具有锁定功能的螺纹紧固结构的制作方法

本发明涉及一种具有防松能力的螺纹紧固组件。

背景技术：

本申请的申请人已经开发了具有防松能力的各种螺纹紧固组件。举例来说，专利文件1公开了一种螺纹紧固组件，其允许螺栓螺旋形地前进，同时将预置扭矩保持在预定水平，借此允许螺栓被拧紧直到预定轴向位置，同时保持防松能力。

即，专利文件1中公开的螺纹紧固组件在螺栓的螺钉杆的远端上提供了具有笔直圆柱形状的接合轴，而具有允许螺钉杆旋入其中的螺钉孔的基座构件具有位于螺钉孔内部的接合孔，所述接合孔允许在其中引入接合轴。接合轴与螺钉杆偏心(在这种情况下，接合孔与螺钉杆同心)，或者接合孔与螺钉杆偏心(在这种情况下，接合轴与螺钉杆同心)，使得接合轴的外周表面和接合孔的内周表面沿着它们圆周的一部分形成压力接触，使得在垂直于轴线的方向上的压紧力作用在螺钉杆上，并且这些侧向压紧力产生预置扭矩。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：jp2016-123778a

技术实现要素：

本发明要解决的问题

专利文件1中公开的螺纹紧固组件被构造成使得螺钉杆和螺钉孔之间的配合间隙、接合轴与接合孔的偏心率和/或其它参数可以以允许螺栓螺旋形地前进同时将预置扭矩维持在恒定水平的方式进行调整。

然而，这样的调整工作并不一定容易。即，在实际设计期间，设计者多次少量地更改上文所提到的参数，例如配合间隙和/或偏心率，同时寻找将导致适当的预置扭矩的合理公差。因为螺钉杆由于接合轴和接合孔之间的偏心配合而略微倾斜，并且随着螺栓螺旋形地前进，与接合孔经历最大压力接触的笔直柱状螺钉杆上的位置改变，所以设计各部分的尺寸以允许螺栓螺旋形地前进同时将预置扭矩维持在恒定水平的自由度非常低。并且，如果说实现了这样的设计，则另一个问题是小制造误差的高可能性，这使得不可能允许螺栓螺旋形地前进直到最终拧紧位置。

鉴于此，本发明的目的是提供一种具有第一和第二螺钉元件的新型螺纹紧固组件，其可以相对容易地设计，并且同时允许第二螺钉元件相对于第一螺钉元件螺旋形地前进，同时将预置扭矩维持在恒定水平。

解决问题的方式

根据本发明的螺纹紧固组件包括第一螺钉元件和适于被螺钉紧固到所述第一螺钉元件的第二螺钉元件。所述第一和第二螺钉元件中的一个包括具有内周表面的接合凹部，所述接合凹部朝向另一螺钉元件敞开。所述另一螺钉元件包括接合突起，所述接合突起在紧固状态下被引入到所述接合凹部中。所述接合凹部的内周表面形成为沿着轴向方向笔直的圆柱形形状。所述接合突起被成形为在沿着所述轴向方向的一个位置处具有最大直径部分的圆形柱或圆筒。

优选地，所述接合突起和所述接合凹部相对于彼此偏心，使得所述接合突起的最大直径部分和所述接合凹部的内周表面在所述紧固状态下仅沿着它们的圆周的一部分压力接触。

更优选地，所述接合突起的最大直径部分与所述接合突起的基部端部间隔开预定距离，以便在所述最大直径部分与所述接合凹部的内周表面仅沿着它们圆周的一部分保持压力接触的情况下，允许所述接合突起相对于所述接合凹部沿着所述轴向方向向前和向后移动。

在本发明的螺纹紧固组件中，当所述第二螺钉元件紧固到所述第一螺钉元件时，所述接合突起的最大直径部分通过所述拧紧过程接合所述接合凹部的边缘，这在垂直于所述轴向方向的方向上对所述第二螺钉元件产生压紧力，从而产生取决于凹部突起偏心率的预定量的预置扭矩。当所述第二螺钉元件被进一步拧紧时，所述接合突起相对于所述接合凹部在所述轴向方向上螺旋形地前进；而且，与所述接合凹部的内周表面压力接触的接合突起上的轴向位置保持不变，即，上文提到的最大直径部分始终与所述接合凹部的内周表面压力接触，从而导致所述第二螺钉元件相对于所述第一螺钉元件的稳定量的倾斜和/或偏心率，这允许所述第二螺钉元件被拧紧直到拧紧完成的位置，同时将预置扭矩维持在初始水平。

在上文描述的本发明的螺纹紧固组件中，所述接合突起的最大直径部分可以位于所述接合突起的远端附近。在这样的实施方案中，所述接合突起的外周表面可以是具有朝向所述远端逐渐增大的直径的倒锥形表面。

在本发明的一个方面中，所述第一螺钉元件可以是螺栓构件。该螺栓构件可以包括螺钉杆和所述接合突起，所述接合突起从所述螺钉杆的远端在轴向方向上远离所述远端地突出。优选地，所述螺钉杆和所述接合突起一体地形成；可替选地，螺栓构件可以通过分别形成螺钉杆部件和接合突起部件并且然后将它们连结在一起来构造。

所述第二螺钉元件可以是螺母构件。所述螺母构件可以包括适于允许所述螺钉杆以螺纹方式安装在其中的螺钉孔和所述接合凹部，所述接合凹部位于所述螺钉孔的内部。所述接合凹部可以由通孔构成，或者由不延伸穿过所述螺母的孔构成。

此外，所述螺母构件可以包括：螺母主体，所述螺母主体具有在两个端部处敞开的螺钉孔；和调整构件，所述调整构件通过螺钉孔的一个开口以螺纹方式安装到所述螺钉孔中，以便可在所述轴向方向上向前和向后移动。所述调整构件可以包括定位表面和所述接合凹部。所述定位表面可以适于邻接所述螺栓构件的螺钉杆的远端，所述螺钉杆通过螺钉孔的另一开口以螺纹方式安装到所述螺钉孔中。所述接合凹部可以在所述定位表面中敞开。这种布置允许人们通过调整所述调整构件相对于所述螺母主体的轴向位置来微调所述螺栓拧紧完成的位置。即，有可能通过促使所述调整构件相对于所述螺母主体螺旋形地前进来调整所述调整构件的定位表面的轴向位置，借此精确地调整在紧固完成时所述螺栓构件相对于所述螺母构件的轴向位置。此外，所述螺母构件上的螺纹仅出现在两个位置处，即，在所述螺钉孔中和在用于外螺纹的调整构件的外周上，这意味着低制造成本。另外，当所述螺栓构件被拧紧到所述螺母构件中时，所述接合突起被插入到所述接合凹部中，并且所述接合凹部的内周表面的一些圆周部分和所述接合突起的外周表面形成压力接触，使得径向压紧力作用在所述螺钉杆上，因此产生预定量的拧紧扭矩。该拧紧扭矩实现了防止螺栓松动。此外，因为与所述接合凹部的内周表面压力接触的接合突起上的轴向位置保持不变，所以在保持产生基本上恒定的拧紧扭矩的情况下，所述螺钉杆可以螺旋形地前进，直到其远端邻接所述定位表面为止，从而使得能够精确调整拧紧完成的位置，同时提供防松能力。此外，在接合凹部由通孔构成的实施方案中，所述接合凹部可以被用作检查开口，所述检查开口允许人们仔细查看所述螺母构件的一个开口来检查所述螺栓，以查看所述螺栓是否已经被拧紧，直到所述螺钉杆的远端邻接所述定位表面为止。

在一些实施方案中，所述接合凹部的内周表面的轴线可以相对于形成在所述调整构件的外周上的外螺纹的轴线偏心，并且所述接合突起的外周表面的轴线可以与形成在所述螺钉杆的外周上的外螺纹的轴线同心。在其它实施方案中，所述接合凹部的内周表面的轴线可以与形成在所述调整构件的另一周边上的外螺纹的轴线同心，并且所述接合突起的外周表面的轴线可以相对于形成在所述螺钉杆的外周上的外螺纹的轴线偏心。

在本发明的另一方面中，所述第一螺钉元件可以是螺栓元件，所述螺栓元件包括螺钉杆和所述接合突起，所述接合突起从所述螺钉杆的远端在轴向方向上远离所述远端地突出，并且所述第二螺钉元件可以是基部元件，所述基部构件包括适于允许所述螺钉杆以螺纹方式安装在其中的螺钉孔和所述接合凹部，所述接合凹部位于所述螺钉孔的内部。

在本发明的又一个方面中，所述第一螺钉元件可以包括螺钉杆和以螺纹方式安装在所述螺钉杆上的第一螺母，所述接合突起可以设置在沿着所述轴向方向确定的第一螺母的一个端部上以从其突出，所述第二螺钉元件可以由第二螺母构成，并且所述第二螺母可以包括适于允许所述螺钉杆以螺纹方式安装在其中的螺钉孔和所述接合凹部。

在本发明的又一个方面中，所述第一螺钉元件可以包括螺钉杆和以螺纹方式安装在所述螺钉杆上的第一螺母，所述接合凹部可以设置在沿着所述轴向方向确定的第一螺母的一个端部上，所述第二螺钉元件可以由第二螺母构成，并且所述第二螺母可以包括适于允许所述螺钉杆以螺纹方式安装在其中的螺钉孔和所述接合突起。

本发明的效果

本发明的螺纹紧固组件可以相对容易地设计，并且同时允许所述第二螺钉元件相对于所述第一螺钉元件螺旋形地前进，同时将预置扭矩维持在恒定水平，并且当所述元件在拧紧完成的位置和处于从所述拧紧完成的位置有一定松动的位置处时，能够通过这样的预置扭矩实现防松动。

附图说明

[图1]图1是如在拧紧工作进行到一半时发现的根据本发明的第一实施例的螺纹紧固组件的横截面视图。

[图2]图2是拧紧完成时发现的螺纹紧固组件的横截面视图。

[图3]图3是构成螺纹紧固组件的第二螺钉元件的螺母构件的透视图。

[图4]图4是图示在拧紧过程期间螺纹紧固组件中的拧紧扭矩的曲线图。

[图5]图5是根据本发明的第二实施例的螺纹紧固组件的横截面视图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的实施例。

图1和2示出了根据本发明的第一实施例的螺纹紧固组件。本实施例的螺纹紧固组件包括用作第一螺钉元件的螺栓构件11和用作第二螺钉元件的螺母构件12。

螺栓构件11包括螺栓头部111和与螺栓头部111一体地形成的螺钉杆112。

螺母构件12以螺纹方式安装在螺栓构件11的螺钉杆112上。两个或更多个待紧固的构件3和4被夹在螺栓构件11的螺栓头部111和螺母构件12之间，以便由螺栓构件11和螺母构件12紧固。根据本实施例的螺纹紧固组件适于其中不期望作用在待紧固的构件3和4上的大压缩力(例如，其中待紧固的构件3和4具有小压缩强度)的应用。此外，根据本实施例的螺纹紧固组件可以适合地用作枢转结构，以用于将一个或多个旋转构件附接到螺钉杆112。

螺栓构件11包括在其外周上形成有外螺纹的螺钉杆112、具有六角棱柱形状并且与螺钉杆112的基部端部一体地形成的螺栓头部111和从螺钉杆112的远端在轴向方向上远离远端地突出的接合突起p。本实施例的接合突起p的形状类似于圆形柱，并且具有形成倒锥形的外周表面，所述倒锥形具有朝向其自身的远端逐渐增大的直径。这样，当在轴向方向上测量时，接合突起p在靠近其远端处具有最大直径部分，其中，最大直径部分与螺钉杆111的远端间隔开距离s。

接合突起p的直径小于螺钉杆112的外螺纹的根部直径，使得在螺钉杆112和接合突起p之间形成阶梯式部分。此外，在所示的实施例中，接合突起p的轴线与螺钉杆111的外周上的外螺纹的轴线同心。

同样如图3中所示，螺母构件12包括螺母主体121和圆柱形调整构件122，螺母主体121具有在轴向方向上延伸穿过其中的螺钉孔，圆柱形调整构件122可以穿过孔的一个开门移动到螺母主体121的螺钉孔中，并且以螺纹方式安装到孔中。螺母主体121可以是普通的六角螺母，或者可以是具有任何其它结构的螺母。调整构件122具有小于螺母主体121的高度(即，其轴向长度)的轴向尺寸。调整构件122的沿着轴向方向确定的更靠近于螺母构件的另一端部的那个端部表面(即，在所示出实施例中的下端部表面)充当定位表面122a，定位表面122a在以螺纹方式安装到螺母主体121的螺钉孔中时能够被螺栓构件11的螺钉杆111的远端邻接。该定位表面122a具有允许接合突起p被引入其中的开口，即，接合凹部r。接合凹部r的直径大于接合突起p的直径。接合凹部r的内周表面由笔直圆筒的内周表面表示。调整构件122的外周设置有外螺纹。此外，接合凹部r的轴线o1从形成在调整构件122的外周上的外螺纹的轴线o2略微偏心预定量d。

在所示的实施例中，接合凹部r在轴向方向上延伸穿过调整构件122；可替选地，凹部可以不延伸穿过该构件。调整构件122的如沿着轴向方向确定的更靠近于螺母构件的一个端部(即，所示实施方案中的上端部)的那个端部表面具有能够由旋转工具接合的工具接合凹槽122d。

接合凹部r的偏心量d使得当如以螺纹方式安装在螺母构件12的螺钉孔中的螺栓构件11的接合突起p插入到如以螺纹方式安装在螺钉孔中的调整构件122的接合凹部r中时，接合凹部r的内周表面的一些圆周部分和接合突起p的靠近远端的最大直径部分处于压力接触。

在根据本实施例的螺纹紧固组件中，调整构件122可以相对于螺母主体121在轴向方向上向前和向后移动，以微调调整构件122的定位表面122a相对于螺母主体121的轴向位置。因此，当螺栓构件11已经被拧紧直到螺栓构件11的螺钉杆112的远端邻接定位表面122a时，调整构件122可以向前和向后移动以微调螺母1和螺栓2在轴向方向上的位置关系。

此外，螺栓构件11的接合突起p和调整构件122的接合凹部r之间的偏心配合导致垂直于轴向方向的大的力作用在螺栓构件11的螺钉杆112上，借此通过所谓的楔效应实现防松动。

特别地，在本实施例的构造中，倒锥形构造的接合突起p在偏心的情况下配合到接合凹部r中，所述接合凹部r具有由笔直圆筒的内周表面表示的内周表面；因此，如图4中所示，从图1中所示的偏心配合的早期阶段直到图2中所示的拧紧完成状态，螺栓11中产生的预置扭矩tm总体是恒定的。

图4是具有水平轴线和垂直轴线的曲线图，所述水平轴线表示螺栓相对于原点的螺旋形前进量，所述螺旋形前进量对应于接合突起p的远端邻接接合凹部r的开口的边缘的时刻，所述垂直轴线表示螺栓和螺母之间产生的预置扭矩(即，拧紧扭矩)。线a指示本实施例的螺纹紧固组件的扭矩转变曲线，而线b-1和b-2指示形状为笔直柱的接合突起的扭矩转变曲线。

在本实施例的螺纹紧固组件中，接合突起p的远端和接合凹部r的开门边缘被倒角；因此，直到接合突起p的最大直径部分接合接合凹部r的笔直圆筒内周表面，拧紧扭矩随着螺栓11相对于螺母12螺旋形地前进而逐渐增加，如线a所指示。然后，在接合突起p的最大直径部分在偏心的情况下配合到接合凹部r的圆筒内周表面之后，螺栓11可以相对于螺母12螺旋形地前进，同时拧紧扭矩tm维持在恒定水平。

如果接合突起p成形为笔直的圆形柱，那么如果螺栓的螺钉杆上的螺纹和螺母主体的螺钉孔的螺距以及其之间的配合间隙被适当地微调，则可以有可能允许螺栓以恒定的拧紧扭矩螺旋形地前进，如上文提到的专利文件1中所公开的；然而，如果使用具有符合标准规格的螺钉杆和螺钉孔的部件，则在大多数情况下，拧紧扭矩要么随着螺栓螺旋形地前进而直线增加，如线b-1所指示，要么在拧紧完成前立即快速增加，如线b-2所指示，而与如何调整偏心量d无关。如果拧紧扭矩因此过度增加，则实际上不可能相对于螺母进一步拧紧螺栓。

本实施例的螺纹紧固组件允许螺栓11螺旋形地前进，直到螺钉杆112的远端邻接定位表面122a，同时借助于偏心配合实现防松动。此外，本实施例的螺纹紧固组件仅具有少量零件和少量待螺纹连接的位置，这将最小化制造成本，并且使得以低成本生产高性能调整螺母成为可能。

图5示出了包括根据本发明的第二实施例的螺纹紧固组件的牙科植入物。该牙科植入物包括待嵌入牙槽骨中的固定装置21、借助于设置在其之间的附接件22附接到固定装置21的上端部的邻接件23、用于将附接件22固定到固定装置21的附接螺钉24和用于将邻接件23安装在附接螺钉24上的邻接螺钉25；举例来说，这些部件可以由钛合金制成。

在所示的实施方案中，固定装置21是平行的植入物(即，笔直的植入物)，其中其上端部部分形成用作螺栓头部的平台211，并且设置有从平台211的最下部朝向固定装置21的远端(即，在所示的实施方案中其下端部)延伸的具有恒定直径的外螺纹212。此外，固定装置21包括在轴向方向上延伸并且在平台211的上表面中敞开的螺钉孔213，并且螺钉孔213的底部包括接合凹部r，所述接合凹部r具有由直径小于螺钉孔213的内径(即，内螺纹直径)的笔直圆筒表示的内周。该接合凹部r与螺钉孔213同心。

附接件22通常成形为具有构成装配部分221的下端部部分的中空的截头圆锥，装配部分221成形为装配在固定装置1的平台211上的中空的倒截头圆锥。装配部分221的下表面从上方邻接固定装置21的平台211的阶梯式部分的面向上的表面，并且沿着整个圆周与所述表面液密表面接触。装配孔222在垂直方向上延伸穿过附接件22的位于高于装配部分221处的那些部分，其中装配孔具有由圆筒的内周表面表示的内周表面，并且允许附接螺钉24的装配杆装配在其中。

附接螺钉24是用于将构成待紧固的构件的附接件22固定到构成基部构件的固定装置21的螺栓构件，并且包括头部241、从头部241向下延伸以拧入固定装置21的螺钉孔213中的螺钉杆242和从螺钉杆242的下端部表面向下延伸并且能够被插入到固定装置21的接合凹部r中以接合其内周表面的接合突起p，这三个部件彼此成一体。

接合突起p形成具有外周表面的倒锥形，所述外周表面具有朝向其远端逐渐增加的直径，其中最大直径部分位于远端附近。接合突起p相对于螺钉杆242略微偏心，使得当接合突起p接合固定装置21的接合凹部r时，螺钉杆242相对于螺钉孔213略微偏心和/或倾斜。因此，当接合突起p的最大直径部分与接合凹部r接合时，有可能促使螺钉24螺旋形地前进，同时将预置扭矩保持在大致恒定的水平，因此允许螺钉24被拧紧到预定拧紧完成位置。

以这种方式，固定装置21充当第一螺钉元件，而附接螺钉24充当第二螺钉元件。

附接螺钉24的头部241以液密方式邻接且接合附接件22的上端部表面，并且具有与附接件22的外周表面齐平的锥形外周表面。

此外，附接螺钉24的头部241包括在轴向方向上延伸并且在头部的上表面中敞开的螺钉孔244，其中，螺钉孔244的底部设置有接合凹部r，接合凹部r具有直径小于螺钉孔244的内径(即，内螺纹直径)的笔直圆筒内表面。该接合凹部r与螺钉孔244同心。

邻接件23是适于从上方覆盖附接件22和附接螺钉24的锥形中空构件，其中下端部表面适于以液密方式沿着整个圆周邻接并且接合附接件22的装配构件221的上表面。邻接件23的上端部部分包括具有形成装配孔231的内周的冠部附接部分232，装配孔231允许邻接螺钉251的头部251装配在其中。冠部附接部分232的外周表面被倒角，以便具有大致正方形形状。

邻接螺钉25是用于将构成待紧固的构件的邻接件23固定到构成基部构件的附接螺钉24的螺栓构件，并且包括：柱状头部251，柱状头部251具有上表面，所述上表面具有能够被工具(例如，一字螺丝刀)接合的工具接合凹槽；螺钉杆252，螺钉杆252与头部251的下表面毗邻并且位于头部251的下表面下方；和接合突起p，接合突起p与螺钉杆252的下端部表面毗邻并且位于螺钉杆252的下端部表面下方。

邻接螺钉25的接合突起p的外周表面形成具有朝向接合突起的远端逐渐增加的直径的倒锥形，其中最大直径部分位于远端附近。此外，接合突起p相对于螺钉杆252略微偏心。在这种构造的情况下，当接合突起p接合附接螺钉24的接合凹部r时，螺钉杆252相对于螺钉孔244略微偏心和/或倾斜。因此，当接合突起p的最大直径部分与接合凹部r接合时，有可能允许邻接螺钉25螺旋形地前进，同时将预置扭矩大致保持在恒定水平，因此允许邻接螺钉25被拧紧到预定拧紧完成位置。

以这种方式，附接螺钉24充当第一螺钉元件，而邻接螺钉25充当第二螺钉元件。

可替选地，在第二实施例中，螺钉24和25的接合突起p可以分别与螺钉杆242和252同心，而接合凹部r可以与相应的螺钉孔213和244偏心。

本发明不限于上文所描述的实施例，并且可以根据需要修改其设计。举例来说，接合突起的最大直径部分不需要位于接合突起的远端附近，并且可以沿着轴向方向位于接合突起的中途。此外，尽管在上文所描述的实施例中接合突起的外周表面形成倒锥形，但是外周表面可以具有任何形状，例如桶形状。此外，接合突起的最大直径部分可以由位于接合突起上的预定轴向位置处的凸缘或任何其它突起构成。

附图标记

p：接合突起

r：接合凹部

11：螺栓构件(第一螺钉元件)

112：螺钉杆

12：螺母构件(第二螺钉元件)

121：螺母主体

122：调整构件

112a：定位表面

21：基部构件(第一螺钉元件)

24：附接螺钉(第二螺钉元件)