CN104641125B - 螺纹紧固件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种螺纹紧固件，包括：由棘爪(1)和棘轮(2)组成的棘轮机构，其中该棘爪(1)具有棘爪件(11)，该棘轮(2)具有与所述棘爪件(11)啮合的轮齿(213)；以及带螺纹的螺杆(3)，其与所述棘轮机构的棘爪(1)或棘轮(2)相连；其中，当用户施加一扭矩到该棘轮机构以旋拧该螺纹紧固件时，如果该扭矩小于预定扭矩，则所述棘爪件(11)不能滑动越过一个或多个轮齿(213)，以使得用户的旋拧能够带动所述螺杆(3)转动；如果该扭矩大于或等于预定扭矩，则所述棘爪件(11)将滑动越过所有的轮齿(213)，从而使得用户的旋拧不能进一步带动所述螺杆(3)转动。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件领域，特别是一种螺纹紧固件，例如螺栓或螺钉。
背景技术
螺纹紧固件，例如螺栓或螺钉，是用于连接部件的常用部件。在一些应用场合中，一方面需要保证螺纹连接的紧度以避免连接松脱，另一方面需要避免施加过大的扭矩到螺纹紧固件以造成螺纹紧固件本身的损坏或者与螺纹紧固件相连的相关的部件的损坏。因此，在旋拧螺纹紧固件时，需要控制适当的扭矩。
对于上述的需要定扭矩的情形中，在需要用螺纹紧固件进行连接的产品的使用说明书中通常会给出相应的预定扭矩值。然而，当用户手动安装时，往往难以保证该预定扭矩值。或者，用户不得不借助于专用工具进行安装，而这导致安装时间和成本的上升，这是不期望的。
因此，存在一种需求，即，设计出一种螺纹紧固件，该紧固件本身的结构使得其可以限制施加到紧固件的螺杆上的最大扭矩。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种定扭矩的螺纹紧固件，施加在该螺纹紧固件上的扭矩不会超过其预定扭矩，由此可以避免扭矩过大造成螺纹紧固件的螺纹被损坏，或损坏与螺纹紧固件相连的相关部件。
在根据本发明的一优选实施例中，提供一种螺纹紧固件，包括：由棘爪和棘轮组成的棘轮机构，其中该棘爪具有棘爪件，该棘轮具有与棘爪件啮合的轮齿；以及带螺纹的螺杆，其与棘轮机构的棘爪或棘轮相连；其中，当用户施加一扭矩到该棘轮机构以旋拧该螺纹紧固件时，如果该扭矩小于预定扭矩，则棘爪件不能滑动越过一个或多个轮齿，以使得用户的旋拧能够带动螺杆转动；如果该扭矩大于或等于预定扭矩，则棘爪件将滑动越过所有的轮齿，从而使得用户的旋拧不能进一步带动螺杆转动。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件具有棘轮机构，该棘轮机构起到限制传递到螺杆上的最大扭矩的作用，由此，无需任何诸如扭矩扳手或扭矩螺丝刀等工具，即可保证本发明的螺纹紧固件在旋紧后保持在预定扭矩。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘轮具有主体部分，该主体部分具有一凹腔，该凹腔的内周边形成轮齿，棘爪的棘爪件容纳在凹腔中并与轮齿啮合，由此，棘轮机构形成为内啮合式棘轮机构。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件的棘轮机构采用内啮合式棘轮机构，从而使得整个螺纹紧固件结构紧凑。然而，应当注意到，本发明的发明点之一在于通过使用棘轮机构来控制螺纹紧固件的最大扭矩，因此外啮合式棘轮机构同样适用于本发明的螺纹紧固件。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘爪具有由底壁和垂直于底壁延伸的侧壁围成的内腔，棘爪件位于底壁上，侧壁的内侧为圆柱形以使得内腔为圆柱形，棘轮的主体部分具有圆柱形外部轮廓，由此，棘轮的主体部分容纳在棘爪的内腔中，棘爪的棘爪件容纳在凹腔中。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件的棘轮的主体部分容纳在棘爪的内腔中，而棘爪的棘爪件容纳在棘轮的凹腔中，这种结构使得整个螺纹紧固件结构紧凑且机械牢固。然而，应当注意到，在本发明中，棘爪和棘轮也可以采用其它相互配合方式。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘爪的内腔的侧壁的内侧上形成有向内凸出的卡合部，棘轮的主体部分的外部周边上形成有环形的沟槽，卡合部卡合在沟槽中以使得棘爪和棘轮卡合在一起。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件的棘爪和棘轮借助于卡合部和沟槽的方式卡合在一起，从而简单地实现了二者之间的可相互转动但不分离的连接。然而，应当注意到，在本发明中，棘爪和棘轮也可以采用其它相互配合方式，例如，可以在棘爪的内腔的侧壁的内侧上形成有环形的沟槽，而棘轮的主体部分的外部周边上形成有向外凸出的卡合部。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘轮的主体部分的外部周边上形成有垂直于沟槽延伸的下凹的引导槽，卡合部沿着该引导槽滑动以卡合到沟槽中。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件的棘轮上具有引导槽，从而使得可以借助于相对较小的推压力顺畅地将棘爪与棘轮彼此压合。然而，应当注意到，在本发明中，也可以采用其它导引方式或者甚至没有导引结构。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘爪由塑料材料一体模制制成。从上述方案中可以看出，由于本发明的棘爪由塑料材料制成，因此可以低成本地进行一体模制，并使得棘爪的棘爪件具有适当的弹性和刚性，以使得棘爪的棘爪件与棘轮的轮齿啮合后，借助于棘爪件的刚性，当旋拧螺纹紧固件的扭矩小于预定扭矩时，棘爪和棘轮之间不会存在相对转动；借助于棘爪件的弹性，当旋拧螺纹紧固件的扭矩大于或等于预定扭矩时，棘爪件弹性变形，从而使得棘爪和棘轮之间发生相对转动，从而使得传递到螺杆上的扭矩不会超过预定扭矩。然而，应当注意到，在本发明中，棘爪也可以其它材料制成，和/或棘爪由几个部件组装而成。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，螺杆与棘轮相连，并且螺杆与棘轮具有共同的旋转轴线。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺杆与棘轮相连，从而螺杆和棘轮可以采用相同材料，例如金属，制成以便于连接。然而，应当注意到，在本发明中，螺杆也可以设计为与棘爪相连。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘轮具有与主体部分相连的用于连接螺杆的中空的凸台，该凸台的内部具有内螺纹，以与螺杆螺纹连接在一起。从上述方案中可以看出，由于本发明采用螺纹连接的方式将螺杆与棘轮相连，从而可以方便地进行连接。然而，应当注意到，在本发明中，螺杆与棘轮也可以通过别的方式，例如焊接，进行连接。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，进一步优选地，棘轮与螺杆为一体成型的整体部件。从上述方案中可以看出，由于本发明的螺纹紧固件的棘轮与螺杆为一体成型，因此可以低成本地进行制造，并省去了二者之间的组装步骤。然而，应当注意到，在本发明中，螺杆与棘轮也可以是分立的两个部件。
在根据本发明的上述任一优选实施例中，螺纹紧固件可以实施为螺钉或螺栓。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的示意图，其中螺纹紧固件的棘轮机构的棘爪与棘轮尚未组装在一起。
图2为如图1所示的根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的示意图，其中螺纹紧固件的棘轮机构的棘爪与棘轮已经组装在一起。
图3为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘爪部分的透视图。
图4为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘轮部分的透视图。
图5为如图4所示的根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘轮部分的另一视角的透视图。
图6为示出根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘爪和棘轮的啮合情形的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
参照图1和2，其为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的示意图，其中在图1中，螺纹紧固件的棘轮机构的棘爪与棘轮尚未组装在一起，而在图2中，棘爪与棘轮已经通过相对于棘轮下压棘爪而组装在一起。如图所示，根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件包括由棘爪1、棘轮2和带螺纹的螺杆3。棘爪1和棘轮2形成一棘轮机构，用以限定施加到螺杆3上的最大扭矩。在图1和2所示的优选实施例中，螺杆3示出为与棘轮2相连，并且螺杆3与所述棘轮2具有共同的旋转轴线。然而，应当注意到，在其它实施例中，螺杆3也可以实施为与棘爪1相连。在本发明的描述中，除非另有相反说明或暗示，术语“相连”既包括两个部件机械连接的情形，也包括两个部件/部分形成为一体的单一部件的情形。
现参照图3，其为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘爪部分的透视图。如图3所示，根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘爪1包括底壁13、垂直于底壁13延伸的侧壁15、以及形成在底壁13上的棘爪件11。底壁13和侧壁15围成一内部为圆柱形的内腔17，该内腔17的侧壁15的内侧上形成有向内凸出的卡合部151，用于与棘轮上的相应的沟槽(下面将会描述)卡合。
现参照图4和5，其为根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘轮部分的透视图，其中图4和图5的视角不同，并且在图5中额外地示出了与棘轮相连的螺杆。如图4和5所示，棘轮2包括主体部分21、与主体部分21相连的用于连接螺杆3的中空的凸台23。中空的凸台23的内部具有内螺纹，用于螺纹连接螺杆3。主体部分21具有一凹腔211(参见图5)，该凹腔211的内周边形成有轮齿213。再者，主体部分21的外部周边上形成有：环形的沟槽215(参见图4)，用于与棘爪1的卡合部151配合以使得棘爪1和棘轮2卡合在一起；垂直于沟槽215延伸的下凹的引导槽217，用于在将棘爪1安装到棘轮2上时，棘爪1的卡合部151在引导槽217中沿着引导槽217滑动以最终滑到沟槽215中并卡合在沟槽215中。由于棘爪1的卡合部151卡合在棘轮的沟槽215中，因此棘爪1和棘轮2可以相互转动，但是不能彼此分离。优选地，引导槽217可以设置为在靠近沟槽215的方向上逐渐变浅，从而有利于防止棘爪1与棘轮2安装就位后棘爪1从棘轮2退出。
现参照图6，其为示出根据本发明的一优选实施例的螺纹紧固件的棘爪和棘轮的啮合情形的示意图。参照图6，并同时结合图3-5，棘爪1的棘爪件11容纳在棘轮2的凹腔211中并与其轮齿213啮合，棘轮2的具有圆柱形外部轮廓的主体部分21容纳在棘爪1的圆柱形内腔17中，由此，棘爪1和棘轮2相互容纳，并且棘轮1的棘爪件11内啮合棘轮2的轮齿213，从而使得棘爪1和棘轮2共同形成一内啮合式的棘轮机构。
在使用中，当用户施加一扭矩到螺纹紧固件的棘轮机构以旋拧该螺纹紧固件时，具体地，对于在此图示的实施例，用户可以旋拧棘爪1的侧壁15的外部而旋拧螺纹紧固件，刚开始时，由于螺纹紧固件的螺杆3的螺纹与待连接部件或对应螺母上的螺纹尚未锁紧，因此，此时只需施加较小的扭矩即可旋拧螺纹紧固件，在此情形下，施加的扭矩小于预定扭矩，由于棘爪件11具有一定刚度，施加的扭矩的大小不足以使得棘爪件11发生足够大的弹性变形以滑过棘爪2的一个或多个轮齿213(例如图6所示的情形)，由此，用户的旋拧能够带动所述螺杆3转动以上紧紧固件。随着紧固件的不断上紧，需要的旋拧扭矩也不断变大，当扭矩大到一预定扭矩时，棘爪件发生足够大的弹性变形以滑动越过所有的轮齿213，在此情形下，用户的进一步的旋拧仅能导致棘爪和棘轮之间的相互转动，而无法进一步带动螺杆3转动，因此，施加到螺杆3上的扭矩不会大于预定扭矩。
可以例如通过调整棘爪件的数量、形状、材料；轮齿的形状；棘爪件与轮齿的相互位置关系等来调整紧固件的预定扭矩的大小。为了实现具有合适弹性的棘爪件并有利于简化制造工艺，优选地，在本发明中棘爪1可以由塑料材料一体模制制成。
另外，在图示的实施例中，棘轮2与螺杆3通过螺纹连接，然而，在本发明中，棘轮2与螺杆3也可以实施为一体成型的整体部件，例如由金属模制的单一部件。
另外，在图示的实施例中，本发明的螺纹紧固件实施为一螺钉结构，然而，显然其也可以实施为一螺栓结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
附图标记列表：
1棘爪
11棘爪件
13底壁
15侧壁
151卡合部
17内腔
2棘轮
21主体部分
211凹腔
213轮齿
215沟槽
217引导槽
23凸台
3螺杆
Claims (9)
1.一种螺纹紧固件，包括：
——由棘爪(1)和棘轮(2)组成的棘轮机构，其中，
该棘爪(1)具有棘爪件(11)，所述棘爪(1)具有由底壁(13)和垂直于底壁(13)延伸的侧壁(15)围成的内腔(17)，所述棘爪件(11)位于所述底壁(13)上，所述侧壁(15)的内侧为圆柱形以使得所述内腔(17)为圆柱形，
该棘轮(2)具有：
与所述棘爪件(11)啮合的轮齿(213)；和
主体部分(21)，所述主体部分(21)具有圆柱形外部轮廓，该主体部分(21)具有一凹腔(211)，
由此，所述棘轮(2)的主体部分(21)容纳在所述棘爪(1)的内腔(17)中，所述棘爪(1)的所述棘爪件(11)容纳在所述凹腔(211)中；以及
——带螺纹的螺杆(3)，其与所述棘轮机构的棘爪(1)或棘轮(2)相连；
其中，当用户施加一扭矩到该棘轮机构以旋拧该螺纹紧固件时，如果该扭矩小于预定扭矩，则所述棘爪件(11)不能滑动越过一个或多个轮齿(213)，以使得用户的旋拧能够带动所述螺杆(3)转动；如果该扭矩大于或等于预定扭矩，则所述棘爪件(11)将滑动越过所有的轮齿(213)，从而使得用户的旋拧不能进一步带动所述螺杆(3)转动。
2.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于，
该凹腔(211)的内周边形成所述轮齿(213)，所述棘爪(1)的所述棘爪件(11)容纳在所述凹腔(211)中并与所述轮齿(213)啮合，由此，所述棘轮机构形成为内啮合式棘轮机构。
3.根据权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述棘爪(1)的所述内腔(17)的所述侧壁(15)的内侧上形成有向内凸出的卡合部(151)，所述棘轮(2)的所述主体部分(21)的外部周边上形成有环形的沟槽(215)，所述卡合部(151)卡合在所述沟槽(215)中以使得所述棘爪(1)和所述棘轮(2)卡合在一起。
4.根据权利要求3所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述棘轮(2)的所述主体部分(21)的外部周边上形成有垂直于所述沟槽(215)延伸的下凹的引导槽(217)，所述卡合部(151)沿着该引导槽(217)滑动以卡合到所述沟槽(215)中。
5.根据权利要求1-4之一所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述棘爪(1)由塑料材料一体模制制成。
6.根据权利要求1-4之一所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述螺杆(3)与所述棘轮(2)相连，并且所述螺杆(3)与所述棘轮(2)具有共同的旋转轴线。
7.根据权利要求6所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述棘轮(2)具有与所述主体部分(21)相连的用于连接所述螺杆(3)的中空的凸台(23)，该凸台(23)的内部具有内螺纹，以与所述螺杆(3)螺纹连接在一起。
8.根据权利要求6所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述棘轮(2)与所述螺杆(3)为一体成型的整体部件。
9.根据权利要求1-4之一所述的螺纹紧固件，其特征在于，所述螺纹紧固件为螺钉或螺栓。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160511 Termination date: 20200912 |
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