用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途专利检索-机动车辆杂项车辆类型专利检索查询-专利查询网

用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途

阅读：533发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种连接元件和用于制造所述连接元件的方法。本公开还涉及包括所述连接元件的连接系统和装置，并且涉及用于将所述连接元件固定到第一部件的方法。本公开还涉及所述连接元件和连接系统的用途，在能量产生中，具体地在风力涡轮机和水力涡轮机中，以及在机器、设备、机动车辆和飞行器构造中，用于第一部件和第二部件的摩擦增加连接。，下面是用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种连接系统，包括
连接元件(1)，其包括具有两个相对的接合表面的金属基底，其中所述接合表面设置有硬质颗粒，所述硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定在所述金属基底上，并且其中所述金属基底具有至少一个开口(3)，所述开口(3)具有外轮廓(5)和内孔(6)，并且其中在所述开口(3)的所述外轮廓(5)处存在所述金属基底的至少一个延伸部(7)，其中所述至少一个延伸部朝向所述开口(3)的所述内孔(6)，和
至少一个紧固元件(8)，其中所述紧固元件的数量对应于所述连接元件的所述金属基底的所述开口(3)的数量，并且其中所述至少一个紧固元件(8)具有轴(11)和头部(12)；
其中所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)的直径至少为所述紧固元件的所述轴(11)的直径，使得所述轴(11)能够插入到所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)中。
2.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述内孔的直径至少为所述紧固元件的所述轴的直径乘以因数1.05，并且所述内孔的直径至多为所述紧固元件的所述轴的直径乘以因数1.50。
3.根据权利要求1或2所述的连接系统，其中所述连接元件的所述金属基底的所述至少一个开口(3)的所述外轮廓(5)具有外切圆(16)，并且其中所述外切圆(16)的直径至少为所述紧固元件的所述头部的外径，并且至多为所述紧固元件的所述头部的外径乘以因数2.0。
4.根据前述权利要求中任一项所述的连接系统，其中所述连接元件(1)为平面的，并且其中所述至少一个延伸部(7)在所述连接元件的平面中延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的连接系统，其中所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)为中心孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接系统，其中所述至少一个延伸部(7)设置有硬质颗粒，所述硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定在所述金属基底上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的连接系统，其中所述金属粘结剂层的至少一部分以及任选地所述两个相对的接合表面中的至少一个的所述硬质颗粒的至少一部分涂覆有涂覆材料的至少一个层，并且其中所述涂覆材料为聚合物材料。
8.根据权利要求7所述的连接系统，其中所述至少一个紧固元件(8)为埋头螺钉。
9.一种装置，所述装置包括根据权利要求1至8中任一项所述的连接系统以及具有接合表面的第一部件(9)，其中所述第一部件(9)具有凹槽，所述凹槽具有在所述第一部件的所述接合表面处的上部(13)以及下部，并且其中所述凹槽的所述下部为对应于所述紧固元件的所述轴(11)的孔洞(10)，并且其中所述凹槽的所述上部(13)具有的高度至少为所述紧固元件的所述头部(12)的高度与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，并且其中所述凹槽的所述上部(13)在所述接合表面处具有的直径至少为所述紧固元件的所述头部(12)的直径与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个紧固元件(8)插入所述金属基底的所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)以及所述第一部件(9)的所述孔洞(10)中，并且其中所述紧固元件(8)是紧固的，并且其中通过紧固所述紧固元件(8)使所述至少一个开口(3)的所述至少一个延伸部(7)下弯并且至少部分地处于所述紧固元件的所述头部(12)下方，从而将所述连接元件(1)固定到所述第一部件(9)，并且其中在紧固所述紧固元件(8)之后所述紧固元件的所述头部(12)不从所述连接元件(1)突出。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括具有接合表面的第二部件，并且其中所述第一部件和所述第二部件与所述连接元件摩擦接合。
12.用于将根据权利要求1至8中任一项所述的连接系统固定到具有接合表面的第一部件(9)的方法，包括
提供一定数量的所述紧固元件，所述紧固元件的数量对应于所述连接元件的所述金属基底的所述开口(3)的数量，
在所述第一部件中提供凹槽，其中所述凹槽具有在所述接合表面处的上部(13)以及下部，并且其中所述凹槽的所述下部为对应于所述连接系统的所述至少一个紧固元件(8)的所述轴(11)的孔洞(10)，并且其中所述凹槽的所述上部(13)具有的高度至少为所述紧固元件的所述头部(12)的高度与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，并且其中所述凹槽的所述上部(13)在所述接合表面处具有的直径至少为所述紧固元件的所述头部(12)的直径与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，将所述紧固元件的所述轴(11)插入到所述金属基底的所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)以及所述第一部件(9)的所述孔洞(10)中，
紧固所述紧固元件(8)，
通过紧固所述紧固元件(8)使所述至少一个开口(3)的所述至少一个延伸部(7)下弯，并且通过紧固所述紧固元件(8)致使所述至少一个延伸部(7)至少部分地处于所述紧固元件的所述头部(12)下方，
从而将所述连接元件(1)固定到所述第一部件(9)，
其中在紧固所述紧固元件(8)之后所述紧固元件的所述头部(12)不从所述连接元件(1)突出。
13.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的连接系统的方法，包括
提供具有两个相对的接合表面的金属基底，
在所述金属基底中提供至少一个开口(3)，所述开口(3)具有外轮廓(5)和内孔(6)，其中在所述至少一个开口(3)的所述外轮廓(5)处存在所述金属基底的至少一个延伸部(7)，其中所述至少一个延伸部(7)朝向所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)，用硬质颗粒涂覆所述接合表面，并且借助金属粘结剂层将所述硬质颗粒固定在所述金属基底上；以及
提供至少一个紧固元件(8)，其中所述紧固元件的数量对应于所述连接元件的所述金属基底的所述开口(3)的数量，并且其中所述至少一个紧固元件(8)具有轴(11)和头部(12)；
其中所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)的直径至少为所述紧固元件的所述轴(11)的直径，使得所述轴(11)能够插入到所述至少一个开口(3)的所述内孔(6)中。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的连接系统的用途，在能量产生中，具体地在风力涡轮机和水力涡轮机中，以及在机器、设备、机动车辆和飞行器构造中，用于第一部件和第二部件的摩擦增加连接。

说明书全文

用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定

到部件的方法以及连接系统的用途

技术领域

[0001] 本公开涉及用于待接合部件的摩擦增加连接的连接元件。

背景技术

[0002] 在机器、设备和机动车辆结构以及能量产生的所有领域经常使用力锁定(force-locked)连接来传递力或扭矩。可分别传递的力的大小不仅取决于结构设计，而且主要取决于彼此连接的部件表面的静摩擦值(静摩擦系数)。因此，就此类力锁定连接而言，致力于提供允许安全地传递最大可能的横向力和扭矩的摩擦增加措施。另外，力锁定连接也可称为非正连接或摩擦连接。

[0003] 已知使用摩擦增加夹层来增加保持力或增加扭矩，可在螺栓连接和夹紧连接中传递该保持力或该扭矩。US 6,347,905B1公开了用于待接合部件的摩擦增加的、无间隙的可翻转连接的连接元件。该连接元件包括弹簧式弹性(spring-elastic)钢箔，该钢箔在其表面上具有确定大小的颗粒，这些颗粒借助粘结相固定在该弹簧式弹性箔上。这些颗粒由硬质材料构成，优选地由金刚石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅或碳化硼构成。通过使用这种单独的连接元件，可增加摩擦连接中的静摩擦系数。

[0004] 例如在风力涡轮机或水电站中，此类连接元件也可用于大部件的摩擦增加连接。例如，连接元件用于风力涡轮机的转子轴和转子轮毂的摩擦增加连接。US2010/0171317A1公开了风力涡轮机的两个部件的连接，其中设置在两个部件之间的是多个中间连接主体，该中间连接主体具有在至少一个接触表面上包括硬质颗粒的涂层。涂覆的接触表面在形成连接时起到增加摩擦系数的作用。中间连接主体形成分段环或其部分。中间连接主体被设计为板形的或类似的小块，例如具有5mm的厚度。中间连接主体具有一个或多个通孔，使得中间连接主体可被待连接的两个部件之间的凸缘连接的螺栓或螺钉穿透。除此之外，中间连接主体具有较小的孔洞，使得埋头螺钉形式的安装部件穿透较小的孔洞，这使得能够或简化例如将中间连接主体安装或预组装在凸缘环上。

[0005] 对于大部件诸如在风力涡轮机或水电站中的摩擦增加连接，也可使用较薄的连接元件，例如具有0.8mm或0.5mm或0.4mm或0.2mm的厚度。通过使用较薄的连接元件，不需要对待连接的两个部件进行设计改变，并且连接元件相较于板的重量减小。

[0006] 对于将厚度为0.8mm或更小的较薄连接元件预组装到待连接的两个部件中的一个，不能使用如US2010/0171317A1中所公开的埋头螺钉。对于厚度仅至多0.8mm的连接元件，螺钉或螺栓的头部不能沉入连接元件中并且将会从连接元件突出。因此，连接元件的适当功能将是不可能的，因为连接元件不能与待连接的第二部件紧密接触，并且扭矩传递将会是不可能的。

[0007] 因此，需要进一步改善部件相对于厚度为0.8mm或更小的连接元件的机械预组件的摩擦连接。

[0008] 如本文所用，“一个”、“一种”、“该/所述”、“至少一个(种)”和“一个(种)或多个(种)”可互换使用。为术语添加复数形式“(s)”意指该术语应该包括单数和复数形式。例如，术语“一个或多个开口”意指一个开口和多个开口(例如，2个、3个、4个等)。术语“包括”还应包括术语“实质上由......组成”和“由......组成”。发明内容

[0009] 在第一方面，本发明涉及一种连接元件，其包括具有两个相对的接合表面的金属基底，其中所述接合表面设置有硬质颗粒，所述硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定在所述金属基底上，并且其中所述金属基底具有至少一个开口，所述开口具有外轮廓和内孔，并且其中在所述开口的所述外轮廓处存在所述金属基底的至少一个延伸部，其中所述至少一个延伸部朝向所述开口的所述内孔。

[0010] 在另一方面，本公开还涉及一种连接系统，包括如本文所公开的连接元件以及至少一个紧固元件，其中所述紧固元件的数量对应于所述连接元件的所述金属基底的所述开口的数量，并且其中所述至少一个紧固元件具有轴和头部，所述紧固元件的所述轴和所述至少一个开口的所述内孔的尺寸被设定成使得所述紧固元件的所述轴能够插入到所述至少一个开口的所述内孔中。

[0011] 在另一方面，本公开涉及一种装置，所述装置包括如本文所公开的连接系统以及具有接合表面的第一部件，其中所述第一部件具有凹槽，所述凹槽具有在所述第一部件的所述接合表面处的上部以及下部，并且其中所述凹槽的所述下部为对应于所述紧固元件的所述轴的孔洞，并且其中所述凹槽的所述上部具有的高度至少为所述紧固元件的所述头部的高度与所述金属基底的所述至少一个延伸部的厚度的总和，并且其中所述凹槽的所述上部具有的直径至少为所述紧固元件的所述头部的直径与所述金属基底的所述至少一个延伸部的厚度的总和。

[0012] 在另一方面，本公开涉及用于将如本文所公开的连接元件固定到具有接合表面的第一部件的方法，包括：

[0013] 提供如本文所公开的连接系统，

[0014] 在第一部件中提供凹槽，其中所述凹槽具有在所述接合表面处的上部以及下部，并且其中所述凹槽的所述下部为对应于所述连接系统的所述至少一个紧固元件的所述轴的孔洞，并且其中所述凹槽的所述上部具有的高度至少为所述紧固元件的所述头部的高度与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，并且其中所述凹槽的所述上部具有的直径至少为所述紧固元件的所述头部的直径与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，

[0015] 将所述紧固元件的所述轴插入到所述金属基底的所述至少一个开口的所述内孔以及所述第一部件的所述孔洞中，

[0016] 紧固所述紧固元件，

[0017] 通过紧固所述紧固元件使所述至少一个开口的所述至少一个延伸部下弯，并且通过紧固所述紧固元件致使所述至少一个延伸部至少部分地处于所述紧固元件的所述头部下方，

[0018] 从而将所述连接元件固定到所述第一部件，

[0019] 其中在紧固所述紧固元件之后所述紧固元件的所述头部不从所述连接元件突出。

[0020] 在另一方面，本公开涉及用于制造如本文所公开的连接元件的方法，包括：

[0021] 提供具有两个相对的接合表面的金属基底，

[0022] 在所述金属基底中提供至少一个开口，所述开口具有外轮廓和内孔，其中在所述至少一个开口的所述外轮廓处存在所述金属基底的至少一个延伸部，其中所述至少一个延伸部朝向所述开口的所述内孔，

[0023] 以及用硬质颗粒涂覆所述接合表面，并且借助金属粘结剂层将所述硬质颗粒固定在所述金属基底上。

[0024] 在另一方面，本公开涉及如本文所公开的连接元件或如本文所公开的连接系统的用途，在能量产生中，具体地在风力涡轮机和水力涡轮机中，以及在机器、设备、机动车辆和飞行器构造中，用于第一部件和第二部件的摩擦增加连接。

[0025] 本文所公开的连接系统有利于连接元件的预组装。通过预组装，连接元件被机械固定到待连接的两个部件中的一个。在将连接元件预组装到待连接的两个部件中的一个之后，可使用螺栓或螺钉来组装待与连接元件连接的两个部件。

[0026] 通过将本文所公开的连接元件固定到第一部件，连接元件被预组装在第一部件上。这有助于通过竖直或水平安装而在车间或现场附接连接元件。通过这种机械固定，还可避免连接元件或者连接元件的各区段在安装第一部件和第二部件时即在将第一部件和第二部件与连接元件摩擦接合时脱落。例如，当需要在风力涡轮机塔顶处完成安装时，这是有用的。

[0027] 本文所公开的连接元件可以是拆接的，并且可在自第一部件拆离之后或者当两个部件于摩擦接合后再次拆开和附接时重复使用。

[0028] 本文所公开的连接元件和连接系统被固定并因此预组装到第一部件的另一个优点在于，当在连接元件由多个区段构成的情况下拆卸连接时，该连接元件的所有区段可靠地位于待接合的两个部件中的一个处。

[0029] 本文所公开的连接元件的另一个优点在于，在将各部件(例如风力涡轮机的转子轮毂和转子轴)置于风力涡轮机塔顶上之前，可在地面上已完成连接元件的预组装。该预组装也可例如已由用于风力涡轮机的齿轮箱的供应商来完成。附图说明

[0030] 在附图的基础上更详细地解释本公开，在附图中：

[0031] 图1示意性地示出了本公开的环形连接元件的平面图，该连接元件由多个单个区段构成。

[0032] 图2A和图2B各自示意性地示出了在将连接元件预组装或固定到第一部件之前(图2A)和之后(图2B)图1的连接元件的单个区段的平面图。

[0033] 图2C示出了图2A所示的开口的放大细节，图2D示出了图2B所示的开口的放大细节。

[0034] 图3A-图3K示出了本公开的连接元件的细节，其表示了连接元件的金属基底的开口的各种形式。

[0035] 图4A和图4B各自示意性地示出了在将连接元件预组装或固定到第一部件之前(图4A)和之后(图4B)本公开的装置的剖视图，该装置包括连接元件、紧固元件和第一部件。

[0036] 图5A示意性地示出了本公开的连接元件的细节的平面图，其表示了在将连接元件固定到第一部件之前连接元件的金属基底的开口。

[0037] 图5B示出了本公开的连接系统的细节。图5B示意性地示出了本公开的连接元件和紧固元件的头部的细节的平面图，其表示了在将连接元件预组装或固定到第一部件之后连接元件的金属基底的开口。图5B中未示出第一部件。

[0038] 图6A-图6F各自示意性地示出了本公开的环形连接元件的单个区段的平面图，其表示了定位开口以用于预组装的各种可能性。

具体实施方式

[0039] 硬质颗粒优选地由在特定使用条件下不与待接合部件的材料或与环境介质发生化学反应的材料构成。该材料优选为无机材料。

[0040] 优选地，硬质颗粒选自由碳化物、氮化物、硼化物、二氧化硅、氧化铝、金刚石以及它们的混合物构成的组。碳化物的示例为碳化硅、碳化钨和碳化硼；氮化物的示例为氮化硅和立方氮化硼。优选地，将金刚石用作硬质颗粒。

[0041] 以使得由于颗粒被压入接合表面中而对该表面造成的损坏不达到不容许的水平的方式来选择硬质颗粒的的大小。优选地，如果粒径不大于接合表面的峰-谷高度的约三倍，则可确保这一点，其中峰-谷由对接合表面的机加工产生。100μm或以下的平均粒度(d50)通常满足这一要求。例如，可使用具有10μm、25μm、35μm、55μm、75μm或100μm的平均粒度(d50)的硬质颗粒。在一些实施方案中，使用具有10μm至100μm、或25μm至75μm的平均粒度(d50)的硬质颗粒。平均粒度可通过激光衍射例如通过使用Cilas粒度计的湿法测量来测量。

[0042] 硬质颗粒应具有窄粒度范围，其中围绕给定标称直径的分散度为不超过约+/-50％。在一些实施方案中，围绕给定标称直径的分散度不应超过约+/-25％。

[0043] 可以使得可用于将部件接合在一起的法向力足以确保将颗粒压入待接合部件的表面中的方式来选择每单位连接元件的接合表面的表面积的硬质颗粒数量。如果覆盖有硬质颗粒的连接元件的接合表面的面积百分比为3％至60％，则通常将是这种情况。可根据硬质颗粒的平均粒度(d50)来选择覆盖有硬质颗粒的连接元件的接合表面的面积百分比。例如，对于10μm的硬质颗粒的平均粒度(d50)，连接元件的约8％至30％的接合表面可覆盖有硬质颗粒；对于35μm的平均粒度(d50)，面积百分比可为约15％至45％；并且对于70μm的平均粒度(d50)，面积百分比可为约25％至60％。

[0044] 金属基底可由钢(例如非合金钢)制成。也可使用高合金钢或不锈钢。非合金钢的示例为根据DIN EN 10132-4的C75S-1.1248级或根据DIN EN 10132-4的C60S-1.1211级。

[0045] 根据应用来选择金属基底的厚度。在一些实施方案中，金属基底的厚度为至多0.8mm。在其他实施方案中，厚度为至多0.5mm。在一些其他实施方案中，厚度为至多0.4mm，并且在一些其他实施方案中，厚度为至多0.2mm。

[0046] 该金属粘结剂层可为镍层。

[0047] 金属粘结剂层的厚度可为5μm至75μm。在一些实施方案中，金属粘结剂层的厚度可为10μm至50μm。在一些其他实施方案中，金属粘结剂层的厚度可为10μm至25μm。

[0048] 在一些实施方案中，金属粘结剂层的厚度不超过硬质颗粒的平均粒度(d50)的75％。在一些其他实施方案中，金属粘结剂层的厚度不超过硬质颗粒的平均粒度(d50)的
60％。在另一些实施方案中，金属粘结剂层的厚度不超过硬质颗粒的平均粒度(d50)的50％。
在另一些实施方案中，金属粘结剂层的厚度不超过硬质颗粒的平均粒度(d50)的20％。金属粘结剂层的厚度可为至少5μm。可根据硬质颗粒的平均粒度来选择金属粘结剂层的厚度。对于较大的硬质颗粒粒度，较高的金属粘结剂层的厚度可能是合适的。硬质颗粒从金属粘结剂层突出。当连接元件与待接合部件处于摩擦接合时，硬质颗粒被压入待接合部件的表面中，从而增加连接的摩擦系数。

[0049] 金属基底具有至少一个开口。该开口可用于将连接元件固定到第一部件，从而将连接元件预组装到第一部件。金属基底可具有一个、两个、三个、四个或更多个开口，从而允许连接元件可固定在第一部件的一个、两个、三个、四个或更多个位置处。连接元件可由多个单个区段构成，或者可由一个单一区段组成。例如，连接元件可为环形的，并且可由多个单个区段构成。连接元件也可为环形的，并且由一个单一元件组成。连接元件也可为板形的，该板具有例如矩形、正方形、三角形、圆形、细长或椭圆形形式。如果连接元件由多个单个区段构成，则每个单个区段的金属基底具有至少一个开口，并且可具有一个、两个、三个、四个或更多个开口。

[0050] 至少一个开口具有外轮廓和内孔。在开口的外轮廓处存在金属基底的至少一个延伸部。至少一个延伸部朝向开口的内孔。

[0051] 在至少一个开口的外轮廓处可存在金属基底的一个或多个延伸部。优选地，在至少一个开口的外轮廓处存在不止一个延伸部，具体地4个至12个延伸部，更具体地6个至10个延伸部，并且甚至更具体地8个延伸部。

[0052] 根据金属基底的厚度和待插入内孔中的紧固元件的尺寸，延伸部的不同形状和数量可以是合适的。

[0053] 连接元件可以是平面的。至少一个延伸部可在连接元件的平面中延伸。连接元件和延伸部的平面性有利于连接元件的制造、运输和处理。

[0054] 在一些实施方案中，至少一个开口的内孔可以是中心孔，这意味着内孔位于至少一个开口的中心。

[0055] 通常，开口的内孔可具有2mm至20mm的直径。对于许多应用，7mm至10mm的内孔直径可以是合适的。

[0056] 在一些实施方案中，至少一个延伸部设置有硬质颗粒，该硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定在金属基底上。至少一个延伸部也可不设置有借助金属粘结剂层而固定在金属基底上的硬质颗粒，但是为了制造连接元件，更方便的是使至少一个延伸部设置有硬质颗粒，因为然后涂覆工艺不需要掩蔽。

[0057] 如本文所公开的连接元件可用于第一部件和第二部件的摩擦连接。通过使用如本文所公开的连接元件以用于第一部件和第二部件的摩擦连接，增加了静摩擦系数。因此，如本文所公开的连接元件提供第一部件和第二部件的摩擦增加连接。通过使用如本文所公开的连接元件，静摩擦系数的增加可为至多因数2或甚至至多因数4，这取决于第一部件和第二部件的材料和表面状况。

[0058] 如本文所公开的连接元件可通过将其固定到摩擦连接的第一部件来预组装。对于预组装连接元件，可使用包括如本文所公开的连接元件以及至少一个紧固元件的连接系统。紧固元件的数量对应于连接元件的金属基底的开口的数量。对于金属基底的每个开口，使用一个紧固元件将连接元件固定到第一部件。至少一个紧固元件具有轴和头部。至少一个紧固元件的轴和至少一个开口的内孔的尺寸被设定成使得至少一个紧固元件的轴能够插入到至少一个开口的内孔中。

[0059] 紧固元件可为例如螺钉、或螺栓、或钉子。优选地，螺钉用作具有螺钉轴和螺钉头的紧固元件。

[0060] 可用于本文所公开的连接系统的螺钉的类型可为埋头螺钉。埋头螺钉可具有锥形螺钉头。埋头螺钉可具有十字头螺钉头、内部六边形螺钉头或内梅花螺钉头。

[0061] 连接元件的金属基底的至少一个开口的外轮廓具有外切圆。外切圆的直径应至少为连接系统的至少一个紧固元件的紧固元件的头部的外径。较小的直径是可能的，但一个或多个开口的一个或多个延伸部下弯所需的力将高于至少为紧固元件的头部的外径的直径。优选地，外切圆的直径大于连接系统的至少一个紧固元件的紧固元件的头部的外径。更优选地，外切圆的直径为紧固元件的头部的外径乘以因数1.01，更优选地乘以因数1.2。外切圆的直径应至多为紧固元件的头部的外径乘以因数2.0。更具体地，外切圆的直径可至多为紧固元件的头部的外径乘以因数1.75。甚至更具体地，外切圆的直径可至多为紧固元件的头部的外径乘以因数1.55。

[0062] 金属基底的至少一个开口的内孔的直径应至少为紧固元件的轴的直径，使得紧固元件的轴能够插入到至少一个开口的内孔中。至少一个开口的内孔的直径可大于紧固元件的轴的直径，因为这有利于将紧固元件的轴插入到内孔中。内孔的直径可至少为紧固元件的轴的直径乘以因数1.05。

[0063] 金属基底的至少一个开口的内孔的直径可至多为紧固元件的轴的直径乘以因数1.50。更具体地，至少一个开口的内孔的直径可至多为紧固元件的轴的直径乘以因数1.15。

[0064] 本文还公开了一种装置，该装置包括本文所公开的连接系统以及具有接合表面的第一部件。第一部件设置有凹槽。凹槽具有在第一部件的接合表面处的上部以及下部。凹槽的下部为对应于连接系统的至少一个紧固元件的紧固元件的轴的孔洞。例如如果螺钉用作紧固元件，则凹槽的下部可为螺纹孔洞。例如如果具有锥形螺钉头的埋头螺钉用作紧固元件，则凹槽的上部可具有对应于连接系统的至少一个紧固元件的头部的锥形形状。凹槽的上部具有的高度至少为紧固元件的头部的高度与金属基底的厚度以及金属粘结剂层的厚度的总和。凹槽的上部可具有的高度大于紧固元件的头部的高度与金属基底的厚度以及金属粘结剂层的厚度的总和。在一些实施方案中，凹槽的上部可具有的高度为至多100μm加上紧固元件的头部的高度与金属基底的厚度以及金属粘结剂层的厚度的总和。在一些其他实施方案中，凹槽的上部的高度可具有的高度为至多250μm或至多500μm加上紧固元件的头部的高度与金属基底的厚度以及金属粘结剂层的厚度的总和。凹槽的上部可在接合表面处具有的直径至少为紧固元件的头部的直径与金属基底的厚度以及金属粘结剂层的厚度的总和。凹槽的上部可在接合表面处具有的直径至多为连接系统的连接元件的至少一个开口的外切圆的直径。

[0065] 为了将连接元件预组装到摩擦连接的第一部件，将至少一个紧固元件插入金属基底的至少一个开口的内孔以及第一部件的孔洞中。然后紧固该紧固元件，并且通过紧固该紧固元件使至少一个开口的至少一个延伸部下弯，并且至少部分地处于该紧固元件的头部下方。从而将连接元件固定到第一部件并因此被预组装。在紧固该紧固元件之后该紧固元件的头部不从连接元件突出。在紧固该紧固元件之后该紧固元件的头部位于第一部件的凹槽的上部内，紧固元件的轴位于下部中。在至少一个开口的至少一个延伸部已下弯之后，除了已下弯的延伸部之外，连接元件的其余部分具有平坦表面，在弯曲点处不存在凸部或凸起。

[0066] 如果使用螺钉作为紧固元件，则将至少一个螺钉插入金属基底的至少一个开口的内孔以及第一部件的螺纹孔洞中。然后拧紧螺钉，并且通过拧紧螺钉使至少一个开口的至少一个延伸部下弯，并且至少部分地处于螺钉头下方。

[0067] 如果将钉子用作紧固元件，则将至少一个钉子插入金属基底的至少一个开口的内孔以及第一部件的孔洞中。然后将钉子驱进，并且通过驱进钉子使至少一个开口的至少一个延伸部下弯，并且至少部分地处于钉子头下方。

[0068] 第一部件可以是例如风力涡轮机的部件，诸如转子轴。第一部件也可为例如水电设备的部件，诸如涡轮机叶轮或发电机轴。第一部件也可以为任何其他机器部件，具体地，具有至少一个尺寸为0.5m或更大的较大机器部件。

[0069] 如本文所公开的装置还可包括具有接合表面的第二部件。装置的第一部件和第二部件与连接元件摩擦接合。通过摩擦接合，第一部件和第二部件的接合表面与连接元件的两个相对的接合表面紧密接触，该连接元件位于第一部件和第二部件之间。对于摩擦接合，如上所述将连接元件固定到第一部件，并且然后例如通过使用螺钉或螺栓将第二部件与第一部件和连接元件连接。连接元件的金属基底的至少一个开口可位于连接元件与第二部件相对的接合表面内，即与第二部件的接合表面相对。这是可能的，因为在紧固该紧固元件之后紧固元件的头部不从连接元件突出，并且因为在至少一个延伸部已下弯之后在至少一个开口的至少一个延伸部的弯曲点处不存在凸部或凸起。

[0070] 本文还公开了一种用于将本文所公开的连接元件固定到具有接合表面的第一部件的方法，包括：

[0071] 提供如本文所公开的连接系统，

[0072] 在第一部件中提供凹槽，其中所述凹槽具有在所述接合表面处的上部以及下部，并且其中所述凹槽的所述下部为对应于所述连接系统的所述至少一个紧固元件的所述紧固元件的所述轴的孔洞，并且其中所述凹槽的所述上部具有的高度至少为所述紧固元件的所述头部的高度与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，并且其中所述凹槽的所述上部在所述接合表面处具有的直径至少为所述紧固元件的所述头部的直径与所述金属基底的厚度以及所述金属粘结剂层的厚度的总和，

[0073] 将所述紧固元件的所述轴插入到所述金属基底的所述至少一个开口的所述内孔以及所述第一部件的所述孔洞中，

[0074] 紧固所述紧固元件，

[0075] 通过紧固所述紧固元件使所述至少一个开口的所述至少一个延伸部下弯，并且通过紧固所述紧固元件致使所述至少一个延伸部至少部分地处于所述紧固元件的所述头部下方，

[0076] 从而将所述连接元件固定到所述第一部件，

[0077] 其中在紧固所述紧固元件之后所述紧固元件的所述头部不从所述连接元件突出。

[0078] 如果将螺钉用作紧固元件，则可将螺钉最大拧紧至螺钉的最大力。在紧固该紧固元件时，一些硬质颗粒可从金属粘结剂层脱离，并且小部分金属粘结剂层可在延伸部下弯的区域中脱离，但因这仅发生在连接元件的相对较小区域上，因此其不影响连接元件的功能。

[0079] 当延伸部设置有借助金属粘结剂层而固定在金属基底上的硬质颗粒时，紧固该紧固元件例如拧紧螺钉以及使延伸部下弯所需的力更大。这是由于硬质颗粒以及小部分金属粘结剂层脱离的影响。硬质颗粒保留在紧固元件和延伸部之间的小间隙中，这有助于固定紧固元件以免松动。

[0080] 金属基底的至少一个开口的外轮廓可不具有锋利边缘，具体地，可将从外切圆处外轮廓至延伸部处外轮廓的过渡部圆化。这具有如下优点：当延伸部通过紧固插入开口的内孔中的紧固元件而下弯时，延伸部将不会在过渡部处撕裂。在开口的内孔处的延伸部在其末端处也可具有圆化形状。

[0081] 在将紧固元件的轴插入到金属基底的至少一个开口的内孔中之前使延伸部下弯也是可能的。

[0082] 在附图中示出了根据本公开的连接元件和装置的各种实施方案。

[0083] 图1示意性地示出了本公开的连接元件1的平面图。连接元件1为环形的，并且由八个单个区段2构成。图1的连接元件可用于凸缘连接，例如用于风力涡轮机或水电设备的第一部件和第二部件的凸缘连接，具体地，风力涡轮机的转子轮毂和转子轴的凸缘连接，或者水电设备的涡轮机叶轮和发电机轴的凸缘连接。连接元件设置在第一部件和第二部件之间。图1中未示出第一部件和第二部件。在连接元件1的每个单个区段2中，提供了连接元件1的金属基底的两个开口3。除了开口3之外，还可在每个单个区段中提供孔4，该孔4大于开口3。螺钉或螺栓穿过孔4，该孔用于将第一部件和第二部件与设置在第一部件和第二部件之间的连接元件连接。开口3用于将连接元件1预组装到第一部件。连接元件的外径可为0.5m或更大，或者1.0m或更大，或者2.0m或更大，或者3.0m或更大。

[0084] 在图2A和图2B中示意性地示出了图1的连接元件1的单个区段2的平面图。图2A示出了在将连接元件预组装或固定到第一部件之前的区段2。图2B示出了在将连接元件预组装或固定到第一部件之后的区段2。图2A和图2B中未示出第一部件。在连接元件的单个区段2中提供了连接元件的金属基底的两个开口3。

[0085] 图2C示出了图2A所示的两个开口中的一个的放大细节，图2D示出了图2B所示的两个开口中的一个的放大细节。开口3具有外轮廓5和内孔6。在开口3的外轮廓5处存在金属基底的六个延伸部7，这些延伸部朝向开口3的内孔6。内孔6为开口3的中心孔。在图2D的平面图中，其示出了在将连接元件固定到第一部件并且再将其拆开之后的开口，延伸部7之所以显得比图2C中短是因为其已下弯。

[0086] 图3A-图3K示出了连接元件的细节，其表示了连接元件的金属基底的开口的各种形式。图3A和图3B为开口的优选实施方案。阴影区域为金属基底，内白色区域为开口。在金属基底上硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定。开口具有在开口的中心中的内孔，即中心孔。在开口的外轮廓处存在金属基底的延伸部，该延伸部朝向开口的中心孔。在图3A、图3B、图
3E、图3F和图3K中，在开口的外轮廓处存在金属基底的八个延伸部。在图3C和图3J中，在开口的外轮廓处存在金属基底的六个延伸部。在图3D中，在开口的外轮廓处存在金属基底的两个延伸部。在图3G和图3H中，在开口的外轮廓处存在金属基底的四个延伸部。在图3I中，在开口的外轮廓处存在金属基底的十六个延伸部。

[0087] 图4A和图4B各自示意性地示出了在将连接元件1预组装或固定到第一部件9之前(图4A)和之后(图4B)本公开的装置的剖视图，该装置包括连接元件1、紧固元件8和第一部件9。紧固元件8为螺钉。在图4A中，螺钉轴11插入金属基底的开口的内孔6以及凹槽的下部中(即，第一部件的螺纹孔洞10中)。在螺钉轴11插入第一部件的螺纹孔洞10中之后拧紧螺钉。通过拧紧螺钉使在开口的外轮廓处的金属基底的延伸部7下弯，并且致使其部分地处于螺钉头12下方(参见图4B)。螺钉头12不从连接元件1突出。在拧紧螺钉之后，螺钉头12位于第一部件9的凹槽的上部13内。螺钉轴11在凹槽的下部中，即螺纹孔洞10中。

[0088] 图5A示意性地示出了本公开的连接元件的细节的平面图，其表示了在将连接元件固定到第一部件之前连接元件的金属基底的开口3。阴影区域表示金属基底14，内白色区域为开口。在金属基底上硬质颗粒借助金属粘结剂层而固定。开口具有在开口的中心中的内孔6，即中心孔。中心孔在附图中通过表示开口的内切圆的虚线15示出。在开口的外轮廓5处存在金属基底的六个延伸部7，其中延伸部7朝向开口的中心孔6。连接元件为平面的，并且延伸部在连接元件的平面中延伸。内孔6的尺寸被设定成使得紧固元件的轴(例如螺钉轴)能够插入到内孔中，以用于将连接元件固定到第一部件。开口的外轮廓具有外切圆16。外切圆的直径至少为用于将连接元件固定到第一部件的紧固元件的头部的外径(例如，螺钉的头部的外径)。优选地，外切圆的直径大于用于将连接元件固定到第一部件的紧固元件的头部的外径(例如，螺钉的头部的外径)。

[0089] 开口的外轮廓5不具有锋利边缘，具体地，将从外切圆16处外轮廓至延伸部7的外轮廓的过渡部圆化。这具有如下优点：当延伸部通过紧固插入开口的内孔6中的紧固元件(例如通过拧紧螺钉)而下弯时，延伸部将不会在过渡部处撕裂。在开口的内孔6处的延伸部7在其末端处也可具有圆化形状。

[0090] 图5B示出了本公开的连接系统的细节。图5B示意性地示出了本公开的连接元件和紧固元件(例如螺钉)的头部的细节的平面图，其表示了在将连接元件预组装或固定到第一部件之后图5A的连接元件的金属基底的开口。圆17为螺钉的螺钉头的外圆周，该螺钉已插入开口的内孔6中和第一部件的螺纹孔洞中并且已被拧紧。延伸部7的内部处于螺钉头下方。图5B中延伸部7之所以显得比图5A中短是因为其已通过拧紧螺钉而下弯。在图5B中也通过表示开口的内切圆的虚线15示出了内孔6，其示出了在延伸部7已下弯之前内孔的直径。虚线18示出了在延伸部7已下弯之后开口的内孔6，其表示开口的内切圆。开口的外轮廓5具有外切圆16。圆形线19示出了其中已插入螺钉的第一部件的凹槽的上部的外圆周。处于螺钉头下方的延伸部7的内部(即圆17内)的阴影以点划线示出。

[0091] 图6A-图6F各自示意性地示出了本公开的连接元件的单个区段的平面图，其表示了定位开口3以用于预组装的各种可能性。连接元件为环形的。图6A为优选的实施方案。图6A-图6F中所示的开口的布置为示例，其他定位的方式也是可能的。孔4用于螺钉或螺栓，该螺钉或螺栓穿过孔4，以用于将第一部件和第二部件与设置在第一部件和第二部件之间的连接元件连接。

[0092] 本文还公开了一种制造如本文所公开的连接元件的方法，包括：

[0093] 提供具有两个相对的接合表面的金属基底，

[0094] 在所述金属基底中提供至少一个开口，所述开口具有外轮廓和内孔，其中在所述至少一个开口的所述外轮廓处存在所述金属基底的至少一个延伸部，其中所述至少一个延伸部朝向所述至少一个开口的所述内孔，

[0095] 以及用硬质颗粒涂覆所述接合表面，并且借助金属粘结剂层将所述硬质颗粒固定在所述金属基底上。

[0096] 可通过激光切割、模切、水射流切割或压印来制造开口。

[0097] 该金属粘结剂层可为镍层。金属粘结剂层可使用电沉积工艺，例如通过外部无电流(＝化学)电镀工艺(也称为无电镀工艺)、优选地通过无电镀镍工艺来制备。可使用电沉积工艺，例如通过无电镀镍工艺使用具有分散硬质颗粒的化学镍镀液来将硬质颗粒涂敷在金属基底的接合表面上。此类电沉积和电镀工艺是涂覆技术中常用的。可使用热处理在高达约400℃下使化学镍层硬化，结果是改善了对金属基底的粘附性，并且增加了该层的固有硬度。使用金属粘结剂层将硬质颗粒固定在金属基底上。

[0098] 在连接元件的一些实施方案中，金属粘结剂层的至少一部分以及任选地两个相对的接合表面中的至少一个的硬质颗粒的至少一部分涂覆有涂覆材料的至少一个层，该涂覆材料为聚合物材料。涂覆材料可为可变形材料。涂覆材料可为可弹性变形的或可塑性变形的或两者兼之。涂覆材料可为热塑性聚合物、硬塑性聚合物或弹性体聚合物。例如，涂覆材料可选自由以下项构成的组：聚酯材料、丙烯酸类材料、环氧树脂材料、甲醛树脂、聚氨酯材料、聚乙酸乙烯酯(PVAC)材料、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)材料、聚氯乙烯(PVC)材料、有机硅材料、橡胶材料以及它们的组合。丙烯酸类材料的示例为聚丙烯酸酯；聚氨酯材料的示例为热塑性聚氨酯(TPU)材料；橡胶材料的示例为丁苯橡胶、氯丁二烯橡胶和异戊二烯橡胶。

[0099] 聚合物涂覆材料的至少一个层的厚度可为1μm至70μm、或5μm至70μm、或5μm至65μm。在一些实施方案中，聚合物涂覆材料的至少一个层的厚度可为15μm至50μm。

[0100] 聚合物涂覆材料的层可密封待接合部件的接合表面的粗糙和不规则部分，并因此可增加待接合的两个部件之间的密封效果。在一些实施方案中，通过连接元件实现的连接是气密性的。在一些实施方案中，聚合物涂覆材料(诸如环氧树脂或丙烯酸类或其他材料)可具有密封性质或粘合性质或者密封和粘合性质两者。

[0101] 本文所公开的连接元件和本文所公开的连接系统可在能量产生中，具体地在风力涡轮机和水力涡轮机中，以及在机器、设备、机动车辆和飞行器构造中，用于第一部件和第二部件的摩擦增加连接。本文所公开的连接元件和连接系统可在能量产生中，具体地在风力涡轮机和水力涡轮机中，以及在机器、设备、机动车辆和飞行器构造中，用于第一部件和第二部件的摩擦增加的、无间隙的和/或可翻转连接。

[0102] 原则上，本文所公开的连接元件和连接系统可用于整个机械工程领域中的任何类型的摩擦连接，特别是在可通过由设计强加的部件表面传递的力不足的情况下。

[0103] 例如，本文所公开的连接元件和连接系统可用于风力涡轮机的各部件(诸如分段塔的各区段、或转子轮毂和转子轴、或转子制动器和发电机、或转子制动器和齿轮箱)之间，或者水电设备的各部分或各部件(诸如涡轮机叶轮和发电机轴)之间，或者车辆的各部件之间的摩擦连接诸如螺栓连接或夹紧连接。

标题	发布/更新时间	阅读量
无色盲障碍单色白色图形切换显示的交通信号系统装置	2020-05-08	202
机动车辆的结构部件和包括该部件的前下部部段	2020-05-08	98
用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途	2020-05-08	533
引擎谐波消除系统余辉减轻	2020-05-08	297
机动车辆内燃发动机的牵引驱动装置的牵引机构张紧设备的可加热张紧臂	2020-05-08	372
低极化锂氧气电池组	2020-05-08	988
机动车辆的可直接安装的带状加强燃料箱装置	2020-05-08	279
用于图像分类任务的数据增强	2020-05-08	27
用于确保机动车辆的多核处理器的数据的稳定性的方法	2020-05-08	100
出风口	2020-05-08	938

用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定到部件的方法以及连接系统的用途

用于部件的摩擦增加连接的连接系统、用于将连接系统固定

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：