发明的有利改进方案由专利权利要求、说明书和附图获得。特征的和多个特征组合的在说明书介绍中提到的优点仅是示例性的并且可以替换地或累积地起作用,而不必强制性由依据本发明的实施方式来获得这些优点。由此,不改变附上的权利要求的主题,在原始申请材料的和本专利的公开内容方面适用如下:由附图(尤其是由多个构件相对彼此所示的几何形状和相对几何尺寸以及这些构件的相对布置和作用联系)取得其他的特征。本发明的不同实施方式的特征的组合或不同的专利权利要求的特征的组合同样可以不同于专利权利要求的所选的引用关系并且追求于此。这也涉及在单个附图中所示的或者在该单个附图的说明中提到的那些特征。这些特征也可以与不同专利权利要求的特征进行组合。同样地,可以在专利权利要求中去掉用于本发明其它实施方式的列出的特征。
在专利权利要求和说明书中提到的特征在其数量方面这样去理解,即,恰好存在所提到的数量或存在比该数量更多的数量,而不需要明确地使用副词“至少”。当因此讨论例如头部支承面时,这应理解为,存在恰好一个头部支承面、两个头部支承面或者更多的头部支承面。当反之仅应当说明特征的精确数量时,在相应的特征前面使用形容词“恰好”。
附图说明
以下将根据附图所示的优选实施例对本发明进行进一步解释和描述。
图1示出了具有螺栓和构件的新型螺纹连接的第一种实施例;
图2示出了具有螺栓、垫圈和构件的新型螺纹连接的第二种实施例;
图3示出了新型螺栓的一实施例;
图4根据图3中的剖切线A-A示出了该螺栓的新型头部支承面的第一种实施例;
图5根据图3中的剖切线A-A示出了该螺栓的新型头部支承面的第二种实施例;
图6根据图3中的剖切线A-A示出了该螺栓的新型头部支承面的第三种实施例;
图7根据图3中的剖切线A-A示出了该螺栓的新型头部支承面的第四种实施例;
图8示出了新型螺纹连接的另一种实施例;
图9示出了新型润滑介质兜孔的另一种实施例的截段。
具体实施方式
图1示出了具有螺栓2、尤其是高强度螺栓以及具有第一构件3和第二构件4的新型螺纹连接1的第一实施例。螺栓2具有头部5、杆段6和带外螺纹8的螺纹段7。第一构件3具有孔9,并且第二构件4具有孔10。孔10具有与螺栓2的外螺纹8对应的内螺纹11。通过彼此啮合的螺纹8、11和螺栓2的头部5的头部支承面12来实现对于可靠螺纹连接1而言所需的夹持力。
多个润滑介质兜孔13布置在螺栓2的头部支承面12的至少一部分的区域中。润滑介质兜孔13基于它们的小尺寸无法在图1中看出,并且因此仅仅关于它们的原则上的位置设有附图标记。
润滑介质兜孔13含有润滑介质(未示出),所述润滑介质在拧紧螺纹连接1时被释放并且导致摩擦力的减小。在该情况下,润滑介质处在螺栓2的头部支承面12和构件3的面朝该头部支承面的表面14之间。润滑介质兜孔13的构造还在进一步的流程中并且尤其借助图4-图7和图9进行阐释。
图2示出了具有螺栓2、垫圈15和构件3、4的新型螺纹连接1的第二实施例。关于除了垫圈15之外一致的构件,参考对图1的上面已说明的描述。
垫圈15具有第一表面16和对置的第二表面17。垫圈15具有孔18,螺栓2的杆段6穿过该孔延伸。
垫圈15在其第一表面16的区域内具有多个润滑介质兜孔13,这些润滑介质兜孔与螺栓2的头部5的头部支承面12一起用于在拧紧螺纹连接1期间阻止磨耗现象。其它润滑介质兜孔13可以布置在垫圈15的第二表面17的区域中。在该实施方式中,螺栓2的头部支承面12也可以同样具有润滑介质兜孔13。
在图3中现在描绘了一螺栓2,以便能够借助根据剖切线A-A的剖面来阐释润滑介质兜孔13的不同的示例性构造和几何形状。
图4-图7借助沿图3中剖切线A-A的剖面示出了润滑介质兜孔13的这类不同的构造和几何形状。润滑介质兜孔13的这些和其它构造也可以相应地在垫圈15中应用,其中则显然的是,替代图4-图7中在中间所示的杆段6,存在孔18。
在图4中首先可以看出,润滑介质兜孔13在横截面中边缘闭合地构造。但是,这并非一定针对所有的润滑介质兜孔13,并且尤其不针对在直接布置在头部支承12的径向外部的端部区域中或径向内部的端部区域中的润滑介质兜孔13。润滑介质兜孔13在该情况下规则地分散布置并且在头部支承面12的周向上和径向上不连续地构造。润滑介质兜孔13具有最大相当于头部支承面12的径向宽度的大约20%的平均直径。
在根据图5的螺栓2的实施方式中,润滑介质兜孔13具有不同的大小或直径。润滑介质兜孔13在整个头部支承面12上不规则地分散布置。
图6示出了润滑介质兜孔13的另一种示例性构造,其中,这些润滑介质兜孔又具有不同的直径。在该情况下,润滑介质兜孔13仅仅布置在头部支承面12的一部分中并且这里布置在径向外部的部分19中。而在头部支承面12的径向内部的部分20中没有润滑介质兜孔13。
在根据图7的螺栓2的实施方式中,润滑介质兜孔13又具有不同的直径,并且布置在头部支承面的径向外部的部分19中,但没有布置在头部支承面12的径向内部的部分20中。但是,这些润滑介质兜孔在周向上也仅仅在径向外部的部分19的一部分中延伸。
图8示出了新型螺纹连接1的另一视图,其中,在此情况下不涉及剖视图,在该视图中示意性示出了润滑介质兜孔13。润滑介质兜孔13被夸大地示出,此外,它们实际上不是以这种方式均匀地在头部支承面12的周边上布置在该头部支承面的径向外部的部分19中。该视图主要用来说明原理,即,润滑介质兜孔13是头部支承面12中的凹陷部,在这些凹陷部中容纳有润滑介质。
最后,图9示出了具有润滑介质兜孔13的头部支承面12的一部分的较切合实际的视图。可以看出,在该实施方式中,润滑介质兜孔13实际上不均匀地在头部支承面12上分散布置,并且具有不同的直径和几何形状。可以通过冷成型并且尤其借助于模具来制成这样的几何形状。
附图标记列表
1 螺纹连接
2 螺栓
3 构件
4 构件
5 头部
6 杆段
7 螺纹段
8 外螺纹
9 孔
10 孔
11 内螺纹
12 头部支承面
13 润滑介质兜孔
14 表面
15 垫圈
16 第一表面
17 第二表面
18 孔
19 径向外部的部分
20 径向内部的部分
Claims (15)
1.具有带头部支承面(12)的头部(5)的螺栓(2),其特征在于,至少在所述头部支承面(12)的一部分中布置有润滑介质兜孔(13)。
2.根据权利要求1所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)在横截面中边缘闭合地构造。
3.根据权利要求1或2所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)不规则地分散布置并且在所述头部支承面(12)的径向和周向上不连续地构造。
4.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)具有最大相当于所述头部支承面(12)的径向宽度的大约20%的平均直径。
5.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)具有在大约50至500μm之间、尤其在大约100至300μm之间的平均直径。
6.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述头部支承面(12)为了形成所述润滑介质兜孔(13)具有在大约10至100μm之间、尤其在大约15至50μm之间的平均粗糙度RZ。
7.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述头部支承面(12)具有凸起区域和形成所述润滑介质兜孔(13)的加深区域,其中,所述凸起区域修圆地构造并且尤其具有在大约50至500μm之间、尤其在大约100至300μm之间的平均直径。
8.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)仅仅布置在所述头部支承面(12)的一部分中、尤其在径向外部的部分(19)中。
9.根据前述权利要求中至少一个所述的螺栓(2),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)通过冷成型制成。
10.用于与具有带头部支承面(12)的头部(5)的螺栓(2)组合的垫圈(15),其特征在于,至少在所述垫圈(15)的面朝所述头部支承面(12)的第一表面(16)的一部分中布置有润滑介质兜孔(13)。
11.根据权利要求10所述的垫圈(15),其特征在于,所述润滑介质兜孔(13)如同在前述权利要求中至少一个中所限定的那样地构造,其中,在那里说明的头部支承面(12)相应于所述垫圈(15)的第一表面(16)。
12.螺纹连接(1),包括:
具有表面(14)和孔(9)的构件(3);
具有带头部支承面(12)的头部(5)的螺栓(2),其中,所述螺栓(2)穿过所述构件(3)的孔(9)延伸;
具有第一表面(16)和对置的第二表面(17)的垫圈(15),其中,所述垫圈(15)布置在所述螺栓(2)的头部支承面(12)和所述构件(3)的表面(14)之间,其中,所述垫圈(15)的第一表面(16)面朝所述螺栓(2)的头部支承面(12)布置并且所述垫圈(15)的第二表面(17)面朝所述构件(3)的表面(14)布置,
其特征在于,
至少在所述螺栓(2)的头部支承面(12)的一部分中和/或至少在所述垫圈(15)的第一表面(16)的一部分中布置有润滑介质兜孔(13)。
13.用于制造尤其根据权利要求1至9中至少一个所述的具有带头部支承面(12)的头部(5)的螺栓(2)的方法,包括如下步骤:
至少在所述螺栓(2)的头部支承面(12)的一部分中构造润滑介质兜孔(13)。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,通过冷成型来制造所述润滑介质兜孔(13)。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,借助于模具来制造所述润滑介质兜孔(13),其中,所述模具具有与所述螺栓(2)的具有所述润滑介质兜孔(13)的头部支承面(12)互补的表面。
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