CN104428544B - 公差补偿构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有至少两个支撑主体(120、122)的公差均衡元件，所述支撑主体彼此螺纹啮合以使得所述公差均衡元件(122)的轴向尺寸可通过所述支撑主体(120、122)的相对旋转调节，所述支撑主体(120、122)中的至少一个支撑主体包括由具有矩形截面的金属丝缠绕而成的螺旋弹簧，其特征在于形成所述金属丝的所述截面的矩形经定向以使得其侧面相对于所述螺旋弹簧的轴倾斜地延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有至少两个支撑主体的公差补偿构件，所述支撑主体彼此螺纹啮合以使得公差补偿构件的轴向尺寸可通过支撑主体的相对旋转来调节。
背景技术
这种类型的公差补偿构件的实例已在DE 98 07 967 U1、EP 1 118 605 A1以及EP1 215 401 A2中描述。
公差补偿构件尤其用于借助于通过具有环形形状的支撑主体插入的连接螺栓形成两个结构构件之间的紧密连接。支撑主体中的一个主体通过滑动联轴器与连接螺栓啮合，以使得当连接螺栓拧入两个结构构件中待连接的一个构件中时，支撑主体以摩擦方式经夹带并且从而相对于另一支撑主体旋转。以这种方式，公差补偿构件的轴向尺寸在拧入螺栓的过程期间增加，直至补偿构件桥接两个结构构件之间的空间为止。接下来，滑动联轴器允许连接螺栓被进一步拧入，然而两个支撑主体保持其相对于彼此的位置。
在已知公差补偿构件中，支撑主体由圆柱形金属部件形成，所述金属部分通过切割螺杆螺纹(例如，左旋螺杆螺纹)以彼此啮合的方式固持。
DE 20 2011 052 036 U1描述一种公差补偿构件，其中一个支撑主体通过由金属丝缠绕而成的螺旋弹簧形成。所述金属丝具有矩形截面且移动以使得所述矩形的面向内的侧面和面向外的侧面与螺旋弹簧的轴平行地延伸。
发明内容
本发明的目标在于提供一种制造可更简单以及更便宜的公差补偿构件。
根据本发明，使用独立权利要求中指示的特征来实现这个目标。
在一个实施例中，至少一个支撑主体包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧由具有非矩形截面的金属丝缠绕而成且形成这个支撑主体的螺杆螺纹。在另一实施例中，金属丝的截面为矩形，但金属丝经缠绕以使得其侧面相对于螺旋弹簧的轴倾斜。
因此，在两个实施例中，支撑主体或至少其螺纹部分可仅通过缠绕具有合适轮廓的金属丝而形成，其中螺杆螺纹的螺纹匝由金属丝的轮廓形成。以这种方式，可消除用于对金属进行切割型加工(例如，铣削或螺纹切割)的艰难过程。
在附属权利要求中指示本发明的有用细节。
在有利的实施例中，形成螺旋弹簧以使得螺旋弹簧的匝在弹簧无负载时彼此限制。接下来，螺旋弹簧的匝可视情况在其彼此啮合的面处(例如)通过粘合、焊合或焊接(例如通过电阻焊接)彼此连接，以使得形成刚性金属主体。
优选地，两个支撑主体由螺旋弹簧形成。
由于实际上螺纹部件不需要铣削切割型加工，所以高强度弹簧钢可用于螺旋弹簧。这具有以下优点，即使在支撑主体仅在较小距离内彼此螺纹啮合时也可实现高支撑力。因此，即使在公差补偿构件的最小轴向尺寸较小时，也可能实现大调节范围，以使得可补偿相应较大的距离公差。
在特别优选的实施例中，金属丝的截面形状对应于倾斜正方形，以使得使螺旋弹簧的匝彼此限制啮合的部件基本上仅由正方形截面的拐角形成。接下来将相对于螺旋弹簧面向内以及面向外的正方形的拐角接下来将形成内部螺纹以及外部螺纹。
根据本发明的进一步有用的发展，端板设置在螺旋弹簧的至少一个末端上，所述板具有与螺旋弹簧的最后一匝互补的环形凹槽。因此，当弹簧的最后一匝接收在凹槽中时，可补偿螺距，以使得端板将与螺旋弹簧的末端装配啮合，并且将具有外部表面，所述外部表面与螺旋弹簧的轴呈直角定向且因此形成用于支撑结构构件中待连接的构件的合适支撑表面。以这种方式，可避免螺旋弹簧的艰难端面磨削。可(例如)通过冲孔形成端板中的凹槽。最后，可以这种方式以低成本获得稳定支撑主体，其中端面相对于其轴精确地呈直角延伸。
当两个支撑主体由螺旋弹簧形成时，端板可具有两个同心凹槽，两个弹簧中的每一弹簧的末端使用一个凹槽。凹槽的末端(其深度最大)接下来也将形成金属丝的末端的对接且帮助防止端板相对于螺旋弹簧旋转。
附图说明
现将结合图式解释实施例实例，其中：
图1是在建立连接之前的条件下具有根据本发明的公差补偿构件的连接装置的轴向剖面；
图2展示在已建立连接后的条件下根据图1的连接装置；
图3至图7展示由具有不同截面形状的金属丝缠绕而成的螺旋弹簧的实例；
图8是根据另一实施例的公差补偿构件的轴向剖面；以及
图9和图10是在两个不同调节位置中的根据图8的公差补偿构件的剖视图，其中将剖面的平面相对于图8旋转90°。
具体实施方式
图1展示连接装置，所述连接装置包括连接螺栓10以及公差补偿构件12且用于将第一结构构件14连接至第二结构构件16，其间形成有间隔。
连接螺栓10通过第一结构构件14的孔插入且拧入第二结构构件16的螺纹孔18中。公差补偿构件12用作结构构件14、16之间的间隔物。所述公差补偿构件包括配置为螺旋弹簧且支撑在第二结构构件16处的外部支撑主体20，以及也配置为螺旋弹簧且支撑(在最终条件下)在第一结构构件14处的内部支撑主体22。
在所示实例中，外部支撑主体20为由具有非矩形截面(在这个实例中为具有圆化或倒角边缘的L型截面)的金属丝缠绕而成的左旋弹簧。当螺旋弹簧未拉紧时，其线圈彼此限制啮合。具有L型金属丝截面的向内伸出的支腿一起形成内部螺杆螺纹。
内部支撑主体22由也具有L型截面的金属丝缠绕为左旋的且具有限制匝。支撑主体20以及22的金属丝的截面彼此互补且一起形成矩形。因此，内部支撑主体22的线圈形成与由支撑主体20形成的内部螺杆螺纹啮合的外部螺杆螺纹。
在所示实例中，支撑主体20经插入成型或按压或胶合至塑料插口24中，所述塑料插口也可以在其下部填充螺旋弹簧的内部空间且进一步具有弹性爪状物，使用所述弹性爪状物，插口24且因此支撑主体20可以不旋转的方式固持在第二结构构件16上。
内部支撑主体22的顶端连接(例如，焊接)至金属环28。金属环28和支撑主体22的内部容纳塑料套筒30，所述塑料套筒的顶端以及底端经搭扣紧固至支撑主体22的顶端以及底端以便将支撑主体的线圈紧固为限制啮合。
在这个实例中，外部支撑主体22的线圈通过插口24固持在一起。
视情况，支撑主体的线圈可彼此焊接，以便可实现更强的黏合。尤其适用于此目的的是一种电阻焊接方法，其中电流脉冲从螺旋弹簧的一端到另一端穿过形成弹簧的金属丝。接下来，在金属丝的个别线圈相互啮合的端面处的电阻将最大，以使得金属丝的金属将在这些啮合端面处经局部加热并且将个别匝焊接在一起。
在这个实例中，内部支撑主体22内的套筒30也用于安装两个弹簧弓32，所述弹簧弓彼此正好相反地设置且使其顶端以及底端收纳在套筒30的各自的袋状物中，而其向内凸出的中心部件向内伸出穿过套筒30的窗口。视情况，弹簧弓32也可与套筒30整体形成。
在图1中所示的条件下，内部支撑主体22已完全拧入外部支撑主体20中，以便金属环28几乎搁置在插口24的顶端以及外部支撑主体20的最高匝上，而结构构件14与金属环28之间存在一定间隙。
为了以保持图1中所示的相对间隔的方式使结构构件14以及16彼此连接，连接螺栓10通过构件14的孔插入且插入内部支撑主体22中。螺栓的螺纹部件将从而迫使弹簧弓32向外且将使其弹性变形，因为所述弓的顶端以及底端经支撑在支撑主体22的内部表面处。因此，一定的阻力对抗连接螺栓10的插入运动，但可克服此阻力，以便所述螺栓可经进一步推动直至其到达构件16的螺纹孔18。
随后，螺栓10经拧入螺纹孔18中。因为弹簧弓32对抗螺栓的螺纹部件的周边经拉紧，所以在螺栓10的外部螺杆螺纹与弹簧弓32之间存在相对高的摩擦，以便弹簧弓经夹带在旋转方向上。由于弹簧弓32在周向上经固定在套筒30的各自的袋状物中，所以套筒30也经夹带在旋转方向上。由于套筒30经搭扣紧固至支撑主体22，所以当以拧入螺栓10的方向看时，内部支撑主体22以及金属环28也将经驱动以顺时针旋转，因为连接螺栓10具有右旋螺杆螺纹。
相反，通过啮合构件16的插口24以及爪状物26防止外部支撑主体20旋转。因此，内部支撑主体22相对于外部支撑主体20旋转，且由于使支撑主体彼此啮合的左旋螺杆螺纹，内部支撑主体22与拧入连接螺栓10的方向相反地向上拧出外部支撑主体20，以便金属环28接近结构构件14。当金属环28对接于构件14处时，支撑主体20的进一步向外拧紧运动对抗更大的阻力，以便由连接螺栓10的螺纹部件以及弹簧弓32形成的滑动联轴器将开始滑动。当连接螺栓10进一步经拧入构件16中时，内部支撑主体22以及金属环28接下来将于其位置中保持静止。最后，达到图2中所示的条件，其中连接螺栓10的头部啮合构件14且结构构件14以及16抵抗公差补偿构件12从相反侧面拉紧，所述条件确保这些结构构件之间的所需间隔。
图3至图7展示内部以及外部支撑主体的其他可能设计的实例。在图3中，外部支撑主体20a通过由具有圆形截面的金属丝缠绕而成的螺旋弹簧形成，其中线圈处于限制啮合。类似地，内部支撑主体22a通过由圆形金属丝缠绕而成的经限制螺旋弹簧形成。由于金属丝的圆形截面，外部支撑主体20a的内表面在个别匝之间形成螺旋延伸凹口，内部支撑主体22a的匝的外部顶点可啮合至所述凹口中，以便实现两个支撑主体之间的螺纹啮合。
图4展示外部支撑主体20b由两个嵌套螺旋弹簧34以及36形成的实例，所述弹簧的匝交替设置并且彼此啮合。弹簧34的直径比弹簧36的直径略小且因此形成内部螺杆螺纹，所述内部螺杆螺纹的螺纹槽比图3中的螺纹槽更宽更深。内部支撑主体22b的相应外部螺杆螺纹可啮合至此内部螺杆螺纹中。在本文中所示的实例中，内部支撑主体为具有轧制或切割外部螺杆螺纹的铣削金属部件。
图5展示两个支撑主体20c以及22c再次由金属丝缠绕而成的实施例。在此所展示的仅仅是彼此螺纹啮合的支撑主体的外围壁的一部分。在这个实例中，两个支撑主体的金属丝具有T型截面。“T”的横梁彼此限制，而“T”的中心腹板形成啮合螺纹槽以及脊。
在图6中，外部支撑主体20d以及内部支撑主体22d由金属丝缠绕而成，所述金属丝的截面形状类似于图1以及2中所示的L形状，但区别在于互补的螺纹槽以及脊具有倾斜的螺纹面38。
最后，图7展示由具有六角形截面的金属丝缠绕而成的内部支撑主体22e的一部分的截面。螺旋弹簧的内侧上的六角形的拐角形成90°拐角，以便金属丝的匝将形成螺旋弹簧的光滑内表面，而具有三角形截面的外部螺纹槽40形成于外侧上。相应外支撑主体可由具有匹配截面形状的金属丝缠绕而成。视情况，外部支撑主体也可具有与支撑主体22e的外部螺杆螺纹互补的传统机用螺杆螺纹。
图8至图10展示根据另一实施例的公差补偿构件112。功能与图1以及图2中所示的公差补偿构件12的功能相同。因此，将仅详细描述公差补偿构件112不同于公差补偿构件12的细节。所述细节(其功能对应于结合图1以及图2所描述的细节的所述功能)使用相同元件符号分别增加100来指定。
公差补偿构件112具有配置为由弹簧钢丝缠绕而成的螺旋弹簧的外部以及内部支撑主体120、122。然而，在这种情况下，金属丝具有菱形截面形状，即，具有略圆或倒角的倾斜正方形。再次，金属丝的线圈彼此限制啮合，以便正方形截面仅与倒角彼此啮合。在外部支撑主体20的情况下，向内面向螺旋弹簧的轴的正方形的拐角形成内部螺杆螺纹(左旋)，而在内部支撑主体122的情况下，正方形的面向外的拐角形成互补外部螺杆螺纹。
在外部支撑主体120的情况下，正方形的面向外的拐角形成螺纹旋进塑料插口124的互补内螺杆螺纹中的另一外螺杆螺纹。插口124具有爪状物126，所述插口可使用所述爪状物锁定在结构构件中待连接的一个构件(此处未展示)处。
在图8的顶端处，外部支撑主体120以成形为金属环的端板128为边界。端板128为平坦平面平行板且在面向支撑主体120以及122的侧面上具有两个环形同心凹槽120a以及122a，所述凹槽与支撑主体120以及122的末端处各自的最后一匝互补。这些凹槽的深度在周向上从对应于形成支撑主体120以及122的螺旋弹簧的节距的最大值不断减小到0，借此凹槽在其周边的一个位置处形成不连续的梯级，在所述位置处深度陡然从0增加至最大值。在图8中，图式的截面平面已放平，以使得其呈现图8中右侧上的这种不连续部分。因此，此处可见的是形成支撑主体120的顶部线圈的金属丝的端面120b。在图8中的左侧上，凹槽120a的深度已减小至最大值的一半，以便仅延伸超出插口124的金属丝的截面的一半被容纳在凹槽120a中。对于内部支撑主体122的内部凹槽122a，深度相应变化，但不连续部分形成于旋转180°的位置处，即在图8中的左侧上。在此可见的是凹槽的封闭端，因为形成支撑主体122的最后一匝的金属丝刚好在图式的截面平面前面完结。相反，在图8中的右侧上，金属丝的截面的一半再次被容纳在凹槽122a中。
在图8中进一步可见的是凹槽120a以及122a各自的末端(其在所述末端处深度最深)穿破端板128的表面。因此，在15°的角度范围内延伸的末端部分中，例如，凹槽120a以及122a通过插槽连接至端板128的顶表面。
端板128可(例如)通过在盘状坯料中冲压凹槽120a以及122a来制成，其中上述插槽在冲压步骤之前或之后自由切割。以这种方式，端板128的平坦顶表面可实现端板128的最小总厚度。
将具有与上述端板相同的结构以及形状的第二端板128设置在图8中的支撑主体120以及122的底端处，但在反转位置中，即含有凹槽120a以及122a的表面面向上且旋转90°，以便图式的截面平面在这种情况下不呈现凹槽120a以及122a的不连续部分。
塑料套筒130在其顶端部分中具有外螺杆螺纹，所述套筒使用所述外螺杆螺纹拧入内部支撑主体122的内螺杆螺纹中，所述螺杆螺纹由金属丝轮廓形成。在下端部分中，套筒130具有套箍130a，所述套筒使用所述套箍支撑在支撑主体122的内表面上。视情况，可提供外螺纹部分代替所述套箍130a。
在上螺纹部分与套箍130a之间的中心部分中，套筒130具有外部直径减小的部分，弹簧夹132已搭扣紧固至所述部分。在另一实施例中，弹簧夹可与套筒整体形成。
在图8中，图式的截面平面呈现两个窗口134，所述窗口在正好相反的位置中形成于套筒130的周边壁中且由弹簧夹132的伸出端136穿透，所述末端136以凸起方式向内凸出。当对应于图1中的螺栓10的连接螺栓插入穿过套筒130的内部时，弹簧夹的末端136将与连接螺栓的周边摩擦啮合。以这种方式，形成滑动联轴器，当旋转螺栓时，所述滑动联轴器驱动弹簧夹132以及与弹簧夹连接的套筒130和内部支撑主体122随着螺栓节点旋转，以便将内部支撑主体122拧出外部支撑主体120。
用于插入连接螺栓的形成于套筒130的内部的轴向通道在图8中于其顶端处成圆锥形地张开。在此，套筒的周边壁形成弹性掣子138的冠状物，所述掣子允许从上方附接端板128直至掣子128在端板的内周边处嵌入于套箍140处。
在套箍140上方，端板128的内周边表面在其周边的一个位置处(图8中的左侧上)形成凸轮142，所述凸轮啮合套筒130的相应凹口且从而防止端板128相对于套筒130旋转。
当在预安装装置的步骤中将内部支撑主体122拧入至套筒130的外螺纹部分上时，拧紧运动在形成支撑主体122的金属丝的末端对接于凹槽122a的封闭端时停止。随后，由端板128、套筒130以及内部支撑主体122形成的单元可拧入自身以不旋转的方式固持于插口124中的外部支撑主体120中。这种拧紧运动在凹槽120a的封闭端对接于形成外部支撑主体120的金属丝的端面120b处时停止。以这种方式，防止两个支撑主体之间的螺杆螺纹啮合过紧，以便滑动联轴器的摩擦力将足以使内部支撑主体122再次拧出。
在其外部周边边缘处，每一端板128具有套箍144，在图8的底端板的情况下，所述套箍用于将所述端板搭扣紧固于插口124的相应凹口中。在其外部周边的一个位置处(在图8的顶端板的右侧上)，端板128具有另一凸轮146。当端板用作底端板时，所述凸轮146用于将端板128以不旋转的方式固定于插口124的相应凹口中。当将内部支撑主体122拧入外部支撑主体120中且将扭矩(逆时针方向)施加至外部支撑主体120上时，形成主体的最低匝的金属丝的末端支撑在下端板中的凹槽120a的封闭端处。
图9以截面视图展示图8的公差补偿构件112，其中截面的平面旋转90°。在这种情况下，截面的平面呈现下端板128的凸轮142以及146。以前视图查看窗口134中的一个窗口以及弹簧夹132的末端136中的一个末端，而以截面查看跨立于套筒130的直径减小的部分的弹簧夹的C型弓。
图10是公差补偿构件的截面视图，以与图9中相同的截面平面但在已拧出内部支撑主体122一个匝的条件下。
由于装置在使用中时形成公差补偿构件112的支撑主体120以及122的螺旋弹簧仅受到压缩力，以及由于另外个别匝由插口124的内螺杆螺纹(以及根据具体情况，由套筒130的外螺杆螺纹部分)固定，所以通过粘合或焊接稳固地互连螺旋弹簧的个别匝并非强制性的。
Claims (18)
1.一种公差补偿构件，以间隔物的形式设于彼此连接的两个结构构件之间，所述公差补偿构件具有至少两个支撑主体(20、22)，所述支撑主体彼此螺杆螺纹啮合以使得所述公差补偿构件(12)的轴向尺寸通过所述支撑主体(20、22)的相对旋转可调节，其中，一套筒(30)与所述支撑主体同轴布置，所述套筒(30)携带至少一个弹性构件(32)，所述弹性构件径向伸进所述套筒的内部中且形成用于连接螺栓(10)的滑动联轴器，所述连接螺栓穿过所述支撑主体(20、22)，其特征在于，所述两个支撑主体(20、22)均是由具有非矩形截面的金属丝缠绕而成的螺旋弹簧，并且所述两个支撑主体(20、22)具有彼此互补的内部以及外部螺杆螺纹。
2.根据权利要求1所述的公差补偿构件，其中所述支撑主体(20)中的至少一个支撑主体嵌入塑料插口(24)中。
3.根据权利要求1或2所述的公差补偿构件，其中所述支撑主体(22)中的至少一个支撑主体搭扣紧固至套筒(30)，所述套筒与这个支撑主体同轴布置且包围形成这个支撑主体的所述螺旋弹簧的相对末端。
4.一种公差补偿构件，以间隔物的形式设于彼此连接的两个结构构件之间，所述公差补偿构件具有至少两个支撑主体(120、122)，所述支撑主体以彼此螺杆螺纹啮合的方式固持以使得所述公差补偿构件(112)的轴向尺寸通过所述支撑主体(120、122)的相对旋转可调节，其中，一套筒(130)与所述支撑主体同轴布置，所述套筒(130)携带至少一个弹性构件(132)，所述弹性构件径向伸进所述套筒的内部中且形成用于连接螺栓(10)的滑动联轴器，所述连接螺栓穿过所述支撑主体(120、122)，其特征在于，所述两个支撑主体(120、122)均是由具有矩形截面的金属丝缠绕而成的螺旋弹簧，并且所述两个支撑主体(120、122)具有彼此互补的内部以及外部螺杆螺纹，形成所述每一金属丝的所述截面的矩形经定向以使得其侧面相对于所述螺旋弹簧的轴倾斜。
5.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中形成所述至少一个支撑主体(120、122)的所述金属丝具有正方形截面，且经缠绕以使得所述正方形的侧面与所述螺旋弹簧的所述轴形成45°的相应角。
6.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中形成所述至少一个支撑主体(120、122)的所述金属丝具有正方形截面，所述正方形截面具有倒角或圆角，且经缠绕以使得所述正方形的侧面与所述螺旋弹簧的所述轴形成45°的相应角。
7.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中所述至少两个支撑主体(120、122)的外部支撑主体(120)由螺旋弹簧形成，所述螺旋弹簧具有形成内部螺杆螺纹以及外部螺杆螺纹的匝，且包围所述外部支撑主体(120)的插口(124)具有与这个支撑主体的所述外部螺杆螺纹啮合的内部螺杆螺纹。
8.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中所述至少两个支撑主体(120、122)的内部支撑主体(122)由螺旋弹簧形成，所述螺旋弹簧具有形成外部螺杆螺纹以及内部螺杆螺纹的匝，且在所述内部支撑主体的内部中，提供套筒(130)，所述套筒具有与这个支撑主体(122)的所述内部螺杆螺纹啮合的外部螺杆螺纹。
9.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中所述螺旋弹簧具有在所述弹簧的非负载状态下彼此限制啮合的匝。
10.根据权利要求9所述的公差补偿构件，其中所述螺旋弹簧的所述匝在其彼此啮合的面处彼此稳固地连接。
11.根据权利要求4所述的公差补偿构件，其中由螺旋弹簧形成的所述支撑主体(120、122)的至少一个末端具有形成用于容纳所述螺旋弹簧的最后一匝的环形凹槽(120、122a)的端板(128)，所述凹槽具有在周向上变化的深度。
12.根据权利要求11所述的公差补偿构件，其中所述环形凹槽(120a、122a)的一个末端形成所述金属丝的一个末端的对接，在所述环形凹槽(120a、122a)的一个末端处这个凹槽的所述深度不连续变化，所述金属丝形成所述螺旋弹簧。
13.根据权利要求11所述的公差补偿构件，其中所述端板(128)具有用于容纳两个螺旋弹簧的所述末端处的相应最后一匝的两个同心凹槽(120a、122a)。
14.根据权利要求11所述的公差补偿构件，其具有端板(128)，所述端板在所述支撑主体(120、122)的两个末端上具有相同形状。
15.根据权利要求11所述的公差补偿构件，其中所述端板(128)适合于搭扣紧固于所述外部支撑主体(120)的插口(124)处。
16.根据权利要求15所述的公差补偿构件，其中所述端板(128)以及所述插口(124)被锁定以防止相对旋转。
17.根据权利要求11所述的公差补偿构件，其中在所述内部支撑主体的内部中，提供套筒(130)，所述套筒具有与这个支撑主体(122)的所述内部螺杆螺纹啮合的外部螺杆螺纹，且所述端板(128)以及所述套筒(130)适合于彼此搭扣紧固。
18.根据权利要求17所述的公差补偿构件，其中所述端板(128)以及所述套筒(130)被锁定以防止相对旋转。
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