CN110945255B - 一种主动锁闭紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动锁闭紧固件，包括：‑螺丝（1），所述螺丝螺纹部分（11）具有盲孔（110）和凹槽（111）；‑螺母（2），具有夹持部分（21）；‑盖子（3）；‑销钉（4）。盖子（3）具有旨在与夹持部分（21）啮合的紧固部分（31）和旨在与盲孔（110）配合以防止所述盖子相对于螺丝（1）旋转的锁闭部分（32）。锁闭部分（32）还具有开口（322），该开口（322）适于允许销钉（4）插入所述开口和凹槽（111），以将螺丝（1）和盖子（3）保持在开口和凹槽之间。

Description

一种主动锁闭紧固件

技术领域

本发明属于机械紧固件领域，具体涉及一种主动锁闭紧固件。

背景技术

通过螺纹紧固件结构系统来进行固定，在使用过程中很容易产生紧固件松动问题，这种问题通常是由于振动造成的。主动锁闭装置能用来解决此类问题。

目前可以使用制动线来防止因振动而产生的紧固件松动问题。此类制动线的缺点在于，无法充分限制紧固件的松动范围。

日本专利申请JP 3629486公开了一种主动锁闭紧固件。所述紧固件包括螺丝、螺母和盖子。所述盖子包括呈星形多边形截面、具有M个合适顶点以便与所述螺母接合的底部，还包括与所述螺丝啮合部分相结合的顶部。所述啮合部分具有星形多边形截面，具有N个顶点。在底部和所述螺母之间设置角距离，在顶部和所述螺丝啮合部分之间设置角距离，以便能根据M和N的最大公约数确定所述盖子位置数量，让所述盖子与所述螺丝和所述螺母相接合。可根据M和N的最小公倍数和180°之间的比值来求出角距离的总和。

为了限制所述紧固件的松动，必须具有尽可能小的角距离。因此，M和N的最小公倍数应尽量选取较大的值。因此，所述紧固件特别适合于螺丝/螺母组件，从而能获得尽可能小的最大公约数。

该项发明的一个缺点在于，自第一次试验开始，在限定位置数量的情况下，盖子无法同时与螺丝和螺母相接合，并且要视M和N的数值而定。因此，必须取掉盖子，让盖子发生塑性变形，再重新与螺丝和螺母相接合。

此外，应在不增加紧固件松动概率的基础上，来限制盖子与紧固件接合处的位置数量。

所述紧固件的另一个缺点在于，由于盖子与螺母槽部的压接，以及采用拉轮器进行拆卸可能会损坏盖子的缘故，紧固件的使用次数有限，只能使用大约两次或三次。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的问题。

本发明涉及一种盖子，用来接收销钉，从而保证主动锁闭紧固件，所述紧固件的组成包括：

-螺丝，所述螺丝沿纵轴延伸，具有螺纹部分，所述螺纹部分具有：

- -盲孔，所述盲孔沿着所述纵轴延伸，具有内壁，其中具有至少一个第一防旋转部件；

- -凹槽，位于所述螺纹部分自由端附近；

-螺母，具有基本上呈管状的夹持部分，所述夹持部分具有角周期ω，所述夹持部分外壁包括旋转螺母驱动装置；

所述盖子沿主轴延伸，安装好之后，基本上与纵轴重合，所述盖子其特征在于，包括：

-紧固部分，基本上呈管状，具有相应的内壁，能将夹持部分放入所述紧固部分内，当所述夹持部分被放入所述紧固部分时，能让所述螺母围绕所述紧固部分进行相对旋转运动，在围绕纵轴旋转时，具有角振幅φ；

-锁闭部分具有：

- -接合销，用于插入盲孔内，所述接合销沿着主轴延伸，并具有至少一个第二防旋转部件，所述第二防旋转部件设置在接合销外表面上，用于与盲孔的第一防旋转部件配合，从而形成滑动连接；

- -开口，用于接收销钉，至少一个所述盲孔和所述接合销的第一防旋转部件和第二防旋转部件，具有角周期θ、β；使得所述盲孔和所述接合销的第一防旋转部件和第二防旋转部件中的其中一个部件分别包括360/θ或者360/β个齿槽；另一个部件至少具有一个齿状部；

且角振幅φ至少等于：

-角周期θ、β；前提是两个部件中只有一个部件具有角周期性；

-至少等于两个角周期θ、β；前提是两个部件中均具有角周期性；

而且所述紧固部分和锁闭部分连为一体且相互固定。

在一个实施例中，如果两个部件中只有一个部件具有角周期性，则选用角周期θ、β；如果两个防旋转部件均具有等于ω/p的角周期性，其中p为大于或等于2的自然整数，则选用两个角周期θ、β中较小那个数。

在一个实施例中，接合销被固定到至少一个支撑件上，所述支撑件被固定到锁闭部分其余部分上。

在一个实施例中，至少一个支撑件为托盘，所述托盘能封闭锁闭部分的自由端。

在一个实施例中，开口为切口。

在一个实施例中，开口为长方形孔。

本发明还涉及一种主动锁闭紧固件，包括：

-螺丝，该螺丝沿纵轴延伸，具有螺纹部分，所述螺纹部分包括：

- -盲孔，所述盲孔沿着所述纵轴延伸，具有内壁，其中具有至少一个第一防旋转部件，所述至少一个第一防旋转部件沿着所述纵轴在内壁旋转，具有角周期θ；

- -凹槽，位于所述螺纹部分自由端附近；

-螺母，具有基本上呈管状的夹持部分，所述夹持部分外壁具有旋转螺母驱动装置，所述紧固件还包括：

-本发明某一实施例中所述的盖子，其接合销与盲孔配合，从而能将沿着螺丝旋转的所述盖子固定起来；

-相匹配的销钉，可插入螺丝凹槽内以及插入盖子开口内，从而能将所述螺丝和所述盖子固定在中间。

在实施例中：

-所述螺母为十二角螺母，其星形多边形截面，具有等于30°的角周期ω。

-所述盲孔内壁的横截面为星形多边形截面，其角周期θ等于15°。

-所述盖子的接合销，包括十二个齿状部，其横截面的角周期等于30°。

在一个实施例中，销钉为骑马钉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例的参考附图。

图1a为根据本发明的主动锁闭紧固件绘制的等距视图，所述紧固件能在本发明的实施例中固定结构系统。

图1b为图1a所述实施例中主动锁闭紧固件的等距视图，包含沿着紧固件纵断面切割的剖面图。

图2a为图1a所述实施例中紧固件螺丝螺纹部分的等距视图（螺丝的螺纹不具有代表性）。

图2b为图1a所述实施例中螺丝的横截面视图。

图3a为第一种配置的紧固件截面图，当盖子安装在螺栓上时，所述截面位于盖子紧固部分所在位置（螺丝的螺纹不具有代表性）。

图3b为第二种配置的紧固件截面图，当盖子安装在螺栓上时，所述截面位于盖子紧固部分所在位置（螺丝的螺纹不具有代表性）。

图4a为紧固件图1a所示实施例中的盖子等距视图。

图4b为紧固件图1a所示实施例中的盖子紧固部分所在区域的横向剖面视图。

图5为螺纹部分、夹持部分、接合销和紧固部分相对位置的示意图，在盖子所在位置，能与螺栓相啮合。

图6为螺纹部分、夹持部分、接合销和紧固部分相对位置示意图，在盖子所在位置，能与螺栓相啮合，在某些可变实施例中，螺母为六角螺母。

图7为螺纹部分、夹持部分、接合销和紧固部分相对位置的示意图，在盖子所在位置，能与螺栓相啮合，在某些可变实施例中，接合销具有两个完全相反的齿状部。

图8为盖子的等距视图，在所述实施例中，开口为切口，支撑件为支撑件分支系统。

这些附图为所建议的原理图，方便更好地理解本发明内容，无需按比例进行绘制。

具体实施方式

在整个说明书中，角度以单位度来表示。

如图1a和1b所示，本发明的一种主动锁闭紧固件包括：

-紧固件，其中包括螺丝1和螺母2，用于在两个结构部件之间保持固定状态，从而形成结构系统5；

-盖子3；

-销钉4。

螺丝1沿纵轴△延伸，并在第一端具有螺丝头10，在第二端具有螺纹部分11。螺纹部分11具有通孔110，在所示实施例中具有盲孔，并沿着轴线延伸，并在第二端开口。在图2a和2b中所示的实施例中，通孔110基本上呈圆柱形，具有星形多边形截面，形成齿槽1100和齿状部1101系统，从而形成第一防旋转部件。在所述实施例中，通孔110在轴线△附近具有角周期θ，周期值等于15°，也就是说，通孔具有二十四个齿状部1101和二十四个齿槽1100。在第二端附近，螺纹部分同样包括一个呈U型的齿槽111。

如图3a和3b所示，螺母2具有基本上呈管状的夹持部分21，当螺母2安装在螺丝1上时，所述螺母沿纵轴△延伸。螺母2的内壁具有螺纹，以便于能拧到螺丝1的螺纹部分11上。夹持部分21的外壁基本上呈圆柱形，具有星形多边形截面，围绕纵轴△旋转，具有角周期ω。在所述实施例中，螺母2为十二角螺母。夹持部分21围绕纵轴△旋转，具有角周期ω，周期值等于30°。

如图1a、1b、4a和4b所示，盖子3为沿着主轴△1延伸的部件，在安装上紧固件之后，基本上与轴△重合，其中包括紧固部分31以及锁闭部分32，所述两个部件连为一体并相互固定，并在必要时采用附图中所示的圆台形连接部分33进行连接。附图所示连接部分33的外观并无限制性，可以呈多种形式。

紧固部分31为管状部件，其外壁呈圆柱形，轴线为主轴△1，呈圆形截面，其内壁呈圆柱形，轴线为主轴△1，呈星形多边形截面。内壁角周期α，基本上等于螺母2夹持部分21外壁的角周期ω。在所述实施例中，围绕轴△1旋转的内壁，其角周期α等于30°。需选择紧固部分31的尺寸，以便于夹持部分21至少可以局部插入所述紧固部分内，且留有安装缝隙。此外，沿着其轴线旋转的所述紧固部分，其角位移φ等于角周期θ，即等于15°。

在可变实施例中，通孔110的齿状部1101和齿槽1100的数量可以更大，举个例子，其数量可以为四十八个。角周期θ则可以为7.5°，盖子3紧固部分31相对于螺母2夹持部分的角位移φ，同样等于7.5°。反之，通孔的齿状部1101和齿槽1100的数量也可以更少，比如，其数量可以等于十二个。角周期θ则可以为30°，紧固部分31相对于螺母2夹持部分的角位移φ，同样等于30°。

当齿状部1101数量较少，而角位移φ较大时，虽然可以一直保持主动锁闭功能，但盖子的机械性能将会降低。当齿状部1101数量极大，而角位移φ较小时，虽然可以显著提高机械强度，但是因大量生产齿槽1100和齿状部1101所需精度的缘故，会增加螺丝的生产成本。

锁闭部分32为空心体，基本上呈管状，沿纵轴△1延伸，所述锁闭部分通过第一端与紧固部分31相连，并通过托盘320与第二端相连。

锁闭部分32同样包括接合销321，其形状与通孔110形状互补。在图4a所示的实施例中，接合销321呈圆柱形，具有星形多边形截面，形成齿槽3210和齿状部3211系统，并形成第二防旋转部件。接合销321与支撑件相连。在图4a所示的实施例中，支撑件为托盘320，接合销321从托盘320内壁沿着主轴△1所在方向延伸。利用沿主轴△1旋转的接合销321的角周期β，将齿状部3210分开。在所述实施例中，角周期β等于30°，这就意味着接合销包含十二个齿状部3210以及十二个齿槽3211。

在可变实施例中，接合销321的齿状部3210数量至少可等于一个，而最大值等于通孔齿槽的最大数量，从而能让接合销一直都能放入通孔110内。

锁闭部分32同样包括开口322系统；所述开口可以为孔洞或者切口。在图4a所示的实施例中，开口322为长方形孔，所述开口所在的中间平面，在纵向上基本上垂直于所述第一盖的主轴△1。开口322的尺寸适当，可便于将销钉4放入所述开口内。在图8所示的实施例中，开口322为切口。

紧固部分31和锁闭部分32同样可具有相同的外径，以便于连接部分与夹持部分和锁闭部分具有相同的外径。同样地，盖子3至少在其中一个外壁上具有紧固部分31、锁闭部分32和/或相应部分的连接部分33，以便按照可夹持背对圆柱形壁面或者突起部分的空心体的方式，来夹持盖子。

可按照下述方式来使用本发明所述的紧固件。

首先，将螺母2安装在螺丝1上，从而能以理想的力矩，以紧固的方式来固定结构系统。

随后，将盖子3的紧固部分31与螺母2的夹持部分21对齐，从而能让所述紧固部分能在所述夹持部分上进行局部滑移。

随后，如果接合销321未处于通孔110内，则需要沿着主轴△1旋转盖子3，从而能让所述接合销进入所述通孔内。

紧固部分31相对于夹持部分21的角位移φ等于θ，从而能以向左或向右旋转盖子3的方式，将接合销321插入通孔110内，而无需拧开螺母2的所述盖子。

通孔110中齿槽1100的数量，是接合销321中的齿槽数量的两倍，但是没有齿状部3210，无需旋转螺母便可将盖子3安装在正确的位置，位置数量需要取最大值。在本实施例中，通孔具有二十四个齿槽，因此就存在二十四个位置，在这些位置无需旋转螺母便可正确安装盖子3。

在可变实施例中，接合销齿状部3210的数量，可能和通孔内齿槽1100的数量相等，这并不影响盖子的机械性能。

因此，可以采用标称紧固力矩，将螺母2紧固在螺丝1上，随后放置盖子3，从而将螺母2固定在能限制角度间隙松动的位置。

图5给出了安装完盖子3后与螺丝1、螺母2、紧固部分31以及接合销321相关的位置原理示意图。

安装完盖子3之后，骑马钉型销钉4，需要插入开口322内，并插入螺纹部分11的凹槽111内，从而能将盖子3紧固在螺丝和螺母上，从而锁闭紧固件。

需要注意如下补充内容：

-在将盖子3局部安装在螺母2上之后，既能沿着纵轴△正向旋转所述盖子，也能反向旋转所述盖子；

-不论螺母2相对于螺丝1方向如何，均可安装好盖子3，而无需考虑接合销321星形多边形截面相对于紧固部分31内壁的星形多边形截面的方向；

-夹持部分21和紧固部分31的角周期ω和α无需相等。举个例子，前文所述的盖子3能按照如图6所示的方式与六角螺母匹配。总体而言，角周期α等于所述通孔的所述角周期θ的整数倍；

-接合销321的功能在于，能停止盖子3相对于螺丝1的旋转，接合销321和螺丝1具有一定的角度间距θ的角度位置即可。举个例子，其中一颗螺丝1和一个接合销321含有360/θ个齿槽，另一颗螺丝和另一个接合销则至少具有一个齿状部，以便于能进行所述停止旋转操作。如果接合销321至少包含两个齿状部3210，则每个齿状部均应与其角度为θ整数倍的另一齿状部隔开。优选地，为保证紧固件的机械性能，接合销321至少包括如图7所示的两个齿状部3210；

-和所示实施例相反的是，在可变实施例中，接合销321可包含一定数量的齿槽3211，齿槽数量可大于通孔110齿状部1101的数量。在此情况下，紧固部分31相对于夹持部分21的角位移φ，需根据接合销齿状部和齿槽的数量来进行计算，或者根据接合销防旋转设备的周期β来进行计算，所述周期小于通孔110防旋转装置的周期θ。

本发明的优势在于，无论螺母2与螺丝1的相对位置如何，在安装时，在向螺母2施加紧固力矩之后，便可主动锁闭紧固件，从而保证至少有一个位置能安装盖子，并将松动角度限制在可接受的最大值范围内。实际上，因为允差的关系，在各种部件之间存在间隙，如图1a至图5所示，实施例中所述的本发明的紧固件，在各种作用力叠加的情况下，其最大松动范围约为10°。该最大松动范围，对应的是约5％的最大预应力损耗。最大预应力损耗可以理解为紧固件在最悲观的松动状态下的预应力损耗，需要根据所述原理考虑最大旋转值以及间隙修补情况。

尽管所述实施例与十二角螺母尤其匹配，但专业人士仍然可以理解为，本发明的内容并不仅限于所列举的实施例范围，也还可以采用其他类型的螺母。但是，需要注意的是，所选择的配置，应该核实最大松动角度，使其不得导致预应力降低值大于规定值。举个例子，在某些实施例中，可采用六角螺母，盖子的紧固部分可具有与螺母夹持部分相同的角周期60°，最大松动范围可为20°，因为螺母2在盖子3中的角位移增加了一倍。这就会导致最大预应力损耗约为10％。在此情况下，为限制最大预应力损耗，解决方案中需要按照如图6所示的方式，保留在选用十二角螺母情况下确定出的盖子3紧固部分31，从而能让第二盖内螺母的角位移为15°，而不是30°。

Claims (9)

1.一种主动锁闭紧固件，包括：

-螺丝（1），所述螺丝沿纵轴（Δ）延伸，具有螺纹部分（11），所述螺纹部分具有：

--盲孔（110），所述盲孔沿着所述纵轴延伸，具有内壁，其中具有至少一个第一防旋转部件；

--凹槽（111），位于所述螺纹部分自由端附近；

-螺母（2），具有基本上呈管状的夹持部分（21），所述夹持部分具有角周期ω，所述夹持部分外壁包括旋转螺母驱动装置；

-盖子（3），用于接收销钉（4），所述盖子沿主轴（Δ1）延伸，安装好之后，基本上与纵轴（Δ）重合，所述主动锁闭紧固件的特征在于，其盖子包括：

-紧固部分（31），基本上呈管状，具有相应的内壁，能将所述螺母的所述夹持部分（21）放入所述紧固部分内，当所述夹持部分被放入所述紧固部分时，能让所述螺母围绕所述紧固部分进行相对旋转运动，在围绕纵轴（Δ）旋转时，具有角振幅φ；

-锁闭部分（32）具有：

--接合销（321），用于插入所述螺丝的所述盲孔（110）内，所述接合销（321）沿着主轴（Δ1）延伸，并具有至少一个第二防旋转部件，所述第二防旋转部件设置在接合销外表面上，用于至少与盲孔（110）的第一防旋转部件配合，从而形成滑动连接；

--开口（322），用于接收销钉，至少一个所述盲孔（110）的第一防旋转部件具有角周期θ，至少一个所述接合销（321）的第二防旋转部件具有角周期β，使得所述盲孔的第一防旋转部件和所述接合销的第二防旋转部件中的其中一个部件分别包括360/θ或者360/β个齿槽（1100；3211），另一个部件至少具有一个齿状部（1101；3210），且角振幅φ至少等于：

-角周期θ或β，前提是两个部件中只有一个部件具有角周期性；

-两个角周期θ和β中较小那个数，前提是两个部件均具有角周期性；

而且所述紧固部分和锁闭部分连为一体且相互固定。

2.根据权利要求1所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：如果两个部件中只有一个部件具有角周期性，则选用角周期θ或β；如果两个防旋转部件均具有等于ω/p的角周期性，其中p为大于或等于2的自然整数，则选用两个角周期θ和β中较小那个数。

3.根据权利要求1所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：所述接合销被固定到至少一个支撑件上，所述支撑件被固定到所述锁闭部分（32）其余部分上。

4.根据权利要求3所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：至少一个所述支撑件为托盘（320），所述托盘能封闭锁闭部分（32）的自由端。

5.根据权利要求1所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：所述开口（322）为切口。

6.根据权利要求1所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：所述开口（322）为长方形孔。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：

所述接合销（321）与盲孔（110）配合，从而能将沿着螺丝（1）旋转的所述盖子固定起来；

-所述销钉（4），可插入螺丝（1）凹槽（111）内以及插入盖子（3）的开口（322）内，从而能将所述螺丝和所述盖子固定在中间。

8.根据权利要求7所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：

-所述螺母（2）为十二角螺母，其星形多边形截面具有等于30°的角周期ω；

-所述盲孔（110）内壁的横截面为星形多边形截面，其角周期θ等于15°；

-所述盖子的接合销（321），包括十二个齿状部（3210），其横截面的角周期等于30°。

9.根据权利要求7所述的主动锁闭紧固件，其特征在于：所述销钉（4）为骑马钉。

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