专利名称：紧固装置的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种使两个分离元件在其之间有一定相对间隙地紧固在一起的紧固装置。
大家都知道，用于使两个元件在其之间有一定相对间隙地紧固在一起的紧固装置已经在汽车及相关技术领域得到披露。例如，已公布的申请号为2002-347656的日本专利申请里披露了一种紧固装置，该装置包括一个焊接在两分离部件其中一个上的套筒，一个通过反向螺纹与套筒通过螺纹紧固的衬套和一个在杆部的前端具有能与形成在衬套上的阴螺纹部分进行螺纹紧固的阳螺纹部分的螺栓。
这种紧固装置的螺栓上的阳螺纹部分涂覆一层能将预定扭矩传递给衬套的粘性物质涂层，在拧紧螺栓时，衬套由于传递扭矩的作用而转动，从而被从套筒中拉出。然而，由于衬套开始与另一个元件接触，它就无法再转动，形成在螺栓前端上的阳螺纹部分从阴螺纹部分脱离并继续向前转动，以与套筒的阴螺纹部分通过螺纹紧固，这样两个元件就通过衬套互相紧固在一起且保持一定间隙。为了使螺栓能在此时快速前进，最好得到一种不旋转螺栓的杆部就能通过衬套的阴螺纹部分的结构。
因为这种螺栓是用辊压方法在圆柱形毛坯的前端部分辊压出阳螺纹而制成的，所以阳螺纹部分的根部直径形成得比螺栓的毛坯直径(圆柱形部分的直径)要小。这样，由于与阳螺纹部分通过螺纹紧固的衬套的阴螺纹部分的内径比螺栓的圆柱形部分的直径小，螺栓的圆柱形部分无法通过衬套的阴螺纹部分。因此，需要通过诸如切削和塑性变形等的附加工序来减小螺栓圆柱形部分的直径，以使其能够通过衬套的阴螺纹部分。由于这个原因，螺栓的加工步骤增加了并进一步提高了制造成本。
发明内容
因此，本发明解决了上述传统问题，其目的之一是提供一种紧固装置，能以较低成本用辊压方法生产出螺栓并像传统产品那样能将两个分离元件固定在一起且两者之间保持一定的相对间隙。
为了达到上述目的，根据本发明提供一种紧固装置，包含一个在其圆柱形杆部前端形成有阳螺纹部分的螺栓和一个与所述螺栓的阳螺纹部分啮合的阴螺纹部分，所述紧固装置进一步包括一个衬套，该衬套与第一元件侧的螺纹通过螺纹紧固，并在受到通过一个设置于其和螺栓两者间的扭矩传递装置而传递的来自所述螺栓的转矩时转动，进而向上移动到离开所述第一元件并与一个第二元件相抵接的位置，当所述衬套移动到和所述第二元件相抵接的位置时，所述螺栓的阳螺纹部分从所述衬套的阴螺纹部分脱离而将所述第一元件和第二元件紧固在一起；其特征在于，所述螺栓的阳螺纹部分的根部直径比所述圆柱形杆部的直径小，而所述衬套的所述阴螺纹部分的内径比所述螺栓的圆柱形杆部的直径大。
第一元件侧的螺纹可以形成在设置在第一元件上的套筒里或者直接形成在第一元件上。进一步地，与第一元件侧的螺纹通过螺纹紧固的衬套的螺纹可以是反向螺纹或正常螺纹。更进一步，与从衬套的阴螺纹部分脱离的螺栓的阳螺纹部分通过螺纹而紧固的阴螺纹部分可以是焊接在一个元件上的螺母或者是由一个元件支持而能移动的螺母。对于在螺栓的阳螺纹部分与衬套的阴螺纹部分之间设置的扭矩传递装置，可以适当地采用如改变部分螺纹的方法和在部分螺纹上涂覆弹性物质的方法的各种手段，以及用粘性物质的方法。
本发明的紧固装置用于固定第一和第二元件且之间保持一定的相对间隙，螺栓的阳螺纹部分与衬套的阴螺纹部分紧固，从而将扭矩传递给衬套以使衬套向上移动到与第二元件相抵接触的位置。由于在上述情况下，衬套停止转动，螺栓的阳螺纹部分从衬套的阴螺纹部分脱离并继续向前转动，像传统紧固装置那样使第一元件与第二元件固定在一起。
然而，由于在本发明的紧固装置中，螺栓的阳螺纹部分的根部直径比圆柱形杆部的直径小，衬套的阴螺纹部分的内径比螺栓的圆柱形杆部直径大，所以即使不采用如切削和塑性变形的额外加工方法减小螺栓圆柱形杆部的直径，螺栓的圆柱形杆部也能够通过衬套的阴螺纹部分。因为可以只用辊压工艺制造螺栓而无需采用附加的工艺加工其圆柱形杆部，所以制造成本不会增加很多。尽管根据本发明，螺栓的阳螺纹部分与衬套的阴螺纹部分之间的啮合比传统产品要浅，但通过向螺栓的阳螺纹部分和衬套的阴螺纹部分中的至少一个部分提供扭矩传递装置，可以有效地将螺栓的旋转力传递到衬套上，从而使衬套能可靠地和平稳地从套筒中拉出。
图1为显示第一实施例的紧固装置的拆卸图；图2为显示螺栓的阳螺纹部分与衬套的阴螺纹部分之间的螺纹紧固部分的放大图；图3为显示用第一实施例中的紧固装置紧固的初始步骤的剖面图；图4为显示衬套由于螺栓旋转而移动的状态的剖面图；
图5为显示衬套接触第二元件的状态的剖面图；图6为显示完全紧固状态的剖面图；图7为显示第二实施例的紧固装置的拆卸图；图8为显示用第三实施例的紧固装置紧固的初始步骤的剖面图；图9为显示衬套由于螺栓旋转而移动的状态的剖面图；图10为显示衬套接触第二元件的状态的剖面图；图11为显示完全紧固状态的剖面图；图12为显示用第四实施例的紧固装置紧固的初始步骤的剖面图；图13为显示衬套接触第二元件的状态的剖面图；图14为显示完全紧固状态的剖面图；图15为显示用第五实施例的紧固装置紧固的初始步骤的剖面图；图16为显示衬套接触第二元件的状态的剖面图；图17为显示螺栓的阳螺纹部分与衬套的阴螺纹部分间的咬合被脱离的状态的剖面图；图18为显示完全紧固状态的剖面图。
具体实施例方式
(第一实施例)图1-6显示了本发明的第一实施例，本实施例的紧固装置包括一个螺栓1，一个衬套10和一个套筒20。螺栓1由头部2、圆柱形杆部3和形成在其前端的正常螺纹型的阳螺纹部分4构成。阳螺纹部分4由将与圆柱形杆部3等直径的毛坯经辊压制成，且圆柱形杆部3不用经受切削或类似加工过程使之直径变小。这样就如图2所示，螺栓1的阳螺纹部分4的螺纹直径d3比圆柱形杆部3的直径d1大，阳螺纹部分4的根部直径d4比圆柱形杆部3的直径d1小。与此同时，在阳螺纹部分4的前端形成其直径比阳螺纹部分4的根部直径d4小的杆部5。根据此实施例，阳螺纹部分4用粘性物质S涂覆，作为扭矩传递装置来将螺栓的转动力传递到衬套10上。这里采用的粘性物质S为尼龙，其在市场上的名称为“TORQ-PATCH”，具有持久的塑性。然而，传递扭矩的装置不仅限于采用粘性物质S，还可以采用适当的方法，例如可以通过螺纹的变形部分来传递预定扭矩。
衬套10由一个圆柱形部分11和一个片状的部分13组成，后者从同一圆柱形部分11一端的外周缘向外伸出。在圆柱形部分11的外周缘表面形成一个反向螺纹类型的阳螺纹部分12。在片状部分13的中心位置形成一个比圆柱形部分11的内径小的螺纹孔14。在螺纹孔14的四周表面上形成一个能与螺栓1的阳螺纹部分4通过螺纹紧固的阴螺纹部分15。下面还将提到，衬套10的阴螺纹部分15的螺纹被切除一个预先确定的数量。
套筒20的内径与衬套10的圆柱形部分11的外径基本相同，它有一个圆柱形部分21延伸得比圆柱形部分11稍微长些。在圆柱形部分21的内周表面上形成一个阴螺纹部分22，其为一个反向螺纹，可与衬套10的圆柱形部分11的外周表面上的阳螺纹部分12通过螺纹紧固。
进一步地，套筒20的圆柱形部分21的一端上设置一个具有预定厚度的片状部分23，以封闭圆柱形部分21的一个开口部分。这个片状部分23的直径比圆柱形部分21大，且基本在片状部分23的中心位置形成一个直径小于圆柱形部分21内径的螺纹孔24。在该螺纹孔24的内周表面上形成一个能与螺栓1的阳螺纹部分4通过螺纹紧固的阴螺纹部分25。该阴螺纹部分25具有与螺栓1的阳螺纹部分4相应的正常的螺纹形状。
螺栓1的阳螺纹部分4与衬套10的阴螺纹部分15通过螺纹紧固。如图2所示，螺栓1的阳螺纹部分4的螺纹截面是三角形的，衬套10的阴螺纹部分15的螺纹的截面由于其顶部被切除所以基本是梯形的。阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大。就是说，螺栓1的阳螺纹部分4的根部直径d4比圆柱形杆部3的直径d1小，衬套10的阴螺纹部分的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大。从而得出d2＞d1＞d4的关系。
为了形成阴螺纹部分15的螺纹顶部被切除的构型，可以在衬套10的螺纹孔14的内周表面上形成螺纹形状之后切除螺纹顶部，从而使其内径固定不变；或者在其内径按前述为固定不变的直径的螺纹孔14形成之后，再在螺纹孔14的内周表面上形成螺纹形状。
参考图3-6，下面将说明一种利用前述紧固装置维护和固定两个分离元件的方法。这里要介绍一种将第一元件40与保持一定间隙相距L的第二元件50紧固在一起的情况。第一元件40例如是汽车的侧板，第二元件50例如是汽车的前柱。
如图3所示，首先将套筒20固定在第一元件40上。更具体地，在将套筒20的圆柱形部分21插入设置在第一元件40上的通孔41之后，片状部分23与第一元件40的与套筒20插入方向相反的面接触，并将二者通过焊接固定在一起。衬套10与套筒20通过螺纹完全紧固，直到衬套10的片状部分13与套筒20的圆柱形部分21接触为止。如前所述，根据本实施例衬套10通过反向螺纹与套筒20通过螺纹紧固。
然后，将螺栓1从与第一元件40相反的一侧插入在第二元件50上制作的通孔51。接着，如果螺栓1按正常的螺纹方向(顺时针方向)旋转，螺栓1的阳螺纹部分4与衬套10的阴螺纹15部分通过螺纹紧固，扭矩通过作为设置在两者之间的一种传递扭矩的装置的粘性物质S从阳螺纹部分15传递到衬套10上，以使螺栓1和衬套10沿正常方向整体转动。
由于衬套10的转动，与套筒20通过反向螺纹紧固的衬套10沿脱离方向转动，因此其朝离开套筒20的方向移动。所以如图5所示，衬套10的移动直到片状部分13接触第二元件50为止。当到达图5所示的位置时，衬套10进入一种由于摩擦阻力作用而无法再转动的状态。这样，如果在螺栓1上施加预定的扭矩，螺栓1的阳螺纹部分4穿过衬套10的阴螺纹部分15并从中脱离，从而如图6所示的那样，它继续向前转动并通过螺纹旋过套筒20的阴螺纹部分25。
由于如上所述衬套10的阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大，当螺栓1的圆柱形杆部3通过衬套10的阴螺纹部分15并从中脱离以后，它可以顺利地通过螺纹孔14的阴螺纹部分15。尽管阳螺纹部分4与阴螺纹部分15的螺纹不是完全咬合的，因为这种状态不是最终紧固状态，所以在紧固强度方面不存在问题。
螺栓1向前转动，直到其阳螺纹部分4到达形成在套筒20的螺纹孔24上的阴螺纹部分25，并且阳螺纹部分4与套筒20的阴螺纹部分25通过螺纹紧固。因此，第一元件40可以被坚固地安装在第二元件50上并保持间隙L。由于在此时，涂覆在螺栓1的阳螺纹部分4上的粘性物质S也粘附在套筒20的螺纹孔24的内部，从而获得了阻止螺纹孔24上形成的阴螺纹部分25和阳螺纹部分4之间松开的辅助效果。
如上所述，由于对于本实施例的紧固装置，衬套10的阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大，螺栓1的圆柱形杆部3可以顺利通过衬套10的螺纹孔14，所以螺栓1的圆柱形杆部3无需通过切削或进行类似加工减小其直径。由于可以采用普通辊压工艺加工的螺栓，所以可以比通常情况成本更低地提供本紧固装置。
(第二实施例)尽管根据第一实施例，套筒20的直径设置得比衬套10的直径大，且两者在衬套10被包容在套筒20里的情况下互相通过螺纹紧固，但根据图7所示的第二实施例，衬套10的直径设置得比套筒20的大，且两者在套筒20被包容在衬套10里的情况下互相通过螺纹紧固。衬套10由圆柱形部分11和设置成封闭圆柱形部分11的一个开口部分的片状部分13组成，在圆柱形部分11的内周表面上形成阴螺纹部分16。螺纹孔14基本制作在片状部分13的中心位置。在该螺纹孔14的内周表面上形成可与螺栓1的阳螺纹部分4通过螺纹紧固的阴螺纹部分15。
套筒20的外径与衬套10的圆柱形部分11的内径基本相同，且其圆柱形部分21比圆柱形部分11略长。在圆柱形部分21的外周表面上形成能与衬套10的圆柱形部分11的内周表面上形成的阴螺纹部分16通过螺纹紧固的阳螺纹部分26。另外根据第二实施例，螺栓1的阳螺纹部分4的根部直径d4比圆柱形杆部3的直径d1小，且衬套10的阴螺纹部分15的内径d2比圆柱形杆部3的直径d1大。这样可以得出d2＞d1＞d4的关系。
另外根据第二实施例的紧固装置，套筒20固定在第一元件上，螺栓1和通过反向螺纹与该套筒20紧固的衬套10通过螺纹紧固并转动。螺栓1和衬套10通过具有扭矩传递装置的阳螺纹部分4与衬套10的阴螺纹部分15互相通过螺纹紧固。因为阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大，螺栓1的阳螺纹部分4穿过螺纹孔14同时与衬套10的阴螺纹部分15通过螺纹紧固之后，圆柱形杆部3能顺利地通过螺纹孔14。可以通过形成大直径的衬套10来增加衬套10和第二元件之间的接触面积。
(第三实施例)根据如图8-11所示的第三实施例，用夹子30将套筒20固定在第一元件40上。在第一元件40的后表面上焊一个螺母31。其他结构与第一实施例相同。如图9所示，螺栓1通过第二元件50的通孔51被插入衬套10的阴螺纹部分15里并且旋转，同时通过扭矩传递装置向衬套10传递扭矩，以将衬套10向上移至相应于图10所示的第二元件50的位置。此后，螺栓1的阳螺纹部分4从衬套10的阴螺纹部分15脱离，螺栓1继续向前转动，然后与焊在第一元件40的后表面上的螺母31通过螺纹紧固。
由于根据第三实施例，螺栓1的阳螺纹部分4的根部直径d4比圆柱形杆部3的直径d1小，且衬套10的阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大，所以可以得出d2＞d1＞d4的关系。虽然根据第一实施例，阴螺纹部分25形成在套筒20上，但是第三实施例与第一实施例的不同之处在于使用了螺母31。
(第四实施例)根据上述各个实施例，在衬套10和套筒20之间采用了反向螺纹，衬套10的螺栓头部随着螺栓1的转动而运动。然而，如在该实施例中所述，允许在衬套10和套筒20之间采用正常螺纹。这就是说，如图12所示，固定在第一元件40上的套筒20有衬套10该衬套10通过设置在外周缘部分上的正常螺纹部分33与套筒20通过螺纹紧固。
这样，如果转动具有扭矩传递装置的螺栓1及其阳螺纹部分4从而转动衬套10，衬套10就像图13所示的那样移动到螺栓1的前端侧并碰到第二元件50而停下来。根据该实施例，一个螺母31被第二元件50后面上的螺母托架34托住，以便使其能够在一定区域内移动，螺母自动被螺栓1的前端对准中心。这样，如螺栓1被从图13所示的状态进一步驱动，螺栓1的阳螺纹部分4就从衬套10的阴螺纹部分脱离，进而与第二元件50的后面上的螺母31通过螺纹紧固从而完成全部紧固工作。
(第五实施例)尽管上面介绍的各个实施例都采用了衬套10和套筒20，图15-20还列举了一个不用套筒20的例子作为第五实施例。就是说，根据第五实施例，第一元件40直接配备阴螺纹70，如图15所示，衬套10与螺栓1一起被拧进该阴螺纹70。阴螺纹70为正常螺纹，衬套10的移动直到其前端如图16所示的那样接触第二元件50为止。尽管没有显示出来，根据本实施例，通过改变螺栓1的阳螺纹部分的部分螺纹，可以产生一种传递扭矩的手段。
由于衬套10如果到达图16所示的状态就无法转动了，螺栓1的阳螺纹部分4就像图17所示的那样从衬套10的阴螺纹部分15中脱离并继续向前转动，从而与焊接在第二元件50后面上的螺母31通过螺纹紧固而完成紧固工作。另外根据第四和第五实施例，螺栓1的阳螺纹部分4的根部直径d4比圆柱形杆部3的直径d1小，且衬套10的阴螺纹部分15的内径d2比螺栓1的圆柱形杆部3的直径d1大，因此可以得出d2＞d1＞d4这个与其他实施例相同的关系。
上述实施例中的紧固装置都能仅通过低成本的辊压工艺来制造，而无需对螺栓1进行后续加工。进一步地，两个分离元件可以象传统产品那样被固定在一起且保持一定的相对间隙。无需说明的是，象第四实施例中采用的可以移动的螺母31可以用在第三和第五实施例中。
权利要求
1.一种紧固装置，包含一个在其圆柱形杆部的前端形成有阳螺纹部分的螺栓和一个与所述螺栓的阳螺纹部分啮合的阴螺纹部分，所述紧固装置进一步包括一个衬套，与第一元件侧的螺纹通过螺纹而紧固，并在受到通过一个设置于两者间的扭矩传递装置而传递的来自所述螺栓的转矩时转动，进而向上移动到离开所述第一元件，与第二元件相抵接的位置，当所述衬套移动到与所述第二元件相抵接的位置时，所述螺栓的阳螺纹部分从所述衬套的阴螺纹部分脱离而将所述第一元件和第二元件紧固在一起，其特征在于，所述螺栓的阳螺纹部分的根部直径比所述圆柱形杆部的直径小，而所述衬套的所述阴螺纹部分的内径比所述螺栓的圆柱形杆部的直径大。
2.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，所述第一元件侧的螺纹在设置在所述第一元件中的套筒上形成。
3.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，与所述第一元件侧的螺纹通过螺纹紧固的所述衬套的螺纹为反向螺纹。
4.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，与所述第一元件侧的螺纹通过螺纹紧固的所述衬套的螺纹为正常螺纹。
5.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，与从所述衬套的阴螺纹部分脱离的所述螺栓的阳螺纹部分通过螺纹紧固的所述阴螺纹部分为焊接于其中一个元件上的螺母。
6.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，与从所述衬套的阴螺纹部分脱离的所述螺栓的阳螺纹部分通过螺纹紧固的所述阴螺纹部分为支持在一个元件上的因此能移动的螺母。
全文摘要
本发明涉及一种能将两个分离元件有相对间隙地紧固在一起的紧固装置，其包括一个螺栓(1)和一个衬套(10)，螺栓(1)在其圆柱形杆部(3)前端侧形成阳螺纹部分，衬套(10)具有与螺栓(1)的阳螺纹部分(4)啮合的阴螺纹部分(15)，与第一元件(40)侧的螺纹啮合且在接受到来自螺栓(1)的转矩时转动并向上移动到与第二元件(50)接触的位置。本发明的特征在于螺栓(1)的阳螺纹部分(4)的根部直径比圆柱形杆部(3)的直径小，且衬套(10)的阴螺纹部分(15)的内径比螺栓(1)的圆柱形杆部(3)的直径大。所以即使不采用切削之类的加工减小螺栓(1)的圆柱形杆部(3)的直径，螺栓(1)的圆柱形杆部(3)也可以通过衬套(10)的阴螺纹部分(15)。这样仅用辊压工艺就能生产螺栓(1)，从而降低了制造成本。
文档编号F16B5/02GK1576614SQ200410058909
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月19日 优先权日2003年7月29日
发明者长谷川祯辰 申请人:株式会社青山制作所