专利名称：具有金属丝螺纹嵌件的螺纹连接件以及所述金属丝螺纹嵌件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺纹连接件，具有一个金属丝螺纹嵌件，该金属丝螺纹嵌件插入工件的阴螺纹与螺栓的阳螺纹之间。本发明还涉及用于这种类型的螺纹连接件的金属丝螺纹嵌件。
背景技术：
这种金属丝螺纹嵌件是已知的，例如参见EP 0 983 445 B 1了解详情。这种金属丝螺纹嵌件由一个螺旋形卷绕的金属丝螺纹体构成，该金属丝螺纹体包括阳螺纹一侧的内螺纹以及阴螺纹一侧的外螺纹。金属丝螺纹嵌件的内螺纹及外螺纹的齿形角通常等于阳螺纹及阴螺纹的相应的齿形角。
虽然这些金属丝螺纹嵌件在实践中已经证明为非常有利的，但是还是希望这些金属丝螺纹嵌件在功能并且特别是在螺纹承载能力方面获得一定的改善。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种上述类型的螺纹连接件并且改善其所属的金属丝螺纹嵌件，即螺纹连接件通过优化螺纹齿形在功能并且特别是在螺纹承载能力方面获得改善。
上述目的通过权利要求1定义的发明进行解决。
根据本发明金属丝螺纹嵌件的内螺纹及外螺纹的齿形角小于阳螺纹及阴螺纹的相应的齿形角。
本发明从这个认识出发，在现有技术中金属丝螺纹嵌件的内螺纹及外螺纹的齿形角通常等于阳螺纹及阴螺纹的相应的齿形角，从阳螺纹向容纳螺纹的力传递不是全面实现的，而是以点接触实现的。原因在于当螺纹连接件承受预定的预紧力时金属丝螺纹嵌件发生扭转变形，这在下面还要详细阐述。
与上述不同的是，在本发明的螺纹连接件中由于所述的齿形角之间的角度差，金属丝螺纹嵌件的相应的扭转变形导致金属丝螺纹嵌件的承载面全面贴靠在阳螺纹及阴螺纹所属的承载面上。由此螺栓力均匀地分布在所参与的螺纹承载面上。避免了局部过载，从而减小了阴螺纹材料中的下沉效应(Setzerscheinung)，这种下沉效应在现有技术中由于点状的力传输而出现。由此在螺纹连接件的使用寿命内保持较高的剩余预紧力。
根据本发明获得下列与现有技术相比较的优点a)实现较高的预紧力，这是由于螺纹连接件中的螺纹轮廓侧面受载较小；b)提高的剩余预紧力，这是因为在螺纹连接件的螺纹轮廓侧面中的较小的下沉效应；c)预紧力在螺纹连接件所有的螺纹轮廓侧面上的均匀分布。
在本发明的另外的构造中设置成，金属丝螺纹嵌件的内螺纹的齿形角为阳螺纹的齿形角的0.80至0.93倍。金属丝螺纹嵌件的外螺纹的齿形角为阴螺纹的齿形角的0.83至0.96倍。当阳螺纹及阴螺纹的齿形角为60°时，金属丝螺纹嵌件的内螺纹的齿形角在52°±4°的数量级内，并且金属丝螺纹嵌件的外螺纹(12)的齿形角在54°±4°的数量级内。
本发明的有利的构造由从属权利要求获得。
借助于附图对本发明进行详细阐述。其中图1具有金属丝螺纹嵌件的螺纹连接件的纵向剖视图；图2现有技术的螺纹连接件的在图1中用虚线圆Z表示的区域的放大视图；图3未受载的本发明的螺纹连接件与图2相对应的视图；图4受载的按图3的本发明的螺纹连接件与图2相对应的视图。
具体实施例方式
在图1中示出的螺纹连接件用于将两个工件2、4相连接并且具有一个螺栓6，其螺纹杆具有阳螺纹B。螺栓6的螺纹杆穿过工件2的贯通孔并且经由一金属丝螺纹嵌件8与工件4的阴螺纹M拧接。
如图1、尤其是图2可见，金属丝螺纹嵌件8具有内螺纹10和外螺纹12，它们在螺纹连接件的夹紧状态下与螺栓6的阳螺纹B以及工件4的阴螺纹M共同作用。
在图2中特别是示出了传统构成的螺纹连接件所参与的螺纹的齿形角。如开头所述，在现有技术中金属丝螺纹嵌件8的齿形角βB和βM与阳螺纹B和阴螺纹M的齿形角αB和αM是相同的。
当在这种情况下螺纹连接件承受预紧力Kv，那么力将沿着作用线K从阳螺纹B传递至阴螺纹M。在螺纹的承载面上理论上存在的力传递面F1和F2在此尽可能被卸载。
如果不注意在阳螺纹B和阴螺纹M上增大承载面上的塑性变形，那么力传递逐点地通过点P1和P2实现。通过点P1和P2延伸的螺旋线在此特别高地受载，这导致随时间发生材料的塑性变形。通过出现的塑性变形导致力传递面的增大。不利的后果是这种在内螺纹中的下沉效应，特别是在危及松弛(relaxation-endangered)的材料如镁合金中。这种下沉现象导致预紧力Kv的丧失。
与之不同，在图3中示出的螺纹连接件根据本发明设置成，金属丝螺纹嵌件8的齿形角βM和βB分别小于所属的阳螺纹B和阴螺纹M的齿形角αB和αM。齿形角的角度差在图3中示意示出。
如果通过拧紧螺栓6使螺纹连接件承受一预紧力Kv(见图4)，那么从阳螺纹B至阴螺纹M的力传递首先经由点P1和P2实现。当预紧力Kv完全施加时，金属丝螺纹嵌件8的齿形弹性地扭曲或扭转变形，如通过图4中的圆T表示。而后导致金属丝螺纹嵌件8的螺纹10、12与阳螺纹B或阴螺纹M的承载面在力传递面F1和F2处全面贴靠。由此获得在阳螺纹B或阴螺纹M上的承载面上的较大的接触面。结果就是，螺纹轮廓侧面上较小的特殊负载以及特别是在容纳螺纹(阴螺纹M)的螺纹轮廓侧面上的下沉效应。
如上所述，金属丝螺纹嵌件8的内螺纹10的齿形角βB与阳螺纹的齿形角αB之间的角度差以及金属丝螺纹嵌件8的外螺纹12的齿形角βM与阴螺纹的齿形角αM之间的角度差这样选择，使得在螺纹连接件的受载状态下在力传递面F1和F2处相应的承载面之间实现所期望的全面贴靠。优选金属丝螺纹嵌件8的内螺纹10的齿形角βB是阳螺纹B的齿形角αB的0.80至0.93倍。此外优选金属丝螺纹嵌件8的外螺纹12的齿形角βM是阴螺纹M的齿形角αM的0.83至0.96倍。
在DIN 13的公制ISO螺纹中，标称角度为60°。如果将阳螺纹B和阴螺纹M的标称角度选为60°，那么通过相应减小金属丝螺纹嵌件8的齿形角就可以获得期望的齿形角角度差。符合目的的是，优选金属丝螺纹嵌件8的内螺纹10的齿形角βB在52°±4°的数量级内，并且金属丝螺纹嵌件8的外螺纹12的齿形角βM在54°±4°的数量级内。
但是应当理解成，所期望的角度差也可以这样获得，即金属丝螺纹嵌件8的齿形角选择为标称角度，而阳螺纹和阴螺纹的齿形角选择成比标称角度大。
如上所述，本发明具有这种优点，即将预紧力均匀地分布在螺纹轮廓侧面上，这使得由于螺纹轮廓侧面中减小的下沉效果可以实现较高的预紧力以及提高剩余预紧力。这导致螺纹连接件的使用寿命提高。
为了进一步提高螺纹连接件的使用寿命，阳螺纹B和阴螺纹M之间的螺距差这样设置，即阳螺纹B的螺纹螺距小于阴螺纹M的螺纹螺距。螺纹差选择使得由于螺栓6的螺纹杆在夹紧状态下的延长，从而阳螺纹B和阴螺纹M的螺距相互接近。由此避免在第一螺纹导程内的力集中，在现有技术中正是这样；而且在螺纹连接件的所有螺纹导程上实现均匀的力传递。
为了获得阳螺纹B和阴螺纹M之间的螺距差，阴螺纹M的螺距可以比相应螺纹的标称螺距大。然而阳螺纹B的螺距也可以比相应螺纹的标称螺距小。
另外一个提高螺纹连接件的使用寿命的可能性是，阴螺纹M的齿形角βM在长度上是变化的，并且随着螺纹嵌件拧入深度的增加，金属丝螺纹嵌件8的外螺纹12的齿形角βM与阴螺纹M的齿形角αM之间的角度差逐渐变小。通过阴螺纹M的随长度变化的齿形角，可以获得螺纹连接件的从下方的承载构造(图1)。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种螺纹连接件，具有一个金属丝螺纹嵌件(8)，该金属丝螺纹嵌件插入工件(4)的阴螺纹(M)与螺栓(6)的阳螺纹(B)之间并且由一个螺旋形卷绕的金属丝螺纹体构成，该金属丝螺纹体包括在阳螺纹一侧的内螺纹(10)以及在阴螺纹一侧的外螺纹(12)，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的齿形角(βB、βM)小于阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的相应的齿形角(αB、αM)，从而当螺纹连接件承受预定的预紧力(Kv)时金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的承载面全面贴靠在阳螺纹及阴螺纹(B、M)所属的承载面上，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹(10)的齿形角(βB)为阳螺纹(B)的齿形角(αB)的0.80至0.93倍，并且金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(12)的齿形角(βM)为阴螺纹(M)的齿形角(αM)的0.83至0.96倍。
2.如权利要求1所述的螺纹连接件，其特征在于，当阳螺纹及阴螺纹(B、M)的齿形角(αB、αM)为60°时，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹(10)的齿形角(βB)在52°±4°的数量级内，并且金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(12)的齿形角(βM)在54°±4°的数量级内。
3.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的齿形角(αB、αM)为标称角度，金属丝螺纹嵌件(8)的齿形角(βB、βM)与标称角度不同。
4.如权利要求1或2所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的齿形角(βB、βM)为标称角度，阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的齿形角(αB、αM)与标称角度不同。
5.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阳螺纹(B)的螺距小于阴螺纹(M)的螺距，从而这两个螺距在螺纹连接件的夹紧状态下几乎相同。
6.如权利要求5所述的螺纹连接件，其特征在于，阴螺纹(M)的螺距大于相应的螺纹的标称螺距，或阳螺纹(B)的螺距小于相应的螺纹的标称螺距。
7.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阴螺纹(M)的齿形角(βM)在长度上是变化的，从而随着金属丝螺纹嵌件(8)的拧入深度的增加，金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(10)与阴螺纹(M)的齿形角(βM、αM)之间的角度差逐渐变小。
8.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的齿形角(βB、βM)小于相应螺纹的标称角度。
权利要求
1.一种螺纹连接件，具有一个金属丝螺纹嵌件(8)，该金属丝螺纹嵌件插入工件(4)的阴螺纹(M)与螺栓(6)的阳螺纹(B)之间并且由一个螺旋形卷绕的金属丝螺纹体构成，该金属丝螺纹体包括在阳螺纹一侧的内螺纹(10)以及在阴螺纹一侧的外螺纹(12)，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的齿形角(βB、βM)小于阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的相应的齿形角(αB、αM)，从而当螺纹连接件承受预定的预紧力(Kv)时金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的承载面全面贴靠在阳螺纹及阴螺纹(B、M)所属的承载面上。
2.如权利要求1所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹(10)的齿形角(βB)为阳螺纹(B)的齿形角(αB)的0.80至0.93倍。
3.如权利要求1或2所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(12)的齿形角(βM)为阴螺纹(M)的齿形角(αM)的0.83至0.96倍。
4.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，当阳螺纹及阴螺纹(B、M)的齿形角(αB、αM)为60°时，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹(10)的齿形角(βB)在52°±4°的数量级内，并且金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(12)的齿形角(βM)在54°±4°的数量级内。
5.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的齿形角(αB、αM)为标称角度，金属丝螺纹嵌件(8)的齿形角(βB、βM)与标称角度不同。
6.如权利要求1至3之一所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的齿形角(βB、βM)为标称角度，阳螺纹(B)及阴螺纹(M)的齿形角(αB、αM)与标称角度不同。
7.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阳螺纹(B)的螺距小于阴螺纹(M)的螺距，从而这两个螺距在螺纹连接件的夹紧状态下几乎相同。
8.如权利要求7所述的螺纹连接件，其特征在于，阴螺纹(M)的螺距大于相应的螺纹的标称螺距，或阳螺纹(B)的螺距小于相应的螺纹的标称螺距。
9.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，阴螺纹(M)的齿形角(βM)在长度上是变化的，从而随着金属丝螺纹嵌件(8)的拧入深度的增加，金属丝螺纹嵌件(8)的外螺纹(10)与阴螺纹(M)的齿形角(βM、αM)之间的角度差逐渐变小。
10.如上述权利要求之一所述的螺纹连接件，其特征在于，金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的齿形角(βB、βM)小于相应螺纹的标称角度。
全文摘要
本发明涉及一种螺纹连接件，具有一个金属丝螺纹嵌件(8)，该金属丝螺纹嵌件插入工件(4)的阴螺纹(M)与螺栓(6)的阳螺纹(B)之间并且由一个螺旋形卷绕的金属丝螺纹体构成，该金属丝螺纹体包括阳螺纹一侧的内螺纹(10)以及阴螺纹一侧的外螺纹(12)。金属丝螺纹嵌件(8)的内螺纹及外螺纹(10、12)的齿形角(β
文档编号F16B37/12GK1973139SQ200580019744
公开日2007年5月30日 申请日期2005年6月15日 优先权日2004年6月15日
发明者K·F·格鲁贝特, T·马切耶夫斯基 申请人:伯尔霍夫连接技术有限公司