锁紧垫圈和紧固结构的制作方法

本发明涉及锁紧垫圈和紧固结构。

背景技术：

虽然在很长一段时间内为防止松脱而提出很多想法并投入实际使用，例如使用弹簧垫圈的方法、使用双螺母的方法以及使开口销穿过螺母和螺栓的方法，但效果不够好，使得由于振动等而可能导致松脱，并且机理和处理可能是复杂和昂贵的。

因此，作为锁紧垫圈，已经提出了如下的锁紧垫圈，在该锁紧垫圈中，外圆周部分是平坦的，中心部分具有可插入外螺纹的中心孔，夹在中心孔和外圆周部分之间的中间圆周部分被分割成两个以上的部分且被模制，分割部分连接到中心孔，通过从中心孔到外圆周部分的平坦部分的内部的切口将它们径向地分割成两个以上的相等部分，并且每个切口表面的一侧突起以提供螺母锁定件，使得锁紧垫圈具有螺母锁定片，每个螺母锁定片是通过在锥形盘簧的锥形表面中形成分割的扇形部分而形成的(例如，参见专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：jp2011-127752a

技术实现要素：

技术问题

专利文献1中描述的锁紧垫圈具有复杂的结构，例如使每个切口表面的一侧凸起以提供螺母锁定片，并且难于加工。此外，由于每个分割的扇形部分形成在锥形盘簧的锥形表面中，因此存在出现松脱的可能性。换句话说，在功能范围难以松脱。由于不可能松脱的情形会引起麻烦，因此它处于难以松脱的范围内。

本发明提供了锁紧垫圈和紧固结构，它们防止螺栓或螺母在紧固状态下松脱，并且在维护时使螺栓或螺母易于松脱。

技术方案

权利要求1的发明是一种锁紧垫圈，当使用螺栓或螺母将安装对象固定在被安装部件上时，所述锁紧垫圈设置在所述螺栓的头部或所述螺母与所述安装对象之间，所述锁紧垫圈包括在堆叠状态下使用的第一部件和第一部件，其中，所述第一部件包括第一表面和第二表面，在所述第一表面中径向地形成有凹凸结构，使得当在拧紧方向上转动所述螺栓或所述螺母时阻力较小，而当向松脱侧转动所述螺栓或所述螺母时摩擦阻力较大，在所述第二表面中沿着圆周方向形成有单个或多个斜面，所述第二表面中的所述斜面的高度朝着所述螺栓或所述螺母的所述拧紧方向逐渐降低，并且所述第二部件包括第三表面、第四表面和松脱用接合部，在所述第三表面中径向上形成有凹凸结构，使得当在所述拧紧方向转动所述螺母时阻力较小，而当向所述松脱侧转动所述螺母时摩擦阻力较大，在所述第四表面中沿着所述圆周方向以与所述第一部件中的所述第二表面的所述斜面相对应的方式形成有单个或多个斜面，所述第四表面与所述第一部件的所述第二表面接触，在松脱所述螺栓或所述螺母时，所述松脱用接合部在堆叠在所述第一部件上的状态下旋转。

以此方式，螺栓或螺母不会在紧固状态下松脱，并且在维护时通过使用第二部件的松脱用接合部可以容易地松脱。

在这种情况下，如权利要求2所述，期望的是，所述第一部件的所述第二表面的所述斜面和所述第二部件的所述第三表面的所述斜面平滑地形成。

如权利要求3所述，期望的是，所述松脱用接合部是在所述第二部件中在径向方向上向外突出的突出部。

在这种情况下，期望的是，所述第二部件比所述第一部件具有更大的厚度和更大的外直径。

作为一种使用根据权利要求1至4中任一项所述的锁紧垫圈的紧固结构，权利要求5的发明是一种紧固结构，其中，螺栓的螺杆穿过被安装部件的安装孔，所述螺杆的顶端部突出，并且螺母经由垫圈适用到所述顶端部以将所述安装对象固定在所述被安装部件上，其中，所述垫圈是根据权利要求1至4中任一项所述的锁紧垫圈，并且权利要求6的发明是一种紧固结构，其中，螺栓的螺杆经由垫圈穿过安装对象以将所述安装对象固定在被安装部件上，其中，所述垫圈是根据权利要求1至4中任一项所述的锁紧垫圈。

此外，在上述的紧固结构中，螺母和第一部件也可以一体地形成。权利要求7的具有上述结构的发明是一种紧固结构，其中，螺栓的螺杆穿过被安装部件的安装孔，所述螺杆的顶端部突出，并且螺母经由垫圈适用到所述顶端部以将所述安装对象固定在所述被安装部件上，其中，所述螺母包括位于所述垫圈这一侧的啮合接合部，并且所述啮合接合部的顶端面形成为使得单个或多个斜面的高度沿着圆周方向朝着所述螺母的拧紧方向逐渐降低，在所述垫圈中径向地形成有凹凸结构，使得位于所述安装对象这一侧的表面当在所述拧紧方向上转动所述螺母时具有较小的阻力，而当向松脱侧旋转所述螺母时具有较大的摩擦阻力，位于所述螺母这一侧的表面沿着所述圆周方向以与所述啮合接合部的所述斜面相对应的方式形成有单个或多个斜面，使得所述单个或多个斜面与所述螺母的所述啮合接合部的所述顶端面接合，并且此外，所述垫圈包括松脱用接合部，当松脱所述螺母时，所述松脱用接合部与所述螺母一起旋转。

发明的有益效果

在本发明中，螺栓或螺母在与螺栓或螺母紧固的状态下不会松脱，并且在维护时通过用第二部件的松脱用接合部能够容易地松脱。

附图说明

图1是示出根据本发明的使用锁紧垫圈的紧固结构的一个实施例的剖视图。

图2是该紧固结构的平面图。

图3是示出根据本发明的锁紧垫圈的第一部件的视图，其中(a)是平面图，(b)是侧视图，并且(c)是仰视图。

图4是用于在图1所示的紧固结构中释放紧固的工具的说明图。

图5是当在图1所示的紧固结构中释放紧固时的说明图。

图6是示出根据本发明的使用锁紧垫圈的另一紧固结构的一个实施例的剖视图。

图7是用于释放图6所示的紧固结构中的紧固的工具的说明图。

图8是示出安装接合套筒的状态的视图。

图9是示出又一紧固结构的一个实施例的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的使用锁紧垫圈的紧固结构的一个实施例的剖视图，并且图2是该紧固结构的平面图。

例如，如图1所示，当通过使用螺母4将安装对象2固定到被安装部件(未示出)上时，根据本发明的锁紧垫圈1设置在安装对象2和螺母4之间。即，当用于安装安装对象2的螺栓3的螺杆3a穿过被安装部件(未示出)的安装孔以及安装对象2的贯通孔2a，顶端部从贯通孔2a突出，并且在该顶端部上适用螺母4，以将安装对象2固定在被安装部件上时，锁紧垫圈1设置在螺母4和安装对象2之间。

锁紧垫圈1由在堆叠状态下使用的第一部件11和第二部件12制成。即，锁紧垫圈1是板状的第一部件11和第二部件12的组合。

如图2所示，布置在螺母4侧的第一部件11具有较小的厚度(在螺栓3的轴向方向上的长度)，并且在上表面11a(第一表面)中，通过在径向方向上延伸的沟槽径向地形成凹凸结构(所谓的锯齿)。上表面11a中的凹凸结构形成为使得当在拧紧方向(顺时针方向)转动螺母4时，摩擦阻力较小，而当向松脱侧(逆时针方向)转动螺母4时，摩擦阻力较大。

在第一部件11的下表面11b(第二表面)中，沿着圆周方向形成三个斜面11ba、11ba、11ba，使得每个斜面11ba的高度在螺母4的拧紧方向上逐渐降低(厚度变小)。三个斜面11ba的倾斜角度是相同的，并且它们是具有恒定角度的斜面。三个斜面11ba沿着圆周方向重复地布置。需注意的是，斜面11ba的数量不限于三个，并且可以是任意数量。

除了具有比第一部件11更大的厚度和更大的外直径之外，第二部件12还具有与第一部件11基本相同的形状。即，类似于第一部件11，第二部件12包括下表面12a(第三表面)以及具有三个斜面12ba的上表面12b(第四表面)，在第三表面中，通过在径向方向上延伸的沟槽径向地形成凹凸结构。上表面12b的斜面12ba与下表面11b侧的斜面11ba相对应地形成，并且上表面12b和下表面11b彼此接触，使得斜面12ba与斜面11ba啮合，并且在它们结合在一起的状态下使用锁紧垫圈1。这些斜面11ba和12ba非常平滑地形成，并且易于相互滑动。

第二部件12的外周部分具有花键形状(splineshape)，该花键形状具有多个突出部12c(松脱用接合部)。在这种紧固结构中，当螺母4由于振动等而试图在松脱方向(即，逆时针方向)上稍微转动时，因为部件2、3二者的以啮合方式彼此接触的斜面11ba、12ba非常平滑地形成，所以斜面11ba、12ba首先开始相互滑动。这是因为形成了第一部件11的与螺母4接触的上表面11a和第二部件12的与安装对象2接触的下表面12a的凹凸结构，从而如上所述，顺时针方向(螺母4的拧紧方向)上的转动很容易，而逆时针方向(松脱方向)上的转动需抵抗较大的摩擦阻力。

当在第一和第二部件2、3之间发生滑动时，在斜面11ba、12ba之间发生滑动，使得力在螺母4被向上推动的方向上作用在螺母4上。这增加了螺栓3的轴向力。因此，第一部件11与螺母4之间的接触部分以及第二部件12与安装对象2之间的接触部分被更强地挤压，从而它们之间的摩擦阻力进一步增强，并且这些接触部分不会滑动。

然后，螺母4越多地移动以松脱，则螺母4被拧得越牢固，因此，螺母4不会松脱。

注意，关于松脱，在本实施例中，除非将螺母4旋转120°，否则螺母4不会松脱。如果为了以上述角度转动螺母4以进行松脱，将三个斜面11ba、12ba的每个角度适当地选择为等于或大于螺栓3的螺纹的导程角，则需要的扭矩为拧紧螺栓时的扭矩的1.5至3倍。该扭矩大到足以使螺栓3断裂的程度，因此螺母4实际上不会松脱。

另一方面，在使用紧固结构的任何装置中，都需要松脱被拧紧的螺母4以进行维护。这是因为在不需要松脱的情况下通常通过焊接等将其固定。

在本实施例的情况下，例如可以通过使用扳手21作为图4所示的工具来进行松脱，即解除紧固。扳手21具有嵌合部21a以及从嵌合部21a向外延伸的握持部12b，在嵌合部21a中形成具有对应于第二部件12的外形的形状的嵌合孔21aa。

嵌合扳手21，使得嵌合部21a的嵌合孔21aa嵌合在具有在径向方向上向外突出的突出部12c的第二部件12的外侧，并且整个锁紧垫圈1在逆时针方向上旋转，从而允许在完全不接触螺母4的情况下松脱螺母4。

这防止了部件11、12的斜面11ba、12ba的滑动功能完全不起作用，从而不会出现螺栓轴向力增大并且螺母4被进一步拧紧的现象，并且即使扭矩稍微大于拧紧期间的扭矩值，也能够容易松脱螺母4。也通过实验证实了这一点。

以此方式，本发明的特征在于，通过使作为啮合面的斜面11ba、12ba的长度足够长来确保安全地防止松脱的功能，并且通过在比第一部件11具有更大的厚度和更大直径的第二部件12中设置突出部12c以确保所需的强度并使用突出部12c以能够利用扳手21等实现松脱来增加松脱功能。

另外，如图5的(a)所示，在拧紧螺母4之后，垫圈1的厚度(上表面11a与下表面12a之间的距离)为l1，但如图5的(b)所示，在螺母4由于振动等将要松脱的状态下，垫圈1的厚度增加到l2(＞l1)，轴向力增加，并且螺母3变得过紧，从而螺母3不会松脱。在这种状态下，由于轴向力增大，所以乍一看似乎很难松脱，但在使用第二部件12的突出部12c使第二部件12在逆时针方向(松脱方向)上旋转时，旋转使垫圈1的厚度从图5的(b)所示的状态改变成图5的(a)所示的状态。由此，使垫圈1的厚度(上表面11a和下表面12a之间的距离)从l2变成l1，并且因此，轴向力减小，使得垫圈1变得更易于转动，从而导致螺母4的松脱。

因此，一旦螺母4被拧紧，它由于垫圈1的功能而永远不会松脱，但如果要松脱螺母4，可以使用突出部12c容易松脱螺母4。

注意，代替上述扳手6，可以嵌合包括具有上述形状的嵌合孔的冲击套筒，以通过使用液压扳手或气动冲击扳手在逆时针方向上转动冲击套筒来松脱螺母4。

上述的锁紧垫圈1可以应用于从小直径螺栓到大直径螺栓的任何尺寸的螺栓，并且可以防止螺母相对于螺栓的螺杆松脱，从而可以安全地防止由于机器振动、地震震动等引起的螺母等的松脱。

以此方式，在使用锁紧垫圈1的结构的情况下，由于使用了在螺母4甚至稍微移动的情况下也进一步拧紧螺母4的原理，所以螺母不会松脱。另一方面，在使用普通垫圈的大多数结构的情况下，一旦螺母由于振动等而稍微松脱并在逆时针方向上移动，则螺栓失去轴向力，然后螺母逐渐松脱。

虽然上述的紧固结构是其中在锁紧垫圈1试图松脱并在相反方向上旋转时锁紧垫圈1因此被过度拧紧的结构，但当锁紧垫圈1由于例如振动等而进入被过度拧紧的状态时，使用扳手6强制转动并松脱锁紧垫圈1(第二部件12)以进行维护。此时，由于第二部件12的下表面12a形成有凹凸结构，因此，第二部件12的下表面12a在松脱时摩擦安装对象2的表面，从而使安装对象2的表面变得粗糙。因此，在重新组装时可能需要用锉刀等修复粗糙表面。

因此，为了消除这种修复的需要，如图6所示，与上述的紧固结构相反，采用了第二部件12位于上侧且第一部件11位于下侧的紧固结构，通过固定第二部件12并旋转螺母4来松脱螺母4，同时避免了安装对象2的表面变得粗糙。此时，螺母4的下表面(接触表面)由于第二部件12的旋转而变得粗糙，但由于螺母4比安装对象2便宜得多，所以即使将螺母替换为新的螺母，也不会造成很大损失。

在这种紧固结构的情况下，当进行松脱时，需要安全地固定第二部件12以使其不旋转，并且仅旋转螺母4。这是因为如果第二部件12同时旋转，则锁紧垫圈1的锁紧功能起作用，并且锁紧垫圈1被过度拧紧。

因此，作为用于固定第二部件12(锁紧垫圈1)并且仅使螺母4转动工具，例如，可以使用图7所示的工具。即，如图7的(a)所示，该工具是电动扭矩扳手32，接合套筒31在内套筒31a外侧设置有外套筒31b并且安装在扳手32上，以仅使内套筒31a旋转，外套筒31b嵌合在第二部件12上，并且内套筒31a嵌合在螺母4上。这里，32a表示花键形的接合突出部，其嵌合在外套筒31b的接合孔31ba中，并且32b表示接合突出部，其嵌合在内套筒31a的接合孔31aa。如图7的(b)所示，内套筒31a形成有嵌合在螺母4上的嵌合孔31ab，并且如图7的(c)所示，外套筒31b形成有嵌合到第二部件12上的嵌合孔31bb。

为了解除紧固，首先，如图8所示，将外套筒31b嵌合在第二部件12上，并且将内套筒31a嵌合在螺母4上。注意，第二部件12(垫圈1)和外套筒31b嵌合在由a所示的部分中。

然后，可以通过电动扭矩扳手32使嵌合在螺母4上的内套筒31a旋转。此时，由于外套筒31b嵌合在第二部件12上并固定第二部件12，使得垫圈1不会旋转时，所以可以通过在不旋转垫圈1的情况下仅转动螺母4来非常快速地松脱螺母4。

(其他)

(i)虽然在上述实施例中，第二部件12的外周部具有包括多个突出部12c的花键形状，但可以仅使用一个突出部12c。此外，不言而喻，花键形状可以替换为六边形形状或十二边形形状，并且可以使用外周表面作为松脱用接合部。此外，还可以采用如下构造：替代突出部12c，在第二部件12中形成凹陷部，并且在扳手的嵌合孔中设置与凹陷部接合的突出部，以便能够进行接合和脱离。

(ii)虽然在上述实施例中，将其中螺栓的螺杆穿过被安装部件的安装孔，顶端部突出并且螺母适用于顶端部以将安装对象固定在被安装部件上的紧固结构应用于设置在螺母和安装对象之间的锁紧垫圈以防止螺母松脱，但本发明不限于此，而是在其中螺栓的螺钉杆穿过安装对象以将安装对象固定在被安装部件的紧固结构中，可以类似地适用设置在螺栓头部与安装对象之间的锁紧垫圈以防止螺栓松脱。

(iii)虽然在上述实施例中已经说明了由锁紧垫圈1(由第一和第二部件11、12制成)和螺母4构成的紧固结构，但第一部件和螺母可以一体地模制以省略第一部件。具体地，如图9所示，紧固结构可以如下地构造：螺母4a具有特定形状，该特定形状包括啮合接合部4aa，啮合结合部4aa在作为垫圈的第二部件12侧的形状对应于第一部件11；并且啮合接合部4aa的顶端表面4aaa(对应于第一部件11的下表面11b)形成为使得单个或多个斜面的高度沿着圆周方向朝向螺母松脱方向逐渐降低，并且作为具有特定形状的垫圈的第二部件12径向地形成有凹凸结构，使得安装对象2侧的下表面12a当在拧紧方向上转动螺母4a时具有较小的阻力而当向松脱侧转动旋转螺母4a时具有较大的摩擦阻力，并且螺母4a侧的上表面12b形成为使得单个或多个斜面沿着圆周方向以与啮合接合部4aa相对应的方式形成，以与螺母4a的啮合接合部4aa的顶端面4aaa接合，并且第二部件12还包括在松脱螺母4a时与螺母4a一起旋转的松脱用接合部12c。即使在那种情况下，也可以运用与上述实施方式相同的效果。

附图标记列表

1锁紧垫圈

2安装对象

2a贯通孔

3螺栓

3a螺杆

4、4a螺母

4aa啮合接合部

4aaa顶端面

11第一部件

11a上表面(第一表面)

11b下表面(第二表面)

11ba斜面

12第二部件

12a下表面(第三表面)

12b上表面(第四表面)

12ba斜面

12c突出部(松脱用接合部)

21扳手

21a嵌合部

21aa嵌合孔

21b握持部

31接合套筒

31a内套筒

31aa接合孔

31ab嵌合孔

31b外套筒

31ba接合孔

31bb嵌合孔

32电动扭矩扳手

32a、32b接合突出部