WO2023241623A1 - 一种防松防脱紧固件 - Google Patents

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loosening
fastener
limiting
hole
present
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Inventor
张国伟
阴钰辰
李亮
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航星利华(北京)科技有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of fasteners, and more specifically, to an anti-loosening and anti-loosening fastener.
  • the anti-loosening methods of fasteners include removable anti-loosening and non-removable anti-loosing.
  • removable anti-loosening includes friction anti-loosening and mechanical anti-loosening.
  • friction locking is that parts can easily loosen under impact.
  • mechanical anti-loosening is that parts cannot be missing or damaged.
  • non-removable anti-loosening is that most of the bolts need to be destroyed during disassembly and cannot be reused.
  • Screws and bolts are tools that use the physical and mathematical principles of the object's inclined plane circular rotation and friction to gradually tighten objects and parts. They are widely used, but they will also cause many problems in the long-term engineering application process. , such as loose connections, insufficient clamping force, fatigue fracture, etc.
  • the failure modes of fasteners are also different. However, the most common failure modes are loosening and detachment. The risk of vibration loosening of the screw and bolt connection structure is higher than the structural strength damage, and it is not that the pre-tightening force of the screws and bolts is too high.
  • the present invention proposes an anti-loosening and anti-removal fastener, which includes a limiting element capable of telescopically extending out of the contact surface on the contact surface of the fastener body with the component to be connected.
  • the anti-loosening and anti-removal fastener further includes: a drilling positioning channel for drilling holes for external devices, which penetrates the fastener body.
  • an opening is provided on the fastener body, and the opening connects the drilled positioning channel and the outside.
  • the elastic element is a spring
  • the limiting element is a ball
  • the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention solves the problem of self-relaxation and falling off of screws and bolts due to external cyclic shear loads caused by existing fasteners under random vibration. Moreover, because the nut and bolt axes are concentric, unlike the eccentric design of the wedge nut, there will be no stress concentration, reducing the screw and Risk of bolt fatigue fracture due to stress concentration. At the same time, when the fastener needs to be unscrewed, the stopper and anti-loosening component will automatically rebound and shrink into the fastener head under the action of friction, making it easy to disassemble, saving time and effort, and making the fastener reusable.
  • Figure 2 is a left side view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of the anti-loosening and anti-removal fastener of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • Figure 14 is a schematic diagram of the fifth step of using the present invention.
  • Figure 1 shows a front view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention
  • Figure 2 shows a left view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention
  • Figure 3 shows a perspective view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention includes a fastener body 1 and a connecting body 8.
  • the connecting body 8 is fixedly connected below the fastener body 1, and the two can also be integrally formed.
  • Figure 4 shows a top view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • Figure 5 is a bottom view of the anti-loosening and anti-removal fastener of the present invention.
  • the fastener body 1 includes one or more drilled positioning holes 6 (the embodiment in the figure shows four), one or more limiting holes 5, and one or more Exhaust holes 7 (shown as 2 in the figure), one or more first marks 11 (for example, rectangular grooves or protrusions or colors, shown as 1 in the figure), one or more second marks 12 ( For example, triangular grooves or bumps or colors, shown as 1 in the picture).
  • the drilled positioning holes 6 and the exhaust holes 7 are concentrically and evenly distributed.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • Figure 8 is a cross-sectional perspective view of the anti-loosening and anti-loosening fastener of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic diagram of the fastening connection of the present invention.
  • the anti-loosening and anti-loosening fastener is provided with a wrench connection hole 10 for connecting a wrench for installation.
  • the wrench again to pre-tighten the anti-loosening and anti-loosening fastener clockwise to the extreme position.
  • the limiting element 4 pops out and snaps into the spherical hole drilled on the surface of the connecting piece (it can also be a groove or through hole processed in advance). , blind holes and other shapes), see Figure 13- Figure 14.
  • the limiting device returns to its initial state, that is, the limiting element 4 protrudes from the limiting housing 2 and fits into the drilled spherical hole to complete the blocking limit, thereby achieving the purpose of mechanically preventing loosening of the anti-loosening fastener of the present invention.
  • the elastic element 3 is in a relaxed state.
  • Figure 10 is a top view of another embodiment (nut) of the present invention.
  • Figure 11 is a bottom view of another embodiment (nut) of the present invention.
  • Figure 12 is a perspective view of another embodiment (nut) of the present invention.
  • the fastener body 1 of the anti-loosening and anti-off fastener of the present invention includes one or more drilled positioning holes 6 (the embodiment in the figure shows four), one or more limiting holes 5, and one or more 7 exhaust holes (2 shown in the picture).
  • the drilled positioning holes 6 and the exhaust holes 7 are concentrically and evenly distributed.
  • the drilled positioning hole 6 penetrates the fastener body 1 .
  • the exhaust hole 7 is located on the upper part of the fastener body 1 .
  • the limiting hole 5 is located at the lower part of the fastener body 1.
  • the exhaust hole 7 and the limit hole channel 5 are coaxially connected up and down, the exhaust hole 7 has a small diameter, and the limit hole channel 5 has a large diameter.
  • the limiting element 4 is arranged in the limiting hole 5 .
  • the limiting element 4 and the limiting hole 5 adopt clearance or interference fit.
  • the limiting element 4 is fixed into the limiting hole 5 when leaving the factory.
  • the second embodiment is used in a manner similar to the first embodiment.

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Abstract

本发明涉及紧固件，提出一种防松防脱紧固件，包括：紧固件主体(1)，紧固件主体(1)的与待连接件的接触面上设置有能够伸缩出所述接触面的限位元件。本发明的防松防脱紧固件具有自锁、省力、方便拆装的特点，能够防松防脱。

Description

一种防松防脱紧固件 技术领域
本发明涉及紧固件技术领域，更具体的，涉及一种防松防脱紧固件。
背景技术
紧固件的防松方法包括可拆卸防松和不可拆卸防松。其中，可拆卸防松包括摩擦防松和机械防松。摩擦防松的缺点是零部件在受冲击力情况下容易松脱。机械防松的缺点是零部件不能够缺失和损坏。不可拆卸防松的缺点是拆卸时大多要破坏螺栓，无法重复使用。
对于使用特别广泛的螺钉、螺栓来说，螺钉、螺栓的作用主要是把两个工件连在一起，起紧固的作用。螺钉、螺栓是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具，应用十分广泛，但在长期工程应用的过程中，也会带来许多问题，如连接松弛、夹紧力不足、疲劳断裂等。根据应用领域的不同，紧固件失效方式也有所不同，但是，最多的失效方式是松动、脱出，螺钉、螺栓连接结构振动松动风险高于结构强度破坏，而且并非螺钉、螺栓的预紧力越大，结构性能越佳。由于螺钉、螺栓的连接松弛，会影响产品的质量、效率，甚至引发事故。因此，如何能使得螺栓具有更有效的长期工作，提高相关工件的可靠性，是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
针对背景技术中的问题，机械防松的方法比较可靠，对于重要的连接要使用机械防松的方法。本发明提出一种防松防脱紧固件，包括紧固件主体的与待连接件的接触面上设置有能够伸缩出所述接触面的限位元件。
可选地，所述的防松防脱紧固件还包括：用于供外部装置钻孔用的钻孔定位孔道，其贯穿紧固件主体。
可选地，紧固件主体上设置有开口，开口连通了钻孔定位孔道和外部。
可选地，开口的一部分设置在紧固件主体侧壁上，另一部分设置在紧固件主体的所述接触面上。
可选地，所述的防松防脱紧固件还包括：限位孔道，限位元件位于限位孔道内；排气孔，排气孔位于紧固件主体内，排气孔与限位孔道连通。
可选地，所述的防松防脱紧固件还包括：限位壳体，限位壳体位于限位孔道内，限位壳体和限位孔道之间采用间隙或过盈配合，限位元件和限位壳体之间采用过盈配合；弹性元件，弹性元件位于限位壳体内，弹性元件能够在弹性元件的弹性力下伸出和缩回限位孔道内。
可选地，弹性元件为弹簧，限位元件为球体。
可选地，所述的防松防脱紧固件还包括：连接柱体，所述连接柱体连接在紧固件主体上，用于连接所述待连接件。
可选地，紧固件主体的顶面上设置有扳手连接孔，用于连接外部扳手。
可选地，限位孔道和钻孔定位孔道为多个时，彼此间隔均匀设置。
本发明的防松防脱紧固件解决了现有的紧固件在随机震动下，螺钉、螺栓连接因受外界循环剪切载荷作用发生的自松弛、脱落的问题。而且，因为螺母和螺栓轴线同心，不像楔形螺母的偏心设计，所以不会产生应力集中，降低了螺钉、 螺栓由于应力集中而疲劳断裂的风险。同时能够在需要旋开紧固件时，止动防松部件会在摩擦力的作用下自动回弹收缩到紧固件头内，方便拆卸，省时省力，实现紧固件可重复使用。
附图说明
为了更容易理解本发明，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本发明。这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，不应认为对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的防松防脱紧固件的主视图。
图2为本发明的防松防脱紧固件的左视图。
图3为本发明的防松防脱紧固件的立体图。
图4为本发明的防松防脱紧固件的俯视图。
图5为本发明的防松防脱紧固件的仰视图。
图6为本发明的防松防脱紧固件的分解视图。
图7为本发明的防松防脱紧固件的剖面图。
图8为本发明的防松防脱紧固件的剖面透视图。
图9为本发明的紧固连接的示意图。
图10为本发明的使用步骤一的示意图。
图11为本发明的使用步骤二的示意图。
图12为本发明的使用步骤三的示意图。
图13为本发明的使用步骤四的示意图。
图14为本发明的使用步骤五的示意图。
图15为本发明的另一种实施方式的俯视图。
图16为本发明的另一种实施方式的仰视图。
图17为本发明的另一种实施方式的透视图。
附图标记
1-紧固件主体；2-限位壳体；3-弹性元件；4-限位元件；5-限位孔道；6-钻孔
定位孔道；7-排气孔；8-连接柱体；9-开口；10-扳手连接孔；11-第一标记；12-第二标记；13-连接件；14-被连接件；15-手动标记点；16-螺母安装孔。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施方式，以便于本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所列举的实施例不作为本发明的限定，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，其中相同的部件用相同的附图标记表示。
第一实施方式
在该实施方式中，以螺钉为例来描述本发明，但是本发明的发明理念不受限于此。图1显示了本发明的防松防脱紧固件的主视图，图2显示了本发明的防松防脱紧固件的左视图。图3显示了本发明的防松防脱紧固件的透视图。如图1-3所示，本发明防松防脱紧固件包括紧固件主体1和连接主体8。连接主体8固接在紧固件主体1下方，两者也可以一体成型。在一个实施方式中，紧固件主体1和连接主体8都为圆柱形，紧固件主体1的直径比连接主体8大，紧固件主体1为扁平形状，连接主体8为细长形状。连接主体8用于钉入或插入待连接件中。
图4显示了本发明的防松防脱紧固件的俯视图。图5本发明的防松防脱紧固件的仰视图。如图4和图5所示，紧固件主体1包括一个或多个钻孔定位孔道6(图中的实施例显示为4个)，一个或多个限位孔道5，以及一个或多个排气孔7(图中显示为2个)，一个或多个第一标记11(例如为矩形凹槽或凸起或颜色，图中显示为1个)，一个或多个第二标记12(例如为三角形凹槽或凸起或颜色，图中显示为1个)。优选地，钻孔定位孔道6和排气孔7呈同心均匀分布。钻孔定位孔道6贯穿紧固件主体1。排气孔7位于紧固件主体1上部。限位孔道5位于紧固件主体1下部。排气孔7和限位孔道5是上下同轴贯通，排气孔7直径小，限位孔道5直径大。排气孔7可以是通孔，也可以是盲孔。如图1-3所示，钻孔定位孔道6底端具有开口9，用于排出钻孔碎屑。开口9包括在紧固件主体1的侧壁上的开口的一部分和底面上的一部分开口，以利于钻孔碎屑更容易排出。
图6为本发明的防松防脱紧固件的分解视图。限位孔道5内设置有限位装置，限位装置包括：限位壳体2、弹性元件3和限位元件4。从上至下依次为限位壳体2、弹性元件3(例如弹簧)和限位元件4(弹性元件3和限位元件4可以是分离的也可以连接在一起)。限位壳体2与限位孔道5采用间隙或过盈配合。限位元件4与限位壳体2采用过盈配合。限位壳体2、弹性元件3和限位元件4在出厂时固定到限位孔道5内。限位元件4可以伸出紧固件主体的与待连接件的接触面。
图7为本发明的防松防脱紧固件的剖面图。图8为本发明的防松防脱紧固件的剖面透视图。图9为本发明的紧固连接的示意图。优选地，防松防脱紧固件上设置有扳手连接孔道10，用于连接安装用的扳手。
下面参照图9-14来描述本发明的紧固件的使用步骤。本发明的螺栓在使用前，限位元件4以及弹性元件3处于最大行程状态，限位元件4的球体从防松螺栓主体1的下表面(与连接件的接触面)突出。
使用本发明的防松防脱紧固件时，先用扳手插入紧固件主体1中心的扳手连接孔道10内，转动扳手将防松防脱紧固件顺时针拧入待连接件(连接件和被连接件)的内螺纹孔道内，待扳手拧不动时(预紧到极限位置)，沿着第一标记11指示的方向，在连接件13上用油性笔或其它方式画直线做手动标记15，见图10。
然后逆时针转动扳手，将防松防脱紧固件松动，恰巧达到第二标记12对准连接件上的画线位置，取出扳手，如图11。此时，限位元件4被顶入限位壳体2内(也就是限位孔道5内)，弹性元件3处于压缩状态。使用带有限位装置的电钻沿着处于对角状态(对角一个优选方案，也可以是其他方式)的钻孔定位孔道6分别钻孔。然后，用高压气或者针管沿着钻孔定位孔道6吹气，碎屑会从排屑口9排出，见图12。之后再次转动扳手将防松防脱紧固件顺时针预紧到极限位置，限位元件4弹出、卡入到连接件表面上钻取的球形孔(也可以是提前加工的沟槽、通孔、盲孔等其他形状)内，见图13-图14。此时，限位装置恢复成初始状态，即限位元件4突出限位壳体2，与钻取的球形孔贴合，完成卡住限位，从而实现本发明防松紧固件机械防松的目的。此时，弹性元件3处于松弛状态。在需要拆卸时，用扳手增加一定的力量(克服限位元件4的摩擦力)朝预紧的反方向旋转，即可轻松的将防松防脱紧固件拧出。此时，限位元件4回缩到限位部件壳体2内部。
第二实施方式
在本实施方式中，以螺母为例来描述本发明，但是本发明的发明理念不受限于此。图10为本发明另一种实施方式(螺母)的俯视图。图11为本发明另一种实施方式(螺母)的仰视图。图12为本发明另一种实施方式(螺母)的透视图。
本发明防松防脱紧固件的紧固件主体1包括一个或多个钻孔定位孔道6(图中的实施例显示为4个)，一个或多个限位孔道5，以及一个或多个排气孔7(图中显示为2个)。优选地，钻孔定位孔道6和排气孔7呈同心均匀分布。钻孔定位孔道6贯穿紧固件主体1。排气孔7位于紧固件主体1上部。限位孔道5位于紧固件主体1下部。排气孔7和限位孔道5是上下同轴贯通，排气孔7直径小，限位孔道5直径大。
限位孔道5内设置有限位元件4。限位元件4与限位孔道5采用间隙或过盈配合。限位元件4在出厂时固定到限位孔道5内。
第二实施方式的使用方式与第一实施方式类似。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本说明书使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

  1. 一种防松防脱紧固件，其特征在于，包括：
    紧固件主体(1)，紧固件主体(1)的与待连接件的接触面上设置有能够伸缩出所述接触面的限位元件。
  2. 根据权利要求1所述的防松防脱紧固件，其特征在于，还包括：
    用于供外部装置钻孔用的钻孔定位孔道(6)，其贯穿紧固件主体(1)。
  3. 根据权利要求2所述的防松防脱紧固件，其特征在于，
    紧固件主体(1)上设置有开口(9)，开口(9)连通了钻孔定位孔道(6)和外部。
  4. 根据权利要求3所述的防松防脱紧固件，其特征在于，
    开口(9)的一部分设置在紧固件主体(1)侧壁上，另一部分设置在紧固件主体(1)的所述接触面上。
  5. 根据权利要求1所述的防松防脱紧固件，其特征在于，还包括：
    限位孔道(5)，限位元件(4)位于限位孔道(5)内；
    排气孔(7)，排气孔(7)位于紧固件主体(1)内，排气孔(7)与限位孔道(5)连通。
  6. 根据权利要求5所述的防松防脱紧固件，其特征在于，还包括：
    限位壳体(2)，限位壳体(2)位于限位孔道(5)内，限位壳体(2)和限位孔道(5)之间采用间隙或过盈配合，限位元件(4)和限位壳体(2)之间采用过盈配合；
    弹性元件(3)，弹性元件(3)位于限位壳体(2)内，弹性元件(4)能够在弹性元件(3)的弹性力下伸出和缩回限位孔道(5)内。
  7. 根据权利要求6所述的防松防脱紧固件，其特征在于，
    弹性元件(3)为弹簧，限位元件(4)为球体。
  8. 根据权利要求1所述的防松防脱紧固件，其特征在于，还包括：
    连接柱体(8)，所述连接柱体(8)连接在紧固件主体(1)上，用于连接所述待连接件。
  9. 根据权利要求1所述的防松防脱紧固件，其特征在于，
    紧固件主体(1)上设置有扳手连接孔(10)，用于连接外部扳手；
    紧固件主体(1)上设置有第一标记(11)和第二标记(12)。
  10. 根据权利要求5所述的防松防脱紧固件，其特征在于，
    限位孔道(5)和钻孔定位孔道(6)为多个时，彼此间隔均匀设置。
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