CN104718406A - 夹具装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种夹具装置，该夹具装置用于通过比之前相对更小的螺母夹具扭矩产生比之前相对更大的凸缘紧固力。主夹具本体(10)包括由一对槽成形壁部段划定界限的具有U形或V形的横截面的长形拧紧槽(13)。在两个这样的拧紧槽的端部部分的附近设置有第一和第二突出部(15)。当螺钉(22)和螺母(23)在面向彼此设置的突出部(15)上安装就位时，主夹具本体呈现环形。突出部(15)中的每个突出部均包括一对侧壁部段(51)，该对侧壁部段分别与划定拧紧槽(13)界限的一对槽定界壁部段邻接。每个突出部还包括弯曲的外端壁部段(52)和座面壁部段(53)，弯曲的外端壁部段使该对侧壁部段在每个突出部的外端部处互相连接，座面壁部段与该对侧壁部段邻接并且与外端壁部段邻接。座面壁部段提供用于螺钉或螺母的座面。弧形的支点部(54)在每个突出部(15)的弯曲的外端壁部段(52)上形成，以沿着外端壁部段的弯曲方向延伸。

Description

夹具装置

技术领域

(相关申请的交叉引用)

本申请要求基于2012年7月25日在日本提交的日本专利申请No.2012-164777的优先权，该申请的全部公开内容通过参引的方式并入本申请。

本发明涉及一种夹具装置，该夹具装置包括大体上环形的或者C形的主体、螺栓以及螺母，其中，环形的主体包括一对长形的槽部，每个槽部均具有U形或V形的横截面。通过螺旋地拧紧螺栓和螺母，可将紧固力施加至放置为用于紧固在拧紧的槽部内的物体。

背景技术

上述夹具装置用于使用于机动车发动机的排气系统中的管道部件互相连接，例如特别是用于涡轮增压器的管道部件)。至今为止多种相关的技术已经应用于发明专利和实用新型中。这些技术的示例包括专利文献1中所公开的“用于增压器的夹具(Clamp for supercharger)”、专利文献2中所公开的“固定螺栓型联接器(Fixed bolt type coupling)”、以及专利文献3中所公开的“环形夹具(Ring-shaped clamp)”。特别地，专利文献3中所公开的环形夹具的基本结构与本文中图1至图3中所指示的、本文中称为对比示例(相关技术示例)的夹具装置的结构非常相似。在下文中，代替讨论相关领域的技术，将对本文图1至图3中所示的夹具装置(对比示例)进行说明。

参照图1至图3，与本发明进行对比的夹具装置包括主夹具本体10、连接环21、螺栓22以及螺母23。主夹具本体10由一对上部夹具构件11和下部夹具构件12构成。上部夹具构件11(即，第一夹具构件)和下侧夹具构件12(即，第二夹具构件)均为半弧形的。第一夹具构件和第二夹具构件中的每一者具有其内缘侧，内缘侧形成有具有U形或V形的横截面的长形拧紧槽13。第一夹具构件11和第二夹具构件12中的每一者均在其一个端部包括卷曲部14，并在其相反的端部包括突出部15。第一夹具构件11的卷曲部14和第二夹具构件12的卷曲部14通过连接环21互相连接，使得两个夹具构件11、12可以以互相连接的位置为旋转中心相对于彼此旋转，即，在敞开或闭合方向上运动。在第一夹具构件11的突出部15(第一突出部)与第二夹具构件12的突出部15(第二突出部)以相面对的关系并且相邻近地设置的情况下，由两个夹具构件构成的夹具本体10在从前侧观察时呈现C形。在该对比示例中，螺栓22具有焊接至第一突出部的头部，并具有穿过在第二突出部中开孔的通孔(未示出)的杆部。螺母23旋拧至螺栓22的杆部的从突出部的下侧突出的一部分中，借此，当从前侧观察时主夹具本体10整体为环面形的。

如从图1至图3中所能够观察到的，第一突出部15和第二突出部15中的每一者均包括一对侧壁部段31、外端壁部段32以及座面壁部段33。外端壁部段为直形的(平坦的)并且在突出部的极外端部(远端部)处使该对侧壁部段31互相连接。形成为邻接该对侧壁部段31和外端壁部段32的座面壁部段为螺栓22或螺母23提供座面。另外，当在平面图中观察时为矩形形状的支点部34形成为从每个突出部15的直形的外端壁部段32的下侧或上侧延伸。该支点部34通过在挤压形成夹具构件的每个突出部15时由挤压进行的“弯曲加工”而形成。

参照图4，例如，在使用夹具装置时，第一管道部件41的凸缘41f和第二管道部件42的凸缘42f彼此接触。在此状态下，主夹具本体10配合在第一管道部件41的凸缘41f和第二管道部件42的凸缘42f的外表面侧上。之后，螺母23与待被拧紧的夹具装置的螺栓22的杆部螺纹接合。通过这样做，环面形的主夹具本体10的直径逐渐减小，其中连接凸缘(41f、42f)逐步地深入至主夹具本体10的拧紧槽13的内部中。相伴随地，在凸缘41、42中沿着使两个凸缘41、42之间的连接加强的方向(在图4中的水平方向)产生螺旋拧紧扭矩(凸缘紧固力F)，从而通过夹具装置将凸缘紧紧地夹在一起。

引用列表

专利文献

PTL 1：JP日本实用新型特开JPU59-67538A(图3、图4)

PTL 2：JP日本专利特开JP7-233888A(图7、图8)

PTL 3：JP日本专利特开JP2008-202791A

发明内容

技术问题

上述专利文献和非专利文献的公开内容通过参引的方式并入本文。

下面的分析是由本发明给出的。

在对比示例(相关领域技术)的夹具装置中，与螺母的螺旋拧紧扭矩的大小相比，凸缘紧固力F不会被认为具有足够大的值。因此，可能不能完全地排除排气泄露。因此，在工作现场的操作者可能被迫使用必须大得足以产生具有足够大小的凸缘紧固力的螺旋拧紧扭矩。然而，过大的螺母螺旋拧紧扭矩趋于导致以下不便之处(缺点或缺陷)：

(1)主夹具本体的每个突出部可能不能承受由螺母和螺钉所施加的轴向力，使得用于螺钉或螺母的每个突出部的座面壁部段33可能受到塑性变形。

(2)如果突出部的座面壁部段33受到塑性变形，则即使在螺钉和螺母处施加较大的轴向力，所产生的凸缘紧固力也可能没有预期的高。因此，在试图产生较大的凸缘紧固力F时，个人可能陷入从(1)到(2)的恶性循环，之后回到(1)，之后再次到(2)并且以此循环。最终，凸缘紧固力可能不稳定，其中，凸缘紧固操作在可重复性或者可靠性方面较差。

(3)另外，如果试图产生能够持久地承受不可避免地从外部施以的诸如振动之类的机械力的凸缘紧固力F，则在螺钉和螺母处轴向施加的力增大，螺钉可能在所施加的过大的轴向力作用下弯曲。在这种情况下，将失去对夹具装置而言适合的功能。

因此，在本领域中存在克服上述不便之处的需要。本发明的主要目的是提供一种夹具装置，该夹具装置能够通过比之前相对更小的螺母的螺旋拧紧扭矩产生比之前相对更大的凸缘紧固力。

问题的解决方案

<对比示例中的问题的原因的分析(相关技术示例)>

发明人详查了由螺钉/螺母施加的轴向力所引起的突出部的座面壁部段33发生塑性变形可能的原因。已经发现出现上文所提到的塑性变形的倾向的原因不在于突出部的座面壁部段33、外端壁部段32或者侧壁部段31的厚度设置，而是在于从外端壁部段32突出形成的支点部34处较低的韧性。即，在该种类的夹具装置中，由通过将螺母抵靠螺钉杆螺旋拧紧而抵靠彼此支承的两个突出部的支点部34形成“支点”。通过这样抵靠彼此支承并且探出成用于环形的夹具装置的支点的两个突出部的支点部，螺母螺旋拧紧操作将其本身转化成减小主夹具本体的直径的动作，因而产生凸缘紧固力。在对比示例的夹具装置中，突出部的支点部34韧性较低。因此，当螺母螺旋拧紧扭矩增大时，支点部首先受到塑性变形。在相对较早的阶段，各个支点部34中产生的塑性变形的影响扩展至突出部的外端壁部段32并且扩展至座面壁部段33，因而导致座面壁部段33的塑性变形等等。换言之，座面壁部段33处的塑性变形由支点部34处的塑性变形所引起。

另一方面，使一对侧壁部段在突出部处互相连接的外端壁部段32为直形的并且与侧壁部段成直角。因此，外端壁部段32本身并不有助于增大支点部34的韧性。更具体而言，在对比示例中的外端壁部段32与支点部34之间的关系以及外端壁部段32与侧壁部段31之间的关系不会通过使两个部分互相连接而直接引起任何积极的协同效果。即，这些部分不能称为以互相提高其机械韧性的方式密切地彼此结构相关。上文的隐含含义将随着本描述的继续将变得更加清楚。

基于上述分析，已经使本发明如现在所述完成。

(本发明)

在根据本发明的夹具装置中，主夹具本体包括一对拧紧槽，每个拧紧槽由一对槽定界壁部段划定界限(限定)，拧紧槽每个均具有U形或者V形的横截面。主夹具本体还包括设置在拧紧槽的端部部分的附近的第一突出部和第二突出部。当螺钉和螺母在面向彼此设置的突出部上安装就位时，主夹具本体呈现环形。当将螺钉和螺母相对于彼此螺旋拧紧时，会产生使放置在拧紧槽内的至少两个物体紧固在一起的力。

第一突出部和第二突出部中的每一者均包括一对侧壁部段，该对侧壁部段分别与划定拧紧槽界限的一对槽定界壁部段邻接。第一突出部和第二突出部中的每一者还包括弯曲的外端壁部段和座面壁部段，弯曲的外端壁部段使该对侧壁部段在每个突出部的外端壁处互相连接，座面壁部段与该对侧壁部段邻接并且与外端壁部段邻接。座面壁部段提供用于螺钉或螺母的座面。弧形的支点部在每个突出部的弯曲的外端壁部段上形成，以沿着外端壁部段的弯曲方向延伸。

根据本发明，主夹具本体的外端壁部段为弯曲的形状，该外端壁部段使构成突出部的成对的侧壁部段互相连接。弧形的支点部在弯曲的外端壁部段上形成，以沿着外端壁部段的弯曲方向延伸。由于该构型，与以凸出部的形式从直形的外端壁部段延伸的传统的矩形的支点部相比，本发明的弧形的支点部显著提高了韧性。由于外端壁部段为弯曲的形状，由弧形的支点部所承受的负荷能够没有困难地以直的方式分配在两侧壁之间。因此，突出部总体上在韧性方面能够得以提高。结果，即使在螺母螺旋拧紧期间施加过大的螺旋拧紧扭矩，弧形的支点部也不容易受到塑性变形，并且由此，突出部——特别是座壁面部段——不容易受到塑性变形。由此，可通过较小的螺母螺旋拧紧扭矩产生大的凸缘紧固力。

在根据本发明的夹具装置中，优选的是弧形的支点部的两端部部分延伸至该对侧壁部段并且与该对侧壁部段成一体。通过这种构型，不仅弧形的支点部并且整个突出部的韧性可得以提高，因此进一步增强本发明的有利效果。

(补充说明)

现在将列举本发明的其他的优选模式或者附加的构成要素。

主夹具本体包括半弧形的第一夹具构件和第二夹具构件。第一夹具构件和第二夹具构件在其一个端部设置有连接部分并且在相反的端部设置有突出部。第一夹具构件的连接部分通过连接装置连接至第二夹具构件的连接部分。以此方式，主夹具构件能够通过上文提到的、作为中心的连接装置绕着连接位置执行打开/关闭运动。

本发明的有利效果

通过本发明的夹具装置，可由比之前相对更小的螺母的螺旋拧紧扭矩产生比之前相对更大的凸缘紧固力。

附图说明

[图1]图1是示出了对比示例(相关领域技术)的夹具装置的立体图。

[图2]图2是示出了对比示例(相关领域技术)的夹具装置的主视图。

[图3]图3(A)是示出了对比示例的夹具装置的平面图(俯视平面图)。图3(B)是沿着图2的线B-B截取的放大的截面图。

[图4]图4是示出了通过夹具装置将两个凸缘紧固在一起的方式的示意性截面图。

[图5]图5是示出了本发明的示例的夹具装置的立体图。

[图6]图6是示出了本发明的示例的夹具装置的主视图(在紧固前)。

[图7]图7(A)是根据本发明的示例的夹具装置的平面图(俯视平面图)。图7(B)是沿着图6的线B’-B’截取的放大的截面图。

[图8]图8是示出了本发明的示例的夹具装置的主视图(在紧固后)。

[图9]图9是示出了在示例中和在对比示例中螺母螺旋拧紧扭矩和凸缘紧固力之间的关系的图表。

具体实施方式

现将参照附图对本发明的示例进行描述。

参照图5至图8，本示例的夹具装置包括主夹具本体10、作为连接装置的连接环21、螺栓22和螺母23。该主夹具本体10由第一夹具构件11和第二夹具构件12构成。第一夹具构件11为上部夹具构件并且第二夹具构件12为下部夹具构件。第一夹具构件11和第二夹具构件12中的每一者都为半弧形的并且在其内缘侧包括具有U形或V形的横截面的长形拧紧槽13。应当注意的是，如图4所示，主夹具本体10的长形拧紧槽13由夹具构件拥有的一对槽成形壁部段17、18限定，即划定界限。

第一夹具构件(或部件)11和第二夹具构件(或部件)12中的每一者均在其一个端部包括作为连接部段的卷曲部14，并在其相反的端部包括突出部15。第一夹具构件11的卷曲部14和第二夹具构件12的卷曲部14通过上述连接环21互相连接，使得两个夹具构件可以以连接环21互相连接的位置为旋转中心相对于彼此旋转，即，在夹具构件的敞开或闭合方向上运动。

在第一夹具构件11的突出部15(第一突出部)与第二夹具构件12的突出部15(第二突出部)以面对的关系并且相邻近地设置的情况下，由通过连接环21互相连接的两个夹具构件构成的夹具本体10在从前侧观察时呈现C形(参见图6)。在本示例中，螺栓22具有通过焊接固定至第一突出部的头部，并具有穿过钻制在第二突出部之中的通孔(未示出)的杆部(参见图5、图6)。螺母23旋拧至螺栓22的杆部的从第二突出部的下侧突出的一部分中，借此，当从前侧观察时主夹具本体10整体呈现大体上环面形(或环形)的形状(参见图8)。

参照图5至图7，第一突出部15和第二突出部15分别从大体上环面形的主夹具本体10的端部径向向外地突出。每个突出部15包括一对侧壁部段51、弯曲的外端壁部段52、座面壁部段53以及弧形的支点部54。

该对侧壁部段51与一对槽成形壁部段17、18邻接，该对槽成形壁部段17、18划定长形拧紧槽13的界限。弯曲的外端壁部段52使该对侧壁部段51在每个突出部15的外端部处互相连接。应当注意的是，该对侧壁部段51和弯曲的外端壁部段52形成包围每个突出部15的三个边的直立壁部段(三边的直立壁部段)。座面壁部段53与该对侧壁部段51和弯曲的外端壁部段52邻接，并且用作用于螺钉22或者螺母23的座面(支承面)。就第一夹具构件11的突出部15(第一突出部)而言，突出部的顶壁部段用作用于螺钉22的座面壁部段53，该螺钉具有焊接至座面壁部段53的头部。另一方面。就第二夹具构件12的突出部15(第二突出部)而言，突出部的底壁部段用作用于螺母23的座面壁部段53。

在第一夹具构件11的突出部15(第一突出部)的外端壁部段52的下缘上形成有支点部54，该支点部54用于沿着外端壁部段52的弯曲(方向)延伸。支点部为弧形的，并且在本示例中为椭圆形的一部分的形状。在第二夹具构件12的突出部15(第二突出部)的外端壁部段52的上缘上类似地形成有支点部54，该支点部54用于沿着外端壁部段52的弯曲(方向)延伸。支点部也为弧形的，并且在本示例中为椭圆形的一部分的形状。不仅每个支点部54在平面图中观察时形状为椭圆形的一部分，并且每个支点部54具有延伸到达侧壁部段51的端部54a、54b，并且支点部的端部在延伸到达侧壁部段51处与侧壁部段51成一体。简而言之，每个突出部15的三个直立壁部段(51、52、51)与支点部54邻接，支点部54为椭圆形的一部分并且像刀剑的护手盘一样水平地延伸。

使用本示例的夹具装置的方法与参照图4已经说明的使用对比示例的夹具装置的方法基本上相同。在本示例中，夹具装置10整体上由于将螺母23抵靠螺钉22螺旋拧紧(将螺母23螺旋拧紧至螺母22)(参见图8)而直径收缩，使得在作为将被紧固在一起的物体的两个管道部件41f、42f之间产生凸缘紧固力F(参见图4)。

图9的图表示出了本发明的示例(图5至图8)和上述对比示例(图1至图3)的情况中的螺旋拧紧扭矩(Nm)与凸缘紧固力(kN)之间的关系的测量结果。应当注意的是，示例和对比示例仅在突出部15的结构上彼此不同，而对于主夹具本体10的尺寸或者形状来说并没有差异。从图9中可看出在螺旋拧紧扭矩的整个测量范围内示例的凸缘紧固力F都大于对比示例的凸缘紧固力F。

(示例的有利效果)

可以尽可能最大程度地抑制如下的这种情况：突出部15的座面壁部段53不能承受施加在螺钉和螺母处的轴向力并且因此受到塑性变形。由此，即使在螺钉和螺母处所施加的轴向力非常小时，也可以产生足够的、接近预期值的凸缘螺母紧固力F。另外，与相关技术的对比示例相比，可以在可重复性和可靠性方面改善凸缘紧固操作。

可以通过比之前相对更小的螺母的螺旋拧紧扭矩产生比之前相对更大的凸缘紧固力。因此，能够防止在现有技术示例中经常遇到的这种情况：即，在该情况中螺钉在过大的轴向力下变弯，从而导致夹具装置本身的功能受损。

通过使位于突出部15处的支点部54呈椭圆形的一部分的弧形形式，压制成形的精度可得以提高。具体地，呈矩形突出部形式的传统的支点部34在压制成形后发生回弹，因此导致在诸如形状和尺寸方面较差的机械加工精度。通过如本示例中使支点部54呈椭圆形的一部分的弧形形式，从而使得不容易产生回弹，因此导致提高机械加工精度(在形状/尺寸等方面)。由此，在本示例的夹具装置中，已经明显地提高了装运前质量测试通过率。

(变型示例)

在上述示例中，螺钉22焊接至第一夹具构件11的突出部15，其中使得螺母23为与夹具构件11、12分离的本体。替代性地，螺母23可以焊接至第二夹具构件12的突出部15，其中使得螺钉22为与夹具构件11、12分离的本体。并且替代性地，螺钉22和螺母23可以都为与夹具构件11、12分离的实体。

(术语的定义)

在说明书和权利要求书中，“弧形的支点部”中的用语“弧形”表示在平面图中观察时支点部(54)的形状为与弯曲的外端壁部段(52)的弯曲形状一致的形状。即，本文中用语“弧形”意味着包含有可以由诸如弧、椭圆形的一部分、或者拱形形状之类的术语表示的所有弯曲的形状构型。

应当注意的是，如在本申请中所使用的、所参照的附图的附图标记排他性地用于帮助理解所示的发明而并不意于将本发明限制为所示的模式。

包括上述专利文献的已知的技术文献的公开内容均通过参引的方式并入本文。可以在本发明的所有公开(包括权利要求)的范围内基于本发明的基本技术概念对特定的示例性实施方式或者示例进行变更或调整。另外，在权利要求的范围内能够对本文所公开的(包括权利要求、示例性实施方式、示例或附图)的元件进行各种组合或选择。应当理解的是本发明包括本领域的普通技术人员根据本发明的所有公开(包括权利要求)和本发明的技术概念能够做出的各种改变或更正。在其他方面中，如果在本文中指示有数值范围，则即使未清楚地规定如下效果，也应当解释为该数值范围指示包含在这种范围内的任意的数值或者子范围。

附图标记列表

10  主夹具本体

11、12  第一和第二夹具构件

13  长形拧紧槽

14  卷曲部(连接部段)

15  突出部

17、18  (一对)槽成形壁部段

21  连接环(连接装置)

22  螺钉

23  螺母

41f、42f  管道部件的凸缘(待紧固在一起的物体)

51  (一对)侧壁部段

52  弯曲的外端壁部段

53  座面壁部段

54  弧形的支点部

54a、54b  弧形的支点部的两端部

F  凸缘紧固力

Claims (2)

1.一种夹具装置，其中，主夹具本体包括一对拧紧槽以及设置在所述拧紧槽的端部部分的附近的第一突出部和第二突出部；每个所述拧紧槽均由一对槽定界壁部段划定界限；所述拧紧槽每个具有U形或V形的横截面；当螺钉和螺母在面向彼此设置的所述突出部上安装就位时，所述主夹具本体呈现环形；所述螺钉和所述螺母在相对于彼此螺旋拧紧时产生将放置在所述拧紧槽内的至少两个物体紧固在一起的力；其中，

所述第一突出部和所述第二突出部中的每一者包括：

一对侧壁部段，所述一对侧壁部段分别与划定所述拧紧槽的界限的所述一对槽定界壁部段邻接；

弯曲的外端壁部段，所述外端壁部段使所述一对侧壁部段在各所述突出部的外端部处互相连接；以及

座面壁部段，所述座面壁部段与所述一对侧壁部段邻接并且与所述外端壁部段邻接；所述座面壁部段提供用于所述螺钉或所述螺母的座面；

弧形的支点部，所述弧形的支点部在每个所述突出部的弯曲的所述外端壁部段上形成且形成为沿着所述外端壁部段的弯曲方向延伸。

2.根据权利要求1所述的夹具装置，其中，

每个弧形的支点部的两端部部分延伸成与所述一对侧壁部段成一体。