CN114135564B - 一种防松动螺母垫片组合件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防松动螺母垫片组合件，包括螺母和垫片，螺母和垫片的接触面上均设置有楔形块；螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对布置且均为倾斜面，螺母与垫片相对旋转时，螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对滑动后错位压紧接触，使得螺母与垫片组合体的高度变化，沿螺母紧固时旋转方向上，螺母上楔形块的至少一部分的高度依次降低，使得垫片绕螺母紧固方向反向旋转时垫片能够相对于螺母滑动。本发明的垫片在逆向旋转时推动螺母松动的分力较小，降低了紧固件松动的可能性，具有更长的防松动寿命。

Description

一种防松动螺母垫片组合件

技术领域

本发明涉及紧固件技术领域，特别是一种防松动螺母垫片组合件。

背景技术

螺母、垫片是常用的紧固件，两者通常配套使用，在高频率、大幅度的振动或冲击条件下，螺母通常会相对螺栓旋转，导致被紧固物体松动移位，即紧固失效。为此，人们一直在研究防松动的紧固件，而且其中的一个研究方向就是采用楔形块结构形成自锁以达到防松动目的，目前此类产品已经有很多。

中国申请专利CN200510020909.4公开了一种高紧固螺母垫片组合件，产品通过楔形块自锁结构连接螺母与垫片，两者相对旋转时会形成张力从而阻止垫片、螺母之间的相对转动，达到防松动的目的。此处我们特别需要对楔形块自锁结构进行说明，垫片、螺母之间的楔形块主要是借助两个楔形块的倾斜面形成自锁，而且目前螺母上楔形块的高度绕螺母紧固时旋转方向上制成依次增加的形式，如专利CN200510020909.4的附图1所示，使用时，通过扳手等工具夹持紧固螺母，螺母会带动垫片转动，从而使螺母压紧垫片，当然，垫片、螺母之间贴合越紧密则防松动效果越好。此外，该发明在垫片上设置带有立面和倾斜面的凹槽以增大垫片与被紧固物体表面之间的摩擦力，从而降低垫片与被紧固物体表面之间转动的可能性，这在一定程度上延长了防松动的时间，但防松动效果有限。

发明内容

为解决现有技术条件的不足，本发明提供了一种防松动效果更好的螺母垫片组合件，本发明对楔形块进行改进，本发明螺母上楔形块的高度沿螺母紧固时旋转方向上依次降低，虽然初次紧固时螺母不能推动垫片一起旋转导致紧固完成后螺母对垫片的预紧力较前者低，但垫片绕螺母松动方向振动旋转时给螺母松动的推力较小，而且垫片绕螺母紧固方向旋转时会推动螺母进一步紧固，最终确取得了更好的防松动效果，本发明的技术方案如下：

一种防松动螺母垫片组合件，包括螺母和垫片，螺母和垫片的接触面上均设置有楔形块；螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对布置且均为倾斜面，螺母与垫片相对旋转时，螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对滑动后错位并压紧接触，使得螺母与垫片组合体的高度变化，其特征在于，沿所述螺母紧固时旋转方向上，所述螺母上楔形块的至少一部分的高度依次降低且其最低端为楔形块的末端，使得垫片绕螺母紧固方向反向旋转时垫片能够相对于螺母滑动。具体形式有多种，比如，沿螺母紧固时旋转方向上，螺母上每个楔形块从一端到另一端高度依次降低，当然，此楔形块可以为倒V型。

本发明至少存在以下的优势：对于传统方式的螺母、垫片组合而言，在使用时，垫片振动后会出现旋转倾向，垫片绕螺母紧固方向（视为正向）旋转时，螺母、垫片相互接触的倾斜面相对滑动给螺母以各较小的紧固分力，这有利于增加紧固效果，是我们希望看到的；但当垫片逆向旋转时，由于两者完全契合且旋转方向上为立面接触、没有相对滑动的空间，垫片会给螺母一个非常大的分力推动螺母旋转松动，这是我们不希望看到的，然而，垫片的旋转方向、频率我们无法控制，而且往往是两个方向同时存在，这导致其防松动的效果并不确定。而本发明中当垫片绕螺母紧固方向旋转时，垫片给螺母一个比传统形式更大的紧固分力推动螺母旋转紧固；当垫片逆向旋转时，螺母、垫片楔形块的倾斜面相对滑动错位，螺母、垫片相对旋转，垫片给螺母松动的分力明显比传统形式更小。这至少相对于上述现有技术，降低了垫片反向转动时带动螺母松动的可能，具有更强的防松动性能。

本发明螺母、垫片上各一个楔形块即可形成一套自锁结构，对于垫片、螺母的整个组合体而言，这种自锁结构的数量并不限制其具体数量，一个、两个、多个都可以，当有多个时，建议螺母、垫片上的各个楔形块均分别绕圆周均匀分布，这样至少更方便现场安装，不至于需要过多的操作来确定螺母、垫片安装时的相对位置。

对于此类楔形块连接而言，螺母、垫片并不能像普通垫片、螺母一样自由地相对转动，比如对于专利CN200510020909.4中的组合件，在紧固时螺母与垫片相互锁死可以视为一体，而且旋转过程中扳手的扭力会推动螺母、垫片契合，但是，这个扭力需要克服螺母、垫片之间轴向靠近移动的摩擦力，因此，同等扳手扭力作用后，该组合件中螺母对垫片的预紧力比普通螺母对平面垫片的预紧力低。而本发明的组合件在紧固时螺母与垫片会相互旋转错位导致出现空隙、不能良好契合，我们尝试将扳手的扭力作用于垫片上，用垫片推动螺母旋转，然而垫片最终转动时要克服与垫片、被紧固物体表面之间的双重摩擦力，这明显高于螺母仅需克服的摩擦力（螺母与垫片之间的摩擦力），因此同等扳手扭矩作用下紧固效果下降。总体而言，在紧固后，本发明螺母对垫片的预紧力相对于前两者偏低，紧固完成后垫片在振动工况下振幅更大，更容易引起螺母转动。鉴于上述问题，我们提出来一种新的楔形块结构来增加其预紧力，具体而言：我们将螺母上的楔形块称为楔形块A，将垫片上的楔形块称为楔形块B，所述垫片正对螺母的端面上还设置有楔形块C，楔形块C的高度沿螺母紧固时旋转方向上依次降低，且楔形块B、楔形块C两者高度低的一端相互连接形成一个顶面成V型的楔形单元，楔形单元的数量与楔形块A的数量相等，楔形块C上端倾斜面的倾角小于螺栓的导程角（螺栓的导程角，是指螺纹的中径展开的圆周线与螺旋线的夹角，具体可以参考图1，图中的

即为导程角），使得螺母绕紧固方向旋转且楔形块A沿着楔形块C滑动时，螺母进一步压紧垫片，增加预紧力，为了更好说明其预紧力的原理，设定楔形块C轴向高度差为h1，螺母从楔形块C高度高的一端旋转至高度低的一端的过程中所绕过的螺栓螺纹段的轴向距离为h2,由于楔形块C上端倾斜面的倾角小于螺栓的导程角，所以h2大于h1，使得将楔形块C从高度高的一端旋转至高度低的一端时会进一步预紧垫片。

作为本发明的一种实施方式，楔形块C高度高的一端的高度低于楔形块B高度高的一端。

作为本发明的一种实施方式，所述螺母的楔形块A的下端面的倾斜角小于所述垫片的楔形块B的上端面的倾斜角。

作为本发明的一种实施方式，所述的倾斜面可以为平面（倾斜的平面），也可以为曲面，就曲面而言，可以是“凹”型曲面，也可以是“凸”型曲面。

作为本发明的一种实施方式，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧为平面，不设置防滑齿，不会损坏被紧固物体表面。

作为本发明的一种实施方式，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧设置防滑齿。

与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明的垫片在逆向旋转时给螺母的松动分力较小，降低了紧固件松动的可能性，具有更长的防松动寿命。

（2）当增加楔形块形成上表面为V型的楔形单元后，螺母对垫片的预紧力增强，能够降低垫片的振幅，进一步延长防松动寿命。

附图说明

图1为螺栓导程角的示意图；

图2为倾斜角的示意图；

图3是实施例1螺母垫片组合件的整体结构立体图；

图4是实施例1螺母垫片组合件相对旋转时状态示意图；

图5是实施例1螺母垫片组合件螺母的立体图；

图6是实施例1螺母垫片组合件垫片的立体图；

图7是实施例1螺母垫片组合件工作状态示意图；

图8是实施例2螺母垫片组合件相对旋转时状态示意图；

图9是实施例2螺母垫片组合件垫片的立体图；

图10是实施例3螺母垫片组合件垫片的立体图；

图11是实施例4螺母垫片组合件垫片的立体图；

图12是实施例5螺母垫片组合件垫片的立体图；

图13是实施例5螺母垫片组合件垫片的正视图；

图14是实施例5螺母垫片组合件的紧固过程状态示意图；

图中，1、螺母；2、垫片；3、被紧固物体；4、螺栓；

1、楔形块A；21、楔形块B；22、防滑齿；23、楔形块C；

111、楔形块A的下端面；211、楔形块B的上端面；231、楔形块C的上端面。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。

本实施例中多次涉及螺栓的导程角，螺栓导程角是指螺纹的中径展开的圆周线与螺旋线的夹角，具体可以参考图1，图中的

即为导程角。

本实施例中的倾斜面可以是平面也可以是曲面，实施例中也多次涉及倾斜角，倾斜角是指当螺母、垫片组合体的中心线与水平面垂直时，倾斜面与水平面之间的夹角，取锐角，如对于曲面而言，取曲面最高点、最低点连线与水平面之间的夹角，具体可以参考图2，图中的

即为倾斜角。

实施例1

请参考图3～6，图3是本实施例螺母垫片组合件的整体结构立体图，图4是本实施例螺母垫片组合件相对旋转时状态示意图，图5是本实施例螺母垫片组合件螺母的立体图，图6是本实施例螺母垫片组合件垫片的立体图。一种防松动螺母垫片组合件，包括螺母1和垫片2，螺母1和垫片2的接触面上均均匀布置了六个楔形块，为了便于区分，将螺母1上的楔形块称为楔形块A11，将垫片2上的楔形块称为楔形块B21；螺母1的楔形块A的下端面111、垫片2的楔形块B的上端面211相对布置且均为斜面，螺母1与垫片2相对旋转时，螺母1的楔形块A的下端面111、垫片2的楔形块B的上端面211错位接触，使得螺母1与垫片2组合体的整体高度变化，本实施例中螺母1上楔形块A11高度沿螺母紧固时旋转方向上依次降低。

请参考图7，图7是本实施例螺母垫片组合件工作状态示意图。将单头螺栓3的一端穿过被紧固物体4的中部通孔，然后用垫片2、螺母1锁紧单头螺栓3，垫片2正对被紧固物体的一侧为平面，避免紧固时损坏被紧固物体。被紧固物体4振动时会带动垫片2振动旋转，当垫片2绕螺母紧固方向旋转时（图中从上向下看顺指针方向），垫片2则会带动螺母1一起旋转，使得螺母向紧固的方向转动，有利于防松动；当垫片2逆向旋转时，螺母1、垫片2楔形块的倾斜面相对错开，螺母1、垫片2相对旋转，给螺母一个相对较小的分力使其松动，

至少相对于现有技术，此使螺母松动的分力更小，降低了垫片反向转动时带动螺母松动的可能，有利于增加防松动效果。

实施例2

请参考图8、9，图8是本实施例螺母垫片组合件相对旋转时状态示意图，图9是本实施例螺母垫片组合件垫片的立体图。本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中螺母1的楔形块11的下端面111、垫片2的楔形块B21的上端面211均为曲面；垫片2正对被紧固物体4表面的一侧设置有防滑齿。

实施例3

请参考图10，图10是本实施例螺母垫片组合件垫片的立体图。本实施例与实施例2的区别在于，垫片2正对被紧固物体4表面的一侧设置有防滑齿。

实施例4

请参考图11，图11是本实施例螺母垫片组合件垫片的立体图。本实施例与实施例1的区别在于，螺母1的楔形块A的下端面111的倾斜角小于垫片2的楔形块B的上端面211的倾斜角。

实施例5

请参考图12～14，图12是本实施例垫片的立体图，图13是本实施例垫片的正视图，图14是本实施例螺母垫片组合件的紧固过程状态示意图。

本实施例中螺母与实施例1中相同，不同之处在于垫片上，垫片上楔形块B的长度更短，增加了楔形块C，楔形块A的长度等于楔形块B与楔形块C的长度之和。本结构可以增加螺母对垫片的预紧力，具体而言：

所述垫片2正对螺母1的端面上还设置有楔形块C23，楔形块C的上端面231为斜面，楔形块C23的高度沿螺母紧固时旋转方向上依次降低，且楔形块B21、楔形块C23两者高度低的一端相互连接形成一个顶面成V型的楔形单元，楔形单元的数量与楔形块A11的数量相等，楔形单元的长度与楔形块A的长度相等，楔形块C23上端倾斜面的倾角小于螺栓的导程角。楔形块C23高度高的一端的高度低于楔形块B21高度高的一端。

为了更好说明其预紧力的原理，设定楔形块C轴向高度差为h1，螺母从楔形块C高度高的一端旋转至高度低的一端的过程中所绕过的螺栓螺纹段的轴向距离为h2,由于楔形块C上端倾斜面的倾角小于螺栓的导程角，所以h2大于h1，使得将楔形块C从高度高的一端旋转至高度低的一端时会进一步预紧垫片。

本实施例紧固过程如图14所示，开始时垫片和螺母一起转动紧固，这个可以通过扳手直接夹紧垫片、螺母旋转即可。待垫片紧固后，最后通过扳手夹紧螺母（不夹持垫片）再继续旋转螺母至螺母楔形块A的最低部位与垫片楔形单元的最低部位重合即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种防松动螺母垫片组合件，包括螺母和垫片，螺母和垫片的接触面上均设置有楔形块；螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对布置且均为倾斜面，螺母与垫片相对旋转时，螺母的楔形块的下端面、垫片的楔形块的上端面相对滑动后错位压紧接触，使得螺母与垫片组合体的高度变化，其特征在于，沿所述螺母紧固时旋转方向上，所述螺母上楔形块的至少一部分的高度依次降低且其最低端为楔形块的末端，使得垫片绕螺母紧固方向反向旋转时垫片能够相对于螺母滑动；

所述螺母上的楔形块称为楔形块A，所述垫片上的楔形块称为楔形块B，所述垫片正对螺母的端面上还设置有楔形块C，楔形块C的高度沿所述螺母紧固时旋转方向上依次降低，且楔形块B、楔形块C两者高度低的一端相互连接形成一个顶面成V型的楔形单元，楔形单元的数量与楔形块A的数量相等，楔形块C上端倾斜面的倾角小于螺栓的导程角；

楔形块A的最低部位能够沿楔形块C的上端倾斜面滑动至楔形块A的最低部位与垫片楔形单元的最低部位重合。

2.根据权利要求1所述的一种防松动螺母垫片组合件，所述楔形块C高度高的一端的高度低于所述楔形块B高度高的一端。

3.根据权利要求1所述的一种防松动螺母垫片组合件，所述螺母的楔形块的下端面的倾斜角小于所述垫片的楔形块的上端面的倾斜角。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述倾斜面为平面。

5.根据权利要求4所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧为平面。

6.根据权利要求4所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧设置有防滑齿。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述倾斜面为曲面。

8.根据权利要求7所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧为平面。

9.根据权利要求7所述的一种防松动螺母垫片组合件，其特征在于，所述垫片正对被紧固物体表面的一侧设置有防滑齿。

Images