CN1261694C - 垫圈、配备垫圈的紧固件、紧固物件的方法和动力工具及紧固件组件 - Google Patents

Abstract

垫圈，包括主体，及设有第一支承面，第一支承面位于一轴向侧面，用于与螺帽配合，第二支承面位于相对的轴向侧面上，用于与一个物件配合，至少一个第三转动阻止面，用于与螺栓的螺纹配合，以及至少一个可破碎的部分，设成当螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈停止螺栓转动，和螺帽在螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸螺栓，和施加轴向力至垫圈，使主体可破碎的部分破碎和允许主体的未破碎的部分在螺栓拉伸时被轴向地拉伸。还提供了紧固物件的紧固件和方法，以及使用这种垫圈紧固物件的动力工具及一个紧固件的组件。

Description

垫圈、配备垫圈的紧固件、紧固物件的方法 和动力工具及紧固件组件

技术领域

本发明涉及垫圈，配备垫圈的紧固件，以及紧固物件的方法和动力工具及紧固件组件。

背景技术

业已知道使用动力工具把物件相互紧固在一起的方法，它使用具有多部件的替换螺帽的紧固件，例如包括一个内套筒，一个外套筒和一个垫圈，一种这样的替换螺帽例如公开于本申请人的专利US.NO.5341,560。另一种替换螺帽公开于本申请人的专利USNO.6254,323，其中一个螺栓具有在其上螺纹下面的一个花键，一个不可转动的垫圈与其连接，和螺栓还具有接合器件，用于施加一个反作用力，而相同工具的一个作用力转动螺栓螺纹和垫圈面上的螺帽。在上述的两个专利中公开的紧固件中，其共同的特点是使用一个工具的作用力和反作用力，消除了动力工具上的反作用臂，转换扭矩为无扭转的螺栓拉紧，以及在第一时间获得希望的残余螺栓载荷而不是扭矩，它是根据计算的摩擦估算的，而不是根据真实的摩擦或拉伸估算的，此拉伸是当力由拉伸的螺栓传送至手紧固螺帽时估算的螺栓松弛确定的。

一种解决的方案公开于本申请人的美国专利申请NO.10/010,377。在此专利申请中，设置一个垫圈，它具有第一支承面，位于一个轴向侧面上，以及与一个螺帽配合，一个第二支承面，位于一个相对的轴向侧面上，以及与一个物件配合，以及至少一个第三转动阻止面，与螺栓的一个螺纹配合，这样使当螺帽被给定的力在一个方向上转动，以及一个垫圈体接收在相对方向上一个给定的力时，仅螺帽转动，以紧固或放松螺栓，以及垫圈体保持相对转动静止，而螺栓在轴向方向上拉伸或松弛。然而，它可以设计为更便于制造，以降低其制造费用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供进一步解决现有技术的上述问题的一种垫圈，一种配备垫圈的紧固件，使用垫圈紧固用的方法和动力工具及紧固件组件。

为实现本发明的上述目的以及后面将要说明的其它目的时，本发明的一个方面，提供了一种垫圈，它包括有轴线的主体，以及设有一个第一支承面，所述第一支承面位于一个轴向侧面，用于与一个螺帽配合，一个第二支承面，位于一个相对的轴向侧面，用于与一个物件配合，至少一个第三转动阻止面，用于与螺栓的螺纹配合，上述的主体具有至少一个可破碎的部分，设成使得当螺帽被转动和转动螺栓时，上述的主体停止螺栓的转动，以及因此螺帽在螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸螺栓以及施加一个轴向力至上述的主体，该力使上述的主体的可破碎的部分破碎，以及当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

本发明的另一方面是提供了一种紧固件，用于连接组成一个物件的两个零件，所述的紧固件具有带螺纹的一个螺栓；一个可拧在上述的螺栓上的螺帽；以及一个垫圈，要放置在螺帽和物件之间，所述的垫圈包括带一轴线的一个主体，以及设有一个第一支承面，所述的第一支承面位于一个轴向侧面，用于与一个螺帽配合，一个第二支承面，位于相对的一个轴向侧面上，用于与一个物件配合，以及至少一个第三转动阻止面，用于与上述的螺栓的一个螺纹配合，上述的主体具有至少一个可破碎的部分，设成使得当螺帽被转动和转动螺栓时，上述的主体停止螺栓的转动，以及因此螺帽在螺栓上产生一个拉力，它在轴向方向上拉伸螺栓，以及施加一个轴向力至上述的主体，它使上述主体的可破碎的部分破碎，和当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

本发明的另一方面是提供了一种把一个物件的至少两个零件相互装配起来的方法，包括下列步骤：从零件的一侧引入带有螺纹的一个螺栓至零件内，这样使引入的螺栓的引入端延伸至少到零件的相对的侧面之外；放置一个垫圈至螺栓的一个自由端上，所述的垫圈具有一个有可破碎的部分的主体；把一个螺帽螺纹连接至螺栓的自由端，使其邻接顶住垫圈；放置一个动力工具，这样使螺帽随着与螺帽连接的动力工具的转动元件一起转动，以紧固或放松螺栓，以及把动力工具的非转动元件加至垫圈上，以吸收反作用力；转动螺帽使得螺帽转动螺栓但上述的主体停止螺栓转动，从而螺帽在螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸螺栓，和施加一个轴向力至上述的主体，使上述的主体的可破碎的部分破碎，和当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

按照本发明的另一方面是提供了一种用于紧固一个物件的组件，包括动力工具及一个紧固件，其中所述的动力工具包括带非转动元件的壳体；位于上述的壳体内的一个动力驱动器，所述的动力驱动器驱动一个可转动的驱动元件；和所述的紧固件包括一个有螺纹和轴线的螺栓，螺栓可以插入组成一个物件的部件内，一个可拧在上述的螺栓上和与上述的动力工具的驱动元件配合的螺帽，以及一个垫圈，放置在上述的螺帽和物件之间，与上述的动力工具的壳体的非转动元件配合，上述的紧固件的垫圈有一个有轴线的主体和设有一个第一支承面，所述第一支承面位于一个轴向侧面上，用于与上述的螺帽配合，一个第二支承面，位于一个相对的轴向侧面上，用于与上述的物件配合，以及至少一个转动阻止面，用于与上述的螺栓的上述的螺纹配合，上述的主体具有一个可破碎的部分，设成使得当上述的螺帽被上述的动力工具驱动元件转动和转动螺栓时，上述的垫圈的上述的主体被上述的动力工具的非转动元件保持，以及停止上述的螺栓转动，以及因此上述的螺帽在上述的螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸上述的螺栓，以及施加一个轴向力至上述的主体，使上述的垫圈的主体的可破碎的部分破碎，以及当上述的螺栓拉伸时，允许上述的垫圈的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

按照本发明的一个实施例，垫圈的主体可以被加压，以防止与螺栓接合的其它部件开始的一个轴向位移，以及在此之后，上述的部件之一在响应螺栓的拉伸施加的轴向力的作用下被破碎。

按照本发明的另一特点，垫圈的主体可以制造成单件的整体元件它随后由拉伸的螺栓对垫圈施加轴向力时在可破碎的部分被破碎。

这些新颖的特点可以考虑作为本发明的特征。然而，本发明的自身，包括其结构和操作方法两者，与它们的补充的目的和优点，将通过下列的特定的实施例的说明结合附图的阅读而最好地理解。

附图说明

图1是显示按照本发明的一个垫圈的视图；

图2是显示按照本发明的带有垫圈的一个紧固件和用于紧固件的一个工具的视图，以及说明按照本发明的紧固方法；以及

图3是显示按照本发明的垫圈的另一实施例的视图。

具体实施方式

图1示出按照本发明的一个垫圈，该垫圈整体的标号为1。垫圈1具有垫圈体2。垫圈1的垫圈体2具有一个第一上支承面3，用于与一个螺帽配合；一个第二下支承面4，用于与一个物件配合，它可以由准备相互装配的两个部件组成；以及至少一个转动阻止面5。

第一和第二支承面3和4在轴向方向上，或换句话说，在轴A1方向上隔开。至少一个第三转动阻止面5位于垫圈1的垫圈体的径向里面。第三转动阻止面5设成用以接合或进入螺栓的一个螺纹，例如，在转动阻止面上设置相应的螺纹6。

如图1所见，垫圈1是由两个部件7和8组成，位于实质上相互径向邻接，这样部件7位于部件8的径向里面。带螺纹6的转动阻止面5设置在部件7的径向里面。部件8具有凸块9，它位于部件7的上面，以及防止部件7的轴向向上位移。然而，凸块9设计成这样的，使它可以在轴向向上方向上一定的作用力的作用下而破碎。部件7可以是自由配合的、压花的、花键的或其它与部件8连接的抗转动的部件。

图2示出配备垫圈的一个紧固件，以及带一个使用于紧固件的工具。紧固件具有一个带内螺纹11的螺帽10。紧固件还具有一个带外螺纹13的螺栓12和具有一个轴A2。螺帽10具有一个下支承面14，它用于放置在垫圈1的垫圈体2的上支承面3上。螺栓12的外螺纹13与螺帽10的内螺纹11接合，以及还与垫圈1的垫圈体2的内螺纹6接合。

按照本发明的一个动力工具示于图2，其标号为15。动力工具具有一个壳体20以及一个动力驱动器21。动力驱动器例如可以由一个液压缸-活塞组件组成，它包括一个液压缸24和一个活塞25，活塞可以在液压缸内移动和配备一个活塞杆26。活塞杆26和活塞25的往复运动通过至少一个驱动板27转变为棘轮28的转动运动，驱动板设有可与棘轮28的齿啮合的棘爪(图中未示出)。一个驱动元件16一方面与可转动的棘轮28啮合，另一方面与螺帽10啮合。为了保证这种啮合，驱动元件16的内表面可以设有连接装置，例如，成形为多边形的内表面等。一个非转动元件17连接至固定的壳体20，以接收当驱动元件转动时产生的反作用。非转动元件17与垫圈1的垫圈体2接合，以防止它沿轴A1和A2转动，当紧固件装配后，此两个轴A1和A2相互重合。为了接合垫圈，非转动元件17可以配备连接装置，例如，成形为多边形的内表面等。

带垫圈的紧固件设成用于紧固一个物件18，特别是将物件18的部件19和19′相互装配起来。

当如图2所示，动力工具15放置在紧固件上，这样当紧固或放松螺帽时，与螺帽10连接的转动元件16转动此螺帽，以克服与螺栓12的螺纹摩擦以及与垫圈1的面摩擦，从而转动螺帽，而非转动元件17夹持着垫圈1，和吸收由于垫圈1与螺帽10的面摩擦，与部件20的一个侧面的面摩擦，以及与螺栓12的转动摩擦产生的反作用力，这样垫圈1不是转动，而是吸收动力工具的反作用力。开始时，当螺帽10转动时，螺栓12与螺帽一起转动；然而，静止的垫圈1推进静止的部件7进入螺栓的螺纹13，从而使螺栓停止转动，这是由于外螺纹13与垫圈1的螺纹6相互接合。因此，螺栓12被止动和当螺栓12被螺帽10的转动拉伸时，一个轴向力施加至垫圈1，特别施加至轴向向上方向上的部件7上。在轴向向上力的作用下，垫圈1的部件8的凸块9破碎，以及垫圈1的部件8被向上拉。

图3示出按照本发明的垫圈的另一实施例。在其中垫圈1′具有垫圈体2′，它制造为一个整体的元件，并带有隔墙31和设置沟槽32以减少隔墙的厚度和使它可以破碎。

按照本发明的第二实施例的垫圈1′的操作与图1所示实施的垫圈1相似。当螺帽10被动力工具的驱动元件16转动时，螺栓12具有倾向与螺帽一起转动。由于垫圈1保持静止，以及因此内部件7和螺栓变为静止，这是因为它的外螺纹13与垫圈1′的垫圈体2′的内螺纹6′相互接合，而螺栓在轴向方向上被拉伸。在螺栓12被拉伸时产生的一个轴向力轴向向上施加至垫圈1′的径向向上的内部件7′，试图移动内部件7′，从而最终地使凸块19破碎和相对于外部件8′轴向向上移动垫圈1′的内部件7′。

应该理解，上述的每个元件，或者两个或多个元件在一起可以使用于不同于上述的其它类型结构。

虽然本发明是以垫圈，配备垫圈的紧固件，使用垫圈紧固用动力工具的方法为实施例进行说明的，但它不应局限于所示的细节，因为在不以任何方式脱离本发明的精神的条件下，可以做出各种改进和结构变化。

不需要进一步分析，上面的说明已充分地揭示出本发明的要点，其他人员可以使用现代的知识、容易地将其使用于各种用途，而没有省略从现有的技术观点出发清楚地构成本发明的创始的或特定的方面的重要的特征的这些特点。

本发明新的和要保护的技术方案如权利要求书所示。

Claims (8)

1.一种垫圈，它包括有轴线的主体，以及设有一个第一支承面，所述第一支承面位于一个轴向侧面，用于与一个螺帽配合，一个第二支承面，位于一个相对的轴向侧面，用于与一个物件配合，至少一个第三转动阻止面，用于与螺栓的螺纹配合，上述的主体具有至少一个可破碎的部分，设成使得当螺帽被转动和转动螺栓时，上述的主体停止螺栓的转动，以及因此螺帽在螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸螺栓以及施加一个轴向力至上述的主体，该力使上述的主体的可破碎的部分破碎，以及当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

2.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于，上述的主体具有两个部件，设成使得一个部件用于防止与螺栓接合的另一个部件的开始的轴向位移，以及随后上述的一个部件在轴向力的作用下破碎。

3.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于，上述的主体设成一个整体的元件，随后在轴向力的作用下可在可破碎的部分破碎。

4.一种紧固件，用于连接组成一个物件的两个零件，所述的紧固件具有带螺纹的一个螺栓；一个可拧在上述的螺栓上的螺帽；以及一个垫圈，要放置在螺帽和物件之间，所述的垫圈包括带一轴线的一个主体，以及设有一个第一支承面，所述的第一支承面位于一个轴向侧面，用于与一个螺帽配合，一个第二支承面，位于相对的一个轴向侧面上，用于与一个物件配合，以及至少一个第三转动阻止面，用于与上述的螺栓的一个螺纹配合，上述的主体具有至少一个可破碎的部分，设成使得当螺帽被转动和转动螺栓时，上述的主体停止螺栓的转动，以及因此螺帽在螺栓上产生一个拉力，它在轴向方向上拉伸螺栓，以及施加一个轴向力至上述的主体，它使上述主体的可破碎的部分破碎，和当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

5.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，上述的主体具有两个部件设成使得一个部件用于防止与螺栓接合的另一个部件的开始的轴向位移，以及随后上述的一个部件在轴向力的作用下破碎。

6.如权利要求4所述的紧固件，其特征在于，上述的垫圈的主体设成一个整体的元件，它随后在轴向力的作用下在可破碎的部分破碎。

7.一种把一个物件的至少两个零件相互装配起来的方法，包括下列步骤：从零件的一侧引入带有螺纹的一个螺栓至零件内，这样使引入的螺栓的引入端延伸至少到零件的相对的侧面之外；放置一个垫圈至螺栓的一个自由端上，所述的垫圈具有一个有可破碎的部分的主体；把一个螺帽螺纹连接至螺栓的自由端，使其邻接顶住垫圈；放置一个动力工具，这样使螺帽随着与螺帽连接的动力工具的转动元件一起转动，以紧固或放松螺栓，以及把动力工具的非转动元件加至垫圈上，以吸收反作用力；转动螺帽使得螺帽转动螺栓但上述的主体停止螺栓转动，从而螺帽在螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸螺栓，和施加一个轴向力至上述的主体，使上述的主体的可破碎的部分破碎，和当螺栓拉伸时，允许上述的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

8.一种用于紧固一个物件的组件，包括动力工具及一个紧固件，其中所述的动力工具包括带非转动元件的壳体；位于上述的壳体内的一个动力驱动器，所述的动力驱动器驱动一个可转动的驱动元件；和所述的紧固件包括一个有螺纹和轴线的螺栓，螺栓可以插入组成一个物件的部件内，一个可拧在上述的螺栓上和与上述的动力工具的驱动元件配合的螺帽，以及一个垫圈，放置在上述的螺帽和物件之间，与上述的动力工具的壳体的非转动元件配合，上述的紧固件的垫圈有一个有轴线的主体和设有一个第一支承面，所述第一支承面位于一个轴向侧面上，用于与上述的螺帽配合，一个第二支承面，位于一个相对的轴向侧面上，用于与上述的物件配合，以及至少一个转动阻止面，用于与上述的螺栓的上述的螺纹配合，上述的主体具有一个可破碎的部分，设成使得当上述的螺帽被上述的动力工具驱动元件转动和转动螺栓时，上述的垫圈的上述的主体被上述的动力工具的非转动元件保持，以及停止上述的螺栓转动，以及因此上述的螺帽在上述的螺栓上产生一个拉力，在轴向方向上拉伸上述的螺栓，以及施加一个轴向力至上述的主体，使上述的垫圈的主体的可破碎的部分破碎，以及当上述的螺栓拉伸时，允许上述的垫圈的主体的未破碎的部分被轴向地拉伸。

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