[发明专利]锁定紧固器

说明书

本发明涉及一种锁定紧固器，尤其涉及一种具有螺纹的紧固器，这种紧固器具有用于在拧紧和松开紧固器时减小摩擦的减小摩擦装置，并且与用于抑制紧固器由于振动造成的意外松开的凸轮装置相结合。

本发明将具体参照带螺纹的车轮紧固器，诸如螺母和螺栓之类来进行说明。但是应该理解，本发明的锁定紧固器可应用于紧固器可能受到振动或摆动载荷的各种用途上。

传统的紧固器，如车轮螺母或螺栓之类，包括一个带有抓取装置的头部，该抓取装置被设计成可容纳车轮拉杆、搬手或紧固机;一个拧到车轮紧固螺柱的螺纹上或拧到轮轴内缘上的螺纹部;以及一个圆锥部，其形状使其可啮合在车轮上的配合凹座内。在某些结构中，圆锥部与头部分开设置，有时紧固器在圆锥部后面还设有常规的垫圈。在另一些结构中，特别是在卡车车轮上，车轮螺母或螺栓具有一平底面而不是一圆锥部。

不管车轮紧固器的型式如何，在其拧紧时的主要目的在于将螺栓或车轮螺柱预加载至规定的特定张力，以便得到要求的夹紧作用。当一个传统的车轮紧固器被拧紧时，会遇到很大的摩擦，这包括螺纹部上的摩擦，车轮凹座上的摩擦，以及紧固器接触车轮表面或凹座的圆锥部或底部上的摩擦。因此，拧紧常规车轮螺母或螺栓所需的扭矩的一个很大比例要消耗在克服摩擦阻力上，剩余的扭矩则提供预加载或夹紧压力。这些由于摩擦造成的扭矩损失，对于重型车辆来说是非常显著的，重型车辆克服摩擦和获得夹紧压力所要求的扭矩是非常大的。因此，众所周知，紧固器摩擦在拧紧或松开时造成浪费的能量消耗。另外，紧固器摩擦还造成在预加载紧固器时扭矩张力调整的不精确读数。在实践中，要区别克服摩擦（特别是头底下摩擦，采用不同的紧固器或重复使用，摩擦就会变化）所要求的扭矩和达到所需预载所要求的扭矩是非常困难的，这会导致车轮没有被可靠地夹紧在车轮缘上，从而对于松开是敏感的。人们曾努力克服高摩擦的问题，但只得到有限的成果。

常规的车轮紧固器在受到振动或交变载荷时往往引起松开的问题是严重的，特别是在重型运输车辆上，导致车轮失去的突然失效会造成很大破坏，甚至失去生命。有关的螺柱或螺栓承受工作载荷时被拉伸或压缩，这时会产生松开力，这是由于紧固器上的预载力的分量沿着螺纹列的螺旋角或螺旋线是指向松开方向。超出预载的工作载荷会导致紧固器在松开方向上转动。为克服此问题而设计的大量的锁定装置在现有技术中是人们所熟悉的，其中之一为一种具有对置凸轮面的锁定垫圈。

这样一种现有技术的锁定垫圈装置，公开在例如Arthur  B.Herpolsheimer的美国专利U.S.3，263，727中。该美国专利公开一对锁定垫圈，安放在例如一个螺柱或凸耳上，介于螺母和被紧固物件之间。当螺母被拧紧时，与螺母相邻的垫圈由于其与螺母表面之间存在摩擦接触阻力而变成固定在螺母上。另一个垫圈也变成相对被紧固物件的表面基本上不能移动。锁定垫圈上的摩擦面通常都设有齿或凸起，以增大摩擦接触阻力。当紧固器受到振动或交变载荷并且螺母试图在松开方向上转动时，互相啮合的锁定垫圈的凸轮面被设计成可将松开力按拧紧方向改变方向。这样，螺母及其有关的垫圈被强制“爬上”相对被紧固物件固定的互相啮合垫圈的斜凸轮面上，从而补偿了夹紧力的损失，并且阻止螺母的进一步松开。

这种现有技术的锁定垫圈遇到的问题之一是要设置一个满意的装置，以便有意地松开紧固器及其有关的锁定装置，但不致损坏或破坏紧固器。在U.S.3，263，727中，锁定垫圈构件被设计成当互相啮合凸轮面抵抗在有关连的螺纹紧固器上的松开力时，通过对是紧固器施加有意的松开力，可以使凸轮面被超越，不致超过紧固器的弹性极限，在另一种现有技术的装置中，锁定垫圈上设有六边形平面，它必须被向回转，然后与螺母啮合在一起而松开。在各种情况下，紧固器仍然受到与上面所述相同的摩擦力，同时受到互相啮合凸轮面之间以及有关的锁定垫圈与被紧固物件和/或紧固器之间的摩擦阻力。因此，在拧紧时仍然很难对紧固器进行精确的预加载;而在松开时，与常规的不具有锁定垫圈的紧固器的情况相比，甚至更难于将紧固器卸下。在例如U.S.3，263，723所公开的锁定垫圈，其存在的另一个问题在于，它们只能够安全运行有限的时间，因为在重复使用后，齿或凸起被磨损，摩擦面上的摩擦接触阻力会减小。

本发明的目的在于提供一种改进的锁定紧固器，这种锁定紧固器将减小摩擦装置的优点，与使用互相啮合凸轮装置所能达到的自锁定作用结合起来。

根据本发明，提供一种锁定紧固器，包括以下的组合：

一个绕紧固器中心轴线形成的螺纹部;