緊固裝置的製作方法

2023-05-20 21:11:51 2

專利名稱：緊固裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種用來固緊螺栓、螺帽等的緊固裝置。
大家都知道螺栓、螺帽類緊固件。當用扭力擰緊螺帽時，螺栓有跟著螺帽運動的傾向，而由扭轉動力工具施加到附近固定物體上的扭力的反作用力在要被擰緊的緊固件上造成側向載荷。在螺栓和螺帽螺紋之間的摩擦力具有在螺帽被施加扭力的地方拉動尚未被牢固連接的螺栓的傾向。換句話說，要被轉動的螺帽在螺栓螺紋上所造成的轉動摩擦力時常大於在要被連接的部件的另一側連接到螺栓上的反螺帽的轉動摩擦力，儘管該轉動的反螺帽所受到的是面上的摩擦力。即使在要被轉動的螺帽下有一墊圈，它也能在螺帽轉動時被拖動。
當一螺栓用螺紋旋入到要被連接的部件底部的盲孔內時也有跟著轉動的傾向。由於上述原因，工業上常使用支撐扳手來制止底螺帽跟著轉動或用L形六角扳手插入到盲螺柱頂部上的內六角內來握持螺柱使它不再在帶螺紋的盲孔內轉動。這種措施並不總是有效的，因為在螺栓螺紋內出現裂紋時握持力須隨著裂紋對高扭力的要求而變化。但若該螺栓有時還能起作用或者如果其他螺栓都牢固地連接著，那麼除了由於作用在固定物體上的反作用所造成的側向載荷外，在螺栓杆上還會造成扭力，該扭力作用在離開螺栓軸線一個距離的地方。在長螺栓上當某一螺栓鬆弛時，這一點能造成扭力的損失。所以，螺栓的跟著螺帽轉動、造成的螺栓扭力和被施加的側向載荷都是不希望有的。因此必需找出一種方法來抵制要被轉動的螺帽的轉動摩擦力和側向載荷，以資使螺栓保持固定而光螺栓杆上不再有扭力或側向載荷。由於側向載荷是通過偏離的反作用力造成的，因此需要使反作用力與作用力在同一軸線上。要做到這一點可增加螺栓相對於螺帽的轉動摩擦力，使螺栓件和其關聯部件能被用作固定物體。由於螺帽的轉動摩擦力在與螺栓的螺紋嚙合及與要被連接的部件或墊圈的面接合之間被分攤，螺栓的轉動摩擦力也必需被分攤。用螺紋旋入一個盲孔內或與一個反螺帽連接的螺栓一方面具有與該反螺帽的螺紋摩擦力，另一方面具有與要被轉動的螺帽連接的摩擦力。由於螺帽的支承面摩擦力通常超過螺栓底端上的螺紋摩擦力，螺栓有一在螺帽施加扭力的地方跟著轉動的傾向。如果將一轉動力施加在螺帽上而將一相反且相等的轉動力施加在螺栓上，螺帽和螺栓都將終止轉動。此時必需或是增加螺栓的轉動摩擦力或是減少螺帽的轉動摩擦力，使當有兩個相等且相反的力施加在螺栓和螺帽上時只有螺帽轉動。要增加螺栓的轉動摩擦力可使螺栓杆的轉動摩擦力加上墊圈的轉動摩擦力。但這樣做本身是沒有什麼作用的，因為如果只是將轉動力施加給螺帽，螺栓和墊圈仍能跟著轉動並且側向載荷仍能施加到螺栓上。這就需要另外有一工具如扭轉動力工具，該工具有一作用力和一相等且相反的反作用力可保證只有螺帽轉動。將扭轉動力工具應用到緊固件上使其在一個方向上的轉動力施加在螺帽上，而其相等且相反的轉動力則施加在螺栓杆和墊圈上，從而只有螺帽轉動。
這裡可提到本行業已知的一種緊固件，如在本人的美國專利5，318，397號中所公開的緊固件。但它具有這樣的缺點，即內套筒在它連接到墊圈的點上需要在徑向上做得比較厚，因為施加在內套筒上的夾持力是由內套筒轉移給墊圈的。因此能夠理解在某些例子中有整個相反的轉動力施加在外套筒上。另外，在本人以前的專利中所說明的緊固件製造起來費用高。
因此，本發明的目的是要提供一種沒有現有技術缺點的緊固裝置。
遵照這些目的和其他一些將在後面顯示的目的，本發明的特點為，緊固裝置具有一個螺栓件、一個要被轉動的螺帽、和一個扭轉動力工具，該工具可操作地能同時將一個扭力施加到螺栓件上和要被轉動的螺帽上，使在擰緊緊固件和轉動螺帽時，螺栓件的光杆部不會由於扭力或側向載荷而轉動或扭曲，螺栓件包括一個杆和具有中心軸線的一個墊圈，該杆具有基本上位在其兩端的兩個部分，其中一個部分帶有螺紋，位在與要被轉動的螺帽連接的那一端，而另一部分位在該杆的另一端，適宜與在另一端的一個物體連接，墊圈具有兩個背對的支承面，各自基本上沿著垂直於所說軸線的方向伸展並受到轉動摩擦力，支承面包括一個適宜與要被轉動的螺帽的支承面配合的上支承面、和一個適宜與兩個部分中一個部分的支承面配合的下支承面；扭轉動力工具具有與螺栓件連接的第一驅動設施用來在一個方向上將扭力施加在杆的一部分和墊圈上，及與要轉動的螺帽連接的第二驅動設施用來在相反的方向上施加一個相等的力，這樣在操作扭轉動力工具時，墊圈的轉動摩擦力便可加到杆的一部分的轉動摩擦力上，因此在要被轉動的螺帽轉動時，螺栓件可保持固定。
當緊固裝置按照本發明設計並包括如上所述的螺栓件、螺帽和扭轉動力工具時，可以消除螺栓或墊圈跟著螺帽的轉動而轉動的弊病。
在包括螺栓件、螺帽和扭轉動力工具的創新的緊固裝置中，使用該動力工具可消除螺栓由於受到的扭力而在其光杆上發生的扭曲。採用按照本發明而包括螺栓件和扭轉動力工具的緊固裝置時，由於扭力而造成的通常的側向載荷也可被消除。
當包括螺栓和螺帽在內的緊固件使用工具而被擰緊時，螺栓的摩擦力與螺帽的摩擦力的比例關係會改變，而且，此後螺栓的摩擦力與螺帽的摩擦力總是保持相同的比例關係，即使螺帽的摩擦力由於螺紋內的扭彎或其他不一致會暫時變大也是如此。
採用創新的緊固裝置可使在螺帽和螺栓之間的轉動摩擦力較為接近，因此有可能採用標準的商售部件，制出直徑較小和價格較廉的結構。
被認為本發明特徵的新穎細節在所附權利要求中具體列出。在結合附圖閱讀下面關於特定實施例的說明後，當可對本發明的結構和操作方法及其另外一些目的和優點有清楚的了解。


圖1a為一創新的緊固裝置的螺栓和螺帽的剖面側視圖；圖1b為圖1a所示創新裝置的螺栓和螺帽的平面視圖；圖2為與圖1a、1b中的螺栓、螺帽配合的扭轉動力工具的視圖3a為按照本發明另一實施例的螺栓和螺帽的剖面圖；圖3b為圖3a所示創新裝置的螺栓和螺帽的平面視圖；圖4為用於圖3a、3b中的螺栓和螺帽的扭轉動力工具的視圖；圖5a和5b分別為按照本發明另一實施例的螺栓和螺帽所適用的扭轉動力工具的側視圖和剖面圖；圖6a和6b分別為按照本發明再一實施例的螺栓和螺帽所適用的扭轉動力工具的側視圖和剖面圖。
按照本發明的有一螺栓件的緊固裝置的總體用標號1指出，包括一個螺栓2，螺栓2有一桿3，其上有兩個部分4和5。螺紋部4位在杆3的一端，而也可帶有螺紋的部分5位在杆的另一端。螺栓件還包括一個墊圈6，它有兩個基本上與螺栓軸線A1垂直的支承面受到轉動摩擦力。墊圈6有一上支承面7和一下支承面8。
緊固裝置還具有一個螺帽9。螺帽9用內螺紋與杆3的螺紋部4連接並有一個下支承面與墊圈的上支承面7配合。螺帽和螺栓件用來使上、下兩個部件10和11固緊在一起。墊圈6的下支承面與上部件10配合。
如圖可見，在螺紋部4之上為接合設施，它可具有多角形的外表面13以便連接到扭轉動力工具的第一驅動設施上。墊圈6也有一個多角形外表面14以便連接到扭轉動力工具的第一驅動設施上。最後，螺帽9還有一個多角形外表面15用來連接到扭轉動力工具的第二驅動設施上。
圖2示出一個與螺栓件1和螺帽9配合使用的扭力電動工具20，其上設有第一驅動設施21。第一驅動設施首先與螺栓2的杆3的螺紋部4連接。為此，第一驅動設施包括一根軸22，該軸例如可用多角形成形件如花鍵之類不轉動地與工具的殼體23接合，並有一個下部例如可用多角形成形件如花鍵之類的互相接合不轉動地支承凹窩24。凹窩24有一內多角形孔可配合在螺紋部4之上的接合設施12的外多角形面13上。第一驅動設施21還包括一個外凹窩25，該外凹窩例如可用多角形成形件如花鍵之類不轉動地與軸22連接，並有一多角形內孔可配合在墊圈6的多角形外表面上。因此，第一驅動設施21被連接到包括螺栓2和墊圈6在內的接合設施12上，從而可在一個方向上對杆3的螺紋部4和墊圈6施加扭力。
扭轉動力工具20還具有第二驅動設施26，該設施包括一個可通過卡爪棘輪接合而被一未示出的驅動機構(氣動、液壓等)轉動的棘輪27，其上例如設有外多角形成形件如花鍵之類；和一個凹窩28，該凹窩通過在上端的花鍵的互相接合不轉動地與棘輪27連接，並在其下端有一內多角形的孔可與螺帽9的外多角形表面15配合。第二驅動設施26與螺帽9連接便可在相反的方向上施加相等的扭力。這樣，當扭轉動力工具20的第一驅動設施21將扭力施加到杆3的螺紋部4和墊圈6上時，第二驅動設施26便可在相反的方向上將相等的力施加在螺帽9上。在該工具操作時，墊圈6的轉動摩擦力可添加到杆3的螺紋部4的轉動摩擦力上，因此在要被轉動的螺帽轉動時，螺栓件1可保持固定。
在圖3所示實施例的緊固裝置中，凡與第一實施例的零件相同的零件用同一標號指出。在本實施例中可不必改變商業上供售的螺栓。螺栓有一內套，其外側制有螺紋，這樣便形成螺帽9所要連接的杆3的螺紋部4。內套16設有內螺紋可與杆3的螺紋接合。內套16還具有可為多角形表面13的接合設施13。
與圖3的螺栓件和螺帽配合使用的扭轉動力工具在圖4中示出，它基本上與圖2所示的扭轉動力工具相當。但在圖4所示的實施例中，設有內多角形孔的凹窩24與接合設施12的多角形表面接合時，接合設施不是安排在杆上，而是安排在內套16上，該內套再與螺栓2的杆3接合。在這結構中，第一驅動設施也是將扭力施加到杆3的螺紋部4上和墊圈6上，而第二驅動設施26則在相反的方向以相等的扭力施加到螺帽9上。
圖5所示的緊固裝置具有第一驅動設施31。該設施包括一個銷釘32不轉動地連接在工具的殼體上；一個第一槓桿33，其右端不轉動地連接在銷釘32上，而其左端設有一個內六角形孔，可配合在接合設施12的六角形表面上；和另一個槓桿，其第一端不轉動地與銷釘32連接，而其第二端有一內多角形孔，可配裝在墊圈6的外多角形表面14上。扭轉動力工具還具有第二驅動設施35。該設施包括一個位在兩塊驅動板37之間的棘輪36，它可通過一個卡爪棘輪接合被一驅動機構轉動。棘輪36有一內多角形孔可與螺帽9的外多角形表面配合。這裡也是第一驅動設施在一個方向上將扭力施加到杆3的螺紋部4和墊圈6上，而第二驅動設施35在相反的方向上將一相等的扭力施加到螺帽9上。
圖6所示的實施例基本上與圖5的實施例相當。前者與後者不同之處只是在於棘輪以其內多角形孔被配裝在圖3中的螺帽9的外多角形表面上，該螺帽以其內螺紋與設有接合設施12的杆3的螺紋部4接合。這裡也是第一驅動設施31在一個方向上將一扭力施加到螺紋部4和墊圈6上，而第二驅動設施35在相反的方向上將相等的扭力施加到螺帽9上。
在本發明的所有實施例中都可消除由於扭力而在螺栓上產生的扭轉，這是因為採用第一驅動設施能保證當有反作用力施加在螺栓件上時螺栓件可以保持固定，另外因為採用第二驅動設施可以保證當工具將相反而相等的作用力施加在螺帽上時只有螺帽轉動。
雖然本發明已就緊固裝置的實施進行圖示和說明，但這些並不打算用來限制所示的細節，因為在不以任何方式離開本發明創意的條件下，可以作出各種修改和結構上的變化。
不用進一步分析，上述說明已可充分顯示本發明的要點。其他人只要應用現有的知識，能夠立即把它應用到各種用途上，這時不要忽略那些從現有技術的立場看來是特出之點，正是這些特點相當好地構成本發明在通用或專用方面的主要特徵。
權利要求
1．一種緊固裝置具有一個螺栓件；一個要被轉動的螺帽；和一個可操作的扭轉動力工具，該工具可用來同時將一扭力施加到所說螺栓件上和所說要被轉動的螺帽上，使在擰緊所說緊固件和轉動所說螺帽時，所說螺栓件的光杆(free shank)不會由於扭力或側向載荷而轉動或扭轉，所說螺栓件包括一個杆和一個具有中心軸線的墊圈，所說杆具有至少兩個基本上位在其兩端的部分，其中一個部分為螺紋部位在與要被轉動的螺帽連接的所說杆的那一端，而另一部分位在適宜與一物體連接的另一端，所說墊圈具有兩個基本上沿著垂直於所說軸線而延伸的相背的支承面並受到轉動摩擦力，其中上支承面適宜與所說要被轉動的螺帽的支承面配合，而下支承面適宜與所說至少兩個部分中的一個的支承面配合，所說扭轉動力工具具有第一驅動設施可與所說螺栓件連接以資在一個方向上將扭力施加在所說杆的所說一部分和所說墊圈上，還有第二驅動設施可與所說要被轉動的螺帽連接，以資在相反的方向上施加一相等的力，從而在操作所說扭轉動力工具時，所說墊圈的轉動摩擦力可添加到所說杆的所說一部分的轉動摩擦力上，因此當所說要被轉動的螺帽轉動時，所說螺栓件可保持固定。
2．按照權利要求1的緊固裝置，其特徵為，所說螺栓件的所說杆的所說一個螺紋部具有一個帶螺紋的套筒。
3．按照權利要求1的緊固裝置，其特徵為，所說第一驅動設施與所說扭轉動力工具的所說第二驅動設施同軸。
4．按照權利要求3的緊固裝置，其特徵為，所說第二驅動設施在所說第一驅動設施的外側轉動。
5．按照權利要求3的緊固裝置，其特徵為，所說第二驅動設施在所說第一驅動設施的內側轉動。
6．按照權利要求1的緊固裝置，其特徵為，所說第一驅動設施同軸地在所說第二驅動設施的外側和內側與所說螺栓件連接。
7．按照權利要求4的緊固裝置，其特徵為，所說第一驅動設施與所說杆的所說一個螺紋部和所說墊圈連接。
8．按照權利要求5的緊固裝置，其特徵為，所說第一驅動設施與所說杆的所說一個螺紋部和所說墊圈連接。
9．按照權利要求4的緊固裝置，其特徵為，位在所說第二驅動設施內側的所說第一驅動設施與所說杆的所說一個螺紋部連接。
10．按照權利要求5的緊固裝置，其特徵為，位在所說第二驅動設施外側的所說第一驅動設施與所說墊圈連接。
11．按照權利要求4的緊固裝置，其特徵為，位在所說第二驅動設施內側的所說第一驅動設施與所說墊圈連接。
12．按照權利要求5的緊固裝置，其特徵為，位在所說第二驅動設施外側的所說第一驅動設施與所說杆的所說一個螺紋部連接。
全文摘要
緊固裝置具有:螺栓件;要被轉動的螺帽;和扭轉動力工具,螺栓件包括一個杆和一個具有軸線的墊圈,杆具有至少兩個基本上位在其兩端的部分,墊圈具有兩個基本上沿著垂直於軸線而延伸的相背的支承面並受到轉動摩擦力。扭轉動力工具具有第一驅動設施和第二驅動設施,在操作扭轉動力工具時,墊圈的轉動摩擦力可添加到杆的一部分的轉動摩擦力上,當螺帽轉動時,螺栓件可保持固定。
文檔編號B25B21/00GK1283539SQ0010839
公開日2001年2月14日 申請日期2000年5月17日 優先權日1999年8月5日
發明者約翰·K·瓊克斯 申請人:約翰·K·瓊克斯