专利名称：垫圈，设有垫圈的紧固件，紧固物体用的方法和动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种垫圈，一种配有垫圈的紧固件，以及一种紧固物体用的方法和一种动力工具。
背景技术：
人们已经知道用动力工具把一些物体相互紧固在一起，所使用的紧固件具有一种多零件的替换螺帽，例如，包括一个内套筒、一个外套筒以及一个垫圈。例如在我们的专利No5341560中公开了这样一种替换螺帽。在我们的专利No6254323中公开了另一种替换螺帽，其中，一个螺栓上部是螺纹而下部有一个花键，一个垫圈不转动地连接在螺栓上，当相同工具的一个作用力转动螺栓螺纹和垫片面上的螺帽时，螺栓也有一个啮合机构施加一个反作用力。在上述两个专利公开的这种紧固件中，其共同特点是一个工具使用作用力和反作用力，取消在动力工具上的反作用力臂，把扭矩转换为无扭转的螺栓拉伸，首先通过以计算摩擦为基础而不以实际摩擦或拉伸为基础的估算获得了所需要的螺栓剩余载荷而不是扭矩，其是基于在这个力从伸长螺栓传递到手动紧固螺帽时的估算的螺栓伸长。
在本申请人的专利申请系列号No10/10377，10/112101，10/120343和10/427103公开了某些方案。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供解决现有技术上述问题的一种垫圈，一种具有垫圈的紧固件，一种使用垫圈进行紧固的方法和一种动力工具。
为实现本发明上述目的及后面将要叙述的其他目的，简单地说，本发明的一个方面是提供了一种垫圈具有一个有轴线的主体，主体在其轴线的一端设有一个用于与螺帽配合的第一支承表面，在轴线的另一端设有一个用于与一个物体配合的第二支承表面，至少有一个用于与螺栓螺纹配合的第三抗转动表面；上述主体也至少有一个阻力点，这样，在螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈的上述主体使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈上述主体施加一个轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，在螺栓伸长时使垫圈上述主体的一部分被拉伸。
本发明的第二个方面在于提供了一种紧固件，用于把两个零件连接成为一个物体，这种紧固件具有一个带螺纹的螺栓，一个可在螺栓上拧动的螺帽，一个置于螺帽和物体之间的垫圈；这种垫圈具有一个有轴线的主体，在主体轴线的一端设有一个用于与螺帽配合的第一支承表面，在轴线的另一端设有一个用于与物体配合的第二支承表面，还至少有一个用于与螺栓螺纹配合的第三抗转动表面；这个主体也至少设有一个阻力点，这样，在螺纹被转动和转动螺栓时，垫圈的上述主体会使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈上述主体施加一个轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，在螺栓伸长时使垫圈上述主体的一部分被拉伸。
本发明的第三个方面在于提供一种把至少两个零件相互装配成一个物体的方法，包括下列步骤把一个有螺纹的螺栓插入这些零件，使螺栓自由端外伸至少超出零件的一个面；把一个垫圈置于上述螺栓的上述自由端；把一个螺帽连接到上述螺栓的上述自由端，靠在垫圈上；安置一个动力工具，使连接在螺帽上的动力工具的一个转动部分转动螺帽拧紧或松开螺栓，并把动力工具的一个反作用部分施加到垫圈上以缓冲反作用力；提供具有一个阻力点的垫圈主体，这样，当螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈的上述主体会使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈的上述主体施加一轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，在螺栓伸长时使垫圈上述主体的一部分被拉伸。
按照本发明的第四个方面在于提供了把几个零件紧固成一个物体的一种动力工具，这种动力工具有一个设有非转动元件的壳体；一个置于上述壳体内的用于驱动可转动元件的动力传动装置；一组紧固器零件，包括一个带有螺纹并可插入构成物体的零件中的螺栓，一个可拧到上述螺栓并与上述驱动元件配合的螺帽，一个置于上述螺帽和物体之间并与上述非转动元件配合的垫圈。上述垫圈主体有一根轴线，在轴线的一端设有一个用于与上述螺帽配合的第一支承表面，在轴线的另一端设有一个用于与物体配合的第二支承表面，至少有一个与上述螺栓螺纹配合的第三抗转动表面，因此，当上述螺帽由上述驱动元件带动转动及转动上述螺栓时，上述垫圈的上述主体会使上述螺栓停止转动，上述螺帽在上述螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对上述垫圈主体施加一个轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，上述螺栓伸长时，上述垫圈主体被轴向拉伸。
按照本发明一个实施例，垫圈主体可以由两个零件这样构成一个零件起初防止与螺栓啮合的另一个零件轴向位移，此后在随螺栓伸长而施加轴向力作用下，一个零件在阻力点破碎。
按照本发明的另一个特点，这种垫圈可以成形为一个整体元件，在伸长螺栓施加到垫圈的轴向力作用下，该整体件在阻力点破碎。
按照本发明的又一个特点，垫圈主体可由两个零件构成，其中一个零件设有一种可变形结构，如裙形边、隆起边等，因此，在随螺栓伸长所施加轴向力的作用下，这种结构可使这种可变形零件相对于另一零件轴向运动而没有相对转动。
按照本发明再一个特点，垫圈主体可由相互压配合的两个零件构成，因此，在随螺栓伸长而施加轴向力的作用下，这两个零件不会相互转动，但可以相对轴向运动。
可以考虑作为本发明典型性的新奇特性在附录权利要求书中陈述。然而，下面结合附图对各特定实施例的说明将使人们非常好地理解本发明自身的结构、操作方法，以及其他目的和优点。
图1是一个示出本发明的垫圈的视图。
图2的视图示出本发明一个带垫圈的紧固件和一个装在这个紧固件上的工具，图解说明一个紧固方法。
图3的视图示出本发明垫圈的第二个实施例。
图4示出本发明垫圈的第三个实施例。
图5示出本发明垫圈的第四个附加实施例。
图6示出本发明垫圈的第五个实施例。
具体实施例方式
图1示出本发明一个垫圈，总体上用标号1标识。垫圈1有一个主体，用标号2标识。垫圈1的主体2有一个与螺帽配合的第一上支承表面3，一个与可由两个零件相互装配而成的物体配合的第二支承表面4，至少一个抗转动表面5。
第一和第二支承表面3和4在轴向或者说轴线A1的方向相互隔开。至少一个第三抗转动表面径向地位于垫圈1的主体2内。第三抗转动表面5成形为使之与螺栓螺纹啮合或楔入螺栓螺纹，例如通过在这种抗转动表面5上提供相应的螺纹6来实施。
由图1可见，垫圈1的主体2由径向相互邻接的两个零件7和8构成，零件7径向地位于零件8内。零件7内部径向地设有带螺纹6的抗转动表面5。零件8有一个凸出物9，位于零件7的上面，防止零件7的轴向向上移动。零件8的凸块9构成一个阻力点，在本实施例中成为一个破碎点。这种凸块9这样设计在轴向向上的某个力的作用下，它可以破碎。
图2示出一种配有这种垫圈的紧固件，以及装在这种紧固件上的一种动力工具。这种紧固件有一个具有内螺纹11的螺帽10，还有一个配有外螺纹13并具有一根轴线A2的螺栓12。螺帽10有一个下支承表面14，定位在垫圈1主体2的上支承表面3上。螺栓12的外螺纹13与螺帽10的内螺纹11啮合，也与垫圈1主体2的内螺纹6啮合。
本发明的一个动力工具示于图2，用标号15标识。这种动力工具有一个标号为20的壳体和一个标号为21的动力传动装置。作为一个例子，这种动力传动装置为液压缸—活塞结构，包括一个液压缸24和一个可在汽缸中移动的活塞25，活塞25配有一个活塞杆26。活塞杆26及活塞25的往复移动至少通过一个设有可与棘轮28的齿啮合的棘爪(图中未示出)的驱动板27转换为棘轮28的转动运动。一个驱动元件16一方面与可转动的棘轮28连接，另一方面与螺帽10啮合。为了提供这样一种啮合，驱动元件16的内表面可设有连接机构，例如成形为一种多边形内表面等。一个非转动元件17与不可移动的壳体20连接，以便缓冲驱动元件转动时产生的反作用。这种非转动元件17啮合垫圈1的主体2，防止在装配紧固件时这种主体绕相互重合的轴线A1和A2转动。为了与这种垫圈啮合，非转动元件17设有连接机构，如成形为多边形内表面等。
这种带垫圈的紧固件用来紧固一个物体18，特别是把这个物体18的两个零件19和19’相互组装成一体。
如图2所示，动力工具15置于紧固件上，以便拧紧或松开螺帽，与螺帽10相连的驱动元件16克服螺帽与螺栓12的螺纹摩擦及与垫圈1的面摩擦而转动螺帽。不可转动的元件17夹持垫圈1以吸收由于垫圈1与螺帽10的面摩擦、与零件19’一个面的面摩擦和与螺栓12的转动摩擦所产生的反作用力，因此，垫圈1不转动，但吸收动力工具的反作用力。起初，螺帽10转动时，螺栓12随其一起转动，然而，固定的垫圈1把固定件7楔入螺栓螺纹13，因此，由于外螺纹13与垫圈1的螺纹6相互啮合，螺栓停止转动。螺栓12停止转动，一个轴向力施加到垫圈1上，特别是当螺帽10转动使螺栓12伸长时，轴向力沿轴向向上方向施加到零件7上。在这个轴向向上力的作用下，垫圈的阻力点被克服，特别是垫圈1零件8的凸块9破碎，垫圈1的零件8被向上拉伸。
图3示出本发明第二个实施例，垫圈1’有一个主体2’，主体2’是一个具有挡板31和凹槽32的整体件，凹槽32用以降低挡板厚度，使挡板可以破碎。
本发明第二实施例垫圈1’的工作与图1所示垫圈1的工作基本相似。当动力工具驱动元件16转动螺帽10时，螺栓12有随螺帽一起转动的趋势。随着垫圈1’保持固定，继而内部零件7’保持固定，由于螺栓外螺纹13与垫圈主体2’的内螺纹6’相互啮合，因此螺栓13也成为固定，但轴向被拉伸。螺栓12伸长时产生的一个轴向力轴向向上地作用到垫圈1’的径向内部零件7’上，试图使零件7’位移，最终导致作为阻力点的挡板31破碎，因而垫圈1’的内部零件7’相对于外零件8’轴向向上位移。
图4示出本发明垫圈的第三实施例。垫圈1”有一个主体2”。主体2”有一个与螺帽配合的第一上支承表面3”，一个与物体配合的第二下支承表面4”，至少一个第三抗转动表面5”。至少一个第三抗转动表面5”径向地位于内部，其成形为一个楔子与螺栓的螺纹啮合，例如通过在抗转动表面5”提供一种相应的螺纹来实施。垫圈1”的主体2”是由径向安装相互邻接的两个零件7”和8”构成，因此零件7”径向地位于零件8”内部，具有螺纹6”的抗转动表面5”径向地位于零件7”内。
零件7”有一个裙形边部33，安装在零件8”开口处一个相应形状的下边部34。这和结构33和34构成垫圈一个阻力点。在螺栓停止转动而后零件7”向上拉时，零件7”的裙形边部33轻微而持续地变形，使其尺寸变到零件8”内开口的直线部分的尺寸，也使得零件7”随螺栓伸长可进一步向上滑动。
图5示出本发明第四实施例。垫圈1有一个主体2。垫圈1的主体2有一个与螺帽配合的第一上支承表面3，一个与物体配合的第二下支承表面4，至少一个第三抗转动表面5。至少一个第三抗转动表面5径向地位于内部，其成形为一个楔子与螺栓螺纹啮合，例如通过在抗转动表面5提供一个相应的螺纹6实施。垫圈1的主体2由径向安装相互邻接的两个零件7和8构成，因此，零件7径向地位于零件8内。带有螺纹6的抗转动表面5径向地设在零件7内部。
在图5所示实施例中，零件7的下部设有一个外隆起边部35，安装在零件8一个开口的相应形状下边部36处。零件7的隆起边部35压配合在零件8开口处的下边部36内。操作时，随着螺栓停止转动并伸长，隆起边部35被压扁，但仍保持足够的摩擦使零件7可相对于零件8向上移动而没有转动。
在图6所示第五实施例中，垫圈由标号1””标识，主体由标号2””标识。垫圈1””的主体2””有一个与螺帽配合的第一上支承表面3””，一个与物体配合的第二下支承表面4””，至少一个第三抗转动表面5””。至少一个第三抗转动表面5””径向地位于内部，其成形为一楔子与螺栓螺纹啮合，例如通过在抗转动表面提供一个相应的螺纹6””来实施。垫圈1””的主体2””由径向安装相互邻接的两个零件7””和8””构成，因此，零件7””径向地位于零件8””内。带有螺纹6””的抗转动表面5””径向地设在零件7””内。
在图6的这个实施例中，零件7””外表面37的直径和零件8”’开口内表面38的直径这样选择，使零件8””开口的内表面38压配合到零件7””外表面37上。表面37和38构成垫圈的一个阻力点。在螺栓停止转动后，螺栓12伸长时，一个轴向力沿轴向施加到垫圈1””上，表面37和38的这种压配合被克服，零件7””可以相对于零件8””轴向滑动。
可以相信，上述每一个元件，或两个，或几个组合在与上述不同的其他类型结构中将得到有效应用。
虽然已按垫圈、设有垫圈的紧固件，使用这种垫圈进行紧固的方法和动力工具图示和说明了本发明，但不应受限于这些说明，因为在没有以任何方式背离本发明精神的情况下可进行各种改型和结构变化。
无需进一步分析，上述内容已完整地揭示了本发明的要点，以至于人们利用现有知识就可以把它用于各种应用中，而且，从现有技术观点出发，仍保留了构成本发明基本面和特殊方面的基本特性的那些优点。
要求作为专利保护的作为新的和期望的要求在附录权利要求书中列出。
权利要求
1.一种垫圈，具有一个有轴线的主体，主体在其轴线的一端有一个用于与螺帽配合的一个第一支承表面，在轴线另一端有一个用于与物体配合的第二支承表面，至少有一个与螺栓螺纹配合的第三抗转动表面；上述主体有至少一个阻力点，这样，当螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈的上述主体会使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓伸长的拉力，并对垫圈上述主体施加一个轴向力，这个轴向力克服至少一个阻力点，因此，在螺栓伸长时，垫圈上述主体被拉伸。
2.按照权利要求1所述的一种垫圈，其特征在于上述主体有两个这样安排的零件，一个零件起初阻挡与螺栓啮合的另一个零件的轴向位移，然后，在轴向力的作用下，上述起阻档作用的零件在上述至少一个阻力点破裂。
3.按照权利要求1所述的一种垫圈，其特征在于上述主体成形为一个整体件，以后在轴向力的作用下，至少在上述一个阻力点破裂。
4.按照权利要求所述的一种垫圈，其特征在于上述主体有两个零件，其中一个零件具有可变形结构，即构成上述阻力点，这种可变形结构起初阻挡与螺栓啮合的这个零件的轴向位移，然后，上述结构在轴向力的作用下变形，以允许与螺栓啮合的这个零件相对于主体另一个零件轴向位移。
5.按照权利要求4所述的一种垫圈，其特征在于上述结构成形为一种径向向外伸出的裙形边部。
6.按照权利要求4所述的一种垫圈，其特征在于上述结构成形为一种径向向外伸出的隆起边部。
7.按照权利要求1所述的一种垫圈，其特征在于上述主体具有两个相互压配合从而构成阻力点的零件，因此，起初阻挡了这两个零件彼此的相对轴向位移，然后，在轴向力的作用下，其中一个零件相对于另一个零件轴向位移。
8.一种紧固件，用于把两个零件连接为一个物体，包含一个有螺纹的螺栓，一个可以在上述螺栓上拧动的螺帽，以及一个置于螺帽和物体之间的垫圈；上述垫圈具有一个有轴线的主体，主体在其轴线的一端设有一个用于与螺帽配合的第一支承表面，在其轴线的另一端设有一个用于与物体配合的第二支承表面，以及至少有一个与上述螺栓螺纹配合的第三抗转动表面；上述垫圈的上述主体至少安排有一个阻力点，这样，当螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈的上述主体使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈的上述主体施加一个轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，当螺栓伸长时，使垫圈上述主体的一部分受到轴向拉伸。
9.按照权利要求8所述的一种紧固件，其特征在于上述主体有两个零件，该两个零件安排成其中一个零件起初防止与螺栓啮合的另一个零件的轴向位移，然后，在轴向力的作用下，上述起阻挡作用的零件在最少一个阻力点破碎。
10.按照权利要求8所述的一个紧固件，其特征在于上述主体成形为一个整体件，以后在轴向力的作用下，所述的主体在上述阻力点破碎。
11.按照权利要求8所述的一种紧固件，其特征在于上述主体有两个零件，其中一个零件具有可变形结构，即构成上述阻力点，这种可变形结构起初防止与螺栓啮合的这个零件轴向位移，然后，上述结构在轴向力作用下变形，使与螺栓啮合的这个零件相对于主体的另一个零件轴向位移。
12.按照权利要求11所述的一种紧固件，其特征在于上述结构成形为一种径向向外伸出的裙形边部。
13.按照权利要求12所述的一种紧固件，其特征在于上述结构成形为一种径向向外伸出的隆起边部。
14.按照权利要求8所述的一种紧固件，其特征在于上述主体有两个相互压配合从而构成上述阻力点的零件，因此，起初防止了上述两个零件彼此相对位移，然后，在轴向力的作用下，上述一个零件相对上述另一个零件相对轴向位移。
15.一种把至少两个零件相互安装为一个物体的方法，包括下列步骤把一个有螺纹的螺栓插入这些零件，使螺栓自由端外伸至少超出这些零件的一个面；把一个垫圈置于上述螺栓的上述自由端；把一个螺帽拧到螺栓的上述自由端，靠在上述垫圈上；放置一个动力工具，使连接在螺帽上的动力工具的一个转动元件转动螺帽拧紧或松开上述螺栓；把动力工具的一个非转动元件施加到垫圈上以吸收一个反作用力；提供这样安排的具有一个阻力点的垫圈主体，当螺帽被转动和转动螺栓时，上述垫圈主体使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈上述主体施加一个轴向力，这个轴向力克服至少一个阻力点，因此，当螺栓伸长时，垫圈上述主体的上述部分被轴向拉伸。
16.一种用于紧固一个物体的动力工具，具有一个设有不可转动的元件的壳体；一个置于上述壳体内的用于驱动一个可转动元件的动力传动装置；一个紧固件，该紧固件包括一个具有螺纹和轴线并可插入构成物体的零件中的螺栓，一个可拧到上述螺栓并与上述驱动元件配合的螺帽；一个置于上述螺帽和物体之间并与上述壳体的上述非转动元件配合的垫圈；上述垫圈具有一个有轴线的主体，主体在其轴线的一端设有一个用于与上述螺帽配合的第一支承表面，在其轴线的另一端设有一个用于与物体配合的第二支承表面，至少有一个与上述螺栓的上述螺帽配合的抗转动表面，以及至少有一个阻力点，因此，当上述驱动元件转动上述螺帽及转动上述螺栓时，上述垫圈的上述主体由上述非转动元件保持，并使上述螺栓停止转动，因此，上述螺帽在上述螺栓上产生一个使上述螺栓轴向伸长的拉力，并对上述垫圈的上述主体施加一个轴向力，这个轴向力克服至少一个阻力点，因此，在上述螺栓伸长时，上述垫圈的上述主体的一部分被轴向拉伸。
全文摘要
一种垫圈，有一个主体，主体有一根轴线。主体在其轴线的一端有一个用于与螺帽配合的第一支承表面，在其轴线的另一端有一个用于与物体配合的第二支承表面，还至少有一个与螺栓螺纹配合的第三抗转动表面。这个主体至少有一个阻力点，这样，在螺帽被转动和转动螺栓时，垫圈的主体就会使螺栓停止转动，因此，螺帽在螺栓上产生一个使螺栓轴向伸长的拉力，并对垫圈主体施加一个轴向力，这个轴向力至少克服一个阻力点，因此，在螺栓伸长时允许垫圈主体的一部分被拉伸。还提供了用这种垫圈紧固物体的方法和工具。
文档编号B25B23/10GK1609467SQ20041004451
公开日2005年4月27日 申请日期2004年5月11日 优先权日2003年10月23日
发明者约翰·K·琼克斯 申请人:约翰·K·琼克斯