CN105257667B - 防松脱机械紧固机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防松脱机械紧固机构。它解决了现有紧固机构易出现松脱等技术问题。包括螺栓体，螺栓体上具有两个分别与压紧螺母和防松脱螺母螺纹相连的螺纹段，且两个螺纹段的螺纹方向相反，螺栓体上套设有位于压紧螺母和防松脱螺母之间的调节环，压紧螺母与调节环之间通过单向转动结构相连，调节环与防松脱螺母之间设有能使调节环与防松脱螺母周向定位的周向定位结构，调节环与防松脱螺母之间还设有能使调节环与防松脱螺母轴向定位的轴向定位结构。优点在于：设计合理，结构简单，连接强度高，稳定性好，能防止连接时出现松脱现象，具有自锁功能。

Description

防松脱机械紧固机构

技术领域

本发明属于紧固件技术领域，尤其是涉及一种防松脱机械紧固机构。

背景技术

螺旋副紧固机构是一种常见的螺纹配合的紧固机构，最常见的为螺栓与螺母相互配合的紧固连接件，通过螺栓的螺纹实现对机械设备连接件的螺纹连接。螺栓与螺母的连接性能好，结构简单，广泛应用于机械设备领域，但是螺栓与螺母存在着容易松动的缺陷，随着设备频繁的震动连接件的间隙增大，引起螺栓与螺母松动，甚至脱落，这样对于一些机械连接时易发生连接体相互脱离现象，严重的容易发生安全事故。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种互紧式防松脱螺栓[申请号：201220063479.X]，由螺杆、内螺母、外螺母组成。螺杆的螺纹为正反向螺纹，内螺母的内螺纹为正向螺纹，外螺母的内螺纹为反向螺纹。内螺母和外螺母的对顶面上设有2～12个防滑槽。防滑槽为逆时针逐渐升高的结构。

上述方案在一定程度上改进了现有螺栓与螺母连接时易松动的问题，上述方案虽然在内螺母和外螺母的对顶面上设有若干个防滑槽，但内螺母、外螺母、螺栓的螺纹起点都是不确定的，防滑槽是很难实现相互卡在一起目的。即便能够偶然卡在一起，但是，该方案依然存在连接强度低，震动大时内螺母与外螺母易出现间隙或内螺母易推动外螺母往后退导致内螺母与连接体之间松动的问题，并最终导致外螺母和内螺母脱离螺栓情况发生。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，具有防松脱功能的防松脱机械紧固机构。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本防松脱机械紧固机构，包括螺栓体，所述的螺栓体上具有两个分别与压紧螺母和防松脱螺母螺纹相连的螺纹段，且两个螺纹段的螺纹方向相反，其特征在于，所述的螺栓体上套设有位于压紧螺母和防松脱螺母之间的调节环，所述的压紧螺母与调节环之间通过单向转动结构相连，当压紧螺母具有远离防松脱螺母一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母能相对于调节环周向转动且当压紧螺母具有朝向防松脱螺母一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母通过单向转动结构与调节环周向定位，所述的调节环与防松脱螺母之间设有能使调节环与防松脱螺母周向定位的周向定位结构，所述的调节环与防松脱螺母之间还设有能使调节环与防松脱螺母轴向定位的轴向定位结构。使用时，轴向定位结构的作用是当压紧螺母向下移动时，由于轴向定位结构的存在，由于调节环与防松脱螺母轴向定位，这样调节环不会随着重力向下移动，当压紧螺母朝向远离防松脱螺母一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母能相对于调节环周向转动，即压紧螺母朝向锁紧方向运动时，压紧螺母能相对于调节环周向转动，使得压紧螺母与调节环相互分离,当被压紧物体存在，这种运动会在一定区间被阻止，防松脱螺母因为单向转动结构不会脱离螺栓体；当压紧螺母具有朝向防松脱螺母一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母通过单向转动结构与调节环周向定位，同时，由于周向定位结构和轴向定位结构将调节环与防松脱螺母定位在一起，且压紧螺母螺纹与防松脱螺母螺纹是反方向螺纹，这样使得压紧螺母无法朝向防松脱螺母一侧周向转动，但压紧螺母的转动势能通过单向转动结构经调节环传递给了防松脱螺母，带动了防松脱螺母向压紧螺母一侧的周向转动运动或运动趋势，这样就使得压紧螺母始终处于不断的自紧过程，继而实现本机构的自锁功能，同时由于防松脱螺母与调节环相互定位且由于单向转动结构的存在使得防松脱螺母无法脱离螺栓体。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的单向转动结构包括设置在压紧螺母一端且呈螺旋状分布的压紧螺旋面和设置在调节环一端且呈螺旋状分布的配合螺旋面，所述的压紧螺旋面与配合螺旋面相匹配构成单向转动螺旋面副。当压紧螺母具有朝向防松脱螺母一侧周向转动运动或运动趋势时，由于这里的压紧螺旋面与配合螺旋面相互抵靠能使得压紧螺母与调节环周向定位，显然，单向转动结构的结构多种多样，本领域技术人员还可以选择其他结构。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的压紧螺旋面一端与螺栓体之间形成压紧螺旋断面，所述的配合螺旋面一端与螺栓体之间形成配合螺旋断面，且当压紧螺母与调节环周向定位时所述的压紧螺旋断面与配合螺旋断面能相互抵靠；所述的压紧螺旋面与配合螺旋面均为渐开线螺旋面。即通过压紧螺旋断面与配合螺旋断面能相互抵靠实现压紧螺母与调节环相互定位；通过螺旋面运动的不可逆性技术原理，从而实现单向运动的功能。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的压紧螺母端部设有第一渐开线螺旋体，且所述的第一渐开线螺旋体端面形成上述的压紧螺旋面，压紧螺旋面与压紧螺母之间形成定位台阶，所述的调节环端部周向内侧形成供第一渐开线螺旋体插入的环形凹槽，且所述的环形凹槽内具有与第一渐开线螺旋体相匹配的第二渐开线螺旋体，且所述的第二渐开线螺旋体端面形成上述的配合螺旋面，环形凹槽形成与定位台阶相匹配的配合台阶。即上述的定位台阶插于配合台阶内且直至配合螺旋面抵靠在压紧螺旋面上且无法按照压紧螺母螺纹锁紧方向继续转动，这里的第一渐开线螺旋体插于环形凹槽内且与第二渐开线螺旋体相互配合，这样提高了连接的稳定性。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的压紧螺旋面及配合螺旋面的螺旋方向和螺栓体上与压紧螺母相连的螺纹段螺纹螺旋方向相同。这样保证了单向转动方向满足本紧固机构防松脱的需求。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的轴向定位结构包括设置在调节环端部周向内侧的环形槽，所述的防松脱螺母端部具有与环形槽相对应的环形凸圈且所述的环形凸圈插于环形槽内，所述的环形槽周向内侧活动设有若干滚珠，所述的环形凸圈周向外侧设有至少一个与滚珠相对应的环形限位槽，且所述的滚珠与调节环之间设有能使滚珠抵靠设置在环形限位槽内的弹性支撑组件。即通过滚珠抵靠设置在环形限位槽内使得环形凸圈与环形槽相互轴向定位。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的弹性支撑组件包括若干设置在环形槽周向内侧的容置孔，所述的滚珠分别设于容置孔内且在容置孔内设有能使滚珠侧部露出于容置孔的弹性支撑件。优选地，这里的弹性支撑件为弹簧，通过弹簧抵靠在滚珠上使得滚珠外侧露出于容置孔。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的周向定位结构包括若干设置在调节环周向外侧且均沿调节环轴向设置的定位孔，所述的防松脱螺母上设有至少一个沿防松脱螺母轴向设置的配合孔，所述的配合孔与定位孔中任意一个相对应，且所述的定位孔通过定位柱与配合孔相连。通过配合孔与其中一个定位孔相对应并通过定位柱相连，这样实现防松脱螺母与调节环周向定位。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的配合孔为中部具有径向定位凹槽的台阶孔，且所述的定位孔周向均匀分布设置；所述的定位柱包括穿设在配合孔和定位孔中的刚性柱体和设置在刚性柱体外端且具有嵌于所述定位凹槽内的定位凸环的弹性柱体。

在上述的防松脱机械紧固机构中，所述的螺栓体由直径不同的第一螺栓杆与第二螺栓杆同轴组成，且两个螺纹段分别依次形成于第一螺栓杆和第二螺栓杆上，所述的压紧螺母套设于第一螺栓杆上，所述的防松脱螺母套设于第二螺栓杆上，且所述的第一螺栓杆的直径大小大于第二螺栓杆的直径大小；所述的螺栓体的两个螺纹段螺纹由此与压紧螺母和防松脱螺母螺纹分别构成压紧螺纹副和防松脱螺纹副。这样能保证压紧螺母与防松脱螺母能分别顺利套设在第一螺栓杆和第二螺栓杆。

与现有的技术相比，本防松脱机械紧固机构的优点在于：设计合理，结构简单，连接强度高，稳定性好，能防止连接时出现松脱现象，具有自锁功能。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

图2是本发明提供的半剖结构示意图。

图3为图2中A处放大图。

图4是本发明提供的压紧螺母的半剖结构示意图。

图5是本发明提供的调节环的半剖结构示意图。

图6是本发明提供的防松脱螺母的半剖结构示意图。

图7是本发明提供的螺栓体的结构示意图。

图中，螺栓体1、第一螺栓杆11、第二螺栓杆12、压紧螺母2、防松脱螺母3、调节环4、单向转动结构5、压紧螺旋面51、定位台阶52、配合螺旋面53、配合台阶54、第一渐开线螺旋体55、环形凹槽56、第二渐开线螺旋体57、压紧螺旋断面58、配合螺旋断面59、周向定位结构6、定位孔61、配合孔62、定位柱63、轴向定位结构7、环形槽71、环形凸圈72、滚珠73、环形限位槽74、容置孔75、压紧螺纹副8、防松脱螺纹副9、单向转动螺旋面副10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-2所示，本防松脱机械紧固机构，包括螺栓体1，螺栓体1上具有两个分别与压紧螺母2和防松脱螺母3螺纹相连的螺纹段，且两个螺纹段的螺纹方向相反，螺栓体1上套设有位于压紧螺母2和防松脱螺母3之间的调节环4，压紧螺母2与调节环4之间通过单向转动结构5相连，当压紧螺母2具有远离防松脱螺母3一侧周向转动运动或运动趋势时压紧螺母2能相对于调节环4周向转动且当压紧螺母2具有朝向防松脱螺母3一侧周向转动运动或运动趋势时压紧螺母2通过单向转动结构5与调节环4周向定位，调节环4与防松脱螺母3之间设有能使调节环4与防松脱螺母3周向定位的周向定位结构6，调节环4与防松脱螺母3之间还设有能使调节环4与防松脱螺母3轴向定位的轴向定位结构7，使用时，轴向定位结构7的作用是当压紧螺母2向下移动时，由于轴向定位结构7的存在，调节环4与防松脱螺母3轴向定位，这样调节环4不会随着重力向下移动，当压紧螺母2朝向远离防松脱螺母3一侧周向转动运动或运动趋势时压紧螺母2能相对于调节环4周向转动，即压紧螺母2朝向锁紧方向运动时，压紧螺母2能相对于调节环4周向转动，使得压紧螺母2与调节环4相互分离,当被压紧物体存在，这种运动会在一定区间被阻止，防松脱螺母3因为单向转动结构5不会脱离螺栓体1；当压紧螺母2具有朝向防松脱螺母3一侧周向转动运动或运动趋势时压紧螺母2通过单向转动结构5与调节环4周向定位，同时由于定位结构将调节环4与防松脱螺母3定位在一起，且压紧螺母2螺纹与防松脱螺母3螺纹是反方向螺纹，这样使得压紧螺母2无法朝向防松脱螺母3一侧周向转动，但压紧螺母2的转动势能通过单向转动结构5经调节环4传递给了防松脱螺母3，带动了防松脱螺母3向压紧螺母2一侧的周向转动运动或运动趋势，这样就使得压紧螺母2始终处于不断的自紧过程，继而实现本机构的自锁功能，同时由于防松脱螺母3与调节环4周向定位且由于单向转动结构5的存在使得防松脱螺母3无法脱离螺栓体1。

具体地，如图1-6这里的单向转动结构5包括设置在压紧螺母2一端且呈螺旋状分布的压紧螺旋面51和设置在调节环4一端且呈螺旋状分布的配合螺旋面53，压紧螺旋面51与配合螺旋面53相匹配构成单向转动螺旋面副10，当压紧螺母2具有朝向防松脱螺母3一侧周向转动运动或运动趋势时，由于这里的压紧螺旋面51与配合螺旋面53相互抵靠能使得压紧螺母2与调节环4周向定位，显然，单向转动结构5的结构多种多样，本领域技术人员还可以选择其他结构。这里的压紧螺旋面51一端与螺栓体1之间形成压紧螺旋断面54，配合螺旋面53一端与螺栓体1之间形成配合螺旋断面56，且当压紧螺母2与调节环4周向定位时压紧螺旋断面54与配合螺旋断面56能相互抵靠，即通过压紧螺旋断面54抵靠在配合螺旋断面56上且直至无法按照压紧螺母2螺纹锁紧方向继续转动，从而实现压紧螺母2与调节环4相互定位。优选地，这里的压紧螺旋面51与配合螺旋面53均为渐开线螺旋面，即通过螺旋面运动的不可逆性技术原理，从而实现单向运动的功能。

优选地，这里的压紧螺母2端部设有第一渐开线螺旋体55，且第一渐开线螺旋体55端面形成上述的压紧螺旋面51，压紧螺旋面51与压紧螺母2之间形成定位台阶52，调节环4端部周向内侧形成供第一渐开线螺旋体55插入的环形凹槽56，且环形凹槽56内具有与第一渐开线螺旋体55相匹配的第二渐开线螺旋体57，且第二渐开线螺旋体57端面形成上述的配合螺旋面53，环形凹槽56形成与定位台阶52相匹配的配合台阶54，即这里的第一渐开线螺旋体55插于环形凹槽56内且与第二渐开线螺旋体57相互配合，这样提高了连接的稳定性，为了保证单向转动方向满足本紧固机构防松脱的需求，这里的压紧螺旋面51及配合螺旋面53的螺旋方向和螺栓体1上与压紧螺母2相连的螺纹段螺纹螺旋方向相同。

进一步地，如图1-3所示，这里的轴向定位结构7包括设置在调节环4端部周向内侧的环形槽71，所述的防松脱螺母3端部具有与环形槽71相对应的环形凸圈72且所述的环形凸圈72插于环形槽71内，所述的环形槽71周向内侧活动设有若干滚珠73，所述的环形凸圈72周向外侧设有至少一个与滚珠73相对应的环形限位槽74，且所述的滚珠73与调节环4之间设有能使滚珠73抵靠设置在环形限位槽74内的弹性支撑组件，即通过滚珠73抵靠设置在环形限位槽74内使得环形凸圈72与环形槽71相互轴向定位。其中，弹性支撑组件包括若干设置在环形槽71周向内侧的容置孔75，所述的滚珠73分别设于容置孔75内且在容置孔75内设有能使滚珠73侧部露出于容置孔75的弹性支撑件，优选地，这里的弹性支撑件为弹簧，通过弹簧抵靠在滚珠73上使得滚珠73外侧露出于容置孔75。

更进一步地，如图1-2和图5-7所示，这里的周向定位结构6包括若干设置在调节环4周向外侧且均沿调节环4轴向设置的定位孔61，防松脱螺母3上设有至少一个沿防松脱螺母3轴向设置的配合孔62，配合孔62与定位孔61中任意一个相对应，且定位孔61通过定位柱63与配合孔62相连，通过配合孔62与其中一个定位孔61相对应并通过定位柱63相连，这样实现防松脱螺母3与调节环4周向定位，其中优选地，这里的配合孔62为中部具有径向定位凹槽的台阶孔，且所述的定位孔61周向均匀分布设置；所述的定位柱63包括穿设在配合孔62和定位孔61中的刚性柱体和设置在刚性柱体外端且具有嵌于所述定位凹槽内的定位凸环的弹性柱体。为了保证防松脱螺母3与压紧螺母2能分别顺利套设在螺栓体1上，这里的螺栓体1由直径不同的第一螺栓杆11与第二螺栓杆12同轴组成，且两个螺纹段分别依次形成于第一螺栓杆11和第二螺栓杆12上，压紧螺母2套设于第一螺栓杆11上，防松脱螺母3套设于第二螺栓杆12上，且第一螺栓杆11的直径大小大于第二螺栓杆12的直径大小。压紧螺母2螺纹与螺栓体1的相应螺纹段螺纹构成压紧螺纹副8，防松脱螺母3螺纹与螺栓体1的相应螺纹段螺纹构成防松脱螺纹副9。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了螺栓体1、第一螺栓杆11、第二螺栓杆12、压紧螺母2、防松脱螺母3、调节环4、单向转动结构5、压紧螺旋面51、定位台阶52、配合螺旋面53、配合台阶54、第一渐开线螺旋体55、环形凹槽56、第二渐开线螺旋体57、压紧螺旋断面58、配合螺旋断面59、周向定位结构6、定位孔61、配合孔62、定位柱63、轴向定位结构7、环形槽71、环形凸圈72、滚珠73、环形限位槽74、容置孔75、压紧螺纹副8、防松脱螺纹副9、单向转动螺旋面副10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种防松脱机械紧固机构，包括螺栓体(1)，所述的螺栓体(1)上具有两个分别与压紧螺母(2)和防松脱螺母(3)螺纹相连的螺纹段，且两个螺纹段的螺纹方向相反，其特征在于，所述的螺栓体(1)上套设有位于压紧螺母(2)和防松脱螺母(3)之间的调节环(4)，所述的压紧螺母(2)与调节环(4)之间通过单向转动结构(5)相连，当压紧螺母(2)具有远离防松脱螺母(3)一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母(2)能相对于调节环(4)周向转动且当压紧螺母(2)具有朝向防松脱螺母(3)一侧周向转动运动或运动趋势时所述的压紧螺母(2)通过单向转动结构(5)与调节环(4)周向定位，所述的调节环(4)与防松脱螺母(3)之间设有能使调节环(4)与防松脱螺母(3)周向定位的周向定位结构(6)，所述的调节环(4)与防松脱螺母(3)之间还设有能使调节环(4)与防松脱螺母(3)轴向定位的轴向定位结构(7)；所述的单向转动结构(5)包括设置在压紧螺母(2)一端且呈螺旋状分布的压紧螺旋面(51)和设置在调节环(4)一端且呈螺旋状分布的配合螺旋面(53)，所述的压紧螺旋面(51)与配合螺旋面(53)相匹配构成单向转动螺旋面副(10)。

2.根据权利要求1所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的压紧螺旋面(51)一端与螺栓体(1)之间形成压紧螺旋断面(58)，所述的配合螺旋面(53)一端与螺栓体(1)之间形成配合螺旋断面(59)，且当压紧螺母(2)与调节环(4)周向定位时所述的压紧螺旋断面(58)与配合螺旋断面(59)能相互抵靠；所述的压紧螺旋面(51)与配合螺旋面(53)均为渐开线螺旋面。

3.根据权利要求2所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的压紧螺母(2)端部设有第一渐开线螺旋体(55)，且所述的第一渐开线螺旋体(55)端面形成上述的压紧螺旋面(51)，压紧螺旋面(51)与压紧螺母(2)之间形成定位台阶(52)，所述的调节环(4)端部周向内侧形成供第一渐开线螺旋体(55)插入的环形凹槽(56)，且所述的环形凹槽(56)内具有与第一渐开线螺旋体(55)相匹配的第二渐开线螺旋体(57)，且所述的第二渐开线螺旋体(57)端面形成上述的配合螺旋面(53)，环形凹槽(56)形成与定位台阶(52)相匹配的配合台阶(54)。

4.根据权利要求2所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的压紧螺旋面(51)及配合螺旋面(53)的螺旋方向和螺栓体(1)上与压紧螺母(2)相连的螺纹段螺纹螺旋方向相同。

5.根据权利要求1-4中任意一项中所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的轴向定位结构(7)包括设置在调节环(4)端部周向内侧的环形槽(71)，所述的防松脱螺母(3)端部周向内侧具有与环形槽(71)相对应的环形凸圈(72)且所述的环形凸圈(72)插于环形槽(71)内，所述的环形槽(71)周向内侧活动设有若干滚珠(73)，所述的环形凸圈(72)周向外侧设有至少一个与滚珠(73)相对应的环形限位槽(74)，且所述的滚珠(73)与调节环(4)之间设有能使滚珠(73)抵靠设置在环形限位槽(74)内的弹性支撑组件。

6.根据权利要求5所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的弹性支撑组件包括若干设置在环形槽(71)周向内侧的容置孔(75)，所述的滚珠(73)分别设于容置孔(75)内且在容置孔(75)内设有能使滚珠(73)侧部露出于容置孔(75)的弹性支撑件。

7.根据权利要求1-4中任意一项中所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的周向定位结构(6)包括若干设置在调节环(4)周向外侧且均沿调节环(4)轴向设置的定位孔(61)，所述的防松脱螺母(3)上设有至少一个沿防松脱螺母(3)轴向设置的配合孔(62)，所述的配合孔(62)与定位孔(61)中任意一个相对应，且所述的定位孔(61)通过定位柱(63)与配合孔(62)相连。

8.根据权利要求7所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的配合孔(62)为中部具有径向定位凹槽的台阶孔，且所述的定位孔(61)周向均匀分布设置；所述的定位柱(63)包括穿设在配合孔(62)和定位孔(61)中的刚性柱体和设置在刚性柱体外端且具有嵌于所述定位凹槽内的定位凸环的弹性柱体。

9.根据权利要求1所述的防松脱机械紧固机构，其特征在于，所述的螺栓体(1)由直径不同的第一螺栓杆(11)与第二螺栓杆(12)同轴组成，且两个螺纹段分别依次形成于第一螺栓杆(11)和第二螺栓杆(12)上，所述的压紧螺母(2)套设于第一螺栓杆(11)上，所述的防松脱螺母(3)套设于第二螺栓杆(12)上，且所述的第一螺栓杆(11)的直径大小大于第二螺栓杆(12)的直径大小；压紧螺母(2)螺纹与螺栓体(1)相应的螺纹段螺纹构成压紧螺纹副(8)，防松脱螺母(3)螺纹与螺栓体(1)相应的螺纹段螺纹构成防松脱螺纹副(9)。