CN107073661B - 自动紧固件总成 - Google Patents

Abstract

一种紧固件总成(100)，包括：外壳构件(1)；被接纳在所述外壳构件(1)内的驱动机构(2)，其中所述驱动机构(2)包括：固定至所述驱动机构(2)的空心驱动轴(3)，其中来自所述驱动机构(2)的转矩被传递至所述空心驱动轴(3)；容纳在接纳可拆卸的转矩驱动器(5)的所述空心驱动轴(3)内的弹性构件(4)，其中所述转矩驱动器(5)被提供在所述空心驱动轴(3)内，并且能接收来自所述空心驱动轴(3)的转矩。

Description

自动紧固件总成

技术领域

本公开的实施例涉及一种紧固件总成。具体地涉及一种用于紧固件的自动紧固和松开的紧固件总成。

背景技术

许多情况下，用户/人们发现难以从被紧固的构件旋开或拧松诸如螺钉、螺母、螺栓等的紧固件。在许多其它场合下，用户甚至可能没有适合的工具对紧固件施加足够的夹紧力和转矩以紧固和松开部件。这使得用户放弃，并且用户除了破坏被紧固的部件之外不能采取其它任何行动。破坏带有紧固件的部件将致使该部件不能使用。而且，破坏部件可能增加对用户造成伤害的风险。此外，可能出现紧固件在没有人工干涉的情况下必须被自动旋开/拧松的一些情况，这可以节约所使用的时间和能量。

常规地，紧固件被用在几乎所有应用中，诸如印刷电路板(PCB)、门铰链、车辆等，并且常规地，这些紧固件的紧固通过使用螺丝刀、扳手等利用人工劳动。现代技术涉及诸如电螺丝钻、自调节扳手等的电动工具的使用，以帮助用户施加最小的力或努力。然而，螺丝刀、扳手以及电钻不能被用在用户无法触及紧固件的位置。这导致为了到达例如发动机舱、座椅、座椅锚固件等实际要移除的部件而移除各种其它部件。

另外，由于环境因素，紧固件可能被腐蚀并因此失去其具有用于拧紧或拧松紧固件的图案的头部。这可能导致为移除所述部件而浪费时间和人工劳动。

因此，需要开发一种自动紧固和松开的紧固件总成，其可通过按钮的按下或者程序化输入来紧固或松开紧固件，并克服上述局限。

发明内容

通过本公开克服了一个或更多个现有技术的不足，并且提供附加的优点。附加特征和优点通过本公开的技术实现。本公开的其它实施例和方面在此被详细描述，并且被认为是要求保护的公开的一部分。

因此，在本公开的一个非限制性实施例中，提供一种紧固件总成，包括：外壳构件；被接纳在所述外壳构件内的驱动机构，其中所述驱动机构包括：固定至所述驱动机构的空心驱动轴，其中来自所述驱动机构的转矩被传递至所述空心驱动轴；容纳在接纳可拆卸的转矩驱动器的所述空心驱动轴内的弹性构件，其中所述转矩驱动器被提供在所述空心驱动轴内，并且能接收来自所述空心驱动轴的转矩。

在本公开的实施例中，所述外壳构件被划分成底部中空腔和顶部螺纹腔，所述底部中空腔适于容纳所述驱动机构，并且顶部螺纹腔适于接纳紧固件。

在本公开的实施例中，包括垫圈螺母，所述垫圈螺母被固定至所述空心驱动轴的口部上。

在本公开的实施例中，所述垫圈螺母的中心孔的形状符合所述转矩驱动器的形状。

在本公开的实施例中，所述弹性构件为压力弹簧。

在本公开的实施例中，所述弹性构件在所述空心驱动轴内线性地致动所述转矩驱动器。

在本公开的实施例中，止动板被提供在所述转矩驱动器的末端处，以防止所述转矩驱动器在所述空心驱动轴内的非线性运动。

在本公开的实施例中，所述驱动机构能连接到用于所述驱动机构的操作的电源。

在本公开的实施例中，一个或更多个传感器被接口到用于提供反馈的控制单元，以便控制所述紧固件的紧固和松开。

在本公开的实施例中公开一种操作紧固件总成的方法，包括以下步骤：操作固定有空心驱动轴的驱动机构，其中所述空心驱动轴接纳用于联接到紧固件的转矩驱动器。通过所述驱动机构将转矩传递至所述空心驱动轴，其中所述空心驱动轴将转矩施加到所述转矩驱动器上，以紧固和松开所述紧固件。

在本公开的实施例中，所述转矩驱动器的顺时针旋转紧固所述紧固件。

在本公开的实施例中，所述转矩驱动器的逆时针旋转松开所述紧固件。

前面的概述仅为例示性的，并非旨在以任何方式限制。除了上述例示的方面、实施例和特征以外，进一步的方面、实施例和特征将通过参考附图和下面的详细说明而变得明显。

附图说明

在下面的说明中特别阐述本公开的特征。本公开本身连同进一步的特征及伴随的优点考虑结合附图的下面的详细说明将变得显然。现在参照附图仅通过示例描述本公开的一个或更多个实施例，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1例示根据本公开的实施例的紧固件总成的前剖视图和空心驱动轴的透明视图(transparent view)。

图2例示根据本公开的实施例的带有紧固件的紧固件总成的前剖视图。

图3例示根据本公开的实施例的紧固件总成的分解视图和空心驱动轴的透明视图。

图4例示本公开的紧固件总成的替代实施例和空心驱动轴的透明视图。

图5a例示根据本公开的实施例的没有止动板的驱动机构的透视图。

图5b例示根据本公开的实施例的带有止动板的驱动机构的透视图。

附图仅出于例示的目的而描绘本公开的实施例。本领域的技术人员将容易从下面的说明意识到，在不背离在此描述的本公开的原理的情况下可以采用在此例示的结构和方法的替代实施例。

具体实施方式

上文已宽泛地概述本公开的特征和技术优点，以便后面的本公开的详细说明可被更好地理解。本公开的附加特征和优点将在下文中被描述，其构成本公开的权利要求的主题。本领域的技术人员应理解，所公开的构思和具体实施例可被容易地用作修改或设计用于执行本公开的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员也应意识到，这种等同构造不背离如随附的权利要求中所阐明的本公开的精神和范围。被认为是本公开的特性的新颖特征(关于其构成和操作方法两者)连同进一步的目标和优点将在结合附图考虑的情况下通过下面的说明被更好地理解。然而，将清楚地理解，各个附图均仅为例示和描述的目的而提供，并非旨在对本公开的限制的限定。将容易理解，如在此大概描述并且在附图中例示的本公开的各方面可以多种多样的不同配置被布置、替代、组合和设计，所有这些不同配置均被明确预想到并且构成本公开的一部分。

术语“包括”、“包含”或者其任何其它变形均旨在涵盖非排他的包括，使得包括一系列部件或步骤的系统、设备或方法不仅仅包括那些部件或步骤，而是可以包括其它未明确列出的或者这些装备或设备或方法固有的部件或步骤。换言之，由“包括……”开始的系统或装置中的一个或更多个元件在没有更多约束条件的情况下不排除该系统或装置中其它元件或附加元件的存在。

图1例示根据本公开的实施例的紧固件总成100的前剖视图和空心驱动轴3的透明视图。紧固件总成100包括外壳构件1，外壳构件1被划分成具有用于接纳如图2中所示的紧固件6(也称为紧固件构件6)的中心螺纹通孔10的顶部层(top deck)la。本公开的实施例中，通孔10可以是无螺纹孔或部分螺纹孔，或者用作在外壳构件1内锁定紧固件6的目的的任何其它类型的孔。底部中空层lb被配置为中空的腔，其中底部中空层lb容纳驱动机构2和转矩驱动器5。外壳构件1具有提供在底部中空层lb端的关闭装置80，其被用于覆盖紧固件总成100。关闭装置80为螺纹盖、扣合盖(snap fitting cap)和拉链锁盖(zip lock cap)中的至少一个。

在本公开的实施例中，关闭装置80对驱动机构2和容纳在外壳构件1内的其它机械部件提供入口保护。这有助于紧固件总成100在恶劣和严酷的环境下的可用性。

驱动机构2为直流(DC)电动机或交流(AC)电动机中的至少一个。驱动机构2被安装在配备有可拆卸地固定的空心驱动轴3的底部中空层lb内。空心驱动轴3被直接安装在驱动机构2的旋转轴上。当驱动机构2被通电时，旋转轴(图中未示出)向空心驱动轴3传递转矩。

空心驱动轴3在其中空外壳内包含弹性构件4，其有助于对安装在弹性构件4之上的转矩驱动器5提供线性致动。转矩驱动器5被安装在弹性构件4之上，其中，转矩驱动器5具有提供在转矩驱动器5的邻接弹性构件4的一端处的止动板5a。空心驱动轴3被可拆卸地固定至驱动机构2的旋转轴，并且易受变化的运动，即顺时针旋转和逆时针旋转的影响。

空心驱动轴3的口部被提供有具有中心孔7a的垫圈螺母7，中心孔7a具有与转矩驱动器5的形状相同的形状。垫圈螺母7充当将转矩传递到转矩驱动器5上的轴构件。

在本公开的实施例中，垫圈螺母7和中心孔7a的形状根据转矩驱动器5的使用而改变。

在操作期间，紧固件构件6被放置于提供在顶部层la处的螺纹孔的口部处。紧固件构件6适于具有与转矩驱动器5的压印相似的压印(impression)。作为示例，如果转矩驱动器5为具有六角形形状的艾伦内六角扳手，那么紧固件6的根部将具有相同的六角形凹口。具有特定凹口的紧固件6配合到转矩驱动器5上。弹性构件4处于完全伸展位置，并且依次线性地致动转矩驱动器5直到螺纹孔的口部。驱动机构2被通过电源PS启动，在特定的实施例中，驱动机构2沿一个方向(例如将紧固件6紧固到外壳构件1中的逆时针方向)旋转空心驱动轴3。一旦紧固件6已被完全旋入外壳构件1中，则弹性构件4处于完全压缩状态。

在本公开的实施例中，驱动机构2可通过颠倒电源PS的极性而被控制。通过这样做，空心驱动轴3沿另一方向(例如顺时针方向)旋转。来自空心驱动轴3的转矩被传输至转矩驱动器5，其将紧固件6从螺纹孔松开。转矩驱动器5根据需要和电源PS的极性接收来自空心驱动轴3的顺时针或逆时针的连续转矩。空心驱动轴3通过具有转矩驱动器5的形状的通孔10的垫圈螺母7将该转矩传送至转矩驱动器5上。垫圈螺母7被装配在空心驱动轴3的口部处，空心驱动轴3与转矩驱动器5紧公差配合。垫圈螺母7在转矩驱动器5上具有精确配合，并因此来自驱动机构2的转矩被传输至转矩驱动器5。

在本公开的实施例中，电源PS极性被保持在正极性以向驱动机构2提供顺时针旋转。

在本公开的实施例中，电源PS极性被保持在负极性以向驱动机构2提供逆时针旋转。

在本公开的实施例中，转矩驱动器5的末端被磁化，以便保持紧固件6不从外壳构件1上翻倒。

在本公开的实施例中，提供在转矩驱动器5的底部末端处的止动板5a防止转矩驱动器5在空心驱动轴3内的过量运动。

在本公开的实施例中，提供在转矩驱动器5的底部末端处的止动板5a有助于成比例地分配压缩力和伸展力，以便线性地致动。

在本公开的实施例中，当紧固件6处于紧固的位置时，弹性构件4处于压缩状态。

在本公开的实施例中，当紧固件6处于松开的位置时，弹性构件4处于伸展状态。

图2例示根据本公开的实施例的带有紧固件6的紧固件总成100的前剖视图。紧固件6处于松开状态，其中提供在空心驱动轴3内的弹性构件4处于完全伸展状态。在本公开的示例性实施例中的转矩驱动器5为艾伦内六角扳手，其被配合至紧固件6的根部。在本公开的示例性实施例中的紧固件6为六角形螺栓。六角形螺栓的根部具有艾伦内六角扳手凹口，以使转矩驱动器5与紧固件6联接以紧固和松开。

在本公开的实施例中，紧固件6的底端被提供有torx^TM凹口、槽形凹口、六角形凹口以及用作该目的的任何其它凹口中的至少一个。

在本公开的实施例中，至少一个传感器8被安装在顶部层la处，以便感测紧固件6的插入。传感器8被配合至控制单元9以在没有用户的手动操作的情况下控制紧固件总成100的紧固和松开。

在本公开的实施例中，作为安全措施，如果紧固件6被完全紧固或者松开，则至少一个传感器8感测并发送反馈至控制单元9。

在本公开的实施例中，传感器8可被编程，以便将关于由驱动机构2向转矩驱动器5供应的用于紧固和松开紧固件6的转矩的量的适当的反馈提供给用户。

在本公开的实施例中，控制单元9可被编程，以便仅由被授权的人员操作传感器8。这可避免对紧固件总成100的任何有可能的破坏或误操作。

在本公开的实施例中，传感器8为接近传感器、接触传感器、旋转传感器、转矩传感器、电流传感器或者用作该目的的任何其它传感器中的至少一种。

图3例示根据本公开的实施例的紧固件总成100的分解视图。紧固件总成100可基于用户的需要被完全拆开并重新组装。紧固件总成100的底部中空层lb包括安装有空心驱动轴3的驱动机构2。空心驱动轴3接纳弹性构件4，转矩驱动器5被安装在弹性构件4之上，并且最后垫圈螺母7被固定在空心驱动轴3的口部处。关闭装置80被提供在外壳组件1的底端处，以便提供支撑和入口保护。

图4例示根据本公开的具有不同的紧固件6的紧固件总成100的替代实施例。紧固件6的底部末端被提供有六角形凹口，并且紧固件6的头部被提供有六角形凹口。

在本公开的实施例中，仅具有杆部而没有头部的紧固件6可被安装有带螺纹的螺母(图中未示出)，用于紧固件6的附加固定。

图5a和图5b例示根据本公开的实施例的没有止动板和带有止动板的驱动机构2的透视图。止动板5a被固定至转矩驱动器5的底部末端，以防止转矩驱动器5在空心驱动轴3内的过量运动

工业适用性：

本公开中所公开的设备发现其在紧固件的自动紧固和松开中的潜在应用，尤其是在紧固件被用于将一个或更多个部件紧固在一起的应用中，或者在紧固件必须被以固定间隔紧固或松开的情况中的潜在应用。

发现所公开的紧固件总成100在船只中或在码头或在货物运输车辆中的货物集装箱的快速紧固和松开中的潜在应用。因为，装载到船只的甲板和平板车辆上的集装箱必须被牢固地紧固，以上公开内容中所公开的紧固件总成100可被有效地安装在锁定点处以自动紧固和松开。

另外，紧固件总成100可被用于车辆中，尤其是用于诸如场地赛和越野赛的需要从驱动轴迅速更换轮胎的竞赛的汽车和机动自行车中。本申请中公开的紧固件总成100可缩短从车辆的车轴紧固和松开螺栓所需的时间，并节省时间，从而给予超越竞争者的优势。

对于本领域的技术人员而言显然的是，可以对本公开的紧固件总成做出各种修改和改变。紧固件总成的其它实施例对于本领域的技术人员来说将通过考虑在此公开的紧固件总成的说明书和实践而变得明显。这意味着说明书和示例仅被视为示例性的，并且真实的范围由随附的权利要求和其等同体表明。

优点：

在一个实施例中，用户为紧固或松开紧固件所需的努力被消除，换言之，人工劳动被消除。

在一个实施例中，紧固件可以在不使用任何机械工具的情况下被紧固或松开。

在一个实施例中，紧固件可以由用户远程操作以如在一些以上应用中描述的那样快速紧固。

在一个实施例中，紧固件总成节约在紧固件的紧固和松开中耗费的时间和能量。

等同体

关于本文中大致任何复数和/或单数术语的使用，本领域的技术人员可以适合于上下文和/或本申请而从复数转化成单数，和/或从单数转化成复数。为了清楚，各种单数/复数变换可以在此被明确阐述。

本领域的技术人员将理解，一般而言，本文中使用的术语，尤其是在随附权利要求(例如随附权利要求的正文)中使用的术语，一般旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”、术语“具有”应被解释为“至少具有”、术语“包含”应被解释为“包含但不限于”等等)。本领域的技术人员将进一步理解，如果想要列举所引入的权利要求的具体数量，这样的意图将在权利要求中明确列举，并且在没有这样的列举时，则没有表示这样的意图。例如，为帮助理解，下面随附的权利要求可包含引入性短语“至少一个”和“一个或更多个”的使用，以引入权利要求列举。然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求列举将包含这种引入的权利要求列举的任何特定权利要求限定为仅包含一个这种列举的发明，即使当相同的权利要求包括引入性短语“一个或更多个”或者“至少一个”以及诸如“一”或“一个”的不定冠词(例如“一”和/或“一个”通常应被解释为表示“至少一个”或者“一个或更多个”)时；这同样适用于用于引入权利要求列举的定冠词的使用。另外，即使明确列举了引入的权利要求列举的具体数量，本领域的技术人员将意识到，该列举通常应被解释为表示至少所列举的数量(例如仅仅列举“两个列举”，而没有其它修饰语，通常表示至少两个列举，或者两个或更多个列举)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用语的那些情况中，一般，这样的句法结构表示本领域技术人员将理解的惯用语的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于只有A、只有B、只有C、有A和B、有A和C、有B和C和/或有A、B和C等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯用语的那些情况中，一般，这样的句法结构表示本领域技术人员将理解的惯用语的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于只有A、只有B、只有C、有A和B、有A和C、有B和C和/或有A、B和C等的系统)。本领域的技术人员将进一步理解，实际上，表示两个或更多个替代项的任何转折词语和/或短语，无论是在说明书中、权利要求书中或是附图中，应被理解为预期包括一项、两项中的任一项或者两项的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或者“B”或者“A和B”的可能性。

另外，其中以Markush集团的角度描述了本公开的特征或方面，本领域的技术人员将意识到本公开也由此以Markush集团的成员的任何独立成员或子集团的角度来描述。

虽然已在此公开各个方面和实施例，但是其它方面和实施例对本领域的技术人员而言将是明显的。在此公开的各个方面和实施例是用于例示的目的，并非旨在限制，并且真实的范围和精神由所附的权利要求来表明。

附图标记

Claims (11)

1.一种自动紧固件总成(100)，包括：

被配置成顶部层(1a)和底部中空层(1b)的外壳构件(1)，其中所述顶部层(1a)接纳紧固件(6)；

被配置在所述外壳构件(1)的所述底部中空层(1b)内的驱动机构(2)，其中所述驱动机构(2)包括：

固定至所述驱动机构(2)的空心驱动轴(3)，其中来自所述驱动机构(2)的转矩被传递至所述空心驱动轴(3)；

容纳在接纳转矩驱动器(5)的所述空心驱动轴(3)内的弹性构件(4)，其中所述转矩驱动器(5)被可移除地固定在所述空心驱动轴(3)内，并且接收来自所述空心驱动轴(3)的转矩；和

与被配置至所述驱动机构(2)的控制单元(9)接口的至少一个传感器(8)，其中所述控制单元(9)致动所述驱动机构(2)，从而操作所述空心驱动轴(3)以紧固和松开所述紧固件(6)。

2.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，包括垫圈螺母(7)，其中所述垫圈螺母(7)被固定至所述空心驱动轴(3)的口部上。

3.根据权利要求2所述的紧固件总成(100)，其中所述垫圈螺母(7)的中心孔(7a)的形状符合所述转矩驱动器(5)的形状。

4.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，其中所述弹性构件(4)为压力弹簧。

5.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，其中所述弹性构件(4)在所述空心驱动轴(3)内线性地致动所述转矩驱动器(5)。

6.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，包括止动板(5a)，其中所述止动板(5a)被提供在所述转矩驱动器(5)的末端，以防止所述转矩驱动器(5)在所述空心驱动轴(3)内的非线性运动。

7.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，其中所述驱动机构(2)由外部电源(PS)操作。

8.根据权利要求1所述的紧固件总成(100)，包括被接口到所述控制单元(9)的至少一个传感器(8)，用于检测所述外壳构件(1)的所述顶部层(1a)内的所述紧固件(6)，以控制所述紧固件(6)的紧固和松开。

9.一种操作自动紧固件总成(100)的方法，包括以下步骤：

通过外壳构件(1)的接口至控制单元(9)的至少一个传感器(8)检测顶部层(1a)中的紧固件(6)；

通过配置在外壳构件(1)的底部中空层(1b)中的驱动机构(2)扭转空心驱动轴(3)，

其中所述空心驱动轴(3)将转矩传输到转矩驱动器(5)，以紧固和松开所述紧固件(6)。

10.根据权利要求9所述的方法，包括向所述转矩驱动器(5)提供正旋转以松开所述紧固件(6)的动作。

11.根据权利要求9所述的方法，包括向所述转矩驱动器(5)提供反旋转以紧固所述紧固件(6)的动作。