螺纹锁定/普通转矩紧固件和紧固件组件的制作方法
【专利说明】螺纹锁定/普通转矩紧固件和紧固件组件
[0001]本申请是申请日为2008年8月11日、申请号为200880103646.5、发明名称为“螺纹锁定/普通转矩紧固件和紧固件组件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及螺纹锁定/普通转矩紧固件和紧固件组件，特别是涉及具有改进的外螺纹牙形几何形状的紧固件，这种改进的外螺纹牙形几何形状优化了组件接合整体性。
【背景技术】
[0003]通常公认的是，具有螺纹锁定类型紧固件上特定设计外螺纹的物体用于当紧固件拧入螺母锚定件(nut anchor)中时形成配合螺纹干涉状态，其中螺母锚定件已经根据已知的或公认的螺纹标准(例如ISO标准965/1)被预攻丝。在此所使用的术语“螺母锚定件”的含义包括任意分立螺母或者可供紧固件拧入的任意锚定件或支撑件。
[0004]这样的配合螺纹干涉可在螺纹大直径或称外径处出现，如图1A中所示。此图显示出组装到螺母锚定件的预攻丝内螺纹3中的外螺纹2的局部截面图，其中，螺纹干涉4在配合螺纹的外径处可见。通过使从外螺纹2的中径5到此螺纹的外径或称大直径的距离超过从内螺纹的中径6到此螺纹的外径或称大直径的距离，形成干涉。干涉4的量决定螺纹紧固件/螺母锚定件组件的螺纹锁定能力。
[0005]配合螺纹干涉也可在底径或称内径处出现，如图1B中所示。在此，紧固件外螺纹7组装到具有内螺纹8的螺母锚定件。在螺纹底径处可见的干涉9形成组件的螺纹锁定特性。
[0006]第三种类型的配合螺纹干涉图示在图1C中。在此，具有外螺纹10的紧固件显示被组装到具有内螺纹11的螺母锚定件中。在此组件中，干涉12沿螺纹牙侧之一形成。
[0007]在图1A至IC中，紧固件的具有外螺纹2、7或10的头部沿箭头H的方向定位。
[0008]显然，所有上述的已知组件仅依靠配合螺纹干涉而实现螺纹锁定效果。在业界通常公认的是，配合螺纹干涉的量是对于可通过任一上述组件而获得的螺纹锁定程度的控制因素。在所有这些示例中，连续重复使用螺纹紧固件导致配合螺纹磨损，从而使螺纹锁定程度随时间而减弱。
[0009]虽然每种前述的现有技术螺纹干涉组件可对特定应用生效，不过，在有些应用中，这些组件不能实现所希望的螺纹锁定效果，结果，组件接合整体性可能受损。换句话说，螺纹紧固件可在已接合组件承受外加力时变松。术语“已接合组件”是指:在组件中，螺纹紧固件已经承受由于施加转矩用于产生适合组装而在紧固件中产生的拉伸力。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种改进的螺纹锁定类型紧固件组件，其在承受外加力时具有优异的组件接合整体性。
[0011]本发明的进一步的目的在于提供一种螺纹锁定紧固件组件，其可重复使用而不会显著丧失其锁定能力。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种这种类型的组件，其可用于各种不同应用中。
[0013]又一目的在于提供这样的紧固件组件，其具有增强的夹紧载荷保持能力。
[0014]本发明的再一目的在于提供一种螺纹锁定紧固件，其当组装到螺母锚定件时提供一个或多个前述优点。
[0015]本发明的进一步的目的在于提供这样的紧固件，其批量制造相对比较容易和便且。
[0016]本发明的又一目的在于提供这种类型的紧固件，其杆可具有柱形或凸瓣形构造。
[0017]在下文中，其它目的将显而易见并将变得明显。
[0018]因此，本发明包括结构、元件组合和部件构造的特征，这些将在以下详细描述中例示，本发明的范围将由权利要求限定。
[0019]通常，本发明使用在配合紧固件和螺母锚定件螺纹的大直径或称外径处形成的螺纹干涉，从而通过在紧固件螺纹上引入特定设计的牙顶来增强整体螺纹锁定性能，所述牙顶用于将在紧固件固紧在螺母锚定件中以实现组装时由于牙顶偏转所致的残余能量储存在螺纹中。
[0020]如将在下文中更详细地所述，最佳地，当螺纹牙顶的偏转不超过会导致紧固件螺纹牙顶永久变形的量时利用紧固件螺纹中的残余或储存能量。也就是说，所述偏转最佳地保持在紧固件螺纹材料和几何形状的“比例极限(limit of proport1nality)”内。
[0021]根据本发明，所述紧固件具有螺纹杆，螺纹杆具有轴向杆芯和形成在杆芯上的螺旋螺纹。螺纹的轴向截面牙形提供:径向内螺纹基部区域，其从杆芯延伸到与杆芯轴线分开且平行的虚拟基准线。牙形还提供:径向外螺纹牙顶，其从基准线延伸到螺纹的尖端并可偏转。基部和牙顶通过从杆芯延伸到尖端的导面和从面限定。从面具有径向内部分和径向外部分，径向内部分和径向外部分在基准线处接合，以限定小于180度的内角，使得当紧固件拧入螺母锚定件中且紧固件的从面通过选定力而靠近螺母锚定件的导面时，螺纹牙顶偏转以增大所述内角，由此，将残余能量储存在紧固件螺纹中，使得已接合组件具有增强的接合整体性和夹紧载荷保持力。
【附图说明】
[0022]为了更全面理解本发明的实质和目的，应参照以下结合附图进行的详细描述，其中:
图1A至IC (已描述)是显示出内/外自锁定螺纹组件的截面的示意图，其中，在螺纹大直径或称外径、螺纹底径或称内径、以及一个螺纹牙侧处分别形成螺纹锁定干涉；
图2是具有根据本发明的螺纹牙形的螺纹锁定紧固件的局部侧视图；
图3是以显著更大放大率显示出图2所示紧固件的螺纹牙形的示意图；
图4是显示出被组装到螺母锚定件但在拉伸力施加于紧固件杆之前的图2所示紧固件的各部分的截面的侧视图；和图5是以显著更大放大率显示出图4所示组件一部分在拉伸力施加于紧固件杆之后的示意图。
【具体实施方式】
[0023]参见图2，体现本发明的螺纹锁定紧固件20包括驱动头22和整体以24表示的杆，杆24从所述头沿中心轴线A延伸。所述头可为任何所希望的类型或构造，并可包括有利于紧固件旋转的所示凹部22a或突出部。而且，虽然所示杆24具有大致圆形截面，不过其也可具有凸瓣形截面形式。例如，其可具有三叶形截面形式，如美国专利3，195，156中所述。根据特定的应用，杆可具有多至7个凸瓣。优选地，杆24的自由端部分渐缩，如24a所示，以利于将紧固件插入螺母锚定件N (图4)中。
[0024]杆24包括杆芯26，且杆芯26具有围绕杆芯26以螺旋形式形成的螺纹28。这种螺纹在轴向截面中具有牙形28’并可沿杆芯的整个长度或沿杆芯的一部分延伸。螺纹具有大直径或称外径32、底径或称内径34和对给定尺寸紧固件而言通常恒定的螺纹牙形高度36。螺纹的螺旋角或盘旋角α的量通过外径34和螺纹轴向螺距38之间的直接关系确定。通常，轴向螺距将基于由组件制造商所选的螺母锚定件中的预攻丝螺纹的轴向螺距。
[0025]现在参见图3，其中更详细地显示出螺纹28的螺纹牙形28’。螺纹牙形28’包括从杆芯26 (图2)延伸到平行于杆芯设置的虚拟基准线D的径向内区域或称基部区域40和从基准线D延伸到螺纹尖端44的径向外区域或称牙顶42。这两个区域40和42通过螺纹牙形的导面46和从面48定界。
[0026]如图3中可见，这些面分别包括在杆芯26处具有牙底的径向内部分46a和48a，并且会聚而使得基部40关于垂直于杆芯和杆轴线A (图2)延伸的高程线(elevat1n line)L对称。优选地，基部40被线L等分，并限定内角β，且对标准已知螺纹形式而言基于中径50，其中，螺母锚定件N具有相配的中径51。
[0027]在基准线D上方，牙顶42关于线L不对称，且其具有导面部分46b和从面部分48b。面部分48b在基准线D的临界部位52交叉于面部分48a，并与面部分48a限定内角Y , Y在158°至162°的范围内，且优选地为160°。导面部分46b可或多或少地为部分46a的延伸部，如图3中虚线所示。更优选地，此导面形成凹口，如此图中以实线所示，使得牙顶42在基准线D处具有选定宽度54。最小凹口应处于使得图3中的角度δ约为165°的位置，并在其与此图中如虚线所示基准线D的交叉部交叉于导面部分46a。所示牙顶还具有选定高度56和在尖端44处的选定宽度58。如图所示，尖端宽度58与牙顶高度56被一起用来以及被设置比例成在螺纹牙顶42的外径与螺母锚定件N (图4)的内螺纹的大直径之间提供干涉(或称过盈)，即，类似于图1A中的干涉4。
[0028]现在参见图4，其中所示组件包括拧入预攻丝螺母锚定件N中的紧固件20，其中存