CN103328835A - 自锁螺纹 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自锁螺纹(16；116)，其中在螺纹(16；116)旋拧时负载的齿侧(18；118)设有突起(20；120)。

Description

自锁螺纹
技术领域
本发明涉及一种自锁螺纹，其既可用作例如螺钉或螺栓中的外螺纹，又可用作例如螺母中的内螺纹。
对自锁螺纹连接存在很大需求。根据现有技术的紧固元件往往具有化学添加剂，其对环境造成污染，且其只允许单次紧固动作。用新紧固动作进行重新旋拧的操作是不可能的，只有通过使用新螺钉或螺母才可以进行重新旋拧紧固。
背景技术
现有技术中的其它紧固元件通过增加头部摩擦力例如借助于位于螺钉头部工件侧下表面上的肋来产生其紧固效果。然而，相对位置往往存在很大程度的机械损伤。此外，例如由于振动或由于温度波动，头部支撑件的错移会进一步减弱紧固效果。基于该现有技术，本发明的目的是提供一种自锁螺纹，其既不需要化学添加剂，也不会给相对螺纹造成塑性变形，也不会给头部支撑件造成损坏。根据本发明，该连接在任何时候都可拆卸，且能够在任何时候再次旋拧并具有完整的紧固效果。
发明内容
根据本发明，该目的由一种自锁螺纹实现，在该自锁螺纹中螺纹旋拧时负载的齿侧设有突起。
优选的是所述突起在每一圈螺纹的仅仅一部分或多个短的部分上延伸。由此防止过于强大的夹紧作用，否则由于该过于强大的夹紧作用而不可能进行连接的重新旋拧。
为了简化生产，优选的是突起构造成具有圆弧形的横截面。
如果希望只有在拧紧螺纹连接时才进行螺纹自锁动作，对于突起高度而言优选的是选择成：当螺纹拧入时，突起还没有进入与相对螺纹的齿侧力传递地接合状态，而是只有当螺纹被拧紧时才进入与相对螺纹的齿侧力传递地接合状态。在此之前，螺纹可自由旋转，其原因在于当正确地选择突起高度时，相对螺纹提供足够的游隙。
然而，根据本发明，夹紧动作也可以在螺钉或螺母到达止动部之前产生，例如以便提供可活动的但不可拆卸的连接。在这种情况下，优选在螺纹的特定位置处给螺纹的两个齿侧的每一齿侧都设置突起。从而甚至当通过拧紧螺纹没有形成预紧时夹紧动作肯定会发生。以这种方式，相对螺母可被省去。
为了防止螺纹过早夹紧，突起优选构造成在螺纹的拧入方向上渐细且具有倒圆的顶端。
附图说明
下面参照附图中所示的实施例对本发明进行更详细的说明，其中：
图1示出根据本发明的具有外螺纹的螺钉；
图2示出根据本发明的具有内螺纹的螺母；
图3示出根据本发明的外螺纹位于工件的内螺纹内的螺纹连接；及
图4示出具有根据本发明的内螺纹的螺母与市售螺钉的螺纹连接。
具体实施方式
图1示出螺钉10的三维视图，该螺钉具有头部12和具有根据本发明的外螺纹16的杆14。根据本发明，螺纹在螺纹拧紧时受力的齿侧设有突起20，该齿侧也就是在本实施例中外螺纹16的齿侧18，该齿侧在图1中朝上指向，而突起20在相应螺纹圈的有限弯曲部分上延伸而进入到螺纹圈内。在本实施例中，这些突起20分别隔开大约120°，也就是说，一圈螺纹具有三个突起20。突起总共覆盖整圈螺纹的大约1/3。突起构造成在旋转方向上急剧地渐细且具有倒圆的顶端，从而以圆弧形的横截面拱起。
图2示出根据本发明具有内螺纹116的螺母100。在这种情况下，在螺母拧紧时受力的齿侧118也带有突起120，在这种情况下，突起120也在整圈螺纹的仅仅较短部分上延伸。在该实施例中，在一圈螺纹内仅仅设置两个相互对置的突起，且在这种情况下，突起覆盖小于1/8的整圈螺纹。
图3示出了具有根据本发明的外螺纹16的螺钉10拧入工件30内且拧紧时的状态，通过螺钉10紧固的另一工件40位于螺钉10的头部(未示出)和工件30之间。在该详细的图示中，可以特别清楚地看出突起20如何布置在外螺纹16承受负载的齿侧18上。这种情况下，可以特别清楚地看出突起20的确切结构。这些突起具有圆弧形的横截面且至少在螺钉10的拧入方向上渐细且以圆化的顶端22终止。
在示出螺钉10已被拧紧到工件30内之后状态的图3的下部区域中，可以非常清楚地看出工件30内相对螺纹32的受力齿侧如何由于拧紧力而发生变形。
只要螺钉仍在被拧入的过程中，也就是，不施加任何预紧力到第二工件40上，则螺纹16和32之间的游隙足以使得螺钉10能够在突起20没有在螺纹32的相对齿侧处进入与其接合的状态的情况下而自由地转动。然而，当螺钉10接着被拧紧时，如图3所示，图3中螺钉10的螺纹16的上齿侧18压靠图3中工件30中的相对螺纹32的下齿侧。由此在工件30中导致相应的变形，根据本发明，该变形仅仅是与图3中突起20相对的相对螺纹32的向下指向齿侧的区域中的弹性变形而非塑性变形。相应的弹性变形由工件30中的张力线34指示。能够使得螺钉螺纹16容易地拧入到工件30的内螺纹32内的间隙36现在已经通过螺钉10的拧紧而完全地向下移动。
图4示出根据本发明的螺母100与市售螺钉10′的螺纹连接。为了简化附图，没有示出夹紧在螺钉10′的头部12′和螺母100之间的工件。然而示出了螺纹连接的拧紧状态。
在该图中，以横截面示出螺钉10′和螺母100两者的每一个。可以清楚地看出位于螺母螺纹116的螺纹圈上的突起120如何给螺钉螺纹16′(在该情况下受力)的齿侧带来弹性变形。相应的弹性变形由应力线134指示。
因此，如上文参照附图所解释的那样，当相应的螺纹连接被拧紧以及由此通过相对螺纹的齿侧的部分弹性变形而施加相应的预紧力时，执行根据本发明的自锁螺纹的紧固。由于该弹性变形，在相对螺纹的受力齿侧处产生弹簧效应。因此，根据本发明的螺纹连接受到保护以防止通过变形而被释放。
根据本发明的突起20弹性地安置在相对螺纹内。当连接被释放时，必须克服附加的释放扭矩，该附加的释放扭矩由突起20弹性地安置在相对螺纹内而产生。这种“弹性啮合作用”确保连接被释放时对相对螺纹不造成损坏。因此，该连接可在任何时候在无需使用新组件的情况下重新旋拧，并再次被释放和旋拧多次。
因此有利的是，在此描述的自紧固螺纹以如此的方式紧固螺纹连接以至于不需要化学添加剂，以及对于螺纹不会发生永久的塑性变形或对于头部支撑件不会造成损坏。该连接可以在任何时候释放，并可以在任何时候重新旋拧并具有完全的紧固效果。
因此根据本发明的紧固原理基于相对螺纹的齿侧的弹性变形能力。根据本发明的自锁螺纹根据本发明部分地或根据不同的应用具有在螺纹整个长度上的特定构造的突起20。
取决于当螺纹连接拧紧时的预紧力所预期的负载，那些突起可设置到相应螺纹的上侧上或下侧上。如果希望螺纹在特定的拧入深度下不管预紧力而以自锁方式紧固，突起可设置到螺纹相应区域内的两个齿侧上。然后，这些突起相对于彼此作用，且在出于紧固目的的拧紧过程中不需要预紧力。以这种方式，松动的螺纹连接(例如趋于保持可活动的组件的松动螺纹连接)也可被紧固以便防止被旋转打开。因此，根据本发明的该解决方案使得两个螺母的锁定多余。
根据本发明，突起20以如此的方式构造以至于当螺纹拧入时突起在相对螺纹内不会造成任何永久性的机械变形。如果希望仅仅在由预紧力拧紧螺纹连接之后才紧固螺纹，那么希望突起20的高度以如此的方式构造以至于在无需附加扭矩的情况下就能够拧入至远达头部支撑件的位置。
因为螺纹目前通常是铣制或轧制的，所以根据本发明提供的具有突起20、120的螺纹的制备在现今不成问题。因此适于突起20的相应凹部在铣制或轧制工具中只需要提供一次即可。因此，也可以在螺纹被铣制或轧制时制备这些突起，而无需任何额外的复杂处理。

Claims (6)

1.一种自锁螺纹(16；116)，其特征在于，该自锁螺纹在螺纹(16；116)旋拧时负载的齿侧(18；118)设有突起(20；120)。
2.根据权利要求1所述的自锁螺纹(16；116)，其特征在于，所述突起(20；120)在每一圈螺纹的仅仅一部分或多个短的部分上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的自锁螺纹(16；116)，其特征在于，所述突起(20；120)具有圆弧形的横截面。
4.根据权利要求1、2或3所述的自锁螺纹(16；116)，其特征在于，所述突起(20；120)的高度选择成当螺纹(16；116)拧入时，所述突起(20；120)还没有进入与相对的螺纹(32)的齿侧的力传递地接合状态，而是只有当螺纹(32)被拧紧时才进入与相对螺纹(32)的齿侧的力传递地接合状态。
5.根据权利要求1、2或3所述的自锁螺纹(16；116)，其特征在于，在螺纹的特定位置处，螺纹的两个齿侧的每一齿侧都设有突起。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的自锁螺纹(16；116)，其特征在于，突起(20；120)构造成在螺纹的拧入方向上渐细且具有倒圆的顶端(22)。
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