CN104541072A

CN104541072A - 螺母锁紧件

Info

Publication number: CN104541072A
Application number: CN201480001617.3A
Authority: CN
Inventors: D.N.坎波
Original assignee: LOCKON LLC
Current assignee: LOCKON LLC
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: ZA201408775B; HK1205547A1; CA2874736C; JP5827774B2; WO2014193536A1; EP2864647B1; EP2864647A1; CN104541072B; US20140356098A1; CA2874736A1; JP2015523531A; AU2014268184B2; AU2014268184A1; US8899896B1

Abstract

一种螺母锁紧件，包括：螺母本体、锁紧线圈和保持架。锁紧线圈包括第一和第二柄脚，且具有的内直径小于螺母本体的内直径。保持架固定在所述螺母本体内，且包括限定第一和第二止挡件的周向壁。锁紧线圈定位在保持架内，第一和第二柄脚定位靠近保持架的第一和第二止挡件。在螺母锁紧件以第一方向转动时，所述第一柄脚与所述第一止挡件接合，在螺母锁紧件以第二方向转动时，所述第二柄脚与所述第二止挡件接合。

Description

螺母锁紧件

技术领域

本发明涉及螺母锁紧件，并且更具体而言涉及包括锁紧线圈的螺母锁紧件。

背景技术

当螺母和螺栓组件需要高强度和高抗松开性时，通常不使用预置扭矩（prevailing torque）锁紧螺母。优选更主动的机械锁紧装置。有多种方法被使用，包括粘合剂、锯齿状六角凸缘螺母、防松螺母（jam nut）、开口销、锁紧线、焊接、带有键槽的锁紧销或锁紧环、以及通过连接到相邻结构而将螺母或螺栓头捕获并锁紧到位的各种添加机械部件。在使用相邻结构的情况下，约束必须增加到螺母和螺栓头两者，以防止相对旋转。所有所述的锁紧装置均具有限制。

粘合剂需要合适的表面制备且可能在维护需要拆卸时不合适。

锯齿状六角凸缘螺母对于材料具有小于40RC的硬度的接头来说有效。对于螺母和螺栓组件，螺栓和螺母两者都必须使用锯齿状凸缘。锯齿可能损坏喷涂和涂层的表面且导致腐蚀。

防松螺母是次带螺纹螺母，通常更薄，抵靠主承载螺母拧紧。使用防松螺母是有争议的，且Industrial Fastener Institute并不推荐，因为两个螺母之间的载荷共用难以控制且可能导致防松螺母的螺纹松开或失效。

在Hard Lock商标下出售的特定防松螺母设计包括具有偏心凸锥形背侧的带螺纹主螺母，其与具有对中凹锥形匹配表面的带螺纹防松螺母配合。虽然该设计宣称有效地工作，但是其是相对复杂的且需要训练以便正确地使用。显著的限制在于其必须与螺母整体形成，从而不能与标准螺母一起使用。

开口销和锁紧线可以主动地保持螺母，但是它们并不保持螺栓张紧力。

螺母和螺栓可以焊接在一起或者焊接到相邻结构。这可能是有效的，但是必须仅仅通过有技能和经训练的操作者来进行且仅仅在永久性接头可接受时进行。

在Huck Lockbolt、Truelock Bolt和Axilok Nuts下出售的专用紧固件使用锁紧环和键槽以机械地锁紧螺母和螺栓。这些是不能与标准螺母和螺栓一起使用的复杂机械系统。

使用其它专用机械锁紧系统，例如Nordlock倾斜垫圈系统和Stage 8系统。这两者均将螺栓头或螺母锚定到相邻结构且防止锚定部件的旋转。如果需要螺母和螺栓之间的相对旋转，必须使用两组。这增加花费和复杂性。Nordlock系统需要对相邻结构的硬度的限制，从而锯齿状垫圈可以嵌入和抓持以防止旋转。这可能损坏较软材料以及喷涂或涂层表面。Stage 8系统需要各种硬件部件组以通过将螺栓头或螺母锚定到相邻结构而防止螺栓头或螺母逆时针旋转。

发明内容

本文公开了防止螺母松开的螺母锁紧件，尤其是在苛刻工作条件下。所述螺母锁紧件消除了这些系统的复杂性和限制，且提供大多数需要的应用中所需的性能。螺母锁紧件与标准螺母和螺栓一起使用。在尺寸上，其满足防松螺母尺寸的行业标准。在使用中，其比其它主动锁紧系统中的任一种都使用更简单。仅仅需要一个螺母锁紧件以防止螺母和螺栓两者相对于彼此旋转。本发明提供具有改进性能和更宽应用性的螺母锁紧件。

如所公开的那样，所述螺母锁紧件包括本体、锁紧线圈和保持架。锁紧线圈定位在保持架内，且所述保持架紧固在本体内。所述保持架包括第一和第二止挡件，所述锁紧线圈包括靠近所述第一和第二止挡件的第一和第二柄脚。所述柄脚定位成在螺母本体旋转时与所述止挡件接合，从而线圈在紧固件本体以第一方向转动时松开且在紧固件本体以第二方向转动时收紧。锁紧线圈的内直径小于本体的内直径，从而在螺母锁紧件安装在带螺纹构件上时仅仅锁紧线圈与带螺纹构件接合。

通过参照当前实施例的描述和附图，将更完整地理解和认识到本发明的这些和其它优点和特征。

附图说明

图1是螺母锁紧件的第一实施例的透视分解图；

图2是螺母锁紧件的保持架的俯视透视图；

图3是螺母锁紧件的锁紧箍和保持架的仰视图；

图4是螺母锁紧件的透视图；

图5是安装在带螺纹构件上且靠近主螺母的螺母锁紧件的侧视图；

图6是沿图5的线V-V截取的螺母锁紧件、主螺母和外螺纹构件的横截面图；

图7是螺母锁紧件的第二实施例的透视分解图；

图8是图7的螺母锁紧件的俯视图；和

图9是图7的螺母锁紧件的俯视透视图。

具体实施方式

在描述本发明的当前实施例之前，要指出的是，本发明不限于以下描述中阐明或附图中示出的操作细节、部件的构造或布置的细节。本发明可在各种其它实施例中实施，且可以以本文并未明确公开的可选方案实施或执行。另外，应指出的是，本文使用的用语仅用于描述的目的，且不应当看作是限制性的。“包含”、“包括”及其变型的使用涵盖随后列出的项目及其等同物以及附加项目及其等同物。此外，各种实施例的描述中可使用列举。除非另外明确指出，否则列举的使用不应当看作是将本发明限制为任何特定顺序或部件的数目。列举的使用也不应当看作是将可与列举的步骤或部件组合或组合到其中的任何附加步骤或部件从本发明的范围排除。

根据本发明的一个实施例构造的螺母锁紧件在图1－6中图示且总体上表示为40。虽然在图1－6中示出为螺母锁紧件或防松螺母，但是本发明的构思可以结合到各种螺母和紧固件中，如本领域技术人员认识到的那样。

螺母锁紧件40包括螺母本体42和锁紧元件、弹簧、线圈或箍44。螺母本体42包括配置成通过常规驱动工具（未示出）接合和驱动的六角形外部部分46。六角形部分46包括多个角部48以及在它们之间延伸的多个平坦部50。可选地，螺母本体42可以是方形、其它多边形或任何其它形状。螺母本体42还可以成形为通过现在已知的或者稍后开发的任何常规驱动工具接合。

螺母本体42包括主体部分54和项圈56，所述项圈56从主体部分54延伸且限定沉孔、凹部或凹穴。肩部60将主体部分54和项圈56分开。螺母本体42的没有部分带螺纹。

锁紧箍44包括具有圆形横截面的线圈或连续弯曲部分70，在第一柄脚或端部部分72和第二柄脚或端部部分74之间延伸。虽然图示为具有圆形横截面，但是可设想其它横截面形状，包括方形、矩形、椭圆形、三角形和任何其它合适形状。

在该实施例中，第一和第二柄脚或端部部分72，74是直的，但是还可以设想其它形状，包括平滑弯曲部和角部。两个柄脚72，74均从弯曲部分70向外切向地延伸。同样，锁紧箍44可包括单圈，第一柄脚72与第二柄脚74叠置。锁紧箍44可以可选地包括小于单圈，或者大于一圈，使得相邻圈基本上彼此接触。在所示的示例中，锁紧箍44具有刚好多于一整圈。在该配置中，第一和第二柄脚72，74并不一个叠置在另一个上，而是径向分开，且弯曲部分70在第一和第二柄脚72，74之间的部分中堆叠或层叠。如图1所示，锁紧箍44可以是对称的，以简化制造。

现在参考图1-3，螺母锁紧件40还包括弹簧保持器或保持架80。保持架80是具有中心开口82的大致杯形构件，在保持架80的上表面中限定边缘84。保持架80还包括周向壁或向下悬置裙部86，其包括在其中形成的多个槽88。在该实施例中，保持架80包括两个隔开的槽88。此外，每个槽88包括两个侧边缘或止挡件90。

保持架80可以由在级进冲压操作中形成的平坦金属或者任何其它合适材料或成型操作制造。虽然该实施例包括两个槽88，但是可设想更多或更少的槽88。

参考图3，锁紧箍44定位在保持架80内且定向成使得第一柄脚72的端部位于第一槽88中，第二柄脚74的端部位于第二槽88中。如图3中可以看出的那样，第一和第二柄脚72，74的角向移动因而通过槽88的侧边缘90约束。例如，在螺母锁紧件40以安装或顺时针方向旋转期间，第二柄脚74的端部可以接触第二槽88的侧边缘90，且在以拆卸或逆时针方向旋转期间，第一柄脚72的端部可以接触第一槽88的侧边缘90。因此，第一和第二柄脚72，74的角向移动相对于螺母本体42被限制。锁紧箍44的弯曲部分70支撑在边缘84的内表面上。

为了将保持架80和锁紧箍44保持在螺母本体42内且为了保持部件的对齐，螺母本体42的项圈56可以在保持架80被可控地变形。可设想的是，可以使用例如型锻、卷曲或摆辗锻造的制造方法。当然，还可以使用用于在保持架80上弯曲项圈56的任何其它合适手段。

保持架80和锁紧箍44两者都可以定尺寸为适合期望螺母本体42和外螺纹构件45。如图6中可以看出的那样，保持架80的外直径可以被选择以紧密地装配在项圈56的内直径内，且中心开口82可以定尺寸以与外螺纹构件45匹配或提供间距。锁紧箍44的直径可以定尺寸为装配在保持架80内，但是包括足够的间距以允许锁紧箍44在螺母锁紧件40安装到带螺纹构件45上时稍微扩张。锁紧箍44的圆形横截面的直径大致对应于带螺纹构件45的螺距，从而锁紧箍44装配在带螺纹构件45的螺纹内。在带有非圆形横截面的锁紧箍中，与带螺纹构件45的螺纹接合的表面的尺寸可以比带螺纹构件的螺距更小、大致相同或者更大。

锁紧箍44的内直径小于螺母本体42的内直径。因而，仅仅锁紧箍与带螺纹构件45接合，在锁紧箍骑跨在构件45的螺纹内时，螺母本体42“仅仅凑凑热闹”。

紧固件本体42、锁紧箍44和保持架80可以由任何合适材料制造，包括金属和复合物。此外，锁紧箍44可以由相对低成本的材料制造，例如圆钢丝。

为了将螺母锁紧件40安装到外螺纹构件45上，螺母本体42以第一或大致顺时针方向旋转。以顺时针方向旋转螺母本体42推动第二柄脚74的端部与第二槽88的侧边缘90接触。该接触力使得锁紧箍44稍微扩张，且减少或可能消除锁紧元件44和带螺纹构件45之间的摩擦，从而锁紧箍44不会抑制螺母锁紧件40安装到带螺纹构件45上。

相反，为了拆卸螺母锁紧件40，螺母本体42以第二或大致逆时针方向旋转。以逆时针方向旋转螺母本体42推动第一柄脚72的端部与第一槽88的侧边缘90接触。如同安装那样，该接触力使得锁紧箍44稍微扩张，且减少或消除锁紧元件44和带螺纹构件45之间的摩擦，从而允许从带螺纹构件45拆卸螺母锁紧件40。

参考图5，示出了螺母锁紧件40的应用，其中，螺母锁紧件40与带螺纹主螺母100和外螺纹构件45（图示为标准螺栓）结合使用。在该应用中，主螺母100拧紧到螺栓45上，如常规的那样。螺母锁紧件40的安装需要螺栓45有延伸到主螺母100上方的足够长度，以便安装螺母锁紧件40。螺母锁紧件40拧紧到螺栓45上且抵靠主螺母100拧紧到主螺母扭矩的例如大约10％的扭矩。由于锁紧箍44，螺母锁紧件40自锁，从而主动地防止主螺母100相对于螺栓45旋松，甚至在剧烈振动下也是如此。

根据本发明第二实施例构造的螺母锁紧件在图7－9中图示且总体上表示为140。螺母锁紧件140在结构和功能上与前述螺母锁紧件40类似。因而，除了数字增加100之外，螺母锁紧件140的每个元件通过与螺母锁紧件40的对应元件相同的附图标记表示。例如，螺母锁紧件140中的锁紧箍144对应于螺母锁紧件40中的锁紧箍44。下文仅仅描述显著不同的元件。

螺母锁紧件140省去第一实施例的保持架80，且取而代之采用垫圈180。垫圈180是简单垫圈，且具有表面184和从中穿过的中心开口182。此外，本体142限定在螺母本体142的内部上形成的第一凹部176和第二凹部178。类似于第一实施例，垫圈180和锁紧箍144通过使项圈156在垫圈180上可控地变形而保持在螺母本体142内。

第二柄脚174被接收和约束在螺母本体142中的第二凹部178内。如图7所示，第二凹部178具有端壁190，在螺母本体142旋转期间，所述端壁190与第二柄脚174的端部接合。可选地，第二凹部178可以配置成在螺母本体142旋转期间与第二柄脚174的角部或任何其它合适表面接合。因而，以顺时针方向旋转螺母本体142推动第二柄脚174的端部与第二凹部178的端壁190接触，从而允许安装螺母锁紧件140。

锁紧箍144的第一柄脚172延伸到第一凹部176中。第一柄脚172正常情况下在第二凹部64内不相对于本体42角向旋转。第一凹部176具有端壁192，在螺母本体142的拆卸或逆时针旋转期间，所述端壁192与第一柄脚172的端部接合。因而，以逆顺时针方向旋转螺母本体142推动第一柄脚172的端部与第一凹部176的端壁192接触，从而允许拆卸螺母锁紧件140。

虽然图示为两个凹部176，178，但是本体142可以取而代之限定凹部和/或表面的组合以接收每个柄脚172，174。

此外，可设想的是，在需要扭转接头摩擦但是不需要高接头压缩的应用中，螺母锁紧件40和140可以在没有主螺母100的情况下使用。这种应用的示例包括附连到带螺纹接线柱上的蓄电池缆线和接地线，以保持可靠电连接，而没有振动松开的风险。另一应用可以是机械设备，其中，两个构件以铰接关系螺栓连接在一起。使用螺母锁紧件40和140允许构件以不会随着构件之间的相对运动而变化的受控摩擦力安装在一起。尽管接头中的旋转，螺母锁紧件40和140将不会松开或收紧，从而在铰链中保持预设扭转摩擦力。

螺母锁紧件提供常规螺母锁紧件的通用而简单替代，其中许多使用次级构件或操作，例如粘合剂、开口销、焊接、以及锁紧销或环。本螺母锁紧件可以与标准螺母和螺栓一起使用，比常规螺母锁紧件使用更简单，可以在不丧失有效性的情况下再次使用多次，可以缩放以满足特定需要，且不会损坏螺栓螺纹。此外，螺母锁紧件不会改变主螺母和螺栓安装的方式。因而，新式螺母锁紧件提供简单和性能的改进平衡。

以上描述为本发明的当前实施例。在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的精神和较宽方面的情况下，可作出各种改变和变化，所附权利要求将根据包括等同原则的专利法原理来解释。

本公开内容为了说明目的而提供，且不应当理解为本发明的所有实施例的穷举描述，或将权利要求的范围限于结合这些实施例示出或描述的特定元件。例如而非限制性地，所述的本发明的任何独立元件可由可选元件替换，该可选元件提供大致类似的功能或以其它方式提供合适的操作。例如，这包括当前已知的可选元件（如本领域技术人员当前可能已知的）和未来可开发出的可选元件（诸如本领域技术人员在开发后可认作是可选方案的那些）。此外，所公开的实施例包括一致地描述的且可协作地提供许多益处的多个特征。本发明不仅仅限于包括所有这些特征或提供所有指出的益处的那些实施例，除非达到以另外的方式在公布的权利要求中明确地阐明的程度。

方向用语，诸如“竖直的”、“水平的”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”、“向外”、“顺时针”和“逆时针”用于基于图示中所示的实施例的定向来帮助描述本发明。方向用语的使用不应解释为将本发明限于任何特定定向。对权利要求元件的单数(例如，使用冠词“一个”、“一种”、“该”或“所述”)形式的任何引用都不应看作是将元件限制为单数，除非在公布的权利要求中清楚地指出。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种螺母锁紧件，包括：

具有外部部分的带螺纹螺母本体，所述外部部分配置成由常规驱动工具接合和驱动，所述螺母本体限定凹穴；

固定在所述螺母本体的凹穴内的保持架，所述保持架包括限定第一和第二止挡件的周向壁；以及

包括第一和第二柄脚的锁紧线圈，所述锁紧线圈位于所述螺母本体的凹穴内且位于保持架内，所述锁紧线圈具有的内直径小于螺母本体的内直径，所述第一和第二柄脚靠近所述第一和第二止挡件，从而在螺母锁紧件以第一方向转动时，所述第一柄脚与所述第一止挡件接合，在螺母锁紧件以第二方向转动时，所述第二柄脚与所述第二止挡件接合。

2.根据权利要求1所述的螺母锁紧件，其中：

所述第一和第二止挡件通过周向壁中的第一和第二槽限定；以及

所述第一和第二柄脚定位在所述第一和第二槽中。

3.根据权利要求1所述的螺母锁紧件，其中：

所述螺母本体包括肩部和相对的型锻部分，所述肩部限定凹穴的底部；以及

所述保持架固定在肩部和型锻部分之间。

4.一种螺母锁紧件，包括：

不带螺纹螺母本体，具有主体部分和从所述主体部分延伸以限定凹穴的项圈，螺母本体具有外部部分，所述外部部分配置成由常规驱动工具接合和驱动；

在螺母本体的凹穴内的锁紧箍，所述锁紧箍包括线圈部分以及从所述线圈部分延伸的第一和第二柄脚；和

具有边缘和裙部的保持架，所述保持架位于螺母本体的凹穴内，所述裙部包括在其中形成的第一和第二槽，所述锁紧箍位于所述保持架内，所述第一和第二柄脚分别延伸到第一和第二槽内，保持架通过项圈保持在所述螺母本体内。

5.根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：第一和第二柄脚从线圈部分大致切向地延伸。

6.根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：第一柄脚配置成在螺母锁紧件从外螺纹构件拆卸期间与第一槽的侧边缘接触。

7.根据权利要求6所述的螺母锁紧件，其中：第二柄脚配置成在安装到外螺纹构件时在螺母锁紧件的安装期间与第二槽的侧边缘接触。

8.根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：项圈的上部部分被变形，以将保持架保持在螺母本体内。

9.根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：所述边缘限定孔，所述孔具有的直径与锁紧箍的内直径相对应。

10.一种用于将带螺纹主螺母锁紧到外螺纹构件上的螺母锁紧件，包括：

11.根据权利要求10所述的螺母锁紧件，其中：第一和第二柄脚从线圈部分大致切向地延伸。

12.根据权利要求11所述的螺母锁紧件，其中：第一柄脚配置成在螺母锁紧件以第一方向旋转期间与第一槽的侧边缘接触。

13.根据权利要求12所述的螺母锁紧件，其中：第二柄脚配置成在螺母锁紧件以第二方向旋转期间与第二槽的侧边缘接触。

14.根据权利要求10所述的螺母锁紧件，其中：项圈被变形，以将保持架保持在螺母本体内。

15.根据权利要求10所述的螺母锁紧件，其中：所述边缘限定中心孔，所述中心孔具有的直径与锁紧箍的内直径相对应。

Claims

1. 一种螺母锁紧件，包括：

带螺纹螺母本体；

固定在所述螺母本体内的保持架，所述保持架包括限定第一和第二止挡件的周向壁；以及

包括第一和第二柄脚的锁紧线圈，所述锁紧线圈位于保持架内，所述锁紧线圈具有的内直径小于螺母本体的内直径，所述第一和第二柄脚靠近所述第一和第二止挡件，从而在螺母锁紧件以第一方向转动时，所述第一柄脚与所述第一止挡件接合，在螺母锁紧件以第二方向转动时，所述第二柄脚与所述第二止挡件接合。

2. 根据权利要求1所述的螺母锁紧件，其中：

所述第一和第二柄脚定位在所述第一和第二槽中。

3. 根据权利要求1所述的螺母锁紧件，其中：

所述螺母本体包括肩部和相对的型锻部分；以及

所述保持架固定在肩部和型锻部分之间。

4. 一种用于将带螺纹主螺母锁紧到外螺纹构件上的螺母锁紧件，包括：

不带螺纹螺母本体，具有主体部分和从所述主体部分延伸的项圈；

锁紧箍，所述锁紧箍包括线圈部分以及从所述线圈部分延伸的第一和第二柄脚；和

具有边缘和裙部的保持架，所述裙部包括在其中形成的至少两个槽，所述锁紧箍位于所述保持架内，保持架和锁紧箍通过项圈保持在所述螺母本体内。

5. 根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：第一和第二柄脚从线圈部分大致切向地延伸。

6. 根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：锁紧箍在保持架内定向成使得第一柄脚的端部定位在第一槽内且第二柄脚的端部定位在第二槽内。

7. 根据权利要求6所述的螺母锁紧件，其中：第一柄脚配置成在锁紧紧固件从外螺纹构件拆卸期间与第一槽的侧边缘接触。

8. 根据权利要求6所述的螺母锁紧件，其中：第二柄脚配置成在安装到外螺纹构件时在锁紧紧固件的安装期间与第二槽的侧边缘接触。

9. 根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：项圈的上部部分被变形，以将保持架和锁紧箍保持在螺母本体内。

10. 根据权利要求4所述的螺母锁紧件，其中：所述边缘限定孔，所述孔具有的直径与锁紧箍的内直径相对应。

11. 一种用于将带螺纹主螺母锁紧到外螺纹构件上的螺母锁紧件，包括：

具有边缘和裙部的保持架，所述裙部包括在其中形成的至少两个槽；

其中，所述锁紧箍设置在所述保持架内，保持架和锁紧箍通过项圈保持在所述螺母本体内。

12. 根据权利要求11所述的螺母锁紧件，其中：第一和第二柄脚从线圈部分大致切向地延伸。

13. 根据权利要求11所述的螺母锁紧件，其中：第一柄脚的端部定位在第一槽内且第二柄脚的端部定位在第二槽内。

14. 根据权利要求13所述的螺母锁紧件，其中：第一柄脚配置成在锁紧紧固件以第一方向旋转期间与第一槽的侧边缘接触。

15. 根据权利要求13所述的螺母锁紧件，其中：第二柄脚配置成在锁紧紧固件以第二方向旋转期间与第二槽的侧边缘接触。

16. 根据权利要求11所述的螺母锁紧件，其中：项圈被变形，以将保持架和锁紧箍保持在螺母本体内。

17. 根据权利要求11所述的螺母锁紧件，其中：所述边缘限定中心孔，所述中心孔具有的直径与锁紧箍的内直径相对应。