TWI655063B - Device for limiting torque with three bridges - Google Patents

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Abstract

本發明關於用於限制轉矩的裝置，該裝置具有用於螺母或螺釘頭的保持元件，其中，保持元件在保持元件的後部區域中具有頭部，頭部具有攜動輪廓以用於頭部與安置工具的不可相對轉動的耦合，且保持元件在保持元件的前部區域中具有容納件，容納件具有容納部以用於不可相對轉動地容納螺母或螺釘頭。根據本發明設置成，保持元件具有三個傳遞轉矩的橋接件，橋接件連接容納件和頭部，且橋接件構成預定斷裂部位。本發明還關於由這種裝置和膨脹錨栓構成的保持組件。

Description

具有三個橋接件的用於限制轉矩的裝置
本發明關於如請求項1的前序部分所述的用於限制轉矩的裝置。這種裝置構造有用於螺母或螺釘頭的保持元件，其中，保持元件在保持元件的後部區域中具有頭部，頭部具有攜動輪廓以用於使頭部與安置工具的不可相對轉動的耦合，且保持元件在保持元件的前部區域中具有容納件，容納件具有容納部以用於不可相對轉動地容納螺母或螺釘頭。本發明還關於一種包括這種裝置和膨脹錨栓的保持組件。
由DE102010043167A1已知這種類型的用於限制轉矩的裝置。該裝置呈王冠狀且具有頭部和帶有螺母的容納件，其中，在頭部和具有螺母的容納件之間設有預定斷裂部位，預定斷裂部位在達到極限轉矩時斷裂。預定斷裂部位由六個橋接件構成，橋接件等距地布置在頭部和容納件之間。
類似的王冠狀的用於限制轉矩的裝置在具有PCT登記號PCT/EP2016/072232的國際專利申請、FR2598855A1和US4215600A中進行了描述。根據US4215600A能夠在用於螺母的容納件的內部中設置與容納件一體地構造的夾緊突起部，前述夾緊突起部在側面相對於螺母起作用。
DE 102011106696 A1公開了一種具有多件式頭部的螺釘，頭部具有外套，外套能夠圍繞頭部的內部轉動。
EP1353080B1示出了用於膨脹錨栓的轉矩限制元件。
本發明的目的是提出一種用於限制轉矩的裝置，該裝置在成本低、尤其製造成本低的同時確保了特別好的斷裂精度和可靠性，以及提出一種保持組件，前述保持組件使得這種裝置與膨脹錨栓結合。
根據本發明，該目的藉由具有請求項1的特徵的用於限制轉矩的裝置和具有請求項7的特徵的保持組件實現。該裝置的較佳實施方式在附屬項中給出。
根據本發明的用於限制轉矩的裝置的特徵在於，保持元件具有三個、尤其剛好三個傳遞轉矩的橋接件，橋接件連接容納件和頭部，且橋接件構成預定斷裂部位，尤其轉矩預定斷裂部位。
在先前技術中預定斷裂部位由六個傳遞轉矩的橋接件或一個環形元件構成，與先前技術的裝置不同，根據本發明預定斷裂部位由剛好三個傳遞轉矩的橋接件構成，橋接件連接容納件和頭部。在本發明中令人驚奇地發現，藉由如此的構造方式能夠實現特別小地分散斷裂轉矩且因此實現了特別好的斷裂精度且同時特別穩固的裝置。因為與具有六個或更多個傳遞轉矩的橋接件的實施方式相比，在根據本發明的實施方式中實現了具有橋接件橫截面相對大的三個傳遞轉矩的橋接件。大的橋接件橫截面通常又能夠在 製造技術上特別好地控制，尤其在保持元件很小時及/或尤其在保持元件是鑄件時，由此在製造公差較大時斷裂精度也大。同時，以三個傳遞轉矩的橋接件存在足夠大量的傳遞轉矩的橋接件，從而在沒有歪斜趨勢的情況下實現了良好的力傳遞，這有效地抑制了不期望的負荷且因此抑制了傳遞轉矩的橋接件在斷裂精度方面的潛在不利的作用的潛在弱點。因此，本發明採用以下認識，亦即，在具有三個傳遞轉矩的橋接件的布置方式中製造公差的影響相對很小且另一方面力傳遞特別良好。基於該認識，本發明提出用於限制轉矩的裝置，其中，在製造成本很低的情況下獲得特別好的斷裂精度和可靠性。
螺母例如可為DIN螺母。該螺母適宜地具有貫通孔，較佳具有內螺紋，其中，內螺紋尤其可旋擰在螺桿上。螺桿較佳可為膨脹錨栓的栓桿。由此螺母尤其可為螺帽。代替使用螺母，根據本發明的裝置也可使用螺釘頭，螺釘頭尤其不可相對轉動地與螺釘桿連接。螺母或螺釘頭可看作是用於限制轉矩的裝置的一部分或獨立的部件。
攜動輪廓用於使安置工具的傳動部不可相對轉動地耦合到頭部上且尤其用於將轉矩，尤其沿軸向方向的轉矩從安置工具施加到頭部上。攜動輪廓例如可為外多角輪廓，尤其外六角輪廓，外多角輪廓在圓周側布置在頭部上。安置工具例如可為扳手或手持機械。
容納部較佳向前至少部分地為開放的，尤其由此能夠達到螺母的前側且螺桿可從前面旋入螺母中或由此可將螺 釘桿從保持元件中取出。容納部的向前至少部分開放的構造方案也可在從前面開始製造時能夠將螺母或螺釘頭引入。較佳地，頭部可具有用於螺桿的通道，其中，通道通入用於螺母的容納部中，且其中，通道向後為開放的。因此，旋入螺母的螺桿在後方又能夠從螺母和保持元件中出來，亦即，螺桿可穿過保持元件。
容納部尤其可為在保持元件中構成的凹空部，螺母或螺釘頭置入該凹空部中。容納部較佳在周向側藉由容納件限制及/或在後側藉由頭部限制。容納件較佳構成套筒，套筒包圍容納部。螺母或螺釘頭不可相對轉動地布置在容納部中，尤其與容納件不可相對轉動地耦合地布置在容納部中，亦即，在容納件和布置在容納部中的螺母或布置在容納部中的螺釘頭之間有連接，較佳形狀鎖合連接，該連接實現了在容納件(一方面)和螺母或螺釘頭(另一方面)之間的轉矩傳遞，尤其軸向轉矩的傳遞。較佳地，用於在容納件(一方面)和螺母或螺釘頭(另一方面)之間不可相對轉動的連接的容納部可具有另一攜動輪廓，例如內多角輪廓，尤其內六角輪廓，另一攜動輪廓與螺母或螺釘頭的外部輪廓對應。
尤其根據本發明的裝置構造成，傳遞轉矩的橋接件在極限轉矩下在取消頭部和容納件之間的連接的情況下首先斷裂。首先斷裂可尤其理解成，相比於頭部和容納件，傳遞轉矩的橋接件在較小的轉矩下斷裂。因此，傳遞轉矩的橋接件構成轉矩預定斷裂部位，尤其用於在軸向方向上的 轉矩。由此，傳遞轉矩的橋接件構成在轉矩傳遞中最弱的元件，該元件本身首先斷裂。由於製造變動可能已經在頭部和容納件之間存在另一橋接件狀的結構，例如脊，但是脊此時不是主要用於傳遞轉矩，因此脊不是傳遞轉矩的橋接件。
這裡提及的軸向方向、徑向方向和/或周向方向應尤其關於同一軸線，該軸線尤其可為裝置的縱軸線及/或對稱軸線。方向說明，前、後、前側、後側等在此應較佳統一地使用。
特別較佳的是，三個傳遞轉矩的橋接件等距地布置，尤其圍繞裝置的縱軸線等距地布置。因此，相鄰的傳遞轉矩的橋接件分別以相同的角間距相對彼此布置。較佳地，保持元件至少其傳遞轉矩的橋接件關於縱軸線旋轉對稱。藉由該構造方案能夠特別好地傳遞力且能夠避免不期望的傾斜力矩，傾斜力矩會潛在地損害斷裂精度。
尤其螺母或螺釘頭可具有外六角輪廓，這可在可用性和製造成本方面是有利的。由此螺母尤其可為六角螺母。
因此，容納部適宜地具有六個扳手面和尤其內六角輪廓。扳手面可與螺母或螺釘頭的六個扳手面對應。容納部的各個扳手面例如為了夾緊螺母或螺釘頭也可具有突起部或凹空部。
特別較佳的是，三個傳遞轉矩的橋接件與容納部的六個扳手面中的三個錯開地尤其沿周向方向錯開地布置。因此傳遞轉矩的橋接件恰好布置在六個扳手面中的三個的軸 向的前伸部中，且該三個傳遞轉矩的橋接件尤其沒有跨過容納部的內六角輪廓的棱邊。由此能夠使傳遞轉矩的橋接件與用於螺母或螺釘頭的接收機構特別好地脫開且能夠以在結構方面特別簡單的方式克服不期望的切口應力集中效應，這兩項又能夠進一步改善斷裂精度。
較佳地可規定，保持元件具有布置在容納部的夾緊扳手面上的伸入容納部中的至少一個夾緊突起部以用於使螺母或螺釘頭固定(保持)，尤其固定夾緊在容納部中。由此能夠簡單且可靠地抑制螺母或螺釘頭從容納部中不期望地滑出。尤其夾緊突起部可將螺母或螺釘頭壓到相對的扳手面上且在此力鎖合及/或形狀鎖合地軸向保持螺母或螺釘頭。容納部的布置有夾緊突起部的該扳手面在此稱為夾緊扳手面。特別適宜的是，三個傳遞轉矩的橋接件相對於具有夾緊突起部的至少一個夾緊扳手面錯開地尤其沿周向方向錯開地布置。由此藉由夾緊突起部產生的應力能夠特別簡單且同時有效地與傳遞轉矩的橋接件脫開，這又可有利於斷裂精度。較佳地，夾緊突起部由容納件上的隆起構成。夾緊突起部可具有用於螺母或螺釘頭的進入斜面，以便簡化安裝。
為了在進一步更好的斷裂精度的同時特別可靠地保持，保持元件較佳具有至少三個夾緊突起部以用於將螺母或螺釘頭固定在容納部中，夾緊突起部分別布置在容納部的不同的夾緊扳手面上，其中，三個傳遞轉矩的橋接件相對於三個設有夾緊突起部的夾緊扳手面錯開地尤其沿周向方向錯開地布置。
本發明的另一較佳的設計方案是，頭部的攜動輪廓具有頭部扳手面，該頭部扳手面與容納部的扳手面平行延伸。較佳地，頭部的所有頭部扳手面與容納部的相應各個扳手面平行。這可使傳遞轉矩的橋接件進一步減輕負荷以防不期望的影響，這可有利於斷裂精度。尤其攜動輪廓可為六角輪廓，攜動輪廓具有與容納部的六角輪廓相同的圍繞裝置的縱軸線的角位置。因此，頭部較佳具有六個頭部扳手面。
較佳地，用於限制轉矩的裝置由鑄造材料尤其鋅壓鑄材料構成，這實現了特別簡單的、有利的且精確的製造。適宜地選擇鋅壓鑄材料，鋅壓鑄材料在其斷裂之前僅很小地塑性變形，這又可有利於斷裂精度。
本發明也關於一種保持組件，保持組件由膨脹錨栓和根據本發明的用於限制轉矩的裝置構成，其中，膨脹錨栓的螺母或螺釘頭布置在容納部中。膨脹錨栓可專業地尤其理解為具有膨脹元件例如膨脹套筒的錨栓，膨脹元件為了錨固在牽拉螺桿時沿徑向向外移開。
與根據本發明的用於限制轉矩的裝置相關闡述的特徵也可用於根據本發明的保持組件，因此反之，與根據本發明的保持組件相關闡述的特徵也可用於根據本發明的用於限制轉矩的裝置。
1‧‧‧保持元件
9‧‧‧墊片
10‧‧‧頭部
12‧‧‧攜動輪廓
15‧‧‧通道
18‧‧‧頭部扳手面
30‧‧‧螺母
32‧‧‧內螺紋
40‧‧‧橋接件
51‧‧‧軸向止擋
60‧‧‧容納件
61‧‧‧容納部
66‧‧‧扳手面
67‧‧‧夾緊扳手面
68‧‧‧夾緊突起部
80‧‧‧膨脹錨栓
81‧‧‧螺桿
88‧‧‧斜面
89‧‧‧膨脹元件
99‧‧‧縱軸線
下面根據在圖式中示意性示出的較佳實施例詳細闡述 本發明，其中，在本發明中下面所示的實施例的各個特徵原則上能夠單獨地或任意結合地實現。在圖式中示意性示出了以下。
圖1示出了根據本發明的例如帶有螺母的用於限制轉矩的裝置的實施方式的看向該裝置前側的透視圖。
圖2示出了圖1中的裝置的看向裝置後側的透視圖。
圖3示出了圖1和圖2中的用於限制轉矩的裝置的縱向剖視圖，亦即，該裝置的縱剖平面的截面圖。
圖4示出了圖1至圖3中的用於限制轉矩的裝置的保持元件的仰視圖，但是沒有螺母。
圖5示出了保持組件的看向用於限制轉矩的裝置的後側的透視圖，保持組件由根據圖1至圖4的用於限制轉矩的裝置和膨脹錨栓構成。
圖6示出了在達到極限轉矩時頭部脫落之後的根據圖5的保持組件。
圖式示出了根據本發明的用於限制轉矩的實施例。如圖式所示，該裝置一方面示例性地具有帶有內螺紋32的螺母30且另一方面具有王冠狀的保持元件1，螺母30保持在保持元件中。螺母30僅示例性地示出且尤其也能夠設置螺釘頭來代替螺母。
保持元件1在其後部區域中具有頭部10，在其前部區域中具有向前位於頭部10之前的容納件60以及具有三個傳遞轉矩的橋接件40。傳遞轉矩的橋接件40連接頭部10 和容納件60且構成頭部10和螺母30之間的轉矩預定斷裂部位。傳遞轉矩的橋接件40從頭部10沿徑向向外延伸到容納件60，容納件的外直徑大於頭部10的外直徑。在相鄰的傳遞轉矩的橋接件40之間頭部10和容納件60彼此間隔開。尤其在兩個相鄰的傳遞轉矩的橋接件40之間在頭部10和容納件60之間各構成裂縫狀的缺口，缺口從外部通入容納部61中。傳遞轉矩的橋接件40等距地圍繞裝置的縱軸線99布置，其中，裝置較佳關於縱軸線99旋轉對稱。
在容納件60中構造容納部61，螺母30容納在容納部中。為了從容納件60到螺母30的形狀鎖合地傳遞轉矩，容納部61如尤其在圖4中可見地具有六個扳手面66，扳手面構成內六角輪廓，且扳手面與螺母30的外六角輪廓對應。六個扳手面66中的三個構造成夾緊扳手面67。作為夾緊扳手面，其分別具有夾緊突起部68，夾緊突起部在容納件60上沿徑向向內伸入容納部61中。總共三個夾緊突起部68保持螺母30以防從容納部61中向前脫出。
如尤其圖4進一步所示，三個傳遞轉矩的橋接件40中的每一個布置在恰好三個扳手面66中的其中一個的軸向前伸部中，亦即，餘下的三個扳手面66沿周向方向相對於傳遞轉矩的橋接件錯開。因此，每個傳遞轉矩的橋接件40恰好對應一個扳手面66且因此容納部61的內六角輪廓的棱邊延長部始終沒有橋接件。因為這樣傳遞轉矩的橋接件40相對於內六角輪廓的棱邊沿周向方向錯開，所以實現了在這些元件之間的特別好的分離。
如圖4進一步所示，適宜地，傳遞轉矩的橋接件40所對應(分配)的扳手面66沒有夾緊扳手面67，亦即，三個傳遞轉矩的橋接件40與三個夾緊扳手面67及/或三個夾緊突起部68圍繞縱軸線99沿周向方向錯開。由此能夠實現使在夾緊過程中在夾緊突起部68上出現的應力特別好地與傳遞轉矩的橋接件40分離(脫耦)。
頭部10具有例如構造成具有六個頭部扳手面18的外六角輪廓的攜動輪廓12，藉助攜動輪廓能夠將轉矩從未示出的安置工具形狀鎖合地傳遞到頭部10上。容納件60和頭部10同軸地布置且定義了裝置的共同的縱軸線99。頭部10具有通道15，通道與容納件60的容納部61對齊，使得旋入螺母30中的螺桿81能夠在容納件60的後側上沿著縱軸線99從容納件60中出來。縱軸線99延伸穿過容納部61且穿過通入容納部61中的通道15。六個頭部扳手面18和容納部61的扳手面66分別相對彼此平行延伸，亦即，頭部10的外六角輪廓和容納部61的內六角輪廓以相同的轉動角布置。
如尤其在圖3中可看出，頭部10具有軸向止擋51，軸向止擋布置在容納部61的後端面上，且軸向止擋構成用於螺母30的後部止擋。軸向止擋51限制容納在容納部61中的螺母30相對於頭部10向後軸向運動。軸向止擋51在此示例性地由環形的較佳閉環形的突起部構成，突起部在頭部10上伸入容納部61中。
圖5和圖6示出了由用於限制轉矩的裝置和膨脹錨栓 80構成的保持組件。在該機械式錨栓中，以限定的預應力藉由以限定的極限轉矩擰緊來進行安裝是重要的，以例如避免在安裝時在基礎中在邊緣附近中錯位。膨脹錨栓80例如實施成所謂的套筒錨栓。膨脹錨栓具有螺桿81以及膨脹元件89，膨脹元件在此實施成包圍螺桿81的膨脹套筒。在螺桿81上尤其在前部區域中布置有具有較佳錐形的斜面88的膨脹體，斜面向後逐漸變細。在螺桿81的斜面88和膨脹元件89之間構造有楔形傳動件，楔形傳動件能夠將由螺桿81和具有斜面88的膨脹體構成的單元相對於膨脹元件89的軸向運動轉變成膨脹元件89的徑向運動，且因此能夠使錨栓錨固在鑽孔的壁上以便導走螺桿81中的拉力。
在圖5和圖6的保持組件中，用於限制轉矩的裝置的螺母30旋擰到膨脹錨栓80的螺桿81上，其中，膨脹錨栓80的螺桿81貫穿用於限制轉矩的裝置，亦即，在前側進入裝置中且在後側從裝置中出來，且其中，膨脹錨栓80的斜面88和膨脹錨栓80的膨脹元件89置於用於限制轉矩的裝置之前。
在安裝時，保持組件的膨脹錨栓80穿過墊片9插入鑽孔中。然後，藉助安置工具經由攜動輪廓12將轉矩施加到頭部10上。該轉矩經由傳遞轉矩的橋接件40傳遞到容納件60上且從容納件60繼續傳遞到螺母30上。這又在膨脹錨栓80的螺桿81中引起拉力，這又沿徑向加載膨脹元件89且由此錨固膨脹錨栓80。
如果安裝在頭部10上的轉矩達到預定的極限轉矩，則用於傳遞扭矩的橋接件40剪斷，結果是，頭部10從容納件60分開且不再進一步地將轉矩傳遞到容納件60和螺母30上。因此，用於限制轉矩的裝置用作用於限制轉矩的剪切螺母。在剪斷傳遞轉矩的橋接件40之後頭部10與容納件60分離且從容納件60上掉落。在圖6中示出了餘下的具有螺母30的容納件60。

Claims (7)

  1. 一種用於限制轉矩的裝置，前述裝置具有用於螺母(30)或螺釘頭的保持元件(1)；前述保持元件(1)在前述保持元件(1)的後部區域中具有頭部(10)，前述頭部具有用於使前述頭部(10)與安置工具不可相對轉動地耦合的攜動輪廓(12)；和前述保持元件(1)在前述保持元件(1)的前部區域中具有容納件(60)，前述容納件具有用於不可相對轉動地容納前述螺母(30)或前述螺釘頭的容納部(61)；其中，前述保持元件(1)具有三個傳遞轉矩的橋接件(40)，前述三個傳遞轉矩的橋接件連接前述容納件(60)和前述頭部(10)，且前述橋接件構成預定斷裂部位。
  2. 如請求項1所記載之裝置，其中，前述三個傳遞轉矩的橋接件(40)等距地布置。
  3. 如請求項1或2所記載之裝置，其中，前述容納部(61)具有六個扳手面(66)，其中，前述三個傳遞轉矩的橋接件(40)與前述容納部(61)的前述六個扳手面(66)中的三個錯開地布置。
  4. 如請求項1或2所記載之裝置，其中，前述保持元件(1)具有布置在前述容納部(61)的夾緊扳手面(67)上的伸出到前述容納部(61)中的用於使前述螺母(30)或前述螺釘頭固定在前述容納部(61)中的至少一個夾緊突起部(68)，其中，前述三個傳遞轉矩的橋接件(40)相對於具有前述夾緊突起部(68)的前述至少一個夾緊扳手面(67)錯開地布置。
  5. 如請求項1或2所記載之裝置，其中，前述頭部(10)的攜動輪廓(12)具有頭部扳手面(18)，前述頭部扳手面與前述容納部(61)的前述扳手面(66)平行地延伸。
  6. 如請求項1或2所記載之裝置，其中，前述裝置由鋅壓鑄材料構成。
  7. 一種包括膨脹錨栓(80)和如請求項1至6中任一項所記載之用於限制轉矩的裝置的保持組件，其中，前述膨脹錨栓(80)的螺母(30)或螺釘頭布置在前述容納部(61)中。
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