CN103161810A - 锁环和双头螺栓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁环（26），用于将双头螺栓（15）固定至第一构件（2），该锁环具有：第一表面（30），在面向所述锁环（26）的对称性第一轴线（C）的侧面上限定所述锁环（26）；以及第二表面（31），在与所述第一轴线（C）相背的侧面上限定所述锁环（26）；其中，所述第一表面（30）在***所述第一构件（2）内侧之前是平滑的；当所述第一表面（30）被推动至所述双头螺栓（15）的带齿部分（19）上时，在所述第一表面中形成带齿压痕（27）；所述第二表面（31）为锥形且适于在使用中被过盈地推动至所述第一构件（2）的内侧。

Description

锁环和双头螺栓

技术领域

本发明涉及用于将双头螺栓（threaded stud，螺柱）固定至第一构件的锁环。

本发明也涉及通过双头螺栓连接第一构件和第二构件的方法。

背景技术

使用双头螺栓可拆卸地连接第一构件和第二构件是已知的。

该第一构件例如可以是铝外壳（housing）或镁外壳，而第二构件是直升机润滑油箱罩（casing）。

公知的双头螺栓基本包括：

-第一螺纹部，其旋拧到外壳的第一螺母上；

-第二螺纹部，其上旋拧有诸如螺母的锁定构件；以及

-非螺纹部分，其在第一螺纹和第二螺纹之间并且穿过罩中的座宽松地装配。

旋紧螺母以连接外壳和罩，旋松螺母以分离外壳和罩。

当旋紧和旋松螺母时，螺母螺纹和第二螺纹部之间的摩擦也可导致螺栓相对于外壳出现非期望的旋转。

为防止这种非期望旋转发生，采用带齿的镀镉钢制锁定垫圈。

更具体地，该带齿垫圈容纳在外壳上的座的内侧，并且包括第一带齿表面和相对的第二带齿表面。

该垫圈的径向内部第一表面与螺栓上的齿接合，螺栓上的齿容纳在所述座的内部、轴向地置于螺柱的第一螺纹部和中间部分之间、并且包括与螺栓的纵向轴线同轴的多个齿。

由于带齿的锁定垫圈由钢制成，即，由比制成外壳的铝或镁硬的材料制成，因此垫圈的径向外部第二表面形成外壳上的座的内表面上的齿。

由此，通过垫圈的第二表面和外壳上的座之间产生的摩擦，以及垫圈的第一表面和螺栓齿之间产生的摩擦，来防止螺栓相对于外壳的旋转。

切入外壳上的座的带齿垫圈的第二表面可以产生微裂纹。

产业内认为有必要将外壳上形成微裂纹的风险降到最低。

两种不同材料间的接触（诸如带齿垫圈的钢与外壳座的铝/镁之间的接触）也可以引起腐蚀现象。

产业内认为有必要将引起腐蚀现象的风险降到最低。

最后，为了拆除螺栓，例如，在损坏的情况下，也必须要拆除带齿垫圈。

这需要使用制造用的铣床，或者，如果也装配了螺栓，则需要使用安装于手摇钻的专用刀具。

产业内认为有必要使用一种简单、成本较低的方式拆除螺栓，而无需复杂的工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁环，用于将双头螺栓固定至外壳，并且设计为以便宜和简单的方式实现以上的至少一个目标。

根据本发明，提供了一种用于将双头螺栓固定至第一构件的锁环，其特征在于包括：

-第一表面，在面向所述锁环的第一对称轴线的侧面上限定所述锁环；以及

-第二表面，在与所述第一轴线相背的侧面上限定所述锁环；

其特征在于，所述第一表面在***所述第一构件内侧之前是平滑的；当所述第一表面被推至所述双头螺栓的带齿部分上时，在所述第一表面中形成带齿压痕；

所述第二表面为锥形且适用于在使用中被过盈地（interferentially）推入所述第一构件内侧。

本发明也涉及通过双头螺栓连接第一构件和第二构件的方法，本方法包括以下步骤：

-将所述双头螺栓的第一螺纹部旋拧至所述第一构件上以用于连接；

-将所述双头螺栓的非螺纹部分宽松地***所述第二构件内侧以用于连接；以及

-将上紧构件（tightening member）旋拧至所述双头螺栓的第二螺纹部上；

并且其特征在于包括以下步骤：

-将锁环的锥形第二表面过盈地***所述第一表面上的座内侧；以及

-将锁环的平滑的第一表面（与所述第二表面相对）推至所述双头螺栓的锥形带齿部分上，以便在第一表面上形成带齿压痕并与所述带齿部分协作。

附图说明

将参考附图以实例方式来描述本发明的优选非限制性实施方式，附图中：

图1示出了直升机传动装置的透视图，其包括多个连接组件，每个组件均包括根据本发明的锁环和双头螺栓；

图2示出图1的锁环的放大俯视图；

图3示出沿图2的线III-III的截面；

图4示出图1-图3的锁环在装配至第一构件并被推压至图1的双头螺栓上之后所述锁环的透视图；

图5示出图1的双头螺栓的放大前视图；

图6示出图1和图5的双头螺栓和图2-图4的锁环装配至外壳的顺序；

图7示出固定至外壳的图6的双头螺栓和锁环；

图8示出图7的放大的细节；

图9示出从外壳拆除图7的双头螺栓和锁环。

具体实施方式

图1中的数字1表示用于连接直升机传动装置4的外壳2和罩3的组件，所述直升机传动装置中仅示出了周转齿轮系5，以及从周转齿轮系5延伸的输出轴6。

外壳2和罩3同轴地绕轴线A延伸。

外壳2和罩3由介于外壳2和罩3的重叠周围边缘11、12之间的多个连接组件1连接。

在示出的实例中，外壳2由铝或镁制成。

在以下描述中，参考一个连接组件1，所有其他的连接组件与之相同。

连接组件1（图7）基本包括沿轴线B延伸的双头螺栓15；螺母25；以及锁环26。

双头螺栓15（图5、图6和图7）基本包括：

-螺纹部16，其旋拧至由外壳2限定的螺母；

-螺纹部17，螺母25以给定的上紧扭矩旋拧至该螺纹部；以及

-非螺纹部分18，轴向地介于螺纹16和17之间且宽松地接合由罩3限定的座14。

双头螺栓15也包括带齿部分19，该带齿部分介于螺纹16和部分18之间。

更具体地，带齿部分19包括沿周向布置且绕轴线B对称的多个齿20。

有利地，带齿部分19表面相对于轴线B径向向外成锥形。

更具体地，带齿部分19的齿20从螺纹部16朝向轴线B和螺纹部17渐缩。

带齿部分19的齿20的渐缩角β（图8）（即，齿20的纵向方向与轴线B之间所成的角度）范围在0.5度-2度之间，优选为1度。

锁环26设计用于当将螺母25旋紧至螺纹17或从螺纹17旋松螺纹25时，防止双头螺栓15相对于外壳2绕轴线B旋转。

锁环26沿轴线C延伸。

有利地，锁环26（图2-图4）包括：

-表面30，在面向轴线C的侧面上限定锁环26，并且其中当该表面被推动至双头螺纹15的带齿部分19上时，该表面中形成带齿压痕27（图4）；以及

-截头锥形表面31，在与轴线C的相背的侧面上限定锁环26，并且所述截头锥形表面被推压至外壳2上。

锁环26也包括两个端部表面32和33，所述两个端部表面介于表面30和31之间并且在垂直于轴线C的相应平面中。

表面31从表面33朝向轴线C和表面32渐缩，并且关于轴线C对称。

更具体地，表面31的渐缩角α（图6）（即，轴线C与在平行于轴线C的平面中截取的表面31的截迹之间的角度）范围在0.5度-2度之间，并且优选为1度。

从表面33至表面32，平行于轴线C，锁环26包括半部40和半部41（图3和图4）。

外壳2在面向罩3的端部上由垂直于轴线C的壁7定界。

外壳2包括轴线C的孔8，该孔包括限定螺母的部分9；以及轴向地介于部分9与壁7之间的座10。

表面31在表面33处测得的直径大于座10的直径（图8）。

表面31在表面32测得的直径小于座10的直径。

在表面33和32之间的中间表面处，表面31的直径优选与座10的直径相同。

锁环26的轴向半部41因而可自由地***座10内侧，并且轴向半部40可过盈地***座10内侧。

表面30关于轴线C成柱形。

锁环26也包括在轴线C一侧的缺口35。

更具体地，缺口35延伸了锁环26的整个轴向长度（从表面32至表面33），并径向地穿过锁环26的整个厚度（从表面30至表面31）。

缺口35沿相应平行于轴线C并与之隔开的轴线D延伸。

压痕27（图4）包括多个槽28，这多个槽围绕轴线C沿周向布置，并且从表面32朝向轴线B和表面33汇聚。

每个槽28由带齿部分19的相应齿20形成，并且从表面32朝向表面33延伸的长度小于锁环26的平行于轴线C的长度。

锁环26优选地由与外壳2相似的材料制成，即，铝或镁。

在实际使用中，螺纹部16旋紧至外壳2上的螺母。

在该点上，锁环26***座10内侧，如图6中示出，从螺纹部17开始前进至螺纹部16，以及至第一***表面32和33，以使得锁环26的轴线C与双头螺栓15的轴线B重合。

锁环26的表面30在***座10内侧之前没有压痕27，即，是平滑的。

更具体地，表面32和表面31的半部41被手动地***座10内侧，直到表面31与座10过盈配合。

接下来，使用合适的工具在平行于轴线C的方向上并且朝向外壳2将轴向力施加于螺纹部16上。

因此，锁环26完全***座10内侧，并且锁环26的半部40过盈地装配于座10内侧。

更具体地，锁环26***座10内侧并到达表面33容纳于座10内侧并且与壁7的轴向距离为g的位置处，如图7中所示。

考虑到缺口35，在座10内侧紧密装配的表面31使得锁环26沿周向挠曲并径向地朝向轴线C收紧。

因此，表面30被按压抵靠带齿部分19。

该压力在表面30上产生压痕27，这是由于锁环26由比制成双头螺栓15的钢软的材料制成，即，铝或镁。

此时，部分18宽松地***罩3上的座14内侧，并且螺母25被旋拧至在与外壳2的相对侧上从罩3伸出的螺纹部17上。

压痕27的槽28与带齿部分19的齿20之间的摩擦，以及表面31与外壳2上的座10之间的摩擦，防止了在将螺母25旋紧至螺纹部17或从螺纹部17旋松螺母25时双头螺栓15绕轴C相对于外壳2旋转。

需注意，一旦锁环26***座10内侧，则轴线B和轴线C就重合。

此外，在该情况下，表面31（相对于轴线B径向向外）和带齿部分19相对地渐缩，即，带齿部分19从螺纹部16向着螺纹部17渐缩，而表面31从螺纹部17向着螺纹部16渐缩。

根据本发明的锁环26和方法的优点将从以上描述中显而易见。

更具体地，锁环26一方面防止了当旋紧或旋松螺母25时双头螺栓15绕轴C旋转，且另一方面，消除了引言中描述的带齿锁定垫圈的缺点。

事实上，本申请人已观察到，即使当螺母25以其拧紧扭矩的3.5倍被旋拧时，压痕27的槽28与带齿部分19的齿20之间的摩擦，以及座10与表面31之间的摩擦，也可防止双头螺栓15的旋转，并且在座10和锁环26之间基本上不会形成相对于轴线B和C的径向松弛。

此外，在双头螺栓15损坏的情况下，可简单地通过施加足够的扭矩以旋松双头螺栓15来容易地拆卸锁环26（图9）。

在该情况下，双头螺栓15从外壳2上的螺母旋松，并将锁环26平行于轴线C地拉出座10。

此外，锁环26的制成材料与外壳2的制成材料相同，因而可防止外壳2的腐蚀。

锁环26表面31未切入外壳2上的座10的表面的事实也降低了在外壳2中形成微裂纹的风险。

鉴于这些应用中外壳2较高的成本，这些优点在飞机制造业中尤为重要。

本申请人还观察到，当更换双头螺栓15时，同一锁环26可重复使用，而不会在从座10拆卸时被损坏。

锁环26也消除了对镀镉部件（诸如引言中描述的钢制锁定垫圈）的需要，并且从而避免了镀镉废料污染环境。

显而易见，在不违背本发明范围的情况下，可对此处描述的锁环26和方法进行变换。

Claims (14)

1.一种锁环（26），用于将双头螺栓（15）固定至第一构件（2），并且其特征在于，所述锁环包括：

-第一表面（30），在面向所述锁环（26）的对称性第一轴线（C）的侧面上限定所述锁环（26）；以及

-第二表面（31），在与所述第一轴线（C）相背的侧面上限定所述锁环（26）；

其特征在于，所述第一表面（30）在***所述第一构件（2）内侧之前是平滑的；当所述第一表面（30）被推动至所述双头螺栓（15）的带齿部分（19）上时，在所述第一表面中形成带齿压痕（27）；

所述第二表面（31）为锥形且适于在使用中被过盈地推动至所述第一构件（2）的内侧。

2.根据权利要求1所述的锁环，其特征在于，所述第二表面（31）相对于所述第一轴线（C）对称。

3.根据权利要求1或2所述的锁环，其特征在于，所述第一表面（30）和所述第二表面（31）中的至少一个包括相对于所述第一轴线（C）偏离的缺口（35）。

4.根据权利要求1或2所述的锁环，其特征在于，所述缺口（35）包括切口（35），所述切口穿过所述第一表面（30）和所述第二表面（31）并相对于所述第一轴线（C）成径向。

5.根据权利要求1或2所述的锁环，其特征在于，所述切口（35）沿着所述锁环（26）的整个轴向长度延伸穿过所述第一表面（30）和所述第二表面（31）。

6.根据权利要求1或2所述的锁环，其特征在于，所述切口（35）沿着平行于所述第一轴线（C）的第二轴线（D）延伸。

7.根据权利要求1或2所述的锁环，其特征在于，所述锁环由铝或镁制成。

8.一种连接组件（1），包括：

-第一构件（2）和第二构件（3）；

-双头螺栓（15），用于连接所述第一构件（2）和所述第二构件（3）；以及

-锁环（26），用于将所述双头螺栓（15）固定至所述第一构件（2）；

其特征在于，所述锁环（26）为如权利要求1或2中所述的锁环；

所述双头螺栓（15）包括：

-第一螺纹部（16），所述第一螺纹部能够旋拧至所述第一构件（2）上以用于连接；

-第二螺纹部（17），上紧构件（25）能够旋拧至所述第二螺纹部上；

-非螺纹部分（18），介于所述第一螺纹部（16）与所述第二螺纹部（17）之间，并且在使用中所述非螺纹部分宽松地穿过所述第二构件（3）装配以用于连接；以及

-带齿部分（19）；

所述带齿部分（19）的第三表面相对于所述双头螺栓（15）的轴线（B）径向向外成锥形，并且在使用中当所述锁环（26）的与所述第一表面（30）相对的所述第二表面（31）被推动至所述第一构件（2）内侧时，所述第三表面使得在所述锁环（26）的所述第一表面（30）上形成所述带齿压痕（27）。

9.根据权利要求1或2所述的连接组件，其特征在于，所述双头螺栓（15）沿着所述轴线（B）延伸，并且，所述带齿部分（19）相对于所述轴线（B）对称。

10.根据权利要求1或2所述的连接组件，其特征在于，所述锁环（26）的所述第二表面（31）和所述双头螺栓（15）的所述带齿部分（19）的径向向外的所述第三表面相对地渐缩。

11.根据权利要求1或2所述的连接组件，其特征在于，所述第一构件（2）包括柱形座（10），所述柱形座相对于所述第一轴线（C）对称且所述锁环（26）的所述第二表面（31）被推动至所述柱形座内；

所述第二表面（31）的最大公称直径大于所述座（10）的公称直径。

12.根据权利要求1或2所述的连接组件，其特征在于，所述锁环（26）由比制成所述双头螺栓（15）的材料软的材料制成。

13.一种通过双头螺栓（15）连接第一构件（2）和第二构件（3）的方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述双头螺栓（15）的第一螺纹部（16）旋拧至所述第一构件（2）上以用于连接；

-将所述双头螺栓（15）的非螺纹部分（18）宽松地***所述第二构件（3）内侧以用于连接；以及

-将上紧构件（25）旋拧至所述双头螺栓（15）的第二螺纹部（17）上；

并且，其特征在于，包括以下步骤：

-将锁环（26）的锥形第二表面（31）过盈地***所述第一构件（2）上的座（10）内侧；以及

-将所述锁环的与所述第二表面（31）相对的平滑的第一表面（31）推动至所述双头螺栓（15）的锥形带齿部分（19）上，以便在所述第一表面（30）上形成与所述带齿部分（19）配合的带齿压痕（27）。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，***锥形第二表面的步骤包括朝向所述锁环的轴线（C）上紧所述锁环（26）的步骤。

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