專利名稱：墊圈和包括該墊圈的螺紋緊固組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于螺紋緊固組件的墊圈，該螺紋緊固組件用于將一個工件固定就位。本發(fā)明還涉及一種螺紋緊固組件，和尤其是涉及一種抵抗意外的松動扭矩的螺紋緊固組件。如此處所用的術(shù)語“松動扭矩”用來指加到螺紋緊固組件上的用以松動或松脫組件的扭矩。本發(fā)明還關(guān)注適當(dāng)?shù)木o固件預(yù)載荷和保持那種載荷的能力。
已經(jīng)提出了各種設(shè)計來解決這些不足，然而螺紋接合的失效在幾乎每種工業(yè)中都連續(xù)持久地發(fā)生，這導(dǎo)致壽命縮短，設(shè)備和其它財產(chǎn)損失，其中包括產(chǎn)品損失、耽誤生產(chǎn)時間、和環(huán)境災(zāi)害。
已經(jīng)提出了各種形式的楔形緊固件，以便抵消振動或沖擊所產(chǎn)生的松動扭矩。典型的是，這類楔形緊固件利用一個墊圈以增加的摩擦來接合工件的一個表面。然而，墊圈的構(gòu)造可能具有損壞與墊圈接合的工件表面、及以一個增大的幅度引起加速蠕變和妨礙精確預(yù)加載的效果。在US4,793,752中提出了一種在沒有摩擦表面情況下操作的設(shè)計。然而，它要求一個擴(kuò)大的凸緣用于它的操作。在US 4,034,788中公開了一種應(yīng)用棘齒來方便預(yù)加載的設(shè)計。然而，它要求利用鎖緊齒，這些鎖緊齒嵌入工件中。
在US 3,241,589，US 3,926,237和US 4,283,091的公開中提出了一種用于緊固件的自定心裝置。由于埋進(jìn)工件的齒和墊圈與螺紋緊固件之間的線性接觸，因此所提出的緊固件的加載可能十分不確定。
在某些應(yīng)用中，對緊固件來說，重要的是加載到一規(guī)定的扭矩，以便保證在接合處內(nèi)形成所希望的保持力。將一個緊固件精確加載到一規(guī)定的扭矩可能難以實現(xiàn)。目前在實際上最常用的方法具有精度為25％，該方法包括使用一種扭矩扳手。控制角度的擰緊操作具有15％的精度，該擰緊操作要求熟練的勞力來適當(dāng)?shù)赝瓿伞＿@種例子在US 5,165,831中公開了。該方法具有扭矩扳手的某些缺點，因為它要求在它的第一步中施加一個密合的扭矩?！奥菁y轉(zhuǎn)動”法已在US 3,851,386中公開，該方法包括在第一步中的用于擰緊，并與“看起來和感覺合適”的預(yù)定位置對準(zhǔn)，但該方法較少延長失效時間。盡管作為一種十分滿意的解決方案，提供了一種包括一個標(biāo)尺的緊固件，如在US 5,411,008中所公開的緊固件，但它僅限于應(yīng)用到它被利用的場合中。
在各緊固件于一圓形陣列中協(xié)同工作的地方，精確加載尤其重要。對固定輪子，普遍使用一種“四分之一轉(zhuǎn)”法，這里按十字形順序一次擰四分之一轉(zhuǎn)。對凸緣(法蘭)，常常應(yīng)用“四點星”的幾個通道(槽口)。更精確的加載可以用US 5,278,775中所公開的方法達(dá)到。
關(guān)于電動機(jī)輔助的應(yīng)用，安裝在電動工具心軸(轉(zhuǎn)軸)上的凸緣螺母當(dāng)經(jīng)受高扭矩時，遭受螺紋外形的永久變形。在大直徑的工具類，如切削盤或磨削盤中，影響尤其嚴(yán)重。改正這個問題的手動螺母最近在市場上已經(jīng)出現(xiàn)。已經(jīng)提出了各種設(shè)計(例如象在US 5,899,648中那樣)，但組成零件的數(shù)量通常超過20個，而且制造的復(fù)雜性使這類手動螺母分開銷售變得不劃算，因而它們通常是作為電動工具的一部分來銷售。
最近已認(rèn)識到，加一錐形彈簧墊圈到緊固組件上可有效地抵抗蠕變。已經(jīng)提出了各種不同的設(shè)計，其中一些例子可在US 5,547,326和5,597,279中見到。然而，沒有一種建議考慮到在一定量的蠕變使中央部分升離工件之后，這種墊圈如何應(yīng)對松動扭矩。
依據(jù)這種背景及與其有關(guān)的問題和缺點，研發(fā)出了本發(fā)明。
發(fā)明的公開本發(fā)明提供一種用于螺紋緊固組件的墊圈，該螺紋緊固組件具有一個接合區(qū)，在接合區(qū)處組件的一個部件經(jīng)受摩擦接合，該墊圈包括一個具有一中心軸線的主體，該主體包括兩個相對的側(cè)面，一個外周邊，一個限定在兩個相對的側(cè)面之間延伸的中央孔的內(nèi)周邊，和一個斜面結(jié)構(gòu)(斜坡結(jié)構(gòu))，該斜面結(jié)構(gòu)用于與螺紋緊固組件的另外的部件相互作用，以便在它們之間提供一種機(jī)械連接，用于阻止螺紋緊固組件松脫，接合區(qū)和斜面結(jié)構(gòu)的相對位置是這樣的，以便在使用時通過接合區(qū)傳遞的扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的扭矩。
有利的是以這種方式形成墊圈，以使通過斜面結(jié)構(gòu)傳遞的緊固件力的合成矢量比通過接合區(qū)起作用的摩擦力合成矢量更靠近中心軸線設(shè)置。
典型的是，這通過將斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置得比接合區(qū)更靠近中心軸線線來達(dá)到。斜面結(jié)構(gòu)和接合區(qū)可以沿著半徑相互間隔開，或者在它們之間可以搭疊。
斜面結(jié)構(gòu)可以包括一種斜坡外形，該斜坡外形包括楔形斜坡或棘齒。
斜面結(jié)構(gòu)可以包括多個斜面部分，每個斜面部分都具有一個斜坡面和一個對接面。每個斜坡面優(yōu)選的是相對于一個垂直于上述中心軸線的平面傾斜，以提供一種自定心作用。
在一種典型應(yīng)用中，墊圈主體上的斜面結(jié)構(gòu)，在使用時，與螺紋堅固組件內(nèi)另一個部件上的另一斜面結(jié)構(gòu)相互作用。墊圈主體上的斜面結(jié)構(gòu)以后將稱之為“基礎(chǔ)斜面結(jié)構(gòu)”，而另一個斜面結(jié)構(gòu)以后稱之為“配合斜面結(jié)構(gòu)”。
基礎(chǔ)斜面結(jié)構(gòu)和配合斜面結(jié)構(gòu)每個都可以具有一個適合于與另一個相互作用的坡面外形，以便阻止螺紋緊固組件的松脫。相互作用的坡面外形可以具有相同或相似的配合構(gòu)形。
螺紋緊固組件的另一個部件，在使用時，基礎(chǔ)斜面結(jié)構(gòu)與它相互作用，該另一個部件可以包括一個螺紋緊固件，如螺栓頭、螺釘，或螺母，上述螺紋緊固件具有一個配合斜面結(jié)構(gòu)，或者一個按照本發(fā)明構(gòu)成的另外的墊圈。
墊圈可以包括在兩個相對的側(cè)面其中一個側(cè)面上的一個接合面，或者那個側(cè)面的一個外邊緣，構(gòu)造成用于在緊固組件的接合區(qū)內(nèi)工作。在一種典型情況下，墊圈可以貼著工件設(shè)置，在這種情況下，該接合面摩擦接合工件。
墊圈可以是一種平面墊圈或一種截頭圓錐形彈簧墊圈。在墊圈是一種平面墊圈的情況下，相對的兩個側(cè)面其中之一可以具有一個圍繞中央孔的中央槽(凹口)，因而以便形成一個環(huán)形接合面。在墊圈是一種彈簧墊圈的情況下，接合面優(yōu)選的是包括彈簧墊圈的外邊緣。
墊圈可以構(gòu)形成可由一工具接合(嚙合)。可供選擇地，墊圈可以包括一個抓緊裝置，以便于人工操作。
墊圈可以與螺紋緊固組件的另一個部件一起，包括用于提供在組件上的加載荷程度的目視指示的裝置。
這種裝置可以包括一個指示器，如與一個標(biāo)尺(刻度)相結(jié)合操作的指針。
在一種典型應(yīng)用中，指示器設(shè)置在螺紋緊固件上。標(biāo)尺可以例如設(shè)置在工件上，或設(shè)置在位于工件和螺紋緊固件之間的一個部件(如一個墊圈)上。標(biāo)尺可以永久設(shè)置，或在可能需要時設(shè)置在一個臨時基座上。
墊圈可以是在螺紋緊固組件中使用的唯一墊圈，或者可以在組件中使用兩個或兩個以上墊圈。當(dāng)在組件中有一個以上墊圈時，該一個或多個墊圈可以具有兩個斜面結(jié)構(gòu)，每個斜面結(jié)構(gòu)都與相對的兩個側(cè)面相關(guān)連，設(shè)置成用于與組件其他零件的另外的斜面結(jié)構(gòu)相互作用。在緊固組件內(nèi)任何這種斜面結(jié)構(gòu)都設(shè)置成，在使用時，通過接合區(qū)傳遞的加載扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的加載扭矩。
在這種配置情況下，一個墊圈的斜面結(jié)構(gòu)與另一個墊圈的另一個斜面結(jié)構(gòu)相互作用，用于楔入、用齒咬住或阻止兩個墊圈之間在相應(yīng)于擰松螺紋緊固組件的方向上相對旋轉(zhuǎn)，在該螺紋緊固組件中安裝有兩個墊圈。組件的中間墊圈可以包括接合面，不過不總是這種情況。
在螺紋緊固組件中使用兩個或兩個以上墊圈的情況下，它們可以安排成串聯(lián)關(guān)系、并聯(lián)并系，或者其中各墊圈安排成各種串聯(lián)和并聯(lián)組合的關(guān)系。
本發(fā)明還提供一種包括如上所述按照本發(fā)明的墊圈的螺紋緊固組件。發(fā)明提要本發(fā)明還提供一種用于螺紋緊固組件的墊圈，該墊圈包括一個具有中心軸線的主體，該主體包括兩個相對的側(cè)面，一個外周邊，一個限定在兩個相對的側(cè)面之間延伸的中央孔的內(nèi)周邊，一個用于摩擦接合螺紋緊固組件的一個部件或一個工件的接合面，和一個斜面結(jié)構(gòu)，該斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)周邊和兩個相對的側(cè)面其中一個側(cè)面之間，用于與螺紋緊固組件的另一個部件相互作用，以便在它們之間提供一種機(jī)械連接，用于阻止螺紋緊固組件松脫，接合面與相對的兩個側(cè)面其中另一個側(cè)面相關(guān)連并環(huán)繞中心軸線線周向延伸，接合面與斜面結(jié)構(gòu)相對于中心軸線的相對位置是這樣的，以便在使用時，通過接合面?zhèn)鬟f的扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的扭矩。
在這種配置情況下，通過斜面結(jié)構(gòu)傳遞的緊固件載荷力的合成矢量，比通過接合面起作用的摩擦力的合成矢量更靠近中心軸線。
典型的是，該相對位置是這樣的，即斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成比接合面更靠近中央軸線。斜面結(jié)構(gòu)和接合面可以在徑向上相互間隔開，或者在它們之間可以有些重疊。
接合面可以是在上述兩個相對的側(cè)面的其中所述另一個側(cè)面上，或者是那個側(cè)面的外邊緣上。
斜面結(jié)構(gòu)可以包括一個斜坡外形，該斜坡外形包括楔形斜坡或棘齒。
斜面結(jié)構(gòu)可以包括多個斜面部分，每個斜面部分都具有一個斜坡面和一個對接面。每個斜坡面優(yōu)選的是相對于一個垂直于上述中心軸線的平面傾斜，從而以便提供一種自定心作用。
墊圈可以是一種平面墊圈或一種平截頭圓錐形彈簧墊圈。在墊圈是一種平面墊圈的情況下，上述另一側(cè)面可以具有一個圍繞中央孔的中心槽，因而以便形成一個環(huán)形接合面。在墊圈是一種彈簧墊圈的情況下，接合面優(yōu)選的是包括彈簧墊圈的外部邊緣。
墊圈可以構(gòu)形成可由一工具接合?？晒┻x擇地，墊圈可以包括一個抓緊裝置，以便有利于人工操作。
墊圈可以，與螺紋緊固組件的另一個部件一起，包括用于提供在組件上的加載荷程度的目視指示的裝置。
按照本發(fā)明所述的墊圈，可以是在螺紋緊固組件中唯一使用的墊圈，或者在組件中可以使用兩個或兩個以上墊圈。當(dāng)組件中有一個以上墊圈時，該一個或多個墊圈可以具有兩個斜面結(jié)構(gòu)，每個斜面結(jié)構(gòu)都與相對的側(cè)面相關(guān)連，設(shè)置成用于與組件其它零件的另外的斜面結(jié)構(gòu)相互作用。在緊固組件內(nèi)任何這種斜面結(jié)構(gòu)的設(shè)置都是這樣的，以便在使用時通過接合區(qū)傳遞的加載扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的加載扭矩。
在這種配置情況下，一個墊圈的斜面結(jié)構(gòu)與另一個墊圈的另一個斜面結(jié)構(gòu)相互作用，用于楔入、用齒咬住或者阻止兩個墊圈之間朝相應(yīng)于松脫螺紋緊固組件的方向相對旋轉(zhuǎn)，在該螺紋緊固組件中安裝有兩個墊圈。組件的中間墊圈可以包括接合面，不過不總是這種情況。
在螺紋緊固組件中使用兩個或兩個以上彈簧墊圈的情況下，它們可以安排成串聯(lián)關(guān)系，并聯(lián)關(guān)系，或者一種其中將各墊圈安排成各種串聯(lián)和并聯(lián)組合的關(guān)系。
墊圈可以具有與相對的兩個側(cè)面其中另一個側(cè)面結(jié)合的另一個斜面結(jié)構(gòu)，該另一個斜面結(jié)構(gòu)如此設(shè)置，用于與按照本發(fā)明所述的第二墊圈的斜面結(jié)構(gòu)相互作用。在這種配置情況下，兩個墊圈可以組裝成并聯(lián)形狀，使一個墊圈的斜面結(jié)構(gòu)與另一個墊圈的另一個斜面結(jié)構(gòu)相互作用，用于阻止兩個墊圈之間朝相應(yīng)于松脫螺紋緊固組件的方向上的相對旋轉(zhuǎn)，在該螺紋緊固組件中安裝有這兩個墊圈。實際上，在各墊圈安排成并聯(lián)關(guān)系的情況下，另一個斜面結(jié)構(gòu)是必需的，因為否則在配合的墊圈之間會有不希望有的運動。
本發(fā)明還提供一種包括如上所述按照本發(fā)明的墊圈的螺紋緊固組件。
本發(fā)明還包括一種用于可卸下地將一個工件固定就位的螺紋緊固組件，該螺紋緊固組件包括一個具有旋轉(zhuǎn)軸線的螺紋緊固件；一個墊圈，該墊圈具有與上述旋轉(zhuǎn)軸線同心的環(huán)形接合面，用于摩擦接合工件；和在螺紋緊固件與墊圈之間提供一種機(jī)械連接的裝置，用于阻止螺紋緊固件松脫，上述裝置包括螺紋緊固件上的一個斜面結(jié)構(gòu)，此斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成比墊圈的環(huán)形接合面更靠近螺紋緊固件的旋轉(zhuǎn)軸線。
在這種配置情況下，墊圈的接合面設(shè)置成比螺紋緊固件和墊圈之間的機(jī)械連接在徑向上更遠(yuǎn)離上述螺紋緊固件的旋轉(zhuǎn)軸線。這樣，在螺紋緊固件和墊圈之間形成比墊圈和工件之間存在的更低的摩擦扭矩，該工件由墊圈摩擦接合。
盡管并不限制于此，但螺紋緊固件通常包括一個螺母、螺栓或螺釘。
在一個配置中，螺紋緊固件和墊圈之間的機(jī)械連接可以在螺紋緊固件和墊圈之間形成。
在另一個配置中，提供螺紋緊固件和墊圈之間機(jī)械連接的裝置，可以包括一個適合于設(shè)置在螺紋緊固件和墊圈之間的中間構(gòu)件，該中間構(gòu)件機(jī)械連接到螺紋緊固件和墊圈二者上。
本發(fā)明還提供一種用于可卸下地將一個工件固定就位的螺紋緊固組件，螺紋緊固組件包括一個具有旋轉(zhuǎn)軸線的螺紋緊固件；一個墊圈，該墊圈具有一個與上述旋轉(zhuǎn)軸線同心的環(huán)形接合面，用于摩擦接合工件；和在螺紋緊固件和墊圈之間提供一種機(jī)械連接的裝置，用于阻止松脫螺紋緊固件，上述裝置具有協(xié)同作用的表面，該協(xié)同作用的表面相對于一個相對于上述旋轉(zhuǎn)軸線在徑向上延伸的平面傾斜。
按照本發(fā)明所述的螺紋緊固組件，還可以包括一種用于提供在組件上的加載荷程度的目視指示的裝置。這種裝置可以包括一個指示器，例如一個與一標(biāo)尺相結(jié)合操作的指針。在一個典型的應(yīng)用中，指示器設(shè)置在螺紋緊固件上。標(biāo)尺可以例如設(shè)置在工件上或設(shè)置在一個位于工件和螺紋緊固件之間的部件(如一個墊圈)上。標(biāo)尺可以永久地設(shè)置，或分開設(shè)置，用于在可能需要時在接頭安設(shè)期間加設(shè)。同樣，標(biāo)尺可以設(shè)在螺紋緊固件上，而指針可以設(shè)在墊圈或工件上。
一旦墊圈接觸工件，指示器就與標(biāo)尺的起點對齊。然后可以用施加扭矩的工具按照標(biāo)尺給組件加載荷。


圖19是圖17組件的細(xì)部剖視圖；圖20是類似于圖19的剖視圖，只是螺紋緊固組件以完全加載的狀態(tài)示出。
圖21是包括第三實施例墊圈的一種可供選擇的螺紋緊固組件局部剖視圖；圖22是具有按照第四實施例所述墊圈的螺紋緊固組件細(xì)部剖視圖；圖23是類似于圖22的剖視圖，只是螺紋緊固組件以完全加載的狀態(tài)示出；圖24是穿過具有兩個按照第五實施例的墊圈的組件剖視圖；圖25是圖24中組件的螺母形成部分透視圖；圖26是圖24中組件的中間墊圈形成部分透視圖；圖27是圖24中組件的鎖緊墊圈形成部分透視圖；圖28是穿過包括兩個第六實施例的墊圈的螺紋緊固組件局部剖視圖；圖29是圖28中所示的螺紋緊固組件螺母形成部分透視圖；圖30是圖28中所示組件的中間墊圈形成部分透視圖；圖31是圖28中所示組件的鎖緊墊圈形成部分透視圖；圖32是具有兩個墊圈的螺紋緊固組件透視圖；圖33是圖32的螺紋緊固組件螺母形成部分透視圖；圖34是用在圖32的螺紋緊固組件中的墊圈透視圖；圖35是用在圖32的螺紋緊固組件中的另一個墊圈透視圖；圖36是穿過圖32組件的剖視圖；圖37是可用作圖32的組件中螺母替代物的螺栓透視圖；圖38是一個尺寸適配器透視圖；圖39是應(yīng)用中間墊圈和鎖緊墊圈的螺紋緊固組件透視圖，螺紋緊固組件示出處于第一工作位置；圖40、41和42是類似于圖39的視圖，只是螺紋緊固組件分別示出處于第二、第三和第四工作位置；圖43是一種包括按照另一個實施例的墊圈的螺紋緊固組件平面圖，該組件示出處于第一位置；圖44是沿著圖43中的線段44-44的剖視圖；圖45是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第一位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖46是與圖43相似的視圖，只是螺紋緊固組件示出處于第二位置；圖47是沿著圖46中線段47-47的剖視圖；圖48是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第二位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖49是應(yīng)用一個中間墊圈和一個鎖緊墊圈的螺紋緊固組件平面圖，該組件示出處于第一位置；圖50是沿著圖49中線段50-50的剖視圖；圖51是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第一位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖52是與圖49相似的視圖，只是螺紋緊固組件示出處于第二位置；圖53是沿著圖52中線段53-53的剖視圖；圖54是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第二位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖55是與圖49相似的視圖，只是螺紋緊固組件示出處于第三位置；圖56是沿著圖55中線段56-56的剖視圖；圖57是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第三工作位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖58是與圖49相似的視圖，只是螺紋緊固組件示出處于第四工作位置；圖59是沿著圖58中線段59-59的剖視圖；圖60是示出各斜面當(dāng)螺紋緊固組件處于第四工作位置時在螺紋緊固組件內(nèi)相對位置的示意圖；圖61是供在操縱螺紋緊固組件圓形陣列時使用的加載結(jié)構(gòu)的視圖；和圖62是供在操縱螺紋緊固組件圓形陣列時可供選擇的加載結(jié)構(gòu)的視圖。
螺紋緊固組件100包括一個具有螺桿(螺柱)220的螺栓，一個呈螺母形式的螺紋緊固件210，和鎖緊墊圈390。螺母210具有螺紋230，內(nèi)端面211，外端面212和六角形狀的外周邊213。螺紋230顯示為帶有常用的右旋螺紋，但應(yīng)該理解，左旋螺紋可以可供選擇地使用。螺母210的內(nèi)端面211具有一種環(huán)形斜面結(jié)構(gòu)240。
鎖緊墊圈390呈平面墊圈形式，該平面墊圈具有一個外周邊393，外周邊393在外端面392和內(nèi)端面391之間延伸。外周邊393具有與螺母210的六角形狀和尺寸相對應(yīng)的六角形狀。
鎖緊墊圈390由硬度優(yōu)選的是稍大于螺母210的材料制成。鎖緊墊圈390具有一個向中央孔394傾斜的內(nèi)周邊，螺桿220可以貫穿該中央孔394。
環(huán)形斜面結(jié)構(gòu)340在領(lǐng)緊墊圈390中成角度形成，并在中央孔394和外端面392之間延伸，正如圖3中所最佳看到的。在這種配置情況下，斜面結(jié)構(gòu)340是截頭圓錐形，因此有點是盤形。螺母210突起的斜面結(jié)構(gòu)240具有與墊圈390上的斜面結(jié)構(gòu)340互補的形狀，正如在圖5中最佳看到的。
盤形斜面結(jié)構(gòu)340和突起的斜面結(jié)構(gòu)240每個都包括多個楔形斜面部分，每個楔形斜面部分都具有一個斜坡面345和一個對接面346，正如在附圖的圖1中所最佳看到的。斜坡面345以這樣一個合適的角度，優(yōu)選的是稍小于螺紋導(dǎo)角，朝與螺母210上的螺紋230相同的總方向上傾斜，以便在螺母松脫期間產(chǎn)生凈有效載荷。
除了在相鄰的對接面346之間成斜坡之外，在斜面結(jié)構(gòu)240和斜面結(jié)構(gòu)340二者上的斜面部分相對于螺栓的旋轉(zhuǎn)軸線在徑向方向上傾斜。在這種配置情況下，在鎖緊墊圈390中所形成的斜面結(jié)構(gòu)340的坡面345沿著半徑向內(nèi)遠(yuǎn)離外端面392成坡形并與軸線形成一個銳角α，正如在圖3中最佳看到的。換句話說，斜坡面相對于一個平面傾斜，該平面沿著半徑相對于緊固組件的中心軸線延伸。坡面245，345的角度形狀分別阻止螺母210和緊固墊圈390之間的錐形接觸面242，341，在螺母210和鎖緊墊圈390之間形成一個錐形的力傳遞面。這種傾斜使螺紋緊固件具有自動定心作用并消除了環(huán)形伸展，對某些先有技術(shù)的緊固件來說，該環(huán)形伸展是一個特別的問題。斜面結(jié)構(gòu)240，340的盤形和突起的形狀使所傳遞的力的合力比位于外表面上的斜面結(jié)構(gòu)更靠近中心，并因此使得能以比采用差值扭矩的其它已知緊固件更緊湊的設(shè)計來阻止不希望有的松動。
鎖緊墊圈390的內(nèi)端面391具有一個切口部分，該切口部分提供一個中央槽397，該中央槽397被接合面396圍繞，后者用于貼著工件400接合。選擇槽397兩端和接合面396開始之處的半徑，同時考慮墊圈390和工件相接面的摩擦系數(shù)，以及墊圈390與螺母210之間在它們配合的斜面部分、斜面以及各斜面部分沿著它們行程的導(dǎo)角上的摩擦作用。實際上，在螺母210和鎖緊墊圈390之間的相互接合處所形成的摩擦扭矩比與工件的接合面396處存在的摩擦扭矩低。在鎖緊墊圈390設(shè)置在螺栓的螺桿220上，以便形成如圖4和6所示的螺紋緊固組件100的情況下，螺母210上的斜面結(jié)構(gòu)240與鎖緊墊圈390上的斜面結(jié)構(gòu)340相互作用，使各自斜面結(jié)構(gòu)240，340的斜坡面成配合關(guān)系。螺母210和鎖緊墊圈390之間的接合只通過斜面結(jié)構(gòu)240，340之間的相互作用達(dá)到。
在這種配置情況下，一旦螺母210擰在螺桿220上并擰緊，使得各斜面處于配合狀態(tài)，則螺母210在松脫(松動)方向上的任何旋轉(zhuǎn)，都將會在配合的斜面之間產(chǎn)生相對運動，這將引發(fā)楔緊作用，該楔緊作用把螺母210的螺紋卡緊在螺桿220的螺紋上。這種作用不僅用作鎖緊螺母210防止松動，而且它還起一種自擰緊作用。
存在接合面(嚙合面)396是有利的，這是因為在工件上沒有在先有技術(shù)緊固件中常用的突起物情況下，它能通過一個平表面與工件形成楔緊作用。
在圖4和6中介紹和顯示出的螺紋緊固組件100利用一種螺母形式的螺紋緊固件210。螺紋緊固件210可以同等地取螺栓290的形式，該螺栓290具有設(shè)置在螺栓頭上的斜面結(jié)構(gòu)240，如圖7中所示。
圖8示出第一實施例中墊圈390的一種變型。該變型具有與墊圈390相似的形狀，不過它包括一個凸緣部分790，該凸緣部分790提供一個用于貼著工件接合的延伸接合面。
圖9示出第一實施例中墊圈390的另一種變型，而圖10示出一種與螺母290相對應(yīng)的變型。在第一實施例中，在墊圈390斜面結(jié)構(gòu)340上的斜面部分和在螺母210上互補的斜面結(jié)構(gòu)240都有錐形接觸表面。在圖9所示的變型中，由斜面結(jié)構(gòu)340所提供的接觸面341是弧形或球形，在這種意義上說，它相應(yīng)于球面的一部分。由相應(yīng)螺母210所提供的接觸表面242也是弧形或球形的。
這里在第一實施例中把接觸表面242，341說成為截頭圓錐形，而在其變型中說成為弧形成球形，應(yīng)該理解，它們可以具有任何其它合適的形狀，其中包括錐形和球形的變型。
現(xiàn)在參見圖11-15，它們示出了一種螺紋緊固組件100，該螺紋緊固組件包括一種按照第二實施例的墊圈390。墊圈390處于與工件900接合的狀態(tài)。螺紋緊固組件利用一種螺母形式的螺紋緊固件210。螺母210包括一個與其整體形成的接合斜面結(jié)構(gòu)240，該斜面結(jié)構(gòu)240與上述實施例相似。鎖緊墊圈390為截頭圓錐形彈簧形式，而不是如上述實施例所述的平面墊圈。彈簧墊圈390可以用任何常用的彈簧材料制造。彈簧材料通常具有比螺栓或螺母更大的硬度。鎖緊墊圈390包括一個斜面結(jié)構(gòu)340，該斜面結(jié)構(gòu)340以一種針對上述實施例所述的方式與螺母210上所形成的斜面結(jié)構(gòu)240相互作用。正如在圖12中最佳看到的，斜面結(jié)構(gòu)340，及尤其是其斜坡面345沿著半徑向內(nèi)遠(yuǎn)離外端面392傾斜(歪斜)。在這個實施例情況下，重要的是保證截頭圓錐形彈簧不加載到它被完全偏轉(zhuǎn)的程度，而是偏轉(zhuǎn)應(yīng)在所要求的預(yù)加載條件下達(dá)到完全偏轉(zhuǎn)的約75％。
正如在圖13中所最佳看到的，在這個實施例中的鎖緊墊圈390具有一個外周邊391，該外周邊391加工成可與一個工具如扳子接合的形狀。
正如在圖11中可以看到的，當(dāng)螺母210擰到螺栓上時，斜面結(jié)構(gòu)240，340安排成在一個部位處開始相互接合(該部位是斜面結(jié)構(gòu)沿著半徑的內(nèi)端)。隨著螺母210擰緊和鎖緊墊圈390在載荷下彈性偏轉(zhuǎn)，斜面結(jié)構(gòu)240，340之間的接合向外逐漸增加，直至達(dá)到完全接合。
圖16示出螺紋緊固組件100的一種變型，這里螺紋緊固件210為螺栓形式。
現(xiàn)在參見圖17-20，它們示出了一種螺紋緊固組件100，該螺紋緊固組件100包括一種按照第三實施例的鎖緊墊圈390。按照這個實施例的鎖緊墊圈390與上述實施例中的墊圈390有點相似之處在于它也用一種截頭圓錐形彈簧。然而，在螺栓210和鎖緊墊圈390之間所提供的機(jī)械連接不是用在上述實施例中那樣的相互作用的楔形斜坡，而是利用相互作用的棘齒。更具體地說，在這個實施例中，螺紋緊固件210為一種螺栓形式，該螺栓具有一個斜面結(jié)構(gòu)240，斜面結(jié)構(gòu)240包括在一個凸臺部分249上的棘齒248，凸臺部分249形成在螺栓頭210和螺桿220之間的接合處。斜面結(jié)構(gòu)240適于與設(shè)置在鎖緊墊圈390上的互補斜面結(jié)構(gòu)340相互作用，斜面結(jié)構(gòu)340也包括棘齒348。在鎖緊墊圈390的邊緣上形成一個圓形接合面397，在這里它接觸工件400以免損壞工件。
盤形和突起的斜面結(jié)構(gòu)240，340之間的開始接合可以使得它們的表面立即對準(zhǔn)。如在圖14中可看到的，斜面結(jié)構(gòu)240，340的棘齒安排成在沿著兩個斜面結(jié)構(gòu)的徑向內(nèi)端的一個部位處開始相互接合，如圖19所示。隨著螺母210被擰緊并且鎖緊墊圈390在載荷下彈性偏轉(zhuǎn)，斜面結(jié)構(gòu)240，340之間的接合逐漸增加，直至達(dá)到完全接合，如圖20中所示。
在這個實施例的螺紋緊固組件100中，螺紋緊固件210是一個螺栓。在圖21所示的一種變型中，螺紋緊固件210是一個螺母。
圖22和23示出一種包括一個鎖緊墊圈390的螺紋緊固組件100，該鎖緊墊圈390具有一種可供選擇的棘齒348構(gòu)形。在這個實施例中，斜面結(jié)構(gòu)340的棘齒具有弧形或球形形狀，而不是錐形形狀，螺紋緊固件240上互補的斜面結(jié)構(gòu)240的棘齒也是如此。螺栓210上的棘齒248具有一個互補的形狀。然而，應(yīng)該理解，棘齒可以具有任何合適的互補形狀。
正如從圖22可以看到的，兩個斜面結(jié)構(gòu)240，340在鄰近它們徑向內(nèi)端的一個部位處開始相互接合。隨著螺紋緊固件210被擰緊并且鎖緊墊圈390在載荷下彈性變形，斜面結(jié)構(gòu)240，340之間的接合逐漸增加，直至達(dá)到完全接合，如圖23中所示。
按照上述實施例所述的墊圈結(jié)合在螺紋緊固組件100中，該螺紋緊固組件100采用兩個部件的斜面結(jié)構(gòu)相互作用；亦即，一個螺紋緊固件210(是一個螺栓或一個螺母)和結(jié)合在其中的鎖緊墊圈390。在某些應(yīng)用中有一些情況，其中有利的是將一個第三部件(或者甚至還有更多部件)結(jié)合到螺紋緊固組件中。
在圖24-27中示出一種這樣的配置，該配置包括一個螺紋緊固組件100，該螺紋緊固組件100包括兩個按照第五實施例所述的楔形斜面墊圈390，490。如圖27所示，在平行相鄰的內(nèi)端面和外端面391，392中，形成兩組(突起和盤形的)斜面。此處所示的是楔形斜面，但這種設(shè)計同等地適用于棘齒。其中一個墊圈起鎖緊墊圈390的作用，而另一個墊圈起一個中間墊圈490的作用。這個實施例的兩個墊圈，都為彈簧墊圈的形式，這兩個墊圈串聯(lián)設(shè)置并與一個常規(guī)的螺栓和螺母(沒有斜面結(jié)構(gòu))一起使用。組件的彈簧偏轉(zhuǎn)是兩個彈簧墊圈偏轉(zhuǎn)之總和。
操作與上述實施例相同，不過中間墊圈490和一個傳統(tǒng)的螺紋緊固件210代替了其上具有斜面結(jié)構(gòu)的螺紋緊固件。盡管墊圈390，490每個都描述成具有雙組斜面結(jié)構(gòu)(在墊圈的每一側(cè)上有一組)，但每個墊圈上只有一個斜面結(jié)構(gòu)用于如上所述的串聯(lián)接合。
參見圖28-31，它們示出了一種包括兩個相同的彈簧楔形斜面墊圈的螺紋緊固件210，其中一個墊圈390起一個鎖緊墊圈作用，而另一個墊圈490起一個中間墊圈作用。該設(shè)計同等地適用于棘齒。中間墊圈490和鎖緊墊圈390二者分別具有兩組斜面結(jié)構(gòu)441，442和341、342。而斜面結(jié)構(gòu)442繞鄰近外端面492的中央孔設(shè)置。斜面442與螺紋緊固件210的相應(yīng)楔形斜面相互作用，而鎖緊墊圈390的斜面342和外端面392緊貼式裝配在中間墊圈490的斜面441和內(nèi)端面491中，防止中間墊圈和鎖緊墊圈之間的相對旋轉(zhuǎn)。中間墊圈和鎖緊墊圈有效地起兩個并聯(lián)的彈簧墊圈作用，使偏轉(zhuǎn)力加倍。應(yīng)該理解，可以應(yīng)用兩個或兩個以上的彈簧墊圈，同時各彈簧墊圈安排成任何組合，其中包括串聯(lián)關(guān)系或并聯(lián)關(guān)系。
圖32-36涉及一種螺紋緊固組件100，它包括一個螺母形式的螺紋緊固件210、一個中間墊圈490和一個鎖緊墊圈390。可供選擇地，如圖37中所示的螺栓290可以代替螺母210.
中間墊圈490具有兩組斜面442，441，這兩組斜面與螺紋緊固件210和鎖緊墊圈390上相應(yīng)組的斜面240，340相互作用。
中間墊圈490上的這組棘齒斜面441伸入鎖緊墊圈390上的盤形組棘齒斜面340中。鎖緊墊圈390的外側(cè)具有一個切口部分397，該切口部分397用第一實施例中的方式限定一個環(huán)形接合面396。棘齒斜面340，441的相對定位是這樣的，以使它們與楔形斜面442，240一樣在距螺母210旋轉(zhuǎn)軸線相同或大致相同的徑向距離處。典型的是，棘齒斜面340，441具有一個鎖緊構(gòu)形，該鎖緊構(gòu)形與中間墊圈490和螺母210上的楔形斜面結(jié)構(gòu)442和240的構(gòu)形相反。鎖緊墊圈390的用途是摩擦接合工件，以便能在擰緊螺紋緊固件時平滑而不費力地操作螺母210和中間墊圈490，并提供對處于接觸狀態(tài)的工件表面的保護(hù)。
在制造過程中應(yīng)考慮的事實是棘齒在預(yù)加載期間將經(jīng)受某種壓平。在通過沖孔操作制造墊圈的情況下，應(yīng)該提供足夠的材料，以便在沖孔操作過程中使棘齒按要求變硬。附加的硬化可以在預(yù)加載過程中達(dá)到。在通過切削操作制造墊圈的情況下，設(shè)計應(yīng)提供這樣一種棘齒形狀，使該棘齒形狀在預(yù)加載荷期間壓平之后，具有足夠的棘齒高度，以防緊固件對著棘齒旋轉(zhuǎn)。通過增加棘齒朝緊固件軸線方向上的高度，可以改進(jìn)設(shè)計，在緊固件的軸線處載荷最大。
必須理解，可以制造相似的具有盤形棘齒組和突起楔形組，以便在用第一實施例的墊圈和第四實施例的螺母組配時，提供相似的工作質(zhì)量。
應(yīng)該注意，螺紋緊固件210和中間墊圈490之間的接觸，以及中間墊圈490和鎖緊墊圈390之間的接觸，只是分別通過相互作用的斜面240，442和441，340進(jìn)行。
圖39-42示出一種螺紋緊固組件100，該螺紋緊固組件100包括上述實施例中所用類型的中間墊圈490和鎖緊墊圈390。組件100與上述實施例相似，不過中間墊圈490具有較大的直徑，并且設(shè)置了一個表示螺紋緊固組件加載荷程度的目視指示。螺紋緊固組件100示出處于開始螺紋接合之后開始的四個工作位置，如四個視圖順序所示。第一個位置在圖39中示出，在該第一位置，螺紋緊固件210通過楔形斜面與中間墊圈490接合，而中間墊圈490通過棘齒斜面與鎖緊墊圈390接合。鎖緊墊圈剛好形成與工件的摩擦連接。進(jìn)一步繼續(xù)擰緊緊固件210，同時中間墊圈490騎在中間墊圈和鎖緊墊圈之間相互作用的棘齒斜面上，直至達(dá)到所希望的預(yù)加載荷為止，如圖40中所描繪的第二位置所示。預(yù)加載荷按照后面所述的稱尺(刻度)來確定。如果希望進(jìn)一步調(diào)節(jié)載荷，此時可以通過一個扳手接合中間墊圈490并進(jìn)一步朝擰緊方向擰動它，用一個小的作用力來達(dá)到?，F(xiàn)在載荷作用在楔形斜面上而不是在螺紋上，同時防止由棘齒斜面卸載。在圖41中所描繪的第三位置，示出用這種方式所達(dá)到的附加加載。圖42示出第四位置，在該第四位置處，螺紋緊固件210在如由振動所產(chǎn)生的動力影響下朝擰松方向轉(zhuǎn)動，并且螺紋的松動被螺紋緊固件上的斜面結(jié)構(gòu)和中間墊圈490上相互作用的斜面結(jié)構(gòu)之間的進(jìn)一步擰緊所抵銷。在這種動態(tài)環(huán)境中，螺母將朝兩個方向上旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)在組件中發(fā)生任何松馳時，它將通過在棘齒上的行進(jìn)而自動地消除。螺母210具有一個指針260，該指針260與中間墊圈490上的標(biāo)尺相結(jié)合操作，由此提供加載的目視指示。同樣，中間墊圈490具有一個指針460，該指針460與鎖緊墊圈390上的標(biāo)尺350相結(jié)合操作。在任何工作位置處，螺紋緊固組件100的總載荷都可以在標(biāo)尺上顯示出來。螺紋緊固組件100通過朝反時針方向上旋轉(zhuǎn)中間墊圈490可簡單地松開，以便主要釋放楔緊載荷和然后松脫螺母。
為了除去緊固件，讓一個工具接合組件的兩個部分，提供了一個尺寸適配器500(如圖38上所示)。尺寸適配器500安排成裝配到螺母210上，以使一個工具能一致地轉(zhuǎn)動螺母和鎖緊墊圈。將螺母210制成具有與鎖緊墊圈390外周邊不同尺寸的外周邊，使工具能與組件的分開部件接合。當(dāng)另外不同尺寸和形狀的工具必須用于擰緊和卸除緊固組件時，它還可以用作安全裝置。
現(xiàn)在參見圖43-48，圖43-48示出了一種螺紋緊固組件100，該螺紋緊固組件100包括一個螺紋緊固件210和一個鎖緊墊圈390。鎖緊墊圈390包括與上述實施例的平面鎖緊墊圈相似的楔形斜面和標(biāo)尺，以及為手工操作而抓緊墊圈的措施，正如后面將要闡明的。
正如圖44-47中最佳見到的，有一個用于螺母210和鎖緊墊圈390之間機(jī)械連接的措施(構(gòu)造)。該措施包括一個與螺母210整體形成的楔形斜面結(jié)構(gòu)240和一個與鎖緊墊圈390整體形成的相互作用的斜面結(jié)構(gòu)340。正如上述實施例中的情況那樣，鎖緊墊圈具有一個帶切去部分的內(nèi)端面391，該切去部分391提供一個被環(huán)形接合面396圍繞的中央槽397。環(huán)形接合面396沿著半徑距螺母210轉(zhuǎn)動軸線的距離比由相互作用的斜面結(jié)構(gòu)240，340提供的機(jī)械連接距該軸線更遠(yuǎn)。螺母210和楔形墊圈390組裝成一個單元，并用一個平面普通墊圈890保持在那種狀態(tài)。當(dāng)墊圈890使螺母210和鎖緊墊圈390保持處于組裝狀態(tài)時，它能允許有限的軸向運動和自由相對旋轉(zhuǎn)。
設(shè)置一個標(biāo)尺350，以便能目視指示通過相互作用的斜面結(jié)構(gòu)240，340的楔入作用施加在螺紋緊固組件100上的載荷量。
螺紋緊固組件100包括一個塑料把手形式的抓緊裝置270，該抓緊裝置270連接到螺母210上，以便能用手旋轉(zhuǎn)螺母。同樣，設(shè)置一個另外的塑料把手形式的抓緊裝置370，以便操縱鎖緊墊圈390。由于它能使螺紋緊固組件在不需要用工具的情況下用人工擰緊和松開，所以這是特別有用的。
這個實施例的螺紋緊固組件100的一個特別應(yīng)用，是用于將一個砂輪(磨盤)固定到一個電動工具如磨角器的驅(qū)動心軸上。砂輪夾緊在與電動工具心軸整體結(jié)合的后凸緣和鎖緊墊圈上的內(nèi)端面391之間。在這類應(yīng)用中，可使坡面345的升角小于心軸螺紋的導(dǎo)角。選擇合適的升角保證電動機(jī)通過斜面結(jié)構(gòu)的相互作用而不是在螺母210螺紋上擰緊螺紋緊固組件。在一種典型的安裝中，將螺母210擰在心軸的螺紋上并通過人工操作抓緊裝置270緊緊固定。在兩個斜面結(jié)構(gòu)中各斜面部分的對接面246，346傳送擰緊扭矩。在電動機(jī)運轉(zhuǎn)時，使螺母上的斜面結(jié)構(gòu)240騎在鎖緊墊圈390的斜面340上。在圖46-48上示出滿載荷位置。倘若螺紋緊固組件100在電動機(jī)運轉(zhuǎn)之前適當(dāng)?shù)財Q緊，則在螺紋上很少或沒有進(jìn)一步擰緊發(fā)生。在電動機(jī)突然停止時，砂輪的慣性將使螺母210上的斜面結(jié)構(gòu)240從鎖緊墊圖390上的斜面結(jié)構(gòu)340滑下并釋放連接中的應(yīng)力。另一方面，在電動機(jī)以緩慢而受控的方式停止時，連接中的應(yīng)力不會釋放，但用心軸自由旋轉(zhuǎn)滑下而轉(zhuǎn)動螺母斜面所需的扭矩量是在手工操作的可能性范圍內(nèi)。結(jié)果朝螺紋擰松方向上轉(zhuǎn)動鎖緊墊圈390的把手370將能拆卸開組件。
有時偶然會發(fā)生由于突然停止而使常規(guī)的鎖緊螺母從與之接合的軸拆開，并且在這樣情況下能使砂輪與同裝該砂輪的驅(qū)動軸分離。圖49-59的螺紋緊固組件100設(shè)法防止這種拆分。組件100利用一個中間墊圈490和一個鎖緊墊圈390，同時包括一個用于人工操作的抓緊裝置。在圖49-51中示出組件100處于它的起始位置。螺紋緊固件210為螺母形式，中間墊圈490和鎖緊墊圈390用與上述實施例相同的方式裝配在一起并保持作為一個單元。用人工固定這種組件比固定兩件式組件容易得多，因為只需要一部分扭矩來在較小的半徑上沿著棘齒轉(zhuǎn)動螺母。
圖52-60示出隨后的工作位置，各個工作位置等效于圖39-42所述的那些位置。
這種組件的安全裝置可能最好的是結(jié)合圖60所述的裝置，圖60示意地示出在電動工具穩(wěn)定的電動機(jī)運轉(zhuǎn)期間各斜面的相對位置。在電動機(jī)突然停止的條件下，砂輪仍然趨于與鎖緊墊圈一起轉(zhuǎn)動，但棘齒連接保證帶有螺母的中間構(gòu)件不朝松開方向扭轉(zhuǎn)。當(dāng)這個實施例的中間墊圈倒轉(zhuǎn)時，對同樣的應(yīng)用也可以達(dá)到極好的工作能力，也就是說，棘齒連接出現(xiàn)在它和螺母之間。
應(yīng)該理解，標(biāo)尺可以應(yīng)用在所有上述實施例上。
任何利用棘齒的螺紋緊固組件都特別適合于使用標(biāo)尺，以便在預(yù)加載期間提供目視指示。
棘齒的使用具有兩個優(yōu)點。它能不費力的擰緊組件，并使螺母上的指針260自動地對準(zhǔn)標(biāo)尺350的起點。因此對于控制角度的擰緊消除了人的誤差，以便達(dá)到“用手?jǐn)Q緊”的位置。
按照本發(fā)明所述的螺紋緊固組件的一個特別優(yōu)點是，它們可以成一個陣列設(shè)置，并應(yīng)用一個共用工具來一致地操縱緊固件。這種用于一個圓形陣列的配置在附圖的圖56和57中示出。
尤其是參見圖61，圖61示出了一系列五個螺紋緊固組件100，這五個螺紋緊固組件100以一個圓形陣列設(shè)置，并且它們應(yīng)用按照本發(fā)明所述的墊圈。螺紋緊固件210沿著半徑具有一個外周邊213，該外周邊213裝備有一個接合裝置280，接合裝置280加工成一定形狀，以便與位于加載結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上的接合裝置680配合。加載結(jié)構(gòu)690圍繞該陣列裝配。加載結(jié)構(gòu)690具有一個用于接收扳擰工具的槽口687，借助嚙合在槽口687中的扳擰工具轉(zhuǎn)動加載結(jié)構(gòu)，能一致地操縱各種螺紋緊固組件100。
現(xiàn)在參見附圖中的圖62，圖62示出了一種類似的配置，只是設(shè)置了一個加載結(jié)構(gòu)690，加載結(jié)構(gòu)690上形成有周向間隔開的接合表面280和680，接合表面280和680在工具旋轉(zhuǎn)時，按規(guī)定的順序一次操縱五個螺紋緊固組件100。
利用加載結(jié)構(gòu)690可以一致地給幾個緊固組件加載，并且低擰緊扭矩的緊固組件100通過印在五個緊固組件中每組的結(jié)構(gòu)上所要求的預(yù)加載量被進(jìn)一步增強(qiáng)。與單個緊固件上的標(biāo)尺相同，印刷可以為粘性標(biāo)簽形式。
算得的預(yù)加載荷量可以印刷在用于一個或多個通道的一個加載結(jié)構(gòu)上，并且對帶有或沒有墊片的應(yīng)用可以不同。盡管圖61和62所示的實施例具有圓形陣列的緊固組件，但本發(fā)明不限圓形陣列。
目前使用的包括增量擰緊和Van Campen’s矩陣的陣列加載技術(shù)，可以與按照本發(fā)明所述的設(shè)備結(jié)合應(yīng)用。
因此，已經(jīng)設(shè)想將使用本發(fā)明的精確的陣列加載，擴(kuò)展到那些不太關(guān)鍵的設(shè)備上。
與許多先有技術(shù)緊固件裝置不同，包括按照本發(fā)明所述墊圈的螺紋緊固組件利用大部分?jǐn)Q緊扭矩作為組件上的預(yù)載荷。
在斜面結(jié)構(gòu)上給緊固組件加載，可以消除緊固組件和工件之間的未知摩擦作用。通過用潤滑劑或其它技術(shù)來降低各斜面結(jié)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)是有利的。相信這些配置伴隨表征本發(fā)明墊圈的特殊幾何形狀，與先有技術(shù)緊固件相比，可以只用所需扭矩的大約20％就能達(dá)到相同的預(yù)載荷。這種擰緊扭矩的減少，使得能在不用外部工具情況下操縱螺紋緊固組件，或者同時擰緊如上所述的圓形緊固件陣列。
應(yīng)該理解，本發(fā)明的范圍不限于上述特定實施例的范圍。盡管結(jié)合特定實施例的說明和附圖已經(jīng)介紹了本發(fā)明的各種特征，但應(yīng)理解，所必需的那些特征不限于那些特定的實施例。本發(fā)明的特征可以為任何組合形式，因為在任何應(yīng)用按照本發(fā)明所述墊圈的螺紋緊固組件上都可適合。
利用按照本發(fā)明所述墊圈的螺紋緊固組件，目的在于至少找出現(xiàn)有技術(shù)的某些缺點。相信包括按照本發(fā)明所述墊圈的螺紋緊固組件顯示出在安全性、可靠性和可維修性等方面的優(yōu)越性，這來源于下列優(yōu)點的組合(1)利用增強(qiáng)的控制角度的擰緊，顯著地改善了預(yù)加載荷的精度；(2)減少了高溫和溫差效應(yīng)和蠕變，并且重要的是利用改進(jìn)的錐形彈簧墊圈對它不產(chǎn)生影響；(3)通過楔緊作用抵抗松動；(4)緊固件的動態(tài)和彈性特點，對它自動地，并且在需要時，按照接合處的環(huán)境條件，保持、增加和釋放預(yù)載荷的能力顯著地產(chǎn)生影響；(5)在結(jié)合使用標(biāo)尺的情況下容易準(zhǔn)確地加載荷；(6)利用減少摩擦的技術(shù)，以降低的所需扭矩不費力地加載荷；(7)減少或消除了大多數(shù)對接表面的擦傷、壓陷和劃削；(8)自動定心的特點可對于規(guī)定的外部載荷使螺栓尺寸減小，并使加載后的殘留扭矩可忽略不計；
(9)由于減少的扭矩要求而提供了人工操作的能力；(10)受益于降低的扭矩的多個緊固組件一致加載的能力；(11)由于沿著螺紋的均勻載荷分布而防止螺紋剝落；(12)消除了由于錐形力傳遞表面而引起的環(huán)狀擴(kuò)展；(13)由于在楔形物而不是在螺紋上加載荷而防止電動工具對砂輪的過度擰緊；(14)由于棘齒作用，即使在電動工具中電動機(jī)突然停止時，也能防止電動工具上的砂輪意外脫離；(15)能人工固定和拆卸電動工具上的砂輪，因為它利用電動機(jī)作用來在楔形物上擰緊或松開；(16)可以用常用的材料生產(chǎn)平面墊圈和彈簧墊圈；(17)可以利用所有用來生產(chǎn)已知墊圈的普通方法。
在整個說明書中，除非文中另有要求，詞組“包括”或各種變型如名詞“包括”或動名詞“包括”，都將理解為意思是指含有上述一個整體或整體組，但不排除任何其它整體或整體組。
權(quán)利要求
1.一種用于螺紋緊固組件的墊圈，該組件具有一個接合區(qū)，在該接合區(qū)處，組件的一個部件經(jīng)受摩擦接合，所述墊圈包括一個具有中心軸線的主體，該主體包括兩個相對的側(cè)面，一個外周邊，一個限定在兩個相對的側(cè)面之間延伸的中央孔的內(nèi)周邊，和一個斜面結(jié)構(gòu)，該斜面結(jié)構(gòu)用于與螺紋緊固組件的另外的部件相互作用，以便在它們之間提供機(jī)械連接，用于抵抗螺紋緊固組件松脫，所述接合區(qū)和斜面結(jié)構(gòu)的相對位置是這樣的，以便在使用時通過接合區(qū)傳遞的扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的扭矩。
2.按照權(quán)利要求1所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成比接合區(qū)更靠近中心軸線。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置在相對的側(cè)面其中之一和內(nèi)周邊之間。
4.按照權(quán)利要求3所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)基本是環(huán)形，并在上述一個相對的側(cè)面和內(nèi)周邊之間成角度延伸。
5.按照權(quán)利要求4所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)是截頭圓錐形、弧形或球形。
6.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括多個斜面部分，每個斜面部分都具有一個斜坡面和一個對接面。
7.按照權(quán)利要求6所述的墊圈，其特征在于每個斜坡面都相對于一個垂直于上述中心軸線的平面傾斜。
8.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括楔形斜坡。
9.按照權(quán)利要求1-7中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括棘齒。
10.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，還包括一個位于另一個相對的側(cè)面上或那個側(cè)面的外邊緣上的接合面。
11.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為一種具有中央切槽的平面墊圈。
12.按照權(quán)利要求1-10中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為一種彈簧墊圈。
13.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為可由一個工具接合。
14.按照權(quán)利要求1-12中任一項所述的墊圈，還包括一個抓緊裝置，以便于人工操作。
15.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈，包括用于提供在螺紋組件上的加載荷程度的目視指示的緊固件裝置。
16.一種包括一個按照上述權(quán)利要求中任一項所述的墊圈的螺紋緊固組件。
17.一種用于螺紋緊固組件的墊圈，包括一個具有中心軸線的主體，該主體具有兩個相對的側(cè)面，一個外周邊，一個限定在兩個相對的側(cè)面之間延伸的中央孔的內(nèi)周邊，一個用于摩擦接合工件上的螺紋緊固組件的一個部件的接合面，和一個斜面結(jié)構(gòu)，該斜結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)周邊和相對側(cè)面的其中一個側(cè)面之間，用于與螺紋緊固組件的另一個部件相互作用，以便在它們之間提供一種機(jī)械連接，用于阻止螺紋緊固組件松脫，接合面與相對的側(cè)面中另一個側(cè)面相關(guān)連并環(huán)繞中心軸線周向延伸，接合面與斜面結(jié)構(gòu)相對于中心軸線的相對位置是這樣的，以便在使用時通過接合面?zhèn)鬟f的扭矩載荷大于通過斜面結(jié)構(gòu)起作用的扭矩載荷。
18.按照權(quán)利要求17所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成比接合面更靠近中心軸線。
19.按照權(quán)利要求17或18所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置在相對兩個側(cè)面其中之一和內(nèi)周邊之間。
20.按照權(quán)利要求19所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)基本是環(huán)形，并在上述一個相對的側(cè)面和內(nèi)周邊之間成環(huán)形延伸。
21.按照權(quán)利要求20所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)是截頭圓錐形、弧形或球形。
22.按照權(quán)利要求17-21中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括多個斜面部分，每個斜面部分都具有一個斜坡面和一個對接面。
23.按照權(quán)利要求22所述的墊圈，其特征在于每個斜坡面都相對于一個垂直于上述中心軸線的平面傾斜。
24.按照權(quán)利要求17-23中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括楔形斜坡。
25.按照權(quán)利要求17-23中任一項所述的墊圈，其特征在于斜面結(jié)構(gòu)包括棘齒。
26.按照權(quán)利要求17-25中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為一種具有中央切口的平面墊圈。
27.按照權(quán)利要求17-25中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為一種彈簧墊圈。
28.按照權(quán)利要求17-27中任一項所述的墊圈，它被構(gòu)成為可由一工具接合。
29.按照權(quán)利要求17-28中任一項所述的墊圈，還包括一個抓緊裝置，以便于人工操作。
30.按照權(quán)利要求17-29中任一項所述的墊圈，包括用于提供在螺紋組件上的加載荷程度的目視指示的緊固件裝置。
31.包括一種按照權(quán)利要求17-30中任一項所述墊圈的一種螺紋緊固組件。
32.一種用于螺紋緊固組件的墊圈，包括一個具有中心軸線的主體，該主體包括兩個相對的側(cè)面，一個外周邊，一個限定在兩個相對的側(cè)面之間延伸的中央孔的內(nèi)周邊，和一個斜面結(jié)構(gòu)，該斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置在內(nèi)周邊和相對的兩個側(cè)面其中之一之間，用于與螺紋緊固組件的另一個部件相互作用，以便在它們之間提供一種機(jī)械連接，用于阻止螺紋緊固組件松脫，另一個斜面結(jié)構(gòu)與相對的兩個側(cè)面的其中另一個側(cè)面相關(guān)連，該另一個斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成用于與權(quán)利要求17-30中任一項所述的墊圈的斜面結(jié)構(gòu)相互作用。
33.一種用于將一個工件可靠地固定就位的螺紋緊固組件，該螺紋緊固組件包括一個具有旋轉(zhuǎn)軸線的螺紋緊固件；一個有環(huán)形接合面的墊圈，該環(huán)形接合面與上述旋轉(zhuǎn)軸線同心，用于摩擦接合工件；和在螺紋緊固件和墊圈之間提供一種機(jī)械連接的裝置，用于阻止螺紋緊固件松脫，上述裝置包括一個在螺紋緊固件上的斜面結(jié)構(gòu)，該斜面結(jié)構(gòu)設(shè)置成比墊圈的環(huán)形接合面更靠近螺紋緊固件的旋轉(zhuǎn)軸線。
34.一種用于將一個工件可靠地固定就位的螺紋緊固組件，該螺紋緊固組件包括一個具有旋轉(zhuǎn)軸線的螺紋緊固件；一個有環(huán)形接合面的墊圈，該環(huán)形接合面與上述旋轉(zhuǎn)軸線同心，用于摩擦接合工件；和在螺紋緊固件與墊圈之間提供一種機(jī)械連接的裝置，用于阻止螺紋緊固件松脫，上述裝置具有協(xié)同作用的表面，該協(xié)同作用的表面相對于一個相對于上述旋轉(zhuǎn)軸線在徑向上延伸的平面傾斜。
35.按照權(quán)利要求33或34所述的螺紋緊固組件，還包括一個用于提供在組件上的加載荷程度的目視指示的裝置。
36.一種用于接合多個按照上述權(quán)利要求中任一項所述的螺紋緊固組件的工具。
全文摘要
一種用于螺紋緊固組件的墊圈(390)和一種包括這種墊圈的螺紋緊固組件(100)。墊圈(390)包括一個具有中心軸線的主體，該主體包括兩個相對的側(cè)面(391，392)，一個外周邊(393)和一個限定中央孔(394)的內(nèi)周邊，該中央孔(394)在兩個相對的側(cè)面之間延伸。主體包括一個接合面(396)，用于摩擦接合螺紋緊固組件的一個部件或一個工件。斜面結(jié)構(gòu)(340)在內(nèi)周邊和一個側(cè)面(392)之間成角度延伸，用于與螺紋緊固組件的另一個部件相互作用，以便在它們之間提供一種機(jī)械連接，用于阻止螺紋緊固組件松脫。接合面(396)與另一個側(cè)面(391)相關(guān)連并環(huán)繞中心軸線周向延伸。接合面(396)和斜面結(jié)構(gòu)(340)相對于中心軸線的相對位置是這樣的，以便在使用時通過接合面(396)傳遞的扭矩大于通過斜面結(jié)構(gòu)(340)起作用的扭矩。利用這種配置，不會發(fā)生開螺紋緊固組件(100)的意外松脫。
文檔編號F16B39/282GK1427927SQ01809228
公開日2003年7月2日 申請日期2001年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月9日
發(fā)明者漢娜·瑪利亞·斯莫拉雷克 申請人:漢娜·瑪利亞·斯莫拉雷克