CN1759258A - 螺栓紧固件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种例如螺栓等的螺纹紧固件，用于和螺纹孔或螺母的均匀筒形螺纹相啮合。紧固件的套筒(4)或者螺栓的柄部的直径小于插有紧固件的孔或螺母的均匀筒形螺纹的最小内径，在开始时，套筒的直径在整个轴向长度上保持恒定。锥形螺纹(7)被切削到套筒(4)的一个圆柱端部上，端部被槽(9)轴向分成多个分段(10)，这些分段由撑杆(2)等膨胀装置所分开。套筒(4)的圆柱端部上切削成的外螺纹具有相等节距，且在开始时具有从套筒(4)的端部经由分段端部开始增大的有效直径，但是在分段(10)膨胀之后，外螺纹变为单一的有效直径，和螺纹孔或螺母相啮合。
Description
技术领域
本发明涉及一种和均匀筒形内螺纹相啮合的螺栓紧固件。尤其是，本发明涉及这样一种螺栓紧固件，即它能够比较快速而又容易地沿均匀筒形内螺纹定位，以使它的螺纹在该紧固件到达所需位置之前不会和那些内螺纹相啮合。紧固件的外螺纹膨胀得使它们可以和内螺纹牢固地进行螺纹啮合。
背景技术
传统的螺母和螺栓通常组合起来用于固定或紧固结构件。螺栓通常具有较大的头部，从该头部延伸为一个较长的细柄。该柄通常在外表面上沿柄长度的至少一部分设置有均匀螺纹。尤其普遍的是，螺纹在柄的整个长度上延伸。
如果螺栓紧固件插入到内螺纹孔中，先前的损伤所导致螺纹内的变形或中断会使得更难于将螺栓完全拧进孔中。即使孔内螺纹没有受到损伤，在螺栓头部和螺栓紧固件所固定的外结构件相啮合之前，将螺栓拧进相当长度也是非常困难的。我们的专利文件WO02/08617公开了一种可膨胀的螺栓紧固件，其具有能够完全插入到螺纹孔内的多段螺纹柄，而和孔螺纹并不啮合，可选择地避开孔内的受损螺纹部，随后再膨胀得使柄的螺纹可和孔的螺纹相啮合。
螺栓的可膨胀螺纹柄还有很多已知的实例，例如US1409817，US3159075，US5755543和US3202194。所有这些均涉及多段式柄，其具有圆柱外形，并切削成具有均匀深度和等距的螺纹。在WO02/08617中，柄随后从圆柱形状变形为内锥形，从而使螺纹可以避开插入有螺栓紧固件的孔的内螺纹，但接着在插入之后膨胀为圆柱形。在US3202194中设计成自锁螺栓，从而开始由一个可压紧的楔形件变形为外锥形状。在拧进螺纹孔的过程中，楔形件被压紧，螺栓恢复圆柱外形，但却和螺纹孔进行摩擦锁紧配合。US3202194需要一种在螺纹柄的端部上减径的锥形部，以便和孔进行螺纹啮合。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种螺栓紧固件，结构较已知的紧固件更加简单且成本低廉，易于制造，而又具有WO02/08617的全部优点。
本发明提供一种具有权利要求1中特征的螺纹紧固件。由于螺纹是被锥形切入到套筒的圆柱端部内，在实际螺纹切削操作之前，套筒的外径在整个长度上都保持恒定。这表示相对现有技术在时间和材料上都有了很大的节约，在螺栓的圆柱外表面上切削成圆柱螺纹，随后将该螺纹部分段，并将其向内弯曲，或者在将螺纹端部分段之前，在螺栓的锥形端部上切削锥形螺纹。
在分段在螺纹孔或螺母内膨胀时，切入到圆柱套筒的圆柱端部的外螺纹齿形只要能够和孔或螺母的内齿形相匹配，可以为任何齿形，例如三角形或方形。
优选地，在空心套筒的端部上锥形切削成的螺纹的轴向延伸程度大致等于套筒分段端部的轴向长度。该分段端部的长度为空心套筒直径的1-3倍，优选为直径的2倍。
最好是，空心套筒的直径小于插入有紧固件的均匀筒形螺纹或孔或螺母的最小内径。该孔或螺母并不属于本发明的部件。
膨胀机构可以为能够借助于锤击进入套筒中空内部的撑杆。撑杆可滑动地和套筒的空心内部的锥形端侧壁啮合，以使分段分开。撑杆具有头部和圆柱实体，或者仅仅为无头的圆柱杆。WO02/08617中公开的可松脱锁紧装置可以设置在撑杆和套筒内表面之间，以便于其在撑开分段而使它们的锥形切削外螺纹和螺纹孔或螺母的均匀筒形螺纹相啮合时，可以防止撑杆移出套筒的中空内部。或者，在撑杆和套筒的内表面之间的紧密摩擦配合也可以获得相同的效果。
取代如上所述的可以利用锤击沿套筒的空心内部移动的撑杆，撑杆和套筒均可设置有辅助螺纹，以便于撑杆变为能够沿套筒的空心内部旋转驱动的撑开螺栓或膨胀螺栓。在分段膨胀方向上，初始的运动使分段分开，从而使它们的锥形切削外螺纹能够和孔或螺母的内螺纹进行螺纹啮合。撑开螺栓在相同方向上进一步运动，将分段压靠在孔或螺母的内螺纹上，从而如申请人为Advanced Bolting Solutions Ltd的英国专利申请No.0301418.0(公开号No.2388882)所述，将螺纹紧固件锁紧到孔或螺母上。
本发明的另一方面就是提供一种制造螺栓紧固件的方法，包括在空心套筒的圆柱端部上切成锥形螺纹的步骤。
在方法的另一方面，随后的步骤是将端部轴向分段。
在本发明的另一方面，提供一种使用根据本发明的紧固件的方法，包括下列步骤：
选择紧固件，该紧固件的空心套筒的直径小于容纳紧固件的孔或螺母的均匀筒形螺纹的最小内径；
将紧固件沿孔推进或推入螺母内；
将紧固件设置在孔或螺母内所需的位置上；
沿套筒的空心内部轴向移动膨胀装置，以和设有外螺纹并分段的端部的内表面啮合，并将分段撑开，从而使外螺纹和螺纹孔或螺母的筒形内螺纹进行螺纹啮合。
附图说明
在附图中，图1是本发明中螺纹紧固件的两个零件的侧视图；
图2是在空心套筒的分段端部膨胀之前图1中组装好的紧固件的轴向视图；以及
图3是分段端部膨胀之后紧固件的轴向视图。
具体实施方式
图中的螺纹紧固件包括空心螺栓1和撑杆2。螺栓1包括头部3和空心圆柱套筒4。头部3可以具有任何所需的外部形状，例如方形，六角形等，只要能够用常用扳手将其抓紧就可以。
套筒4的中空内部由一个从头部3延伸的盲孔5所限定，同时终止在一个向内的封闭端6内。最初，空心套筒4在整个长度上均为圆柱形，但是距离头部3的远端被切成锥形螺纹7。由于螺纹7在锥体上切成，所以套筒4远端上切成的齿就要深于头部3附近切成的齿。螺纹的有效直径被切到套筒4的圆柱端部内，从而在整个螺纹部上从圆柱套筒4的端部开始增大。图1通过添加假想线8示出了锥形螺纹有效直径的轮廓线，该螺纹和套筒4的轴向形成角度α。
尽管在图1以平面而图2以剖面的形式示出了连续的齿，但是也可以在从套筒4端部朝向头部3的方向上，呈渐进的方式切入到空心套筒4的圆柱端部，连续齿之间的节距在螺纹部上保持恒定。
在空心套筒4的锥形螺纹端部上形成有一或多个纵向槽9，将螺纹端部分成多个成角度间隔开的分段10。一个槽9足以将螺纹端部分成两个分段；这样两个相互垂直的槽9就会将端部分成四个成角度间隔开的分段。最好是，在切成螺纹7之后形成槽9，或者优选的，空心套筒4的螺纹分段端部的轴向长度为其直径的1.5-2.5倍。
图2示出了撑杆2处于螺栓的盲孔5内。在这种预备结构中，螺栓可以放入深度螺纹孔，或者可以在下端部用于在松动地容纳螺母(未示出)之前组装有孔的零件。在这个阶段，在螺栓1的锥形螺纹下端部和孔或螺母的内螺纹之间并不进行啮合，这是因为空心套筒包括其锥形切削螺纹的外径要小于孔或螺母的均匀筒形螺纹的最小直径。当用锤轻敲撑杆2时，该撑杆就会移动到图3所示的位置上，沿孔5的封闭端6的锥体下滑，且如图3所示，可以将分段端部10分开。
图3示出了分段端部10如何分开从而使齿7形成恒定的有效直径。这就使得由最小的切削和后期成型的螺纹紧固件产生的啮合，能够很牢固地和螺纹孔或螺母的内螺纹相啮合。
Claims (12)
1.一种用于和螺纹孔或螺母的均匀筒形螺纹啮合的螺纹紧固件，该螺纹紧固件包括：
具有末端部的空心套筒，该末端部具有切入到靠近末端部的一个圆柱端部内的、具有恒定节距的外螺纹，该螺纹端部被轴向分成多个成角度间隔开的分段；和
膨胀装置，在将紧固件插入到孔或螺母之后该膨胀装置可沿套筒的空心内部轴向移动，以和设有外螺纹并分段的端部的内表面相啮合，并将分段撑开，便于外螺纹和螺纹孔或螺母的筒形内螺纹进行螺纹啮合；
其特征在于，外螺纹是切削到圆柱套筒的圆柱端部的锥形螺纹，远离末端部的外螺纹渐进地深度减小。
2.如权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于，在由膨胀装置沿套筒的空心内部运动而使分段分开之后，分开的分段的外螺纹具有恒定的有效直径。
3.如权利要求1或2所述的螺纹紧固件，其特征在于，膨胀装置为撑杆，其可容纳在空心套筒内，以滑动地和每个分段的内表面相啮合。
4.如权利要求3所述的螺纹紧固件，其特征在于，撑杆包括头部和圆柱实体。
5.如权利要求3所述的螺纹紧固件，进一步包括设置在撑杆和套筒内表面之间的可松脱锁紧装置，以便于其在撑开分段而使它们的锥形切削外螺纹和螺纹孔或螺母的均匀筒形螺纹相啮合时，防止撑杆移出套筒的中空内部。
6.如权利要求3所述的螺纹紧固件，其特征在于，撑杆和套筒的内表面之间进行紧密摩擦配合，以便于其在撑开分段而使它们的锥形切削外螺纹和螺纹孔或螺母的均匀筒形螺纹相啮合时，防止撑杆移出套简的中空内部。
7.如权利要求3-6中任一项所述的螺纹紧固件，其特征在于，撑杆被螺纹拧到成型在空心套筒的内表面上的内螺纹，并利用转动工具作用在撑杆一端上的键槽内，从而将其旋转沿着套筒推进。
8.如权利要求7所述的螺纹紧固件，其特征在于，键槽为隙槽，转动工具为螺丝刀。
9.如权利要求7所述的螺纹紧固件，其特征在于，键槽为六角形槽，转动工具为六角形键。
10.一种制造根据前述权利要求中任一项的螺纹紧固件的方法，包括在空心套筒的圆柱端部上切出锥形螺纹的步骤。
11.如权利要求10所述的方法，包括将端部轴向分段的随后步骤。
12.一种使用权利要求1-9中任一项的紧固件的方法，包括下列步骤：
选择紧固件，该紧固件的空心套筒的直径小于容纳紧固件的孔或螺母的均匀筒形螺纹的最小内径；
将紧固件沿孔推进或推入螺母内；
将紧固件设置在孔或螺母内所需的位置上；以及
沿套筒的空心内部轴向移动膨胀装置，以和设有外螺纹并分段的端部的内表面啮合，并将分段撑开，从而使外螺纹和螺纹孔或螺母的筒形内螺纹进行螺纹啮合。
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