锁定螺母的制作方法

文档序号:9829633阅读:732来源:国知局
锁定螺母的制作方法
【专利说明】锁定螺母
[0001 ] 本申请要求于2013年7月26日提交的美国临时申请N0.61/858,847的优先权,通过引证将该申请结合于本文中。
技术领域
[0002]本发明总体涉及内螺纹螺母,并且更特别地涉及能够锁定以防止螺母松动的螺母。
【背景技术】
[0003]螺母已知为用于将多个不同类型的部分紧固在一起的通用部件。根本上,螺母通常包括内螺纹,内螺纹设计成与轴上的对应外螺纹接合。螺母进一步包括扳拧支承表面,用于使用工具使螺母旋转。相应地,通过旋转螺母、或者旋转轴并防止螺母旋转,可使螺母在轴上锁紧或松动。螺母也通常设置有压力表面,以对装置施加纵向力。
[0004]常规螺母的一个问题在于它们可能在使用过程中无意间发生松动。这通常在螺母所连接的装置经历振动(在装置使用过程中)时出现。振动会出于多种原因发生,并且通常不能为装置的设计者、制造者或操作者所控制。例如,振动可能由于装置工作所需内力而产生(诸如内燃引擎或电机),或者可能由于装置使用过程中的外力而产生(诸如汽车在其行驶在路面上时上下跳动)。通过导致螺母与轴之间螺纹接合的张力的起伏变动,振动可导致螺母不由自主发生松动。由于螺母锁紧比松动需要更大的转矩,因而在存在足够振动的时候螺母会通过不由自主发生松动而寻求较低张力状态,以允许螺母克服可能存在的对松动的抗性。
[0005]已设计各种系统来防止螺母在初始锁之后发生松动。解决该问题的通常方式是增加螺母在发生松动之前必须克服的摩擦。增加摩擦的一种最简单的方式是对螺母设置大的压力面,该大的压力面接触装置并且对装置施加纵向力。通过增大压力面的尺寸,增加了螺母与装置之间的摩擦;并且由于螺母必须克服该摩擦以发生松动因为螺母对松动的抗性更大。甚至可通过在压力面上设置突起而进一步增加摩擦,当螺母锁紧时,这些突起深入到装置中。减少螺母松动的另一种方式是在螺母的压力面与装置之间添加可膨胀垫圈。可膨胀垫圈吸收紧固接合张力的一些起伏变化,使得螺母上的张力更均匀。因此,螺母在某种程度上与振动隔离并且不经历其通常会经历的张力的全部起伏变化。减少螺母松动的另一种方式是螺母与轴的螺纹之间施加由另一材料制成的粘合剂。依据所使用的材料类型,结果可以是将螺母与轴实质胶合在一起,从而防止相对移动,或者增加螺母必须克服以发生松动的摩擦。
[0006]对于螺母松动的多种解决方案的一个问题是,如果发生足够的振动从而克服增加的松动抗性,则螺母仍能够发生松动。换言之,多种方法依赖于增加松动的抗性,而不是提供正锁定(positive locking)特征。多种解决方案的另一问题在于它们也增加锁紧螺母所需的转矩的量。这在其中在紧固件上需要精确的转矩量以实现装置上的特定纵向力的应用中是特别有问题的。多种解决方案在这种类型的应用中是不理想的,因为由垫圈、粘合剂或其他摩擦加强特征导致的增加的转矩是不可预期的,并且使得难以实现所需的精确纵向力。
[0007]对于螺母而言,一种特别有要求的应用是将车辆的轮毂附接至车轴的车轴螺母。首先,车轴螺母是车辆中关乎安全性的关键部件,因为如果车轴螺母发生松动,则轮毂将首先开始无规律摇摆并且使得难以控制车辆,并且如果车轴螺母完全松动,则轮毂将从车辆脱落,使得控制更加成问题。另一种关于车轴螺母的考虑是由螺母对装置施加的纵向力通常用于使车辆轴承预加载。施加给车轮轴承的预加载需要处于小的容差内,以确保轴承正确旋转并且不会过早磨损。结果,施加给车轴螺母的转矩必须可靠地转变成纵向力,而不会存在其他摩擦加强设计的不可预期性。另一考虑是,转矩的极限量被施加给车轴螺母,因为单个螺母通常用于将车轮紧固至车辆。因此,车轴螺母必须稳固,并且任何锁定特征也必须足够稳固。在其他轮毂应用中,轴承可能要求特定端部间隙而非预加载。尽管该应用不要求预加载轴承通常需要的较高转矩设定,然而对于端部间隙的精确设定和保留而言,车轴螺母仍然是关键的因素。
[0008]因此,发明人相信提供一种改进的锁定螺母是理想的。

【发明内容】

[0009]描述了一种用于将螺母锁定的螺母紧固件。该螺母紧固件设置有保持环、轴衬、弹簧以及螺母。保持环旋转地固定至螺纹轴。轴衬旋转地固定至保持环。当弹簧将轴衬偏压为远离保持环时,螺母旋转地固定至轴衬。当轴衬朝向保持环被推动以压缩弹簧时,螺母变得解锁并且可相对于轴衬、保持环和螺纹轴旋转。以下在详细说明中描述其他细节和优点。
[0010]本发明可包括成各种组合的以下方面中的任一者,并且还可包括以下在书面说明或在附图中描述的任何其他方面。
【附图说明】
[0011]通过阅读以下结合附图的说明,将更加充分理解本发明,附图中:
[0012]图1为螺母紧固件的顶视平面图;
[0013]图2为处于锁定位置的螺母紧固件的侧部横截面图;
[0014]图3为处于解锁位置的螺母紧固件的侧部横截面图;
[0015]图4为螺母的底视平面图;
[0016]图5为轴衬的底视平面图;
[0017]图6为保持环的顶视平面图;
[0018]图7为波形弹簧的侧部透视图;
[0019]图8为保持环的另一实施例的顶视平面图;
[0020]图9为螺母紧固件的另一实施例的侧部横截面图;
[0021 ]图10为螺母的另一实施例的顶视平面图;
[0022]图11为螺母紧固件的另一实施例的顶视平面图;
[0023]图12为图11的螺母紧固件的侧部横截面图;
[0024]图13为螺母紧固件的另一实施例的顶部透视图;
[0025]图14为图13的螺母紧固件的侧部横截面图;
[0026]图15为轴衬的另一实施例的透视图;
[0027]图16为螺母的另一实施例的透视图;
[0028]图17为保持环的另一实施例的透视图;
[0029]图18A-图18D为螺母紧固件的另一实施例的透视图;
[0030]图19A-图19D为螺母紧固件的视图,示出了自由旋动(spin)区域的自由位置;
[0031]图20A-图20B为螺母紧固件的视图,示出了其中棘齿至少部分接合的中间位置;
[0032]图21A-图21C为螺母紧固件的视图,示出了其中即使与转矩支承表面完全接合的最终位置;
[0033]图22为螺母上的棘齿的放大图;
[0034]图23为轴衬上的棘齿的放大图;
[0035]图24A-图24D为螺母的透视图;
[0036]图25A-图2?为轴衬的透视图;
[0037]图26A-图26D为保持环的透视图;
[0038]图27A-图27B为第一弹簧的视图;以及
[0039]图28A-图28B为第二弹簧的视图。
【具体实施方式】
[0040]参照附图,示出了螺母紧固件10。螺母紧固件10可包括保持环20,轴衬50,螺母70以及弹簧90、92。图6和图8单独示出了保持环20,并且图2-图3示出了其横截面。保持环20包括压力表面22,该压力表面设计成接触螺母紧固件10所连接的装置并且可将纵向力从螺母紧固件10施加给该装置。保持环20还可包括内突片24或第一旋转保持构件24,该第一旋转保持构件设计成与螺纹轴中的槽孔接合,以防止保持环20与轴之间的旋转。保持环20靠近压力表面22的内径26提供用于螺纹轴和用于螺母70的保持构件78的间隙。可在靠近内径26处设置第一纵向保持表面28或构件28。第一纵向保持表面28可以成角度,使得其面向压力表面22。第一转矩支承表面30可设置成靠近第一纵向保持表面28。第一转矩支承表面30可以成角度,使得其背离压力表面22。保持环20的外径32可略微大于轴衬50的外径,使得保持环20的外径32为螺母紧固件10的最大直径。外径32还可设置有相对平坦侧部34,这些平坦侧部间隔开与轴衬50的外径近似相同的宽度。相对平坦侧部34可用于通过工具来保持保持环20,以防止保持环20的旋转。保持环20还设置有三个突片或第二旋转保持构件36,这些第二旋转保持构件以远离紧固件10轴线的方式延伸,并且围绕保持环20的外周缘等距间隔开。如图6和图8所示,平坦侧部34可定向成远离外部突片36,以便降低螺母紧固件10的轮廓。保持环20还可设置有围绕保持环20外周缘的第一滑动表面38,该第一滑动表面相对于保持环20的外径32而言向内。可在保持环20的与压力表面22相对的侧部上设置第四止动表面40。如所示出的,在图6中,保持环20可设置有三个弹簧室42,这些弹簧室围绕保持环20等距间隔开。每个弹簧室42的底表面44可为第一弹簧抵接表面44。优选地,每个弹簧室42位于一个外部突片36处,使得突片36的外表面卷绕在弹簧室42上。如图8所示,保持环20可以可替换地在第四止动表面40中设置有沟槽46,使得沟槽46的底部48可为第一弹簧抵接表面48,该第一弹簧抵接表面为围绕紧固件10轴线的环的形式。
[0041 ]图5单独示出了轴衬50,并且图2-图3示出了其横截面。轴衬50优选地为由板形成的冲压件,使得轴衬50的厚度整体上大体均匀。轴衬50设置有布置在轴衬50的相对侧上的第一止动表面52和第三止动表面54。轴衬50还可设置有当螺母紧固件10组装好时从扳拧支承表面74向外延伸的接合表面56。优选地,接合表面56和第一止动表面52彼此平齐。轴衬50还可设置有第二弹簧抵接表面54,该第二弹簧抵接表面可为与第三止动表面54相同的表面。轴衬50的外周缘可设置有
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