CN113950582A - 紧固装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于紧固构件(12)的螺母(1)。所述螺母(1)包括主体(2)，所述主体通过基面(3)、顶面(4)和在其之间延伸的外侧面(6)形成。所述基面(3)的面积大于所述顶面(4)的面积。所述外侧面(6)至少局部地包括表面结构，所述表面结构适合于与构件(12)的预设的面共同作用地实现预设的摩擦，所述摩擦大于在平滑的表面的情况下的摩擦。所述基面(3)具有基本上平滑的表面。所述主体(2)包括孔(8)，所述孔从所述顶面(4)起至少部分地在顶面(4)与基面(3)之间延伸并且具有预设尺寸的内螺纹(10)。

Description

紧固装置和制造方法

技术领域

本发明涉及一种紧固装置，其具有螺母或螺栓头，螺母或螺栓头具有主体，所述主体包括基面、顶面和外侧面，本发明还涉及一种螺母或螺栓头的制造方法。

背景技术

从现有技术已知一种螺母，所述螺母具有带有内螺纹的孔和棱柱形的外轮廓。通过棱柱形的外轮廓可以将工具例如扳手安置到螺母上，以便将扭矩施加到螺母上以用于紧固。在此但是需要螺母随时可触及，使得也可以安置工具。

CN201851466描述一种具有孔的螺母，所述孔具有内螺纹。螺母具有锥形的外轮廓并且因此可以完全下沉在构件中。但是在此，螺母在螺母的上侧上包括留空部，以便确保工具的可触及性，以便可以紧固螺母。

发明内容

本发明所基于的目的是，提出一种螺母，所述螺母可以无工具地紧固以用于紧固构件。

所述目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中说明。

根据第一方面，本发明的特征在于一种用于紧固构件的螺母或螺栓头。螺母在下文中同义地也用于螺栓头，因为也可以在螺栓头的情况下实现本发明的优点。螺母或螺栓头包括主体，所述主体通过基面、顶面和在其之间延伸的外侧面形成。基面的面积大于顶面的面积。在此，外侧面可以至少局部地具有表面结构，所述表面结构适合于与构件的预设的面共同作用实现预设的摩擦，其中所述摩擦大于在外侧面的平滑的表面的情况下的摩擦。基面具有基本上平滑的表面。优选地，在螺母的情况下，孔从顶面起并且至少部分地在顶面与基面之间延伸并且包括预设尺寸的内螺纹。

这种螺母或这样构成的螺栓头具有如下优点：设置在构件的相对应地构成的下沉部例如沉孔中，形成与构件齐平的表面。在此，螺母或螺栓头的基面优选地形成所述齐平的表面的一部分并且顶面朝向下沉部。此外，由于螺母或螺栓头的外侧面的表面结构，在表面结构与下沉部的面之间得出摩擦。所述摩擦在借助于合适的螺栓紧固期间引起摩擦扭矩，所述摩擦扭矩与螺栓的作用于螺母的拧紧扭矩反向作用，使得螺母不“一起旋转”，并且反之亦然。于是，这能够实现螺栓的紧固，而不必在螺母上和在螺栓头上安置工具。

主体具有在基面与顶面之间延伸的外侧面。外侧面在纵截面中观察在基面与顶面之间具有直线的或弯曲的延伸。

基面和顶面的平面优选地平行延伸。

螺母或螺栓头的主体例如可以由金属，例如不锈钢、黄铜、铝或其他金属或金属合金构成。但原则上，主体也可以由对于构件的相应紧固需要的或合适的任何其他材料制造。

孔总是从顶面开始。在此，孔可以完全延伸穿过主体或替选地作为盲孔仅部分地延伸穿过主体。优选地，孔从顶面的中点起在顶面的法向上朝向基面延伸。内螺纹例如实施为公制ISO螺纹。但也可以对应于另一标准或自由地设计。

基面具有基本上平滑的表面。“基本上”在该情况下意味着，在连续的孔贯穿主体的情况下，仅仅孔开口在基面中作为“干扰”平滑的表面的凹部存在，但是除此之外基面具有平滑的表面。如果孔从顶面起仅部分地延伸穿过主体，则基面具有连续平滑的表面。

平滑的表面在该情况下意味着，表面不具有可见的***部或凹部。

在第一方面的螺母或螺栓头的一个有利的设计方案中，主体具有截锥体形的轮廓。在所述设计方案中，螺母或螺栓头的基面对应于截锥体形的主体的基面并且螺母或螺栓头的顶面对应于截锥体形的主体的顶面。

在第一方面的螺母或螺栓头的另一有利的设计方案中，表面结构构成为，使得外侧面至少部分地具有齿部，所述齿部从外侧面的表面伸出。在此，齿部的外侧型廓可以尖锐地、锋利地或以其他方式提高摩擦值地构成。外侧面上的齿部优选地也延伸成，使得外侧型廓的延伸至少部分地在顶面与基面之间取向从而可以与由要紧固的螺栓的拧紧扭矩引起的可能旋转反向作用。

原则上，外侧面的表面结构实施成，使得外侧面具有从外侧面的表面伸出的***部，例如尖角、齿、楔、斜坡、凹槽、沟槽、缝隙等。如此由外侧面的该表面结构与构件的相关联的下沉面共同作用产生高摩擦值。

在第一方面的螺母或螺栓头的另一有利的设计方案中，表面结构至少设置在与基面相邻的外侧面的区域中。这在如下情况下具有优点：螺母或螺栓头引入到下沉部中以用于紧固，下沉部的面张开的角度小于外侧面之间的角度。即在这种情况下，如果螺母或螺栓头设置在下沉部中以用于紧固，则优选地外侧面的实施有表面结构的区域首先接触下沉面。即使其余外侧面不设计成具有表面结构，也可以在还未紧固的状态中已经实现在下沉部与外侧面之间的高摩擦，使得在紧固期间不需要使用工具用于反向保持螺母或螺栓头。

在第一方面的螺母或螺栓头的另一有利的设计方案中，外侧面的表面结构构成为覆层。这提供为侧面设有增大摩擦的表面结构的特别简单的可行性。

根据第二方面，本发明的特征在于用于将构件与棱台形的主体紧固的螺母或螺栓头，所述主体通过基面、顶面和在其之间延伸的外侧面形成。外侧面具有至少三个棱边。基面的面积大于顶面的面积。在螺母的情况下，主体还包括孔，所述孔从顶面起至少部分地在顶面与基面之间延伸并且具有预设尺寸的内螺纹。

在此，下沉部可以类似于截锥体形的螺母或螺栓头构成。与根据第一方面的螺母或螺栓头相比，在主体是棱台形的情况下，不一定需要外侧面的提高附着的表面结构。更确切地说，作为棱台的形状由于至少三个棱边已经能够实现螺母或螺栓头与下沉部之间的这种共同作用，使得在紧固期间不需要工具。

相应的棱边优选地从基面起朝向顶面延伸。

内螺纹例如可以实施为公制ISO螺纹，替选地但也对应于另一标准或自由地设计。

在根据第一或第二方面的螺母或螺栓头的另一有利的设计方案中，在纵截面中，外侧面的延长部围成大于等于60°的角度。这具有如下优点：外侧面的与下沉部在紧固状态中共同作用的面尽可能大。从中产生在紧固状态中作用于构件的大的面。在此，力经由外侧面的更大的面分布到构件上进而在紧固的或负荷的状态中减小作用于构件单位面积上的负荷。

还在如下情况下得出另一优点：螺母引入到下沉部中用于紧固，下沉部的角度具有小于外侧面的角度的值。即在这种情况下，外侧面的与主体的中轴线相对远地间隔开的区域首先接触下沉部。由所述间距产生的杠杆作用与由摩擦产生的摩擦力共同作用引起摩擦扭矩，所述摩擦扭矩有效地与通过要紧固在螺母中的螺栓引起的拧紧扭矩反向作用。由此可以在紧固期间防止螺母一起旋转，而不需要用于反向保持螺母的工具，或反之亦然。

在第一或第二方面的另一有利的设计方案中，螺母或螺栓头的主体具有多个缝隙，所述缝隙分别至少伸入到外侧面和基面中。在此，缝隙彼此间隔开，使得在螺母或螺栓头紧固期间在外侧面的与基面相邻的区域中产生作用于构件的弹性作用。所述设计方案也在如下情况下具有优点：螺母或螺栓头引入到下沉部中以用于紧固，所述下沉部的角度小于外侧面的角度。即在这种情况下，优选地外侧面的附带弹性作用的区域首先接触构件的下沉面。由此，螺母或螺栓头的所述区域的由弹性作用产生的弹性变形也可以具有增大摩擦的作用。与表面结构组合，弹性作用已经在还未紧固的状态中引起下沉部与外侧面之间的摩擦，使得在紧固期间不需要工具。也可以在紧固状态中在螺母或螺栓头与下沉部之间在缝隙的区域中借助于缝隙实现夹紧作用。这可以有效地防止螺母或螺栓头在构件负荷期间的无意松开，例如“晃松”。

在第一或第二方面的另一有利的设计方案中，主体在顶面的区域中和/或在外侧面的与顶面相邻的区域中至少部分地具有粘接剂或粘接元件。这具有如下优点：螺母或螺栓头可以置入到对应的下沉部中并且借助于粘接剂和/或借助于粘接元件留在所述下沉部中，而不必至少部分地拧入螺栓。这能够实现仅经由一侧紧固构件，而不必在另一侧上固定螺母或螺栓头。因此，一侧紧固也是可行的。

根据第三方面，本发明的特征在于一种紧固装置，其具有根据第一或第二方面的螺母或螺栓头并且具有下沉部。下沉部设置在要紧固的构件的表面中。下沉部的形状与螺母或螺栓头的主体的形状相对应。螺母或螺栓头在紧固状态中设置在下沉部中，使得螺母或螺栓头的基面与构件的表面齐平。因此在所述设置中，螺母或螺栓头的任何元件都不从要紧固的构件的表面伸出。

下沉面的平滑的表面在该情况下意味着，所述平滑的表面不具有可见的***部或凹部。下沉部的下沉面可以在此具有平滑的表面。但是原则上，粗糙化的表面也是可行的，以便增加下沉面与外侧面之间的摩擦。

在紧固装置的一个有利的设计方案中，下沉部的形状与螺母或螺栓头的形状相对应，使得在纵截面中通过下沉部的面的延长部形成的角度小于螺母或螺栓头的外侧面的角度。这具有如下优点：外侧面的实施有表面结构的区域优选地首先接触下沉部的与基面相邻的壁。从中，在基面的俯视图中产生在主体的中轴线与外侧面的作用区域之间的大的径向间距。通过所述大的间距产生大的杠杆作用并且从中与由摩擦产生的摩擦力共同作用产生充分大的摩擦扭矩，所述摩擦扭矩在紧固期间与螺栓在螺母中的拧紧扭矩反向作用，并且反之亦然。这允许也在无工具的情况下紧固螺母或螺栓头。优选地，外侧面的角度比下沉部的角度大1°至5°。

在紧固状态中，由所述紧固装置也产生螺母或螺栓头与下沉面之间的夹紧作用，所述夹紧作用可以有效地防止无意松开。

根据第三方面，外侧面的特征在于用于紧固构件的螺母或螺栓头。术语“螺母”在下面也用于代表螺栓头，因为在螺栓头的情况下也同样可以利用本发明的优点。螺母包括主体，所述主体通过基面、顶面和在其之间延伸的外侧面形成。基面的面积大于顶面的面积。主体包括孔，所述孔从顶面起至少部分地在顶面与基面之间延伸。在螺母的情况下，设有预设尺寸的内螺纹。基面以相对于基面的中点的预设的径向间距关联有环形留空部，所述环形留空部在基面的俯视图中平行于基面的外棱边延伸。

这种螺母或这种螺栓头具有如下优点：设置在构件的相对应地构成的下沉部例如沉孔中，无工具紧固是可行的。

在此，螺母的基面优选地形成构件的表面的一部分并且顶面朝向下沉部。

主体具有在基面与顶面之间延伸的外侧面。外侧面在纵截面中观察在基面与顶面之间具有直线的或弯曲的延伸。

基面和顶面的平面优选地平行延伸。

螺母或螺栓头的主体例如可以由金属，例如不锈钢、黄铜、铝或其他金属或金属合金构成。但原则上，主体也可以由对于构件的相应紧固需要的或合适的任何其他材料制造。

孔总是从顶面开始。在此，孔可以完全延伸穿过主体或替选地作为盲孔仅部分地延伸穿过主体。优选地，孔从顶面的中点起在顶面的法向上朝向基面延伸。内螺纹例如实施为公制ISO螺纹。但也可以对应于另一标准。

环形留空部具有预设的宽度和深度并且优选地与基面的中点同心地设置。在螺母或螺栓头紧固在相关联的下沉部中期间，留空部在主体的在俯视图中与留空部与基面的外棱边之间的区域相关联的外部区域中引起弹性变形。所述弹性变形引起外侧面与下沉面之间的夹紧作用进而提高所述面之间的摩擦。由此产生摩擦扭矩，所述摩擦扭矩与螺栓在紧固期间作用于螺母或螺栓头的拧紧扭矩反向作用，使得螺母或螺栓头不“一起旋转”。这能够实现螺栓的紧固，其中工具仅必须安置在螺栓头上或螺母上。

在第三方面的一个有利的设计方案中，在俯视图中，留空部的朝向基面的中点的内棱边具有相对于螺纹外线预设的径向间距。螺纹外线与内螺纹的公称直径相关联。也就是说在螺纹外线的相对置的点之间经由中点预设公称直径。在该情况下，内螺纹的公称直径或也为外直径理解为螺纹几何形状的最大直径，所述最大直径实施为在主体中的内螺纹。通过螺纹外线与留空部之间的预设的间距可以确保在主体中内螺纹包括尽可能多的螺距，使得借助于螺母可靠地紧固构件是可行的。

在第三方面的另一有利的设计方案中，主体具有多个缝隙，所述缝隙分别至少伸入到外侧面和基面中。在此，缝隙彼此间隔开，使得在螺母或螺栓头紧固期间在外侧面的与基面相邻的区域中产生弹性作用。所述设计方案在如下情况下具有优点：螺母或螺栓头引入到下沉部中以用于紧固，所述下沉部的角度小于外侧面的角度。即在这种情况下，优选地外侧面的附带缝隙的区域首先接触构件的下沉面，由此主体的设置在缝隙之间的另外也称为齿的区域优选地弹性变形。螺母或螺栓头的所述区域中的所述弹性变形具有增大摩擦的作用进而允许无工具紧固。此外，可以在紧固状态中在螺母或螺栓头与下沉部之间在缝隙的区域中借助于缝隙实现夹紧作用。这可以有效地防止螺母或螺栓头在构件的动态负荷期间的无意松开，例如“晃松”。

缝隙可以直线地、弯曲地或彼此和/或相对于螺栓或螺母的轴线倾斜地构成。齿可以具有不同的和/或沿着缝隙径向和/或切向变化的厚度。

在第三方面的另一有利的设计方案中，多个缝隙在基面的俯视图中伸展直至留空部的背向基面的中点的外棱边。齿是主体的部分。齿在留空部的区域中空着并且仅在留空部下方的区域中耦联。例如，借助于钻孔机、铣削装置、通过冲压或利用借助于压力机例如冲击压力机的冲头来制造留空部。因此根据预设留空部的深度，可以预设弹性作用从而预设齿的弹性变形的特性。螺母或螺栓头的主体中的留空部越深地构成，则相关联的弹性常数越小。弹性特性也与齿的数量相关。

在第三方面的另一有利的设计方案中，与留空部相比，多个缝隙在螺母或螺栓头的侧视图中从基面起更大程度地朝向顶面伸到主体中。这意味着，相应的缝隙从基面起与留空部的最深点相比更深地伸入到主体中。由此也可以影响弹性作用的特性。相应的缝隙从基面起朝向顶面越深地或越大程度地伸到主体中，则相关联的弹性常数越小。

在第三方面的另一有利的设计方案中，主体在顶面的区域中和/或在外侧面的与顶面相邻的区域中至少部分地具有粘接剂或粘接元件。螺母或螺栓头可以借此置入到对应的下沉部中并且留在所述下沉部中，而不必将其保持或不必将螺栓至少部分地拧入到螺母中。这能够实现仅经由一侧紧固构件。

在第三方面的另一有利的设计方案中，留空部在横截面中具有矩形的、梯形的或三角形的形状。由此可以影响与齿相关联的弹性作用的特性。

根据第四方面，本发明的特征在于一种紧固装置，其具有根据第三方面的螺母或螺栓头并且具有下沉部。下沉部设置在要紧固的构件的表面中。下沉部的形状与螺母或螺栓头的主体的形状相对应。螺母或螺栓头在紧固状态中设置在下沉部中，使得螺母或螺栓头的基面与构件的表面齐平。在所述设置中，因此螺母或螺栓头的任何元件都不从要紧固的构件的表面伸出。下沉部的下沉面可以在此具有平滑的表面。但是原则上，粗糙化的表面也是可行的，以便进一步增加下沉面与外侧面之间的摩擦。

在第四方面的一个有利的设计方案中，下沉部的形状与螺母或螺栓头的形状相对应，使得在纵截面中通过下沉部的面的延长部形成的角度小于螺母或螺栓头的外侧面的角度。这具有如下优点：优选地主体的借助于留空部影响的从而可弹性变形的区域首先接触下沉面。从中，在基面的俯视图中得出主体的中轴线与主体的可弹性变形的区域之间的大的径向间距。通过所述大的间距产生大的杠杆作用并且从中与主体的可弹性变形的区域的弹性作用共同作用产生充分大的扭矩，所述扭矩在紧固期间与螺栓在螺母中的拧紧扭矩反向作用。这允许螺母或螺栓头的无工具紧固。优选地，外侧面的角度比下沉部的角度大1°至5°。

根据第五方面，本发明的特征在于一种用于制造根据第三方面的螺母或螺栓头的方法，其中在螺母的主体的基面中钻孔、冲压、挤压、锯开或铣削环形留空部，使得所述环形留空部在基面的俯视图中平行于基面的外棱边延伸。但留空部也可以是多边形，尤其六角形。

此外，在如下情况下是有利的：螺母具有颈部，所述颈部在其顶面处具有螺纹扩展部。以这种方式，能够延长螺纹以用于连接的更高强度。所述颈部可以具有例如用于密封件的凹槽。颈部可以引入到连接于下沉部的孔中。因此刚好利用密封环实现定位以用于后续安装。

在第三方面的一个有利的设计方案中，在主体中锯开、挤压或铣削多个缝隙，使得相应的缝隙伸入到基面和外侧面中。

附图说明

本发明的其他优点和特征由对现今优选的实施方式的示例性描述得出。附图示出：

图1a、图1b示出螺母，

图2示出具有下沉部的螺母

图3示出下沉部中的螺母，

图4a、图4b示出在不同的角度下的下沉部中的螺母，

图5a、图5b示出具有缝隙的螺母，

图6a、图6b示出螺母，

图7、图8示出螺母的立体示图，

图9、图10示出螺母和下沉部，

图11a、图11b示出在不同的角度下的下沉部中的螺母，

图12示出具有缝隙的螺母，

图13示出工具，

图14示出具有工具容纳部的螺母，

图15示出具有延长部的螺母，

图16示出具有延长部和工具容纳部的螺母，

图17示出具有螺栓头的螺栓，

图18示出带有螺栓的工具，以及

图19示出工具。

具体实施方式

在附图中使用相同的附图标记用于相同的或至少相似的元件、部件或方面。应指出，以下描述的实施方式仅仅示出本发明的可能实施变型方案的有限选择并且仅仅视为解释性的。尤其可以将各个实施方式的特征以合适的方式彼此组合，对于本领域技术人员而言，以在此明确示出的实施变型方案可以看到大量不同的实施方式作为明显公开。

图1a在纵截面中示出螺母1，所述螺母具有主体2。主体2具有基面3和顶面4以及在其之间延伸的外侧面6。与顶面4相比，基面3在此具有更大的面积。基面3的平面平行于顶面4的平面延伸。螺母1的主体2优选地具有截锥体形的形状。

主体2还包括延伸穿过主体的孔8，所述孔具有预设尺寸的内螺纹10，例如尺寸M8的公制螺纹。优选地，孔8从顶面4的中点起在相对于顶面4的平面的法向上延伸。原则上，孔8但也可以以不同方式延伸。替选地，如在图1b中示出的那样，孔8但也可以作为盲孔从顶面4起仅部分地延伸穿过主体2。这具有如下优点：螺母1的基面3具有平滑的表面，而在构成为完全孔的延伸穿过主体2的孔8的情况下(参见图1a)在基面3上存在孔8的至少一个孔开口。

在纵截面中观察，外侧面6的侧部的延长部围成角度α。所述角度α优选地具有大于等于60°的值，例如90°。

外侧面6在纵截面中观察优选地在基面3与顶面4之间直线延伸。原则上，弯曲的延伸但也是可行的。

外侧面6至少部分地具有增大摩擦的表面结构，例如齿部。通过所述表面结构与要紧固的构件12的下沉部16的下沉面17(参见图2和图3)的共同作用产生摩擦，所述摩擦防止在紧固期间螺母1一起旋转。这能够实现螺母1的无工具紧固，使得在螺母1的基面3上不必设有凹槽或***部以用于安置工具，例如螺丝刀。表面结构原则上也可以具有不同于齿部的另一设计方案。表面结构也可以借助于外侧面6的覆层实施。

主体2可以在顶面4的区域19中和/或在外侧面6的与顶面4相邻的区域中具有粘接剂，例如金属粘接剂，或具有粘接元件，例如胶带。

螺母1的主体2例如由金属或金属合金制成，但是替选地也可以由其他材料例如塑料制造。

在图2中，除了螺母1之外也示出相配的下沉部16。下沉部16引入要紧固的构件12的表面14中并且具有角度β，所述角度通过下沉部16的下沉面17围成(在纵截面中)。角度β在所述实施例中与螺母1的角度α相一致，例如为90°。

螺母1设置在下沉部16中，在该情况下代表紧固装置11。

在图3中示出紧固状态中的紧固装置11。在所述状态中，螺母1的基面3与构件12的表面14形成无干扰的梯级部或***部的平坦表面。只有螺母1的孔8的孔开口可以在此表现为“干扰的”凹部。如果孔8从顶面4起仅部分地延伸穿过主体2，则构件12的表面14和螺母1的基面3构成为无梯级部或***部或凹部。

如果螺母1设置在下沉部16中，则设置在螺母1的主体2与下沉部16之间的区域19中的粘接剂或粘接元件能够实现粘接，使得即使没有螺栓至少部分地拧入，仍然将螺母1保持在下沉部16中。这在仅能够从一侧紧固构件12的情况下是特别有用的。

在图4a中示出具有螺母1和构件12的紧固装置11。构件12的表面14具有下沉部16，螺母1在还未紧固的状态中设置在下沉部中。螺母1具有外侧面6的与螺母1的基面3相邻的区域20。仅所述区域具有增大摩擦的表面结构。还可看出，下沉面17的角度β小于螺母1的外侧面6的角度α。例如，外侧面6的角度α取91°的值，而下沉面17的角度β取90°的值。优选地，外侧面6的角度α比下沉面17的角度β大1°至5°。因此，仅外侧面6的实施有表面结构的上部的区域20在接触区域18中接触下沉部16的下沉面17。

在图4b中在基面3的俯视图中示出图4a的紧固装置11。优选地，螺母1具有截锥体形的轮廓进而在俯视图中具有圆形的形状。外侧面6与下沉面17之间的接触区域18在此示出为虚线圆。孔8也示出为圆周线。

在螺栓(未示出)紧固在螺母1中期间，所述螺栓经由杠杆L_T作用将拧紧力F_T施加到螺母1上。从中产生相应的拧紧扭矩。摩擦力F_FR经由杠杆L_FR作用以及从中产生的摩擦扭矩与所述拧紧扭矩反向作用。摩擦力F_FR在此在螺母1与下沉部16之间的接触区域18中起作用。由于外侧面6的表面结构的设计方案，摩擦扭矩与通过螺栓引起的拧紧扭矩反向作用，使得在螺母1紧固期间不需要用于反向保持的工具。

在图5a中示出螺母1的两个立体示图。相应的螺母1包括多个缝隙22，所述缝隙分别伸入到基面3和外侧面6中。

在图5b中在纵截面中示出下沉部16中的具有缝隙22的螺母1。虽然在图5b中仅是简略的，然而缝隙22优选完全地沿着螺母1的环周以相同间距分布。

在图5b中也示出下沉部16的角度β小于螺母1的外侧面6的角度α。由此，仅具有缝隙22的外侧面6的上部区域接触下沉部16的面。

缝隙22引起至少在轴向方向上的弹性作用。由此，螺母1的所述区域的由弹性作用产生的弹性变形也可以发挥外侧面6的作用于下沉面17的增大摩擦的作用。与外侧面6的表面结构组合，弹性作用已经在还未紧固的状态中引起下沉部16与外侧面6之间的摩擦，使得在紧固期间不需要工具。也可以在紧固状态中在螺母1与下沉部16之间在缝隙22的区域中借助于缝隙22实现夹紧作用。这可以有效地防止螺母1在构件12负荷期间的无意松开，例如“晃松”。

除了截锥体形的轮廓之外，螺母的主体也可以具有棱台形的轮廓，所述棱台形的轮廓具有多个棱边，所述棱边分别在外侧面的不同区域中从基面起至少部分地朝向顶面延伸。在此，具有棱台形的轮廓的螺母可以具有也可用于具有截锥体形的轮廓的螺母的所有特征。棱台形的螺母也可以紧固在与截锥体形的螺母相对应的锥形下沉部中。在这种情况下，但是可以对于具有棱台形的轮廓的螺母省去外侧面的表面结构，因为实施为棱台的螺母的棱边在紧固期间接合到下沉部的下沉面中，使得在紧固期间不需要工具。

附加地，螺母可以在孔中也具有呈塑料环形式的螺栓锁止装置。螺栓锁止装置在此优选地从顶面起设置在上部区域中，即设置在与基面相关联的区域中。螺栓锁止装置在紧固状态中防止旋入到螺母中的螺栓旋松进而防止无意松开。

图6a在纵截面中示出具有主体2的螺母1。主体2具有基面3和顶面4以及在其之间延伸的外侧面6。与顶面4相比，基面3在此具有更大的面积。基面3的平面平行于顶面4的平面延伸。螺母1的主体2优选地具有截锥体形的形状。

主体2还包括穿过其延伸的孔8，所述孔具有预设尺寸的内螺纹10，例如尺寸M8的公制螺纹。优选地，孔8从顶面4的中点起在顶面4的平面的法向上延伸。原则上，孔8但也可以以不同方式延伸。替选地，如在图6b中示出的那样，孔8但也可以作为盲孔从顶面4起仅部分地延伸穿过主体2。

此外，主体2关联有留空部5。所述留空部从基面3起朝向顶面4延伸并且具有预设的深度H。优选地，留空部5围绕基面3的中点MG环形地设置并且平行于基面3的外棱边AK延伸。

在纵截面中观察，外侧面6的侧部的延长部围成角度α。所述角度α优选地具有大于等于60°的值，例如为90°。

外侧面6在纵截面中观察优选地在基面3和顶面4之间直线式延伸。原则上，但也可以弯曲的延伸。

主体2可以在顶面4的区域19中和/或在外侧面6的与顶面4相邻的区域中具有粘接剂，例如金属粘接剂，或具有粘接元件，例如胶带。

螺母1的主体2例如由金属或金属合金制成，但是替选地也可以由其他材料例如塑料制造。

在图7和图8中分别在空间视图中示出螺母1。在此，基面3具有留空部5，所述留空部围绕基面3的中点MG环形地延伸并且在此具有大于内螺纹10的公称直径的直径。留空部5平行于基面3的外棱边AK延伸。留空部5在主体2的径向方向上具有预设的宽度并且在横截面中具有矩形的形状。留空部的内棱边朝向基面3的中点MG，而外棱边是远离的从而与留空部5的背向中点MG的棱边相关联。

此外，在图7和图8中示出多个缝隙22。缝隙22相同地构成并且不仅伸入到外侧面6中而且也伸入到基面3中。在两个缝隙22之间分别形成齿24。每个齿24以其上侧形成基面3的一部分，以第一侧形成留空部5的外棱边的一部分并且以相对置的第二侧形成外侧面6的一部分。齿24是螺母1的主体2的部分。

与留空部5相比，缝隙22可以在外侧面6的俯视图中从基面3起更大程度地朝向顶面4到达到主体2中(参见图8)。也就是说与留空部5的深度H相比，缝隙22可以以深度差D更深地设置到主体2中。由此，齿24使留空部5的区域露出并且仅在留空部5下方的区域中耦联在主体2上。因此，取决于留空部5在主体2中的深度H和/或取决于深度差D的预设，可以预设齿24的弹性变形的特性。

在另一实施方式中，虽然螺母1可以对应于图7和图8中的设计方案包括留空部5，但是实施成无缝隙22和齿24。

在图9中，除了螺母1之外也示出合适的下沉部16。下沉部16引入在要紧固的构件12的表面14中并且具有角度β，所述角度通过下沉部16的下沉面17(在纵截面中)围成。角度β在所述实施例中与螺母1的角度α相一致，例如为90°。

螺母1设置在构件12的下沉部16中，在该情况下代表紧固装置11。

在图10中示出紧固装置11。在所述状态中，螺母1的基面3与构件12的表面14一起形成齐平的表面。仅螺母1的孔8的孔开口和留空部5在所述实施例中表现为凹部。如果孔8从顶面4起实施为盲孔，则仅仅环形留空部5构成为凹部。

如果螺母1设置在下沉部16中，则设置在螺母1的主体2和下沉部16之间的区域19中的粘接剂或粘接元件能够实现粘接，使得即使没有螺栓至少部分地拧入，仍然将螺母1保持在下沉部16中。这在仅能够从一侧紧固构件12的情况下是特别有帮助的。

在图11a中示出具有螺母1和构件12的紧固装置11。构件12的表面14具有下沉部16，在所述下沉部中，螺母1设置在还未紧固的状态中。螺母1具有外侧面6的与螺母1的基面3相邻的区域20。所述区域20能够由于留空部5尤其弹性变形。还可看出，下沉面17的角度β小于螺母1的外侧面6的角度α。例如，外侧面6的角度α取91°的值而下沉面17的角度β取90°的值。优选地，外侧面6的角度α比下沉面17的角度β大1°至5°。因此，仅外侧面6的实施有其的上部的区域20在接触区域18中接触下沉部16的下沉面17。

在图11b中在基面3的俯视图中示出图11a的紧固装置11。优选地，螺母1具有截锥体形的轮廓进而在俯视图中是圆形。外侧面6与下沉面17之间的接触区域18在此示出为虚线圆。孔8也示出为圆周线并且留空部5示出为阴影环。

在螺栓(未示出)紧固在螺母1中期间，所述螺栓经由杠杆L_T作用将拧紧力F_T施加到螺母1上。从中产生相应的拧紧扭矩。摩擦力F_FR经由杠杆L_FR作用以及从中产生的摩擦扭矩与所述拧紧扭矩反向作用。摩擦力F_FR在此在螺母1与下沉部16之间的接触区域18中起作用。摩擦力F_FR从外侧面6和下沉面17之间的夹紧作用产生。所述夹紧作用在紧固期间又从外部区域20的弹性变形产生，所述外部区域在俯视图中与在留空部5和基面的外棱边AK之间的区域相关联。与摩擦力F_FR相关联的摩擦扭矩与通过螺栓引起的拧紧扭矩反向作用，使得在螺母1紧固期间不需要用于反向保持的工具。

根据图12中的示图，螺母1具有多个缝隙22，所述缝隙分别伸入到基面3中而且也伸入到外侧面6中。螺母1在下沉部16中示出。虽然在图12中仅是简略的，然而缝隙22优选地完全地沿着螺母1的环周以相同间距分布。

在图12中，也预设下沉部16的角度β小于螺母1的外侧面6的角度α。在此，在缝隙22之间构成的齿24与可弹性变形的区域21相关联。这意味着，首先仅构成有齿24的可弹性变形的区域21接触下沉面17。

由于环形留空部5，齿24可以在区域21中弹性变形，由此在外侧面6和下沉面17之间产生夹紧作用。这又引起外侧面6的作用于下沉面17的增大摩擦的作用，所述增大摩擦的作用能够实现螺母1的无工具紧固。在此，可以通过改变留空部5的深度H和/或通过改变相应的缝隙22从基面3起朝向顶面4伸到主体2中的深度或程度来影响齿24的弹性变形的特性。

在齿24和下沉部16之间的共同作用还可以防止螺母1在构件12的动态负载期间的无意松开，例如“晃松”。

附加地，螺母可以在孔中也具有呈塑料环形式的螺栓锁止装置。螺栓锁止装置在紧固状态中防止旋入到螺母中的螺栓旋松进而防止无意松开。

在用于制造螺母1的方法中，在基面3中钻孔、冲压、挤压、锯开或铣削环形留空部5。在此之前或在此之后，在用于制造的方法中也可以形成多个缝隙22并且随之形成多个齿24。在此，锯开、挤压或铣削缝隙22，使得所述缝隙分别不仅伸入到基面3中而且也伸入到外侧面6中。

图13示出用于螺母1或螺栓头的工具26。如能够从图中获知，工具26具有主体27，所述主体在所示出的实施例中构成为圆柱形并且例如可以构成为所谓的用于棘轮的套筒头。从图中可获知，在主体27的在图中的下端构成有多个突起部。在中央区域中示出突起部28。突起部28构成为基本上圆柱形。此外，主体27在其外环周上具有包围多个肋29的突起部28，其中为了更好的概览仅一个肋29设有附图标记。肋29用于接合到缝隙22中并且为了定心与锥形结构环连接。

图14示出具有不同工具容纳部的螺母1的另一实施例。如能够从图中获知，螺母1在其外环周上具有由缝隙22隔开的齿24，工具26的肋29可以接合到所述齿之间。此外，螺母1具有缝隙30作为用于螺丝刀的容纳部并且在包围内螺纹10的边缘的外环周上具有六棱边31。以已知的方式，可以利用螺丝刀作为工具操作缝隙30并且利用扳手或套筒头则工具操作六棱边31。

图15示出具有本发明的特征的另一螺母1。相同的元件具有相同的附图标记。如能够从图中获知，螺母1在外侧面6的变窄的端部处具有颈部32。颈部32在所示出的实施例中构成为圆柱形并且在其内部具有内螺纹10的扩展部。如还能够从图中获知，颈部32在其中间区域中具有用于容纳密封件34的凹槽33。密封件34用于在圆柱形通道中锁止螺母1。

图16示出倾斜地从上方观察图15的螺母1的立体示图。如能够从图中获知，螺母1在基面的彼此相对置的侧具有凹进部35。凹进部35在所示出的实施例中实施为盲孔35并且类似于用于更换角磨机的分离盘用于容纳工具。

图17示出螺栓36作为具有本发明的特征的另一实施例。螺栓36具有与所述螺母1类似的螺栓头37以及外螺纹38。类似于上述螺母1，螺栓头37具有缝隙22、齿24和六棱边31。上述螺母1的每个另外的合适的实施方式在此同样是可行的。螺栓头37的工作原理对应于上述螺母1。

图18示出用于制造螺栓36的工具39。工具39涉及在图中未示出的冲击压力机的冲头39。冲头39在其朝向螺栓36的在图中的下端具有一排突起部40。可见一排肋40，其中为了更好的概览仅一个肋40设有附图标记。

图19在立体示图中示出无螺栓36的冲头39的下侧。从图中可获知，除了肋40之外还设有环形的突起部41和冲头39的中央区域中的呈六棱边42形式的突起部。以这种方式，能够在唯一的加工过程中由线材制造螺栓头37。类似的情况适用于制造对应的螺母。通过冲头39的合适构造，制造螺母1或螺栓头37的另外的实施方式是可行的。

尽管已经在附图和前述说明中详细说明和描述了本发明，但是这些说明和描述仅是说明性或示例性的而非限制性的，使得本发明不受所公开的实施方式限制。在权利要求中，词汇“具有”不排除其他元件并且不定冠词“一个”不排除多个。仅在不同的从属权利要求中提到特定特征不限制本发明的主题。也可以有利地使用这些特征的组合。权利要求中的附图标记不应限制权利要求的范围。

附图标记列表

1 螺母

2 主体

3 基面

4 顶面

5 留空部

6 外侧面

8 孔

10 内螺纹

11 紧固装置

12 构件

14 构件的表面

16 下沉部

17 下沉面

18 接触区域

19 粘接元件的区域

20 外侧面的区域

21 可弹性变形的区域

22 缝隙

24 齿

26 工具

27 主体

28 突起部

29 肋

30 缝隙

31 六棱边

32 颈部

33 凹槽

34 密封件

35 孔

36 螺栓

37 螺栓头

38 外螺纹

39 冲头

40 肋

41 环

42 六棱边

AK 基面的外棱边

MG 基面的中点

ND 公称直径

GL 螺纹外线

F_T 螺栓力

F_FR 摩擦力

L_T 杠杆作用螺栓

L_FR 杠杆作用摩擦

α 外侧面的角度

β 下沉部的角度

Claims (18)

1.一种紧固装置(11)，其具有：

-螺母(1)或螺栓头，所述螺母或螺栓头具有基面(3)、顶面(4)和在所述基面与所述顶面之间延伸的外侧面(6)，以及

-在要紧固的构件(12)的表面(14)中的下沉部(16)，其中所述下沉部(16)的形状与所述螺母(1)的或所述螺栓头的主体(2)的形状相对应，

其特征在于，所述下沉部(16)的形状与所述螺母(1)的或所述螺栓头的形状相对应成，使得在纵截面中通过所述下沉部(16)的面的延长部形成的角度(β)小于所述螺母(1)的外侧面(6)的角度(α)。

2.根据权利要求1所述的紧固装置，其中所述螺母(1)包括主体(2)，所述主体通过基面(3)、顶面(4)和在所述基面与所述顶面之间延伸的外侧面(6)形成，其中所述基面(3)的面积大于所述顶面(4)的面积，其中所述外侧面(6)至少局部地包括表面结构，所述表面结构适合于与所述构件(12)的预设的面共同作用地实现预设的摩擦，所述摩擦大于在平滑的表面的情况下的摩擦，其中所述基面(3)具有基本上平滑的表面，其中所述主体(2)包括孔(8)，所述孔从所述顶面(4)起至少部分地在顶面(4)与基面(3)之间延伸并且具有预设尺寸的内螺纹(10)。

3.根据权利要求1或2所述的紧固装置，其中所述主体(2)具有截锥体形的轮廓。

4.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述表面结构构成为，使得所述外侧面(6)至少部分地具有齿部，所述齿部从所述外侧面(6)的表面伸出，和/或其中所述外侧面(6)的表面结构构成为覆层。

5.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述表面结构至少设置在与所述基面(3)相邻的外侧面(6)的区域(20)中，和/或其中所述主体(2)在所述顶面(4)的区域中和/或在所述外侧面(6)的与所述顶面(4)相邻的区域中至少部分地具有粘接剂或粘接元件。

6.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其用于将构件(12)与棱台形的主体(2)紧固，所述主体通过基面(3)、顶面(4)和在所述基面与所述顶面之间延伸的外侧面(6)形成，其中所述外侧面(6)具有至少三个棱边并且所述基面(3)的面积大于所述顶面(4)的面积，其中所述主体(2)包括孔(8)，所述孔从所述顶面(4)起至少部分地在顶面(4)与基面(3)之间延伸并且具有预设尺寸的内螺纹(10)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述螺母(1)包括主体(2)，所述主体通过基面(3)、顶面(4)和在所述基面与所述顶面之间延伸的外侧面(6)形成，其中所述基面(3)的面积大于所述顶面(4)的面积，其中所述主体(2)包括孔(8)，所述孔从所述顶面(4)起至少部分地在顶面(4)与基面(3)之间延伸并且具有预设尺寸的内螺纹(10)，其中所述基面(3)以相对于所述基面(3)的中点(MG)的预设的径向间距关联有环形的留空部(5)，其中所述留空部(5)在所述基面(3)的俯视图中平行于所述基面(3)的外棱边(AK)延伸。

8.根据权利要求7所述的紧固装置，其中在俯视图中，所述留空部(5)的朝向所述基面(3)的中点(MG)的内棱边具有相对于螺纹外线(GL)的预设的径向间距，其中所述螺纹外线(GL)与所述内螺纹(10)的公称直径相关联。

9.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中在纵截面中，所述外侧面(6)的延长部围成大于等于60°的角度(α)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述主体(2)具有多个缝隙(22)，所述缝隙分别至少伸入到所述外侧面(6)和所述基面(3)中，其中所述缝隙(22)优选地彼此间隔开，使得在所述螺母(1)紧固期间在所述外侧面(6)的与所述基面(3)相邻的区域中产生作用于所述构件(12)的弹性作用。

11.根据权利要求10所述的紧固装置，其中所述多个缝隙(22)在所述基面(3)的俯视图中伸展直至所述留空部(5)的背向所述基面(3)的中点(MG)的外棱边，和/或其中与所述留空部(5)相比，所述多个缝隙(22)在所述螺母(1)或所述螺栓头的侧视图中从所述基面(3)起更大程度地朝向所述顶面(4)伸到所述主体(2)中。

12.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述留空部(5)在横截面中具有矩形的、梯形的或三角形的形状，和/或其中所述螺母(1)的或所述螺栓头的基面(3)与所述构件(12)的表面(14)齐平。

13.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其中所述螺母(1)具有背向所述主体(2)连接于所述顶面(4)的颈部，其中所述颈部优选地是圆柱形的并且尤其具有内螺纹，所述内螺纹特别优选地与所述孔(8)对准。

14.根据权利要求13所述的紧固装置，其特征在于，所述颈部具有凹槽，在所述凹槽中优选地设置有密封件。

15.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其特征在于，基面(3)具有工具容纳部，优选滚花、缝隙、内六角、六棱边，或至少2个尤其圆柱形的凹部的设置，所述凹部特别优选是孔。

16.根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置，其特征在于，所述螺母(1)是板材压制件或板材冲压件，其优选具有全螺纹、半螺纹或单螺纹和/或尤其具有用于使所述外侧面粗糙化的冲压工具中的压印部。

17.一种用于制造用于根据上述权利要求中任一项所述的紧固装置的螺母(1)或螺栓头的方法，其中在所述螺母(1)的主体(2)的基面(3)中钻孔、冲压、挤压、锯开或铣削环形的留空部(5)，使得所述留空部在所述基面(3)的俯视图中平行于所述基面(3)的外棱边延伸。

18.根据权利要求11所述的方法，其中在所述主体(2)中锯开、挤压或铣削多个缝隙(22)，使得相应的缝隙(22)伸入到所述基面(3)和外侧面(6)中。

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