CN1386172A - 紧固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于需夹紧元件且需夹紧元件之间隔开一定距离的紧固装置。紧固装置包括:螺帽(10)、螺栓(40)和在其内孔设有扭矩传送装置的可移动套管(20),扭矩传送装置能够把轴何插入可移动套管(20)内孔的螺栓的扭矩通过螺纹对螺纹的啮合传送到可移动套管上,其中螺栓的螺纹部分包括特殊螺纹(422),借助特殊螺纹(422),把比普通螺纹之间啮合产生的摩擦力要大的摩擦力传送至螺纹对螺纹的啮合。

Description

紧固装置
技术领域
本发明涉及能够夹紧元件的紧固装置，需夹紧元件之间互相隔开一定的间距，在元件之间保持一定间隙的同时，能够吸收间隔内一些可能的耗散或者一些可能出现的轴向偏差。
背景技术
Eduald Rucker等人的美国专利号为5,288,191的专利公开了如上所述的相同类型的普通紧固装置，这种紧固装置是由许多组成元件构成的，一部分组成元件形状特殊，故制造成本高。另外，因为调整预定空间而要移动组成元件所需要的力取决于克服摩擦力把类似螺栓的部件插入组成元件的推力和扭矩。操作者夹紧紧固装置需施加一个推力来转动类似螺栓的元件。所以，使得紧固装置的操作变得复杂化。此外，因为紧固装置缺少可靠的防止松动的功能，在存在许多振动的情况下，应用紧固装置有困难。
发明内容
本发明解决了现有紧固装置存在的上述问题，由用于需夹紧元件(M1、M2)的紧固装置予以解决，需夹紧元件(M1、M2)之间具有一定的间距。紧固装置包括：螺帽(10)，螺帽(10)具有适合由需夹紧元件之一(M1)锁住的基本上为圆柱形主体的一个端面，螺帽(10)的内周面上制有第一螺纹(13)和第二螺纹(14)，第一螺纹由能够拧入螺栓(40)的螺纹上的内螺纹构成，第二螺纹(14)则由与螺栓的螺纹脊相反的并且能够拧入可移动套管(20)的第一螺纹(21)上的内螺纹构成，可移套管(20)包含的外螺纹制作在其大体上呈圆柱形主体的外周面上，其螺脊与螺栓的螺纹的螺脊相反；可移动套管(20)具有在其内孔的扭矩传动装置，该装置能够把轴向地插入其内孔的螺栓的扭矩通过螺纹对螺纹的啮合传送到可移动套管上；螺栓(40)具有螺栓体(42)，螺栓(40)在其外周面上制作由能够拧入螺帽的第一螺纹(13)的外螺纹构成的螺纹；在此，螺栓(40)的螺纹部分包含特殊螺纹脊(422)，借助特殊螺纹脊(422)，比普通螺纹之间啮合而产生的摩擦力要大的摩擦力传送给螺纹对螺纹的啮合。
附图说明
图1是本发明第一个实施例的局部横截面图。
图2是本发明第二个实施例的局部横截面图。
图3示出作为本发明组成元件螺栓的特殊螺纹脊部分的(在图1和图2中这一部分由X表示)实施例的放大横截面图。
图4是作为发明组成元件螺栓的特殊螺纹脊部分的另一个实施例的横截面图。
图5示出本发明第一个实施例的渐进式夹紧动作的放大横截面图。
图6示出本发明第二个实施例的渐进式夹紧动作的横截面图。
具体实施方式
本发明参照附图详细说明如下：
本发明基本上由以下组件构成：螺帽(10)具有在其大体上呈圆柱形主体的一端面上的凸缘(11)，螺帽(10)的凸缘11相对于其轴线的旋转受到需夹紧的元件之一(第一个元件)(MI)的限制，螺帽(10)的内周面上制有第一螺纹(13)(制作在凸缘中心孔上的右旋内螺纹)和第二螺纹(14)(左旋内螺纹并且制作在稍后说明的螺栓所插入的内侧壁上)；可移动套管(20)具有能够拧入螺帽的第二螺纹(14)上并制作在其大体上为圆柱形主体的外周面上的外螺纹(左旋螺纹，制有外螺纹的部分是指下面的第一螺纹(21))；螺栓(40)(这里，其头部(41)的形状在图1和图2中以及图5和图6中描述有所不同，但是在单独的图中，可互相适用的形状仅稍有区别地予以说明)具有能够拧入螺帽的第一螺纹(13)并制作在其螺栓体(42)外周面上的外螺纹(421、422)(两者是右螺纹，下面，“螺纹”是指右螺纹，除非另作说明。外螺纹(421)是普通螺纹，外螺纹(422)则是指特殊螺纹，有关其细节稍后将予以说明)。另外，螺帽的第一螺纹(13)可以由普通结构代替(具体而言，适合普通螺帽外形的空腔可以形成于凸缘(11)的中心，以使普通螺帽能够装入并固定到空腔，或者使螺栓体以非接触方式通过的空腔设置在凸缘中心，并且普通凸缘的一个表面可制作成紧对着并固定到普通螺帽的一个表面上)。
可移动的套管(20)进一步按以下方式制造。
第一个实施例(见图1)
能够拧入制作在螺栓外周面上的外螺纹(421、422)的内螺纹(以下，制作带这种内螺纹的部分称之为第二螺纹(22))形成于可移动套管内周面上。
另外，示出的可移动套管(20)在其朝向螺栓的主体端面上设有凸缘，该凸缘在需夹紧的一个元件(M2)上为可移动套管提供较好的固定条件(其细节稍后详作说明)，当然，示于图2中的结构可以考虑用于按照本发明所打算的目的上。
第二个实施例(见图2)，相应于可移动套管的第二螺纹(22)的部分(本文下面称之为扭矩传送螺帽掣子(23))限定了具有类似于扭矩传送螺帽(30)的横截面的空腔，该空腔能够包含扭矩传送螺帽，以使螺帽(30)的外周面(其横截面是多边形，通常为六边形)紧贴着空腔的内表面，基本上能够限制螺帽(30)的转动。在此，朝向螺帽(10)的扭矩传送螺帽掣子的侧面制成能够把扭矩转动螺帽夹紧的结构，而朝向螺栓(40)的扭矩传送螺帽掣子侧面设有防止螺帽脱落的棘爪(24)，以防止扭矩传送螺帽脱落(在扭矩传动螺帽(30)置于扭矩传送螺帽掣子内以后，这种防止扭矩传送螺帽(30)脱落的棘爪(24)在可移动套管的内圆周的内侧端面的至少一部分上朝着螺帽(10)能够形成“压紧”的作用)。
在这个实施例中，在螺栓外周面上构成的外螺纹(421、422)制作成能够与扭矩传动螺帽(31)(内螺纹)相配合。
当两个实施例具有共同特性时，制作在螺栓外周面上的外螺纹由具有普通螺纹脊的侧面角(β)(通常为60度)的部分(421)(以下称为第一螺纹或普通螺纹脊)和具有特殊螺纹脊形状或螺纹构造的部分(422)(以下称为第二螺纹或者特殊螺纹脊)构成。
这种特殊螺纹脊的实例(以下指特殊螺纹脊的第一个实施例)示于图3中，并且通过使普通螺纹脊在径向经受压缩变形而制成。特殊螺纹脊(a)自然要比普通螺纹脊的侧面角(β)要小(通常为40度)。这里，构成两部分的范围用相对于轴线的螺纹脊的数目来表示大约为2到10以及和用相对于轴线的角度来表示大约为10到90度就满足要求了。即两部分的范围用相对于轴线的螺纹脊的数目表示至少是2个，其间隔是相等的。而且，两部分(421、422)的螺距P是相同的。
特殊螺纹脊(422)的另一个实施例(以下指特殊螺纹脊的第二个实施例)示于图4中。在这个实施例中，螺纹脊部分的螺距(P2)或(P3)比普通螺纹脊的螺距(P1)大些或小些(P2＞P1＞P3)。这种变化的伸缩范围在+(加)和-(减)方向用螺距来表示分别为±20％P1。)
当两个实施例具有共同的特征时，不言而喻，特殊螺纹脊的第一和第二实施例不仅适合螺栓(40)，也适用于可移动套管(20)的第二螺纹(22)或者扭矩传送螺帽(30)的螺脊。
作为特殊螺纹脊(422)的另一个例子，特殊螺纹脊(422)上附着薄薄一层(最好一次成形，薄层将不致从形成的部位脱落，除非打算把它去除掉，薄层也不致于粘结到其紧靠着的一个或多个元件上)树脂(以美国Nylok公司的标记“Ng10k”为特征。这样的薄层可以形成于可移动套管(20)的第二螺纹(22)上或者扭矩传送螺帽(30)的螺纹上，以替代制作在螺栓(40)侧面的螺纹上，这是很自然的。当然，薄层的结构(在应用到螺栓(40)和可移动套管内侧壁的情况下)可以结合所采用的实施例制作，其中上述的螺纹可以制成特殊的形状或者改变其螺距。本文以下称之为特殊螺纹的第三个实施例。另外，薄层结构可以按照普通的方法制作，例如按照以下美国专利申请号：371,604/1964；398,495/1964；599,042/1966；638,683/1967；821,178/1969；203,130/1971；314,854/1972以及400,502/1973和美国专利号：RE28,812/1976；3,995,074/1976；4,054,688/1977；4,100,882/1978和4,120,993/1978)中所描述的方法制作薄层。例如，制作在以上所指部分的螺纹脊上的特殊尼龙薄膜层，其形状、角度和螺距与普通的螺纹脊相同。此外，特殊螺纹脊(422)能够由弹性体，例如弹性树脂制成(这种结构替代应用于螺栓上是很自然的，可移动套管(20)的第二螺纹(22)或者扭矩传动螺帽(30)本身也可以由弹性体制作。以下称之为特殊螺纹脊的第四个实施例。另外，特殊螺纹脊可以采用例如注模制成(包括插模))(未示出)。
当两个实施例具有共同的特征时，按照本发明的紧固装置的组成元件的材料通常也包括以碳素钢、不锈钢和轻合金为代表的合金材料，而以聚酰胺为代表的工程塑料和聚缩醛树脂能够应用到一部分元件上，或者就制造成本来说所能允许的整个组成元件上。
下面，按照本发明紧固装置的使用将依据第一个实施例予以说明(见图5，这种说明将根据本发明第一个实施例中的螺栓(40)的特殊螺纹脊(422)作出)。
1、方法(见图5①)
带有安装在其内腔(处于一种状态，即其中可移动套管的第一螺纹(21)拧入螺帽(10)的第二螺纹(14)直至最大程度)的可移动套管(20)的螺帽(10)朝向螺栓(40)插入需夹紧的元件中的一个元件(M1)(例如，汽车内盘)的开口(OP1)，螺帽锁紧在需夹紧的元件上，以使螺帽的凸缘(11)的一个表面与需夹紧的元件的一个表面紧密接触(能够容纳螺帽掣子(12)的至少一个凹槽可以事先设置在需夹紧元件的相应位置，螺帽掣子(12)可以装入并焊接到凹槽内，或者嵌入螺帽掣子以后，凸缘的侧面可以焊接到需夹紧的元件上。根据所使用的材料，也能够采用溶化或粘结的方法，使两个表面连接在一起)。关键是要形成这样一种状态，其中螺帽相对于需夹紧的元件之一(M1)在轴向的转动受到限制。
而且，这一步骤与第二个实施例是相同的(见图6①)。
2、夹紧可移动套管(见图5②)
插入需夹紧元件的另一个元件(M2)(例如，汽车主体)的开口(OP2)的螺栓(40)的第二螺纹(422)，通过顺时针方向转动螺栓，朝向螺帽而被拧入可移动套管的第二螺纹(22)内。
这里，因为制成的螺栓的第二个螺纹(422)的螺纹脊以使其侧面角(α)比螺纹脊(第二个螺纹(422)的螺纹脊的螺距与可移动套管的第二螺纹(22)的螺纹脊的螺距相同)的侧面角(β)小，在两个螺纹的齿侧面上互相接触而产生的磨擦力基本上要比在螺帽的第二个螺纹(14)的齿侧面上与可移动套管(其螺纹的侧面角和螺距是相同的)的第一螺纹(21)的齿侧面上互相接触而产生的摩擦力要大。(当特殊螺纹脊(422)的结构就象第二至第四实施例中的那样，这种状况甚至也类似地出现。反过来说，产生这种状况的结构在第一至第四实施例中具体说明)。其结果，可移动套管开始与螺栓一起转动，并且沿轴线从螺帽向着需夹紧元件中的另一元件(M2)移动(可移动套管的第一螺纹(21)和螺帽的第二螺纹(14)制作成左螺纹)。
最后，设置在可移动套管上的凸缘端面朝着螺栓与需夹紧的另一个元件(M2)接触，这样可移动套管停止沿轴向的移动(向着需夹紧的元件中的另一个元件(M2)移动)。
另外，在第二个实施例的这一步(见图6②)与第一个实施例中的不同之处，仅在于可移动套管的第二螺纹(22)齿侧面和螺栓的第二螺纹(422)齿侧面的相互接触由安装在扭矩传动螺帽掣子(23)内的扭矩传送螺帽(30)的螺纹(31)的齿侧面和螺栓第二螺纹(422)的齿侧面的互相接触所取代，螺栓的扭矩通过扭矩传送螺帽(如上所述，向着螺栓的可移动套管端面可以进一步设置象第一个实施例的凸缘。其它方面则是相同的)传送到可移动套管。但是，当顺时针转动螺栓时，在第一个实施例中的可移动套管向着需夹紧元件中的另一个元件(M2)轴向移动则是相同的。这里，为什么扭矩传送螺帽(30)用一种沿径向设置一些间隙的方式(因此，扭矩传送螺帽在扭矩传送螺帽掣子内相对于其轴线转动不到一圈)松动地安装在可移动套管的扭矩传螺帽掣子(23)内，其理由是考虑到在螺栓插入的方向和可移动套管(当然，把扭矩传送螺帽装入扭矩传送螺帽掣子的操作过程是很容易的)的轴线二者之间的轴向吸收角度和/或偏移的能力。
3、完成夹紧动作(见图5③)
螺栓(40)沿顺时针方向转动(一旦设置在可移动套管上的凸缘端面朝向螺栓与需夹紧的另一个元件(M2)接触时，迫使对抗螺栓第二螺纹(422)上的摩擦力的扭矩施加到螺栓头(41))，螺栓朝向螺帽的第一螺纹(13)进入螺帽内孔。
最后，螺栓的第一螺纹(421)或第二螺纹(422)拧入螺帽的第一螺纹(13)内，通过连续转动螺栓直至螺栓头(41)的底面(在螺栓顶端内侧面上的表面)与另一个需夹紧的元件(M2)接触，夹紧操作终止，元件(M2)与螺栓头(41)之间放有垫片。
另外，这一步骤也与第二实施例相同(见图6③)
采用这种方式，按照本发明的紧固装置用来提供在被夹紧的元件之间具有间隔(L)的夹紧(在夹紧操作过程中，这个间隔将不改变)，通过可移动套管的轴向位移能够吸收间隔内的一些可能的余隙，从而在相当广的范围内，夹紧操作通过适当的设置可移动套管的主体部分和螺帽主体部分的轴向长度而能够完成夹紧操作。
当第一实施例和第二实施例是相同时，类似于应用到螺栓的特殊螺纹脊(422)的各种装置，在它们完成夹紧操作时能够互相拧入丝扣的范围内，也可以应用到螺帽的第二螺纹(14)或者可移动套管的第一螺纹(21)上。在完成夹紧操作时，通过把螺栓的螺纹拧入到螺帽的第一螺纹(13)产生的轴向力通常将能够避免可移动套管的松开(实际上，在拧入螺帽的第一螺纹(13)的螺栓的螺纹设置成包含特殊螺纹脊(422)的情况下，将更有效地得以避免可移动套管的松动)。当本发明的紧固装置用于经受反复振动的环境中时，例如，在一些种类的元件必须固定到汽车车身上的情况下，螺帽的第二螺纹(14)的齿侧面和可移动套管的第一螺纹(21)的齿侧面互相摩擦接触显示其直接扼制可移动套管本身松动的效果。另外，在第一个实施例中，通过把应用类似于使用到螺栓的特殊螺纹脊(422)的各种装置应用到螺栓的螺纹或者可移动套管的第二螺纹(22)上，在它们完成夹紧操作时能够相互拧入丝扣的范围内，可以收到同样的效果。
工业应用
如上所述，因为按照本发明的紧固装置包括在简单结构的组合元件中，所以，制造起来不需要从事任何特殊的加工，由于夹紧操作依赖于作为一个组合元件的螺栓的转动，故操作者不需要作任何复杂的操作。按照本发明的紧固装置将不强制性地缩短需互相夹紧的元件之间的间隔(L)，在顺利地完成夹紧操作的同时能够吸收被夹紧元件之间的间隔内的一些可能的余隙。

Claims (24)

1、用于在需夹紧元件(M1、M2)之间具有一定间隔的紧固装置，该紧固装置包括具有基本上呈圆柱形主体的一个端面的螺帽(10)，该端面适于由需夹紧元件中的一个元件(M1)锁住，在螺帽内圆周表面上制有第一螺纹螺纹(13)和第二螺纹(14)，第一螺纹(13)由能够拧入螺栓(40)的螺纹上的内螺纹构成，第二螺纹(14)由与螺栓的螺纹脊相反的并且能够拧入可移动套管(20)的第一螺纹(21)上的内螺纹构成，可移动套管(20)的第一螺纹(21)由制作在其基本上呈圆柱型主体的外圆周表面上并与螺栓的螺纹脊相反的外螺纹构成；可移动套管(20)具有在其内孔的扭矩传送装置，该扭矩传送装置借助螺纹对螺纹的啮合能够将轴向插入其内孔的螺栓的扭矩传送到可移动套管(20)上；具有螺栓体(42)的螺栓(40)，在其外圆周面上制作由能够拧入螺帽第一螺纹(13)的外螺纹构成的螺纹；其中螺栓的螺纹部分包括特殊螺纹(422)，通过特殊螺纹(422)将比普通之间啮合而获得的摩擦力要大的摩擦力传送到螺纹对螺纹的啮合。
2、按照权利的要求1的紧固装置，其中扭矩传送装置是由制作在可移动套管(20)内周面上并能够拧入螺栓(40)的螺纹上的内螺纹构成的第二螺纹(22)。
3、按照权利要求1的紧固装置，其中扭矩传送装置包括具有外圆周表面的扭矩传送螺帽(30)，其外圆周表面紧顶着地安装在可移动套管(20)的内孔内，致使扭矩传送螺帽相对于其轴线的旋转基本上受到限制，扭矩传送螺帽掣子(23)由其横截面类似于扭矩传送螺帽的凹腔构成。
4、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)是由普通螺纹脊经受径向压缩变形而获得的螺纹脊构成的。
5、按照权利要求4的紧固装置，其中制成的特殊螺纹脊(422)相对于轴线而言用螺纹脊的数目表示大约是2至10和用角度表示大约为10至90度。
6、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)具有比普通螺纹脊的螺矩(P1)大的螺矩(P2)或者比普通螺纹脊的螺距(P1)小的螺距(P3)。
7、按照权利要求6的紧固装置，其中制成的特殊螺纹脊(422)的范围大约为(P1)的±20％的螺距(P2)或(P3)，并且分别在+和-方向至少为一个螺纹脊。
8、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)是由制作在普通螺纹脊(421)上的一薄层特殊尼龙树脂构成的。
9、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)是由弹性体制作的普通螺纹脊构成的。
10、按照权利要求9的紧固装置，其中弹性体是由弹性树脂构成的。
11、按照权利要求2或3的紧固装置，其中不设置特殊螺纹脊(422)，可移动套管(20)的第二螺纹(22)的螺纹脊部分或者扭矩转送螺帽(30)的螺纹(31)的螺纹脊部分是由使普通螺纹脊经受径向压缩变形而获得的螺纹脊。
12、按照权利要求11的紧固装置，其中通过使普通螺纹脊经受径向变形而获得的螺纹脊的范围，相对于轴线用螺纹脊数目表示大约是2至10和用角度表示大约为10至90度。
13、按照权利要求2或3的紧固装置，其中不设置特殊螺纹脊(422)，可移动套管(20)的第二螺纹(22)的螺纹脊部分或者扭矩传送螺帽(30)的螺纹(31)的螺纹脊部分具有比普通螺纹脊的螺距(P1)大的螺距(P2)或者比普通螺纹脊的螺距(P1)小的螺距(P3)。
14、按照权利要求13的紧固装置，其中制作的具有比普通螺纹脊的螺距(P1)大的螺距(P2)或者比普通螺纹脊的螺距(P1)小的螺距(P3)的螺纹脊的范围，是约为±20％螺距(P1)的螺距(P2)或(P3)，并且在+和-方向，至少分别为一个螺纹脊。
15、按照权利要求2或3的紧固装置，其中不设置特殊螺纹脊，可移动套管(20)的第二螺纹(22)的螺纹脊或者扭矩传送螺帽(30)的螺纹(31)的螺纹脊在其上制作一薄层特殊尼龙树脂。
16、按照权利要求2或3的紧固装置，其中不设置特殊螺纹脊(422)，可移动套管(20)的第二螺纹(22)的螺纹脊部分或者扭矩传送螺帽(30)的螺纹(31)的螺纹脊部分由弹性体制作的普通螺纹脊构成。
17、按照权利要求16的紧固装置，其中弹性体是由弹性树脂构成的。
18、按照权利要求2或3的夹紧装置，其中螺栓(40)的特殊螺纹脊(422)是通过使普通螺纹脊经受径向压缩变形而获得的螺纹脊构成，所述的特殊螺纹脊在其完成夹紧操作时能够互相拧入丝扣的范围内，也能够制作在螺帽的第二螺纹(14)或者可移动套管的第一螺纹(21)上。
19、按照权利要求18的紧固装置，其中所制作的特殊螺纹脊(422)的范围相对于轴线用螺纹脊的数目来表示大约是2至10和用角度表示大约是10至90度。
20、按照权利要求2或3的紧固装置，其中螺栓(40)的特殊螺纹(422)具有比普通螺纹脊的螺距(P1)大的螺距(P2)或者比普通螺纹脊的螺距(P1)小的螺距(P3)，所述的特殊螺纹脊在其完成夹紧操作时能够互相拧入丝扣的范围内，也能够制作在螺帽的第二螺纹(14)或者可移动套管的第一螺纹(21)上。
21、按照权利要求20的紧固装置，其中所制作的螺栓(40)的特殊螺纹脊(422)的范围约为螺距(P1)的土20％的螺距(P2)或(P3)，并且分别在+和-方向至少为一个螺纹脊。
22、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)包含制作在普通螺纹脊(421)上的特殊尼龙树脂薄层，所述特殊螺纹脊在其完成夹紧操作时能够互相拧入丝扣的范围内，也能够制作在螺帽的第二螺纹(14)或可移动套管的第一螺纹(21)上。
23、按照权利要求2或3的紧固装置，其中特殊螺纹脊(422)由弹性体制作的普通螺纹脊构成，所述特殊螺纹脊在其完成夹紧动作时能够互相拧入丝扣的范围内，能够另外地制作在螺帽的第二螺纹(14)或者可移动套管的第一螺纹(21)上。
24、按照权利要求23的紧固装置，其中弹性体是由弹性树脂构成的。
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