CN110121601B - 具有张角较大的断裂面的断裂式螺母 - Google Patents

Abstract

涉及用于限制转矩的装置，其具有带有至少一个内螺纹的螺母和保持元件，其中保持元件在保持元件的后部区域中具有头部，头部具有用于使头部与安置工具不可相对转动地耦合的携动轮廓，保持元件在保持元件的前部区域中具有容纳件，容纳件具有容纳部，螺母不可相对转动地容纳在容纳部中，头部具有通道，通过该通道，旋入螺母中的螺杆能够沿着该装置的纵轴线穿过头部从保持元件中引出，保持元件具有至少一个桥接件，桥接件连接容纳件和头部，桥接件构成预定断裂部位。根据本发明规定，在该装置的至少一个纵剖平面中至少一个桥接件最小壁厚在最小壁厚段上，该最小壁厚段相对于该装置的纵轴线以大于45°的角度延伸。还涉及一种包括这种装置的保持组件。

Description

具有张角较大的断裂面的断裂式螺母

技术领域

本发明涉及用于限制转矩的装置。这种装置具有螺母和保持元件，其中，保持元件在保持元件的后部区域中具有头部，头部具有用于使头部与安置工具不可相对转动地耦合的携动轮廓，保持元件在保持元件的前部区域中具有容纳件，容纳件具有容纳部，螺母不可相对转动地容纳在容纳部中，头部具有通道，通过该通道，旋入螺母中的螺杆能够沿着该装置的纵轴线穿过头部从保持元件中引出，保持元件具有至少一个桥接件，桥接件连接容纳件和头部，桥接件构成预定断裂部位。本发明还涉及包括这种装置和膨胀锚栓的保持组件。

背景技术

由DE102010043167A1已知这种类型的用于限制转矩的装置，该装置可与膨胀锚栓结合使用，且该装置具有预定断裂部位，预定断裂部位在达到极限转矩时断裂。根据DE102010043167A1，该装置在头部上具有轴向止挡以使得从头部到螺母上的轴向力传递以转动的方式分离，从而在锤入时保护预定断裂部位。

用于膨胀锚栓的其他的限制转矩的装置在EP1353080B1和具有PCT登记号PCT/EP2016/072232的国际专利申请中进行了描述。

另外的能够套接到螺母或螺栓头上的用于限制转矩的装置由FR2598855A1和US4215600A公开。

DE 102011106696 A1公开了一种具有多件式头部的螺钉，头部具有外套，外套能够围绕头部的内部件转动。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于限制转矩的装置，该装置在成本低、尤其制造成本低的同时确保了特别好的断裂精度和可靠性，尤其在该装置与膨胀锚栓结合使用的情况下确保了特别好的断裂精度和可靠性，以及提出一种相应的保持组件。

根据本发明，该目的通过用于限制转矩的装置和保持组件实现。该装置具有螺母和保持元件，其中，所述保持元件在所述保持元件的后部区域中具有头部，所述头部具有用于使所述头部与安置工具不可相对转动地耦合的携动轮廓，所述保持元件在所述保持元件的前部区域中具有容纳件，所述容纳件具有容纳部，所述螺母不可相对转动地容纳在所述容纳部中，所述头部具有通道，通过所述通道，旋入所述螺母中的螺杆能够沿着所述装置的纵轴线穿过所述头部从所述保持元件中引出，以及所述保持元件具有至少一个桥接件，所述至少一个桥接件使所述容纳件和所述头部连接，所述至少一个桥接件构成预定断裂部位，在所述装置的至少一个纵剖平面中所述至少一个桥接件的最小壁厚在最小壁厚段上，所述最小壁厚段相对于所述装置的纵轴线以大于45°且小于90°的角度延伸，在所述装置的所述至少一个纵剖平面中，所述最小壁厚段在所述容纳部的后端面上终止，所述保持元件具有至少一个槽，所述至少一个槽从所述容纳部开始延伸到所述保持元件中，且所述至少一个槽沿着所述至少一个桥接件延伸，其中，所述最小壁厚段在所述槽上终止。该保持装置包括膨胀锚栓和用于限制转矩的装置，其中，所述装置的螺母旋拧到所述膨胀锚栓的螺杆上。

根据本发明的用于限制转矩的装置的特征在于，在该装置的至少一个纵剖平面中至少一个桥接件的最小壁厚在最小壁厚段上，该最小壁厚段相对于该装置的纵轴线以大于45°的角度α、尤其锐角α延伸。

本发明基于以下认识，即，这种类型的用于限制转矩的装置在其头部中具有用于螺杆的通道，在应用这种类型的用于限制转矩的装置时会出现特别的受载情况，这种受载情况尤其会影响预定断裂部位的断裂精度。尤其这种装置能够与膨胀锚栓结合使用，膨胀锚栓通常在所谓的通孔插装技术中进行安装。在这类安装中，装置的螺母在安装过程开始时就已经旋到膨胀锚栓的螺杆上且膨胀锚栓在装置旋上时借助施加在螺杆的后侧上的锤击穿过安装件被打入钻孔中。本发明还具有以下认识，尤其由于保持元件的组成成分的不可避免的质量，在锤击时会在通常相对自由的头部(一方面)和与螺母以及膨胀锚栓连接的容纳件(另一方面)之间产生轴向惯性力和其他的负荷。该负荷又导致桥接件的提前弱化以及极限转矩的不期望的相对大的分散，在该极限转矩下桥接件剪断。在此，本发明提出且建议，将桥接件的几何尺寸构造成，使得在纵剖平面中定义各个桥接件的最小壁厚的最小壁厚段，即，在纵剖平面中在保持元件的内侧和外侧之间的最短连接段相对于装置的纵轴线以相对大的角度、尤其相对大的锐角，即，相对于纵轴线大于45°、优选相对于纵轴线大于50°或55°的角度来布置。因为最小的壁厚通常至少近似地定义断裂部位，在断裂时产生的断裂面在头部和容纳件之间也具有相应大的张角。令人惊奇地发现，通过这种布置方式能够明显减小由锤击产生的力对桥接件的断裂行为的影响，从而在成本很低的情况下能够获得特别精确的用于限制转矩的装置其同时具有在极限转矩中特别小的分散。

专业上，纵剖平面尤其可理解为纵轴线在其中延伸的剖切平面。装置的纵轴线尤其可理解为旋入螺母中的螺杆沿着延伸的轴线和/或借助携动轮廓施加到头部上的转矩在其中定向的轴线。根据专业定义，纵轴线尤其可为该装置的至少近似的对称轴线。

在专业上，段可理解为由两个点限定的直线，即，直线区段。最小壁厚段是从保持元件的外侧到内侧延伸的段，在该段上壁厚，即，在保持元件的外侧和内侧之间的距离最小。桥接件布置在头部和容纳件之间且使得头部和容纳件彼此连接。因为桥接件是实心的，桥接件的最小壁厚段的长度大于零。

在专业上，最小壁厚段相对于装置的纵轴线延伸的角度α尤其理解成两个邻角中较小的，即，尤其为锐角。换句话说是，最小壁厚段以大于45°且小于等于90°、尤其小于90°的角度α相对于装置的纵轴线延伸，即45°＜α＜＝90°，优选45°＜α＜＝90°。角度α尤其可为切割角。优选地，角度α向前收敛，即，最小壁厚段与纵轴线的距离向前、即尤其随着与头部的距离的增加而减小和/或角度α向后打开。但是原则上也可考虑相反的布置方式，在其中角度α向后收敛。

螺母例如可为DIN螺母。该螺母具有贯通孔，尤其具有至少一个内螺纹，螺杆可旋入内螺纹中。

携动轮廓用于使安置工具的传动部不可相对转动地耦合到头部上且尤其用于将转矩、尤其沿轴向方向的转矩从安置工具施加到头部上。携动轮廓例如可为外多角构型，尤其外六角构型，外多角构型在圆周侧布置在头部上。安置工具例如可为扳手或手持机械。

容纳部尤其可为在容纳件中构成的凹空部，螺母置入该凹空部中。容纳部优选在周向侧通过容纳件限制和/或在后侧通过头部限制。容纳件优选构成套筒，套筒包围容纳部且因此套筒也至少部分地包围螺母。螺母不可相对转动地布置在容纳部中，尤其与容纳件不可相对转动地布置在容纳部中，即，在容纳件和布置在容纳部中的螺母之间有连接，优选形状锁合连接，该连接实现了在容纳件和螺母之间的转矩传递，尤其轴向转矩的传递。优选地，用于在容纳件和螺母之间不可相对转动的连接的容纳部可具有另一携动轮廓，例如内多角构型，尤其内六角构型，另一携动轮廓与螺母的外部构型对应。

头部具有用于螺杆的通道，即，头部尤其构造成套筒状。与螺母对应的且按规定旋入螺母中的螺杆因此能够在保持元件的后侧上从保持元件中出来，即，螺杆可穿过装置、尤其可沿着装置的纵轴线穿过装置。尤其头部和容纳件可构成同轴布置的套筒，优选与纵轴线同轴布置的套筒。

如果设置使容纳件和头部连接的至少一个桥接件(Steg)或多个这种桥接件，桥接件构成预定断裂部位、尤其用于围绕纵轴线转动的预定断裂部位，即，一个桥接件或多个桥接件在取消头部和容纳件之间的连接的情况下首先断裂。首先断裂可尤其理解成，相比于头部和容纳件，一个桥接件或多个桥接件在较小的转矩下断裂。

方向说明，前、后、前侧、后侧等在此应统一地使用。因此，例如在同一方向上，螺母的前侧位于螺母的后侧之前，布置在保持元件的前部区域中的容纳件位于布置在保持元件的后部区域中的头部之前。尤其容纳部的后端侧可理解为容纳部的面对头部的一侧。只要在此提及轴向方向和径向方向，这应尤其涉及纵轴线。

特别有利的是，在装置的多个纵剖平面中，至少一个桥接件的最小壁厚分别在最小壁厚段上，该最小壁厚段以大于45°、55°或60°的角度、尤其锐角相对于装置的纵轴线延伸。由此，优选在装置的多个纵剖平面中，至少一个桥接件的最小壁厚段相对于装置的纵轴线可处于根据本发明的大于45°、55°或60°且小于等于90°、优选小于90°的角度范围中。因此，至少一个桥接件的断裂面具有多个断裂线，断裂线在根据本发明的相对于装置的纵轴线的角度范围中延伸。由此可进一步改进负荷承受能力。

该装置也可具有其他的桥接件，其他的桥接件优选类似于所述至少一个桥接件那样实施，例如其他两个桥接件。尤其其他的桥接件的最小壁厚段可类似于所述至少一个桥接件那样实施。

本发明的优选的改进方案是，在装置的至少一个纵剖平面中，最小壁厚段在容纳部上终止，尤其在容纳部的后端面上终止。因此，壁厚最小部由此紧接在容纳件的容纳部上、尤其容纳部的后侧上。在该实施方式中，保持元件可以特别简单的方式构造成无底切部(侧凹部)，这例如允许在铸造工艺中特别简单且有利地制造。

尤其可规定，保持元件具有至少一个槽，槽从容纳部开始延伸到保持元件中，且槽沿着至少一个桥接件延伸，其中，最小壁厚段在槽上终止。即在保持元件中设置细长形的凹陷部，壁厚最小部紧接在该凹陷部上。这一方面可实现保持元件的特别简单的结构和/或特别简单的制造。此外，槽由于切口应力集中效应可提高断裂过程的精确性。槽，即，细长形的凹陷部优选构造成直的。尤其槽可布置在容纳部的后端面上，这又可实现无底切部的实施方式且因此实现在铸造工艺中特别简单且成本有利的制造。

适宜地，头部具有轴向止挡，轴向止挡构成用于螺母的后部止挡。轴向止挡例如可由突起部或环构成，突起部或环在头部处朝容纳部突出。因为轴向止挡能够实现在头部和螺母之间的额外的、优选直接的且尤其转动耦合的力传递，所以通过轴向止挡能够使得至少一个桥接件进一步减轻负荷且因此更进一步提高精度和可靠性，但是没有明显影响极限转矩。因为轴向止挡被分配给头部，所以尤其可规定，至少一个桥接件布置在具有轴向止挡的头部(一方面)和容纳件(另一方面)之间。对于特别紧凑的、可简单制造的且在传力方面有利的实施方式优选规定，槽邻接在至少一个轴向止挡上。

特别优选的是，至少一个桥接件的壁厚在装置的至少一个纵剖平面中具有单值(eindeutig，明确)的最小值。尤其即在桥接件上的内侧和外侧在壁厚最小的区域中相对于彼此不平行。由此能够以特别简单的方式特别好地定义断裂部位，这尤其在精确度方面可为有利的。

适宜地，保持元件是铸件，优选锌压铸件。这在制造费用方面是有利的。此外能够获得特别良好定义的断裂面。优选地，容纳件的至少一部分、至少一个桥接件和头部的至少一部分构造成一体，这可进一步降低制造费用。头部也可构造成多件式的且具有由能延展的材料构成的单独的套筒，携动轮廓构造在该套筒上。

本发明也涉及一种保持组件，该保持组件包括膨胀锚栓和根据本发明的用于限制转矩的装置，其中，装置的螺母旋拧到膨胀锚栓的螺杆上。膨胀锚栓可专业地尤其理解为具有膨胀元件、例如膨胀套筒的锚栓，膨胀元件为了锚固在牵拉螺杆时沿径向向外移开。

与根据本发明的用于限制转矩的装置相关阐述的特征也可用于根据本发明的保持组件，因此反之，与根据本发明的保持组件相关阐述的特征也可用于根据本发明的用于限制转矩的装置。

附图说明

下面根据在附图中示意性示出的优选实施例详细阐述本发明，其中，在本发明中下面所示的实施例的各个特征原则上能够单独地或任意结合地实现。在附图中示意性示出了：

图1示出了根据本发明的用于限制转矩的装置的实施方式的看向该装置前侧的透视图；

图2示出了图1中的装置的看向装置后侧的透视图；

图3示出了图1和2中的用于限制转矩的装置的纵向剖视图，即，该装置的纵剖平面的截面图；

图4示出了图1至3中的用于限制转矩的装置的保持元件的仰视图，但是没有螺母；

图5示出了保持组件的看向用于限制转矩的装置的后侧的透视图，保持组件由根据图1至4的用于限制转矩的装置和膨胀锚栓构成；

图6示出了根据图5的保持组件的部分剖切的纵剖视图；

图7示出了在达到极限转矩时头部脱落之后的在图1至4中的用于限制转矩的装置的保持元件以及螺母的俯视透视图；以及

图8示出了在达到极限转矩时头部脱落之后的在图1至4中的用于限制转矩的装置的保持元件以及螺母的类似于图3的部分纵剖视图。

具体实施方式

附图示出了根据本发明的用于限制转矩的实施例。如附图所示，该装置一方面具有带有内螺纹32的螺母30且另一方面具有王冠状的保持元件1，螺母30保持在保持元件中。保持元件1在其后部区域中又具有头部10，在其前部区域中具有向前位于头部10之前的容纳件60以及具有示例性地三个桥接件40。桥接件40使头部10和容纳件60连接且构成用于将转矩从头部10传递到容纳件60上的零件。桥接件40从头部10沿径向向外朝容纳件60延伸，容纳件的外直径大于头部10的外直径。在图2中在后部被遮盖的桥接件40类似于在图2中可见的两个桥接件40那样构造。

在容纳件60中构造容纳部61，螺母30容纳在容纳部中。为了从容纳件60到螺母30的形状锁合地传递转矩，容纳件60如尤其在图4中可见地在容纳部61上具有内六角构型，且容纳件与螺母30的外六角构型对应。也可设置不同的多角构型来代替六角形。额外地或可替代地，也可有摩擦锁合的不可相对转动的连接。

头部10具有例如构造成外六角构型的携动轮廓12，借助携动轮廓能够将转矩从未示出的安置工具形状锁合地传递到头部10上。容纳件60和头部10同轴地布置且定义了装置的共同的纵轴线99。头部10具有通道15，通道与容纳件60的容纳部61对齐，使得旋入螺母30中的螺杆81能够在容纳件60的后侧上沿着纵轴线99从容纳件60中出来。纵轴线99延伸穿过容纳部61且穿过通入容纳部61中的通道15。

图5和图6示出了由用于限制转矩的装置和膨胀锚栓80构成的保持组件。在该机械式锚栓中，以限定的预应力通过以限定的极限转矩拧紧来进行安装是重要的，例如以便避免在安装时在基底中在边缘附近中错位。膨胀锚栓80具有螺杆81以及膨胀元件89，膨胀元件在此例如实施成包围螺杆81的膨胀套筒。在螺杆81上、尤其在前部区域中布置有优选锥形的斜面88，斜面向后逐渐变细。在螺杆81的斜面88和膨胀元件89之间构造有楔形传动件，楔形传动件能够将螺杆81相对于膨胀元件89的轴向相对运动转变成膨胀元件89的径向运动，且因此能够在螺杆81受到拉力负荷时使膨胀元件89锚固在钻孔的壁上。

在图5和图6的保持组件中，用于限制转矩的装置的螺母30旋拧到膨胀锚栓80的螺杆81上，其中，膨胀锚栓80的螺杆81贯穿用于限制转矩的装置，即，在前侧进入装置中且在后侧从装置中出来，且其中，膨胀锚栓80的斜面88和膨胀锚栓80的膨胀元件89置于用于限制转矩的装置之前。

在安装时，通过锤击在螺杆81的后侧上，保持组件的膨胀锚栓80优选穿过垫片9被锤入钻孔中。然后，借助安置工具经由携动轮廓12将转矩施加到头部10上。该转矩经由桥接件40传递到容纳件60上且从容纳件60继续传递到螺母30上。这又在膨胀锚栓80的螺杆81中引起拉力，这又沿径向加载膨胀元件89且由此锚固膨胀锚栓80。

如果施加在头部10上的转矩达到预定的极限转矩，则桥接件40剪断，结果是，头部10从容纳件60分开且不再进一步地将转矩传递到容纳件60和螺母30上。因此，用于限制转矩的装置用作用于限制转矩的剪切(分离)螺母。在剪断桥接件40之后头部10与容纳件60分离且从容纳件60上掉落。在图7和8中示出了余下的具有螺母30的容纳件60。

如尤其在图3、4和6中可看出，头部10具有轴向止挡51，轴向止挡布置在容纳部61的后端面上，且轴向止挡构成用于螺母30的后部止挡。轴向止挡51限制容纳在容纳部61中的螺母30相对于头部10向后轴向运动。此外，轴向止挡51使得例如在锤入时出现的轴向力能够从头部10直接传递到螺母30上，没有对桥接件40产生负荷。轴向止挡51在此示例性地由环形的、优选闭环形的突起部构成，突起部在头部10上伸入容纳部61中。

如图3所示，在图3中所示的纵剖平面中在此可见的桥接件40的最小壁厚在最小壁厚段45上，即，在纵剖平面中最小壁厚段45给出在桥接件40上在保持元件1的外侧和保持元件1的内侧之间的最小间距。如尤其图3进一步示出，最小壁厚段45在容纳部61的后端侧上在保持元件1的内侧上终止，即在桥接件40中布置在容纳部61的后端侧上的槽44上终止。轴向止挡51在径向内侧上连接于槽44。槽44在纵剖平面中无底切部，这能够实现在铸造工艺中特别简单地制造。如图6所示，槽优选还平行于其上方或下方的头部10和/或容纳件60的扳手用表面。

如尤其图3进一步示出地，最小壁厚段45与纵轴线99有朝向用于限制转矩的装置的前端收敛的锐角α，该锐角大于45°且小于90°，在该示例中约为60°。因为壁厚最小值尤其在铸件中至少近似地定义断裂线，断裂线(桥接件40在该断裂线处剪断)以相对大的张角相对于纵轴线延伸，即，相对于与纵轴线99垂直的横向平面相对平缓。通过该断裂走向使得在出现轴向力的情况下保护桥接件40。优选地，最小壁厚段45在多个相邻的纵剖平面中以大于45°的角度相对于纵轴线99延伸，使得整体上实现在桥接件40上的相对于横向平面相对平缓延伸的断裂面。

如在图4中所示，在图3中不可见的另两个桥接件40的槽和其各个最小壁厚段的位置类似于图3中可见的桥接件40那样实施，使得另两个桥接件也构成相对于横向平面平缓延伸的断裂面。

Claims (6)

1.一种与膨胀锚栓结合使用的用于限制转矩的装置，该装置具有螺母(30)和保持元件(1)，其中，

所述保持元件(1)在所述保持元件(1)的后部区域中具有头部(10)，所述头部具有用于使所述头部(10)与安置工具不可相对转动地耦合的携动轮廓(12)，

所述保持元件(1)在所述保持元件(1)的前部区域中具有容纳件(60)，所述容纳件具有容纳部(61)，所述螺母(30)不可相对转动地容纳在所述容纳部中，

所述头部(10)具有通道(15)，通过所述通道，旋入所述螺母(30)中的螺杆能够沿着所述装置的纵轴线(99)穿过所述头部(10)从所述保持元件(1)中引出，以及

所述保持元件(1)具有至少一个桥接件(40)，所述至少一个桥接件使所述容纳件(60)和所述头部(10)连接，所述至少一个桥接件构成预定断裂部位，

其特征在于，在所述装置的至少一个纵剖平面中所述至少一个桥接件(40)的最小壁厚在最小壁厚段(45)上，所述最小壁厚段相对于所述装置的纵轴线(99)以大于45°且小于90°的角度(α)延伸，

在所述装置的所述至少一个纵剖平面中，所述最小壁厚段(45)在所述容纳部(61)的后端面上终止，

所述保持元件(1)具有至少一个槽(44)，所述至少一个槽从所述容纳部(61)开始延伸到所述保持元件(1)中，且所述至少一个槽沿着所述至少一个桥接件(40)延伸，其中，所述最小壁厚段(45)在所述槽(44)上终止。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述头部(10)具有至少一个轴向止挡(51)，所述至少一个轴向止挡构成用于所述螺母(30)的后部止挡。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述槽(44)邻接所述至少一个轴向止挡(51)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个桥接件(40)的壁厚在所述装置的所述至少一个纵剖平面中具有单值的最小值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述保持元件是铸件。

6.一种包括膨胀锚栓(80)和根据前述权利要求中任一项所述的用于限制转矩的装置的保持组件，其中，所述装置的螺母(30)旋拧到所述膨胀锚栓(80)的螺杆(81)上。

Images