CN1053489C - 用以连接至少两个构件的装置 - Google Patents

Abstract

一种连接至少两个构件的装置，一个构件带销栓，另一构件带包容销栓的包容部；销栓在至少一部分沿周向有至少一径向突出一想象圆柱面的凸台，包容部沿周向有数目与凸台相应的从一想象圆柱面内凹的凹槽，凸台与凹槽呈花键结构，其楔形面是对数螺线曲线，协同作用楔形面斜度相同并且平缓，使销栓与包容部在相对运动实现协同作用楔形面接触与建立接合压力以后，沿径向以及轴向达到与转向和加载方向无关的自制动摩擦连接，楔形面的斜度在1∶5和1∶500之间。

Description

用以连接至少两个构件的装置

本发明涉及一种用以连接至少两个构件的装置。

这种类型的公知的装置例如是按扣、螺钉、卡合或咬合连接装置。公知的装置有各种各样的缺点，例如，其中部分装置只能承受很小的径向和/或轴向力，或者其结构复杂，因此造价高。

GB2022214A中公开了一种轴传动元件，该轴传动元件包括驱动元件和被驱动元件，通过对数螺旋曲线配合在一起，以由驱动元件向被驱动元件传输动力。然而，由该装置的结构和特点可知，驱动元件和被驱动元件的对数螺旋曲线表面不应有弹性变形。

本发明的目的在于，提供一种用以连接至少两个构件的装置，这种装置的制作简单，并且造价低廉，操作简单，并能承受大的轴向和径向力。

实现本发明目的技术方案在于该装置具有两个元素：一个是销栓，设在一个构件上；另一个是包容销栓的包容部，设在另一个构件上；该销栓的至少一个区域沿其圆周方向具有至少一个径向突出于一个想象圆柱面的凸台，该包容部沿其圆周方向具有数目与凸台相应的、从一个想象圆柱面径向凹陷的凹槽，所述凸台与凹槽设计成花键结构形式，其楔形面基本上遵循其极点处在销栓与包容部的轴线上的对数螺线曲线，协同作用的楔形面的斜度是相同的，并设计成平缓的斜度，使之在销栓与包容部间的可确定的相对运动的基础上、在协同作用的楔形面实现接触以后，通过接合压力的建立、消除了间隙，在销栓与包容部间径向以及轴向达致与转向和加载方向无关的自制动摩擦连接，其特征在于，楔形面的斜度在1∶5与1∶500之间。

因此，所建议的装置是不带螺纹的，可是，只要施加的扭矩克服了摩擦连接/形状配合连接，在任何时候都可以拆开。可在轴向和两侧沿径向传递的力除与楔形面的材料和表面特性有关外，特别是与在协同作用的楔形面相互接触之后销栓与包容部之间的相对转动量有关。为了把两个物体连接起来，必须把销栓插入包容部中，使协同作用的花键相互对置并相互接触。只要在销栓插入包容体之后在对置的花键之间存在间隙，则须在销栓和包容部之间先进行首次相对转动，以便消除此间隙，使协同作用的楔形面相互接触。然后，须根据须传递的力继续进行销栓和包容部之间的确定的相对转动，以便达致所要求的自制动摩擦连接。这样，就能够与转向无关地、在径向和轴向无间隙地传递很大的力，而又不会使构件相互松开。限定楔形面的曲线形状的对数螺线的极点或者说座标原点处于销栓的轴线上或者说包容部的轴线上。联系互斜度和/或间隙，该装置可设计成使销栓在销栓与包容部之间出现的力达到一定数值时在包容部内滑转，这可作为防止材料损伤的保险措施。如果把装置设计成不能滑转，则当导入的扭矩不再能克服销栓与包容部之间的摩擦连接时，结束相对转动。楔形面的对数螺线形状的曲线的效果在于，当对置的楔形面相互接触时，楔形面上的所有的点均同时接触并开始承受负荷。从断面着，实现的是线接触，绝不仅是点接触。在销栓和包容部的圆周方向上最好是分别设有三个相互衔接地布置的花键。在销栓与包容部两者间进行相对转动时，这可导致上述构件的定心。其中，从圆周看，每个构件上的花键可没有空隙地或相互有距离地配置。还可有其它的物体加入由至少两个元素构成的所建议的装置上，就是说，在这些构件之间的所建议的装置将那些物体连接起来。此外，两个元素中的一个、特别是包容部、也可以与这些物体之一做成一体，使所建议的装置由销栓和一个带包容部的物体组成。相应的情况也表现在销栓上。销栓和/或包容部可以是与这些物体相连，特别是也可以与这些物体做成一体。

此外，至少在销栓和/或包容部的轴向区域局部设置花键可能是合适的。

为了便于将销栓插入包容部内，对置的花键之间在插入后可存在间隙。为了闭合该间隙，并使相互对置的楔形面相互贴合，需要销栓和包容部之间有相对运动或者说转动。此时，相互对置的一部分接触面就失去作用，这部分接触面不再能为自制动摩擦连接出力，但所占面积很小。

对数螺线虽是数学上精确的曲线形状-这一曲线形状决定了相互对置的楔形面达到所要求的在所有点上接触，但在实践中，也可由与对数螺线多少近似的曲线达到沿整个楔形面的接触。少许的偏差可以通过楔形面的弹性和/或塑性变形予以补偿。在此意义上，对数螺线的曲线形状也可通过多个曲率圆形成，这些曲率圆具有相对于销栓和包容部的轴线偏置的圆心。由此可见，也可找到具有半径、圆心和圆心角的圆弧，按这些圆弧构形的楔形面与对数螺线曲线相比只有不明显的偏差。

为了达到所要求的自制动摩擦连接，楔形面的优选斜度在1∶5与1∶500之间，最好是在1∶20至1∶100之间。如果高于或低于以上斜度，就不再能达到所要求的自制动摩擦连接，因为，不是出现销栓在包容部中过早滑脱，就是根本不再能进行相对运动。

这个销栓可带有一个径向的突出部、如一个头部、一个套筒、一个凸肩或类似的突出部，根据情况，这些径向的突出部可在外缘上设有螺纹，或者，具有固定在其上的构件、如夹紧环、夹紧盘或类似的构件。另外，该销栓也可设在板上、结构件上或类似的物体上，或者与它们做成一体。

在销栓的径向突出部的面向包容部的底边上以及在包容部的与上述底边对置的区域上可具有一个或多个其斜度恒定不变的键，这种实施例用于向销栓导入预应力，即在包容部与销栓之间的沿销栓的纵向的预应力。如果径向突出部例如设计成一个圆形头，则该径向突出部的面向包容部的底边是一个圆圈。上面谈到的、具有恒定斜度的键则在该圆圈的圆周方向与径向伸展。包容部的、销栓的径向突出部的底边贴靠在其上的那一区域同样具有斜度是恒定的键，这些键的数目和斜度与径向突出部底边上的键的数目和斜度一致。在销栓插入包容部时，底边上的和包容部上的对置的键的楔形面相互全面贴合。当销栓在包容部中进行相对转动时，这些键的楔形面在相对滑动，并为销栓和包容部之间的轴向相对移动、亦即销栓从包容部抽出、提供了条件。同时，以前面述及的方式达致自制动摩擦连接，效果是承受作用在销栓和包容部之间的轴向力。销栓和包容部上的花键以及径向突出部的底边和包容部的与该底边对置的部分上的键相互协调，其结果是，在销栓和包容部之间有一定的相对转动时，一方面达致所要求的自制动摩擦连接，另一方面达致销栓和包容部之间的所要求的预应力。因此，设置为些具有恒定斜度的键的建议，使在所建议的装置内的销栓与包容部之间导入预应力成为可能，即使它们都不带有螺纹。在一般的螺纹连接装置中建立预应力是公知的，只要把螺钉拧入相应的螺孔内，直至螺钉顶住止挡并在那里以一个确定的扭矩固定住为止。为了达到相互对置的楔形面全面贴合，一个或多个键的恒定斜度对这种附加的实施例的必需的。

但销栓也可设计成螺栓形式，包容部设计成螺母形式。这种情况可以说成是不带螺纹的螺栓和不带螺纹的螺母，即没有螺纹的传统的螺纹连接或螺钉/螺母连接。所有的螺纹连接或螺钉/螺母连接的公知的特性这种优选实施例都具备。预应力的导入通过特别的头形成为可能。

所建议的装置也可用作一般的、具有螺纹的螺纹连接装置的保险装置，即作为螺丝的防松装置。当这些公知的连接装置受振动力作用时，存在螺母松离螺钉的危险。为了防松，所建议的销栓可作为一个附加部与普通的螺母相连一最好与螺母做成一体，并具有一个通孔，该通孔带有与螺母螺纹相应的螺纹。为了使通孔的螺纹线夹紧在螺钉的螺纹上，可以用一个预先确定了的扭矩将特别形成螺母形式的包容体套装到销栓上。防松措施也可以以其它方式来实现，即在一个普通螺钉或螺栓的自由端沿轴向设置一个根据所建议装置的包容部，把具有相应花键的销栓插入该包容部内。通过销栓的转动，使螺钉的自由端扩张，从而把该部位上的螺纹向外压入螺母的位于该处的螺纹，以防止该螺母松脱。这种防松装置跟前述防松装置是在原理上倒过来。

包容体也可以设计成可弹性扩张的或可弹性-塑性扩张的和/或开槽的套筒结构形式。套筒的外表面原则上可以是任意形状的、特别是圆柱形的。为了使套筒得到固定，把套筒插入一个结构件或类似物体之中，在套筒和结构件之间存在间隙，或者处于一种配合状态。在把销栓插入套筒内并且楔形面互相接触之后，跟着进行销栓和套筒之间的进一步相对运动，通过弹性可扩张性和/或开设的槽，使套筒得以张紧，以使在孔内达致自制动张紧。套筒可沿其轴向开设多条平行的槽。这些槽也可贯穿套筒的全长。

为了限定销栓和包容体之间的相对移动，销栓和包容体可具有协同作用的转动止挡。这样的止挡防止损伤材料，并且/或者可用做销栓相对于包容体的、预先确定位置的限定器。

如果销栓设计成装配销结构、包容体设计成装配孔结构，所建议的装置也可用做装配定心装置和/或装配连接装置。在这里，包容体可设计成与前面述及的套筒相当的装配榫套结构。

如果销栓设计成榫芯结构、包容体设计成榫套结构，则所建议的装置可作扩张榫使用。榫套本身原则上仍可设计成前面述及的套筒结构。装配定心和/或装配连接通过销栓与包容体之间的相对转动来实现。

如果销栓设在相应的把手上、而包容体设在把手载体上，则所建议的装置可用于特别是把手要可拆卸地固定在物体上的场合。所说的把手可以例如是门把手、炊锅把手或炊具盖的把手或窗户的把手以及所有其它把手、如工具或家俱的把手。

销栓也可设计成白炽灯灯泡或类似的发光构件的用作一个电接触点的灯头结构，包容部则可以设计成跟白炽灯灯泡机械连接和电气连接的灯座结构。

所建议的装置借助于下面的附图进行详细描述。在附图中，

图1是包容部的透视图，

图2是销栓的透视图，

图3是在销栓插入包容部后的通过销栓与包容部的横向剖视图，

图4是图3的销栓与包容部在产生相对移动后的横向剖视图，

图5至10是所建议的装置的不同实施例的纵向剖视图，

图11是所建议的装置的用作螺母的保险装置的实施例的纵向剖视与俯视图，

图12至14是所建议的装置的装配连接结构形式的三个不同实施例的纵向剖视图，

图15是通过一个榫-装配连接装置的纵向剖视图，

图16是榫-装配连接装置的另一实施例的纵向剖视图，

图17是一个榫套结构形式的包容部的透视图，

图18是通过一个榫套和一个榫芯在相互插接后的横向剖视图，

图19是图18的在榫套与榫芯间发生了相对移动后的横向剖视图，

图20是一个榫套的一个实施例的纵向剖视图，

图21是图20的榫套的俯视图，

图22是沿图20的A-A线取的榫套的横向剖视图，

图23是沿图20的B-B线取的榫套的横向剖视图，

图24是用于图20的榫套的榫芯的前视图，

图25是图24的榫套的俯视图，

图26是通过一个安装好的粘结扩张锚杆的纵向剖视图，

图27是所建议的装置作为将一个把手固定到一个锅上的装置的部分剖开的视图，

图28是所建议的装置作为将一个把手固定到另一个锅上的装置的部分剖开的视图，

图29是所建议的装置作为将一个钮形把手固定到一个锅盖上的装置的部分剖开的视图，

图30是所建议的装置作为将一个平底锅把手固定到一个平底锅上的装置的部分剖开的视图，

图31是一个带有两个门把手的门锁的形式的所建议的装置的部分剖开的俯视图，

图32是一个带有两个门把手的另一种门锁的形式的所建议的装置的部分剖开的俯视图，

图33是一个带有一个转动限制装置的所建议的装置的部分纵向剖开的视图，

图34是沿图33的VII-VII线取的横向剖切示意图，

图35是转动限制装置的另一实施例的部分纵向剖开的视图，

图36是图35的转动限制装置的俯视图，

图37是图36的转动限制装置的一个构件的横截面图，

图38是转动限制装置的另一实施例在销栓插入包容部以后的横向剖视图，

图39是图38的装置在销栓与包容部实现相对移动以后的横向剖视图，

图40是所建议的装置用在一个白炽灯灯泡上的前视图，

图41是图40的白炽灯灯泡的灯座的仰视示意图。

图1和图2示出了所建议的装置的两个元素、即销栓1(图2)及包容部2(图1)。该包容部设置在一个其构形为六角螺母的物体3之中。销栓1至少在插入包容部2的部位上，相对于想象圆柱面、或者说相对于想象圆柱芯4具有3个相同的、突出于想象圆柱芯4的凸台5，这些凸台的楔形面6逐渐平缓升高，并自最高点陡然降到相邻的凸台5的最低点，或者说降到圆柱芯4上。这样，凸台5形成了凸起的花键。包容部2相对于想象圆柱面、或者说相对于想象圆柱形孔7具有3个凹槽8，这些凹槽的楔形面9逐渐平缓下降，并自最低点陡然升高到相邻凹槽8的最高点，或者说升高到想象圆柱形孔7上。这样，凹槽8形成了凹下的花键槽，凹槽8的数目与凸台5的数目一致。从断面着，凸台5和凹槽8的楔形面6、9具有对数曲线的曲线形状，该对数曲线的极点位于销栓1和包容部2的轴线上。因此，这些楔形面6、9的斜度在沿其曲线的所有点上是相同的并且保持一致。

图3示出了在销栓1插入包容部2之后的销栓1和包容体2的断面状况。为了便于销栓1和包容部2的相互插接，在销栓1和包容部2的相对置的楔形面6和9之间留有间隙10。以销栓1和包容部2的共同纵向轴线11为衡量基准，间隙10大大小于销栓1的楔形面6上的最高点的距离与包容部2的楔形面9的最高点的距离之间的差值。除了花键或者说楔形面6、9的斜度和数目之外，间隙10的宽度也决定了楔形面6、9所覆盖的径向尺寸，在为了建立自制动摩擦连接而进行销栓1和包容部2之间的相对移动时，这对防止发生越过凹槽8和凸台5的可能性起主要决定作用。如果例如希望将这种超越作为保险来防止销栓1出现扭转，则还必须把花键的材料的弹性一并加以考虑。为了连接销栓1和包容部2，先把销栓1插入包容部2内，然后通过转动使销栓1和包容部2之间出现相对移动，以首先消除相互对置的楔形面6、9之间的间隙。在这种状态下，对置的花键的楔形面6和9相互接触，通过利用相应的3个相继设置的花键使销1在包容部2内没有间隙地实现定心。

然后，通过继续转动使销栓1和包容部2进行进一步相对移动，使其进入紧固状态，此时，通过过盈应力实现了花键的弹性变形，如图4所示，其结果是形成了销栓1和包容部2之间的自制动摩擦连接。由于在图中不能示出弹性变形，图4示出的也可能是在消除间隙10之后和建立自制动摩擦连接之前的状态。如果朝相反转向施加一个能克服摩擦连接或建立起的形状配合连接的拧松力矩，则进行弹性变形后提供的连接还可以再次被松开。楔形面6、9相互接触后的转动的角度或者说相对移动的角度，与余隙、即相互对置的楔形面6和9之间的间隙10的宽度、材料的特性值、花键材料的弹性、所施加的转矩、花键的斜度及数目等等参数有关。这样提供的连接大多具有相对于转角为平缓的力矩曲线，使达到的负载力矩-只要存在充份的摩擦连接或形状配合连接-在超过或低于规定的转角的情况下，不会显著地偏离预先规定的数值。这种基本结构也体现在下面描述的所有实施例中。

图5示出了所建议的装置的一种实施例，其中，销栓1设有一个头部12，其上可连接用于转动销栓1的工具、例如六角扳手，动力驱动方式可自由选择。在销栓1的自由端上，与离开头部12一个距离的地方设置所建议的装置的、其构形为一个花键套13的包容体，其外周为了与工具接合同样具有相应的形状。在头部12和套13之间是两个例如为板结构的、待连接的构件14、15。如此，构件14、15具有不带花键的、相互对准设置的通孔。销栓1穿过这些通孔，而花键套13跟螺钉/螺母连接情况一样，插套在销栓的自由端上。借助于相应的工具来实现销栓1和套13之间的相对移动，直至它们的花键建立起所需要的自制动的摩擦连接为止。此时，构件14、15带余隙地或不带余隙地设在头部12和套13之间。

在图6和7示出的实施例中，所建议的装置的包容部设在分构件16中，该分构件例如通过铆钉17固定在一个待固定的构件15上。此时作为包容部2的分构件16自身可设计成铆接结构。销栓1基本上与图5所示的销栓相同。图6示出销栓1通过一个内带花键的保险环18使其得以不丢失地固定在构件14上。用图7中的弹簧圈19能够达到同一目的。图7还示出，借助嵌在销栓1的头部12和构件14之间的盘形弹簧20使构件14和15在弹簧张力下得以保持相互压紧。

在图8中示出了一种实施例，在这种实施例中，所建议的装置的包容部设在背离销栓1的头部21的待连接的构件15上，这样可省去另一个其上具有包容部2的构件。销栓1穿过构件14的光孔及构件15的其上具有包容部的通孔，此时销栓1例如通过一个如螺钉那样的、供转动工具接合用的沟槽21拧至达到自制动摩擦连接为止。

正如图8中的包容部的花键可直接设在待连接构件14、15中之一上那样，销栓1上的花键也能按此处理。按此图9所示的实施例，销栓1连同其花键形成在例如塑料制成的构件14上。其它的构件则与图5至8所示的构件相同。

图10示出了所建议的装置的一个实施例，在该实施例中，包容部的花键设在分构件23的套筒形台肩22上，该分构件23与其上有销栓1的分构件24设计成互补结构。分构件23、24的呈缓拱形的端面上具有例如沟槽21，工具可接合于这些沟槽内来沿相反方向转动两个分构件23、24。为了连接构件14和15，把两个分构件23、24插入构件14、15的通孔内并同时使销栓1和包容部2相互插接。然后转动两个分构件23、24，直至建立起相互的摩擦连接为止。就此而言，销栓1和/或包容部2(图1至4)也能与待连接的构件14、15连接在一起，特别是一体的结构，或者在销栓1和/或包容部2之间设置或者连接有任意的构件。

图11示出了所建议的装置的一种优选的应用，用来作为防止一般螺母在遇到振荡或振动力时松脱的保险装置。为此，一个带螺纹112的螺母110具有一个形成在其上的凸出部114。该凸出部114相当于所建议的装置的销栓并具有一个与螺母110相同的螺纹112的贯通孔，使螺纹成贯通结构。在凸出部114的外周缘上形成有所述花键。螺母110最好跟凸出部114连成一体。在一般情况下，把这种结构的螺母110拧到未示出的螺栓的端部上或者说拧到其螺纹上。保险设施通过其上具有一个通孔118的保险环116来实现。通孔118代表所建议的装置的包容部，为此，该包容部的内缘上具有楔形面，这些楔形面与凸出部114的外缘上的楔形面协同作用。按前文所述的方式，把作为销栓使用的凸出部114插入作为包容部使用的通孔118中。随着相对于凸出部114转动保险环116，直至相互对置的楔形面相互接触为止。保险环116的相对于凸出部114的继续相对转动达到所要求的自制动摩擦连接。此时，凸出部114的螺纹112的螺纹线压入未示出的螺栓的螺纹的螺纹线内，使所有处于该范围内的螺纹线开始贴合。通过所建议的结构能可靠地防止因剧烈振荡或因大的振动力振松螺母110。此外，凸出部114的材料可与螺母110的材料不同，以便使该范围内的各个螺纹线达到更好的贴合。出于相同的原因，凸出部114也可具有沿纵向轴线120方向的纵向缝隙。为了使工具有接合部位，保险环116的外缘设计成六角构形。

图12至16示出了所建议的装置在装配定心和装配连接方面的应用。通过置入装配孔内的装配销形式的装配连接装置，使构件极精确地相互对准、定心和/或不可位移地固定住。有的装配连接装置只定心，但不起固定作用。这样的装配连接装置确保的是，通过这些装配连接装置连接的构件可没有困难地分离开，而在连接时可再次极精确地进入原来的装配位置。在既起定心作用、又起固定作用的装配连接装置中，通过装配销使定心的构件也通过力的接合而紧固在一起。在此意义上，装配连接也包含了装配定心。既起定心作用、又起固定作用的装配连接装置的目的在于，让装配连接的构件保持其连接状态，只在例外情况下才会分离。下面描述的装配销原则上对应于图2所示的销栓1。

图12示出了把所述建议的装置应用于使两个构件28和29装配定心及装配连接的情况。其中，装配孔27相当于所建议的装置的包容部。在这里，所建议的销栓相当于装配销26。在板结构的构件28、29上的两个装配孔27的花键是相同的，这意味着，它们的花键的数目、斜度等等都是一致的。花键可通过先加工出圆柱形通孔并随着借助一个相应的花键拉刀拉削而成。另一个方案是，带花键的装配孔27也可在加工构件28、29时用数控机床配合起来精密地加工出、特别是铣制出。也可采用如磨削、挤压或冲挤等加工方法。装配销26在其整个长度上具有花键。装配销通过在棒料上拉出花键的轮廓并切断成定尺长度、或者通过冲压技术来制成都是合适的。为了构件28、29的装配定心，把装配销26插入经过近乎正确定位的构件28、29的装配孔27中，并借助一个接合在沟槽30上的工具的转动，导致装配销26与构件28、29的装配孔27两者的花键产生相对滑动，从而使构件28、29进入精确的装配位置、即达致了装配定心。继续转动装配销26即实现了装配连接，此时，装配销26与构件28、29中的每一个进入自制动摩擦连接，并从而把自身固定在构件28、29上，并因而使构件28、29也直接相互紧固在一起。在装配孔27内的装配销的转动，可通过不同的工具、特别是螺丝刀、六角扳手或类似的工具来实现。

图13示出了一种装配连接装置，在该装配连接装置中，装配销31(按照所建议的装置的销栓)是不可从后方接触到的，因此不能从后方拆卸装配销31。装配孔设在构件29中，为盲孔结构。通过在六角32上的逆紧固方向的转动，可消除处在两个构件28、29的装配孔27中的、如前所述的用于装配定心和装配连接的装配销31的自制动摩擦连接状态，并可取出装配销31。

图14示出了一个仅用于装配定心的装配销33(按照所建议的装置的销栓)，该装配销33仅在其包容在构件29中的纵向段上具有花键，而其在包容在构件28中的纵向段却是圆柱形或者是其直径朝销的端部逐渐缩小的微锥形结构，相应地，只是构件29上具有花键，而构件28具有一个配合精度高的圆柱形的或带锥度的通孔34。按照前面所述的方式，装配销33借助其上的和构件29上的花键、通过摩擦连接固定在构件29上。为此，装配销33突出于构件29之外，并可在这一外部区域借助一个也具有相应的花键的工具与构件29上的装配孔27形成摩擦连接。然后构件28在精确定心的位置上以其装配孔34套到装配销33的突出于构件29之上的、圆柱形的或带锥度的销颈上。

如果构件28、29不适宜设置一个或多个花键，则可采用如图15所示的榫-装配连接装置。这种榫-装配连接装置具有一个套或者说装配-榫套35，该装配-榫套的外缘为圆柱形并插入构件28、29的圆柱形孔34中。装配-榫套35在其内表面上具有花键，在此代表根据所建议的装置的包容部。所属的榫-装配销36(根据所建议的装置的销栓)在其外表面上具有花键。为使榫-装配销36与装配-榫套35之间出现转动，榫-装配销36在其至少一个自由端上设有工具用的接合面，图中所示的是一个内六角37，以便形成榫-装配销36和装配-榫套35之间的自制动摩擦连接。此时，装配-榫套35出现弹性或弹性-塑性扩张，使其外表面在压配合状态下贴合在构件28、29中的容差很严的通孔34上，并因此也导致装配-榫套35与通孔34之间的摩擦连接。装配-榫套35的外径和通孔34的内径可以例如通过磨削达到很严的容差，使装配-榫套35仅通过弹性变形就足以达到扩张，从而达致装配-榫套35与通孔34之间所要求的压配合。在容差较大的情况下，装配-榫套35可在部分长度上设有轴向平行的沟槽，这些沟槽有利于增大扩张量以弥补较大的公差。图15所示的装置适用于装配连接。

图16示出了一个用于装配定心的实施例，在该实施例中，榫-装配销36(根据所建议的装置的销栓)仅在装配-榫套35(根据所建议的装置的包容部)的一段长度范围内伸展，在这一段长度范围内，装配-榫套35应被扩张。在其以上的长度范围内，装配-榫套35的外径保持不变。因此，在此段长度范围内不形成摩擦连接或压配合，构件28可卸下和装上。另外的方案是，在装配-榫套35中的和/或榫-装配销36上的花键以图中没有示出的方式限定在装配-榫套35和榫-装配销36的一段长度范围内，装配-榫套35以这一段长度范围与榫-装配销36应固定在其内的那个构件28、29接合。装配-榫套35也可以平行于其轴线地开一条或多条切开槽，并且具有图17至26所示的、在下面描述的榫套的所有特征。

图17至26示出所建议的装置作为扩张榫的应用情况。扩张榫通过构成榫的外壳的榫套的扩张而固定在榫孔内。经已公知的是，这种扩张是通过榫芯在榫套中的轴向移动来促成的。把一个螺钉拧入榫套内，螺钉的向后逐渐增大的直径扩张其孔径朝榫尖方向逐渐缩小的榫套。在另外的情况下，扩张键借助螺纹销拉入榫套内将榫套扩张。

在图17至19中示意地示出了其构形为榫芯40的根据所建议的装置的销栓和其构形为榫套41的根据所建议的装置的包容部两者协同作用、特别在扩张榫套41使之紧贴在榫孔49的壁上并在榫芯40与榫套41之间产生自制动摩擦连接的原理，借助榫芯40与榫套41的功能上重要的纵向段来进行说明。为了便于理解，这里以通过缝槽42分成舌形块43的榫套41为出发点。如果榫套41为弹性可扩张结构，则所建议的装置在不设缝槽42或者缝槽42不伸展通过榫套的全长的情况下也能完成其功能。榫芯40的结构在原理上与图2所示的销栓1相同。

图17示出了榫套41，与图1所示的情况相同，在其内表面上，在想象圆柱形孔44上形成有作为花键的凸台45，这些凸台的楔形面46与榫芯40的花键的楔形面(见图18)协同作用。在这里，设计成3三个凸台或者说三个楔形面46是有利的。这样的楔形面46的最高点和最低点分别是榫套41的缝槽42的边缘。榫芯40的想象圆柱芯最好略小于榫套41的由凸台顶点形成的想象圆柱形孔。由于这个直径上的差别，在榫芯40的花键和榫套41的内表面上的花键之间形成有一个间隙47。这个间隙47的宽度很小，该宽度设定成使榫芯40在榫套41内不出现滑转，而又能便于榫芯40插入榫套41。为了把榫套41固定在榫孔49中(图18)、并使榫芯40跟榫套41连接，如前所述，达到有效连接要分两个步骤。首先，把榫芯40插入榫套41内，达到图18所示的状态。然后将处在不可旋转地保持在榫孔49内的榫套41内的榫芯40按顺时针方向朝右转动。这样就缩小了榫芯40的花键与榫套41的花键之间的距离，直至所有的花键分别成对地相互贴合、不再存在间隙47为止。继续转动榫芯40，榫套41的舌形块43通过榫套41的内表面上的花键逐渐向外顶压，直至榫套41的外表面紧贴在榫孔49的壁上为止。通过再继续转动榫芯40，榫芯40和榫套41的内表面上的花键不再能向外偏移，从而出现弹性变形，使在图19所示的紧固状态的榫芯40自制动地被夹紧在榫套41的内表面上，结果建立起榫孔49、榫套41和榫芯40之间的牢固的、但也可再次松开的连接。转动的角度决定于间隙47的大小、所采用的材料、花键的结构以及舌形块43的外表面距榫孔49的壁的距离。

在图20至25中示出了一种按以上原理设计的扩张榫。榫套60(根据所建议的装置的包容部)在其两端具有环形肩50，在示出的示例中，这两个环形肩50是通过三个桥接部51相互连接起来的。在这些桥接部上形成有舌形部62，这些舌形部的内表面上具有花键。舌形部62的外表面上的轴向平行的筋52和环形肩50上的圆周筋53确保榫孔内的榫套60不发生转动和移动。也可借助接合在环形肩50上的径向槽54内的工具防止榫套60转动。榫芯61(根据所建议的装置的销栓)在其圆周面上具有与榫套60上的花键协同作用的花键。榫芯61具有一个贯穿的螺纹通孔55，并且在其一端具有一个内六角56。为了把榫紧固在榫孔内，要把榫套60插入榫孔中，并把榫芯61插入榫套60中。随着，用六角扳手转动榫芯61。此时，榫芯61上的花键与榫套60的花键协同作用，并在继续转动榫芯61的情况下把舌形部62向外顶压。这样就将榫套60固定在榫孔内。随着，通过花键间的自制动摩擦连接，榫芯61被固定在榫套60内。然后，可把一个功能构件、例如一个带螺纹销的钩子，拧入榫芯61的螺纹孔55中。如要重新取出榫，可通过反向转动榫芯61来消除榫芯61与榫套60之间的摩擦连接，从而也可消除榫套60的舌形部62与榫孔壁之间的摩擦连接。在这种状态下，可从榫孔中取出榫芯61和榫套60，重新别作它用。

图26示出了一种粘结扩张锚杆的实施例，在这种实施例中，榫套63(根据所建议的装置的包容部)设计成一个没有槽的罐形构件，可用钢材经深拉伸方法制成，或用塑料经注塑方法制成。榫套63在其内表面上具有花键，在用例如快速固化的填料65浇灌榫孔时成为这个榫孔的芯子。当填料固化后，把榫芯66(根据所建议的装置的销栓)插入埋在和固定在填料65中的榫套63内，并且如前多次述及的那样转动该榫芯66。这样，榫芯66的花键和榫套63的花键形成相互间的有效连接，并且扩张有弹性的榫套63，使其牢固地固定在填料65中并从而固定在榫孔64内。其中，榫芯66与一个功能构件-在这里指的是吊环-做成一体。

为了扩张榫套，榫芯和榫套可在花键的第一轴向区内具有大斜度，为了建立榫芯和榫套间的摩擦连接，在花键的至少一个其它轴向区内具有文内开头描述过的销栓和包容部所具有的斜度。

图27至39示出了所建议装置用于将把手可拆卸地固定在把手载体上的应用情况。这样的载体涉及烹饪用具、窗、门、开关装置等等。迄今，相应的把手例如通过螺钉连接装置或卡簧装置来固定。表现出的缺点是，由于公知的固定装置系由多件构成，因此制作成本高，再者，长时间使用后，相应的固定部位会松动。应用所建议的装置，一方面能将把手牢固地配合固定在把手载体上，并且还可将把手重新拆卸出，以便更换或拆下清洗、例如可将炊锅放入清洗机中清洗。

图27示出了将把手固定在炊锅75上的实际应用示例。在这个应用示例中，包容部71的花键形成在嵌入构件72上，该嵌入构件被注塑在设计成注塑件结构的把手74中。带有与包容部71的花键协同作用的花键的销栓70设在、特别是焊接在炊锅75的壁73上。为了固定把手74，把手以其嵌入件72上的包容部71套在销栓70上并转动到使把手74到达正确的水平位置和达到所需的自制动摩擦连接为止。此时，销栓70和包容部71必须配置成使之转动一个小的角度即可达到正确的位置和自制动摩擦连接。为了拆卸把手74，须反向转动该把手，这就可消除摩擦连接，并可取下把手74。

图28示出了一个把手76固定在奶锅77上的情况。在该实施例中，销栓70配设在嵌入件78上，该嵌入件78嵌在由镜面对称的两个半部构成的把手76内。在嵌入件78上的、埋在把手76的接头内的嵌片79把嵌入件78不可转动地固定在把手76中。就其构形而言，根据所建议的装置的包容部设计成一个套筒80的形式，该套筒固定在锅77上。为了将把手76固定在锅77上，将把手76上的销栓70插入套筒80内，并使其向垂直位置转动。这样，摩擦连接得以建立，并且手把76被牢固地固定在锅77上。

图29示出了钮形把手81在锅盖82上的固定情况。销栓70形成在一个带圆头84的销栓83上，该销栓83从下朝上插入穿过锅盖82的一个孔，或者例如通过焊接固定在锅盖82上。由于所要求的接合力不太大，使包容部71能够直接形成在例如制成塑料注塑件的钮形把手81上，从而可省去一个注塑在把手81内的嵌入构件。为了固定钮形把手81，把钮形把手81的包容部71套在销栓70上，并转动钮形把手81，直至达到充份的自制动摩擦连接为止。借助一个与销栓83的圆头84上的一个沟槽85接合的工具，可防止销栓83随同转动。由于钮形把手81在一般情况下是一个相对于锅盖的轴线回转对称的构件，所以在这里毋须考虑角度位置。

图30示出了平底锅把手87在平底锅86上的固定情况。在该实施例中，包容部71形成在平底锅86的短柄88上，而销栓70设在平底锅的把手87上。销栓70被注塑在设计成注塑构件的平底锅把手87上。为了固定把手87，把销栓70插入短柄88的包容部71内，并转动销栓70，直至达到自制动摩擦连接为止。如果把手87设计成相对于销栓70的轴线回转对称，则毋须考虑角度位置。这里，也可掉换销栓70和包容部71的设置位置，即可把销栓70设在短柄88上，把包容部71设在把手87上。

图31图32示出了应用所建议的装置来固定门把手的情况。在相应的门上只示出了带锁栓90的门锁89。在门把手91上形成有带花键的销栓70，在把手91和销栓70之间夹入一个四方体92。在把手93中形成有包容部71的花键。为了固定把手91和93，将把手91上的销栓70插入穿过门锁89，此时四方体92与门锁传动机构的内四方接合。然后，将把手93套到销栓70上，并且沿相反方向转动两个把手91、93，直至这两把手91、93处于平行位置为止。在门锁传动机构具有相应的强度的情况下，也可通过四方体卡住把手91，从而只须转动把手93。这对只在一侧有把手的门或对例如电气的或液压的旋转开关构件是有意义的。如果如图32所示，在一个带着四方体92的中间体94上设置两个朝反向的两侧伸展的、并且其花键带有相反的斜度方向的销栓70，则可统一采用只带包容部71的门把手93。除了要求销栓70插入包容部71要有起码的插入深度以便达到自制动摩擦连接的必要的强度以外，还要求在任意的插入深度下能达到这种自制动摩擦连接。这对门把手具有特别的优越性，即所建议的类型的把手固定方式可没有困难地用于厚度很不相同的门上。门把手的固定可简单地通过相应深度的插入、直至没有间隙地把门把手贴靠在门的护板上以与门的厚度相适配。由于门把手和锅把手一样，在达到自制动摩擦连接时的正确角度位置很重要，所以，和在所有其它的、这里所描述的装置和特殊应用场合一样，在门的把手中采用下面所述的转动角度限定装置是有利的。

在图33和34所示的实施例中，在销栓70的设在锅壁上的座95中设有一个具有弯度的长孔96，该长孔内可接合一个销栓18，该销栓98设在一个例如与一个锅的把手相连的、具有包容部71的套筒97上。长孔96和销栓98设置在这样的相对位置上，使得把手在销栓98如图34所示那样贴靠长孔96的端部时到达预先规定的位置。把手或者说包容部71可在销栓98处于图34中的长孔98的右端附近的位置时套到销栓70上。在为了建立自制动摩擦连接而顺时针方向转动把手时，销栓98在长孔96中向左移动，当销栓98贴靠到长孔的端部时，既达到了充份的自制动摩擦连接，又到达了把手的预定位置。就此而言，以销栓70为一方，以包容部71为另一方，设有一对协同作用的转动止挡装置，这对转动止挡装置由一个在销栓70或包容部71上的凸起部或销钉98和一个在销栓70或包容部71上的沟槽所构成，或者，如在以下实施例中所述，和一个在销栓70或包容部71上的轴向平行的沟槽所构成，这个沟槽的长度与预定的插入深度相当，并且该沟槽在其内端通向一个圆周沟槽。

在图35至37所示的实施例中，在包容部71上加工出一个轴向平行的槽99，在套筒80上形成的包容部71的底部，有一个短的圆周槽100与上述轴向平行的槽99相接。销栓70在前部带有一个与槽99、100相协调的销钉101。当销钉101移动通过槽99的全长并到达槽100的平面上时，才可以为了建立自制动摩擦连接而转动例如与销栓70相连的把手。这样是为了确保，仅在销栓70和包容部71的整个预定长度上能建立起自制动摩擦连接。此外，通过槽100的长度可达到图33和34所示的长孔96的效果，这就是说，当销钉101贴靠槽100的端部时，既建立了自制动摩擦连接，又到达了把手的预定位置。为了实现图33至37所示的保险作用，用其它的、达到相同目的的解决方案也是可行的。例如，把销钉101设置在销70的肩上，并把长孔96设在包容部71的套筒80内；或者，也可设置一个插入槽内的凸台，用以取代销钉101。也可把槽99、100开在销栓70上；把销钉101或与其相应的凸台设在包容部71的套筒80上，或者，也可多重设置槽99、100和销栓101。

图38和39示出了限定销栓70和包容部71之间的转角的基本可能结构。特别是转角限定装置的这种实施形式(在图33至37中对转角限定装置也有所描述)可用在所有的、前面提及的装置和应用示例中。在这一实施例中，销栓70设有至少一个轴向平行的止挡102，在图示的实施例中是设有三个轴向平行的止挡102，这些止挡102接合在包容部71内构成的、相应的槽103中。其中，槽103的断面宽度选择成使止挡102能沿圆周方向移动一个与最大允许转角相应的距离。图38示出了销栓70插入包容部71之后的位置，止挡102靠在槽103的一个侧面上。图39则示出转动后的位置，在该位置上，止挡102靠在槽13的另外的侧面上，并阻止了继续转动。在这个位置上，除达到销栓70的所要求的预定位置之外，还达致所要求的自制动摩擦连接。止挡102和槽103的沿销栓70和包容部71的轴向的长度能适应相应的要求。它们的设计准则在于，保证使销栓70容易地插入包容部71内。

最后，图40和41示出了所建议的装置用于白炽灯灯泡或电灯灯泡130的灯头灯座的另一种应用实施例。灯泡130的灯头132相当于所建议的装置的带花键的销栓，该灯头与灯丝134的一端相连。灯丝134的另一端一般是连在电触头136上。所建议的装置的相应的包容部的花键形成在一个设计成薄板套筒结构的灯座138上，该灯座与电源的一个极相连。电源的另一个极连在一个一般的接触舌簧140上。装灯泡130时，像通常那样，把灯泡130的灯头132插入灯座138内，直至电触头136贴靠接触舌簧140为止，并通过转动灯泡130得到与灯座138间所要求的自制动摩擦连接。通过这种自制动摩擦连接，不仅可确保牢固地固定住灯泡130，而且可确保在灯头132和灯座138之间具有可靠的电接触。

Claims (16)

1.一种用以连接至少两个构件的装置，该装置具有两个元素：一个是销栓(1)，设在一个构件上；另一个是包容销栓(1)的包容部(2)，设在另一个构件上；该销栓(1)的至少一个区域沿其圆周方向具有至少一个径向突出一个想象圆柱面(4)的凸台(5)，该包容部(2)沿其圆周方向具有其数目与凸台(5)相应的、从一个想象圆柱面(7)径向向内凹陷的凹槽(8)，所述凸台(5)与凹槽(8)设计成花键结构形式，其楔形面(6、9)基本上遵循其极点处在销栓(1)与包容部(2)的轴线上的对数螺线曲线，协同作用的楔形面(6、9)的斜度是相同的并设计成平缓的斜度，使之在销栓(1)与包容部(2)间的可确定的相对运动的基础上、在协同作用的楔形面(6、9)实现接触以后，通过接合压力的建立、消除了间隙，在销栓(1)与包容部(2)间沿径向以及轴向达致与转向和加载方向无关的自制动摩擦连接，其特征在于，楔形面(6、9)的斜度在1∶5与1∶500之间。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在销栓(1)和包容部(2)上分别设有三个沿圆周方向相互衔接的花键。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，花键至少是局部地设在销栓(1)和/或包容部(2)的轴向区域上。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在销栓(1)插入包容部(2)之后，在销栓(1)和包容部(2)的相互对置的花键之间存在间隙(10)。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，对数螺线曲线通过多个曲率圆形成，这些曲率圆具有相对于销栓(1)和包容部(2)的轴线偏置的圆心。

6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，楔形面(6、9)的斜度在1∶20与1∶100之间。

7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，销栓(1)具有一个径向突出部、如一个头部(12)、一个套筒、一个凸肩或类似的突出部，或者具有固定在其上的构件、如夹紧环、夹紧盘或类似构件。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，在销栓(1)的径向突出部的面对包容部(2)的底边上以及在包容部的、与上述底边对置的区域分别具有一个或多个带有恒定斜度的键。

9.按照权利要求1至8中之一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)设计成螺栓结构形式，包容体(2)设计成螺母结构形式。

10.按照权利要求1至6中之一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)作为附加部(114)与螺母(110)相连，并具有一个带有与螺母(110)的螺纹相应的螺纹(112)的通孔(118)。

11.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，包容体(2)设计成可弹性扩张的或可弹性-塑性扩张的和/或开槽的套筒(41)的结构形式。

12.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，销栓(1)和包容体(2)具有协同作用的转动止挡(102)。

13.按权利要求1至6中之一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)设计成装配销(26)结构，包容部(2)设计成装配孔(27)结构。

14.按权利要求1至6中之一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)设计成榫芯(40)结构，包容部(2)设计成榫套(41)结构。

15.按照权利要求1至6或权利要求11或12中之一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)设在把手(74)上，而包容部(2)设在把手载体上，或者相反设置。

16.按照权利要求1至6或权利要求12中的一项所述的装置，其特征在于，销栓(1)设计成白炽灯灯泡(130)或类似的发光构件的用作一个电接触点的灯头结构(132)，包容部(2)设计成跟白炽灯灯泡(130)机械连接与电气连接的灯座结构(138)。

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