專利名稱：緊固件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及緊固件。在特定的實施例中，緊固件可為例如用來將兩個或更多個物體連接在一起的螺母、螺柱、螺釘或螺栓。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知帶螺紋緊固件用于將一個或多個物體連接在一起。例如，在燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用中，可使用諸如螺母 、螺柱、螺釘或螺栓的帶螺紋緊固件來將一系列的轉(zhuǎn)子輪連結(jié)在一起。帶螺紋緊固件常常被熱拉伸或預(yù)加載，以增大將構(gòu)件保持在一起的力的量。但是，經(jīng)驗和測試已經(jīng)顯示，螺紋在帶螺紋緊固件的端部處的較少部分接收將構(gòu)件保持在一起的大部分載荷，帶螺紋緊固件的螺紋的其余部分相對未加載。因此，需要較大的緊固件來實現(xiàn)期望的保持力，從而導(dǎo)致增加制造、維護(hù)和修理成本。已經(jīng)作出各種努力來提高帶螺紋緊固件的承載能力。例如，可減小在相鄰的螺紋之間的節(jié)距或距離，以增加在帶螺紋緊固件的端部處的承載螺紋的數(shù)量。備選地或另外，可減小帶螺紋緊固件的承載端的有效直徑，以將載荷分配給較遠(yuǎn)離端部的螺紋。盡管如此，帶螺紋緊固件的設(shè)計的另外的改進(jìn)對于改進(jìn)螺紋之間的載荷分配將是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
下面在以下描述中闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點。本發(fā)明的一個實施例是一種緊固件，其包括具有有效直徑的帶螺紋表面、帶螺紋表面的第一端，以及帶螺紋表面的與第一端相對的第二端。帶螺紋表面的中間位置在第一端和第二端之間。帶螺紋表面的有效直徑從中間位置到第一端變化，以及從中間位置到第二端變化。帶螺紋表面在第一端處的有效直徑與帶螺紋表面在第二端處的有效直徑不同。本發(fā)明的另一個實施例是一種緊固件，其包括具有有效直徑的帶螺紋表面。帶螺紋表面的有效直徑沿著帶螺紋表面的第一節(jié)段而變化。另外，帶螺紋表面的有效直徑沿著與第一節(jié)段相對的第二節(jié)段而變化，并且，帶螺紋表面的有效直徑沿著第一節(jié)段的變化大于帶螺紋表面的有效直徑沿著第二節(jié)段的變化。本發(fā)明的另外的另一個實施例是一種緊固件，其包括帶螺紋表面，帶螺紋表面具有第一端、與第一端相對的第二端以及在第一端和第二端之間的有效直徑。中間位置在第一端和第二端之間的帶螺紋表面上。帶螺紋表面的有效直徑從中間位置到第一端變化，以及從中間位置到第二端變化，并且?guī)菁y表面在第一端處的有效直徑大于帶螺紋表面在第二端處的有效直徑。在審閱說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地理解這樣的實施例和其它實施例的特征和方面。


在說明書的其余部分中更加持別地闡述了針對本領(lǐng)域技術(shù)人員的本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的緊固件的橫截面；圖2是安裝在エ件中的圖I中顯示的緊固件的橫截面；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的緊固件的橫截面；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的緊固件的橫截面；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的緊固件的橫截面；圖6是安裝在エ件中的、根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的緊固件的橫截面；圖7是與具有恒定的有效直徑的緊固件相比的圖I和4中顯示的緊固件的環(huán)向應(yīng)力的示例性曲線圖；以及圖8是與具有恒定的有效直徑的緊固件相比的圖I中顯示的緊固件的螺紋載荷的示例性曲線圖。部件列表10緊固件12帶螺紋表面14 第一端16 第二端18中間節(jié)段20 螺紋22 螺母24內(nèi)表面26有效直徑28中間節(jié)段的寬度30第一距離32第二距離34第一直徑36第二直徑40 螺柱42螺柱上的帶螺紋表面44緊固件的表面46反作用凸緣50 螺柱60恒定直徑的帶螺紋緊固件62圖I的緊固件64圖4的緊固件66恒定直徑的帶螺紋緊固件68圖I的緊固件
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的目前的實施例，在附圖中示出了實施例的ー個或多個實例。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母名稱來指示圖中的特征。圖和描述中的相同或類似的名稱用來指示本發(fā)明的相同或類似的部件。以闡述本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式來提供各個實例。實際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出修改和變化，而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，可在另ー個實施例上使用示出或描述成ー個實施例的一部分的特征，以產(chǎn)生另外的另ー個實施例。因而，意圖的是本發(fā)明覆蓋在所附權(quán)利要求和它們的等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和變化。
本發(fā)明的各種實施例提供了具有螺紋不対稱的表面的緊固件，以增強(qiáng)螺紋之間的載荷分配，以及/或者降低螺紋上的剪切應(yīng)力。在各種實施例中，帶螺紋表面的有效直徑從中間位置或節(jié)段沿軸向向外變化，使得帶螺紋表面的端部具有與彼此不同的有效直徑，從而產(chǎn)生螺紋不対稱的緊固件。在特定的實施例中，緊固件可為具有帶螺紋內(nèi)表面的螺母，在這種情況下，有效直徑從中間位置或節(jié)段沿軸向向外増大。在其它特定的實施例中，緊固件可為具有帶螺紋外表面的螺柱、螺釘或螺栓，在這種情況下，有效直徑從中間位置或節(jié)段沿軸向向外減小。圖I提供了根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的緊固件10的橫截面。緊固件10大體包括帶螺紋表面12、第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16，以及中間位置或節(jié)段18。帶螺紋表面12包括在緊固件10的表面的周圍盤繞的螺紋20。例如，緊固件10可為具有外表面的螺柱、螺釘或螺栓，帶螺紋表面12沿著螺柱、螺釘或螺栓的外表面。備選地，如圖I中顯示的那樣，緊固件10可為具有內(nèi)表面24的螺母22，帶螺紋表面12沿著螺母22的內(nèi)表面24。帶螺紋表面12大體沿著緊固件10的軸向長度延伸，并且具有從中間節(jié)段18沿軸向向外變化的有效直徑26。如本文所用，“有效直徑”是螺紋20在帶螺紋表面12的相對的側(cè)上的尖峰或尖部之間的距離。例如，在螺柱、螺釘或螺栓的情況下，有效直徑26是在螺柱、螺釘或螺栓的相對的側(cè)上的螺紋尖峰或尖部之間的距離。在圖I中顯示的螺母22的情況下，有效直徑26類似地測量為在螺母22的相對的側(cè)上的螺紋尖峰或尖部之間的距離。第一端14和第二端16在帶螺紋表面12的相対的端部處是大體相対的。如果需要，緊固件10還可包括延伸超過第一端14和/或第二端16的無螺紋柄。中間節(jié)段18可在帶螺紋表面12的中間的附近，或在第一端14和第二端16之間的任何點處。如圖I中顯示的那樣，中間節(jié)段18可具有寬度28，在中間節(jié)段18的寬度28上有基本恒定的有效直徑26。另外，在中間節(jié)段18與第一端14和第二端16之間的距離可為相同或不同的，這取決于特定的實施例。例如，如圖I中顯示的那樣，在中間節(jié)段18和第一端14之間的第一距離30大于在中間節(jié)段18和第二端16之間的第二距離32。如圖I中顯示的那樣，帶螺紋表面12的有效直徑26可從中間節(jié)段18到第一端14基本線性地變化。類似地，帶螺紋表面12的有效直徑26可從中間節(jié)段18到第二端16基本線性地變化。例如，對于圖I中顯示的螺母22，帶螺紋表面12的有效直徑26從中間節(jié)段18到第一端14増大，以及從中間節(jié)段18到第二端16増大。帶螺紋表面12在第一端14處的有效直徑26(標(biāo)為34)與帶螺紋表面12在第二端16處的有效直徑26 (標(biāo)為36)不同?？捎萌舾煞N備選方法中的任何方法來實現(xiàn)第一端14和第二端16處的有效直徑34、36的差異。例如，如圖I中顯示的那樣，從中間節(jié)段18到第一端14和第二端16的錐形的帶螺紋表面12的斜度可為基本相同的，并且第一距離30和第二距離32之間的差異會在第一端14和第二端16處的有效直徑34、36中產(chǎn)生對應(yīng)的差異。圖2顯示了安裝在工件中的、圖I中顯示的緊固件10的橫截面。如所顯示的那樣，緊固件10是旋在具有恒定直徑的帶螺紋表面42的螺柱40的周圍的螺母22。如果需要，可對螺柱40加熱，以使螺柱40膨脹或伸展，并且然后可將螺母22上緊到螺柱40的周圍，直到螺母22的表面44接合反作用凸緣46或其它表面為止。在螺柱40冷卻時，螺柱40收縮，從而使螺柱40的帶螺紋表面42將螺母22拉向反作用凸緣46。螺母22的螺紋不對稱的表面12 (出于例示目的而略微有所夸大)在螺母22的螺紋20之間更加均勻地傳遞收縮的螺柱40所產(chǎn)生的力，以將緊固件10緊緊地拉向反作用凸緣46。圖3提供了緊固件10的一個備選實施例的橫截面。緊固件10再次包括帶螺紋表面12、第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16，以及中間位置或節(jié)段18，如之前關(guān)于圖I中顯示的實施例所描述的那樣。在這個特定的實施例中，在中間節(jié)段18和第一端14之間的第一距離30與在中間節(jié)段18和第二端16之間的第二距離32相同。但是，錐形的帶螺紋表面12從中間節(jié)段18到第一端14的斜度大于錐形的帶螺紋表面12從中間節(jié)段18到第二端16的斜度。因此，帶螺紋表面12再次是不對稱的，在第一端14處的有效直徑34大于在第二端16處的有效直徑36。圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的緊固件10的橫截面。緊固件10再次包括帶螺紋表面12、第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16，以及中間位置或節(jié)段18，如之前關(guān)于圖I中顯示的實施例所描述的那樣。在這個特定的實施例中，中間位置或節(jié)段18只是在第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16之間的接頭或共用表面。如之前關(guān)于圖I所描述的實施例，帶螺紋表面12的有效直徑26從中間點18到第一端14和第二端16變化。錐形的帶螺紋表面12從中間節(jié)段18到第一端14和第二端16的斜度是基本相同的，并且第一距離30和第二距離32之間的差異會在第一端14和第二端16處的有效直徑34、36中產(chǎn)生對應(yīng)的差異。圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的緊固件10的橫截面。緊固件10再次包括帶螺紋表面12、第一端14或節(jié)段和第二端或節(jié)段16，以及中間位置或節(jié)段18，如之前關(guān)于圖I中顯示的實施例所描述的那樣。如圖4中顯示的實施例，中間位置或節(jié)段18只是在第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16之間的接頭或共用表面。在這個特定的實施例中，在中間節(jié)段18和第一端14之間的第一距離30與在中間節(jié)段18和第二端16之間的第二距離32相同。但是，錐形的帶螺紋表面12從中間節(jié)段18到第一端14的斜度大于錐形的帶螺紋表面12從中間節(jié)段18到第二端16的斜度。因此，帶螺紋表面12再次是不對稱的，在第一端14處的有效直徑34大于在第二端16處的有效直徑36。圖6提供了安裝在工件中的、根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的緊固件10的橫截面。在這個特定的實施例中，緊固件10是螺柱50，以示出之前的實施例的描述和教導(dǎo)同樣非常適用于螺柱、螺釘或螺栓。具體而言，螺柱50再次包括帶螺紋表面12、第一端或節(jié)段14和第二端或節(jié)段16，以及中間位置或節(jié)段18，如之前關(guān)于圖1-5中顯示的實施例所描述的那 樣。值得注意地，對于沿著螺柱50的外表面52的帶螺紋表面12，帶螺紋表面12的有效直徑26從中間位置或節(jié)段18到第一端或節(jié)段14減小，以及從中間位置或節(jié)段18到第二端或節(jié)段16減小。如在之前描述的實施例中那樣，中間位置或節(jié)段18可為第一端14和第二端16之間的接頭，或者可具有帶有基本恒定的有效直徑26的寬度28。類似地，可如期望的那樣調(diào)節(jié)錐形的帶螺紋表面12的斜度和中間位置或節(jié)段18與第一端14和第二端16之間的距離30、32，以實現(xiàn)螺紋不対稱的表面12 (出于例示目的而略微有所夸大)，在第一端14處的有效直徑34與在第二端16處的有效直徑36不同。圖7提供了與具有恒定的有效直徑的帶螺紋緊固件相比的圖I和4中顯示的帶螺紋緊固件10的環(huán)向應(yīng)力的示例性曲線圖。具體而言，具有恒定的有效直徑的帶螺紋緊固件的環(huán)向應(yīng)カ曲線(標(biāo)為60)指示與螺紋的其余75%相比，螺紋的前25%承受不成比例地高的環(huán)向應(yīng)力。相反，圖I中顯示的實施例的環(huán)向應(yīng)力曲線(標(biāo)為62)和圖4中顯示的實施例的環(huán)向應(yīng)カ曲線(標(biāo)為64)指示環(huán)向應(yīng)力在螺紋的前60%之間較均勻地分配。類似地，圖8提供了與具有恒定的有效直徑的帶螺紋緊固件相比的圖I中顯示的帶螺紋緊固件10的螺紋載荷的示例性曲線圖。與圖7中提供的信息一致，具有恒定的有效直徑的帶螺紋緊固件的曲線(標(biāo)為66)指示在螺紋的前25%之后,螺紋載荷減小了超過50%。相反,所顯示的螺紋不対稱的表面12將螺紋載荷更加均勻地分配在螺紋的50% -75%上。圖7和8兩者均展示與具有相對恒定的有效直徑的傳統(tǒng)緊固件相比，本發(fā)明的各種實施例將使得緊固件10在失效之前能夠支撐較高的載荷。備選地，可減小緊固件10的大小和/或重量，同時仍然滿足相同的設(shè)計載荷要求，從而導(dǎo)致有制造、維護(hù)和修理節(jié)約。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實例意圖處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種緊固件(10)，包括 a.帶螺紋表面(12)，其中，所述帶螺紋表面(12)具有有效直徑(26)； b.所述帶螺紋表面(12)的第一端(14)； c.所述帶螺紋表面(12)的與所述第一端(14)相對的第二端(16)； d.所述帶螺紋表面(12)的在所述第一端(14)和所述第二端(16)之間的中間位置(18)； e.其中，所述帶螺紋表面(12)的所述有效直徑(26)從所述中間位置(18)到所述第一端(14)變化； f.其中，所述帶螺紋表面(12)的所述有效直徑(26)從所述中間位置(18)到所述第二端(16)變化；以及 g.其中，所述帶螺紋表面(12)在所述第一端(14)處的所述有效直徑(26)與所述帶螺紋表面(12)在所述第二端(16)處的所述有效直徑(26)不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的緊固件(10)，其特征在于，所述緊固件(10)是具有內(nèi)表面(24)的螺母(22)，所述帶螺紋表面(12)沿著所述螺母(22)的所述內(nèi)表面(24)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的緊固件(10)，其特征在于，所述緊固件(10)是具有外表面的螺柱(40)、螺釘或螺栓中的至少一個，所述帶螺紋表面(12)沿著所述螺柱(40)、螺釘或螺栓的所述外表面。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的緊固件(10)，其特征在于，所述帶螺紋表面(12)的所述有效直徑(26)從所述中間位置(18)到所述第一端(14)增大，以及從所述中間位置(18)到所述第二端(16)增大。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的緊固件(10)，其特征在于，所述帶螺紋表面(12)的所述有效直徑(26)從所述中間位置(18)到所述第一端(14)減小，以及從所述中間位置(18)到所述第二端(16)減小。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的緊固件(10)，其特征在于，所述中間位置(18)具有寬度，并且所述帶螺紋表面(12)在所述中間位置(18)的所述寬度上的所述有效直徑(26)是基本恒定的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的緊固件(10)，其特征在于，所述緊固件(10)進(jìn)一步包括在所述中間位置(18)和所述第一端(14)之間的第一距離(30)，以及在所述中間位置(18)和所述第二端(16)之間的第二距離(32)，并且其中，所述第一距離(30)大于所述第二距離(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及緊固件。一種緊固件(10)包括具有有效直徑(26)的帶螺紋表面(12)。帶螺紋表面(12)的有效直徑(26)沿著帶螺紋表面(12)的第一節(jié)段而變化。另外，帶螺紋表面(12)的有效直徑(26)沿著與第一節(jié)段相對的第二節(jié)段而變化，并且?guī)菁y表面(12)的有效直徑(26)沿著第一節(jié)段的變化大于帶螺紋表面(12)的有效直徑(26)沿著第二節(jié)段的變化。
文檔編號F16B33/02GK102619839SQ20121002773
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者I·普里亞達(dá)施尼, M·R·費爾斯盧 申請人:通用電氣公司