产生螺纹的螺母、用于制造该螺母的毛坯件及由螺母和螺栓构成的螺纹连接 |
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| 申请号 | CN201180053857.4 | 申请日 | 2011-11-08 | 公开(公告)号 | CN103328834A | 公开(公告)日 | 2013-09-25 |
| 申请人 | 拜尔·米歇尔斯有限责任两合公司; | 发明人 | O.阿姆布罗斯; | ||||
| 摘要 | 一种用于 螺纹 连接的产生螺纹的 螺母 (13)，其中，为了与尤其柱形的 螺栓 或销的形状和 力 配合的以及可松开的连接，设置有设有螺纹导程的芯孔(3)，其构造成使得，螺纹导程在周向上观察逐段地具有完整地构造的螺纹导程，并且在螺纹导程的完整地构造的截段中设置有带有在其高度上不完整地构造的螺纹导程的自由空间(10,11,12)。此外，一种用于制造该螺母的毛坯件和一种由这样的螺母和螺栓构成的 螺纹连接 是本 发明 的内容。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种用于与尤其柱形的销或螺栓的形状和力配合的以及可松开的连接的产生螺纹的螺母，其中，设置有设有承载的螺纹导程的芯孔，并且其中，所述螺纹导程在周向上布置在所述芯孔的周缘面处，其特征在于，所述螺纹导程在周向上观察逐段地具有完整地构造的螺纹导程，在所述螺纹导程的完整地构造的截段之间设置有带有在其高度上不完整地构造的螺纹导程的自由空间，并且承载的所述螺纹导程在所述芯孔中以其螺纹基底处于螺纹外径Dn上而以其尖部处于螺纹内径D1上，所述螺纹导程至少部分地具有从所述螺纹内径D1这里在朝向所述螺纹外径Dn的方向上扩展所述芯孔的自由空间，其中，所述自由空间与所述螺纹外径Dn有间距地终止于外圆直径Da上。 |
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| 说明书全文 | 产生螺纹的螺母、用于制造该螺母的毛坯件及由螺母和螺栓构成的螺纹连接 技术领域[0001] 本发明涉及一种用于螺纹连接的产生螺纹的螺母，其中，为了与尤其柱形的螺栓或销的形状和力配合的以及可松开的连接，设置有设有螺纹导程(Gewindegang)的芯孔(Kernloch)。此外，一种用于制造该螺母的毛坯件或毛坯和一种由这样的螺母和螺栓构成的螺纹连接是本发明的内容。 背景技术[0002] 通常的螺母具有芯孔，在其中布置有多个螺纹导程，使得螺母可到螺纹导程上被旋拧到设有相应的螺纹的螺栓上。该螺母例如被用于经由该螺纹连接张紧构件。 [0003] 为了改善螺母的防止自动松开，由文件DE 296 14 832 U1已知，一种螺栓(其具有自切割的或自开槽的螺纹)将螺纹切割或成形到优选地无螺纹的螺母中且反过来。如果配对件、即例如螺母已设有螺纹，其通过螺栓的自切割的螺纹还被进一步切削地加工。对于自开槽的螺纹，例如以三叶螺纹的形式，其使配对件的必要时存在的螺纹进一步成型或者其仅弹性地变形。在任何情况中，通过切割、成形或弹性变形提供螺母的防止自动松开。 [0004] 由文件WO2006/117140A2已知一种用于与柱形的轴颈(Lagerzapfen)或销的形状和力配合的以及可松开的连接的螺纹开槽的螺母，其中，螺纹孔在横截面中具有带有三个或更多个向内倒圆的成形接片(Formsteg)的多边形的形状。螺纹开槽的螺母的螺纹孔可在横截面中具有三叶的形状，其中，其螺纹可设有半径型面(Radiusprofilierung)。经由螺旋截段的直径和相应地螺纹开槽的螺母的螺纹的选择由此存在利用简单的措施影响螺纹连接的负载能力或可靠性的可能性。螺纹开槽的螺母在此可由工具钢构成，使得存在由硬的和软的配对构成的材料副用于螺纹开槽。 [0005] 对于螺栓的添加有覆层介质的螺纹导程，这样的螺母的功能被覆层介质限制或甚至完全阻止。这尤其适用于通过浸渍方法所施加的覆层，其工艺决定地特征在于覆层介质在螺纹中的大多单侧特别强地铸出的沉积(Ablagerung)。因此在现有技术中需要自由地刮削涂覆的螺栓的螺纹或精修该螺纹。有时还尝试通过在明显较高的公差级中使用螺母提供帮助，然而这在相应强的沉积的情况下导致在螺母旋拧到设有螺纹的螺栓上时卡住或不受控制地高的扭矩。 发明内容[0006] 待利用本发明实现的技术目的在于提供一种螺母，其由于其螺纹的特别的铸出(Auspraegung)具有在相应的横截面的光滑的螺栓上形成完全有效的螺纹而或利用合理的力消耗自由地刮削已存在的螺纹(其通过覆层介质来添加)的能力。 [0007] 一种根据本发明的用于与尤其柱形的销或螺栓的形状和力配合的以及可松开的连接的产生螺纹的螺母，其中，设置有设有承载的螺纹导程的芯孔，并且其中，螺纹导程在周向上布置在芯孔的周缘面处，螺纹导程在周向上观察逐段地具有完整构造的螺纹导程并且在螺纹导程的完整地构造的截段之间设置有带有在其高度上不完整地构造的螺纹导程的自由空间。 [0008] 完整地构造的螺纹导程包括锋利的尖部、螺纹节圆(Gewindeflanke)和螺纹基底(Gewindegrund)。仅不完整地构造的螺纹导程在本发明的意义中具有螺纹基底和螺纹节圆，但是其不会聚成尖部、而是过渡到展平的区域中。该展平的区域与尖部相比示出自由空间。 [0009] 该螺母能够自由地刮削在涂覆的组件处存在的螺纹件(其功能被覆层介质限制或者不再存在)并且因此在涂覆之前节省附加的成本集中的工序，例如螺纹的精修或螺纹件的复杂的覆盖。 [0010] 这样的螺母此外能够在由不同的材料(例如有色金属或钢)构成的螺栓上无切削加工地形成符合标准的且可完全负载的螺纹，其中，通常应提供一种公制的螺纹。 [0011] 有利地，承载的螺纹导程在芯孔中可以以其螺纹基底处于螺纹外径Dn上而以其尖部处于螺纹内径D1上并且螺纹导程能够至少部分地具有从螺纹内径D1这里在朝向螺纹外径Dn的方向上扩展芯孔的自由空间，其中，自由空间与螺纹外径Dn有间距地终止于外圆直径Da上。 [0012] 通过该间距可能还在自由空间的区域中仍作用于螺纹在螺栓处的构造(通过能够使待产生的螺纹的尖部平滑和校正)。 [0013] 有利地，螺纹导程可具有螺纹节圆直径D2，其处在螺纹外径Dn与螺纹内径D1之间，并且外圆直径Da可小于螺纹外径Dn且至少与螺纹节圆直径D2一样大。 [0014] 该设计示出在自由空间的设计中的良好的折衷。 [0015] 另外，自由空间可构造为带有半径Rv的圆弧并且半径Rv可小于螺纹内径D1的35%、尤其小于螺纹内径D1的25%地来构造，其中，自由空间具有中心，其与芯孔的中心相间隔螺纹内径D1的至多75%。 [0016] 代替圆弧，也可选择其它的走向，只要遵循与螺纹外径Dn的间距。 [0017] 有利地，可在120°直至小于180°、尤其150°直至小于180°的角度下实现自由空间向螺纹内径D1的过渡。 [0018] 当自由空间在螺纹导程处的份额在20%与75%之间，可一方面足够地关注于螺纹的承载能力而另一方面关注于对变形的材料的足够的选择可能性。 [0019] 本发明的另一内容是一种螺纹连接，包括螺母和螺栓，其中，螺栓的直径d2大于螺纹内径D1而小于螺母的外圆直径Da并且尤其与螺纹节圆直径D2一样大。 [0020] 有利地，螺母的外圆直径Da可大于螺栓的直径d2。 [0021] 由此产生的螺纹连接具有高的自锁效果，其类似于螺纹开槽的螺栓由材料在变形时的弹性的反弹引起并且由此反作用于连接例如由于振动的自动松开。 [0022] 本发明的又一内容在于一种用于制造产生螺纹的螺母的毛坯件，其中，待制造的螺母应设有带有螺纹内径D1和带有螺纹外径Dn的螺纹，在其中毛坯件具有带有小于待制造的螺纹内径D1的内圆直径Di的芯孔，并且芯孔从内圆直径Di这里具有扩展芯孔的自由空间，其中，自由空间与待制造的螺纹外径Dn有间距地终止于外圆直径Da上。 [0023] 从这样的毛坯件可通过切割螺纹来制造根据本发明的螺母。 [0025] 根据附图来阐述根据本发明的方法。其中：图1显示了用于根据现有技术的具有待制造的带有螺纹导程的螺纹的螺母的毛坯； 图2显示了图1中的毛坯，其中，引入具有带有半径Ri的内径Di的芯孔； 图3显示了带有芯孔几何结构的第一变化的图2中的毛坯； 图4显示了带有芯孔几何结构的另一变化的图3中的毛坯； 图4A显示了图4中的毛坯的细节X； 图4B显示了图4中的毛坯的细节Y； 图5显示了由带有芯孔几何结构的又一变化的图4中的毛坯所产生的根据本发明的螺母； 图6显示了带有进入斜面(Einlaufschraege)和完整地构造的、锋利的螺纹尖部的图 5中的剖面I-I； 图7显示了用于校正螺栓的尖部的“残留槽(Restnut)”的图5中的剖面II-II。 具体实施方式[0026] 图1显示了用于根据现有技术的具有还待制造的带有螺纹导程的螺纹的螺母的毛坯1，例如构造为根据文件DIN 336的公制的螺纹，其中，所设想的螺纹导程处于带有半径Rn的螺纹外径Dn(根据ISO也称为标准直径)与带有半径R1的螺纹内径D1(根据ISO也称为螺母螺纹的芯直径)之间，其示出为围绕共同的中心2的实线的圆。直径Dn、D1一起与未示出的半径Rn、R1相关联并且接下来在标识中在半径与直径之间不被进一步区分并且根据对于本发明的阐述被视作更好的那个标识来使用。这也适用于接下来的附图的另外的直径和半径。 [0027] 另外说明了用于螺母的待制造的螺纹的带有半径R2的节圆直径D2。该直径对于螺母应被施加到其上的螺栓或销的尺寸测定是重要的并且与图8相联系地来阐述。 [0028] 图2显示了用于图1中的螺母的毛坯1，其中，引入具有带有半径Ri的内径Di的芯孔3，例如通过钻孔、冲压或变形。芯孔3的带有半径Ri的内径Di小于待制造的带有半径R1的螺纹内径D1。在待制造的带有半径Rn的螺纹外径Dn与待制造的带有半径R1的螺纹内径D1之间，带有半径Ra的外径Da作为围绕中心2的虚线的圆来说明，其对于根据本发明的螺母的设计具有特别的意义。 [0029] 未示出图1和图8中带有半径R2的节圆直径D2，但是其处于带有半径R1的螺纹内径D1与带有半径Ra的外径Da之间。 [0030] 总地来说，即适用Dn>Da>D2>D1>Di和相应地Rn>Ra>R2>R1>Ri。 [0031] 在图3中示出了带有芯孔几何结构的第一变化的图2中的毛坯，其具有带有半径Rv和带有与芯孔3的中心2有间距的中心4的圆化的释放部(Freimachung)。该变化例如由此来产生，即利用带有铣削圆周Rv和带有图2中的旋转中心4的铣刀使芯孔2扩张。 [0032] 在此，释放部Rv小于带有半径RI的内径Di，优选地Rv大约为Ri的一半且旋转中心4与中心2如此相间隔，使得释放部达到直至带有半径Ra的外径Da并且与待制造的带有半径Rn的螺纹外径Dn还具有间距。这里已可识别出，在释放部Rv的区域中低于待制造的带有半径R1的螺纹内径D1。 [0033] 还可应用备选于切削制造的方法，由此芯孔尤其可通过变形来制造。在此，在变形工具的几何结构合适时可提供芯孔的所希望的几何结构。这样的变形从现有技术中原则上已知用于制造螺母。 [0034] 在图4中示出了带有芯孔几何尺寸的另一变化的图3中的毛坯，其由此来产生，即进行另外的释放。在此，旋转中心5和6同样如此与中心2相间隔，使得释放部又达到直至带有半径Ra的外径Da并且与待制造的带有半径Rn的螺纹外径Dn还具有间距。 [0035] 该制造例如利用带有除了旋转中心4之外还围绕两个另外的旋转中心5和6的铣削圆周Rv的铣刀实现。 [0036] 现在可识别出，与之前一样存在图2中的芯孔的区域7、8、9，其即经由待制造的带有半径R1的螺纹内径D1达到直至带有半径Ri的内径Di。在图4中的区域9的细节图示中，在图4B中可精确地识别出其关于带有相应的半径RI、R1、Ra和Rn的不同的直径Di、D1、Da和Dn的位置，其中，直径从芯孔3的内部朝向外来说明。 [0037] 另外在图4中可识别出，存在芯孔的区域10、11、12，其相对于待制造的带有半径R1的螺纹内径D1达到直至带有半径Ra的外径Da，其中，区域10已经在图3中出现。在图4中的区域10的细节图示X中，在图4A中可精确地识别出其关于带有相应的半径Ri、R1、Ra和Rn的不同的直径Di、D1、Da和Dn的位置，其中，直径又从芯孔3的内部朝向外来说明。 此外，说明了中心4和带有半径Rv的释放部，利用其来制造区域10。 [0038] 尽管自由空间10-12彼此邻接，其也可构造成使得存在带有未改变的内圆直径Di的间隙。设计余地这里非常宽。 [0039] 在图5中示出带有芯孔几何结构的又一变化的图4中的毛坯，其由此来产生，即在利用螺纹车刀切削螺纹时从带有半径Ri的内径Di直到现在所制造的带有半径R1的螺纹内径D1的图4中的所有区域7、8、9被缩短，使得在这些区域7、8、9中现在存在完整的、锋利的螺纹导程的尖部，对此稍后参见对剖面I-I的图7。此外，在切削螺纹时，带有半径Rn的螺纹外径Dn和因此根据本发明的螺母13被制造。 [0040] 在处于带有半径R1的螺纹内径D1上的区域7、8、9之间存在区域10、11、12，其可被视为直至带有半径Ra的外径Da的自由空间。由于这些在区域10、11、12中的相对于内径D1回移的自由空间，区域7、8、9可被看作突起，尽管其本来相应于根据现有技术的螺纹的处于芯直径D1上的螺纹尖部。 [0041] 另外，区域10的自由空间和图5中的螺母13的区域7的突起详细地示出。可识别出芯孔3的中心2、用于在带有直径Rv的区域10中制造直至带有半径Ra的外径Da的自由空间的相对于此移动的中心4和在区域7中处于带有半径R1的螺纹内径D1上的突起。不仅在区域7中而且在区域10中，螺纹延伸直至带有半径RD的螺纹外径Dn。图2至4中的毛坯的带有半径Ri的内径Di在如此制造的螺母中不再具有具体的对应物而仅为了完整性起见来说明。 [0042] 在区域9向释放部10的过渡处的角度在螺母的材料中测量为大约170°。 [0043] 在图6中示出了通过区域9的图5中的剖面I-I。螺母13这里在芯孔3中具有带有多个螺纹导程的螺纹14，其由面向芯孔的螺纹尖部15、由螺纹节圆16、17和由螺纹基底18构成。螺纹尖部15完整地来构造并且是锋利的并且处于带有半径R1的螺纹内径D1上，根据ISO也称为螺母螺纹的芯直径。螺纹基底18处于带有半径Rn的螺纹外径Dn上，根据ISO也称为标准直径。 [0044] 螺母13此外在上侧和下侧上设有进入斜面19、20，以便使安装在螺栓或销处容易。 [0045] 在图7中示出了通过区域10的图5中的剖面II-II。螺纹14具有多个螺纹导程，其面向芯孔的螺纹尖部15'仅不完整地并且大致平地来构造，其中，尽管如此还始终存在朝向螺纹基底18的螺纹节圆16、17。螺纹尖部15'处于带有半径RA的外径Da上。螺纹基底18处于带有半径Rn的螺纹外径Dn上，根据ISO也称为标准直径。 [0046] 带有半径R2的节圆直径D2相应于螺栓21的外径d2。螺栓21具有带有大约60°的角度Alpha的进入斜面22且在尖部处具有带有半径rs的最小直径ds，其小于螺纹内径D1。在螺纹纯开槽时由此使螺母的直的安置容易。 [0047] 另外，螺母13在两个侧面上、但是至少在面向待夹紧的构件的侧面上、即在螺母的作用方向上具有相应强的沉孔(Ansenkung)19、20或螺纹入口(Gewindeeinlauf)，其应使螺母的安置和由此还有螺纹的开槽容易。因此，在该类型的螺母(其不是位置定向地被安装并且因此强制地在两侧具有这样的沉孔19、20)中可选择对螺母高度的相应的增加，以便确保该连接的足够的负载能力。较大的螺母高度因此也可以是所期望的，因为螺纹导程不在整个周缘上承载且应提供提高的数量的螺纹导程，以便平衡螺纹的不承载的部分。 [0048] 之前所说明的螺母优选地由可硬化的钢来制造，其中，根据使用目必须进行螺母的强度等级的区分。根据ISO 892-2带有传统调制处理的碳素钢的强度等级FK 10具有用2 于对带有强度Rm < 700 N/mm 的软的材料的螺纹成形的受限的能力。带有由例如贝氏体调制处理的带有添加物的碳素钢构成的带有430-470 HV10的硬度的强度等级FK 14具有 2 用于也对于带有强度Rm < 1100 N/mm 的更高强度的材料的螺纹成形的特别的能力。 [0049] 该螺母作为在引入螺纹之前的毛坯件具有特别的芯孔几何结构，其在螺纹引入螺母体中之后在所产生的的螺纹型面处留下限定的自由面。 [0050] 由此芯孔横截面相应于三叶草，但是其它形状也是可能的，其中，外接的外圆直径Da接近公称的螺纹外径Dn而内圆直径Di接近带有半径R1的公称的螺纹内径D1，其但是相应不超过。 [0051] 在螺母13套到螺栓21上时产生螺纹连接。 [0052] 带有半径Ra的外圆直径Da根据螺母的公称直径选择得略微大于螺栓的带有半径R2的外径d2，以便因此一方面提供用于材料流的相应的自由面，另一方面但是还同时仍起作用到待成形的螺栓螺纹的尖部上。这尤其适用于使在所保留的在螺母的直径Da与Dn之间的螺纹基底中在螺栓螺纹处所产生的螺纹尖部平滑和校正。 [0053] 螺栓21的外径R2但是同时小于螺母13的带有半径Rn的公称的螺纹外径Dn并且处于螺纹的节圆直径D2的数量级中。 [0054] 受所希望的应用目的限制，可使芯孔的扩展的程度变化，使得对于较强的扩展产生相应较大的自由空间，这由于在自由空间中的切屑容纳的可能性而对添加的螺纹导程的刮削妥协。在扩展较小时，提高了能承载的螺纹的份额，这提高对螺纹成形的能力。通常，关于能承载的螺纹份额，螺母的高度应与所要求的条件相应匹配。 [0055] 当然，可设置有或多于或少于所示出的三个释放部，以便将螺纹与应用目的相匹配。 [0056] 根据本发明的螺母不仅可被安装在无螺纹的螺栓或销处而且在已存在的、涂覆的螺纹处并且通过开槽或切削或清除产生对此必需的螺纹比例。 |
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