CN108691877A - 自锁紧紧固件及其锁紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了自锁紧紧固件及其锁紧方法，其中的自锁紧紧固件包括螺栓、螺母本体、滚珠和锁紧套圈，螺母本体具有第一端和与第一端相对的第二端，螺母本体的第一端的侧壁开设多个通孔，螺母本体的第二端的内壁与螺栓螺合，滚珠位于通孔内沿通孔的轴线移动，锁紧套圈具有变化内径的内壁，随锁紧套圈螺接螺母本体的外壁，所述变化内径的内壁限位通孔中的滚珠，滚珠环向压紧螺栓。本发明的自锁紧紧固件通过螺栓、螺母本体、滚珠和锁紧套圈的相互作用实现锁紧，防松效果好，且放松时容易操作，能够反复使用。

Description

自锁紧紧固件及其锁紧方法

技术领域

本发明涉及机械紧固领域，尤其涉及一种可适用频繁拆装场合且防松效果好的自锁紧紧固件及其锁紧方法。

背景技术

在螺纹紧固的机械结构中，经常会遇到有螺纹防松的要求。很多时候使用现有的防松螺母，锁紧时需要很大的锁紧力才能锁紧，一旦锁紧，拆卸也要很大的力。而且这种锁紧与拆卸不能频繁地反复使用，锁紧几次之后螺母就要报废。有时候螺母的防松要用到开口销结构，每次拆卸螺母，开口销就要更换，或者开口销孔对不上。螺栓与螺母的防松一直是一个很重要的技术要求，螺纹尺寸越大，防松的要求越高。螺纹尺寸越大，锁紧所需要的力也就越大，防松的力也要求越大，要产生这样的锁紧力十分困难。

传统的防松方法有双螺母防松，弹簧垫圈防松，止转垫片防松，偏心双螺母结构放松，开口销方式防松，涂胶水防松，甚至采用破坏螺纹的方式防松等等。这些防松方式，要么操作复杂，要么防松效果一般，要么拆卸困难。设计的理念大多是一旦锁紧便不能松动。

可见，传统的螺纹防松方式过于费力，防松的效果并不理想，且无法适应需要频繁锁紧与放松的场合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自锁紧紧固件及其锁紧方法，可以适用在需要频繁锁紧与放松的场合，锁紧后防松效果好，且能够反复使用。

根据本发明的一个方面，提供一种自锁紧紧固件，包括：

螺栓；螺母本体，所述螺母本体具有第一端和与第一端相对的第二端，所述螺母本体的第一端的侧壁开设多个通孔，所述螺母本体的第二端的内壁与所述螺栓螺合；滚珠，所述滚珠位于所述通孔内沿所述通孔的轴线移动；以及锁紧套圈，所述锁紧套圈具有变化内径的内壁，随所述锁紧套圈螺接所述螺母本体的外壁，所述变化内径的内壁限位所述通孔中的所述滚珠，所述滚珠环向压紧所述螺栓。

优选地，所述螺栓具有一螺纹端与所述螺母本体螺合，所述螺纹端延伸有一多边棱柱，所述多边棱柱随所述螺纹端的螺合与所述通孔齐平，以及随所述锁紧套圈螺接所述螺母本体，所述变化内径的内壁干涉所述滚珠沿所述通孔的轴线的移动范围，所述滚珠占据所述多边棱柱的旋转空间，以锁紧所述螺栓。

优选地，所述锁紧套圈具有第一端和与第一端相对的第二端，所述锁紧套圈的第二端的内壁与所述螺母本体的第二端的外壁螺合，所述锁紧套圈的第一端设置所述变化内径的内壁，所述变化内径的内壁自所述锁紧套圈的第一端向所述锁紧套圈的第二端内径逐渐变小。

优选地，所述变化内径的内壁为阶梯内壁，所述阶梯内壁至少具有第一级和第二级，所述第一级在所述滚珠与所述多边棱柱的外接圆之间预留大于零的间距，所述第二级将所述滚珠相切在所述多边棱柱的侧面中点。

优选地，所述多边棱柱的边数为奇数，所述通孔的数量和所述多边棱柱的边数一致，且所述多边棱柱的每一侧边对应一通孔；或者所述多边棱柱的边数为偶数，所述通孔成对设置，成对的所述通孔对应所述多边棱柱的对边。

优选地，所有所述通孔的轴线相交于所述多边棱柱的轴线的同一点。

优选地，所述滚珠与所述多边棱柱点接触，和/或，所述滚珠与所述锁紧套圈点接触。

优选地，所述通孔的直径等于所述滚珠的直径。

优选地，所述自锁紧紧固件还包括挡圈，所述挡圈螺合在所述螺母本体的第二端的底部，所述锁紧套圈在所述螺母本体的第一端和所述挡圈之间移动。

根据本发明的另一个方面，提供一种锁紧方法，用于锁紧上述的自锁紧紧固件，所述锁紧方法包括：

螺接所述螺母本体与所述螺栓，随所述锁紧套圈向所述螺母本体的第一端螺旋，所述变化内径的内壁限位所述通孔中的所述滚珠，所述滚珠环向压紧所述螺栓。

有鉴于此，本发明的自锁紧紧固件及其锁紧方法通过螺栓、螺母本体、滚珠和锁紧套圈的相互作用实现锁紧，防松效果好，可以适用在螺纹尺寸较大的场合；且本发明的自锁紧紧固件放松时容易操作，能够反复使用，可以适用于需要频繁锁紧与放松的场合。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的一种自锁紧紧固件的分解图；

图2为图1中螺母本体的立体图；

图3为螺母本体沿轴线的剖视图；

图4为图1中锁紧套圈的立体图；

图5为锁紧套圈的变化内径的内壁的一种剖面示意图；

图6为锁紧套圈的变化内径的内壁的另一种剖面示意图；

图7为图1中螺栓的立体图；

图8为滚珠相对于螺栓的一种布局方式示意图；

图9为图8的锁紧原理放大图；

图10为滚珠相对于螺栓的另一种布局方式示意图；

图11为本发明实施例的一种自锁螺母的剖视图；

图12为本发明实施例的自锁紧紧固件在放松状态下的俯视图；

图13为图12沿A-A线的剖视图；

图14为本发明实施例的自锁紧紧固件在锁紧状态下的俯视图；

图15为图14沿B-B线的剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

本领域技术人员可以理解，本发明中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同参数、模块或设备等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

图1为本发明实施例的一种自锁紧紧固件的分解图。如图1所示，本实施例中自锁紧紧固件包括螺母本体1、滚珠2、锁紧套圈3、挡圈4和螺栓5。通过螺母本体1、滚珠2和锁紧套圈3与螺栓5的相互作用并配合挡圈5，本发明的自锁紧紧固件在锁紧时锁紧力大，防松效果好，且放松时方便操作，能够反复拆卸使用。下面结合附图详细阐述本发明的自锁紧紧固件的各组件的结构及工作原理。

图2为螺母本体1的立体图，图3为螺母本体1沿轴线的剖视图。结合图2和图3所示，螺母本体1具有第一端11和与第一端11相对的第二端12，螺母本体1的第一端11的侧壁开设多个通孔13，滚珠2位于通孔13内且沿通孔13的轴线移动。通孔13的直径等于滚珠2的直径，从而使得滚珠2只能沿着通孔13的轴线移动，在图中即表现为只能横向移动。

在优选的实施例中，通孔13在靠近螺母本体1的内壁一端设有阻挡壁14，阻挡壁14的内径小于滚珠2的直径，这样滚珠2在沿通孔13的轴线移动时会受到阻挡壁14阻挡而不掉落进螺母本体1。滚珠2的移动方向的另一端受到锁紧套圈3的限制不会掉落，这将在下文中结合锁紧套圈3阐述。也就是说，滚珠2始终保持在通孔13内，并将在锁紧套圈3的作用下压紧或松开螺栓5。

螺母本体1的内部，也即第二端12的内壁和第一端11的内壁形成供螺栓5螺合的螺接空间15。该螺接空间15可以是贯通的通孔结构，也可以是上端(即第一端11)封口的腔体结构，只要保证与螺栓5的形状匹配即可，不以图中所示为限。具体的是在螺母本体1的第二端12的内壁设置内螺纹(未示出)，该内螺纹与螺栓5外周的外螺纹间隙配合，使得螺母本体1与螺栓5实现螺纹紧固。

螺母本体1的第一端11的外周轮廓可以是图示的六棱柱结构，也可以根据实际需求设置为三棱柱结构等等，从而与特殊设计的螺栓5相匹配，这将在下文中结合螺栓5阐述。螺母本体1的第二端12的外周轮廓优选设置为柱形，并且在第二端12的外壁设有外螺纹(未示出)，用于和锁紧套圈3的内壁螺接。

图4为锁紧套圈3的立体图，如图4所示，锁紧套圈3具有第一端31和与第一端31相对的第二端32，锁紧套圈3的第二端32的内壁设有内螺纹(未示出)，用于和螺母本体1的第二端12外壁的外螺纹螺接。也就是说，锁紧套圈3套设在螺母本体1的外周，并且通过锁紧套圈3的第二端32的内壁的内螺纹与螺母本体1的第二端12的外壁的外螺纹之间的螺纹配合，实现向螺母本体1的第一端11螺旋或向螺母本体1的第二端12螺旋，在图中即表现为锁紧套圈3相对于螺母本体1上下螺旋移动。

锁紧套圈3的第一端31设置有变化内径的内壁33，该变化内径的内壁33自锁紧套圈3的第一端31向锁紧套圈3的第二端32内径逐渐变小。这样，随着锁紧套圈3向螺母本体1的第一端11螺旋，变化内径的内壁33与滚珠2接触并逐渐干涉滚珠2沿通孔13的轴线的移动范围，使得滚珠2逐渐占据螺栓5在螺母本体1的螺接空间15中的旋转空间，该旋转空间是指螺栓5绕轴旋转时必须经过的空间位置，这将在下文中结合螺栓5的具体结构展开阐述。当滚珠2完全占据了螺栓5的旋转空间，也即夹紧螺栓5时，即实现锁紧。当锁紧套圈3向螺母本体1的第二端12螺旋时，变化内径的内壁33逐渐松开滚珠2，在滚珠2与螺栓5之间预留出大于零的间距，从而滚珠2可以沿着通孔13的轴线向外移动，松开螺栓5。

图5和图6为不同的锁紧套圈3沿轴线的剖面示意图，主要示出变化内径的内壁33的不同状态。如图5所示，变化内径的内壁33可以呈线性变化，其内径大小自第一端31向第二端32逐渐变小，第二端32的内壁34和螺母本体1的第二端12的外壁螺接。变化内径的内壁33的最大内径，记为R_max，即靠近第一端31的内径需保证在滚珠2与螺栓5之间预留出足够大的间距使得螺栓5能推开滚珠2在螺母本体1的螺接空间15内螺旋，且需保证滚珠2在通孔13的外壁一端受到锁紧套圈3的变化内径的内壁33的阻挡不掉落。变化内径的内壁33的最小内径，记为R_min，即靠近第二端32的内径需保证能限位滚珠2，夹紧螺栓5，即使得滚珠2被紧压在锁紧套圈3的内壁33与螺栓5之间，从而锁紧螺栓5无法转动。当然，变化内径的内壁33也可以呈非线性变化，例如沿弧线变化，其原理和图5类似，因此不再赘述。

在优选的实施例中，锁紧套圈3的变化内径的内壁33呈阶梯变化。如图6所示，锁紧套圈3的第一端31的内壁为阶梯内壁，该阶梯内壁至少具有第一级331和第二级332，第一级331的内径大，记为R₁，第二级332的内径小，记为R₂，第一级331和第二级332之间通过斜面连接，实现在沿螺母本体1外壁移动时与滚珠2顺滑接触，不会因第一级331和第二级332之间的内径差而卡顿，给锁紧或放松操作造成影响。R₁和R₂的具体数值需配合螺栓5设置。

图7为螺栓5的立体图，如图7所示，螺栓5具有一螺纹端51与螺母本体1螺接。具体的是在螺纹端51的外周设置外螺纹(未示出)，在螺母本体1的第二端12的内壁设置内螺纹(未示出)，螺纹端51的外螺纹与螺母本体1的内螺纹间隙配合，在螺接时相互啮合实现螺栓5和螺母本体1之间的螺纹紧固。在螺栓5的螺纹端51，轴向延伸有一多边棱柱52，随着螺纹端51与螺母本体1的第二端12的螺接，多边棱柱52逐渐伸入螺母本体1的第一端11的螺接空间15中，最终与开设在螺母本体1的第一端11的通孔13齐平。

在优选的实施例中，多边棱柱52与螺栓5同轴，实现在螺栓5和螺母本体1螺合后多边棱柱52的每一侧面与螺母本体1的第一端11的内壁距离相同，从而方便布局滚珠2用于夹紧多边棱柱52。具体的当螺栓5和螺母本体1螺合使得多边棱柱52与通孔13齐平后，锁紧套圈3在螺母本体1的外周向第一端11螺旋，使得变化内径的内壁33逐渐干涉滚珠2在通孔13内的移动范围，迫使滚珠2逐渐占据多边棱柱52的旋转空间，多边棱柱52的旋转空间至少为多边棱柱52的外接圆。当滚珠2完全占据了多边棱柱52的旋转空间，也即夹紧了多边棱柱52时，即实现锁紧螺栓5。

在优选的实施例中，滚珠2与螺栓5之间的配合关系如图8所示。以螺栓5的螺纹端51一体化设置的多边棱柱52为八棱柱为例，其截面即为图8所示的正八边形521。当然多边棱柱52也可以是其余边数为偶数的棱柱体，例如四棱柱，六棱柱等，此处以八棱柱为例阐述，其余边数为偶数的多边棱柱与滚珠2的配合原理与图8类似。当多边棱柱52的边数为偶数时，滚珠2至少设置一对，即两个，且该两个滚珠2的中心点(记为O)始终与正八边形521的中心点(记为O₁)在一条直线上。当两个滚珠2分别被锁紧套圈3的最小内径R_min压紧相切于正八边形521的对边的中点时，多边棱柱52被夹紧无法转动。在图8中，斜线阴影所示区域为多边棱柱52的旋转空间53，也就是多边棱柱52绕轴旋转时侧边所划过的空间区域。当锁紧套圈3的最小内径R_min将滚珠2压紧相切于正八边形521的对边的中点时，多边棱柱52的旋转空间53被滚珠2占据，多边棱柱52必须推开滚珠2才能转动。而滚珠2又被锁紧套圈3的最小内径R_min限位无法移动，因此螺栓5被锁紧。当锁紧套圈3的最大内径R_max与滚珠2齐平时，滚珠2不会占据多边棱柱52的旋转空间53，多边棱柱52推开滚珠2即可实现旋转。

结合图6和图8，在优选的实施例中，使得锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332的内径R₂等于正八边形521的对边距离与两滚珠2的直径之和。正八边形521的对边距离记为d，滚珠2的直径记为R，则R₂＝d+2R。这样，当锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332接触滚珠2时，即将两个滚珠2夹紧在阶梯内壁的第二级332与多边棱柱52的对边之间，从而实现锁紧套圈3限位滚珠2，滚珠2夹紧多边棱柱52，从而锁紧螺栓5。换句话说，螺栓5与螺母本体1之间不仅通过螺纹力相互螺合，还通过滚珠2、锁紧套圈3和多边棱柱52之间的压紧作用实现锁紧。当然，滚珠2可以设置多对，每一对均位于多边棱柱52的对边。

图9为图8的锁紧原理放大图。在正八边形521中，中心点O₁到边的中点(记为P)的距离是2/d，此时O₁P距离最短，O₁P＝2/d。而边上任一非中点位置(记为P1)到中心点O₁的距离大于2/d，O₁P1＞2/d。在锁紧状态下，当滚珠2移动到边的任一非中点位置P1点时，此时O₁P1的长度都要大于O₁P的长度，即O₁P1＞O₁P。滚珠2紧贴多边棱柱52的侧边转动(实际上是多边棱柱52转动，滚珠2沿通孔13的轴线横向移动，随多边棱柱52转动，滚珠2与多边棱柱52的相对位置会改变)，例如滚珠2由多边棱柱52的侧边移动到顶点，则滚珠2的中心点O到正八边形521的中心点O₁的距离会从2/d+2/R增加到2/D+2/R(D为正八边形521的对角距离)。因此，只要限制滚珠2的中心点O到正八边形521的中心点O₁的距离OO₁＝2/d+2/R不增加，就固定了滚珠2不能沿多边棱柱52的侧边转动。反之，若允许滚珠2的中心点O到正八边形521的中心点O₁的距离OO₁＞2/d+2/R，就能使滚珠2沿多边棱柱52的侧边转动。

基于上述的原理，使锁紧套圈3的变化内径的内壁33的最小内径R_min等于d+2R，从而夹紧滚珠2锁紧螺栓5；最大内径R_max大于D+2R，拉开滚珠2允许螺栓5转动。切换内径大小可以通过锁紧套圈3的第二端32的内壁34螺纹转动产生上下移动来实现。

结合图6和图8，把锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332的内径R₂设置为R₂＝d+2R，两个滚珠2均被阶梯内壁的第二级332夹紧与正八边形521的对边的中点P相切，此时滚珠2的中心点O与正八边形521的中心点O₁的距离最短，滚珠2无法移动到任意P1点。且因为滚珠2、锁紧套圈3和螺栓5均为刚性材料，因此多边棱柱52被两个滚珠2夹紧，实现锁紧。锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332的高度可设置为与滚珠2的直径R一致，从而在夹紧时与滚珠2齐平，或者至少保证与滚珠2的中心点O齐平，以实现夹持。在锁紧状态下，滚珠2与锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332，以及滚珠2与多边棱柱52的侧面之间均是点接触，也即滚珠2为圆球体。在本发明其它实施例中，滚珠2也可以是非球体，实现与锁紧套圈3的内壁和多边棱柱52的侧面之间面接触。

继续，正八边形521的对角距离记为D，该对角距离D即为多边棱柱52绕轴旋转时外接圆的直径。为使多边棱柱52在螺母本体1的第一端11的内壁实现转动，也即使螺栓5在螺接空间15内实现螺旋，两滚珠2的拉开距离需大于正八边形521的对角距离D。因此，将锁紧套圈3的阶梯内壁的第一级331的内径R₁设置为R₁＞D+2R，则多边棱柱52可在螺母本体1的第一端11内壁转动不受滚珠2限制。当然该第一级121的内径R₁还满足小于正八边形521的对角距离D与四滚珠2的直径和4R之和，以防止滚珠2掉落。

图10为滚珠2与螺栓5之间的另一种配合关系。当螺栓5在螺纹端51一体化设置的多边棱柱52的边数为奇数时，例如多边棱柱52为三棱柱，五棱柱等，为实现滚珠2夹紧多边棱柱52，需在多边棱柱52的每一侧面设置一滚珠2，并且滚珠2相切在多边棱柱52的侧面中点，多个滚珠2共同作用实现夹紧多边棱柱52。如图10所示，当多边棱柱52为三棱柱时，以正三角形522代表螺栓5的俯视图(实际上当俯视螺栓5时，除多边棱柱52的轮廓线正三角形522外还包括螺纹端51的轮廓线，为突出显示滚珠2与多边棱柱52之间的夹紧原理，附图中省去多余的轮廓线，只绘制出正三角形522，这不应视为对本发明的限制)。正三角形522的中心点记为O₂。当螺栓5和螺母本体1螺合时，多边棱柱52和通孔13齐平，此时将锁紧套圈3与螺母本体1的外周螺接，使得锁紧套圈3的变化内径的内壁33逐渐限位滚珠2，将滚珠2压向多边棱柱52，最终最小内径R_min压紧滚珠2，使滚珠2相切在正三角形522的侧边中点，并且三个滚珠2分别相切在正三角形522的三个侧边的中点，从而夹紧多边棱柱52。最大内径R_max需保证滚珠2拉开足够距离从而与正三角形522绕轴旋绕时的外接圆之间预留大于零的间距，以便于螺栓5螺旋。

在图10中，斜线阴影所示区域为多边棱柱52的旋转空间54，也就是多边棱柱52绕轴旋转时侧边所划过的空间区域。当锁紧套圈3的最小内径R_min将滚珠2分别压紧相切于正三角形522的三边的中点时，多边棱柱52的旋转空间54被滚珠2占据，多边棱柱52必须推开滚珠2才能转动。而滚珠2又被锁紧套圈3的最小内径R_min限位无法移动，因此螺栓5被锁紧。当锁紧套圈3的最大内径R_max与滚珠2齐平时，滚珠2不会占据多边棱柱52的旋转空间54，多边棱柱52推开滚珠2即可实现旋转。需注意，图8和图10所述的滚珠2不会占据多边棱柱52的旋转空间是指，即使滚珠2位于多边棱柱52的旋转空间内，多边棱柱52也可以通过推开滚珠2实现旋转。

由于滚珠2位于通孔13内，因此当多边棱柱52的边数为奇数时，例如三棱柱、五棱柱时，螺母本体1的第一端11也相应地设置成三面、五面结构，从而在每一面开设通孔13以容置滚珠2。所有通孔13的轴线相交于多边棱柱52的轴线的同一点，以便于夹紧控制。

在优选的实施例中，本发明自锁紧紧固件还包括挡圈4，挡圈4螺合在螺母本体1的第二端12的底部，锁紧套圈3在螺母本体1的第一端11和挡圈4之间上下螺旋移动。

具体可参照图11所示，图11为由螺母本体1、滚珠2、锁紧套圈3和挡圈4组合形成的一种自锁螺母的剖视图。螺母本体1、滚珠2和锁紧套圈3可以为上文中的任意一种结构。在优选的实施例中，螺栓5的多边棱柱52为八棱柱，相应的螺母本体1的第一端11开设两个通孔13，该两个通孔13对应多边棱柱52的对边，下文将以这一结构对自锁螺母，以及本发明的自锁紧紧固件的锁紧和放松原理进行阐述。

挡圈4螺合在螺母本体1的第二端12的底部，用于限制锁紧套圈3相对于螺母本体1向下时的移动，防止滚珠2掉落。锁紧套圈3也可由弹性元件驱动上下移动。例如在螺母本体1的第一端11和第二端12之间设置环形的弹性元件，锁紧套圈3的第二端32的内壁34与弹性元件压缩接触，在弹性力的驱动下相对于螺母本体1上下移动。

由于设置了挡圈4，在放松状态时，锁紧套圈3最多下移到挡圈4的位置，使其阶梯内壁的第一级331与滚珠2齐平，从而既保证滚珠2在通孔13内具有移动空间，又因为挡圈4的限位不会继续下移，从而对滚珠2起到阻挡作用，使得滚珠2在沿通孔13的轴线向螺母本体1的外壁移动时会被锁紧套圈3的阶梯内壁的第一级331阻挡而不掉落。

图12为本发明的自锁紧紧固件在放松状态下的俯视图，图13为图12沿A-A线的剖视图。实现放松状态的方法为：将锁紧套圈3向螺母本体1的第二端12螺旋，使得锁紧套圈3下移到挡圈4位置限位。

需要注意，在剖视图中，未示出螺栓5相对螺纹端51的另一端操作端，这不应视为对本发明的限制。

在放松状态下，锁紧套圈3螺旋到挡圈4位置，使其阶梯内壁的第一级331与滚珠2的中心点O齐平。因在放松状态下阶梯内壁的第一级331限位滚珠2，而第二级332位于滚珠2下方不起限位作用，因此在图12中以虚线绘制第二级332。此时两滚珠2在通孔13内有向外移动的空间，两滚珠2拉开相应的距离，该距离即为锁紧套圈3的阶梯内壁的第一级331的内径R₁。由于R₁大于D+2R，即大于螺栓5的多边棱柱52的对角距离D与两滚珠的直径和2R之和，因此滚珠2并不会干涉多边棱柱52的旋转空间，使得螺栓5可以在螺母本体1的螺接空间15内自由转动。当螺栓5退出螺接空间15时，滚珠2在内侧会受到阻挡壁14的限制，在外侧会受到锁紧套圈3内壁的阻挡，因此不会掉落出来。

图14为本发明的自锁紧紧固件在锁紧状态下的俯视图，图15为图14沿B-B线的剖视图。实现锁紧状态的方法为：螺接螺母本体1与螺栓5后，也即实现螺母本体1与螺栓5之间的螺纹紧固后，将锁紧套圈3向螺母本体1的第一端11螺旋，使得锁紧套圈3的内壁，具体是阶梯内壁的第二级332限位通孔13中的滚珠2，使滚珠2被夹紧在锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332与螺栓5的多边棱柱52的侧面中点之间，从而锁紧螺栓5。

在锁紧状态下，锁紧套圈3向上移动到螺母本体1的台阶位置限位，该台阶位置即为螺母本体1的第一端11和第二端12之间的台阶。将锁紧套圈3的第二端32的内壁34设置为内径小于螺母本体1的第一端11的外径，即可使得锁紧套圈3在相对于螺母本体1上移到台阶位置时被限位。此时锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332与滚珠2的中心点O齐平，由于第二级332的内径R₂等于d+2R，即等于螺栓5的多边棱柱52的对边距离d与两滚珠的直径和2R之和，因此两滚珠2被锁紧套圈3的阶梯内壁的第二级332紧紧夹住，不能向外移动。并且螺栓5的多边棱柱52也紧贴滚珠2，这样，螺栓5要转动，必须是使滚珠2向外移动，由于滚珠2被锁紧套圈3限制不能外移，螺栓5就不能转动，达到锁紧的目的。此时，螺栓5与螺母本体1之间不仅有螺纹紧固力，还有锁紧套圈3通过滚珠2施加的夹持力，具备很好的放松锁紧效果。

使用本发明的自锁紧紧固件，一旦锁紧防松效果好，螺栓5无法推开滚珠2实现微小转动。在放松时松开锁紧套圈3，即可轻松拆卸。

综上，本发明的自锁紧紧固件及其锁紧方法通过螺栓、螺母本体、滚珠和锁紧套圈的相互作用，并配合挡圈，实现锁紧，防松效果好，可以适用在螺纹尺寸较大的场合；且本发明的自锁紧紧固件放松时容易操作，能够反复使用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种自锁紧紧固件，其特征在于，包括：

螺栓；

螺母本体，所述螺母本体具有第一端和与第一端相对的第二端，所述螺母本体的第一端的侧壁开设多个通孔，所述螺母本体的第二端的内壁与所述螺栓螺合；

滚珠，所述滚珠位于所述通孔内沿所述通孔的轴线移动；以及

锁紧套圈，所述锁紧套圈具有变化内径的内壁，随所述锁紧套圈螺接所述螺母本体的外壁，所述变化内径的内壁限位所述通孔中的所述滚珠，所述滚珠环向压紧所述螺栓。

2.如权利要求1所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述螺栓具有一螺纹端与所述螺母本体螺合，所述螺纹端延伸有一多边棱柱，所述多边棱柱随所述螺纹端的螺合与所述通孔齐平，以及

随所述锁紧套圈螺接所述螺母本体，所述变化内径的内壁干涉所述滚珠沿所述通孔的轴线的移动范围，所述滚珠占据所述多边棱柱的旋转空间，以锁紧所述螺栓。

3.如权利要求2所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述锁紧套圈具有第一端和与第一端相对的第二端，所述锁紧套圈的第二端的内壁与所述螺母本体的第二端的外壁螺合，所述锁紧套圈的第一端设置所述变化内径的内壁，所述变化内径的内壁自所述锁紧套圈的第一端向所述锁紧套圈的第二端内径逐渐变小。

4.如权利要求3所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述变化内径的内壁为阶梯内壁，所述阶梯内壁至少具有第一级和第二级，所述第一级在所述滚珠与所述多边棱柱的外接圆之间预留大于零的间距，所述第二级将所述滚珠相切在所述多边棱柱的侧面中点。

5.如权利要求2所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述多边棱柱的边数为奇数，所述通孔的数量和所述多边棱柱的边数一致，且所述多边棱柱的每一侧边对应一通孔；或者

所述多边棱柱的边数为偶数，所述通孔成对设置，成对的所述通孔对应所述多边棱柱的对边。

6.如权利要求5所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所有所述通孔的轴线相交于所述多边棱柱的轴线的同一点。

7.如权利要求2所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述滚珠与所述多边棱柱点接触，和/或

所述滚珠与所述锁紧套圈点接触。

8.如权利要求1所述的自锁紧紧固件，其特征在于，所述通孔的直径等于所述滚珠的直径。

9.如权利要求1所述的自锁紧紧固件，其特征在于，还包括挡圈，所述挡圈螺合在所述螺母本体的第二端的底部，所述锁紧套圈在所述螺母本体的第一端和所述挡圈之间移动。

10.一种锁紧方法，其特征在于，用于锁紧如权利要求1所述的自锁紧紧固件，所述锁紧方法包括：

螺接所述螺母本体与所述螺栓，随所述锁紧套圈向所述螺母本体的第一端螺旋，所述变化内径的内壁限位所述通孔中的所述滚珠，所述滚珠环向压紧所述螺栓。