CN1865721A - 垫圈及螺栓螺母 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，降低螺栓头部与被紧固物之间的阻力，从而用较低紧固扭矩来获得较高的轴向力。本发明是一种垫圈，至少在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，与螺栓头部及被紧固物相滑动的面上形成有凸部。

Description

垫圈及螺栓螺母

技术领域

本发明涉及在紧固金属模及建设机械等时可使用的垫圈及螺栓螺母，尤其涉及适合用于高紧固扭矩来紧固被紧固物的垫圈及螺栓螺母。

背景技术

以往，对于频繁重复金属模及建设机械等的紧固和解除且紧固扭矩较高的部件而言，存在下述课题：由于螺栓头部与被紧固物之间的接触面的阻力，因而即使用高紧固扭矩来紧固也难以获得所希望的轴向力(螺栓轴向的紧固力)，而且多次重复紧固和解除时，螺栓头部与被紧固物之间的接触面便会由于相互摩擦而造成损伤，阻力进一步增大，其结果是造成扳手或螺栓破损，从而不再能充分紧固。

该场合下，即使在螺栓头部与被紧固物之间介装有弹簧垫圈及平垫圈，该状况也没有显著不同。

因此，作为解决该课题的方法，曾考虑过下述方法：通过消减螺栓头部与被紧固物之间的接触面的阻力来确保较高轴向力，而且即使多次重复紧固和解除，扳手及该螺栓也不会破损，从而可以可靠地固定被紧固物。

例如，如专利文献所记载，已提出有下述方案：在螺栓头部与被紧固物之间介装滚珠轴承，而减小二者之间的阻力，即使使用相同的紧固扭矩也可获得较高的轴向力，而且即使重复紧固和解除，螺栓头部的与滚珠轴承之间的接触面以及被紧固物的与滚珠轴承之间的接触面也不会损伤。

【专利文献】JP特开2002-323025

如上所述，如果在螺栓头部与被紧固物之间介装滚珠轴承来减小二者之间的阻力，则即使使用相同紧固扭矩也可获得较高轴向力，而且即使重复紧固和解除，螺栓头部的与滚珠轴承之间的接触面以及被紧固物的与滚珠轴承之间的接触面也不会损伤，然而，这样则存在价格高且体积过大的课题。

尤其是在金属模等中使用螺栓的场合下，在被紧固物即金属模的螺栓插入部，削设有用于埋设螺栓头部的锪孔部，作为螺栓常采用端部带头的紧固螺栓。

由于该金属模的锪孔部的直径比螺栓头部直径稍大，且深度被削设成比螺栓头部的厚度稍深，所以，如果在使用中的金属模中利用前述滚珠轴承，则整体体积变大，螺栓头部不能容纳在前述锪孔部中，因而有必要再次削设锪孔部。

如上所述，由于滚珠轴承及其附属品的价格昂贵，因而存在高达螺栓本身价格的数倍之忧。

发明内容

第一发明是一种垫圈，该垫圈至少在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，与螺栓头部相滑动的面上形成有凸部。

如果在垫圈的与螺栓头部相滑动的面上形成有凸部，则垫圈的凸部前端与螺栓头部相接触，相比于垫圈与螺栓头部整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力(螺栓轴向的紧固力)。

第二发明是一种垫圈，该垫圈至少在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，与被紧固物相滑动的面上形成有凸部。

如果在垫圈的与被紧固物相滑动的面上形成有凸部，则在垫圈与螺栓头部一起旋转时，垫圈的凸部前端与被紧固部相接触，相比于垫圈与被紧固部整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力。

此外，在前述垫圈的两面形成有凸部的场合下，该垫圈凸部与螺栓头部之间的摩擦阻力、和该垫圈凸部与被紧固物的螺栓头部之间的摩擦阻力之中，摩擦阻力较小的一方将产生滑动。

第三发明是至少两个一对相互重叠的垫圈，其至少在一个垫圈的重叠面上形成凸部，以便对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凸部在另一个垫圈上滑动。

本发明中，由于至少在一个垫圈的重叠面上形成凸部，且在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凸部在另一个垫圈上滑动，因而一个垫圈的凸部前端与另一个垫圈相接触，相比于垫圈彼此之间整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力。

第四发明是一种垫圈，其以前述第三发明为前提，并至少在另一个垫圈的重叠面上形成有凹部，以便在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凹部与一个垫圈的凸部相互滑动。

本发明中，由于前述凹部与一个垫圈的凸部相互滑动，因而两个垫圈之间的摩擦阻力减小，而且相互接触部分可更顺滑地滑动，即使多次重复紧固和解除，接触部分也不会因摩擦而损伤。

本发明中，凸部的截面曲率最好大于凹部的截面曲率。

第五发明是一种垫圈，其以前述第一至第四任一发明为前提，并以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地配置有凸部。

本发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但如果该凸部间断地形成，则该凸部和与其相接触部分的摩擦阻力相抵消，可更顺滑地相对旋转。

第六发明是一种垫圈，其以前述第四发明为前提，并以围绕螺栓轴部的方式环状地连续地具有凹部。

本发明中，由于以围绕螺栓轴部的方式环状地连续地具有凹部，因而与凸部的摩擦阻力相抵消，可使两个垫圈更顺滑地相对旋转。

第七发明是一种垫圈，其以第一至第六任一发明为前提，并与形成有凸部或凹部的面相反的面上，实施有使得摩擦系数高于前述凸部或凹部的措施。

如果在垫圈的与螺栓头部及被紧固物的接触面上，比如形成有细微凹凸，则该面的摩擦系数被提高，垫圈的与前述螺栓头部及被紧固物接触的部分中，摩擦阻力增大，这些部分不相互滑动，而垫圈的凸部前端部则必定与其接触部进行相对滑动，可更顺滑地相互旋转。

第八发明是一种螺栓，至少在螺栓头部的与被紧固物的滑动面上形成有凸部。

本发明中，由于至少在螺栓头部的与被紧固物的滑动面上形成有凸部，因而螺栓头部与被紧固物的滑动面之间的摩擦阻力相抵消，螺栓可顺滑地旋转，可以用较小的紧固扭矩获得较高轴向力。

第九发明是一种螺栓，其以前述第八发明为前提，并以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地具有凸部。

本发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但如果该凸部间断地形成，则该凸部与同它相接触的被紧固物之间的摩擦阻力相抵消，可更顺滑地相对旋转。

第十发明是一种螺母，其至少在与被紧固物的滑动面上形成有凸部。

本发明中，由于至少在螺母的与被紧固物的滑动面上形成有凸部，因而螺母与被紧固物的滑动面之间的摩擦阻力相抵消，螺母可顺滑地旋转，可以用较小的紧固扭矩获得较高轴向力。

第十一发明是一种螺母，其以前述第十发明为前提，以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地具有凸部。

本发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但如果该凸部间断地形成，则该凸部与同它相接触的被紧固物之间的摩擦阻力相抵消，可更顺滑地相对旋转。

附图说明

图1是本发明第一实施例的剖视图。

图2是本发明第二实施例的剖视图。

图3是本发明第三实施例的剖视图。

图4是本发明第四实施例的剖视图。

图5是作为本发明实施例的第一垫圈的立体图。

图6是作为本发明实施例的第二垫圈的立体图。

图7是作为本发明实施例的第三垫圈的立体图。

图8是作为本发明实施例的第二垫圈及第三垫圈的剖视图。

图9是作为本发明实施例的螺栓头部的剖视图。

图10是作为本发明实施例的螺母的剖视图。

符号说明如下：

1 上部构成物        2 下部构成物        3 螺栓轴部

4 贯通孔            5 锪孔部            6 内螺纹部

7 第一垫圈     8 凸部     9 第二垫圈    10 凸部

11 螺栓头部         12 平垫圈           13 凹部

14 第三垫圈         15 细微凹凸         16 螺栓头部

17 凸部     18 插入孔    19 螺母        20 凸部

具体实施方式

附图均表示各种实施方式，其中，图1是第一实施例的剖视图；图2是第二实施例的剖视图；图3是第三实施例的剖视图；图4是第四实施例的剖视图；图5是第一垫圈的立体图；图6是第二垫圈的立体图；图7是第三垫圈的立体图；图8是第二垫圈及第三垫圈的剖视图；图9是螺栓头部的剖视图；图10是螺母的剖视图。

图1中，1及2是作为被紧固物的金属模及建设机件等的构成物，在上部构成物1中削设有：插通带有头的紧固螺栓的螺栓轴部3的贯通孔4；插入螺栓头部11的锪孔部5，在下部结构物2中螺设有与前述螺栓轴部3相螺合的内螺纹部6。

在前述上部构成物1的锪孔部5的底部装有由高硬度钢及轴承钢等形成的第一垫圈7，如图5所示，在该第一垫圈7的上面，围绕螺栓轴部3环状地间断地配置有凸部8…。

也可以代替前述第一垫圈7，安装有如图6所示的第二垫圈9。

如图6及图8所示，前述第二垫圈9中，凸部10围绕螺栓轴部3来环状地连续地膨胀。

这些第一垫圈7及第二垫圈9，在采用M16尺寸的螺栓的场合下，外径为24.5mm，内径为16.5mm，平行平面部的厚度为2.5mm，凸部8及10的截面的曲率半径r1为2.4mm，高度为0.5mm(参照图8)。

即，第一垫圈7为：在旋转紧固被插通的螺栓3时，在与螺栓头部11的下面相滑动的面(上面)形成有凸部8。

这样，如果在第一垫圈7(或第二垫圈9)的与螺栓头部11相滑动的面上形成有凸部8(或凸部10)，则第一垫圈7(或第二垫圈9)的凸部8(或凸部10)的前端与螺栓头部11相接触，相比于垫圈与螺栓头部整个面上接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力(螺栓轴向的紧固力)。

作为具体例，使用了M16的带有头的紧固螺栓时的紧固扭矩(牛顿米)与轴向力(千牛顿)的关系如下所述。

由下列数据可知，用规定的扭矩来紧固时的轴向力，在利用了前述第一垫圈7的场合为只用带有头的紧固螺栓来紧固的场合时的轴向力的1.5倍左右。

即，在欲获得相同的轴向力的场合下，如果采用前述第一垫圈7，则其紧固扭矩为只用带有头的紧固螺栓来紧固时的60％～70％左右即可。

扭矩           只用带有头的紧固螺栓    使用第一垫圈时

70N·m         10～12K·N              15～17K·N

100N·m        15～18K·N              22～26K·N

150N·m        25～30K·N              40～45K·N

200N·m        35～40K·N              50～55K·N

下述实施例中，前述轴向力与转矩的关系也是大致相同的数值。

图2所示的第二实施例中，前述第一垫圈7(或第二垫圈9)被安装成为：其凸部8(或凸部10)与上部构成物1的锪孔部5的底部相接触。

即，与前述第一实施例的不同点在于，第一垫圈7(或第二垫圈9)的上下面被相反地安装。

该场合下，也由于在第一垫圈7(或第二垫圈9)的与锪孔部5相滑动的面上形成有凸部8(或凸部10)，因而第一垫圈7(或第二垫圈9)的凸部8(或凸部10)的前端与锪孔部5相接触，因而相比于垫圈与锪孔部整个面上接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩来获得较大的轴向力(螺栓轴向的紧固力)。

尽管未图示，但也可以在第一垫圈7(或第二垫圈9)的表面及背面上均形成有凸部8(或凸部10)。

第三实施例中，在锪孔部5的底部，安装有未形成有凸部8(或凸部10)的普通平垫圈12。

在多次旋转紧固螺栓3时，如果安装有平垫圈12，则在螺栓头部11的滑动面及锪孔部5的第一垫圈7(或第二垫圈9)的表面及背面上，均不会损伤凸部8(或凸部10)，从而可承受多次紧固和解除。

在第四实施例中，如图4、图7及图8所示，代替前述平垫圈12，安装有第三垫圈14，该第三垫圈在与前述第一垫圈7(或第二垫圈9)的凸部8(或凸部10)相接触的面(滑动面)上，形成有环状的凹部13。

即，如果旋转紧固所插通的螺栓3，则第三垫圈14的凹部13与第一垫圈7(或第二垫圈9)的凸部8(或凸部10)在图8中箭头所示的方向上重叠且相互滑动。

前述构成的场合下，第三垫圈14与第一垫圈7(或第二垫圈9)之间的摩擦阻力减小，而且相互接触的部分更加顺滑地滑动，即使多次重复紧固和解除，接触部分也不会因摩擦而造成损伤。

采用M16型螺栓的场合下，第三垫圈14的外径及内径与前述第一垫圈7(或第二垫圈9)相同，厚度为2.7mm，凹部13的截面的曲率半径r2为2.6mm，深度为0.4mm(参照图8)。

再有，也可以在第三垫圈14的两个面上形成有凹部13，还可以在垫圈的一个面上形成有凸部8、10，而在另一面上形成有凹部13。

如图8所示，如果在与形成有前述第一垫圈7(或第二垫圈9)的凸部8(或凸部10)及第三垫圈14的凹部13的表面相反的面上，形成摩擦系数高于前述凸部8、10及凹部13的细微凹凸15，则该表面被高摩擦数字化，从而垫圈7、9、14的与前述螺栓头部11及构成物1的锪孔部5相接触的部分中摩擦阻力增大，因此这些部分不会相互滑动，而垫圈7、9的凸部8、10的前端部则必定与该接触部相对滑动，从而可更顺滑地相互转动。

作为螺栓除了带有头的紧固螺栓之外，还可以采用六角螺栓及其它螺栓。

以下，参照图9来说明其它带有头的紧固螺栓的实施例，该图中，构成物1及其锪孔部5的结构与前述实施例相同。

本实施例中，在该带有头的紧固螺栓的螺栓头部16的与构成物1相滑动的面上形成有凸部17。18是六角扳手的插入孔。

前述凸部17与前述垫圈7、9的凸部8、10相同，既可以环状连续地形成，也可以环状间断地形成。

本实施例中，由于在螺栓头部16的与构成物1相滑动的面上形成有凸部17，因而螺栓头部16与构成物1的滑动面之间的摩擦阻力相抵消，螺栓顺滑地转动，且可以用较小的紧固扭矩获得较高的轴向力。

因此，在该场合下不必一定采用前述垫圈7、9、14。

该实施例中，作为螺栓同样可以利用带有头的紧固螺栓之外的六角螺栓及其它螺栓。

以下，参照图10对螺母的实施例进行说明。

本实施例中，在螺母19的与被紧固物相滑动的面上形成有凸部20。

前述凸部20与前述垫圈7、9的凸部8、10相同，既可以环状连续地形成，也可以环状间断地形成。

本实施例中，由于在螺母19的与被紧固物相滑动的面上形成有凸部20，因而螺母19与被紧固物之间的滑动面的摩擦阻力相抵消，螺母19顺滑地转动，可以用较小的紧固扭矩来获得较高的轴向力。

另外，也可以在螺母19的两面上形成有凸部20。

第一发明中，在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，使用至少在与螺栓头部相滑动的面上形成有凸部的垫圈，因而垫圈的凸部前端与螺栓头部相接触，相比于垫圈与螺栓头部整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力(螺栓轴向的紧固力)。

本发明及下列发明中也同样，本发明是一种垫圈，且可通过冷锻来制造，成本为以往技术即滚珠轴承的几分之一以下，并且可以小型化，而且可以完全插入到螺栓头部所插入的被紧固物的锪孔部，因而不必再次削设锪孔部。

第二发明中，在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，使用至少在与被紧固物相滑动的面上形成有凸部的垫圈，因而垫圈与螺栓头部一起旋转时，垫圈的凸部前端与被紧固部相接触，相比于垫圈与被紧固部整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力。

第三发明中，由于至少在一个垫圈的重叠面上形成凸部，且在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凸部在另一个垫圈上滑动，因而一个垫圈的凸部前端与另一个垫圈相接触，相比于垫圈彼此之间整个面接触，摩擦阻力相抵消，可以用较小的紧固扭矩获得较大的轴向力。

第四发明中，由于前述凹部与一个垫圈的凸部相互滑动地构成，因而两个垫圈之间的摩擦阻力便减小，而且相互接触部分更顺滑地滑动，即使多次重复紧固和解除，接触部分也不会因摩擦而损伤。

第五发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但如果该凸部间断地形成，则该凸部与同它相接触部分之间的摩擦阻力便可抵消，可更顺滑地相对旋转。

在第六发明中，由于围绕螺栓轴部设有连续环状的凹部，因而与凸部的摩擦阻力便可抵消，可使两个垫圈更顺滑地相对旋转。

第七发明中，在垫圈的与螺栓头部及被紧固物的接触面上，例如形成有细微凹凸，因而该面被高摩擦数字化，且垫圈的前述螺栓头部及与被紧固部的接触部分中，摩擦阻力增大，这些部分不相互滑动，而垫圈的凸部前端部则必定与其接触部进行相对滑动，相互可更顺滑地旋转。

第八发明中，至少在螺栓头部的与被紧固物相滑动的面上形成有凸部，因而螺栓头部与被紧固物的滑动面之间的摩擦阻力相抵消，螺栓可顺滑地旋转，可以用较小的紧固扭矩获得较高轴向力。

第九发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但如果该凸部间断地形成，则该凸部与同它相接触的被紧固物之间的摩擦阻力相抵消，可更顺滑地相对旋转。

第十发明中，至少在螺母的与被紧固物相滑动的表面上形成有凸部，因而螺母与被紧固物的滑动面之间的摩擦阻力相抵消，螺母可顺滑地旋转，可以用较小的紧固扭矩获得较高的轴向力。

在第十一发明中，尽管还取决于凸部的截面形状，但由于该凸部间断地形成，因而该凸部与同它相接触的被紧固物之间的摩擦阻力相抵消，可更顺滑地相对旋转。

Claims (11)

1.一种垫圈，其特征在于：至少在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，与螺栓头部相滑动的面上形成有凸部。

2.一种垫圈，其特征在于：至少在对所插通的螺栓进行旋转紧固时，与被紧固物相滑动的面上形成有凸部。

3.一种垫圈，是相互重叠的至少两个一对的垫圈，该垫圈的特征在于：至少在一个垫圈的重叠面上形成有凸部，以便对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凸部在另一个垫圈上滑动。

4.根据权利要求3所述的垫圈，其特征在于：至少在另一个垫圈的重叠面上形成有凹部，以便对所插通的螺栓进行旋转紧固时，前述凹部与一个垫圈的凸部相互滑动。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的垫圈，其特征在于：以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地配置有凸部。

6.根据权利要求4所述的垫圈，其特征在于：以围绕螺栓轴部的方式环状地连续地具有凹部。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的垫圈，其特征在于：在与形成有凸部或凹部的面相反的面上实施有使得摩擦系数高于前述凸部或凹部的措施。

8.一种螺栓，其特征在于：至少在螺栓头部的与被紧固物的滑动面上形成有凸部。

9.根据权利要求8所述的螺栓，其特征在于：以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地具有凸部。

10.一种螺母，其特征在于：至少在与被紧固物的滑动面上形成有凸部。

11.根据权利要求10所述的螺母，其特征在于：以围绕螺栓轴部的方式环状地连续或间断地具有凸部。

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