TWI295346B - Washer and fastener provided with a washer - Google Patents

Description

1295346 九、發明說明： 此申請案是編號Ν〇·1 0/427，103號專利申請案的部分 連續案，其是編號No. 10/0 10，3 77號專利申請案；現在是專 利Νο·6,609,868號的一部分；又其亦是編號No.10/120,343 號專利申請案的部分連續案；及其No. 10/1 12,101號專利申 - 請案的部分連續案。 β (一） 發明所屬之技術領域 本發明係關於墊圈及附有墊圈之扣件。 φ (二） 先前技術 熟知使用動力工具將物件相互繫固，動力工具使用具 有多配件替換螺母之扣件，舉例而言包括內套筒、外套筒 和墊圈。此類替換螺母，舉例而言，揭示於余等專利第 5,341，560號中。另種替換螺母揭示於余等專利第6,254,323 號中，其中一個螺栓具有花鍵在其上螺紋下面，將一墊圈 非旋轉式連接至其上，及該螺栓亦具有嚙合設備以便施加 反應力，同時相同工具的主動力旋轉螺栓螺紋和墊圏面上 φ 之螺母。在經揭示在兩上述專利案中之扣件中，共同特徵 是使用一個工具的作用力和反應力，排除動力工具上之反 應臂，轉變轉矩成爲無轉矩之螺栓伸長，第一次獲得所需 要之殘餘螺栓負載而不是轉矩，其係基於所計算之摩擦力 而不是基於實際摩擦力或張力予以估計，當將力自伸長之 螺栓傳遞至手擰緊之螺母時，其係基於所估計之螺栓鬆驰 當使用"螺栓”在此申請案中時，將它以極廣泛術語使 1295346 用以便包括任何緊固元件其具有螺紋’例如螺栓、雙端螺 栓、螺釘、刻有螺紋之桿、伸長螺栓、貫穿螺栓、一端不 通之罩殻螺栓等。 某些解決方式揭示於各美國專利申請案編號：1〇/112,101 ;1 0/120,343; 10/4 27,103 及美國專利第 6,609,868 號中。 ” (三）發明內容 ~ 因此，本發明的一個目的在提供一種墊圈及亦附有墊 圈之扣件，其提供對於上文中所特定問題更進一步解決。 響 和此等目的及下文中將變得顯然可見之其他目的一致 ，本發明的一個特徵，簡言之，在於墊圈，包括具有一軸 線之本體及具有位在一軸向側面並適於與一螺母合作之第 一面表面、位在相對軸向側面並適於與待組合或拆開之物 件合作之第二面表面及適於與螺栓合作之至少一個額外抗 旋轉表面，將該本體的額外抗旋轉表面形成爲一摩擦表面 ，提供在本體與螺栓之間的摩擦，以便以摩擦方式阻礙螺 栓旋轉及在同時，當旋轉螺母時，使螺栓在軸向方向位移 φ ，形成本體的第二面表面來提供在本體與物件之間的摩擦 而因此，阻礙本體旋轉，及形成本體的第一面表面具有較 本體的第二面表面較小之摩擦特性，達到至少減少本體被 旋轉之螺母拖著旋轉。 依照本發明的另外特徵，提供一種扣件，包括一螺栓 、一螺母及一墊圈，該墊圈放置在螺栓上介於螺母與待組 合或拆開之物件間，該螺栓包括具有一軸線之本體及具有 位在一軸向側面並適於與一螺母合作之第一面表面、位在 1295346 相對軸向側面並適於與待組合或拆開之物件合作之第二面 表面及適於與螺栓合作之至少一個額外抗旋轉表面，將該 本體的額外抗旋轉表面形成爲一摩擦表面，提供在本體與 螺栓之間的摩擦，以便以摩擦方式阻礙螺栓旋轉及在同時 ，當旋轉螺母時，使螺栓在軸向方向位移，形成本體的第 二面表面來提供在本體與物件之間的摩擦而因此阻礙本體 旋轉，及形成本體的第一面表面具有較本體的第二面表面 較小之摩擦特性，達到至少減少本體被旋轉之螺母拖著旋 轉。 當將墊圈和扣件依照本發明來設計時，因此將螺栓（其 習見具有隨著螺母共同旋轉之趨勢）經由利用與螺栓合作 之墊圈本體的至少一個額外抗旋轉表面所提供之摩擦予以 阻礙其旋轉，而墊圈的本體係由利用與物件合作之墊圈的 第二面表面所提供之摩擦予以阻礙其旋轉，且同時，在其 旋轉期間，螺母歷經來自墊圈本體的第一面表面之最低可 能摩擦阻力而因此，不與墊圈之本體嚙合進入其旋轉過程 ，以致墊圏的第二面表面與物件間之摩擦甚至更可靠地使 墊圈停止轉動，而墊圈本體的抗旋轉表面與物件間之摩擦 甚至更可靠地掌握螺栓不使螺栓與螺母共同一起旋轉。 將經考慮爲本發明特性之新穎特徵特別特舉出於附隨 之申請專利範圍中。然而，發明本身，關於其構造及其操 作的方法兩者，連同其另外之目的和優點，當連同附隨之 圖式來閱讀時，自特定具體實施例的下列敘述將最佳了解。 (四）實施方式 1295346 第1圖顯示：依照本發明之墊圏，整體以元件符號1 指示。該墊圈1具有以元件符號2所示之本體。墊圈1的 本體2具有軸線A1 ;適於與螺母合作之第一上面表面3; 適於與一物件合作之第二下面表面4，該物件可被形成爲 相互待組合之兩的零件；及以兀件符號5所示之至少一額 外抗旋轉表面。 將第一和第二面表面3和4以軸向方向（換言之，以軸 線A1之方向）相互間隔。將至少一個額外抗旋轉表面5係 設置在墊圈1的本體2之徑向內側。形成該表面5以便當 旋轉螺母時，它與螺栓以摩擦方式相互作用來阻礙螺栓旋 轉及驅使螺栓連同螺母而旋轉。可形成該抗旋轉表面5以 便與螺栓的螺紋嚙合或楔入其中，舉例而言，經由提供一 對應之螺紋6在表面5上。 如自第1圖中可見，墊圈1的本體2係由大體上相互 徑向鄰接設置之兩部分7和8所組成，以致將部分7位在 部分8徑向內側。將具有螺紋6阻礙螺栓旋轉之表面5設 置在部分7的徑向內側。部分8具有一突出部9，其位在 部分7之上面並防止部分7的軸向向上位移。部分8的突 出部9形成一阻力點，在此具體實施例中，將它形成爲一 斷裂點。特別地，設計該突出部9以便它在軸向向上方向 作用之一定力的作用下可斷裂。 當形成墊圈本體2的表面5來阻礙在螺母的旋轉期間 螺栓的轉動時，亦形成墊圈的本體2以便阻礙其在此過程 中之旋轉。特別地，形成本體2的下面表面4作爲摩擦表 1295346 面，其具有甚大摩擦來與物件以摩擦方式合作，以致當旋 轉螺母並驅使旋轉螺栓（其依次驅使墊圏旋轉）時，因爲第 二面表面4與物件間之摩擦合作，墊圈的本體大體上不轉 動或轉動受阻。可能採取措施來增加墊圈本體的下面表面 4的摩擦特性。爲了提供墊圈本體2的表面4之增加的摩 擦，可另外將下面表面4粗糙化，提供以增加摩擦之塗料 等。 在另一方面，形成與螺母合作之上面表面3以便它具 有較與物件合作之下面表面4較小的摩擦。特別地，可形 成它以便提供最低可能之摩擦在墊圈的本體2與螺母間， 以致當旋轉螺母時，它大體上不會引起（不會拖曳）墊圈本 體2旋轉，因爲必須保持墊圈不可旋轉來阻礙螺栓之旋轉 。爲了此目的，可將墊圈的上面表面3機器加工以便具有 極低粗糙度和高滑動性質，可將它用減少摩擦的塗料覆蓋 等。亦可能產生墊圈的本體以便將其上面表面3機器加工 來減少摩擦同時不將其下面表面機器加工而是粗糙。 第2圖顯示附有墊圏之扣件，及施加至扣件之工具。 該扣件具有螺母1 0，其具有內螺紋1 1。該扣件另外具有螺 栓12(其具有外螺紋13)，並具有軸線A2。螺母10具有下 面表面14，其適於被放置在墊圈1的本體2之上面表面3 上。螺栓12之外螺紋13與螺母10之內螺紋11嚙合，且 亦與墊圈1的本體2之內螺紋6嚙合。 連同本發明的墊圈予以使用之動力工具以元件符號15 指示。該動力工具具有以元件符號20所示之外殼及以元件 1295346 符號2 1所示之動力驅動裝置。該動力驅動裝置，舉例 係以汽缸-活塞單元予以形成，此單元包括汽缸24和 25，其在汽缸中可移動並具有一活塞桿26。將活塞| 連同活塞25之往復式移動通過具有與棘輪機構28的 嚙合之爪（圖中未示）的至少一個帶動盤27轉變成爲棘 構28之旋轉移動。一驅動元件1 6 —方面與可旋轉之 機構28連接且另一方面與螺母10嚙合。爲了提供如 合，該驅動元件1 6的內表面可具有連接機構，舉例而 經形成爲一多邊形內表面等。 該動力工具另外具有一不可旋轉之元件17，將它 至固定之外殼20來吸收在驅動元件的旋轉期間所產 反應。該不可旋轉之元件17嚙合墊圈1之本體2以防 環繞軸線A1與A2旋轉，當組合扣件時，此兩軸線相 合。爲了嚙合墊圏，該不可旋轉之元件17可具有連接 ，舉例而言，經形成爲與墊圈本體2的多邊形周圍表 作之多邊形內表面。 提供附有墊圈之扣件以便緊固以元件符號1 8所 一物件，舉例而言，相互組合物件1 8的部分1 9和1 ! 當如第2圖中所示，將動力工具1 5放置在扣件上 緊固或放鬆螺母時，經連接至螺母1 〇之驅動元件16 該螺母來克服伴隨著螺栓12之螺紋摩擦及伴隨著墊圈 面的摩擦（依照本發明，其可能極小）以便轉動螺母， 可旋轉之元件17支持墊圈1來吸收由於墊圈1與螺 的面摩擦（依據本發明，此面摩擦可能極小），其與部^ 而言 活塞 旱26 齒可 輪機 棘輪 此囌 ί言， 連接 生之 止其 互相 機構 面合 示之 r 〇 以便 旋轉 "之 而不 母10 士 19, -10- 1295346 的一面之面摩擦，及其與螺栓12之旋轉摩擦等之反應力， 以致墊圏1不會旋轉但是吸收動力工具的反應力。起初， 當螺母10旋轉時，螺栓12連同螺母旋轉，然而，固定之 墊圈1使固定之部分7楔入螺栓螺紋13中，以致因爲其外 螺紋1 3與墊圈1的螺紋6之相互嚙合，螺栓停止旋轉。因 此’將螺栓12停止，及當螺栓12由於旋轉之螺母10予以 伸長時’以一軸向向上方向，將一軸向力施加至墊圈1， 特別是施加至其部分7上。在此軸向向上力的作用下，克 服了墊圏的阻力點，且特別地，墊圈1的部分8之突出部 9破裂及將墊圈1的部分8向上牽引。 第3圖顯示：依照本發明，墊圏的另外具體實施例。 此處’以元件符號1·所示之墊圏具有本體2·，將它形成爲 單件式整體元件具有隔板3 1和槽3 2來減少隔板的厚度並 使它可破裂。 依照本發明的第二具體實施例，墊圈1’的操作大體上 相似於第1圖中所示具體實施例的墊圈1之操作。當將螺 母10經由動力工具的驅動元件16旋轉時，螺栓12具有連 同螺母旋轉之趨勢。當將墊圈1·保持固定而因此，內部分 7’固定時，由於其外螺紋13與墊圈1的本體2’之內螺紋6· 的相互嚙合，螺栓變得固定，但是以軸向方向伸長。將在 螺栓12的伸長期間所產生之一軸向力軸向向上施加至墊 圏Γ的徑向內部部分7’，試圖位移該內部部分7,，以致最 後，其使隔板3 1破裂，其構成阻力點，及相對於外部部分 8’軸向向上位移墊圈1的內部部分7*。 -11- 1295346 第4圖顯示依照本發明墊圈的另外具體實施例。此處 ，以元件符號厂所示之墊圈具有本體2”。墊圈1”的本體 2”具有適於與螺母合作之第一上面表面3”，適於與物件合 作之第二下面表面4”，及以元件符號5”所示之抗旋轉表面 。將該抗旋轉表面5 ”徑向向內設置並予以成形來嚙合入螺 栓的螺紋中成爲楔形，舉例而言，經由提供一對應之螺紋 6”在抗旋轉表面5”上。墊圈1"的本體2”係由經大體上相互 徑向鄰接設置之兩部分7”和8”所組成，以致部分7”位在部 分8 ”的徑向內側。將具有螺紋6 ”之抗旋轉表面5 ”徑向向內 地設置在部分7 ”上。 部分7”具有一裙擺狀部分33,將它容納在部分8”的開 口之相對應形狀下部分3 4中。部分3 3、3 4之形狀形成墊 圈的阻力點。當在停止螺栓旋轉後，將部分7”上拉時，使 部分7"的裙擺狀部分33略微且永久變形成爲部分8"的內 部開口之直線部分之大小，當螺栓伸長時，容許部分7"的 更進一步向上滑動。 第5圖是顯示本發明的另外具體實施例之圖。墊圈以 元件符號指示並具有本體2’"。墊圏1"’的本體2…具有 適於與螺母合作之第一上表面3’"，適於與物件合作之第二 下面表面4’'’，及以元件符號5’’’所示之抗旋轉表面。將該 抗旋轉表面5…徑向向內地設置並予以成形來嚙合入螺栓 之螺紋中成爲楔形，舉例而言，經由提供一對應之螺紋6’· 在該抗旋轉表面5…上。墊圈1…之本體2"’係由經大體上 相互徑向鄰接設置之兩部分7’"和8"’所組成，以致部分7·’ -12- 1295346 位在部分8…的徑向內側。將具有螺紋6…之抗旋轉表面5··’ 徑向向內地設置在部分7…上。 在第5圖中所示之具體實施例中，將部分7…設置在其 具有一外***部分3 5之下部分中，將部分3 5容納在部分 8，，，的一開口之相對應形狀之下部分36中。將部分7…的隆 起部分35壓配入部分8…中開口的下部分36中。在操作期 間，當停止螺栓（旋轉）並伸長時，擠壓***部分35，但是 仍留下充分之摩擦使部分7’"對於部分8’’’向上移動但不旋 轉。 在第6圖中所示之具體實施例中，墊圈以元件符號1…’ 予以指示並具有以元件符號2’…所示之本體。墊圈1"’’的 本體2…’具有適於與螺母合作之第一上面表面3’"’，適於 與物件合件之第二下面表面4"’’，及以元件符號5’’’’所示 之抗旋轉表面。將該抗旋轉表面5"’’徑向向內地設置並予 以成形來嚼合入螺栓之螺紋中成爲楔形，舉例而言，經由 提供一對應之螺紋6’’"在該抗旋轉表面5…’上。墊圈Γ’’’ 的本體2’…係由經大體上相互徑向鄰接設置之兩部分7’’’’ 和8’’’’所組成，以致部分7’…位在部分8…’的徑向內側。將 具有螺紋6’’"之抗旋轉表面5"’’徑向向內設置在部分7’… 上。 在第6圖的具體實施例中，選擇部分7’…的外表面37 之直徑及部分8…’中開口之內表面38之直徑以便將部分 8·…的開口之內表面38壓配在部分7"，，的外表面37上。表 面3 7和3 8形成墊圈的阻力點。選擇該壓配以便在將螺栓 -13- 1295346 停止及當將螺栓12伸長時，在軸向方向將一軸向力施加至 墊圈Γ’1’上後，表面37和38的壓配被克服而部分7…《可 相對於部分8’"’軸向滑動。 在第3圖至第6圖中所示之具體實施例中，相似於第 1圖中所示之具體實施例，墊圈1的本體2之上面表面具 有低摩擦特性，而墊圈1的本體2之下面表面具有高摩擦 特性，其可經由相同手段予以實現，如關於第1圖中所示 之具體實施例所述。 應了解者：上述之每一元件，或兩或數種在一起，在 與上述各型式不同之其他型的構造中亦可獲得有效之應用 〇 雖然本發明以具體表現在墊圈、附有墊圈之扣件，動 力工具用於連同使用墊圏來緊固物件之方法已予舉例說明 及敘述，但是並無意欲受限爲所示之細節，因爲只要不以 任何方式脫離本發明的要旨，可作成各種修正和結構改變 〇 不須更進一步分析，前述將如此完全揭示本發明的要 點以致只要不忽略各種特徵，經由應用現時知識，其他人 可立即使它適應於各種應用；自先前技藝的觀點，其清楚 地構成本發明的一般或特定觀點的主要特性。 (五）圖式簡單說明 第1圖是顯示依照本發明墊圈之視圖； 第2圖是顯示附有墊圈之扣件和施加至扣件之工具及 依照本發明之繫固方法之視圖； 14- 1295346 第3圖是顯示依照本發明墊圈的另外具體實施例之視 tm · 圖， 第4圖顯示依照本發明墊圏的更另外之具體實施例； 第5圖顯示依照本發明墊圈的額外的具體實施例；以 及 第6圖顯示依照本發明墊圈的又另外之具體實施例。 元件符號說明 1，1，，1 "，Γ 1'，1 丨'’ ’ 墊圈 2，2'，2，·，2 ·，，，2，·，， 本體 3，3，，3，，，3，，，，3 ’ ·，， 上面表面 4,4，，4，，丨，4，’丨，，1 4 下面表面 5,5，，5，，，，5'丨，， 抗旋轉表面 6，6，，，6 "'， 螺紋 6, 內螺紋 7,7，丨丨，7丨，，丨，8,8，，， 部分 7· 內部分 8' 外部分 9 突出部 10 螺母 11 內螺紋 1 2 螺栓 13 外螺紋 15 動力工具 17 不可旋轉之元件

-15- 1295346 18 物件 1 9,19， 部分 20 固定外殻 2 1 動力驅動裝置 24 汽缸 25 活塞 26 活塞桿 27 帶動盤 28 棘輪機構 3 1 隔板 32 槽 33 裙擺狀部分閣 34,36 相對應形狀之下部分 3 5 ***部分 37 外表面 3 8 內表面 Al，A2 軸線

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Claims (1)

1295346 ——————] 吣年Μ &修(動正本j <^>y Ψ ____—A 第93 1 23 2 94號「墊圈及附有墊圈之扣件」專利案 (2007年6月修正） 六、申請專利範圍 1 . 一種墊圏，包括一本體，具有一軸線並具有經定位 在一軸向側面且適於與螺母合作之第一面表面，位 在相對軸向側面且適於與待組合或拆開之物件合作 之第二面表面，及適於與螺栓合作之額外抗旋轉表 面，將該本體的額外抗旋轉之表面形成爲一摩擦表 面，提供在本體與螺栓之間的摩擦，以便以摩擦方 式阻礙螺栓旋轉並在同時，當將螺母旋轉時，使螺 栓以軸向方向位移，本體的第二面表面係具有摩擦 增加機構，以增加在本體與物件之間的摩擦而因此 阻礙本體旋轉，且該本體的第一面表面係具有摩擦 減少機構，以減少在該本體與物件之間的摩擦而因 此減少本體被旋轉之螺母拖著旋轉，使得當該本體 之額外抗旋轉表面阻礙螺栓旋轉並使其在軸向方向 位移時，另外藉由在該本體一面表面上的摩擦增加 機構阻礙該本體旋轉，且藉由在該本體另一面表面 上的摩擦減少機構，減少該本體被旋轉之螺母拖著 旋轉，以促成該必需要阻止螺栓旋轉之本體的不可 旋轉性。 2 .如申請專利範圍第1項之墊圈，其中將該本體形成 爲具有該額外抗旋轉表面之單一元件。 3 .如申請專利範圍第1項之墊圈，其中該本體係由至 1295346 少兩部分所組成’其中之一具有該額外抗旋轉表面 〇 4. 如申請專利範圍第1項之墊圈，其中將該本體的額 外抗旋轉表面形成爲可與螺栓的螺紋連接。 5. 如申請專利範圍第1項之墊圈，其中該本體具有一 部分，其具有該額外抗旋轉表面且可在軸向方向移 動。 6. 如申請專利範圍第1項之墊圈，其中該本體具有一 個部分，其具有該額外抗旋轉表面，及具有另一部 分，其係與該一個部分以摩擦方式連接並具有該第 二面表面，該第二面表面係適於與物件以摩擦方式 合作。 7. 如申請專利範圍第1項之墊圈，其中該本體具有一 個部分，其具有該額外抗旋轉表面，且具有另一部 分，其係經由一斷裂點與該一個部分連接，當將本 體的該一個部分以軸向方向連同螺栓位移時，此斷 裂點斷裂。 8 ·如申請專利範圍第1項之墊圏，其中該本體具有至 少一個阻力點，形成此點以便當旋轉螺母及該額外 抗旋轉表面阻止螺栓旋轉時，經由螺母和伸長之螺 栓所產生之螺栓上的拉力施加一軸向力至本體，此 軸向力克服該至少一個阻力點以便當螺栓伸長時， 容許一部分的本體被軸向牽引。 9· 一種扣件，包括一螺栓、一螺母及一墊圈，該墊圏 -2- 1295346 係置於該螺栓上介於該螺母與待組合或拆開之物件 間，該螺栓包括一本體，該本體具有一軸線且具有 位在一軸向側面並適於與一螺母合作之第一面表面 、位在相對軸向側面並適於與待組合或拆開之物件 合作之第二面表面及適於與螺栓合作之一額外抗旋 轉表面，將該本體的額外抗旋轉表面形成爲一摩擦 表面，提供在本體與螺栓之間的摩擦，以便以摩擦 方式阻礙螺栓旋轉及在同時，當旋轉螺母時，使螺 栓以軸向方向位移，該本體的第二面表面係具有摩 擦增加機構，以增加在本體與物件之間的摩擦而因 此阻礙本體旋轉，且該本體的第一面表面係具有摩 擦減少機構，以減少在該本體與物件之間的摩擦而 因此至少減少該本體被旋轉之螺母拖著旋轉，使得 當該本體之額外抗旋轉表面阻礙螺栓旋轉並使其在 軸向方向位移時，另外藉由在該本體一面表面上的 摩擦增加機構阻礙該本體旋轉，且藉由在該本體另 一面表面上的摩擦減少機構，減少該本體被旋轉之 螺母拖著旋轉，以促成該必需要阻止螺栓旋轉之本 體的不可旋轉性。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之扣件，其中將包括該部分 之本體形成爲具有該額外抗旋轉表面之單一元件。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之扣件，其中該本體係由至 少兩部分所組成，其中之一具有該額外抗旋轉表面 -3- 1295346 1 2 ·如申請專利範圍第9項之扣件，其中將該本體的額 外抗旋轉表面形成爲可與螺栓的螺紋連接。 1 3 .如申請專利範圍第9項之扣件’其中該本體具有一 個部分，其具有該額外抗旋轉表面且可在軸向方向 移動。 1 4 ·如申請專利範圍第9項之扣件，其中該本體具有一 個部分，其具有該額外抗旋轉表面，且具有另一部 分，其係與該一個部分以摩擦方式連接並具有該第 二面表面，該第二面表面適於與物件以摩擦方式合 作。 1 5 .如申請專利範圍第9項之扣件，其中該本體具有一 個部分，其具有該額外抗旋轉表面，且具有另一部 分，其係經由一斷裂點與該一個部分連接，當將本 體的該一個部分以軸向方向連同螺栓位移時，此斷 裂點斷裂。 1 6 .如申請專利範圍第9項之扣件，其中該本體具有至 少一個阻力點，形成此點以便當旋轉螺母及該額外 抗旋轉表面阻止螺栓旋轉時，經由螺母和伸長之螺 栓所產生之螺栓上的拉力施加一軸向力至本體，此 軸向力克服該至少一個阻力點以便當螺栓伸長時， 使該本體的一部分被軸向牽引。 -4- 1295346 七、 指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 墊圈 2 本體 3 上面表面 4 下面表面 5 抗旋轉表面 6 螺紋 7,8 部分 9 突出部 A1 軸線 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：