CN110486368A - 联接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联接系统，包括虚线螺纹紧固件和具有螺纹孔的第一紧固件。第一紧固件具有位于第一紧固件的指向虚线螺纹紧固件的表面上的具有第二紧固件的至少一个行星齿轮以及周向支撑轨。行星齿轮被设置在虚线螺纹紧固件与周向支撑轨之间，这样使得行星齿轮可绕其轴线旋转。虚线螺纹紧固件被构造成进行旋转运动，这样使得虚线螺纹紧固件沿着其轴线移动穿过第一紧固件。行星齿轮和周向支撑轨在与虚线螺纹紧固件的旋转运动相反的方向上同时地旋转。

Description

联接系统

相关申请的引用

本申请要求2018年5月15日提交的德国专利申请第102018207462.3号的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种联接系统，用于经由螺栓联接(bolted joint)来紧固或组装多个部件或零件，特别是无螺纹部件。

背景技术

近来，轻质、高强度、纤维增强复合材料在汽车工业中变得越来越重要。特别是，人们对用轻质复合材料替代传统材料越来越感兴趣，其中不同的材料，例如用复合材料替代钢板，必须相互紧固或组装。

通常，采用联接需要高扭矩性能。然而，高扭矩通常需要高夹紧力，其中高夹紧力可能会损坏复合组件。因此，需要进一步改进耦接技术，特别是螺栓螺母耦接或紧固。

发明内容

本发明涉及一种用于紧固或组装部件或零件(例如钢板、复合材料和/或纤维增强材料)的联接系统。

本发明的一个方面涉及一种用于经由螺栓联接(bolted joint)来紧固或组装部件或零件(特别是无螺纹部件)的联接系统。术语“部件”是指任何材料、材料组合，如复合材料-钢、复合材料-复合材料或复合材料-铝。

根据本发明的示例性实施例，联接系统可以包括虚线螺纹紧固件(dashedthreaded fastener)。虚线螺纹紧固件可以是例如具有外螺纹或阳螺纹的螺栓。术语“虚线”指的是螺纹或螺旋螺纹可以特别是中断或者沿着螺纹具有规则间隔的凹陷，这样使得齿轮可以与虚线螺纹紧固件相互啮合、互锁或互连。

联接系统还可包括具有螺纹孔的第一紧固件。具有螺纹孔的第一紧固件可以是具有内螺纹或阴螺纹的螺母。第一紧固件可包括位于朝向虚线螺纹紧固件的表面上的具有第二紧固件的至少一个行星齿轮。换句话说，第一紧固件的面向虚线螺纹紧固件的头部的表面上可布置、安装或定位具有第二紧固件的至少一个行星齿轮。第二紧固件可以平行于虚线螺纹紧固件的纵向范围定向。具有第二紧固件的至少一个行星齿轮可以是行星齿轮的组成部分，这样使得第二紧固件也可进行旋转运动。第二紧固件可以与至少一个行星齿轮以轴对称的方式旋转。

所描述的虚线螺纹紧固件可以提供两种功能。一个功能由具有螺纹孔的第一紧固件和虚线螺纹紧固件的相应螺纹提供。虚线螺纹紧固件的螺纹内规则间隔的中断或凹陷可以基于与具有第二紧固件的至少一个行星齿轮相互作用的螺纹而实现作为斜齿轮的第二功能。

此外，联接系统可包括周向支撑轨。周向支撑轨可以构造成在与虚线螺纹紧固件相反的方向上或者在与该具有第二紧固件的至少一个行星齿轮相同的方向上旋转。周向支撑轨和行星齿轮可以相对于第一紧固件的表面基本上布置在同一平面上。周向支撑轨可以是与该具有第二紧固件的至少一个行星齿轮以及虚线螺纹紧固件相互作用的齿轮。周向支撑轨可以具有指向或朝向该具有第二紧固件的至少一个行星齿轮延伸的齿。

虚线螺纹紧固件和具有螺纹孔的第一紧固件相互作用，其中虚线螺纹紧固件可以在第一紧固件的螺纹孔中旋转。因此，可以通过附加工具防止第一紧固件旋转，反之亦然。具有第二紧固件的至少一个行星齿轮可以设置在虚线螺纹紧固件与周向支撑轨之间，以允许至少一个行星齿轮绕其轴线旋转。如上所述，虚线螺纹紧固件和具有螺纹孔的第一紧固件相互作用。因此，安装在第一紧固件表面上的具有第二紧固件的至少一个行星齿轮也可以通过相应的齿轮齿与虚线螺纹紧固件和周向支撑轨相互作用。

虚线螺纹紧固件可以构造成进行旋转运动，以允许虚线螺纹紧固件沿着其轴线移动穿过具有螺纹孔的第一紧固件。具有第二紧固件的至少一个行星齿轮和周向支撑轨可以在与虚线螺纹紧固件的旋转运动相反的方向上同时旋转。

具体而言，本发明的思想是提供一种联接系统，以更有效地将部件彼此紧固或组装，同时减小高扭矩。因此，可以有效地减小轴向夹紧力。例如，可以减小或防止侧向剪切力。

例如，第二紧固件可以更容易地拧入相应的部件中，同时减小夹紧力，由此第二紧固件可以在被紧固的部件中形成其自身的螺纹。这可以通过虚线螺纹紧固件和具有第二紧固件的至少一个行星齿轮的不同传动比来实现，这是因为紧固件和齿轮在接合处具有相同的速度，否则齿轮齿将彼此穿透。由于基于具有第二紧固件的至少一个行星齿轮的附加耦接，可以减小、防止或消除相应联接部上的夹紧力。

根据示例性实施例，虚线螺纹紧固件和具有第二紧固件的至少一个行星齿轮之间的传动比使得第二紧固件在相反方向上的旋转大于虚线螺纹紧固件的旋转运动。换句话说，虚线螺纹紧固件的直径大于具有第二紧固件的至少一个行星齿轮的直径。因此，高扭矩耦接的夹紧力可以减小，这是因为紧固或组装的部件彼此布置成使得可以防止部件之间相对旋转。由于可以有效地减小部件之间的自由度，因此通过接合系统的结构可以减小或防止为了将相应部件推到一起而必须增加的夹紧力。例如，自由度可以为零。

根据另一示例性实施例，具有螺纹孔的第一紧固件可以包括至少两个或三个镜像对称布置的行星齿轮，其中每个行星齿轮可以包括第二紧固件。因此，可以防止联接或组装的部件改变定位或转动。具体而言，由于第二紧固件可以同时进入或拧入相应的部件中，因此该构造可以支持无螺纹部件紧固或组装。具有第二紧固件的行星齿轮也可以理解为联接系统的组成部分。

根据另一示例性实施例，第二紧固件可以具有锐角的尖端。尖端的锐角可以构造成使得第二紧固件更平滑地进入无螺纹部件。例如，锐角可以在大约10°至30°之间的范围内，优选在15°至25°之间。另外，第二紧固件可以相应地具有螺旋形状或盘旋形状。第二紧固件可以是例如螺钉，其中第二紧固件可以在被紧固的相应部件中形成其自身的螺纹。因此，第二紧固件可以更容易地被引入无螺纹部件中。

根据另一示例性实施例，具有螺纹孔的第一紧固件可以包括内支撑轨，其中内支撑轨具有突起，并且突起适配于螺纹紧固件的凹槽中。凹槽可沿虚线螺纹紧固件单轴地(uniaxial)延伸，其中内支撑轨可构造成传导或传递虚线螺纹紧固件的旋转运动。根据该示例性实施例，虚线螺纹紧固件可以由具有凹槽的螺纹紧固件代替，这是因为具有第二紧固件的至少一个行星齿轮的旋转可以经由具有突起的内支撑轨传导。也就是说，内支撑轨可以围绕螺纹孔，其中内支撑轨的齿轮齿可以与至少一个行星齿轮相互作用。内支撑轨的齿轮齿可以可朝向具有第二紧固件的至少一个行星齿轮定向。

根据另一示例性实施例，第一紧固件可包括连接元件，具有第二紧固件的至少一个行星齿轮安装在该连接元件上并可旋转。基于连接元件，至少一个行星齿轮可以定位或安装在第一紧固件上。具有第二紧固件的至少一个行星齿轮可以包括与虚线螺纹紧固件和/或第一紧固件不同的材料。例如，具有第二紧固件的至少一个行星齿轮可以包括高强度钢或硬化回火钢。因此，可以实现更稳定的螺栓联接。

根据又一示例性实施例，周向支撑轨可以布置或安装在第一紧固件的表面上。因此，可以提供节省空间的联接系统。周向支撑轨是另一支撑工具的一部分。换句话说，周向支撑轨可以在紧固或组装部件或零件之后被移除，但是用于操作联接系统。另一支撑工具也可以固定第一紧固件。因此，虚线螺纹紧固件可以在第一紧固件内旋转。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述。下面使用示意性附图中所指定的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：

图1A-图1D示出了根据本发明第一示例性实施例的在紧固或组装部件期间的联接系统；

图2示出了根据本发明第一示例性实施例的联接系统的虚线螺纹紧固件；

图3示出了根据本发明第一示例性实施例的在操作期间虚线螺纹紧固件、行星齿轮和周向支撑轨的旋转运动；

图4示出了根据本发明第二示例性实施例的联接系统的俯视图；

图5示出了根据本发明第三示例性实施例的联接系统的俯视图；

图6A和图6B示出了根据本发明第四示例性实施例的联接系统；

图7示出了根据本发明第五示例性实施例的联接系统；

图8示出了根据本发明第六示例性实施例的联接系统；

图9示出了根据本发明示例性实施例的基于联接系统的紧固或组装的部件；

图10示出了根据本发明示例性实施例的图9(特别是关于行星齿轮)的放大视图。

除非另有说明，附图中相同的附图标记或符号表示相同元件。

具体实施方式

应当理解，在此使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的”或其他类似术语包括广义的机动车辆，例如：包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车；包括各种船只和船舶的水运工具；飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从除石油之外的资源获得的燃料)。

本文中使用的术语仅用于描述特定的实施例，而非旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任何和所有组合。

除非上下文中特别说明或显而易见，如本文所用，否则术语“大约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“大约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文中另有明确说明，否则本文提供的所有数值均由术语“大约”修饰。

图1A–图1D示出了根据本发明第一示例性实施例的在紧固或组装部件期间的联接系统。图1A示出了用于经由螺栓联接来紧固或组装部件或零件(特别是无螺纹部件C1、C2)的联接系统100。第一部件C1可以是钢板，而第二部件C2可以是复合板。

此外，联接系统100可以包括虚线螺纹紧固件10(也参见图2)、具有螺纹孔16的第一紧固件15。虚线螺纹紧固件10可以是具有外螺纹或阳螺纹的螺栓。具有螺纹孔16的第一紧固件15可以是具有内螺纹或阴螺纹的螺母。具有螺纹孔16的第一紧固件15可以包括具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3。具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以布置、安装在第一紧固件15的表面17上或在表面17上进行调节。至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以指向虚线螺纹紧固件10。

联接系统100还可包括周向支撑轨30，其中至少一个行星齿轮G1、G2、G3可设置在虚线螺纹紧固件10与周向支撑轨30之间，使得至少一个行星齿轮G1、G2、G3可绕其轴线22旋转(也参见图3、4和5)。虚线螺纹紧固件10可以构造成进行旋转运动M1，以使虚线螺纹紧固件10沿着其轴线移动穿过具有螺纹孔16的第一紧固件15。至少一个行星齿轮G1、G2、G3和周向支撑轨30可以构造成在与虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1相反的方向M2上同时旋转(见图3)。

在图1A至图1D中，周向支撑轨30可经由另一支撑工具31受引导。因此，周向支撑轨30可以是另一支撑工具31的一部分，或者可以是联接系统100的一部分。另一支撑工具31可用于将具有螺纹孔16的第一紧固件15固定(未示出)。

在图1B和图1C中，虚线螺纹紧固件10可构造成围绕其轴线旋转，并沿着轴线移动穿过第一紧固件15的螺纹孔16和第二紧固件20。周向支撑轨30可以构造成在与虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1相反的方向M2上同时旋转。虚线螺纹紧固件10和至少一个行星齿轮G1、G2、G3之间的传动比使得第二紧固件在相反的方向M2上的旋转大于虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1。

在图1D中，第二紧固件可以拧入相应的部件或板C1、C2。基于上述联接系统100的构造，可以有效地减小高扭矩联接的轴向夹紧力。例如，可以相应地减小或防止侧向剪切力。

图2示出了根据本发明第一示例性实施例的联接系统100的虚线螺纹紧固件。联接系统100可包括虚线螺纹紧固件10。术语“虚线(dashed)”表示螺纹11或螺旋螺纹可以是中断的，或者可以包括沿着螺纹11规则地间隔的凹陷12，使得至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以与虚线螺纹紧固件10相互啮合、互锁或互连。虚线螺纹紧固件10也可以同时与第一紧固件15相互作用，这是因为沿着螺纹11的凹陷12可以沿着虚线螺纹紧固件10的相同纵向轴线L1布置，其中纵向轴线L1平行于虚线螺纹紧固件10的纵向范围而延伸(见图3)。虚线螺纹紧固件10还可以包括头部13，并且第二紧固件20可以指向虚线螺纹紧固件10的头部13。

图3示出了虚线螺纹紧固件10、行星齿轮G1、G2和G3以及周向支撑轨30在操作期间的旋转运动。如图3所示，虚线螺纹紧固件10可以设置在螺纹孔16中或插入螺纹孔16中。行星齿轮G1、G2和G3可旋转地布置或安装在第一紧固件15的表面17上。

图3中的虚线螺纹紧固件10可以构造成绕其轴线旋转并沿着轴线移动穿过第一紧固件15的螺纹孔16，例如顺时针方向。第二紧固件20以及周向支撑轨30可以构造成在与虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1相反的方向M2上同时旋转，即逆时针旋转。虚线螺纹紧固件10和具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3之间的传动比使得第二紧固件在相反的方向M2上的旋转大于旋转运动M1。

换句话说，虚线螺纹紧固件10的直径D1大于具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3的直径D2。如此，由于可以用第二紧固件来紧固或组装部件，因此可以减小、防止或消除紧固或组装期间的夹紧力。具体而言，可以有效地减小高扭矩联接的轴向夹紧力。

图4示出了根据本发明第二示例性实施例的联接系统100的俯视图。在本发明的另一示例性实施例中，周向支撑轨30可以布置或安装在第一紧固件15的表面17上。因此，可以以节省空间的方式提供联接系统。

如图4所示，具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以设置在虚线螺纹紧固件10与周向支撑轨30之间，使得至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以绕其轴线22旋转，并且虚线螺纹紧固件10构造成进行旋转运动M1，使得虚线螺纹紧固件10沿着其轴线移动穿过具有螺纹孔16的第一紧固件15。至少一个行星齿轮G1、G2、G3和周向支撑轨30可以构造成在与虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1相反的方向M2上同时旋转(如图3所示)。

在图4中，第一紧固件15可包括三个镜像对称布置的行星齿轮G1、G2、G3。行星齿轮G1、G2、G3中的每一个可以包括第二紧固件20。因此，可以防止联接或组装的部件C1、C2改变定位或转动。

图5示出了根据本发明第三示例性实施例的联接系统的俯视图。图5基于图4，不同之处在于，周向支撑轨30可以布置成与三个镜像对称布置的行星齿轮G1、G2、G3相互作用，而非布置在第一紧固件15的表面17上。换句话说，周向支撑轨30围绕第一紧固件15而不与其接触。例如，周向支撑轨30可以是另一支撑工具31的一部分或与另一支撑工具31形成一体(如图1A至图1D所示)。因此，例如，联接系统100可以允许跨越更大的螺栓联接区域。如图5所示，具有相应紧固件20的三个镜像对称布置的行星齿轮G1、G2、G3可以至少部分地布置在第一紧固件的表面17上。

图6A和图6B示出了根据本发明第四示例性实施例的联接系统，其中图6B示出了图6A的俯视图。联接系统100可以基于图1A至1D的联接系统100，不同之处在于具有螺纹孔16的第一紧固件15包括内支撑轨2，其中内支撑轨2具有突起3，且突起3适配于虚线螺纹紧固件10的凹槽4中。凹槽4可沿虚线螺纹紧固件10单轴地延伸，其中内支撑轨2可构造成传导或传递虚线螺纹紧固件10的旋转运动M1。根据该示例性实施例，虚线螺纹紧固件10可以由具有凹槽4的螺纹紧固件10’(例如，带有凹槽4的螺栓)代替，这是因为至少一个行星齿轮G1、G2、G3的在相反的方向M2上的旋转可以经由具有突起3的内支撑轨2传导。换句话说，内支撑轨2可以围绕螺纹孔16，或者可以被限制于螺纹孔16的内直径(例如，内支撑轨2的尺寸可以被限制为对应于螺纹孔16的内直径)。另外，内支撑轨2的齿轮齿可以与至少一个行星齿轮G1、G2、G3相互作用。特别地，内支撑环2的齿轮齿可以朝向具有第二紧固件20的至少一个行星齿轮G1、G2、G3定向。

换句话说，至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以设置在内支撑轨2与周向支撑轨30之间，使得至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以绕其轴线22旋转(也参见图7和图8)。如图6B所示，突起3可以设置在虚线螺纹紧固件10或螺纹紧固件10’的凹槽4中。

图7示出了根据本发明第五示例性实施例的联接系统。图7的联接系统100基于图6A和图6B，示出了相应部件(即虚线螺纹紧固件10或螺纹紧固件10’，三个镜像对称布置的行星齿轮G1、G2、G3和周向支撑轨30以及内支撑轨2)的齿轮齿的定向。

图8示出了根据本发明第六示例性实施例的联接系统。图8的联接系统100基于图7，其中周向支撑轨30可以是另一支撑工具31的一部分。另一支撑工具31可以构造成固定第一紧固件15。

图9示出了基于联接系统的紧固或组装的部件。如图9所示，第二紧固件20可构造成紧固或组装部件C1、C2。根据所描述的联接系统100，可以有效地减小高扭矩联接的轴向夹紧力。

图10示出了图9的关于行星齿轮的放大视图。如图10所示，第一紧固件15可包括连接元件18，至少一个行星齿轮G1、G2、G3可安装在该连接元件上并可旋转。基于连接元件18，至少一个行星齿轮G1、G2、G3可以更容易地定位或安装在第一紧固件15上。因此，连接元件18可以布置在第一紧固件15的表面17上。

另外，第二紧固件20可包括尖端23，其中尖端23具有锐角。尖端23的锐角允许第二紧固件20更平滑地进入无螺纹部件C1、C2。例如，锐角可以在大约10°至30°之间的范围内，优选在大约15°至25°之间。第二紧固件20还可以形成为螺旋形状或盘旋形状24。特别地，第二紧固件20可以是螺钉，其中第二紧固件20可以在被紧固的相应部件C1、C2中形成螺纹。因此，第二紧固件20可以更容易地被引入部件C1、C2中。

尽管已经分别结合部件或零件描述了本文所述的联接系统，但是对于本领域技术人员来说，应清楚明确地理解，这里所述的联接系统可以应用于各种紧固或组装物体。通常，本申请旨在涵盖本文所讨论的特定实施例的任何修改或变化。

附图标记列表

100、联接系统；

C1，C2、部件；

2、内支撑轨；

3、突起；

4、凹槽；

10、虚线螺纹紧固件；

11、螺纹；

12、凹陷；

13、头部；

15、第一紧固件；

16、螺纹孔；

17、第一紧固件的表面；

18、连接元件；

G1；G2；G3、行星齿轮；

20、第二紧固件；

22、第二紧固件的轴线；

23、尖端；

24、螺旋形状或盘旋形状；

30、周向支撑轨；

31、另一支撑工具；

L1、纵向轴线；

M1、旋转运动；

M2、与旋转运动M1相反的方向；

D1、虚线螺纹紧固件的直径；

D2、具有第二紧固件的行星齿轮的直径。

Claims (10)

1.一种联接系统，用于经由螺栓联接来紧固或组装多个部件，该联接系统包括：

虚线螺纹紧固件；

具有螺纹孔的第一紧固件，其中所述第一紧固件包括位于所述第一紧固件的指向所述虚线螺纹紧固件的表面上的具有第二紧固件的至少一个行星齿轮；和

周向支撑轨，

其中所述至少一个行星齿轮被设置在所述虚线螺纹紧固件与所述周向支撑轨之间，这样使得所述至少一个行星齿轮能够绕其轴线旋转，

其中所述虚线螺纹紧固件被构造成为进行旋转运动以使所述虚线螺纹紧固件沿着所述轴线移动穿过所述第一紧固件，并且

其中所述至少一个行星齿轮和所述周向支撑轨被构造成在与所述虚线螺纹紧固件的旋转运动相反的方向上同时地旋转。

2.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述虚线螺纹紧固件和所述至少一个行星齿轮之间的传动比使得所述第二紧固件在所述相反的方向上的旋转大于所述虚线螺纹紧固件的旋转运动。

3.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述第一紧固件包括至少两个镜像对称布置的行星齿轮，其中每个行星齿轮包括所述第二紧固件。

4.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述第二紧固件包括具有锐角的尖端。

5.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述第二紧固件形成为螺旋形状。

6.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述第一紧固件包括具有突起的内支撑轨，并且所述突起适配于所述虚线螺纹紧固件的凹槽中。

7.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述第一紧固件包括连接元件，具有所述第二紧固件的所述至少一个行星齿轮被安装在所述连接元件上并且能旋转。

8.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述至少一个行星齿轮由与所述虚线螺纹紧固件和所述第一紧固件不同的材料形成。

9.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述周向支撑轨被安装在所述第一紧固件的所述表面上。

10.根据权利要求1所述的联接系统，其中，所述周向支撑轨与另一支撑工具一体形成。