CN105358846A

CN105358846A - 紧固元件和紧固组件

Info

Publication number: CN105358846A
Application number: CN201480037718.6A
Authority: CN
Inventors: 马蒂亚斯·安德森
Original assignee: Nord Lock AB
Current assignee: Nord Lock AB
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: KR20160027006A; US20160146242A1; SE1350810A1; SE538991C2; WO2015002598A1; RU2660032C2; KR102243164B1; EP3017204B1; PL3017204T3; US9845821B2; EP3017204A4; CN105358846B; JP2016526645A; RU2016102839A; JP6542765B2; EP3017204A1

Abstract

紧固元件(1、1’)，包括能通过工具可接合的头部部分(6)，优选为六角形头部，紧固元件(1、1’)设置有第一端部(7)，紧固元件(1、1’)设置有第二端部(8)，第一端部(7)设置有直径小于头部部分(6)的突出的柱形部分(3)和外径大于柱形部分(3)的凸缘部分(4)，并且其中，凸缘部分(4)的直径等于或大于头部部分(6)的直径，凸缘部分(4)具有面向第一端部(7)且围绕紧固元件中轴线的表面(5)，其中，紧固元件(1、1’)在柱形部分(3)上包括接合部分(2)，其中所述接合部分(2)的第一部分(2a)的直径至少大于柱形部分(3)的外径，其中，接合部分(2)的直径大体小于凸缘部分(4)的外径，所述接合部分(2)的第一部分(2a)定位成与凸缘部分(4)面向第一端部(7)的表面(5)相距一距离(9)，以使得如果锁紧垫圈引入柱形部分(3)且较小的中心直径位于接合部分(2)方向上将防止锁紧垫圈到达凸缘部分(4)的表面(5)，锁紧垫圈的一个轴向端的第一中心直径小于所述锁紧垫圈的另一轴向端的第二内径。本发明还涉及一种紧固组件。

Description

紧固元件和紧固组件

技术领域

本专利申请涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种紧固元件。本申请涉及根据权利要求8的前序部分所述的一种紧固组件。

背景技术

楔形锁紧垫圈已为公众所知很久。

以前公众所熟悉的、用于锁紧目的的垫圈一般包括用于螺钉杆的中心孔。通常这种布置具有多种不同的变型。一种具体的布置是一侧包括齿而另一侧包括凸台(cam，凸轮)的锁紧垫圈。齿的形状通常被描述为可与螺钉头、螺母或待连接元件的表面接合。一种可能的形状是倾斜的椎体形(leaningpyramidalshape)。齿在锁紧垫圈表面径向地延伸。已知的锁紧垫圈的另一侧可具有凸台结构。所述凸台结构通常可被描述为倾斜的楔面，该楔面中，凸台的倾角应大于螺纹的螺距。凸台结构径向地延伸。所述锁紧垫圈成对地使用，其中，该对锁紧垫圈由两个相等的垫圈构成，但应用为使得凸台与凸台相邻，而垫圈相应的另一侧的齿彼此相相背对。该垫圈以正确方式使用并且待连接元件硬度适当，在垫圈锁紧螺纹接头时，所述结构是非常安全可靠的连接。例如，文件DE2413760描述了这种类型的垫圈。

另一文件US2008/0014046A1也将垫圈描述为旨在成对地使用。

综上所述，应理解的是，当锁紧垫圈对被分离为两个单独的垫圈时，通常可应用于接头的任意结构。因此，紧张或经验不足的使用者可能会用第一个垫圈的凸台来抵靠第二个垫圈的摩擦装置(例如齿)，从而使接合部失去楔形锁紧效果。为消除这一缺陷，楔形锁紧垫圈通常以正确的构造(例如通过粘合剂)可释放地相互连接。由于粘合剂无法将垫圈完全彼此固定在一起，而且楔形锁紧效果取决于凸台能相互抵靠地滑动，所以仍然可能将垫圈彼此分离。因此，经验不足的使用者可能会分开垫圈并将垫圈以错误的构造应用于螺纹紧固件。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有技术上述缺陷中的至少多项。

因此，解决方案提供为紧固元件的形式，包括

-头部部分，该头部部分通过使用工具而能接合，头部部分优选为六角形头部，

-紧固元件设置有第一端部的，

-紧固元件设置有第二端部的紧固元件，

-第一端部设置有突出的柱形部分，该柱形部分的直径小于头部，以及

-凸缘部分，该凸缘部分的外径大于柱形部分和头部部分，

-其中，凸缘部分的直径等于或大于头部部分的直径，

-凸缘部分具有面向第一端部且围绕紧固元件中轴线的表面,

其中，紧固元件在柱形部分上包括接合部分，其中

-至少接合部分的第一部分的直径大于柱形部分的外径，

-其中，接合部分的直径大体小于凸缘部分的外径，

-接合部分的第一部分定位成与凸缘部分的面向第一端部的表面相距一距离，

以使得如果将锁紧垫圈引导在柱形部分上且较小的中心直径位于接合部分方向上，则将防止锁紧垫圈到达凸缘部分的表面，所述锁紧垫圈的一个轴向端的第一中心直径小于所述锁紧垫圈的另一轴向端的第二内径。

上述技术方案的优势在于锁紧垫圈不会被错误安装。具体而言，第一垫圈不会被错误地安装到紧固元件上。也就是说第一垫圈的凸台在位置上抵靠在凸缘部分上的紧固元件表面。接合部分通过在垫圈和凸缘元件表面形成间隙，从而提醒使用者注意垫圈的安装方向有误。因此，使用者能够在意识到自己的错误之前，或更糟糕一些，在完全没有意识到自己的错误之前避免拧紧接合部。

在进一步发展中，紧固元件的接合部分设置成围绕柱形部分的圆形突起的形式。

这一发展的优势在于垫圈在柱形部分的周围均匀地接合。

在进一步发展中，紧固元件的接合部分具有基本平坦的上表面和延伸至凸缘部分表面且基本垂直的表面。

本设计的优势在于当垫圈安装有误时将会牢固地抵靠在接合部分，因此试图强行将垫圈抵靠在凸缘部分的表面的使用者无法强行克服接合部分。同时，平坦表面确保安装有误的垫圈基本上与凸缘部分的表面平行，因此会产生同步形成的间隙，从而很好地引起使用者的注意。

在另一个实施方式中，根据上述权利要求1所述的紧固元件，其中，接合部分设置成周向地围绕柱形部分延伸并从凸缘部分的表面延伸至柱形部分的斜角面。

本实施方式的优势在于操作极其简单。

在另一实施方式中，紧固元件的凸缘部分设置有凸台。因此不需要应用第二个锁紧垫圈。

根据以上所述紧固元件可以是螺母和螺栓。

本发明同时涉及一种紧固组件，该紧固组件包括上述发展和实施方式所述的紧固元件，进一步包括至少一个锁紧垫圈，其中锁紧垫圈的第一端部表面设置有第一直径，

其中，锁紧垫圈在与第一端部表面相对的第二端部表面设置有第二直径，其中第一直径小于第二直径，其中如果锁紧垫圈应用成使第一直径面向接合部分，锁紧垫圈通过使具有第一直径的端部与接合部分在接合部分的第一部分处的接合而防止到达凸缘部分的表面。

据此，清楚的是优势在于由于紧固组件与锁紧垫圈之间的相互作用使得紧固组件可被正确地应用。

本发明紧固组件的另一部分，其中，锁紧垫圈的第一直径和第二直径，垫圈的厚度、接合部分的第一部分与凸缘部分的表面之间的距离之间存在关联，以使得，当所述锁紧垫圈以第二直径面向凸缘部分的表面的方式应用于紧固元件的柱形部分时，垫圈的第二端部表面能定位成与凸缘部分的表面平行接触，因此，当垫圈被应用于所述方向时，接合部分的第一部分的直径小于在垫圈的轴向方向上位于内周缘上面向接合部分的第一部分的点。

因此，当垫圈正确使用时，紧固组件在第一垫圈与凸缘部分的表面之间不会存在任何间隙。

紧固组件可具有两个锁紧垫圈。这些垫圈可相同。还可认为锁紧垫圈以不同的方式构成，其中，第一锁紧垫圈具有不相等的第一内径和第二内径，其中，第二锁紧垫圈的柱形内径与较小的第一直径基本相等。

本布置的优势在于第二锁紧垫圈制造简单。该垫圈可包括位于第一端部表面上的楔形锁紧凸台。

附图说明

图1公开了现有技术的锁紧垫圈对。

图2公开了现有技术的锁紧垫圈组件。

图3公开了根据第一实施方式的螺母形式的紧固元件。

图3a公开了现有技术的紧固元件和根据图3所示的第一实施方式的紧固元件。

图4公开了根据第二实施方式的螺母形式的紧固元件的一部分。

图5公开了根据本发明的螺栓形式的紧固元件。

图6公开了具有一对连接有误的锁紧垫圈的紧固组件。

图6a公开了根据图5的具有一对连接有误的锁紧垫圈的紧固元件。

图7公开了具有一对连接正确的锁紧垫圈的紧固组件，其中，紧固元件为螺母。

图7a公开了具有一对连接正确的锁紧垫圈的紧固组件，其中，紧固元件为螺栓。

图8公开了包括凸台的锁紧垫圈。

具体实施方式

图1和图2公开了现有技术的成对使用的锁紧垫圈32a、32b。图1公开了具有斜角面(或优选斜面(chamfer)这一术语)30的锁紧垫圈对32a、32b。锁紧垫圈通常一侧为齿31形式的接合方式，另一侧为凸台33形式的接合方式。锁紧垫圈32a、32b旨在成对使用且通常彼此精确复制。通常，锁紧垫圈32a和32b的唯一区别在于彼此的旋转方向相反。

图1a公开了齿31与凸台33的功能。齿31与紧固元件头部以及待连接工件34接合。紧固元件(本例中为螺栓36)具有与螺纹元件35接合的螺纹。螺纹的螺纹角β始终小于锁紧垫圈凸台的楔角α。因此，当旋开紧固元件时，锁紧垫圈32a、32b各自的凸台33将相互分离滑动，由于倾斜角度不同，凸台试图使接合部的膨胀大于螺纹引起的膨胀。通过所述结构，接合部被牢靠地锁紧。

齿31可具有任意常见结构以便能够接合。所示结构为倾斜的椎体形(leaningpyramid)，其中，倾斜的齿31的陡峭一侧与螺栓34的头部或工件35接合。齿31的其他构造可以考虑。例如，齿31可具有相同的椎体形构造。齿31也可具有梯形形状。重要的是，齿31的硬度大于螺栓头和工件35。原因在于为实现锁紧功能，齿31必须能与位于相邻的材料相接合。否则，当使接合部压紧或在更硬的相邻表面滑动时，齿可能会被冲力压平。因此，当压紧接合部并使锁紧垫圈32b在工件35上保持静止时，锁紧垫圈32a随紧固元件36移动。

例如图2所示的实例，凸台33可被描述为楔形物。凸台33通常具有一个陡峭的表面和一个倾斜的表面。因此，当相互压紧时，锁紧垫圈32a和32b分别使各自的凸台33相互邻近。凸台33的楔形形状实现了锁紧目的。当拉紧的紧固元件36因例如振动或使用者的原因而旋开时，锁紧垫圈32a、32b的齿31与紧固元件头部和待连接元件35接合。因此，锁紧垫圈32a旨在跟随紧固元件36在旋转方向上的运动，而另一个垫圈32b旨在通过与工件16接合的相应的齿31而保持原位。凸台33在倾斜表面相互滑动，当向旋开方向滑动时，通过凸台表面楔角为α的倾斜，凸台旨在在紧固元件36纵向方向上使接合部延伸。所述延伸可锁紧接合部并防止紧固元件旋开。因此，凸台33防止锁紧垫圈32a、32b向螺栓旋开方向运动。

齿31与凸台33的区别通常可描述为齿的设计并非旨在与锯齿状表面相互作用，而凸台33旨在在各个锁紧垫圈上相互配合。并且，凸台33应具有上述具体结构和图1a所示的楔角。更进一步地，齿应能够防止垫圈抵靠应用齿的表面而滑动。优选地，齿应与其所应用表面接合以使得在旋开接合部时，非相同形状的齿的陡峭表面与旋开方向相反。这意味着齿的陡峭表面应与旋开方向相反。所述方向与凸台方向相反，凸台的陡峭表面应始终与旋开方向相同。

图3公开了螺母形式的紧固元件1的第一实施方式。螺母通常具有六角形头部部分6，以使得所述螺母可与例如扳手之类的工具接合。应了解的是，并不强制为六角形形状。也可考虑适用于具有六角形插槽的艾伦内六角扳手(Allenkey)以及其他相似结构，例如梅花螺栓更进一步地，螺母具有第一端部7和第二端部8。第一端部设置有突出的柱形部分3。柱形部分3从螺母的凸缘部分4的表面5延伸。螺母设置有柱形部分3以便引导用于螺母1的锁紧垫圈17、18，如图8所示。柱形部分3与凸缘部分4的表面5之间的过渡设置了接合部分2。接合部分2可成形为具有横向于螺母1中轴线的平坦表面2b，如图3所示。接合部分2的陡峭侧边9将该部分与凸缘部分4的表面5相连。接合部分2的直径至少在第一部分2a处必须大于柱形部分3。为了实现本发明目的，接合部分2’当然可具有其他形状，例如接合部分2’可具有图4所示的斜角面。图4中，接合部分2’的斜角面从柱形部分3向凸缘部分4的表面5以一定角度延伸。应从广义的角度理解斜角面的含义，斜角面是指倾斜的表面。位于接合部分2的斜角面的第一部分2a’为安装有误的锁紧垫圈与接合部分2’的斜角面发生接触的假想的点。

此外，柱形部分3还具有引导待使用的锁紧垫圈17、18的功能，如图8所示。柱形部分的附加功能通过螺母1的具体实施方式而应用于将垫圈17、18保持在螺母上。通常，普通螺母不保持或保留任何垫圈。但通过提供柱形部分3，垫圈可保持在螺母1上。因此，当垫圈通过柱形部分3安装于螺母1时，螺母和锁紧垫圈17、18可作为一个单元供使用者使用。但更重要的是，当使用者在接合部应用锁紧垫圈17、18时，可首先在螺母1上应用垫圈，因此，当将待连接的部分组装到一起时，无需将垫圈保持于螺母的适当位置上。

图3a为对比图，左侧是根据现有技术的紧固元件，右侧是根据第一实施方式的紧固元件1。上文的图3是位于图3a右侧的紧固元件的横截面。

虽然上述说明中讨论了螺母1，但是应理解的是，为实现本发明目的，可以利用同样方式设计螺栓或螺钉1’。图5所示实例公开了一种螺钉或螺栓。柄部20具有螺纹21。螺栓1”的所有其他特征与具有平坦表面接合部分2的螺母1和具有斜角面接合部分2的螺母1’的先前的例子相同。应理解的是，螺纹21的直径小于螺栓1’的延伸部分3的直径。

图6公开了上述具有螺母1的紧固组件25，并且还具有第一和第二锁紧垫圈17、18。第一锁紧垫圈17安装方向有误。因此，第一锁紧垫圈17放置成使第一直径10与螺母1的接合部分2的平坦表面抵靠。这一设置产生了间隙19，阻止了锁紧垫圈17的表面15与螺母凸缘部分4的表面5接触。当锁紧垫圈17以错误的端部13朝向紧固元件1、1’和1”的凸缘部分4的表面5安装时，会产生与距离9对应的所述间隙19。如图6所示，第二垫圈18被正确应用。但由于第一垫圈17的凸台22方向安装有误，就无法产生楔形锁紧效果。图6a公开了除螺栓1”之外完全相同的紧固组件25。

图7公开了锁紧垫圈17以正确的方式安装时根据图6所示的锁紧垫圈组件25。在这种构造中，锁紧垫圈17能定位成与螺母1的凸缘部分4的表面5相邻。这是由于垫圈17的第二直径11大于接合部分2的直径，因此垫圈17能够容纳接合部分而基本不接触接合部分。第二垫圈18的位置与图6所处位置相同。通常，垫圈17、18的凸台22在两个公开的垫圈17、18的接合处相接触。图7a中的螺栓1”应用了正确的设置，所有共同特征与图7公开的紧固组件相同。

因此，垫圈17的第一直径10和第二直径11、垫圈厚度T、接合部分2的第一部分2a与凸缘部分的表面5的距离之间存在特定的关系，使得当所述锁紧垫圈以第二直径面对凸缘部分4的表面5的方式应用于紧固元件的柱形部分3时，垫圈的第二端部表面可与凸缘部分4的表面5平行接触，因此，当垫圈于所述方向上应用时，接合部分2的第一部分2a的直径小于位于内部周缘且面向接合部分2的第一部分2a的垫圈轴向上的点。所述点位于垫圈内孔的面向第一部分2a的周缘，当垫圈放置于凸缘部分4的表面5时，该点的直径大于第一部分2a。因此，如果垫圈置于柱形部分3的正确方向时，第一部分2a不会妨碍垫圈17的引入。更进一步地，垫圈17的厚度T应考虑到这一问题，因此第一部分2a与凸缘部分的表面5之间的距离不能大于垫圈17的厚度T。

图8公开了紧固组件25的垫圈17、18，公开了第一直径10小于第二直径11。通常，更小的直径10和垫圈17、18的凸台22设置于同一侧12。另一侧通常放置通常为图1至2所述的齿形式的摩擦接合装置。

应理解的是，凸缘部分4的尺寸与头部部分6相比，与上述讨论的不同设计的图3至7所示的头部尺寸不同。应理解的是，应用凸缘部分的目的在于提高可与锁紧垫圈接合的紧固元件1、1’、1”的表面5。但因此从螺母轴向方向观察时，凸缘部分4的直径通常大于头部部分6的最小外圆周直径。但当应用需要这样时，凸缘部分的直径可能与接触六角形头部的所有侧边角所画圆周的直径相同，或等于头部为圆形时的头部部分6圆周直径。

上述紧固元件的轴向方向应理解为螺母的中心孔或螺栓柄延伸的方向。因此，例如在图3和图5中，轴向方向从第一端部7延伸至第二端部8。

在本发明范围内可以考虑接合部分2的其他构造，例如，接合部分2无需围绕螺母或螺栓。接合部分可由围绕螺母或螺栓的突出的接合部分单元组成，但组成部分没有其他接合部分。

关于螺母1、1’的柱形部分3的延伸，应当理解的是，图7提供了柱形部分3适当延伸的例子。也就是说，当两个垫圈17、18正确放置于螺母7上时，或多或少具有一定厚度，从而与柱形部分3的延伸处于同一水平线。应当理解的是，图7a中公开的与螺栓1”对应的延伸还适于螺母1’。也就是说当以正确方式应用时，螺母1、1’的柱形部分3无需延伸至与垫圈17、18水平的位置，而是延伸地更短。但还应当理解的是，当以正确方式应用时，柱形部分3的延伸可大于两个垫圈17、18的厚度。不同部分3、2、4和6有不同的顺序。该顺序在例如图6a所示的螺栓1”中显而易见。在例如图7所示相应的螺母1’中同样显而易见。此外，通过图3可研究不同部分的顺序。

根据图5、6a、7可清楚得出，螺栓1”旨在与相应的螺纹元件一起使用。因此，所述螺栓并非自钻式(self-drilling)螺栓。

Claims

1.紧固元件(1、1’、1”)，包括

-头部部分(6)，所述头部部分能通过工具而接合，所述头部部分优选为六角形头部，

-所述紧固元件(1、1’、1”)设置有第一端部(7)，

-所述紧固元件(1、1’、1”)设置有第二端部(8)，

-所述第一端部(7)设置有直径小于所述头部部分(6)的突出的柱形部分(3)，以及

-凸缘部分(4)，所述凸缘部分的外径大于所述柱形部分(3)，

-其中，所述凸缘部分(4)具有等于或大于所述头部部分(6)的直径，

-所述凸缘部分(4)具有面向所述第一端部(7)且围绕所述紧固元件的中轴线的表面(5)，

其特征在于

所述紧固元件(1、1’、1”)在所述柱形部分(3)上包括接合部分(2)，其中

-至少所述接合部分(2)的第一部分(2a)的直径大于所述柱形部分(3)的外径，

-其中，所述接合部分(2)的直径大体上小于所述凸缘部分(4)的外径，

-所述接合部分(2)的所述第一部分(2a)定位成与所述凸缘部分(4)的面向所述第一端部(7)的所述表面(5)相距一距离(9)，以使得如果将锁紧垫圈引导在所述柱形部分(3)上且所述锁紧垫圈的较小的中心直径位于所述接合部分(2)的方向上，则将防止所述锁紧垫圈到达所述凸缘部分(4)的所述表面(5)，其中，所述锁紧垫圈的一个轴向端处的第一中心内径小于所述锁紧垫圈的另一轴向端的第二内径。

2.根据权利要求1所述的紧固元件(1、1’、1”)，其中，所述接合部分(2)设置成围绕所述柱形部分(3)的圆形突起的形式。

3.根据权利要求1或2所述的紧固元件(1、1’、1”)，其中，所述接合部分设置有基本平坦的上表面和延伸至所述凸缘部分(4)的所述表面(5)的基本垂直的表面。

4.根据权利要求1所述的紧固元件(1’、1”)，其中，所述接合部分设置成斜角面(2’)的形式，所述斜角面围绕所述柱形部分(3’)延伸并且从所述凸缘部分(4’)的所述表面(5’)延伸至所述柱形部分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的紧固元件(1、1”)，其中，所述凸缘部分(4)的面向所述第一端部(7)的所述表面(5)设置有凸台，所述凸台用于将楔形锁紧垫圈与相应的凸台接合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的紧固元件(1、1’)，其中，所述紧固元件为螺母。

7.根据前述权利要求中任一项所述的紧固元件(1”)，其中，所述紧固元件为螺栓(1”)。

8.紧固组件(25)，所述紧固组件包括根据权利要求1至7中任一项所述的紧固元件(1、1’、1”)，所述紧固组件还包括至少一个锁紧垫圈(17)，

其中，所述锁紧垫圈(17)在第一端部表面(15)处具有第一直径(10)，

其中，所述锁紧垫圈(17)在与所述第一端部表面(15)相对的第二端部表面(16)处具有第二直径(11)，

其中，所述第一直径(10)小于所述第二直径(11)，

其中，如果将所述锁紧垫圈(17)应用成使所述第一直径(10)面向所述接合部分(2)，则通过使具有所述第一直径(10)的端部表面(15)与所述接合部分(2)在所述接合部分的所述第一部分(2a)处接合而防止所述锁紧垫圈(17)到达所述凸缘部分(4)的所述表面(5)。

9.根据权利要求8所述的紧固组件，其中

-所述锁紧垫圈(17)的所述第一直径(10)和所述第二直径(11)、所述锁紧垫圈的厚度(T)、所述接合部分(2)的所述第一部分(2a)与所述凸缘部分的所述表面(5)之间的距离之间存在关联，

以使得，

-当所述锁紧垫圈以所述第二直径面向所述凸缘部分(5)的所述表面(5)的方式应用于所述紧固元件的所述柱形部分(3)时，

-所述锁紧垫圈的所述第二端部表面能定位成与所述凸缘部分(4)的所述表面(5)平行接触，因此，当所述垫圈应用于该方向时，所述接合部分(2)的所述第一部分(2a)的直径小于所述垫圈在轴向方向上位于内周缘上且面向所述接合部分(2)的第一部分(2a)的点。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的紧固组件，其中，所述紧固组件包括两个所述锁紧垫圈(17、18)。

11.根据权利要求10所述的紧固组件，其中，所述锁紧垫圈(17、18)以相同的方式构成。

12.根据权利要求10所述的紧固组件，其中，所述锁紧垫圈以不同的方式构成，其中，所述锁紧垫圈中的第一锁紧垫圈(17)具有不相等的第一内径和第二内径，其中，所述锁紧垫圈中的第二锁紧垫圈的柱形内径与较小的所述第一直径基本相等。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的紧固组件，其中，所述锁紧垫圈(17)或所述锁紧垫圈(17、18)包括位于所述第一端部表面上的楔形锁紧凸台(22)。