CN1042399A - 旋拧头式锁紧垫圈 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种和斜楔作用式紧固件配合使用的凸缘旋拧头式锁紧垫圈，该紧固件包括带凸面螺母或凸面头的螺栓或螺钉。垫圈具有螺母式的主体和多个能与特定螺母或螺栓头的侧面匹配且能与扳手接配的侧面。垫圈上表面包括多个能与凸面螺母或凸面头上的相应凸面锁紧接合的凸面，其下表面具有由扩大的凸缘限定的摩擦面。凸面螺母或凸面头上的凸面与垫圈上的相应侧面对齐，从而在取下紧固件时它们能同时旋转而不影响紧固件的完整性。

Description

本发明一般地涉及螺母-螺栓类型的紧固件，尤其是涉及一种锁紧垫圈，该垫圈的旋拧头上有一个啮合凸面，与之相对的有一个由扩大的环形凸缘所限定的摩擦面。

在选择一种能够以简捷的方式松开所涉及的紧固件的适宜的斜楔作用式锁紧垫圈的时候，常会遇到各种问题和困难。当装设一种已知的锁紧垫圈并以其凸面与凸面螺栓头的下端啮合拧紧时，如果振动力或有意用扳手迫使螺栓朝松驰方向转动，垫圈摩擦面和接合面材料间的摩擦将阻止垫圈转动。因此，垫圈和螺栓凸面的升程大于螺栓螺纹的升程，这样振动力就易于使螺栓朝松弛方向转动，从而使它沿垫圈和螺栓凸面头的凸面向上滑。这种凸面的运动造成楔固作用，将螺栓的螺母楔紧在一侧为螺栓的螺纹和另一侧为与垫圈的接合面之间。因此，当用扳手拧松螺栓时，两凸面将一个叠压在另一个的顶部，这将使螺栓拉长。如果对螺栓的拉伸超过弹性极限而到达塑变区，则这种拉伸使螺栓造成永久的损坏。如果在凸面叠压的状态下紧固件反复地拆卸和组装，最终就会达到其破坏点，从而使之失效。这种由于在凸面叠压状态下反复拧松操作所引起的紧固件失效的危险，极大地限制了斜楔作用式锁紧垫圈的应用，特别是限制了常用于短的夹紧长度场合的盖螺栓的应用。

作为先有技术的一个例子，在授予Oldenkott的美国专利NO.3417802中公开了一种可截获的锁紧垫圈组件，它包括一个带有多个平侧面的锁紧垫圈和一个位于一端面上的凸面以及一个位于相对端面上的带齿接合表面。其中，垫圈做得极薄，使得在生产中仅用最少的金属。

本发明的一个主要目的是提供一种凸缘旋拧头式锁紧垫圈，它带有一个中心旋拧头，该旋拧头具有能与市场上可得到的螺母和螺栓头形状相匹配的横截面形状，例如六角、六顶端、八顶端、十顶端、十二顶端和锚环（torx）形。

本发明的另一个目的是提供一种凸缘旋拧头式锁紧垫圈，它具有一个扩大的凸缘，以便当与相关的工件接合时构成较大的摩擦面。

本发明的再一个目的是提供一种旋拧头式锁紧垫圈，它具有一个环形的直径扩大的凸缘，该凸缘限定一个足够长的摩擦力矩臂，以防止垫圈在振动力的作用下朝松弛方向旋转。

本发明的又一个目的是提供这样一种垫圈，其特征是包括两个整体成型的主体部分，其中之一是一个扩大的摩擦凸缘而另一个是具有与旋拧套筒扳手相匹配的合适的外形的旋拧头，由此当拧松时可使垫圈随同螺母或盖螺栓一起旋转，而不承受凸面叠压（这种叠压会导致紧固件损坏）。

本发明的再一个目的是提供一种结构简单、生产成本较低的垫圈，它被制成为具有能与任何给定的套筒扳手、相关的螺栓头、螺钉头或所用的螺母的外形相匹配的旋拧头。

结合图示本发明的实施例的附图，将更充分地理解本发明的特征和优点。在研究了这个实施例后，本领域的技术人员将会懂得在不超出所公开的基本原理的情况下可以做出各种改变，而这些结构和操作形式上的改变都将属于所附权利要求的范围。

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

图1表示的是处于紧固件的锁紧结构中的凸缘旋拧头式锁紧垫圈的放大侧视图，其中螺母带有一个啮合凸面，该图还用局部剖面表示了旋拧套筒扳手和固定到一个工件上的紧固组件;

图2是沿图1中2-2线所取的截面图;

图3是凸缘旋拧头式锁紧垫圈的顶面视图;

图4是沿图3中4-4线所取的截面图;

图5是锁紧垫圈的底面视图，其中所示的环形凸缘的摩擦面带有径向齿;

图6是锁紧垫圈的底面视图，其中环形凸缘的摩擦面基本上是平的;

图7是沿垫圈一个截面所取的放大截面图，其中环形凸缘具有较小的径向面，以便在旋拧头和工件之间获得较大的灵活性;

图8是与图7类似的截面图，表示了环形凸缘的另一种形式;

图9是与图7和图8类似的另一个截面图，表示了环形凸缘的又一种形式;

图10、11和12表示了三种可供选择的旋拧头外形;

图13是一个十二顶端螺栓和一个啮配的凸缘旋拧头式锁紧垫圈的正视图;

图14是表示装有与紧固件啮合的第二个垫圈的本发明装置的部分剖面图。

先具体地参照图1，它示出了由标号10总体表示的紧固装置，该装置包括一个具有六角头14的典型的螺栓12和一个与之啮配的拧在螺杆17上的六角螺母16，紧固装置10紧固到由零件20和22限定的工件18上。

根据下面详细的说明，可容易地理解本发明的结构。由标号24表示的凸缘旋拧头式锁紧垫圈适宜与其它多种形状的螺栓和螺母，例如六顶端、八顶端和十二顶端螺栓装配。

垫圈24包括两个整体成型的部分，一个是旋拧头26，另一个是环形扩大的凸缘28。如图1-6所示，旋拧头26具有典型的六角螺栓的一般形状，它具有六个用于与扳手接配的连接的侧面30。旋拧头26还带有一个中心孔32，螺栓或螺钉的螺杆17插入其中。

旋拧头26的上啮合面具有多个连续的凸台34（如图所示，至少具有3个），每个凸台由倾斜的凸面36限定并且垂直或稍倾斜于前端面38。

垫圈凸缘28从旋拧头26的下部径向向外延伸，从而当紧固装置紧固到工件上时作为向下的锁紧力的力矩臂，凸缘28的上表面40是倾斜的，它由旋拧头26向下并向外倾斜（如图4、7、8和9所示）。

凸缘28的下表面限定一个摩擦环42，摩擦环的尺寸和结构可根据内凹槽43的直径而改变，这一点下面将要说明。这样，摩擦环42的下表面直接与工件的相对表面相接触（见图1）。

图4所示的凸缘28设有带倾斜摩擦面44的环42，该环可调节摩擦面44和工件18的表面之间的接触程度，接触的程度取决于紧固装置的紧固力的大小。例如，向下的紧固力越大，那么由于摩擦环被压平而使摩擦面44与工件的接触面积越大。

在一些特定的条件下，例如当垫圈和软材料或和表面很坚硬的材料一同使用时，可以采用其它变型形式的摩擦环。因此，图7所示的摩擦环44a是沿着凸缘28的外边缘而成形的，其中凹槽43的直径大于旋拧头的宽度。也就是说，凹槽43的半径R由线W所示的侧壁向外延伸，摩擦环44a的宽度小于凸缘28的宽度d。图8所示的凹槽43的半径R终止于侧壁W处，故摩擦环44b与凸缘28的宽度d相等。图9所示的凹槽的半径R是位于侧壁W之内的，因此，摩擦环44c具有大于凸缘28宽度d的较大的摩擦表面。

进一步分析摩擦环42，设想利用多个等间距的径向齿45以便在垫圈和工件之间提供附加的摩擦元件。

图10和11示出了两种常见的八顶端旋拧头26a和26b，它们分别具有凸面36a和36b。图12示出了一种凸缘式锁紧垫圈，它具有十二顶端旋拧头26c和凸面36c。图13进一步示出了一个紧固装置10，它包括一个十二顶端螺栓和一个与之相配的十二顶端凸缘式锁紧垫圈。

再参见图1，很容易发现螺母16以壁-壁对正的方式锁紧到锁紧垫圈24上，从而使套筒扳手50安装在螺母16和旋拧头26上。这样就可使螺母和垫圈一起旋转并从螺杆17上拧下，而不会损坏紧固装置。

还设想了另一种可选择的结构或用途，例如图14所示的那样，此结构采用了一种典型的螺母52并包括一个适宜的斜楔锁紧式垫圈54，该垫圈具有一个凸面56和一个摩擦面58，用于与螺母52的下表面60相啮合，而不是图1所示的那种单凸面式垫圈。

从上面的描述中可以理解本发明及其附带的优越性，而且显然在不超出本发明的构思和范围或不损于其自身固有的优越性的条件下，根据本发明部件的结构和布置可以对本发明作出各种改变。上述的结构也仅作为例子描述的，而并不希望将本发明仅限制为上面所述和所示的特定形式，事实上它应由附属的权利要求限制。

Claims (14)

1、一种螺纹紧固件和斜楔作用式锁紧垫圈的组合结构包括：

一个紧固装置，它具有一个螺杆和一个适于拧到该螺杆上的螺母，在所述螺杆的一端成形有一个紧固件头部，所述头部和所述螺母具有多个能与扳手相接配的垂直侧面，其中所述头部或螺母的一个侧面包括多个连接的凸面；

一个单件式的斜楔作用式锁紧垫圈，它具有第一主体部分和整体成形的第二主体部分，所述的每个主体部分具有一个贯通的中心孔，所述第一主体部分限定一个具有多个连接的凸面的旋拧头，在锁紧状态下这些凸面适于与所述紧固件或螺母的凸面相接触，该旋拧头还具有多个能与扳手相接配的垂直侧面，这些侧面与所述紧固件头部或螺母上的垂直侧面相对正并且相配合，所述的第二主体部分由一个扩大的、径向延伸的凸缘限定，所述凸缘具有一个摩擦接合面，该接合面适于与固定有所述螺纹紧固件的工件表面相接合。

2、根据权利要求1的组合结构，其中所述的凸缘包括一个由成形在所述第二主体部分的下表面上的中心凹槽所限定的摩擦接合环。

3、根据权利要求2的组合结构，其中所述紧固件头部或螺母上的凸面和所述旋拧头上的凸面分别设置成彼此接触，从而使所述垂直侧面对齐。

4、根据权利要求3的组合结构，其中所述凸缘的所述摩擦环的接合面由所述凹槽的直径有选择地确定。

5、根据权利要求4的组合结构，其中所述凹槽的直径大于所述旋拧头的宽度。

6、根据权利要求4的组合结构，其中所述凹槽的直径等于所述旋拧头的宽度。

7、根据权利要求4的组合结构，其中所述凹槽的直径小于所述旋拧头的宽度。

8、根据权利要求4的组合结构，其中所述摩擦环的摩擦接合面上具有多个径向延伸的齿。

9、根据权利要求3的组合结构，包括一个套筒扳手，该扳手具有适于装套在所述紧固件头部或螺母以及所述锁紧垫圈的旋拧头上的垂直接配内侧面，从而能使所述锁紧垫圈和所述紧固件的头部或螺母一起旋转。

10、一种和斜楔作用式紧固件配合使用的斜楔作用式锁紧垫圈，包括：

具有中心孔的第一主体部分和下部的第二主体部分，

所述第一主体部分由一个旋拧头限定，该旋拧头具有多个连接的凸面和多个能与扳手接配的垂直侧面，

所述第二主体部分由一个环形延伸的凸缘限定，该凸缘具有一个适于与工件表面摩擦接合的摩擦环。

11、根据权利要求10的垫圈，其中所述的下部第二主体部分包括一个环形凹槽，从而限定了所述摩擦环。

12、根据权利要求11的垫圈，其中所述的环形凹槽的直径大于所述第一主体部分的宽度。

13、根据权利要求11的垫圈，其中所述的环形凹槽的直径等于所述第一主体部分的宽度。

14、根据权利要求11的垫圈，其中所述的环形凹槽的直径小于所述第一主体部分的宽度。

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