專利名稱：具有可變形螺紋孔的鎖緊螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種具有一橢圓形的可變形螺紋孔的鎖緊螺母，更準(zhǔn)確地說(shuō)，是涉及一種特地成形成能提供具有最大重復(fù)使用能力的高度柔性的鎖緊螺母。
如附

圖1和2所示，這種類型的現(xiàn)有技術(shù)鎖緊螺母一般包括一剛性段和從該剛性段的一端伸出的整體可變形段。一螺紋孔沿軸向貫通這兩個(gè)段?？勺冃味我话憔哂芯鶆虻膹较蚝穸炔⒕哂谢⌒沃苓?，盡管某些類鎖緊螺母只是帶有六角形剛性段延伸部分的六角形周邊可變形段。
在制造此類現(xiàn)有技術(shù)鎖緊螺母時(shí)，可變形段相對(duì)的兩側(cè)沿徑向向螺紋孔內(nèi)變形，使得孔腔部分呈現(xiàn)大致為橢圓形的橫截面。橢圓的長(zhǎng)軸和短軸處在相互大致垂直的方向。當(dāng)鎖緊螺母擰到螺栓上時(shí)，可變形段會(huì)變形回復(fù)到大致圓形的橫截面，以便通過(guò)摩擦力將螺母鎖緊在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 當(dāng)隨后將鎖緊螺母以螺栓上擰下時(shí)，該可變形段常常未能完全恢復(fù)其初始的橢圓形。這是由于存在過(guò)應(yīng)力或塑性變形的原因，這種情況尤其會(huì)在橢圓長(zhǎng)軸部位出現(xiàn)。過(guò)去的作法一直是使橢圓過(guò)分地變形，并讓擰在螺栓上的螺母的初始螺紋適當(dāng)?shù)卮_定橢圓的尺寸。其后，希望在每一次重新使用時(shí)可變形段將只產(chǎn)生彈性變形，而不產(chǎn)生塑性變形。但是，這種希望常常不能實(shí)現(xiàn)，在只經(jīng)過(guò)幾次重復(fù)使用后，鎖緊扭矩常常就降到不可接受的水平。當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，就必須報(bào)廢鎖緊螺母并用一個(gè)新的代替。此外，當(dāng)鎖緊螺母擰到一個(gè)其螺紋中經(jīng)加工到公差上限的螺栓上，此后卸下并擰到一個(gè)其螺紋中經(jīng)加工到公差下限的同樣螺栓上時(shí)，所產(chǎn)生的鎖緊扭矩常常就太低。
因此，應(yīng)該理解到，需要一種具有一橢圓形螺紋孔的鎖緊螺母，這種螺母應(yīng)可以反復(fù)地?cái)Q到螺栓上然后再卸下，其循環(huán)使用的次數(shù)要較先前所能夠獲得的次數(shù)多，而其摩擦鎖緊扭矩則不會(huì)有過(guò)多的減小。本發(fā)明即能完全滿足這一要求。
本發(fā)明體現(xiàn)為一種具有橢圓形的可變形螺紋孔的改進(jìn)的鎖緊螺母，它可以重復(fù)用在多個(gè)陽(yáng)緊固件上，其使用次數(shù)大大增加，而鎖緊鈕矩則不會(huì)有過(guò)多的降低。該鎖緊螺母包括一個(gè)具有沿軸向貫通其內(nèi)的螺紋孔的本體，在其軸向的一端帶有一個(gè)具有一弧形外表面的可變形段。在可變形段的至少一部分上，螺紋孔具有大體橢圓形的橫截面，該截面存在相互大致垂直的一長(zhǎng)軸和一短軸。根據(jù)本發(fā)明，可變形段與長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的徑向厚度最薄，而與短軸對(duì)準(zhǔn)的徑向厚度則最厚。因此，當(dāng)鎖緊螺母擰到具有預(yù)定均勻直徑的螺栓上時(shí)，可變形段就產(chǎn)生回復(fù)到其初始大致為圓形構(gòu)形的機(jī)械變形，以便以摩擦阻力將螺母鎖固在適當(dāng)位置。將可變形段與橢圓長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)位置設(shè)計(jì)成具有最小徑向厚度的構(gòu)形，保證了在那些圓周部位處所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力減至最小，這樣就避免了塑性變形，否則這種變形可能會(huì)對(duì)鎖緊螺母的連續(xù)重復(fù)使用能力產(chǎn)生不利的影響。設(shè)計(jì)成這樣的構(gòu)形還可使可變形段在螺栓的螺紋中經(jīng)的整個(gè)公差范圍內(nèi)提供更加均勻的鎖緊摩擦力。
在本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例中，可變形段包括一個(gè)具有大致均勻的徑向厚度和均勻的軸向長(zhǎng)度的內(nèi)側(cè)部分和一個(gè)具有大致均勻的徑向厚度和隨周面位置而變化的軸向長(zhǎng)度的整體外側(cè)部分。外側(cè)部分與橢圓短軸對(duì)準(zhǔn)的軸向長(zhǎng)度最長(zhǎng)，而與橢圓長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的軸向長(zhǎng)度則最短。因而，在可變形段的外側(cè)部分的端部形成有一突起部分。最好是，外側(cè)部分的最大長(zhǎng)度與內(nèi)側(cè)部分的長(zhǎng)度一樣，而其最小長(zhǎng)度接近于零。內(nèi)、外側(cè)部分可以有大致一樣的徑向厚度。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖對(duì)若干以舉例方式顯示本發(fā)明工作原理的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明中應(yīng)該是顯而易見的。
圖1是一個(gè)具有一個(gè)從其一端伸出的橢圓形可變形段的現(xiàn)有技術(shù)鎖緊螺母的側(cè)視圖。
圖2是圖1所示鎖緊螺母大致沿圖中箭頭2-2方向截取的截面圖，示出繞其整個(gè)周邊具有大致均勻徑向厚度的可變形段。
圖3是本發(fā)明鎖緊螺母第一實(shí)施例的立體圖，該實(shí)施例在其一端有一個(gè)橢圓形的可變形段，該段的周邊具有不均勻的徑向厚度。
圖4是圖3所示鎖緊螺母的前立視圖。
圖5是圖3和圖4所示鎖緊螺母大致沿圖4中箭頭5-5方向截取的截面圖。
圖6是圖3-5所示鎖緊螺母大致沿圖5中箭頭6-6方向截取的截面圖，以其一半表示鎖緊螺母的短軸部分，另一半則表示其長(zhǎng)軸部分。
圖7是本發(fā)明鎖緊螺母第二實(shí)施例的正立視圖。
圖8是本發(fā)明鎖緊螺母第三實(shí)施例的正立視圖。
圖9是類似圖5的截面圖，但它是本發(fā)明鎖緊螺母第四實(shí)施例。
現(xiàn)參見附圖，尤其參見圖3-6，圖中示出一個(gè)寬松地裝在一個(gè)鎖緊座12內(nèi)的浮動(dòng)鎖螺螺母11。該鎖緊螺母包括一個(gè)剛性段13和一個(gè)與剛性段一體的可變形段15，一個(gè)螺紋孔17沿軸向貫通兩段之內(nèi)?？勺冃味尉哂幸换⌒沃苊?，而剛性段可以是任一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如所示出的托板螺母。當(dāng)最初對(duì)鎖緊螺母進(jìn)行加工時(shí)，螺紋孔沿整個(gè)長(zhǎng)度大體上是圓形的，而可變形段的外側(cè)周面包括與孔同心的大體圓形的弧面。然后通過(guò)沿徑向向內(nèi)夾緊可變形段相對(duì)的兩側(cè)以手動(dòng)方式使其產(chǎn)生變形。這可將可變形段內(nèi)的螺孔部分改變成大致的橢圓形。橢圓的短軸19與夾緊方向?qū)?zhǔn)，而橢圓的長(zhǎng)軸則垂直于它。由于螺紋孔的周邊在可變形段變形后大體保持不變，橢圓的長(zhǎng)徑就要大于圓形孔的直徑。
在使用中，將鎖緊螺母11擰到一個(gè)陽(yáng)螺紋緊固件或螺栓(未示出)上，該螺栓具有與穿通鎖緊螺母剛性段13內(nèi)的螺紋孔17部分的直徑相配合的預(yù)定直徑。鎖緊螺母自由地?cái)Q到螺栓上直到螺栓的導(dǎo)向螺紋到達(dá)可變形段15為此。繼續(xù)擰動(dòng)螺母會(huì)使可變形段基本上回復(fù)到其初始圓形，在配合螺紋之間產(chǎn)生的摩擦力就起到將螺母鎖緊在適當(dāng)位置的作用。
當(dāng)隨后，通過(guò)施加足以克服嚙合螺紋之間的摩擦力的扭矩的方式，將鎖緊螺母11從螺栓上擰下時(shí)，可變形段15即自由地回復(fù)到其初始橢圓形狀。在過(guò)去，這種類型的鎖緊螺母一般都沒(méi)有設(shè)計(jì)成這樣的構(gòu)形，即使其可變形段完全回復(fù)到其初始形狀的構(gòu)形。這是因?yàn)檫@些現(xiàn)有的鎖緊螺母的可變形段的某些部分，例如與橢圓長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的部分，在擰到螺栓上時(shí)會(huì)產(chǎn)生塑性變形。在這些長(zhǎng)軸部位會(huì)有應(yīng)力集中，因?yàn)檫@些變形部位具有較小的曲率半徑。因此，將該鎖緊螺母重新用在同一或一個(gè)不同的螺栓上時(shí)會(huì)導(dǎo)致摩擦鎖緊作用的減弱。
根據(jù)本發(fā)明，圖3-6所示鎖緊螺母11成形成能夠大大減小在可變形段15與長(zhǎng)軸21對(duì)準(zhǔn)的部位的應(yīng)力集中。更詳細(xì)地說(shuō)，是使可變形段成形成在這些部位具有與對(duì)準(zhǔn)短軸19的部位相比減薄的徑向厚度。這就使對(duì)準(zhǔn)長(zhǎng)軸部位的應(yīng)力集中減至最小，由此，允許對(duì)準(zhǔn)短軸的部位有更大范圍的彈性彎曲。因此，該螺母可以逐個(gè)地與許多螺栓重復(fù)使用多得多的次數(shù)，并可滿意地鎖固到具有更寬范圍螺紋中徑的螺栓上，其中包括螺紋已嚴(yán)重磨損的螺栓。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，并參見圖3-5，可以看到可變形段15包括一個(gè)具有均勻徑向厚度和均勻軸向長(zhǎng)度的內(nèi)側(cè)部分23，還包括一個(gè)具有均勻徑向厚度和具有從最小為零值變化到與內(nèi)側(cè)部分等長(zhǎng)的最大值的軸向長(zhǎng)度的整體外側(cè)部分25。在最小和最大長(zhǎng)度之間的過(guò)渡是漸進(jìn)的，以使每一過(guò)度在外側(cè)部分的軸向范圍內(nèi)構(gòu)成一窄的弧形突出部分27。內(nèi)、外側(cè)部分的徑向厚度彼此基本相等。
鎖螺螺母的可變形段15的這種構(gòu)形使摩擦夾持力的大小和重復(fù)使用能力能夠得到特別的調(diào)整。準(zhǔn)確地說(shuō)，內(nèi)、外側(cè)部分的復(fù)合式徑向厚度對(duì)螺母的摩擦夾持力的大小產(chǎn)生影響，而內(nèi)側(cè)部分的徑向厚度自身則對(duì)螺母的重復(fù)使用能力有影響。
圖6是鎖緊螺母11的橫截面圖，圖形的左側(cè)示出的是短軸橫截面，其右側(cè)示出的是長(zhǎng)軸橫截面。實(shí)線示出的是未受力狀態(tài)下的螺母，其可變形段15具有橢圓形的橫截面，虛線示出的是擰到一個(gè)螺栓上的受力狀態(tài)下的螺母。
圖7和圖8示出本發(fā)明的鎖緊螺母11′和11″的另外兩個(gè)實(shí)施例。每一個(gè)實(shí)施例與圖3-6中所示實(shí)施例的類似之處在于其可變形段15′和15″包括整體的內(nèi)、外側(cè)部分23′和25′或23″和25″，其外側(cè)部分只位于橢圓短軸區(qū)域內(nèi)。圖7實(shí)施例的突起部分27′具有一凸曲率，它與圖3實(shí)施例的突起部分27的凹曲率相反。在圖8實(shí)施例中，外側(cè)部分具有平行的側(cè)壁27″，這樣，該外側(cè)部分沿其整個(gè)軸向長(zhǎng)度在圓周方向上是一恒定的數(shù)值。
圖9示出本發(fā)明鎖緊螺母31的第四個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，鎖緊螺母的可變形段33具有沿周向從與橢圓短軸35對(duì)準(zhǔn)的最大值變化到橢圓長(zhǎng)軸37處的最小值的徑向厚度。在可變形段的長(zhǎng)軸區(qū)域內(nèi)的減薄的徑向厚度(在此處螺紋孔的曲率半徑最小)會(huì)大大減小導(dǎo)致塑性變形和減小重復(fù)使用能力的機(jī)械應(yīng)力。此外，小直徑和大直徑部分的徑向厚度之比可以很容易地修整到能提供所要求的摩擦鎖緊度和重復(fù)使用能力的程度。
從前述說(shuō)明，應(yīng)該理解到，本發(fā)明提供了一種在其一端具有一可變形段的改進(jìn)的鎖緊螺母，其可變形段具有大致橢圓形橫截面?？勺冃味卧跈E圓短軸區(qū)域內(nèi)具有最大的徑向厚度，以便在將其擰到螺栓上時(shí)提供滿足要求的摩擦鎖緊力，該可變形段在橢圓長(zhǎng)軸區(qū)域內(nèi)具有最小的徑向厚度，以便減小否則會(huì)對(duì)鎖緊螺母的重復(fù)使用能力產(chǎn)生不良影響的應(yīng)力和塑性變形。
雖然只是參照若干個(gè)目前優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但熟悉本專業(yè)的普通技術(shù)人員將會(huì)理解到，在不背離本發(fā)明的條件下，可以作出許多變更。因此，本發(fā)明僅僅由權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種鎖緊螺母，它包括一個(gè)具有一沿軸向貫通其內(nèi)的螺紋孔的本體；其中，該本體在其軸向的一端帶有一個(gè)具有一弧形外表面的可變形段；其中，該螺紋孔在可變形段的至少一部分上具有大體橢圓形的橫截面，該截面存在相互大致垂直的一長(zhǎng)軸和一短軸。其中，可變形段與長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的徑向厚度(螺紋孔與弧形表面之間的厚度)最薄，而與短軸對(duì)準(zhǔn)的徑向厚度則最厚。其中，當(dāng)鎖緊螺母擰到具有預(yù)定的均勻直徑的螺栓上時(shí)，可變形段可產(chǎn)生使螺紋孔橫截面變成大致圓形的機(jī)械變形，由此，以摩擦阻力將鎖緊螺母鎖固在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 2.如權(quán)利要求1所述的鎖緊螺母，其特征在于所述可變形段包括一個(gè)具有一大致均勻的徑向厚度和一大致均勻的軸向長(zhǎng)度的內(nèi)側(cè)部分;一個(gè)與內(nèi)側(cè)部分成一整體并具有一大致均勻的徑向厚度和一在周向上變化的軸向長(zhǎng)度;
3.如權(quán)利要求2所述的鎖緊螺母，其特征在于本體可變形段外側(cè)部分的軸向長(zhǎng)度連續(xù)地從與長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的最小值變化到與短軸對(duì)準(zhǔn)的最大值;在本體可變形段外側(cè)部分的端部構(gòu)成有一突起部分。
4.如權(quán)利要求3所述的鎖緊螺母，其特征在于本體可變形段外側(cè)部分與長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的軸向長(zhǎng)度大致為零值，而與短軸對(duì)準(zhǔn)的軸向長(zhǎng)度大致與可變形段內(nèi)側(cè)部分的均勻的軸向長(zhǎng)度一樣長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求3所述的鎖緊螺母，其特征在于可變形段外側(cè)部分的軸向長(zhǎng)度在短軸方向左右偏轉(zhuǎn)約40的周邊范圍內(nèi)大致與可變形段內(nèi)側(cè)部分的均勻的軸向長(zhǎng)度一樣長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求2所述的鎖緊螺母，其特征在于本體可變形段內(nèi)、外側(cè)部分的徑向厚度彼此大致相等。
7.如權(quán)利要求1所述的鎖緊螺母，其特征在于可變形段的徑向厚度從與長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的最小值連續(xù)地變化到與短軸對(duì)準(zhǔn)的最大值。
8.如權(quán)利要求1所述的鎖緊螺母，其特征在于本體進(jìn)一步包括一個(gè)大體剛性段;可變形段與剛性段是一整體，并從其一端伸出。
9.一種鎖緊螺母，它包括一個(gè)具有一剛性段和一整體可變形段的本體，它帶有一貫穿該兩段的螺紋孔;其中，該螺紋孔在剛性段具有大致圓形的橫截面，并在可變形段的至少一部分上具有基本上是橢圓形的橫截面，該橢圓形橫截面存在相互大致垂直的一長(zhǎng)軸和一短軸;其中，該可變形段包括一個(gè)具有一大致均勻的徑向厚度和一大致均勻的軸向長(zhǎng)度的內(nèi)側(cè)部分，和一個(gè)與內(nèi)側(cè)部分成一整體并具有一大致均勻的徑向厚度和一從與橢圓形螺紋孔的長(zhǎng)軸對(duì)準(zhǔn)的最小值連續(xù)地變化到與橢圓形螺紋孔的短軸對(duì)準(zhǔn)的最大值的軸向長(zhǎng)度，以致在外側(cè)部分的端部構(gòu)成有一突起部分;其中，當(dāng)鎖緊螺母擰到具有預(yù)定均勻直徑的螺栓上時(shí)，可變形段可產(chǎn)生使螺紋孔橫截面變成基本圓形的機(jī)械變形，由此，以摩擦阻力將鎖緊螺母鎖固在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 全文摘要
一種在其一端具有一可變形段的改進(jìn)的鎖緊螺母，其可變形段具有大致橢圓形的橫截面?？勺冃味卧跈E圓的短軸區(qū)域內(nèi)具有一最大的徑向厚度，以便在其擰到螺栓上時(shí)提供所要求的摩擦鎖緊度，該可變形段在橢圓的長(zhǎng)軸區(qū)域內(nèi)具有一最小的徑向厚度，以便減小否則可能會(huì)對(duì)鎖緊螺母的重復(fù)使用能力有不利影響的應(yīng)力和塑性變形。
文檔編號(hào)F16B37/00GK1052537SQ90109839
公開日1991年6月26日 申請(qǐng)日期1990年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月12日
發(fā)明者弗蘭克·J·科森扎 申請(qǐng)人:Vsi公司