CN109844331A - 高性能螺纹滚制和螺纹锁定紧固件 - Google Patents

Abstract

提供了一种螺纹滚制且自锁紧固件。螺纹滚制外螺纹沿紧固件的轴设置。其上还设置有非连续的核心螺纹。

Description

高性能螺纹滚制和螺纹锁定紧固件

技术领域

本公开涉及螺纹滚制紧固件，并且更具体地涉及螺纹滚制和螺纹锁定紧固件。

背景技术

高性能螺纹滚制紧固件(即在螺栓中形成内螺纹的紧固件)已经使用了许多年。类似地，螺纹锁定紧固件也已用作紧固件系统多年。与螺纹滚制紧固件或螺纹锁定紧固件的单独功能相关的现有紧固件的实例在例如题为BLANK FOR SELF-TAPPING FASTENER的美国专利号6089806、题为THREADED FASTENER SYSTEM的美国专利号5722808和题为SELF-LOCKING THREADED FASTENER的美国专利号4351626中描述，其内容在此通过引用并入。

图1是本领域目前已知的自锁紧固件和螺母组合100的示例性侧视图。紧固件包括头部105、无螺纹杆部分115和螺纹杆部分110。螺纹杆部分可操作地与螺纹螺母部件120相互作用以形成自锁紧固件组合。通常，螺纹部分110包括特殊的螺纹设计，其产生牢固的金属与金属的接触，并且在受到振动力时，用于防止紧固件和螺母相对于彼此横向移动以及紧固件的伴随松动。

图2是本领域目前已知的示例性螺纹滚制紧固件200的示例性侧视图。紧固件200包括具有基部210的头部205。杆225从其延伸，杆225具有螺纹部分215和螺纹滚制部分225。螺纹滚制部分225示范性地设计成在经由头部205向紧固件200施加适当的旋转力时在材料中形成适当的螺纹，如无螺纹螺母部件(未示出)。紧固件可如SAE-J1237 1979中所限定，其内容通过引用并入本文。

如上所述，具有自锁能力的紧固件在本领域中是已知的。类似地，螺纹滚制紧固件在本领域中也是已知的。然而，不存在既是螺纹滚制紧固件又是自锁紧固件的紧固件。希望具有两个特征的单个紧固件，因为它可简化设计选择。

发明内容

通过提供螺纹滚制且自锁紧固件(螺钉)克服了现有技术的所述缺点。螺钉(或其它紧固件)提供高性能的螺纹滚制能力以及机械锁定特征，其在基于螺钉螺纹的新颖设计的螺母(或其它材料)中的新形成的螺纹之间示范性地产生交替顺序干涉。锁定元件(核心螺纹)不同于依赖于位于配合表面处的压力的现有技术系统。相反，紧固件上的锁定元件通过在紧固件核心周围重新形成螺母螺纹材料而形成螺纹界面，以提供机械界面来抵抗由于施加到紧固件螺母组件的外(例如，振动)力而可能发生的松动倾向。

锁定元件包括核心螺纹，该核心螺纹具有的直径小于紧固件的外螺纹。核心螺纹沿紧固件的本体不连续。在操作中，锁定元件或核心螺纹使先前产生的内螺纹变形，这导致产生内部压力区域。这导致仅内螺纹的区段变形；然而，完全成形的外螺纹和内螺纹用作夹点，这产生内部锁定。在锁定元件使内螺纹的区段变形之后，紧固件的外螺纹将重新形成内螺纹。由于锁定元件不是连续的，故在移除紧固件时，外螺纹将使内螺纹重新形成为其原始形状，从而允许重复使用螺母部件。

当使用预攻螺母部件时，类似的原理适用。当插入紧固件时，外螺纹将遵循内螺纹，而锁定元件将使内螺纹变形。外螺纹将在插入和移除期间保持和重新形成内螺纹。

附图说明

在本文中关于附图描述了本发明的上述和其它优点，在附图中，相似的参考标记表示相同或基本相同的元件：

前面描述的图1是示例性自锁紧固件组件的侧视图；

前面描述的图2是示例性螺纹滚制紧固件的侧视图；

图3A是根据本发明的示范性实施例的示例性的螺纹滚制且自锁紧固件的侧视图；

图3B是示例性的螺纹滚制且自锁紧固件的侧视图，示出了根据本发明的示范性实施例的锁定元件(核心螺纹)的布置；

图4是示出根据本发明的示范性实施例的外螺纹和核心螺纹的示例性螺纹轮廓的图；

图5A是根据本发明的示范性实施例的示例性螺纹滚制且自锁紧固件的纵截面视图；

图5B是根据本发明的示范性实施例的示例性螺纹滚制且自锁紧固件的横截面视图；

图5C是根据本发明的示范性实施例的示例性螺纹滚制且自锁紧固件的横截面视图；

图6A是根据本发明的示范性实施例的紧固件的局部侧视图；

图6B是示例性紧固件的局部侧视图，示出了根据本发明的示范性实施例的核心螺纹的起点；

图6C是示出根据本发明的示范性实施例的核心螺纹的示例性紧固件的局部侧视图；

图6D是示出根据本发明的示范性实施例的核心螺纹的示例性紧固件的局部侧视图；

图7是示出根据本发明的示范性实施例的无螺纹螺母部件中的示例性紧固件的截面图；以及

图8是示出根据本发明的示范性实施例的螺纹螺母部件中的示例性紧固件的截面图。

具体实施方式

本发明提供了示例性的螺纹滚制且自锁紧固件。在紧固件上示范性地使用螺纹滚制外螺纹。包括核心螺纹(core threads)的多个新型锁定元件沿紧固件的杆在非连续位置处设置在外螺纹之间，以提供锁定功能。核心螺纹使螺母材料变形以提供自锁功能。外螺纹重新形成螺母的内螺纹，以使螺母能够重复使用。

图3A是根据本发明的示范性实施例的示例性紧固件300A的侧视图。紧固件300A示范性地包括具有基部310的头部305。从基部310，杆340沿紧固件的轴线延伸到紧固件端部325。沿杆340的部分设置有具有外螺纹的示例性螺旋形螺纹315。示范性地，螺旋形螺纹315包括用于如上面并入的SAE-J1237 1979中所限定的螺纹滚制螺钉的螺纹，并且可具有如通过引用并入本文中的IFI 510中限定的螺纹尺寸。轴340还示范性地包括渐缩引导入口部分320，其根据本发明的备选实施例可用于将紧固件设置在螺母部件(未示出)内。示范性地，示例性锁定元件(核心螺纹)330可沿杆340的具有螺旋形螺纹315的部分分散，以提供新颖的锁定能力，如下面进一步描述的。

如本领域技术人员将理解的，头部305示范性地包括适当的机构，以由诸如螺丝刀等工具接合，以在其上施加旋转力来用于从螺母部件插入/移除的目的。头部305可利用任何类型的机构来用于由工具接合。

杆340可具有基本上圆形的截面，或者可具有备选的截面，如具有三个叶的横截面，如在上面引用的美国专利号6089806中描述的那些。

图3B是根据本发明的示范性实施例的紧固件300B的示例性侧视图。如图3B所示，多个锁定元件330沿杆340设置。锁定元件示范性地体现为核心螺纹，在下面进一步描述。应该注意，用语锁定元件和核心螺纹可在本说明书内互换使用。根据本发明的示范性实施例，锁定元件330间隔设置，使得螺母部件将始终沿杆的长度接合。示范性地，锁定元件沿340定位，使得两个核心螺纹不会定位成比外螺纹315的螺距(即，相邻螺纹的顶部之间的距离)的大约两倍更接近。应当注意，这是示例性距离，并且在本发明的备选实施例中，锁定元件330之间的距离可大于和/或小于外螺纹的螺距的两倍。此外，虽然本说明书是按照锁定元件沿杆非连续分布而撰写的，但在本发明的备选实施例中，锁定元件可沿杆基本上均匀和/或连续地分布。因此，基于螺母部件的类型和厚度的设计选择，锁定元件330的数量和频率可在不同的紧固件之间变化。因此，图3A, B中锁定部件330的出现的描述和说明应仅视为示例性的。

图4是示出根据本发明的所示实施例的外螺纹315和核心螺纹330的示例性螺纹轮廓的图。两个螺纹之间的最低点以间距P彼此间隔开，即，在沿螺纹的任何点处，下一螺纹的相应位置将分开距离P。示范性地，外螺纹不具有完整三角形的截面，而是改为截头的。示范性地，非截头外螺纹的高度为P的高度的大约0.8660254。应当注意，在备选实施例中，外螺纹的高度可取决于设计选择而变化。因此，本文使用的高度应仅作为示例。

图4示出了三个量度值：

Tmax = 0.40714×P

T = 0.433013×P

Tmin = 0.37886 x P。

应注意，这些值是示范性的，并且可在本发明的备选实施例中变化。T示例性地是次螺距直径和主螺距直径对齐处的测量值。Tmax示范性地是T之上的大约1/2间距直径公差的次螺纹的上测量值。类似地，Tmin示范性地是T之下大约1/2间距直径公差的次螺纹的下测量值。

图5A是根据本发明的示范性实施例的示例性紧固件500A的示例性截面视图。图5A示出了沿直径线A-A的示例性紧固件的纵向视图。图5B是沿图5A的截面线B-B的示例性紧固件500B的侧视图。图5C是根据本发明的示范性实施例的紧固件沿图5A的线C-C的示例性截面视图500C。截面视图500B, C示出示例性外螺纹轮廓315以及锁定元件330。从示例性截面500B, C可看出，核心螺纹330沿杆的部分旋转并且不超过外螺纹315的直径。应注意，示例性截面500B, C具有示范性的三叶截面设计。应进一步注意，在本发明的备选实施例中，可利用不同的截面来实现本发明的目的。因此，三叶形截面的描述应仅视为示例性的。

这在本文描述的图6A-D中进一步示出。图6A是根据本发明的示范性实施例的紧固件的示例性侧视图和截面600A。截面视图605示出了可从图6A看到的外螺纹315的直径。在沿紧固件的特定点处，没有锁定元件。然而，在图6B中，锁定元件330已经开始出现在外螺纹315之间的空间内。如图6C所示，随着紧固件继续旋转，锁定元件330继续增大尺寸。这在图6D中继续，其中锁定元件330在外螺纹315之间达到其最大尺寸。

图7是根据本发明的示范性实施例插入了示例性紧固件的示例性无螺纹螺母部件705的截面视图。示出了示例性螺母705，而示出了螺母的截面视图，示出了无螺纹螺母部分705以及螺母部件705的内缘710。根据本发明的示范性实施例，螺纹315形成无螺纹螺母部件的适当内螺纹。如上所述，其它锁定元件330使无螺纹螺母部件变形以形成锁定机构。

图8是根据本发明的示范性实施例的插入具有内螺纹810的螺纹螺母部件805中的紧固件的示例性截面视图。示出锁定部件330使螺母部件805变形以形成锁定机构。

本说明书是按照本发明的各种示范性实施例撰写的。如本领域技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本文描述的实施例进行各种修改。因此，所描述的实施例应仅视为示范性的。

Claims (10)

1. 一种紧固件，包括：

头部，杆从所述头部沿第一轴线延伸，所述杆具有形成在所述杆上的螺纹滚制螺旋形螺纹；以及

一个或多个核心螺纹，其沿所述杆设置。

2.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述杆具有圆形截面。

3.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述杆具有的截面具有三个叶。

4.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述一个或多个核心螺纹沿所述杆大致间隔开螺母部件的宽度。

5.根据权利要求1所述的紧固件，其特征在于，所述一个或多个核心螺纹沿所述杆设置在所述螺纹滚制螺旋形螺纹的螺纹之间。

6.一种紧固件，包括：

杆，其沿第一轴线延伸，头部连接到所述杆的第一端部，所述头部垂直于所述第一轴线延伸，其中所述头部构造成接受驱动力；

第一螺纹，其沿所述杆从所述头部设置到所述杆的大致第二端部，所述第一螺纹构造成在螺母部件中形成内螺纹；

第二螺纹，其沿所述杆的一个或多个部分设置，当所述紧固件插入所述螺母部件中时，所述第二螺纹使所述螺母部件的材料形成为锁定机构。

7.根据权利要求6所述的紧固件，其特征在于，当移除所述紧固件时，所述第二螺纹使所述螺母部件的材料重新形成。

8.根据权利要求6所述的紧固件，其特征在于，所述第一螺纹是自攻螺纹。

9.根据权利要求6所述的紧固件，其特征在于，所述第二螺纹沿所述杆从所述头部到所述杆的第二端部基本上是周期性的。

10. 一种系统，包括：

紧固件，其具有设置在所述紧固件上的第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹是螺纹滚制螺纹，而所述第二螺纹是核心螺纹；以及

螺母部件，所述螺母部件在插入时由所述第二螺纹变形，使得所述紧固件和所述螺母部件锁定，并且其中所述螺母部件在移除时由所述第二螺纹重新形成。