CN114747101A - 扭矩限制螺母 - Google Patents

Abstract

提供了扭矩限制螺母。该扭矩限制螺母具有垫片、螺纹部件和工具接口。螺纹部件具有多个止动装置，工具接口具有相应的多个凹陷和弹簧槽。多个结合件的尺寸和形状适于配置在多个止动装置和凹陷中。弹簧槽中的弹性件提供压缩力，以将销安装在相应的止动装置中，使螺纹部件和工具接口摩擦联接。当旋转工具接口所需的扭矩超过预定值时，销抵靠弹簧移动，并从止动装置上脱开，使得工具接口旋转而螺纹部件不旋转。

Description

扭矩限制螺母

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月15日提交的，标题为扭矩限制螺母的第62/915,122号美国临时专利申请的优先权，并将其公开的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

螺母组件是众所周知的工具，通常用于将物体固定到位。螺母组件可用于多种应用。在一种应用中，螺母组件可用于将轮端(wheelend)组件固定在轴(spindle)或车桥(vehicle axle)上。

通常，螺母组件包括可操作地相联接的螺母和垫片。螺母组件的螺母通常是具有螺纹孔的金属或复合件。例如，该螺纹可操作地与轴上的相应螺纹结合。螺母组件被拧到轴上，并紧靠待固定的物体(轮端)拧紧。

虽然概念上简单，但拧紧螺母组件以将轮端部组件固定在轴上是复杂的。螺母组件需要拧紧至特定扭矩，以提供足够的座力(seating force)将螺母组件固定到位并预加载轴承。但在某些实施方式中，扭矩过大可能会损坏部件或使拆卸困难。许多螺母组件，包括轴螺母组件，需要使用复杂的程序和扭矩扳手将螺母组件抵靠在物体(轮端)上正确安装。

遗憾的是，安装人员经常缺乏将螺母组件安装在轴上的适当设备或专业知识。例如，当无扭矩扳手可用时，轴承上的预载通常或高或低。未正确预加载时，轮端的轴承的磨损增加，寿命缩短。

因此，在该背景下，需要一种扭矩限制轴螺母。该轴螺母应允许在不使用扭矩扳手或其他程序的情况下，施加正确的扭矩以将螺母组件安装在轴上。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式选择介绍一些概念，这些概念将在下文的详述中进一步描述。本概述以及先前的背景并非旨在确认所主张权利的主题的关键方面或基本方面。此外，本概述不用于帮助确定所主张权利的主题的范围。

在该技术的某些方面，提供了扭矩限制轴螺母。扭矩限制轴螺母可包括螺纹部件，所述螺纹部件可释放地并且可旋转地与工具接口联接。螺纹部件包括具有内螺纹孔的圆柱形主体。圆柱形主体的第一端部包括具有外径的法兰部。圆柱形主体具有多个止动装置。工具接口具有内孔，其尺寸可容纳圆柱形主体。内孔具有与多个止动装置相对应的多个凹陷。内孔包括与多个凹陷连通的环形弹簧槽。多个结合件，例如销，适配在止动装置和凹陷中。弹簧槽中的弹性件与多个结合件接触，并提供压缩力，该压缩力倾向于将结合件移动至止动装置中，以将工具接口与螺纹部件摩擦联接。

在某些实施方案中，弹性件是弹簧，优选卡紧弹簧，其中弹性件提供的压缩力在预定扭矩下被克服，使得当扭矩等于扭矩限制时，销抵靠弹性件从止动装置移动到凹陷中。

在某些实施方案中，凹陷具有销座、从销座延伸至内孔的径向延伸的第一壁和与径向延伸壁成角度的第二壁，其中第二壁与销结合，从而在向工具接口施加倾向于松开扭矩限制轴螺母的旋转力时，使销与止动装置结合。

扭矩限制轴螺母还包括与螺纹部件相联接的垫片。在某些实施方案中，垫片通过保持器装置与螺纹部件的法兰部相联接。在某些方面，垫片具有外径侧壁和基底表面，它们的尺寸可容纳法兰部。在某些方面，保持器装置包括法兰部外径中的凹槽和外径侧壁内表面中的对齐凹槽。保持器环适配在凹槽和对齐凹槽两者中，以联接垫片和螺纹部件。

在某些方面，扭矩限制轴螺母包括与螺纹部件上部联接的组合环。在某些实施方案中，圆柱形主体的上边缘被卷曲或翻转形成组合环，以联接工具接口和螺纹部件。

在考虑了本文的详述和附图之后，本系统和方法的这些和其他方面将是明显的。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷尽性实施方案，包括优选的实施方案。其中，除非另有说明，否则相同的附图标记指代是各个视图的相同部分。

图1a为符合本申请技术的扭矩限制螺母的立体视图。

图1b为符合本申请技术的扭矩限制螺母的立体视图。

图2为图1a所示的扭矩限制螺母的分解立体视图。

图3为图1a所示的扭矩限制螺母的另一分解视图。

图4为图1a所示的扭矩限制螺母一部分的截面视图。

图5为图1a所示的扭矩限制螺母的螺纹部件和工具接口之间的连接视图。

图6和图7为图5的截面视图，其中包括关于拧紧和松开图1a中的扭矩限制螺母的力分量。

图8为符合本申请技术的另一扭矩限制螺母的分解立体视图。

具体实施方式

本申请的技术现在将参考所附附图在下文更充分地描述，这些附图构成了其中的一部分，并通过说明展示了具体的示例性实施方案。这些实施方案被充分细致地公开，从而使本领域技术人员能实施本申请的技术。然而，实施方案可以通过多种不同的形式来实施，不应局限于这里提及的实施方案。因此，下文的详述并不作为限制。

本申请的技术被描述为具体涉及用于车辆的轴螺母。然而，本文描述的技术可用于本文具体描述以外的应用。例如，本申请的技术可应用于紧固可压缩材料如木材或塑料，使用螺钉/螺母抬升有限的重量，或将管法兰以指定扭矩联接等。此外，本申请的技术将联系示例性实施方案进行描述。在此使用的“示例性”一词表示“用作示例、实例，或说明”。在此描述的作为“示例性”的实施方案并不一定是优选的或优于其它实施方案的。另外，除非具体指出，在此描述的实施方案应该被认为是示例性的。

现参考图1a和图1b，他们提供了符合本申请技术的扭矩限制螺母组件100的视图。在该示例性实施方案中，扭矩限制螺母是扭矩限制轴螺母100，因其设计为与轴结合以安装轮端组件。然而，通常情况下，术语扭矩限制螺母和扭矩限制轴螺母可以互换使用。扭矩限制轴螺母100包括螺纹部件110、垫片120和工具接口130。扭矩限制轴螺母100具有孔140，并且螺纹部件110沿孔140具有内螺纹112。在该具体实施例中，内螺纹112形成为与轴上的对应螺纹相结合。然而，扭矩限制轴螺母组件100可配置用于其他应用。扭矩限制轴螺母100的垫片120包括防旋转装置150。防旋转装置150可以是如图1a中所示的凸起(tang)152，或如图1b中所示的平面154。防旋转装置150形成为与同螺纹部件110螺纹连接的装置，例如轴上的类似的防旋转特征相结合。其他键/键槽类型的布置亦为可能的，凸起152和平面154仅为两个示例。

图2示出了扭矩限制轴螺母100的分解视图。扭矩限制轴螺母100包括螺纹部件110、垫片120和工具接口130，当前展示的是八边工具接口，尽管任何工具接口都是可能的。如下文将进一步解释的，垫片120和螺纹部件110由保持装置210组合在一起。保持装置210包括螺纹部件110外径上的凹槽212，垫片120内表面上的对齐凹槽(如下图4所示)，以及保持环216。保持环216配置为适配在凹槽212和对齐凹槽(如下图4所示)两者中，以组合螺纹部件110和垫片。

螺纹部件110具有圆柱形主体220，该圆柱形主体220包括具有内螺纹112的孔140。圆柱形主体具有止于法兰部224的垫片侧222。凹槽212形成在螺纹部件110的法兰部224的外径上。圆柱形主体具有外侧壁226，外侧壁226具有多个轴向延伸的止动装置228。轴向延伸的止动装置228的尺寸适合相应的多个结合件230。在本示例性实施方案中，这些结合件230是销230。所示的销230为细长圆柱形构件，但其亦可是如图8所示的球，或其他形状。本文描述涉及结合件230为所示的销230的实施方案。

工具接口130具有内孔232，其形成为与螺纹部件110的圆柱形主体220配合结合。内孔232具有多个轴向延伸的凹陷234，这些凹陷大体上与多个轴向延伸的止动装置228对齐。术语止动装置和凹陷也可以被称为第一止动装置和第二止动装置、第一凹陷和第二凹陷等。此外，还可以使用诸如凹槽、通道等术语来描述该特征。多个销230与止动装置228和凹陷234两者相结合，如下文所述。内孔232还具有座槽236。所示的座槽236大致位于沿内孔232的一半处，但其可以布置在沿内孔232的任何位置。座槽236对凹陷234开放。弹性件238，例如卡紧弹簧，布置在座槽236中。在某些实施方案中，座槽236可被称为弹簧槽236，因为其容纳弹簧。弹性件238提供倾向于将销230安装入止动装置228的压缩力。在某些实施方案中，销230可具有或不具有尺寸设置为与弹性件238结合的座槽240。组合环242与圆柱形主体220的外侧壁226中的组合通道244结合。组合环242防止工具接口130被从螺纹部件110上拆卸下来。在某些实施方案中，螺纹部件110可以在圆柱形主体220的上边缘处具有卷曲或翻转的边，而不是组合环242。

图3示出了扭矩限制轴螺母100的另一分解视图。图3示出了螺纹部件110、垫片120、工具接口130、保持环216、具有法兰部224和组合通道244的圆柱形主体220(法兰部224在外径上具有凹槽212)、具有多个轴向延伸的止动装置228的外侧壁226、多个销230、弹性件238和组合环242。

图4示出了扭矩限制轴螺母100的截面视图。如图4所示，垫片120具有外径侧壁402和径向向内延伸的基底表面404。外径侧壁402包括具有对齐凹槽408的内表面406。对齐凹槽408与螺纹部件110外径上的凹槽212对齐。保持环216安装在凹槽212和对齐凹槽408两者中，并且是将垫片120和螺纹部件110组合在一起的保持装置210。基底表面404具有直径等于或大于螺纹部件110的孔140直径的基底表面孔410。外径侧壁402和基底表面404的尺寸和形状可容纳螺纹部件110的法兰部224。

工具接口130具有与法兰部224的顶表面414结合的底表面412。工具接口130和弹簧槽236与弹性件238一同示出，该弹性件238在本实施例中被示为卡紧弹簧238。弹性件238对销230提供压缩力，该压缩力倾向于将销230安装入螺纹部件110的轴向延伸止动装置228中。

图4还示出了组合通道244中的组合环242。如上所述，在将工具接口130安装到螺纹部件110上之后，可以通过卷曲或翻转圆柱形主体220的上边缘420来替代组合环242。

图5示出了工具接口130和螺纹部件110相结合的细节。图5示出了单个止动装置228、凹陷234和销230。所示的弹簧槽236中的弹性件238向销230提供倾向于将销230安装在止动装置228中的压缩力。凹陷234向弹簧槽236开放。凹陷234具有销座502和径向延伸的凹陷壁504，凹陷壁504大致与内孔切线成90°延伸，从销座502延伸至内孔232(见图2)。凹陷234具有相对于径向延伸的凹陷壁504成角度的第二凹陷壁506。在某些实施方案中，与径向延伸的凹陷壁504形成的角度可为约25°至50°；并且在其他实施方案中，该角度可为约10°至85°。优选地，在本实施例中，角度在30°和60°之间且为约45°。

参考图6说明在轴上拧紧扭矩限制轴螺母。图6示出了单个销230处螺纹部件110和工具接口130的截面视图。销230设置在螺纹部件110的止动装置228和工具接口130的凹陷234中。弹性件238提供倾向于将销230安装在止动装置228中的压缩力。向工具接口130施加力，以箭头A所示的方向旋转工具接口130。径向延伸的凹陷壁504接触销230和弹性件238，将销230压缩到止动装置228中，从而在工具接口130和螺纹部件110之间形成摩擦配合。随着工具接口130的旋转，螺母在轴上拧紧所需的摩擦力增加。如箭头B所示，该力反作用于弹性件238的压缩力。在预定力(扭矩限制)下，使销230脱离的旋转力克服弹性件238的压缩力，销230移出止动装置228，并至少部分进入销座502或凹陷中。一旦销230从止动装置228移动，工具接口130就不会与螺纹部件110摩擦结合，从而工具接口130的额外旋转不会导致螺纹部件110在轴上的额外拧紧。

参考图7说明从轴上松开扭矩限制轴螺母100。图7示出了单个销230处螺纹部件110和工具接口130的截面视图。销以最大扭矩位于止动装置228中。松开螺母100时，向工具接口130施加旋转力，如箭头C所示。最初，工具接口130的旋转处于扭矩限制，销230最初会抵靠弹性件238移动，倾向于将销230从止动装置228分离。然而，第二凹陷壁506成一定角度，使得当工具接口130沿箭头C所示的方向旋转时，销230接触第二凹陷壁506，第二凹陷壁506将销230推入止动装置228(如箭头D所示)，从而在工具接口130和螺纹部件110之间产生摩擦结合。因此，扭矩限制轴螺母100可以与轴分离。

图8示出了另一扭矩限制轴螺母800的一部分的分解立体图。图8示出了螺纹部件802和工具接口804。螺纹部件802具有带内螺纹孔808的圆柱形主体806。螺纹部件802在圆柱形主体806的第一端部812处具有环形和径向延伸的法兰部810。法兰部810在法兰部810的工具接口表面816中具有多个间隔的止动装置814。

工具接口804具有多个轴向延伸的凹陷818，对应于多个间隔的止动装置812。在某些实施方案中，凹陷816是工具接口804中的洞(可以是盲洞)。并且，在某些实施方案中，凹陷816可位于工具接口804中孔的内表面上。多个结合件820，例如所示的球820，位于止动装置814中，并且至少部分地延伸到凹陷818或洞818中。多个压缩件822位于轴向延伸的凹陷818或洞818中，第一端部824与结合件820接触，第二端部826与第一端部824相对并与工具接口804远端830的边828或洞底828结合。在某些实施方案中，第二端部826可与保持环832结合。示意为螺旋弹簧的压缩件822提供倾向于将结合件820安装在止动装置814中的压缩力，从而在工具接口804和螺纹部件802之间形成摩擦结合。当达到扭矩限制时，结合件820推压压缩件822并从止动装置814中分离，使得工具接口804和螺纹部件802之间的摩擦结合在到达扭矩限制时被解除。

除其他之外，本技术的示例性实施方案包括：

实施例1.扭矩限制螺母，其包括，

螺纹部件，所述螺纹部件包括：

圆柱形主体，其具有螺纹孔、外表面和所述外表面中的多个止动装置；以及

环形法兰部，其从所述圆柱形主体的端部径向延伸，

工具接口，其具有内孔，所述内孔的尺寸可容纳所述螺纹部件的所述圆柱形主体，所述工具接口包括：

多个凹陷，其形成于所述内孔中并与所述多个止动装置相对应；

环形座槽，其向所述凹陷和所述内孔开放；以及

所述弹簧槽中的弹性件；

多个结合件，其中所述多个结合件配置为部分位于在所述多个止动装置中，部分位于在所述多个凹陷中，其中

所述弹性件在所述多个结合件上提供压缩力，使得所述工具接口的旋转导致所述螺纹部件旋转，直到施加到所述工具接口的旋转扭矩超过预定的扭矩限制。

实施例2.如实施例1所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个凹陷中的每个都包括用于容纳所述弹性件的座槽。

实施例3.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述内孔中形成的所述多个凹陷中的每个至少包括结合件座、径向延伸的凹陷壁和第二凹陷壁。

实施例4.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述第二凹陷壁相对所述径向延伸的凹陷壁成角度。

实施例5.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述第二凹陷壁与所述径向延伸的凹陷壁形成20度到70度的角度。

实施例6.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述角度在30度到60度之间。

实施例7.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述角度为约45度。

实施例8.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其还包括垫片，其中所述垫片通过保持装置与所述螺纹部件相联接。

实施例9.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述保持装置包括所述螺纹部件的所述法兰部的外径中的凹槽、所述垫片中的对齐凹槽以及所述凹槽和所述对齐凹槽中的保持环。

实施例10.如权利要求8所述的扭矩限制螺母，其中，所述垫片包括防旋转装置。

实施例11.如权利要求10所述的扭矩限制螺母，其中，所述防旋转装置是凸起或平面中的至少之一。

实施例12.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其包括组合环，其中所述螺纹部件包括组合通道，所述组合通道的尺寸可容纳所述组合环，使得所述组合环防止所述工具接口从所述螺纹部件的圆柱形主体滑下。

实施例13.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述弹性件包括卡紧弹簧。

实施例14.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述弹性件包括弹簧垫片、波形弹簧或模具弹簧中的至少之一。

实施例15.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个结合件为销。

实施例16.如前述实施例中所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个结合件为球。

实施例17.扭矩限制螺母，其包括：

螺纹部件，所述螺纹部件包括：

圆柱形主体，其具有螺纹孔和外表面；和

环形法兰部，其从所述圆柱形主体的端部径向延伸，所述环形法兰部具有包括多个间隔的止动装置的工具接口表面，

工具接口，其具有内孔，所述内孔的尺寸可容纳所述螺纹部件的所述圆柱形主体，所述工具接口包括多个凹陷，所述多个凹陷对应于所述多个间隔的止动装置；

多个结合件，其中所述多个结合件配置为部分位于在所述多个止动装置中，部分位于在所述多个凹陷中；以及

所述多个凹陷中的多个压缩件，其中，所述多个压缩件中的每个在所述多个结合件中的每个上提供压缩力，使得所述工具接口的旋转导致所述螺纹部件旋转，直到施加到所述工具接口的旋转扭矩超过预定的扭矩限制。

实施例18.如实施例17所述的扭矩限制螺母，其中，其中所述多个结合件包括多个球，并且所述多个压缩件包括多个弹簧。

实施例19.如实施例17和实施例18所述的扭矩限制螺母，其中，其中所述多个凹陷包括多个洞。

实施例20.如实施例18所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个弹簧中的每个包括与球结合的第一端部和与所述第一端部相对的与保持环结合的第二端部。

尽管针对某种结构和材料对本技术进行了描述，应当了解的是，所附权利要求中定义的本发明并不局限于所述的具体的结构和材料。反而，所述的具体方面仅作为实现本发明的一种形式。由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下可实施本发明的多个实施方式，因此本发明以下文所附的权利要求为准。除非另外指明，所有在说明书(除了权利要求书)中使用的数字和表达，例如那些表示尺寸、物理特征等等的，被理解为在所有情形下由术语“大约”修饰。至少，不试图限制对权利要求等同原则的应用，在说明书或权利要求中叙述的由术语“大约”修饰的每一个数值参数应该至少是鉴于叙述的有效位的数字并通过应用四舍五入技巧来解释的。此外，本文所公开的所有范围应理解为包括叙述任何和全部子范围的权利要求或在其中包含的所有或单个值并为其提供支持。例如，所陈述的1到10的范围应该被认为包括权利要求中叙述的在最小值1和最大值10之间和/或包括最小值1和最大值10的任何和全部子范围或单个的值并为其提供支持；也即，所有的由最小值1或者更大的数开始并由最大值10或更小的数结束的子范围(例如，5.5到10，2.34到3.56，等等)或者任何从1到10的值(例如3，5.8，9.9994，等等)。

Claims (15)

1.一种扭矩限制螺母，其包括，

螺纹部件，所述螺纹部件包括：

圆柱形主体，其具有螺纹孔、外表面和所述外表面中的多个止动装置；以及

环形法兰部，其从所述圆柱形主体的端部径向延伸，

工具接口，其具有内孔，所述内孔的尺寸能够容纳所述螺纹部件的所述圆柱形主体，所述工具接口包括：

多个凹陷，其形成于所述内孔中并与所述多个止动装置相对应；

环形座槽，其向所述凹陷和所述内孔开放；以及

所述弹簧槽中的弹性件；

多个结合件，其中所述多个结合件配置为部分位于在所述多个止动装置中，部分位于在所述多个凹陷中，其中

所述弹性件在所述多个结合件上提供压缩力，使得所述工具接口的旋转导致所述螺纹部件旋转，直到施加到所述工具接口的旋转扭矩超过预定的扭矩限制。

2.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个凹陷中的每个都包括用于容纳所述弹性件的座槽。

3.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其中，所述内孔中形成的所述多个凹陷中的每个至少包括结合件座、径向延伸的凹陷壁和第二凹陷壁。

4.如权利要求3所述的扭矩限制螺母，其中，所述第二凹陷壁相对所述径向延伸的凹陷壁成角度。

5.如权利要求4所述的扭矩限制螺母，其中，所述第二凹陷壁与所述径向延伸的凹陷壁形成20度到70度的角度。

6.如权利要求5所述的扭矩限制螺母，其中，所述角度在30度到60度之间。

7.如权利要求6所述的扭矩限制螺母，其中，所述角度为约45度。

8.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其还包括垫片，其中所述垫片通过保持装置与所述螺纹部件相联接。

9.如权利要求8所述的扭矩限制螺母，其中，所述保持装置包括所述螺纹部件的所述法兰部的外径中的凹槽、所述垫片中的对齐凹槽以及所述凹槽和所述对齐凹槽中的保持环。

10.如权利要求8所述的扭矩限制螺母，其中，所述垫片包括防旋转装置。

11.如权利要求10所述的扭矩限制螺母，其中，所述防旋转装置是凸起或平面中的至少之一。

12.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其包括组合环，其中所述螺纹部件包括组合通道，所述组合通道的尺寸能够容纳所述组合环，使得所述组合环防止所述工具接口从所述螺纹部件的圆柱形主体滑下。

13.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其中，所述弹性件包括卡紧弹簧。

14.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其中，所述弹性件包括弹簧垫片、波形弹簧或模具弹簧中的至少之一。

15.如权利要求1所述的扭矩限制螺母，其中，所述多个结合件为销、球或其组合。

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