CN114109994A - 螺栓及紧固结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种螺栓及紧固装置，属于机械连接技术领域。所述螺栓包括本体、导通件、电源和指示件；本体为可延展的金属材质，且外壁具有第一外螺纹段；本体的内部具有沿轴向依次连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，导通件包括相互连接的触头和杆体，触头位于第一腔室内，杆体位于第二腔室内，触头适于在本体被轴向拉伸到预设程度时与第一腔室的径向内壁接触；电源位于第三腔室内，杆体与电源接触；指示件位于本体靠近第三腔室的外部，指示件与本体连接，且与电源接触。该螺栓可以使得操作人员仅通过观察指示件，就可以确认拧紧力矩是否符合安装要求，无需采用力矩扳手，操作简单便利。

Description

螺栓及紧固结构

技术领域

本申请涉及机械连接技术领域，特别涉及一种螺栓及紧固结构。

背景技术

螺纹连接是一种被广泛使用的可拆卸的固定连接方式，具有连接可靠、结构简单、拆装方便等优点。通常，用于实现螺纹连接的结构包括螺母和螺栓，螺母和螺栓上具有相互配合的内外螺纹，通过将内外螺纹旋拧在一起实现连接。

目前，一些诸如精密仪器等设备在使用螺纹连接实现组装时，一般通过力矩扳手旋拧螺栓，对拧紧力矩进行检测确认，以确保拧紧力矩符合安装要求，防止力矩过大而损伤器件。然而力矩扳手的体积和质量均较大，携带使用不便。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种螺栓，可以在不使用力矩扳手的前提下，确认拧紧力矩符合安装要求，操作简单便利。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种螺栓，所述螺栓包括本体、导通件、电源和指示件；

所述本体为可延展的金属材质，且外壁具有第一外螺纹段；

所述本体的内部具有沿轴向依次连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述导通件包括相互连接的触头和杆体，所述触头位于所述第一腔室内，所述杆体位于所述第二腔室内，所述触头适于在所述本体被轴向拉伸到预设程度时与所述第一腔室的径向内壁接触；所述电源位于所述第三腔室内，所述杆体与所述电源接触；所述指示件位于所述本体靠近所述第三腔室的外部，所述指示件与所述本体连接，且与所述电源接触。

在一些实施例中，所述指示件为色彩提示灯。

在一些实施例中，所述指示件为语音播放器。

在一些实施例中，所述指示件为磁吸式指示件。

在一些实施例中，所述本体包括相互连接的帽体和柱体；

所述第一腔室位于所述帽体的内部，所述第三腔室位于所述柱体的一端的内部，所述柱体的外壁上具有所述第一外螺纹段。

在一些实施例中，所述螺栓还包括盖体；

所述盖体位于所述帽体上，并适于封盖所述第一腔室。

在一些实施例中，所述螺栓还包括电源底座；

所述电源底座位于所述杆体和所述电源之间，并分别与所述杆体和所述电源接触；

所述电源底座为金属材质。

在一些实施例中，所述螺栓还包括绝缘套；

所述绝缘套套设在所述杆体的外部，且一端与所述触头连接，另一端与所述电源接触；

所述绝缘套的长度大于所述第二腔室在轴向上的长度。

在一些实施例中，所述绝缘套靠近所述触头的一端的内壁具有第二内螺纹段，所述触头与杆体连接的一端的外壁具有第二外螺纹段，所述第二外螺纹段适于所述第二内螺纹段配合。

另一方面，本申请实施例还提供了一种紧固结构，所述紧固结构包括如上述一方面所述的螺栓和螺母，所述螺栓的第一外螺纹段适于与所述螺母的第一内螺纹段配合。

本申请实施例提供的螺栓，由于本体为可延展的金属材质且外壁具有外螺纹段，因而在与螺母配合使用时会被轴向拉伸，使得触头与本体的第一腔室的内壁接触。此时，由于导通件包括相互连接的触头和杆体，导通件的触头与本体接触、导通件的杆体和电源接触、电源和指示件接触、指示件与本体连接，因而本体、导通件、电源和指示件共同构成了导通回路，使得指示件工作，继而操作人员可以通过指示件来确认拧紧力矩是否符合安装要求，无需采用力矩扳手，操作简单便利。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的螺栓的内部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的螺栓的外观示意图；

图3为本申请实施例提供的螺栓的触头和电源底座局部放大结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1-本体；101-第一腔室；102-第二腔室；103-第三腔室；11-帽体；12-柱体；

2-导通件；21-触头；22-杆体；211-接触部；212-连接部；

3-电源；

4-指示件；

5-电源底座；51-板体；52-筒体；

6-绝缘套；

7-盖体。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“侧”等，一般以图1中所示方位的相对关系为基准，且采用这些方位名词仅仅是为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不是为了描述绝对的方位。在产品以不同姿态摆放时，方位可能发生变化，例如“上”、“下”可能互换。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

螺纹连接是一种在各行各业都不可缺少的固定连接方式，具有连接可靠、结构简单、拆装方便等优点。通常用于实现螺纹连接的紧固结构包括螺母和螺栓，螺母和螺栓上具有相互配合的内外螺纹，通过将内外螺纹旋拧在一起实现连接。但是，螺栓和螺母的结合体随着时间的推移,受到外部震动和冲击的影响下逐渐松动，会降低螺栓和螺母的结合体的安全性。特征是在航空、航天、桥梁、交通等行业经常会出现因螺栓松动或疲劳破坏导致的事故，轻则造成财产损失，重则危及生命安全。

相关技术中，在使用螺纹连接实现组装时，一般通过力矩扳手旋拧螺栓，以对拧紧力矩进行检测确认，进而确保拧紧力矩符合安装要求，防止力矩过大而损伤器件。然而，力矩扳手的体积和质量均较大，携带使用不便。

为了解决相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种螺栓，其结构示意图如图1所示。

参见图1，本申请实施例提供的螺栓包括本体1、导通件2、电源3和指示件4。

其中，本体1为可延展的金属材质，且外壁具有第一外螺纹段；

本体1的内部具有沿轴向依次连通的第一腔室101、第二腔室102和第三腔室103，导通件2包括相互连接的触头21和杆体22，触头21位于第一腔室101内，杆体22位于第二腔室102内，触头21适于在本体1被轴向拉伸到预设程度时与第一腔室101的径向内壁接触；电源3位于第三腔室103内，杆体22与电源3接触；指示件4位于本体1靠近第三腔室103的外部，指示件4与本体连接，且与电源3接触。

本申请实施例提供的螺栓的工作原理为：

由于本体1为可延展的金属材质且外壁具有外螺纹段，因而在与螺母配合使用时会被轴向拉伸，使得触头21与本体1的第一腔室101的内壁接触。此时，由于导通件2包括相互连接的触头21和杆体22，导通件2的触头21与本体1接触、导通件2的杆体22和电源3接触、电源3和指示件4接触、指示件4与本体1连接，因而本体1、导通件2、电源3和指示件4共同构成了导通回路，使得指示件4工作，以实现拧紧力矩的确认。

因此，本申请实施例提供的螺栓，可以使得操作人员仅通过观察指示件4，就可以确认拧紧力矩是否符合安装要求，无需采用力矩扳手，操作简单便利。

下面对本申请实施例所提供的螺栓的结构进一步地描述说明：

本体1为本申请实施例所提供的螺栓的主要结构，为其他结构提供了支撑，也便于与螺母实现配合使用。

在一些实施例中，参见图2，本体1包括相互连接的帽体11和柱体12。

其中，第一腔室101位于帽体11的内部，第三腔室103位于柱体12的一端的内部，柱体12的外壁上具有第一外螺纹段。

通过设置帽体11，以实现对本体1的固定；通过设置柱体12，以便于与螺母配合使用。

由于帽体11和柱体12的连接处为螺栓强度的薄弱点，因此为了保证螺栓的稳定性，需要尽可能的减小第一腔室101的体积。在第一腔室101内设置触头21的目的是，触头21的体积可以设置的较小，便于连接，而电源3的体积需要设置的相对较大，以便为整个回路提供电力支持，因而此处将触头21设置在第一腔室101内更为合理，可以更好地确保螺栓的强度。

需要说明的是，柱体12的外壁上具有第一外螺纹段，可以指的是柱体12的整个长度上均具有螺纹，也可以指的是柱体12的部分长度上具有螺纹。

举例来说，参见图1，柱体12的外壁上具有第一外螺纹段指的是柱体12的部分长度上具有螺纹。

在一些实施例中，帽体11的形状可以为六边形、圆形、四边形等。

优选地，帽体11的形状为六边形或者四边形。举例来说，参见图2，帽体11可以为六边形头。

在一些实施例中，本体1按照性能等级可以具体划分为八个等级，分别是3.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。其中将8.8级以上(含8.8级)螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火+回火)，称为高强度螺栓，将8.8级以下(不含8.8级)称为普通螺栓。

在一些实施例中，本体1按照制作精度可分为A、B、C三个等级，A、B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。不同的级次加工的方法存在差异，通常对应加工方式如下：A、B级螺栓由车床加工而成，表面光滑，尺寸精确，其材料性能等级为8.8级，制作安装复杂，价格较高，很少采用；C级螺栓用未加工的圆钢制成，尺寸不够精确，其材料性能等级为4.6级或4.8级，其在抗剪连接时变形大，但安装方便，生产成本低，多用于抗拉连接或安装时的临时固定。

可选的，本体1可以为C级螺栓。

在一些实施例中，本体1的材质为铁、钴、镍及其混合物等。举例来说，本体1的材质可以为不锈钢。

导通件2为本申请实施例提供的螺栓实现确认力矩是否符合安装要求的必要技术特征，起到了连接导通的作用。

在一些实施例中，参见图1，触头21的下部与相邻的本体1的第一腔室101的径向内壁之间具有预设距离。该预设距离需要通过反复试验得到，该预设距离即为本体1被轴向拉伸到预设程度时，触头21与第一腔室101的径向内壁之间的距离。

可以理解的是，螺栓所需的拧紧力矩越大，该预设距离的长度越长。

在一些实施例中，参见图3，触头21可以为伞形结构。

可选的，触头21包括接触部211和连接部212。

其中，接触部211的下部在本体1被轴向拉伸到预设程度时，与第一腔室101的径向内壁接触，连接部212与杆体22相连，起到连接杆体22的作用；同时，连接部212限位在第二腔室102中，可以避免触头21在第一腔室101内产生相对移动。

可选的，连接部212的底部具有第一凹槽，杆体22的一端可以位于第一凹槽内，实现杆体22与触头21的连接。

可选的，杆体22的一端与第一凹槽之间的连接方式可以为螺纹连接，也可以为过盈连接。

在一些实施例中，触头21和杆体22均为金属材质，且该金属材质与本体1的材质相同。

电源3为本申请实施例提供的螺栓中的由本体1、导通件2、电源3和指示件4共同构成了导通回路提供电力支持。

在一些实施例中，电源3可以为化学电池或物理电池。

举例来说，电源3可以为化学电池。化学电池通常由正极、负极及其电解液等组成，正极和负极均为不锈钢的圆形盖，正极与负极之间具有密封环绝缘，密封环用尼龙制成，密封环除了起绝缘作用外，还能阻止电解液泄漏。

在一些实施例中，电源3可以为纽扣电池。

由于纽扣电池的尺寸较小且厚度较薄，因此为容纳纽扣电池所需要开设的空腔体积也较小，即所需的第三腔室103的体积较小，可以避免由于第三腔室103开腔过大而影响螺栓的强度。

可选的，纽扣电池的个数为至少一个。举例来说，参见图1，纽扣电池的数量为两个。

指示件4可以为操作人员提供操作提示，便于操作人员确认拧紧力矩是否符合安装要求。

在一些实施例中，指示件4可以为色彩提示灯。

由于色彩提示灯可以显示颜色，在螺栓的拧紧过程中，当螺栓以达到拧紧力矩时，本体1、导通件2、电源3和色彩提示灯所形成的电路连通，色彩提示灯工作变亮，即可停止对螺栓的旋拧。

当色彩提示件工作变亮时，由于本体1带电，为了避免螺栓在使用过程中与其他带电部件接触而导致短路等事故出现，因此需要在色彩提示件工作变亮且操作人员停止旋拧操作之后，尽可能快的将色彩提示件和电源3拆离出本体1。

另外，在本申请实施例提供的螺栓应用于单次使用的情况下，拆除掉电源3及色彩提示件后，可以采用密封胶封堵第三腔室103；在本申请实施例提供的螺栓应用于需要循环使用的情况下，在拆除掉电源3及色彩提示件之后，可采用可拆卸的密封件封堵第三腔室103。

可选的，色彩提示灯所显示的颜色可以为红色、橙色、绿色等色彩饱和度较高的颜色。举例来说，色彩提示灯所显示的颜色为绿色。

在一些实施例中，指示件4可以为语音播放器。

语音播放器可以通过语音形式对操作人员进行提示，在螺栓的拧紧过程中，当螺栓以达到拧紧力矩时，本体1、导通件2、电源3和语音播放器所形成的电路连通，语音播放器工作，提示操作人员已达到拧紧力矩，使得操作人员可以立刻停止对螺栓的继续旋拧。

在一种可能的实现方式中，当达到拧紧力矩时，语音播放器可以播放短提示音来对操作人员进行提示，举例来说，该短提示音可以为“滴滴滴”。同时，为了避免操作人员漏听到短提示音，可以设置该短提示音循环播放。

在另一种可能的实现方式中，当达到拧紧力矩时，语音播放器还可以播放长提示音来对操作人员进行提示。举例来说，该长提示音可以为“滴”。

在又一种可能的实现方式中，当达到拧紧力矩时，语音播放器还可以播放提示语句来对操作人员进行提示。举例来说，该提示语句可以为“已到位”。

在一些实施例中，当语音播放器工作时，由于本体1带电，为了避免螺栓在使用过程中与其他带电部件接触而导致短路等事故出现，因此需要在语音播放器提示完成且操作人员停止旋拧操作之后，尽可能快的将语音播放器和电源3拆离出本体1。

可选的，在本申请实施例提供的螺栓应用于单次使用的情况下，拆除掉电源3及语音播放器后，可以采用密封胶封堵第三腔室103；在本申请实施例提供的螺栓应用于需要循环使用的情况下，在拆除掉电源3及语音播放器之后，可采用可拆卸的密封件封堵第三腔室103。

在一些实施例中，可拆卸的密封件可以为丝堵。

在一些实施例中，指示件4为磁吸式指示件。

利用磁吸原理，使得指示件更便于拆卸，且可以实现重复使用。

通过在指示件4与本体1连接的一端设置磁铁片，使得该磁吸式指示件可以通过磁吸作用与本体1连接，便于安装和拆卸。

可以理解的是，该磁吸式指示件可以为磁吸式色彩提示灯或磁吸式语音播放器。

在一些实施例中，参见图1，螺栓还包括盖体7。

其中，盖体7位于帽体11上，并适于封盖第一腔室101。

如此设置，可以利用盖体7实现对第一腔室101的封堵，对本体1内部腔室的结构起到密封和防水的作用。

可选的，为了保证密封和防水的效果，可以使用密封胶将盖体7和本体1粘接连接。

在上述结构的基础上，为了防止杆体22和电源底座5与本体1发生接触而造成电源3断路，在一些实施例中，参见图1，螺栓还包括绝缘套6。

其中，绝缘套6套设在杆体22的外部，且一端与触头21连接，另一端与电源底座5接触；

绝缘套6的长度大于第二腔室102在轴向上的长度。

在本申请实施例中，绝缘套6的一端可以与触头21的接触部211相抵，以防止本体1在未拧紧的状态下触头21与本体1发生接触；绝缘套6的另一端与板体51的上表面相抵，且卡设在第三腔室103内板体51与本体1的空隙中，用于防止电源底座5与本体1发生接触。

在一些实施例中，绝缘套6靠近触头21的一端的内壁具有第二内螺纹段，触头21与杆体22连接的一端的外壁具有第二外螺纹段，第二外螺纹段适于第二内螺纹段配合。

如此设置，以实现绝缘套6与触头21之间的固定连接，避免绝缘套6与触头21分离而对触头21失去保护作用。

在本申请实施例中，第二外螺纹段设置在触头21的连接部212的外壁上，用于与绝缘套6一端的内螺纹段配合，以实现绝缘套6和触头21固定连接。

可选的，绝缘套6和触头21的连接方式还可以为胶粘连接，即可以采用密封胶将绝缘套6和触头21粘接，以实现绝缘套6和触头21固定连接。

在一些实施例中，参见图1，绝缘套6为绝缘筒体。

在一些实施例中，绝缘套6的材质为绝缘材质，例如绝缘塑料。

在一些实施例中，参见图3，螺栓还包括电源底座5。

其中，电源底座5位于杆体22和电源3之间，并分别与杆体22和电源3接触；

电源底座5为金属材质。

如此设置，使得电源底座5起到连接杆体22和电源3的作用，避免电源3与杆体22可能出现的接触不良的问题。

在一些实施例中，参见图3，电源底座5包括相互连接的板体51和筒体52。

其中，板体51位于电源3的上部，适于与电源3接触，杆体22远离触头21的一端限位于筒体52内，使得杆体22与电源底座5连接。

在一种可能示例中，对本申请实施例所提供的螺栓在安装使用和拆卸时的步骤进行描述说明：

(1)在安装过程时：

将绝缘套6从第三腔室103放入，使绝缘套6具有第二内螺纹段的一端伸入到第二腔室102中，另一端卡位于第三腔室103的内壁上；

将电源底座5从第三腔室103放入，使电源底座5的板体51卡位于绝缘套6靠近第三腔室103的一端；

将电源3从第三腔室103放入，使电源3与电源底座5接触；

将指示件4的一端吸附在柱体12远离帽体11的一侧；

将触头21从第一腔室101放入，与绝缘套6旋拧后固定连接；

将盖体7盖于帽体11远离柱体12的一侧，并用密封胶将盖体7与本体1密封连接。

(2)在拆卸过程时：

当本申请实施例提供的螺栓应用于单次使用的情况下：

待指示件4工作后，拆除电源3及指示件4；

采用密封胶封堵第三腔室103；

当本申请实施例提供的螺栓应用于需要循环使用的情况下：

待指示件4工作后，拆除电源3及指示件4；

采用可拆卸的密封件封堵第三腔室103。

另外，本申请实施例还提供了一种紧固结构，紧固结构包括如上述实施例中所述的螺栓和螺母，其中，螺栓的第一外螺纹段适于与螺母的第一内螺纹段配合形成紧固结构。

可以理解的是，在使用时，螺栓和螺母应选用同等规格。

举例来说，螺母可以为普通外六角螺母、圆柱头内六角螺母、盘头内六角螺母、无头内六角螺母、沉头内六角螺母、尼龙锁紧螺母、法兰螺母等。

由于本申请实施例提供的紧固结构采用了上述实施例中的螺栓，因此使得操作人员在操作该紧固结构时，可以仅通过观察指示件，就可以确认拧紧力矩是否符合安装要求，无需采用力矩扳手，操作简单便利。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种螺栓，其特征在于，所述螺栓包括本体(1)、导通件(2)、电源(3)和指示件(4)；

所述本体(1)为可延展的金属材质，且外壁具有第一外螺纹段；

所述本体(1)的内部具有沿轴向依次连通的第一腔室(101)、第二腔室(102)和第三腔室(103)，所述导通件(2)包括相互连接的触头(21)和杆体(22)，所述触头(21)位于所述第一腔室(101)内，所述杆体(22)位于所述第二腔室(102)内，所述触头(21)适于在所述本体(1)被轴向拉伸到预设程度时与所述第一腔室(101)的径向内壁接触；所述电源(3)位于所述第三腔室(103)内，所述杆体(22)与所述电源(3)接触；所述指示件(4)位于所述本体(1)靠近所述第三腔室(103)的外部，所述指示件(4)与所述本体连接，且与所述电源(3)接触。

2.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述指示件(4)为色彩提示灯。

3.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述指示件(4)为语音播放器。

4.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述指示件(4)为磁吸式指示件。

5.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述本体(1)包括相互连接的帽体(11)和柱体(12)；

所述第一腔室(101)位于所述帽体(11)的内部，所述第三腔室(103)位于所述柱体(12)的一端的内部，所述柱体(12)的外壁上具有所述第一外螺纹段。

6.根据权利要求5所述的螺栓，其特征在于，所述螺栓还包括盖体(7)；

所述盖体(7)位于所述帽体(11)上，并适于封盖所述第一腔室(101)。

7.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述螺栓还包括电源底座(5)；

所述电源底座(5)位于所述杆体(22)和所述电源(3)之间，并分别与所述杆体(22)和所述电源(3)接触；

所述电源底座(5)为金属材质。

8.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述螺栓还包括绝缘套(6)；

所述绝缘套(6)套设在所述杆体(22)的外部，且一端与所述触头(21)连接，另一端与所述电源(3)接触；

所述绝缘套(6)的长度大于所述第二腔室(102)在轴向上的长度。

9.根据权利要求8所述的螺栓，其特征在于，所述绝缘套(6)靠近所述触头(21)的一端的内壁具有第二内螺纹段，所述触头(21)与杆体(22)连接的一端的外壁具有第二外螺纹段，所述第二外螺纹段适于所述第二内螺纹段配合。

10.一种紧固结构，其特征在于，所述紧固结构包括如权利要求1-9任一项所述的螺栓和螺母，所述螺栓的第一外螺纹段适于与所述螺母的第一内螺纹段配合。

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