專利名稱：自鎖螺紋連接裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及自鎖螺紋和螺紋連接件，更具體地說本發(fā)明涉及自鎖螺紋連接裝置，該裝置可以是用于將兩個或更多個工件固定在一起的獨立的緊固件，其包括螺栓、螺柱、雙頭螺栓、螺桿或螺釘和與其相配合的螺母或螺孔或其它裝置的主要部分(例如臂一端的螺紋，該臂是擰入玩具戰(zhàn)士軀體上的配合螺紋孔中的)。
2.相關(guān)技術(shù)的描述已知各種類型的鎖緊螺紋緊固件和螺紋連接裝置，一般通過減小外螺紋件(大致呈圓柱形)改變其相對于內(nèi)螺紋件的位置的傾向，從而減小螺紋緊固件和螺紋連接裝置松動振動、膨脹、收縮和其它移動的傾向。很多緊固件在這些方面是通過增加內(nèi)外螺紋件之間的摩擦、或緊固件和被緊固件連接的部件之間的摩擦而達(dá)到效果的。例如鎖緊墊圈，齒形墊圈，如1992年1月7日授予DeHaitre的美國專利No.5078562中公開的在其中裝有彈性充填物的螺紋盲孔，和如在1993年9月7日授予Harle的美國專利No.5242,252中公開的旋緊時能卡住或變形的螺紋外形。其它的通過增加工件和外螺紋件頭部的嚙合表面之間的摩擦或增加工件和內(nèi)螺紋件之間的摩擦來達(dá)到所述效果的緊固件和連接件如在1981年9月22日授予Nakae的美國專利4,290,469中公開的那樣。在所有的這些結(jié)構(gòu)中，增加的摩擦使內(nèi)外螺紋件之間的旋轉(zhuǎn)更為困難，從而阻止了內(nèi)外螺紋件之間的誤松開或松動。這些方法的缺點在于內(nèi)外螺紋件在任何比所需要的使外螺紋件與內(nèi)螺紋件的嚙合脫開的軸向壓力或張力小的軸向壓力或張力作用下都能松動。由于螺紋在每種情況下都是沿軸向壓力或張力方向相分開的，這種壓力或張力的一部分轉(zhuǎn)變成易使內(nèi)外螺紋件松動的轉(zhuǎn)動力。并且使用這些方法的緊固件一般都要求有較高的或增加的安裝力矩，或使連接表面劃痕，或不能再次使用，或需要比其它一些連接件所需用的載荷更大的載荷來起作用。諸如扁銷，安全鎖線和如在1992年10月13日授予Copito的美國專利5,154,560中公開的包括第一工作螺母和第二鎖合螺母的螺母裝置都有需要額外的安裝作用的缺點。
因此對螺紋，螺紋緊固件和螺紋裝置就需要(i)在等于或小于緊固件所承受載荷的作用下不松動，(ii)能使用慣用的工具容易地安裝(iii)使用轉(zhuǎn)矩值明顯接近于將工件夾緊所需要的轉(zhuǎn)矩(相對于那種要求較高的轉(zhuǎn)矩值來增強阻力以防止松動)以及(iv)其能與標(biāo)準(zhǔn)緊固件一樣容易地安裝。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的螺紋緊固件和螺紋裝置中的缺點、提供一種新的螺紋來滿足上述要求，該螺紋能使用普通技術(shù)，如鍛造，滾軋或沖壓或其它方式在螺紋緊固件或螺紋連接裝置上制出。改進(jìn)的螺紋緊固件和螺紋裝置的生產(chǎn)成本接近于普通的鎖緊螺紋件和鎖緊裝置的成本。
附圖簡介

圖1A是本發(fā)明的裝置在裝配狀態(tài)下的側(cè)視圖；圖1B是表示本發(fā)明裝置在裝配狀態(tài)下的底視圖，它示出內(nèi)螺紋件的柔性螺紋凸起部分與外螺紋件的螺紋凹槽部分的相互作用；圖2A是本發(fā)明裝置在裝配狀態(tài)下、相鄰螺紋圈的側(cè)視圖，并且示出了用于內(nèi)外螺紋緊固件的、在非鎖緊狀態(tài)下的柔性螺紋凸起部分；圖2B是本發(fā)明裝置在裝配狀態(tài)下的相鄰螺紋圈的放大的側(cè)視圖，以詳細(xì)示出內(nèi)螺紋件的柔性凸起部分與外螺紋件的凹槽部分相配合；圖3A是本發(fā)明優(yōu)選實施例的內(nèi)螺紋緊固件的柔性螺紋的頂視圖；圖3B是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的內(nèi)螺紋緊固件的柔性螺紋的側(cè)視圖；圖3C是本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有柔性螺紋的內(nèi)螺紋緊固件的底視圖；圖3D是本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有柔性螺紋的內(nèi)螺紋緊固件的半剖側(cè)視圖；圖4A是本發(fā)明另一實施例中的裝配和非鎖緊狀態(tài)下的相鄰螺紋圈的側(cè)視圖，其中凹槽部分位于凹槽鎖緊螺紋的根部，并且伸到外螺紋緊固件的相鄰螺紋圈之間的外螺紋緊固件的心部，凸起部分位于內(nèi)柔性螺紋段的齒頂。
圖4B是本發(fā)明另一實施例中的幾圈相鄰螺紋的側(cè)視圖，螺紋用于內(nèi)外螺紋緊固件上并處于裝配和非鎖緊狀態(tài)，其中柔性螺紋段的凸起部分軸向壓向外螺紋的凹槽部分。附圖中的參考標(biāo)號11--外螺紋件12--內(nèi)螺紋件21--內(nèi)螺紋件的柔性螺紋段22--柔性螺紋段的凸出部分25--柔性螺紋段的空隙26--柔性螺紋段的定位凸起31--凹槽鎖緊螺紋32--凹槽鎖緊螺紋的凹進(jìn)部分優(yōu)選實施例的詳述圖1A表示在裝配狀態(tài)下的自鎖螺紋連接件的側(cè)視圖，它包括一個有新結(jié)構(gòu)外形的外螺紋(31)(以后稱作“凹槽鎖緊螺紋”)的外螺紋件(11)和一個具有新結(jié)構(gòu)外形的內(nèi)螺紋(31)(此外稱作凸起鎖緊螺紋，在圖2A中更全面示出)的內(nèi)螺紋件(12)。對準(zhǔn)內(nèi)螺紋件上的凸起鎖緊螺紋，使其柔性凸起部分(22)壓向外螺紋件的螺紋。凸起鎖緊螺紋或者以這樣一種方式設(shè)置在內(nèi)螺紋件上，即能使其凸起部分軸向或徑向彎曲，或者凸起部分以這樣一種方式成形，即能使凸起部分軸向或徑向彎曲。內(nèi)螺紋件一般為螺母或螺紋孔。外螺紋件一般是螺栓、螺柱、螺桿，雙頭螺栓或螺釘。凸起鎖緊螺紋和凹槽鎖緊螺紋設(shè)計成一起作用，這樣外螺紋件能旋入或旋出內(nèi)螺紋件，兩個螺紋以一種新方式彼此配合(此后稱作“嚙合”)并由此鎖緊。在附圖中只在所給定的透視圖中用虛線呈現(xiàn)此特點。
圖1B是圖1A所示的自鎖螺紋連接件在嚙合狀態(tài)下的端視圖。當(dāng)柔性螺紋段(21)的任何一個凸起部分(22)與凹槽鎖緊螺紋(31)的任何一個凹槽部分(32)對準(zhǔn)時，就可進(jìn)行嚙合。當(dāng)發(fā)生上述對準(zhǔn)時，使內(nèi)螺紋件的內(nèi)部柔性凸起部分壓向外螺紋(31)的壓力就迫使對準(zhǔn)的凸起部分進(jìn)入相應(yīng)的對準(zhǔn)的凹槽部分，從而使螺紋嚙合。一旦螺紋嚙合，沿松動或旋緊方向足夠大的轉(zhuǎn)矩則會使螺紋從嚙合狀態(tài)脫開。凸起和凹槽部分的側(cè)邊有足夠平緩的斜度，以致轉(zhuǎn)矩能迫使凸起部分滑進(jìn)和滑出凹槽部分，從而使螺紋脫離嚙合。在轉(zhuǎn)矩足以克服相嚙合的凸起和凹槽之間的摩擦，并足以克服使內(nèi)螺紋件內(nèi)部的柔性螺紋段壓向凹槽鎖緊螺紋的壓力時(并克服內(nèi)螺紋件的標(biāo)準(zhǔn)螺紋與外螺紋件的具有標(biāo)準(zhǔn)螺紋那樣的螺紋之間的摩擦)，則螺紋脫離嚙合，并且鎖緊件處于非鎖緊狀態(tài)，直到凸起部分和凹槽部分再一次對準(zhǔn)并嚙合。在圖1A和1B中，柔性螺紋段(21)垂直于緊固件的軸向彎曲。
圖2A是處于非鎖緊狀態(tài)的柔性螺紋段的凸起部分的側(cè)視圖。在圖2B中，圖2A所示的凸起部分更詳細(xì)地示出，并且該凸起部分與凹槽鎖緊螺紋的凹槽部分相嚙合。在附圖中，只在給定的透視圖才用虛線呈現(xiàn)此特點。
一般的螺紋緊固件受到動載荷，交變應(yīng)力或振動時容易引起松動。旋緊這種緊固件則增加了軸向張緊應(yīng)力，該張緊應(yīng)力產(chǎn)生摩擦阻力，阻止在嚙合螺紋之間和在螺栓與螺母的相互配合表面之間的松動。由于螺紋角度的向下傾斜，在螺栓中的張緊應(yīng)力又使嚙合螺紋打滑。在本發(fā)明中由于配合螺紋松動，甚至振動將減小阻力，軸向張緊應(yīng)力必須提高或迫使柔性螺紋段的凸起部分脫出外螺紋的凹槽部分，并克服殘留的摩擦。為推動或提高凸起部分、使其脫出凹槽部分，由張緊應(yīng)力產(chǎn)生的松動力矩必須足夠大，以克服推壓柔性螺紋段的凸起部分進(jìn)入外螺紋的凹槽部分的自然彈性轉(zhuǎn)動作用。為確保松動力矩小于那些阻力，將柔性螺紋段凸起張力的合力、凹槽部分側(cè)邊的傾斜和凸起部分的外形結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計，以產(chǎn)生足夠大的阻止緊固件誤松動的阻力。
在另一實施例中，凸起和凹槽部分的表面能這樣成形，即當(dāng)沿旋緊或松動方向施加轉(zhuǎn)矩時，凸起部分咬入凹槽部分。在這種實施例中，緊固件一旦已進(jìn)行嚙合，不損壞凸起部分或凹槽部分，就不能進(jìn)一步被旋緊或松動。當(dāng)內(nèi)螺紋件與普通的螺栓或其它沒有凹槽部分的外螺紋件一起使用時，柔性螺紋段壓向外螺紋而產(chǎn)生附加的阻力來阻止松動。當(dāng)柔性螺紋被做成以足夠大的力壓向外螺紋件的螺紋時，附加的阻力就以與通常的例如那些具有尼龍?zhí)钊锏呐ぞ芈菽竿瑯拥姆绞絹矸乐拐`松動。
圖3A和圖3B分別為內(nèi)螺紋件的柔性螺紋段(圖1B中的21)的底視圖和側(cè)視圖。在優(yōu)選實施例中，內(nèi)螺紋件的柔性螺紋段從其根部到其齒頂?shù)恼麄€長度不是剛性的。在柔性螺紋段(25)上的由螺紋齒頂向螺紋根部延伸形成的一系列空隙，當(dāng)凸起和凹槽部分不處于嚙合狀態(tài)和其它凸起和凹槽部分的位置對準(zhǔn)時，有利于每一凸起部分(22)獨立并完全與任何一凹槽嚙合(圖1B中的32)。在優(yōu)選實施例中每個凸起徑向地與凹槽部分對齊，但凸起部分作為一整體不需要與凹槽部分對稱安置。在優(yōu)選實施例中、在每圈螺紋上有一優(yōu)選數(shù)目的凹槽部分，即17個，和6個柔性螺紋段上的凸起部分。柔性螺紋段能以任何方式連接到內(nèi)螺紋件(12)上，即只要柔性螺紋段是隨內(nèi)螺紋件一起旋轉(zhuǎn)，而且不能獨立于內(nèi)螺紋件旋轉(zhuǎn)。在實施例中，定位鍵(圖3A和3C的26)阻止柔性螺紋段相對于內(nèi)螺紋件(12)的其余部分旋轉(zhuǎn)，并且使柔性螺紋段定位，這樣柔性螺紋段的凸起部分連續(xù)位于內(nèi)螺紋件上的由標(biāo)準(zhǔn)螺紋形成的螺旋道上。
圖4A是本發(fā)明的另一實施例中的相鄰幾圈螺紋的側(cè)視圖，其中的螺紋處于配合和非鎖緊狀態(tài)。凹槽部分(32)位于根部并伸入凹槽鎖緊螺紋(31)的相鄰螺紋圈之間的外螺紋件(11)的中心部。
圖4B是本發(fā)明的另一實施例的相鄰螺紋圈的側(cè)視圖，其中的螺紋處于配合和非鎖緊狀態(tài)，內(nèi)部柔性螺紋段的凸起部分軸向地壓向外螺紋的凹槽部分。在此實施例中，凹槽部分(32)和凸起部分在后側(cè)面。而在另一實施例中，它們可在前側(cè)面。
雖然已參照優(yōu)選實施例對本發(fā)明作出描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道這點，即可以對其進(jìn)行修改。例如，可以有很多其它的實施例，其中的凸起和凹槽部分可有多種形式的外形、角度和尺寸。凹槽部分可位于螺紋側(cè)面的中心而不是在根部或靠近根部。用外螺紋上的凸起部分替換外螺紋上的凹槽部分，與柔性螺紋段的凸起部分相配合。柔性螺紋段能多于或少于一圈螺紋。這些或其它對根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行的變動或修改由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種螺紋緊固裝置，其包括，a.大致呈圓柱形、并具有外螺紋的第一構(gòu)件；b.具有內(nèi)螺紋的第二構(gòu)件，內(nèi)螺紋的一段至少有一個有彈性回復(fù)作用、而且當(dāng)配合時向第一構(gòu)件的軸向伸出的凸起，這樣當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件和第二構(gòu)件旋到一起時，凸起部分由彈性回復(fù)作用而壓向外螺紋根部；c.外螺紋，該外螺紋具有一系列的而且至少一個這樣的結(jié)構(gòu)，即當(dāng)該結(jié)構(gòu)與內(nèi)螺紋的凸起部分軸向和徑向?qū)?zhǔn)時，其能與凸起部分嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的螺紋緊固裝置，其特征在于用作嚙合的結(jié)構(gòu)是一系列的而且至少一個在螺紋圈之間的凹槽部分。
3.如權(quán)利要求1所述的螺紋緊固裝置，其特征在于用作嚙合的結(jié)構(gòu)是一系列的而且至少一個在螺紋圈之間的凸起。
4.如權(quán)利要求1所述的螺紋緊固裝置，該裝置具有使凸起部分與嚙合結(jié)構(gòu)脫開的部分，它含有形成嚙合用的在凸起上的表面和嚙合結(jié)構(gòu)上的表面，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)矩將這些表面彼此壓向一起時，彼此能下滑。
5.如權(quán)利要求1所述的螺紋緊固裝置，該裝置具有阻止凸起與用來嚙合的結(jié)構(gòu)脫開的部分，它含有這個凸起上的表面和用來嚙合的結(jié)構(gòu)上的表面，這樣，當(dāng)使轉(zhuǎn)矩使兩表面彼此壓向一起時，兩表面彼此不能打滑。
6.如權(quán)利要求1所述的螺紋緊固裝置，其特征在于用作嚙合的結(jié)構(gòu)是在外螺紋側(cè)面上，并且凸起部分由彈性回復(fù)作用而壓向外螺紋側(cè)面上。
7.一種柔性內(nèi)螺紋段，其包括a.一個設(shè)置在內(nèi)螺紋緊固件或螺紋孔上的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)阻止內(nèi)柔性螺紋段獨立于內(nèi)螺紋緊固件徑向移動；b.一系列的而且至少一個具有彈性回復(fù)作用的凸起，這樣當(dāng)內(nèi)螺紋緊固裝置旋上外螺紋緊固裝置時，柔性螺紋段壓向外螺紋緊固裝置的螺紋。
8.如權(quán)利要求7所述的緊固裝置，其特征在于內(nèi)部的柔性螺紋段設(shè)置在一個內(nèi)螺紋緊固件上。
9.如權(quán)利要求7所述的緊固裝置，其特征在于凸起面是這樣成形的，即當(dāng)用轉(zhuǎn)矩將凸起表面壓過阻礙物時，外螺紋上的阻礙物能使表面打滑。
10.如權(quán)利要求4所述的緊固裝置，其特征在于凸起表面是這樣成形的，即當(dāng)以轉(zhuǎn)矩使表面通過阻礙物時，外螺紋上的阻礙物不能使表面不能打滑，且不損壞凸起或阻礙物。
11.一種內(nèi)螺紋緊固裝置，該裝置有一個連接柔性螺紋段的結(jié)構(gòu)。
12.一種外螺紋緊固裝置，該裝置有一外螺紋，外螺紋有一系列的而且至少一種嚙合結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的螺紋緊固裝置，其特征在于嚙合結(jié)構(gòu)是一系列的而且至少一個在螺紋圈之間的凹槽部分。
14.如權(quán)利要求11所述的螺紋緊固裝置，其特征在于嚙合結(jié)構(gòu)是一系列的而且至少一個在螺紋圈之間的凸起。
全文摘要
一種自鎖螺紋連接裝置，它包括一外螺紋件(11)和一內(nèi)螺紋件(12)，外螺紋件有凹槽鎖緊螺紋(31)，內(nèi)螺紋件有柔性螺紋段(21)。由內(nèi)部柔性螺紋段對準(zhǔn)產(chǎn)生的張力迫使柔性螺紋段的凸起(22)進(jìn)入凹槽鎖緊螺紋的凹槽部分(32)，從而阻止螺紋緊固件松動，并且產(chǎn)生與振動、擴張、壓縮或其他移動結(jié)合的軸向壓力。凸起和凹槽處這樣成型，即在轉(zhuǎn)矩適當(dāng)作用下，表面彼此間下滑且非鎖緊。兩個螺紋件設(shè)計成一起工作。內(nèi)螺紋件(12)當(dāng)其與沒有凹槽(32)的標(biāo)準(zhǔn)外螺紋件(11)一起使用時可阻止誤松動。
文檔編號F16B39/04GK1156496SQ95194726
公開日1997年8月6日 申請日期1995年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月5日
發(fā)明者理查德·W·范德德里夫特 申請人:理查德·W·范德德里夫特