CN107567550A - 可变形的螺钉组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺钉组件，其包括：一方面，纵向部件(10)，纵向部件具有相反的两个端部以及螺纹部分(12；42；66)使得纵向部件可以通过旋拧而连接至两个元件中的一个元件(34)；以及另一方面，可弹性变形构件(18、20；48；82)，可弹性变形构件用于在轴向压缩状态下被支承于所述纵向部件(10)的相反的两个端部中的一个端部或另一个端部与所述两个元件中的另一个元件之间。该组件还包括保持装置(30；54；84)，以便能够将所述可弹性变形构件(18、20；48；82)保持处于压缩状态，并且以便能够释放在所述两个元件中的所述另一个元件(32)与所述相反的两个端部中的所述一个端部或所述另一个端部之间处于所述压缩状态的所述可弹性变形构件。

Description

可变形的螺钉组件

技术领域

本发明涉及可变形的螺钉组件，该螺钉组件使得可以在两个元件之间沿彼此相反的两个方向施加载荷。

背景技术

一个设想的应用领域特别但非排他地是组装两个元件的领域。

已知的做法是：使用螺钉和螺母来组装带孔的两个部件，并且将弹性垫圈置于螺母与所述两个部件中的一个部件之间。螺钉具有头部和螺纹柄，并且由于弹性垫圈，一旦螺母被拧紧，位于螺母中的螺纹柄的轴向载荷就得到保持而无论所述两个部件的变形或柄的延伸如何。因此，这种轴向载荷使得可以增大螺纹柄在螺母内部的摩擦力，由此特别地减小了旋松的风险。

然而，对于某些类型的组装，需要向螺纹柄施加确定的轴向张力。为了做到这一点，通常使用扭矩扳手。然而，为了能够完美地控制施加到柄中的张力，使用该工具需要一定程度的技能和实践。

此外，将螺母和螺钉拧紧穿过组装在一起的两个部件引起螺纹柄中的扭转载荷和所述部件上的表面变形。具体地，螺母的张紧可能特别易于容易使弹性垫圈和/或头部摩擦抵靠弹性垫圈和/或头部所支承抵靠的部件。

发明内容

因此，本身存在且本发明旨在克服的一个问题是提供一种可变形的螺钉组件，该螺钉组件不仅允许确定的轴向张力被容易地施加至轴向张力穿过其的该组件，而且还使得可以保持其所压靠的表面的状态。

为此，本发明提出了一种用于在两个元件之间沿彼此相反的方向施加载荷的可变形的螺钉组件，所述螺钉组件包括：一方面，纵向部件，该纵向部件具有相反的两个端部以及在所述相反的两个端部之间延伸的螺纹部分，使得纵向部件可以通过旋拧而连接至所述两个元件中的一个元件；另一方面，可弹性变形构件，所述可弹性变形构件用于在轴向压缩状态下被支承于所述纵向部件的所述两个相反的端部中的一个端部或另一个端部与所述两个元件中的另一个元件之间，而所述螺纹部分处于轴向应变状态。所述可弹性变形构件包括弹性垫圈；并且所述螺钉组件还包括保持装置，以便能够将所述弹性垫圈保持处于轴向压缩状态，并且以便能够释放在所述两个元件中的所述另一个元件与所述纵向部件的所述两个相反的端部的所述一个端部或所述另一个端部之间处于所述压缩状态的所述弹性垫圈。

因此，本发明的一个特征在于使用了临时的保持装置，该保持装置允许可弹性变形构件、即弹性垫圈在所述两个元件的组装期间被保持处于轴向压缩状态并且允许纵向部件至少部分张紧。换句话说，在所述螺纹部分处于轴向应变状态之前，可弹性变形构件被保持处于压缩状态。接下来，通过致动保持装置并释放可弹性变形构件，可弹性变形构件将向纵向构件施加轴向张力，而使得组装在一起的两个元件的表面不会损坏，如将在说明书中进一步详细阐明的。此外，借助于临时的保持装置，可以容易将预定大小的轴向应变施加至可弹性变形构件并且随后容易地释放该可弹性变形构件，使得该可弹性变形构件可以将该轴向张力施加至纵向构件。因此，完全不需要手动型扭矩扳手的工具，而仅仅需要设想在制造螺钉组件时以所需的压力安装可弹性变形构件。

弹性垫圈例如是锥形垫圈或者实际上替代性地是球形垫圈。此外，在某些情形下，如将在下文中阐明的，使用至少一个第二弹性垫圈是有利的。

在保持装置方面，该保持装置优选地包括内螺纹部件，而所述弹性垫圈具有圆形的螺纹边缘以便能够接合在所述内螺纹部件内部。以此方式，弹性垫圈经由其周缘被保持处于轴向压缩状态，由此使得可以在纵向部件通过所述两个元件使用之后容易地使保持装置断开接合。

根据本发明的第一替代性实施方式，所述可弹性变形构件还包括另一个垫圈，该另一个垫圈具有另一个螺纹边缘以便能够接合在所述内螺纹部件内部，并且所述弹性垫圈能够在所述内螺纹部件内部抵靠所述另一个垫圈被保持处于轴向压缩状态。因此，例如，锥形弹性垫圈被按压成抵靠另一个平坦的垫圈，使得锥形垫圈的内缘压靠着平垫圈，并且抵靠彼此的锥形垫圈和平垫圈的强制张紧使锥形垫圈变形成抵靠平垫圈，由此使锥形垫圈张紧。

根据本发明的一个特别有利的实施方式，所述另一个垫圈是锥形垫圈。因此，当仅使用两个锥形垫圈时，所述两个锥形垫圈有利地放置成彼此相对，其中，直径最小的边缘压靠着彼此。以此方式，在保持相同刚度的同时，使可能的变形幅度加倍。

根据一个替代性实施方式，所述弹性垫圈具有U形径向截面，其中，U的开口背离所述弹性垫圈的中央部，由此形成平行的两个圆形边缘或唇缘。这种垫圈具有形成关于与垫圈的轴线垂直的对称平面彼此对称的两个圆形支承边缘的优点。

根据本发明的一个具体实施方式，所述两个端部中的所述一个端部具有形成有肩部的头部。因此，肩部形成圆形支承表面。另外，优选地，所述可弹性变形构件能够支承抵靠所述肩部。根据一个具体实施方式，保持装置的内螺纹部件具有底部，该底部能够在肩部的相反侧轴向支承抵靠头部。以此方式，保持装置——弹性垫圈的螺纹边缘接合在该保持装置内部——的转动使得可以使弹性垫圈变形，由此弹性垫圈具有平坦地压靠肩部的趋势。

根据本发明的第二替代性实施方式，所述保持装置包括轴向穿过所述螺纹部分的操作柄，所述操作柄具有第一端部，第一端部用于与所述螺纹部分的所述两个端部中的所述另一个端部协作以便能够将所述可弹性变形构件保持处于轴向压缩状态。操作柄安装成能够在螺纹部分内部平移地移动。另外，弹性垫圈被按压成抵靠所述螺纹部分的所述两个端部的所述另一个端部——所述第一端部穿过所述另一个端部——的边缘。此外，弹性垫圈例如由挡圈型弹性环止挡。因此，操作柄可以在力的作用下被驱动到螺纹部分中，同时弹性垫圈变形并且转而施加返回力。

此外，根据该第二替代性形式，有利地，所述操作柄在与所述第一端部相反的端部处具有第二端部，所述第二端部用于在第一成角度位置与第二成角度位置之间与所述螺纹部分的所述两个端部中的所述一个端部协作，在第一成角度位置，所述可弹性变形构件被保持处于轴向压缩状态，在第二成角度位置，处于所述压缩状态的所述可弹性变形构件被释放。因此，第二端部与所述螺纹部分的所述两个端部中的所述一个端部协作，并且第二端部因斜面效应而允许操作柄在螺纹部分内部的平移运动，以便能够使弹性垫圈保持处于压缩状态。

根据本发明的一个实施方式，螺纹部分与所述两个元件中的一个元件接合，而所述操作柄的具有自由支承表面的第一端部能够轴向支承抵靠所述两个元件中的所述另一个元件。

根据本发明的另一实施方式，螺纹部分还与所述两个元件中的一个元件接合，而操作柄的第二端部具有头部，该头部形成有能够支承抵靠所述两个元件中的所述另一个元件的肩部。

有利地，螺钉组件还包括螺母，该螺母能够与所述螺纹部分接合以便能够支承抵靠所述两个元件中的所述一个元件。

附图说明

本发明的其他细节和优点将通过阅读本发明的一些具体实施方式的以下描述而变得明显，这些具体的实施方式是参照附图以非限制性指示给出的，在附图中：

-图1是根据本发明的第一替代性实施方式的可变形螺钉组件的侧视图的局部示意图；

-图2是根据本发明的第一替代性实施方式的可变形螺钉组件的俯视立体图的局部示意图；

-图3是根据本发明的第一替代性实施方式的可变形螺钉组件的轴向截面的示意图；

-图4是根据本发明的在使用中的可变形螺钉组件的侧视图的示意图；

-图5是根据第二替代性实施方式的可变形螺钉组件的侧视图的示意图；

-图6是图5中所描绘的可变形螺钉组件的元件的立体截面示意图；

-图7是根据第二替代性实施方式的可变形螺钉组件的轴向截面的示意图；

-图8是示出了根据第三替代性实施方式的处于第一状态的可变形螺钉组件的正视图的示意图；

-图9是根据第三替代性实施方式的处于第二状态的可变形螺钉的正视图的示意图；

-图10是根据第三替代性实施方式的另一用途的可变形螺钉的侧视图的示意图；以及

-图11是使得可以获得图2中所描绘的物体的安装装置的轴向截面的示意图。

具体实施方式

图1以侧视图示出了螺钉10，螺钉10包括形成柄的螺纹部分12，并且螺钉10在螺钉10的端部中的一个端部处包括形成有肩部16的头部14。此外，图1中描绘了平垫圈18，该平垫圈18抵靠肩部16搁置，而锥形垫圈20与平垫圈18接触。如将稍后在说明书中阐明的，根据另一个实施方式，还设想使用两个锥形垫圈。

垫圈18、20由金属制成。锥形垫圈20具有内边缘22，该内边缘22朝向中央部定位并且与位于外周处的外边缘24相反。平垫圈18具有与螺钉10的螺纹部分12旋向相反的第一螺纹边缘26，而锥形垫圈20具有与螺纹部分12旋向相反的第二螺纹边缘28。

与根据现有技术的可变形螺钉组件——在该可变形螺钉组件中，弹性垫圈在螺钉被逐渐拧紧时被压缩——不同，根据本发明，锥形垫圈20在由图2中描绘的大尺寸平六角螺母形成的内螺纹部件30内部被预加应力成抵靠平垫圈18。平螺母30的直径D大于图1中所描绘的螺钉10的头部14的最大直径。因此，平垫圈18的第一螺纹边缘26和锥形垫圈20的第二螺纹边缘28分别接合在平螺母30的内螺纹部中。因此，锥形垫圈20以预定的应变量被强制地变形成抵靠平垫圈18。稍后将在说明书中对允许这两个垫圈安装在平螺母内部的安装装置进行更详细地描述。

因此，将看出的是，平螺母30及其两个垫圈——平垫圈18和锥形垫圈20——可以安装成使得平螺母及其所述两个垫圈可以稍后使用，而锥形垫圈20中的轴向张力不会以任何方式减小。

因此，螺钉10的螺纹部分12可以通过平螺母30而接合在垫圈18、20内部，如图3中所示。该图3还示出了：平垫圈18和弹性垫圈20在平螺母30内部抵靠彼此接合，并且平垫圈18压靠着头部14的肩部16。因此，螺纹部分12穿过垫圈18、20和平螺母30。

然后，该螺纹部分12接合穿过叠置且带孔的两个板32、34，如图4中所示。然后，螺纹部分12与螺母36配装在一起，并且螺母36用手被旋拧直到螺母36与薄板34接触为止。然后，已经通过平螺母30被平坦化并加载成抵靠平垫圈18的锥形垫圈20压靠着厚板32的表面。因此，如果平螺母30在头部14穿过平螺母30的同时被旋松，则锥形垫圈20的第二螺纹边缘28被释放。然后，锥形垫圈20趋于松弛并恢复到其初始的锥形形状。在这种情况下，锥形垫圈20的外边缘24将压靠厚板32的表面，而相反的内边缘支承抵靠平垫圈18，由此在螺母36与头部14之间向螺纹部分12施加张力。

该张力是由最初在平螺母30内部抵靠平垫圈18施加至锥形垫圈20的轴向应变而预先确定的。

另外，已经可以将轴向张力施加至螺纹部分12，而不需要将螺母36转动成抵靠薄板34的表面。因此，螺纹部分12尚未经历扭转应变，这趋于使螺纹部分12承受的载荷减小，并且此外，薄板34的表面不会被损坏。

因此，例如，锥形垫圈20被预先加载40000牛顿，并且该应变不被释放，直到在螺钉组件10已经被引导穿过所述两个板34、32之后为止。

另外，锥形垫圈20保持处于应变状态并且还可以轴向松弛一定量，而能够获得的张力基本上不会因此受影响。因此，在板32、34中的一个板例如由复合材料制成的情况下，板32、34中的所述一个板可能具有随着时间蠕变的趋势，而由于容纳在锥形垫圈20中的潜在能量的储备，锥形垫圈20可以松弛，由此基本上保持螺纹部分12中的张力。

因此，根据本发明的可变形螺钉组件允许潜在能量储存在一组垫圈中，并且允许这种能量能够在螺钉组件已经安装之后至少部分地释放。

还将指出的是，配备有已经预加载至预定量的张力的垫圈的平螺母30可以被储存以供稍后使用。因此，给定的张力可以被施加至螺钉组件，而不需要使用诸如扭矩扳手之类的测量工具来实现。

现在参照图5至图7，图5至图7示出了根据第二替代性实施方式的可变形螺钉组件38。该可变形螺钉组件38包括具有螺纹柄42的螺钉40，螺纹柄42的顶部上安装有形成有肩部46的头部44。具有U形径向截面——其中，U的敞开侧部面向外部——的弹性垫圈48压靠着肩部46。在图6中可以再次更详细地看到：弹性垫圈48处于剖面的情形下。弹性垫圈48由金属制成并且限定平行的两个唇缘——上唇缘50和下唇缘52。因而，所述两个唇缘带有旋向与螺纹柄42的旋向相反的螺纹并且以此使得所述两个唇缘可以被旋拧到图5和图7中所描绘的内螺纹盖54中。内螺纹盖54具有底部56和内螺纹部58，其中，该底部56用于支承抵靠在肩部46的相反侧的头部44。此外，头部44具有圆形轴向壳体60，紧固至内螺纹盖54的底部56的引导盘62可以在圆形轴向壳体60内部被旋转地引导。引导盘从内螺纹盖54同轴地延伸作为突出部，并且内螺纹盖54在相反侧配备有驱动舌部64。

因此，图7示出了安装在头部44上的内螺纹盖54、接合在圆形轴向壳体60内的引导盘62、轴向支承抵靠头部44的底部56，同时具有U形横截面的弹性垫圈48抵靠肩部46被保持处于压缩状态，弹性垫圈48的螺纹唇缘接合在内螺纹部58中。弹性垫圈48的压缩能够通过使用舌部64强制地相对于螺钉40驱动内螺纹盖54来实现。

以此方式，正如第一替代性实施方式中那样，将螺钉40安装穿过带孔的组件并使用螺母——通过旋松内螺纹盖54以释放弹簧垫圈48——允许轴向应变被施加至螺母与头部44之间的柄42。

现在将参照图8和图9，图8和图9示出了第三替代性实施方式。图8示出了包括中空螺纹部分66的可变形螺钉组件65，该中空螺纹部分66具有：第一端部68，第一端部68限定圆形轴向支承边缘70；以及第二端部72，第二端部72具有直径上相对的两个圆形切口74、76，并且在所述两个圆形切口74、76之间具有形成斜面78、80的两个弧形边缘。在第一端部68处，锥形弹性垫圈82按压成抵靠圆形的轴向支承边缘70。锥形弹性垫圈82在此由保持装置保持被按压，该保持装置包括在中空螺纹部分66内部轴向延伸的操作柄84，该操作柄84具有：一方面，止挡端部86，该止挡端86配备有轴向支承抵靠锥形弹性垫圈82的弹性环88；以及另一方面，位于相反端部处的方形齿操作端部90，该方形齿操作端部90支承抵靠形成斜面的边缘78、80。方形齿操作端部90的顶部上还设置有限定有肩部93的驱动头部92。方形齿操作端部90具有直径上相对的两个方形齿94、96，所述两个方形齿94、96切割成形成相同斜面的斜面部并且分别延伸到圆形切口74、76中。

以此方式，驱动头部92可以相对于中空螺纹部分66转动四分之一转，同时方形齿94、96与形成斜面的边缘78、80协作，以将驱动头部92与中空螺纹部分66的第二端部72分开，由此以平移的方式驱动操作柄84。以此方式，止挡端部86具有朝向中空螺纹部分66的内部缩回的趋势，并且因此经由弹性环88对锥形弹性垫圈82进行压缩。在图9中可以再次看到由此压缩的锥形弹性垫圈82。

该图9还示出了可变形螺钉组件65的所有其他元件，然后，可变形螺钉组件65可以接合穿过例如由如图4中描绘的两个板形成的组件。然后，螺母被旋拧到中空螺纹部分66上使得：螺母与板中的一个板接触，同时肩部93压靠着另一个板。然后，驱动头部92沿相反的方向转动四分之一转，以便能够释放操作柄84并且因此释放锥形弹性垫圈82。因此，未描绘的螺母支承抵靠板中的所述一个板，同时驱动头部92支承抵靠板中的所述另一个板并且中空螺纹部分66在螺母与驱动头部92之间处于轴向张紧状态。

为了使可变形螺钉组件65正确地操作，应当注意确保的是，与板在螺母与驱动头部92之间的初始夹持力相比，与形成斜面的边缘78、80协作的方形齿94、96之间的摩擦力相对较小。

根据图9中描绘的第三替代性实施方式的另一实施方式，在该另一实施方式中，具有相同功能的相同元件具有跟随“'”符号的相同附图标记。

因此，也存在中空螺纹部分66'，操作柄84'穿过该中空螺纹部分66'使得锥形弹性垫圈82'的压缩可以通过转动驱动头部92'来实现。与前述实施方式不同，驱动头部92'不具有肩部。相比之下，存在操作柄84'的自由端部98，该自由端部98用于支承抵靠元件中的一个元件，同时未描绘的螺母能够绕中空螺纹部分66'被旋拧成支承抵靠另一元件。

现在将参照图11，图11示意性地示出了根据本发明且根据一个具体实施方式的安装装置100，该安装装置100允许两个垫圈被安装在平螺母内部。根据该具体实施方式，第一锥形垫圈101和第二锥形垫圈103被安装在平螺母30'内部。

因此，安装装置100包括两个同轴工具——上同轴工具102和下同轴工具104——，所述两个同轴工具形成套环并且安装成能够朝向彼此以平移的方式移动。另外，安装装置100还包括中央冲压件106，该中央冲压件106能够同轴地穿过上同轴工具102和下同轴工具104。

两个锥形垫圈101、103是相同的并且具有外径Dex和内径Dint。所述两个锥形垫圈101、103的外边缘分别具有第一螺纹部108和第二螺纹部110。所述两个锥形垫圈101、103还分别具有第一凸面112和第二凸面114。在这些凸面112、114上，所述两个锥形垫圈101、103具有第一内边缘116和第二内边缘118。

对于平螺母30'，该平螺母30'具有内螺纹部120，该内螺纹部120的直径明显大于锥形垫圈101、103的外径Dex。还将看出的是，形成套环的同轴工具102、104的外径大致小于锥形垫圈101、103的外径，并且另外，中央冲压件106的外径大致等于垫圈的内径Dint使得中央冲压件106可以接合在垫圈中。

因此，平螺母30'同轴地置于所述两个同轴工具102、104之间，而第一锥形垫圈101安装在上工具102与平螺母30'之间，第二锥形垫圈103安装在下工具104与平螺母30'之间，使得锥形垫圈100、103布置成使得锥形垫圈的凸面112和凸面114经由平螺母30'面向彼此。

为了使锥形垫圈101、103保持同轴，中央冲压件106因而接合穿过锥形垫圈101、103以及平螺母30'直到接合下工具104为止。

接下来，第一内边缘116和第二内边缘118穿过平螺母30'而彼此接触。然后，所述两个同轴工具102、104被强制地朝向彼此驱动，以使锥形垫圈101、103变形直到锥形垫圈101、103变平为止。然后，垫圈101、103的外边缘变得邻接，并且第一螺纹部108和第二螺纹部110紧靠在一起并且彼此是连续的，使得锥形垫圈101、103随后可以一起被旋拧到平螺母30'中。因此，锥形垫圈101、103弹性地变形并在平螺母30'内部被保持处于应变状态。

Claims (10)

1.一种用于在两个元件(32、34)之间沿彼此相反的两个方向施加载荷的可变形的螺钉组件，所述螺钉组件包括：一方面，纵向部件(10)，所述纵向部件(10)具有相反的两个端部以及在所述相反的两个端部之间延伸的螺纹部分(12；42；66)，使得所述纵向部件(10)能够通过旋拧而连接至所述两个元件中的一个元件(34)；以及另一方面，可弹性变形构件(18、20；48；82)，所述可弹性变形构件(18、20；48；82)用于在轴向压缩状态下被支承于所述纵向部件(10)的所述相反的两个端部中的一个端部或另一个端部与所述两个元件中的另一个元件之间，而所述螺纹部分(12；42；66)处于轴向应变状态；

其特征在于，所述可弹性变形构件(18、20；48；82)包括弹性垫圈；

并且其特征在于，所述螺钉组件还包括保持装置(30；54；84)，以便能够将所述弹性垫圈(18、20；48；82)保持处于轴向压缩状态，并且以便能够释放在所述两个元件中的所述另一个元件(32)与所述纵向元件的所述相反的两个端部中的所述一个端部或所述另一个端部之间处于所述压缩状态的所述弹性垫圈。

2.根据权利要求1所述的螺钉组件，其特征在于，所述保持装置(30；54)包括内螺纹部件，而所述弹性垫圈(18、20；48)具有圆形的螺纹边缘(26、28；50、52)以便能够接合在所述内螺纹部件(30；54)内部。

3.根据权利要求2所述的螺钉组件，其特征在于，所述可弹性变形构件还包括另一个垫圈(18)，所述另一个垫圈(18)具有另一个螺纹边缘(26)以便能够接合在所述内螺纹部件(30)内部，并且其特征在于，所述弹性垫圈(20)能够在所述内螺纹部件(30)内部抵靠所述另一个垫圈而被保持处于轴向压缩状态。

4.根据权利要求3所述的螺钉组件，其特征在于，所述另一个垫圈(18)是锥形垫圈。

5.根据权利要求1或2所述的螺钉组件，其特征在于，所述弹性垫圈(48)具有U形的径向横截面，其中，U的开口背离所述弹性垫圈的中央部，由此形成平行的两个圆形边缘(50、52)。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的螺钉组件，其特征在于，所述两个端部中的所述一个端部具有形成有肩部(16；46；93)的头部(14；44；92)。

7.根据权利要求6所述的螺钉组件，其特征在于，所述可弹性变形构件(18、20；48)能够支承抵靠所述肩部(16；46)。

8.根据权利要求1或2或6和1或2所述的螺钉组件，其特征在于，所述保持装置包括轴向地穿过所述螺纹部分(66)的操作柄(84)，所述操作柄(84)具有第一端部(86)，所述第一端部(86)用于与所述螺纹部分(66)的所述两个端部中的所述另一个端部(68)协作以便能够将所述可弹性变形构件(82)保持处于轴向压缩状态。

9.根据权利要求8所述的螺钉组件，其特征在于，所述操作柄(84)在与所述第一端部(86)相反的端部处具有第二端部，所述第二端部用于在第一角向位置与第二角向位置之间与所述螺纹部分的所述两个端部中的所述一个端部协作，在所述第一角向位置，所述可弹性变形构件(82)被保持处于轴向压缩状态，在所述第二角向位置，处于所述压缩状态的所述可弹性变形构件(82)被释放。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的螺钉组件，其特征在于，所述螺钉组件还包括螺母(36)，所述螺母(36)能够与所述螺纹部分(12)接合以便能够支承抵靠所述两个元件中的所述一个元件(34)。