专利名称：公差补偿连接件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种公差补偿连接件，尤其涉及具有将扭矩从紧固件 传递给补偿套筒的部件的公差补偿连接件，其中所述扭矩取决于紧固 件的旋转方向。
技术背景设备部件的装配会受到公差的不利影响，即，部件之间的尺寸差 会在紧固点产生缝隙以容易装配。虽然能够消除公差，但这使得装配 变得更加困难。当两个以上的部件接合在特定的位置上时，公差能够 "叠加"或"累积"，这样就产生了更加显著的尺寸偏差或缝隙。根据环境，公差可能会小至一毫米的几分之一，或大至几毫米。 较大的公差通常会减少制造成本使装配更加容易。在现有技术中已经试图消除或补偿装配装置中的公差。这通常包 括垫片或螺旋型装置，其用于填充将要接合的部件的匹配表面之间的 间隙。垫片或螺旋型装置通常是与紧固件分离的单独部件。现有技术中的 一 个代表是Stone申请的美国公开号为 2003/0077142A1的文献，其中公开了 一种公差补偿安装装置，该装置 包括带有内螺紋和外螺紋的套筒。套筒被螺紋旋入将要安装到一表面 的部件中。然后利用内螺紋将螺栓旋入到套筒的孔中。内螺紋在螺栓 杆和螺紋之间形成过盈配合，暂时防止螺栓的进一步插入。然后转动 螺栓，借此使套筒旋转起来并使套筒向着安装表面从所述部件中旋出， 直到套筒压在安装表面上，从而完全补偿了公差间隙。当螺栓进一步 旋转时，将牺牲的内螺紋除去，以便使螺栓完全旋入到安装表面的孔 中，从而在连接部件的同时补偿了公差间隙。 发明内容需要这样一种可重复使用的公差补偿连接件，该连接件具有用于把扭矩从紧固件传递到补偿套筒的部件，其中所述扭矩取决于紧固件 的旋转方向。而本发明满足这一要求。本发明的主要方面是提供一种可重复使用的公差补偿连接件，该 连接件具有将扭矩从紧固件传递给补偿套筒的部件，其中所述扭矩取 决于紧固件的旋转方向。通过本发明下面的说明和相应的附图来指出和显著实现本发明的 其它方面。本发明包括一种公差补偿件，其包括带有螺紋部的第一部件，包 含孔和外表面的第二部件，所述外表面具有可与接收件接合的螺旋状 螺紋，该第一部件与所述孔接合，与第一部件和第二部件接合的第三 部件，该第三部件把扭矩从第一部件传递给第二部件，从而当第一部 件沿第一方向转动时，传递给第二部件的第一扭矩足以使第二部件旋 入到接收件中，当超过第一扭矩时，所述第三部件与第一部件滑动接 合，以及当第一部件沿与第一方向相反的方向转动时，所述第三部件 将第二扭矩传递给第二部件，以便足以使接收件中的第二部件沿与第 一方向相反的方向转动。
附图被并入到说明书中成为说明书的一部分，其示出了本发明的 优选实施例，并且连同描述一起用来解释本发明的原理。 图1是公差补偿连接件的侧剖视图。图2是套筒的剖视图。 图3是套筒的透视图。 图4是图5中线圏的剖面侧纟见图。 图5是线圏的平面图。 图6是图7中的另一可选线圏的剖视图。 图7是另一可选线圏的平面图。 图8是另一可选套筒的剖视图。 图9是另一可选套筒的透视图。
具体实施方式
本发明包括一种公差补偿连接件。图1是公差补偿件的侧剖视图。连接件100包括第一部件，即紧固件10。该紧固件10包括螺紋部12、 头部13和凸缘14。图1所示的实施例示出了沿着紧固件10的整个长 度延伸的螺紋部12。紧固件10包括在螺紋部12上的SAE或>^制螺紋。螺紋部12可 以包括左旋螺紋或右旋螺紋。螺紋部12还可以包括任何已知类型或型 号的粗牙螺紋或细牙螺紋。紧固件10可以具有六角形头部、梅花形 (Torx)头部或现有技术中已知的其它适宜的起子头部。螺紋部12具 有直径D2。第二部件或套筒20包括外螺紋部21和孔22。外螺紋部21包括 用于啮合接收部40的螺旋螺紋。外螺紋部21可以包括SAE或公制螺 紋。外螺紋部21可以包括左旋螺紋或右旋螺紋。外螺紋部21还可以 包括任何已知类型的粗牙螺紋或细牙螺紋。外螺紋部21与接合部40的螺紋部分41啮合。接合部40可以包 括将被安装到另一部件50上的任何部件，如安装到机体50上的水泵。 除水泵之外的其它部件还能够包括起动电动机、交流发电机、空调压 缩机、燃油泵、动力转向泵等。机体50包括螺紋接收部51，即螺紋 孔。该螺紋接收部51包括与紧固件10的螺紋部12共同啮合的螺紋 52。在这种情况下，表面24对部件40与机体50相连接部分的表面产 生压力。第三部件30被接合在第一部件和第二部件之间。第三部件包括缠 绕着并借此夹紧或扣紧紧固件10的线材或其它弹性材料的线圏32。 第三部件30的一端31与第二部件20接合，因而第三部件不能相对于 第二部件转动，但是第三部件可以相对于第一部件10在预定的方向 Rl上旋转。在使用中，第一部件10被插入到第二部件20的孔22中，同时被 旋入到第三部件30中。第一部件、第二部件和第三部件的组件构成具 有创造性的公差补偿连接件。然后通过螺紋部21和螺紋部41之间的啮合将连接件100螺紋旋入到接收部40中。通过向紧固件IO施加扭矩来转动套筒20，直到紧 固件10接触到接收部51，或直到表面24接触到部件50。在大多数情 况下，紧固件10接触到接收部51之前，表面24将接触到部件50。 一旦表面24接触到部件50并且紧固件10与接收部51接合时，紧固 件10被完全螺紋旋入到接收部51中，直到凸缘14与表面42相接合， 并且紧固件IO被旋转达到最终值。第三部件30将第一扭矩从紧固件IO传递给套筒20。第三部件30 的线圏方向被布置成当紧固件10螺紋旋入接收部51并且当套筒20 旋转到螺紋部41中时，线圏没有紧固地夹持着紧固件10。但是，所 述夹持足以使套筒20旋入到螺紋部41中。接下来，当超过第一扭矩 时，即套筒20在表面24接触到部件50之后停止转动时，第三部件 30在紧固件10上滑动。 一旦套筒20停止转动，紧固件10就被完全 旋入到接收部51中，这部分地由于第三部件30和紧固件IO之间滑动 接合的原因。在插入紧固件10的过程中，第三部件30和紧固件IO之间的接合 必须足够以便不仅可以确保表面24和部件50之间的接触，而且能够 使套筒24旋转到足以确保表面24的正确接合，即通过克服表面之间 的寄生摩擦(parasitic friction )使表面24与部件50完全接触。这就 确保套筒20的承载能力完全形成，借此保证了装配部件的适当的刚 性。套筒20跨越了被连接部件之间的间隙"T"。可被跨越的间隙T的 大小仅仅由套筒20的长度限定。套筒20仅需要具有与部件40接合的 足够螺紋，以便完全地形成应用所需要的理论剪切强度。 一旦紧固件 IO被完全旋入，套筒20就由压缩负载保持到适当的位置上。因此， 必须与接收部41啮合的螺紋21的数量为紧固件的最大预载荷和施加 在螺紋21上的剪切载荷的函数。为了取出连接件，沿与接合方向相反的方向旋转紧固件IO。在转 动紧固件10时，第三部件30的线圏方向使得第三部件30紧紧地夹持 着紧固件10。第三部件30将紧固件夹持得足够紧以便通过第三部件将足够的第二扭矩从紧固件传递给套筒，从而使套筒20脱离与部件 50和接收部41的接合。和第一方向不同，当第二扭矩被传递给套筒 时，第三部件不会在紧固件上滑动。换言之，通过第三部件施加给套 筒的扭矩取决于紧固件的旋转方向。插入扭矩(或者称为第一扭矩)通常小于第二扭矩(或者称为取 出扭矩)，但并不总是这种情况。在一些情形下， 一旦安装好套筒20， 套筒20就被锁定在适当的位置上。连接件100能够完整无缺地完全从相互连接在一起的部件中取 出。由于连接件的操作方式不会牺牲或损害其任何部件，因此可以重 新使用该连接件。图2是套筒的剖视图。套筒20包括外螺紋部21。外螺紋部21可 以如图所示沿其整个轴向长度都带有螺紋，或者只在小于整个轴向长 度的一部分上带有螺紋。孔22用来接收紧固件10。参见图5，接收部 23包括用于接合第三部件30的接合端31的孔或其它装置。外螺紋部 21具有与紧固件10的螺紋部12相同的螺旋方向。这样可使套筒20 在接合和脱离的过程中沿着与紧固件相同的接合方向移动。孔22具有大于螺紋部12的外径D2的内径Dl ，这样就在紧固件 10和套筒的孔22之间形成松接合。而且在第三部件30和套筒20之 间形成了足够的间隙。孔D4为第三部件30提供了间隙。图3是套筒的透视图。图中示出孔23位于套筒20的端部，在这 一位置处可以避免接合过程中端部31与螺紋部41接触。孔23也可以 被设置在套筒20的任何位置上，只要端部31不妨碍螺紋部41即可。图4是图5所示线圏的横截面侧视图。端部31径向延伸并接合在 套筒20的孔23中。线圏32沿预定的方向缠绕紧固件10。线圏的方 向决定了对于指定的旋转方向而言第三部件30是否将轻微地夹紧紧 固件IO或者紧固地夹紧紧固件10。参见图5,内径D3的选取应使得 线圏能够夹紧紧固件10的螺紋部12。线圏包括弹簧钢或其等效物， 从而线圏响应于紧固件"撑开，，线圏使其大于直径D3而施加弹簧弹力。 这样，线圏就以类似于带式制动器操作的方式"夹紧，，紧固件10。第三部件30还包括具有内径D5的大线圏320。 D5大于直径D3， 使得部件30具有稍微呈锥形的外观。直径D5使第三部件30与套筒 凹槽220以及与孔23的接合更加容易。当紧固件沿第一方向转动时，例如在插入紧固件的过程中，线圏 轻轻地夹持着紧固件。当沿反方向转动时，例如在取出紧固件的过程 中，线圏紧固地夹持着紧固件。当紧固件IO从与接收部51的接合中 旋出时，仅仅需要足够多的线圏32产生所需要的扭矩以使套筒从接收 部40退出。线圏还需要充分夹紧紧固件以便在转动紧固件10时使套 筒20螺玟旋入螺紋部41。图5是线圏的平面图。线圏具有直径D3和厚度D6。如图4所示， 线圏320具有直径D5。端部33可以朝着紧固件向内具有一定的角度， 以便使端部33的边缘34更好地接合紧固件。这样增加了第三部件巻 绕夹持紧固件的能力。在其它应用中，端部33不需要具有角度。第三例如，第三部件30可以包括金属材料，如弹簧钢、钢或铝。还可以包 括非金属材料，如塑料、陶瓷或聚氨基曱酸酯以及或金属材料或非金 属材料的组合或等价物。图6是图7所示可选线圈的剖视图。可选的第三部件30包括图4 所示的线圏32。不过，在该可选实施例中省去了端部31。请参见图8， 通过线圏320在凹槽220中的摩擦配合可以实现将第三部件30保持到 套筒20中。即，线圏320具有稍微大于图2所示的套筒20的内径D4 的外径D7。对于该实施例，通过线圏320和凹槽220之间的滑动配合实现第 三部件30和套筒20之间的摩擦配合。当转动紧固件10时，紧固件 10和线圈320之间的摩擦配合以及线圏320与套筒20的摩擦配合使 得套筒20被旋转到接收部40中。如本说明书其它部分所述的那样， 套筒20进行旋转直到表面24接合到部件50。线圏30的转动方向优 选与紧固件10的插入旋转方向相同。当把紧固件IO旋松并取出时，为了取出，线圏30与凹槽220的摩擦接合使得线圈30转动套筒20，借此将套筒20退出使其与部件50 脱离接触。这样就图解了该创造性装置的重复使用的特性，每当需要 时能够将其从安装位置重新插入和取出。图7是可选线圏的平面图。端部31被从部件30上省略掉，其它 方面均如图5所示的那样。图8是可选套筒的截面视图。凹槽220包括如图2所示的直径D4。 在该实施例中，套筒20不包括接收部23。图9是可选套筒的透视图。图中示出的螺紋21沿着套筒20的整 个轴向长度延伸。该实施例中省略了接收部23。为了说明本发明的好处，提供了下列信息。这并不表示限制了本 发明的范围。下列值是大概的值，并且将随着部件设计和使用条件而 改变。第三部件线圈 (32) 紧固件的柄直径 (D5) 紧固件的公称直径 第三部件的内径 (D3) 线圏的直径 (D6) 安装扭矩(Rl方向) 取出扭矩(R2方向)6.9mm8.00mm6.65mml.Omm0,16Ncm0.48Ncm我们能够理解到，安装扭矩，即，把套筒20安装到接收部41中 所需要的扭矩小于把紧固件IO从套筒20中取出所需要的扭矩。在安 装过程中，套筒20被螺紋旋入到接收部41中直到其"底部"到达表面 24。然后在第三部件30内继续转动紧固件10。从接收部51取出紧固 件10将使得第三部件30夹紧紧固件10,借此使套筒20从接收部41 中退出。本发明的连接器还可以用于加快机器装配，减少加工费用。即， 当当两个机加工的铸件或装配件用螺栓接合到一起时，要接合的表面 通常被加工成平坦的以确保正确的装配。在两个表面之间使用密封件 或密封剂。其所需要的表面光洁度和表面平坦度只能通过机加工实现。这将花费大量的时间且需要专门的设备。当作用在铸件表层上的应力消除时，铸件的机加工通常会导致出 现一定的变形。有时候还需要对较大的铸件进行第二道加工以去掉第 一道加工产生的变形。在不需要密封的情况下，或者在所需要的密封 以其它方式实现的情况下，可以消除待接合的机加工表面，从而相应 地节省了费用。作为加工平面的替代，在部件表面上形成用于攻螺紋的鱼眼状凸起(spot-faced bosses )和榫钉(dowel)以控制横向运动， 以及用于正确的装配和对准。通过使用本发明的连接件来调整表面之 间的间隔或间隙变化。此外，使用本发明的连接器允许为了例如维护 目的随后将部件拆卸下来，这是因为该连接件可重复使用。尽管这里描述了本发明的一种形式，但很明显，本领域技术人员 可以在不脱离这里所述本发明实质和范围的情形下改变工艺、结构和 相关的部件。ii
权利要求
1.一种公差补偿连接件，其包括带有螺纹部的第一部件；包含孔和外表面的第二部件，所述外表面具有可与接收件接合的螺旋状螺纹；所述第一部件与所述孔接合；与所述第一部件和第二部件接合的第三部件，所述第三部件把扭矩从所述第一部件传递给所述第二部件，从而当所述第一部件沿第一方向转动时传递给第二部件的第一扭矩足以使第二部件旋入到所述接收件中，当超过第一扭矩时，所述第三部件与第一部件滑动接合；以及当所述第一部件沿与第一方向相反的方向转动时，所述第三部件将第二扭矩传递给所述第二部件，足以使所述接收件中的所述第二部件沿与所述第一方向相反的方向转动。
2. 根据权利要求l所述的公差补偿连接件，其中所述第三部件包 括线圏。
3. 根据权利要求l所述的公差补偿连接件，其中所述第一部件包 括螺紋紧固件。
4. 根据权利要求l所述的公差补偿连接件，其中所述第一部件的 螺紋部和所述外表面的螺旋状螺紋是相同的螺旋方向。
5. 根据权利要求l所述的公差补偿连接件，其中所述第一扭矩小 于所述第二扭矩。
6. —种公差补偿连接件，其包括 带有螺紋的紧固件； 带有外螺紋部和孔的套筒部； 所述紧固件通过所述孔与所述套筒部接合； 线圏部件；以及所述线圏部件接合在所述紧固件和所述套筒部之间，当所述紧固件沿第一方向转动时，所述线圏部件夹紧所述紧固件以将第一扭矩传 递给所述套筒部，但超过所述第一扭矩时，所述线圏部件在所述带有螺紋的紧固件上滑行；以及当所述紧固件沿第二方向转动时，所述线圏部件夹紧所述紧固件 以将第二扭矩传递给套筒部。
7. 根据权利要求6所述的公差补偿连接件，其中所述带螺紋的紧 固件的螺紋与外螺紋部的螺紋具有相同的螺旋方向。
8. 根据权利要求6所述的公差补偿连接件，其中所述线圏部件包 括非金属材料。
9. 根据权利要求6所述的公差补偿连接件，其中所述第一扭矩小 于所述第二扭矩。
10. 根据权利要求6所述的公差补偿连接件，其中所述第一扭矩 大于所述第二扭矩。
11. 一种公差补偿连接件，其包括 带螺紋的紧固件； 具有外螺紋部和孔的套筒部； 所述紧固件通过所述孔与所述套筒部接合； 线圏部件；以及所述线圏部件接合在所述紧固件和所述套筒部之间，借此将扭矩 从所述紧固件传递给所述套筒部，所述扭矩取决于所述紧固件的旋转 方向。
12. 根据权利要求11所述的公差补偿连接件，其中在超过预定扭 矩时，所述线圏部件与所述紧固件滑动接合。
全文摘要
一种公差补偿件(100)包括带有螺纹部(12)的第一部件(10)；包含孔(22)和外表面(21)的第二部件(20)，所述外表面具有可与接收件(40)接合的螺旋状螺纹，该第一部件与所述孔接合；与第一部件和第二部件接合的第三部件(30)，该第三部件把扭矩从第一部件传递给第二部件，从而当第一部件沿第一方向转动时，传递给第二部件的第一扭矩足以使第二部件旋入到接收件中，当超过第一扭矩时，所述第三部件与第一部件滑动接合，以及当第一部件沿与第一方向相反的方向转动时，所述第三部件将第二扭矩传递给第二部件，以便使接收件中的第二部件沿与第一方向相反的方向转动。
文档编号F16B5/02GK101243260SQ200680030436
公开日2008年8月13日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年7月11日
发明者R·D·斯通, R·S·埃默里 申请人:盖茨公司