专利名称：紧固装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种用来固紧螺栓、螺帽等的紧固装置。
大家都知道螺栓、螺帽类紧固件。当用扭力拧紧螺帽时，螺栓有跟着螺帽运动的倾向，而由扭转动力工具施加到附近固定物体上的扭力的反作用力在要被拧紧的紧固件上造成侧向载荷。在螺栓和螺帽螺纹之间的摩擦力具有在螺帽被施加扭力的地方拉动尚未被牢固连接的螺栓的倾向。换句话说，要被转动的螺帽在螺栓螺纹上所造成的转动摩擦力时常大于在要被连接的部件的另一侧连接到螺栓上的反螺帽的转动摩擦力，尽管该转动的反螺帽所受到的是面上的摩擦力。即使在要被转动的螺帽下有一垫圈，它也能在螺帽转动时被拖动。
当一螺栓用螺纹旋入到要被连接的部件底部的盲孔内时也有跟着转动的倾向。由于上述原因，工业上常使用支撑扳手来制止底螺帽跟着转动或用L形六角扳手插入到盲螺柱顶部上的内六角内来握持螺柱使它不再在带螺纹的盲孔内转动。这种措施并不总是有效的，因为在螺栓螺纹内出现裂纹时握持力须随着裂纹对高扭力的要求而变化。但若该螺栓有时还能起作用或者如果其他螺栓都牢固地连接着，那么除了由于作用在固定物体上的反作用所造成的侧向载荷外，在螺栓杆上还会造成扭力，该扭力作用在离开螺栓轴线一个距离的地方。在长螺栓上当某一螺栓松弛时，这一点能造成扭力的损失。所以，螺栓的跟着螺帽转动、造成的螺栓扭力和被施加的侧向载荷都是不希望有的。因此必需找出一种方法来抵制要被转动的螺帽的转动摩擦力和侧向载荷，以资使螺栓保持固定而光螺栓杆上不再有扭力或侧向载荷。由于侧向载荷是通过偏离的反作用力造成的，因此需要使反作用力与作用力在同一轴线上。要做到这一点可增加螺栓相对于螺帽的转动摩擦力，使螺栓件和其关联部件能被用作固定物体。由于螺帽的转动摩擦力在与螺栓的螺纹啮合及与要被连接的部件或垫圈的面接合之间被分摊，螺栓的转动摩擦力也必需被分摊。用螺纹旋入一个盲孔内或与一个反螺帽连接的螺栓一方面具有与该反螺帽的螺纹摩擦力，另一方面具有与要被转动的螺帽连接的摩擦力。由于螺帽的支承面摩擦力通常超过螺栓底端上的螺纹摩擦力，螺栓有一在螺帽施加扭力的地方跟着转动的倾向。如果将一转动力施加在螺帽上而将一相反且相等的转动力施加在螺栓上，螺帽和螺栓都将终止转动。此时必需或是增加螺栓的转动摩擦力或是减少螺帽的转动摩擦力，使当有两个相等且相反的力施加在螺栓和螺帽上时只有螺帽转动。要增加螺栓的转动摩擦力可使螺栓杆的转动摩擦力加上垫圈的转动摩擦力。但这样做本身是没有什么作用的，因为如果只是将转动力施加给螺帽，螺栓和垫圈仍能跟着转动并且侧向载荷仍能施加到螺栓上。这就需要另外有一工具如扭转动力工具，该工具有一作用力和一相等且相反的反作用力可保证只有螺帽转动。将扭转动力工具应用到紧固件上使其在一个方向上的转动力施加在螺帽上，而其相等且相反的转动力则施加在螺栓杆和垫圈上，从而只有螺帽转动。
这里可提到本行业已知的一种紧固件，如在本人的美国专利5，318，397号中所公开的紧固件。但它具有这样的缺点，即内套筒在它连接到垫圈的点上需要在径向上做得比较厚，因为施加在内套筒上的夹持力是由内套筒转移给垫圈的。因此能够理解在某些例子中有整个相反的转动力施加在外套筒上。另外，在本人以前的专利中所说明的紧固件制造起来费用高。
因此，本发明的目的是要提供一种没有现有技术缺点的紧固装置。
遵照这些目的和其他一些将在后面显示的目的，本发明的特点为，紧固装置具有一个螺栓件、一个要被转动的螺帽、和一个扭转动力工具，该工具可操作地能同时将一个扭力施加到螺栓件上和要被转动的螺帽上，使在拧紧紧固件和转动螺帽时，螺栓件的光杆部不会由于扭力或侧向载荷而转动或扭曲，螺栓件包括一个杆和具有中心轴线的一个垫圈，该杆具有基本上位在其两端的两个部分，其中一个部分带有螺纹，位在与要被转动的螺帽连接的那一端，而另一部分位在该杆的另一端，适宜与在另一端的一个物体连接，垫圈具有两个背对的支承面，各自基本上沿着垂直于所说轴线的方向伸展并受到转动摩擦力，支承面包括一个适宜与要被转动的螺帽的支承面配合的上支承面、和一个适宜与两个部分中一个部分的支承面配合的下支承面；扭转动力工具具有与螺栓件连接的第一驱动设施用来在一个方向上将扭力施加在杆的一部分和垫圈上，及与要转动的螺帽连接的第二驱动设施用来在相反的方向上施加一个相等的力，这样在操作扭转动力工具时，垫圈的转动摩擦力便可加到杆的一部分的转动摩擦力上，因此在要被转动的螺帽转动时，螺栓件可保持固定。
当紧固装置按照本发明设计并包括如上所述的螺栓件、螺帽和扭转动力工具时，可以消除螺栓或垫圈跟着螺帽的转动而转动的弊病。
在包括螺栓件、螺帽和扭转动力工具的创新的紧固装置中，使用该动力工具可消除螺栓由于受到的扭力而在其光杆上发生的扭曲。采用按照本发明而包括螺栓件和扭转动力工具的紧固装置时，由于扭力而造成的通常的侧向载荷也可被消除。
当包括螺栓和螺帽在内的紧固件使用工具而被拧紧时，螺栓的摩擦力与螺帽的摩擦力的比例关系会改变，而且，此后螺栓的摩擦力与螺帽的摩擦力总是保持相同的比例关系，即使螺帽的摩擦力由于螺纹内的扭弯或其他不一致会暂时变大也是如此。
采用创新的紧固装置可使在螺帽和螺栓之间的转动摩擦力较为接近，因此有可能采用标准的商售部件，制出直径较小和价格较廉的结构。
被认为本发明特征的新颖细节在所附权利要求中具体列出。在结合附图阅读下面关于特定实施例的说明后，当可对本发明的结构和操作方法及其另外一些目的和优点有清楚的了解。
图1a为一创新的紧固装置的螺栓和螺帽的剖面侧视图；图1b为图1a所示创新装置的螺栓和螺帽的平面视图；图2为与图1a、1b中的螺栓、螺帽配合的扭转动力工具的视图3a为按照本发明另一实施例的螺栓和螺帽的剖面图；图3b为图3a所示创新装置的螺栓和螺帽的平面视图；图4为用于图3a、3b中的螺栓和螺帽的扭转动力工具的视图；图5a和5b分别为按照本发明另一实施例的螺栓和螺帽所适用的扭转动力工具的侧视图和剖面图；图6a和6b分别为按照本发明再一实施例的螺栓和螺帽所适用的扭转动力工具的侧视图和剖面图。
按照本发明的有一螺栓件的紧固装置的总体用标号1指出，包括一个螺栓2，螺栓2有一杆3，其上有两个部分4和5。螺纹部4位在杆3的一端，而也可带有螺纹的部分5位在杆的另一端。螺栓件还包括一个垫圈6，它有两个基本上与螺栓轴线A1垂直的支承面受到转动摩擦力。垫圈6有一上支承面7和一下支承面8。
紧固装置还具有一个螺帽9。螺帽9用内螺纹与杆3的螺纹部4连接并有一个下支承面与垫圈的上支承面7配合。螺帽和螺栓件用来使上、下两个部件10和11固紧在一起。垫圈6的下支承面与上部件10配合。
如图可见，在螺纹部4之上为接合设施，它可具有多角形的外表面13以便连接到扭转动力工具的第一驱动设施上。垫圈6也有一个多角形外表面14以便连接到扭转动力工具的第一驱动设施上。最后，螺帽9还有一个多角形外表面15用来连接到扭转动力工具的第二驱动设施上。
图2示出一个与螺栓件1和螺帽9配合使用的扭力电动工具20，其上设有第一驱动设施21。第一驱动设施首先与螺栓2的杆3的螺纹部4连接。为此，第一驱动设施包括一根轴22，该轴例如可用多角形成形件如花键之类不转动地与工具的壳体23接合，并有一个下部例如可用多角形成形件如花键之类的互相接合不转动地支承凹窝24。凹窝24有一内多角形孔可配合在螺纹部4之上的接合设施12的外多角形面13上。第一驱动设施21还包括一个外凹窝25，该外凹窝例如可用多角形成形件如花键之类不转动地与轴22连接，并有一多角形内孔可配合在垫圈6的多角形外表面上。因此，第一驱动设施21被连接到包括螺栓2和垫圈6在内的接合设施12上，从而可在一个方向上对杆3的螺纹部4和垫圈6施加扭力。
扭转动力工具20还具有第二驱动设施26，该设施包括一个可通过卡爪棘轮接合而被一未示出的驱动机构(气动、液压等)转动的棘轮27，其上例如设有外多角形成形件如花键之类；和一个凹窝28，该凹窝通过在上端的花键的互相接合不转动地与棘轮27连接，并在其下端有一内多角形的孔可与螺帽9的外多角形表面15配合。第二驱动设施26与螺帽9连接便可在相反的方向上施加相等的扭力。这样，当扭转动力工具20的第一驱动设施21将扭力施加到杆3的螺纹部4和垫圈6上时，第二驱动设施26便可在相反的方向上将相等的力施加在螺帽9上。在该工具操作时，垫圈6的转动摩擦力可添加到杆3的螺纹部4的转动摩擦力上，因此在要被转动的螺帽转动时，螺栓件1可保持固定。
在图3所示实施例的紧固装置中，凡与第一实施例的零件相同的零件用同一标号指出。在本实施例中可不必改变商业上供售的螺栓。螺栓有一内套，其外侧制有螺纹，这样便形成螺帽9所要连接的杆3的螺纹部4。内套16设有内螺纹可与杆3的螺纹接合。内套16还具有可为多角形表面13的接合设施13。
与图3的螺栓件和螺帽配合使用的扭转动力工具在图4中示出，它基本上与图2所示的扭转动力工具相当。但在图4所示的实施例中，设有内多角形孔的凹窝24与接合设施12的多角形表面接合时，接合设施不是安排在杆上，而是安排在内套16上，该内套再与螺栓2的杆3接合。在这结构中，第一驱动设施也是将扭力施加到杆3的螺纹部4上和垫圈6上，而第二驱动设施26则在相反的方向以相等的扭力施加到螺帽9上。
图5所示的紧固装置具有第一驱动设施31。该设施包括一个销钉32不转动地连接在工具的壳体上；一个第一杠杆33，其右端不转动地连接在销钉32上，而其左端设有一个内六角形孔，可配合在接合设施12的六角形表面上；和另一个杠杆，其第一端不转动地与销钉32连接，而其第二端有一内多角形孔，可配装在垫圈6的外多角形表面14上。扭转动力工具还具有第二驱动设施35。该设施包括一个位在两块驱动板37之间的棘轮36，它可通过一个卡爪棘轮接合被一驱动机构转动。棘轮36有一内多角形孔可与螺帽9的外多角形表面配合。这里也是第一驱动设施在一个方向上将扭力施加到杆3的螺纹部4和垫圈6上，而第二驱动设施35在相反的方向上将一相等的扭力施加到螺帽9上。
图6所示的实施例基本上与图5的实施例相当。前者与后者不同之处只是在于棘轮以其内多角形孔被配装在图3中的螺帽9的外多角形表面上，该螺帽以其内螺纹与设有接合设施12的杆3的螺纹部4接合。这里也是第一驱动设施31在一个方向上将一扭力施加到螺纹部4和垫圈6上，而第二驱动设施35在相反的方向上将相等的扭力施加到螺帽9上。
在本发明的所有实施例中都可消除由于扭力而在螺栓上产生的扭转，这是因为采用第一驱动设施能保证当有反作用力施加在螺栓件上时螺栓件可以保持固定，另外因为采用第二驱动设施可以保证当工具将相反而相等的作用力施加在螺帽上时只有螺帽转动。
虽然本发明已就紧固装置的实施进行图示和说明，但这些并不打算用来限制所示的细节，因为在不以任何方式离开本发明创意的条件下，可以作出各种修改和结构上的变化。
不用进一步分析，上述说明已可充分显示本发明的要点。其他人只要应用现有的知识，能够立即把它应用到各种用途上，这时不要忽略那些从现有技术的立场看来是特出之点，正是这些特点相当好地构成本发明在通用或专用方面的主要特征。
权利要求
1．一种紧固装置具有一个螺栓件；一个要被转动的螺帽；和一个可操作的扭转动力工具，该工具可用来同时将一扭力施加到所说螺栓件上和所说要被转动的螺帽上，使在拧紧所说紧固件和转动所说螺帽时，所说螺栓件的光杆(free shank)不会由于扭力或侧向载荷而转动或扭转，所说螺栓件包括一个杆和一个具有中心轴线的垫圈，所说杆具有至少两个基本上位在其两端的部分，其中一个部分为螺纹部位在与要被转动的螺帽连接的所说杆的那一端，而另一部分位在适宜与一物体连接的另一端，所说垫圈具有两个基本上沿着垂直于所说轴线而延伸的相背的支承面并受到转动摩擦力，其中上支承面适宜与所说要被转动的螺帽的支承面配合，而下支承面适宜与所说至少两个部分中的一个的支承面配合，所说扭转动力工具具有第一驱动设施可与所说螺栓件连接以资在一个方向上将扭力施加在所说杆的所说一部分和所说垫圈上，还有第二驱动设施可与所说要被转动的螺帽连接，以资在相反的方向上施加一相等的力，从而在操作所说扭转动力工具时，所说垫圈的转动摩擦力可添加到所说杆的所说一部分的转动摩擦力上，因此当所说要被转动的螺帽转动时，所说螺栓件可保持固定。
2．按照权利要求1的紧固装置，其特征为，所说螺栓件的所说杆的所说一个螺纹部具有一个带螺纹的套筒。
3．按照权利要求1的紧固装置，其特征为，所说第一驱动设施与所说扭转动力工具的所说第二驱动设施同轴。
4．按照权利要求3的紧固装置，其特征为，所说第二驱动设施在所说第一驱动设施的外侧转动。
5．按照权利要求3的紧固装置，其特征为，所说第二驱动设施在所说第一驱动设施的内侧转动。
6．按照权利要求1的紧固装置，其特征为，所说第一驱动设施同轴地在所说第二驱动设施的外侧和内侧与所说螺栓件连接。
7．按照权利要求4的紧固装置，其特征为，所说第一驱动设施与所说杆的所说一个螺纹部和所说垫圈连接。
8．按照权利要求5的紧固装置，其特征为，所说第一驱动设施与所说杆的所说一个螺纹部和所说垫圈连接。
9．按照权利要求4的紧固装置，其特征为，位在所说第二驱动设施内侧的所说第一驱动设施与所说杆的所说一个螺纹部连接。
10．按照权利要求5的紧固装置，其特征为，位在所说第二驱动设施外侧的所说第一驱动设施与所说垫圈连接。
11．按照权利要求4的紧固装置，其特征为，位在所说第二驱动设施内侧的所说第一驱动设施与所说垫圈连接。
12．按照权利要求5的紧固装置，其特征为，位在所说第二驱动设施外侧的所说第一驱动设施与所说杆的所说一个螺纹部连接。
全文摘要
紧固装置具有:螺栓件;要被转动的螺帽;和扭转动力工具,螺栓件包括一个杆和一个具有轴线的垫圈,杆具有至少两个基本上位在其两端的部分,垫圈具有两个基本上沿着垂直于轴线而延伸的相背的支承面并受到转动摩擦力。扭转动力工具具有第一驱动设施和第二驱动设施,在操作扭转动力工具时,垫圈的转动摩擦力可添加到杆的一部分的转动摩擦力上,当螺帽转动时,螺栓件可保持固定。
文档编号B25B21/00GK1283539SQ0010839
公开日2001年2月14日 申请日期2000年5月17日 优先权日1999年8月5日
发明者约翰·K·琼克斯 申请人:约翰·K·琼克斯