[发明专利]呈螺丝、螺母或垫片形式的螺纹连接用连接件及其紧固方法

说明书

技术领域

本发明涉及呈螺丝、螺母或垫片形式的螺纹连接用连接件。该连接件有一个用来抵靠要连接部件的对应表面的环状抵接面。本发明也涉及一包括该连接件的螺纹连接的紧固方法。

背景技术

在现代加工技术中，在螺纹连接中获得最小预应力地按规定拧紧高应力螺纹连接是很重要的。如果未达到最小预应力，则螺纹连接受力不足而可能松脱。相反，也不能超过预定的最大预应力，否则螺纹连接承受超负荷并可能过早地疲劳或折断。因此，目的在于要获得紧固螺纹连接时所获的预应力的最小公差范围。

预应力或初始应变不能直接测出。代之以通常测量在紧固螺纹连接时施加的扭矩。由紧固扭矩可计算出所获的预应力。扭矩与预应力的关系视螺丝和要与其相连的构件之间的摩擦状况而定，在这里，尤其是螺丝头或螺母的抵接面与要连接构件的对应承接面之间的摩擦扮演了一个角色。以摩擦系数μ表示的抵接面与对接面之间的摩擦特性实际上遇到了相当大的波动，例如视各自表面的润滑状态而定。实际上出现的大摩擦系数公差导致了对应于一所测紧固扭矩的螺纹连接预应力的公差相应大。

为了清楚说明，参见图5。它示出了沿横坐标轴所绘的紧固扭矩M与沿纵坐标轴所绘的预应力F之间的关系，确切地说是针对两个不同的典型摩擦系数值μ＝0.16(A线)和μ＝0.08(B线)。沿坐标轴所示的数值是典型地用于M10号螺纹连接的举例值。如果摩擦系数μ＝0.16，则在紧固扭矩M递增的情况下，其预应力F沿A线直线增加，而在一紧固扭矩值M_A的情况下，预应力达到如15kN的推荐最小值F1。但是，如果摩擦系数仅为μ＝0.08，其预应力F将按照B线随紧固扭矩M递增而增大，因为只需要紧固扭矩M的一小部分来克服摩擦。对于紧固扭矩M的同一预定值M_A的情况下，所达到的预应力现在例如为F2＝30kN。因此，摩擦系数公差导致了在一定紧固扭矩M_A时所获得的预应力的非常大的公差范围ΔF。在根据图5的实例中，公差范围ΔF＝15kN并是最小预应力F1的100％。如此大的公差范围可导致预应力F2的上限大于被推荐用于有关螺丝类型的最大预应力。这可能导致必须使用可承受比所需最小预应力F1所需的更高的负荷的螺丝。

发明内容

本发明的任务是如此设计螺纹连接用连接件且尤其是螺丝、螺母或垫片等，即缩小在一定紧固扭矩时获得的螺纹连接预应力的取决于摩擦的公差范围。本发明的另一个目的在于提供一种用于这样的螺纹连接的装配方法，它实现了该螺纹连接被紧固到完全与各自现有的摩擦系数无关的所规定的最小预应力。

DE3741510A1德国专利公开了呈螺丝、螺母或垫片形式的自锁连接件，在其抵接面上形成至少一个环状凸起。该环状凸起可埋入对接面材料中并因此固定螺丝头、螺母或平面垫片，以避免螺纹连接松脱。一种如DE3641836A1所述的自锁固定件用于相同的目的，它在其抵接面上具有呈栅状图形的凸起及凹部，所述凸起及凹部可压入对接面中并由此防止固定件在沿松脱方向上旋转。

在权利要求1中给出了完成上述任务的本发明方案的特征。从属权利要求涉及本发明的其它有利改进方案。

本发明的解决方案涉及改变摩擦状况，当至少一个凸起在达到为各螺纹连接而预定的最小预应力时发生这样的变形时，出现上述摩擦状况，即沿径向在凸起外的抵接面区域接触对接面。由此出现摩擦接触的抵接面与对接面的区域的有效半径的突增。本发明的前提条件是，仔细确定凸起的横截面和高度，以便在达到一预定的螺纹连接最小预应力时获得所需的凸起变形并且使径向在凸起外的抵接面区域受力。

图面说明

根据实施例并参照附图来详细说明本发明，其中：

图1是本发明螺丝的局部纵剖侧视图；

图2是按本发明形成的且带垫片的螺纹连接的截面图；

图3以截面图表示按照本发明形成的螺丝头的另一个实施例；

图4表示另一个实施例的螺丝头；

图5表示现有技术螺丝的紧固扭矩与预应力之间的关系的曲线图；

图6是按照本发明形成的螺丝的且对应于图5的曲线图；

图7是说明本发明装配方法的曲线图。

优选实施方式的说明

图1所示的螺丝1为具有六角螺丝头的带肩螺丝，螺丝头3通过径向突起肩或凸起5被扩大并且一个带螺纹部9杆部7与之相连。D_S表示杆部7直径，它等于螺纹部9的根直径。