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1、(10)申请公布号 CN 103122907 A(43)申请公布日 2013.05.29CN103122907A*CN103122907A*(21)申请号 201210462188.2(22)申请日 2012.11.1513/298,971 2011.11.17 USF16B 37/00(2006.01)(71)申请人安全锁紧螺母公司地址美国伊利诺伊州弗农希尔市林缘大道999号(72)发明人大卫布莱恩梅雷蒙德T威特金(74)专利代理机构上海市锦天城律师事务所 31273代理人刘民选(54) 发明名称一种改进的锁紧螺母(57) 摘要一种锁紧螺母，包括：一金属螺母，包括形成一钻孔的螺纹内壁用于与一。
2、螺纹杆啮合；以及一金属环，包括形成一孔的内置螺纹壁用于与该螺纹杆啮合；该金属环由合金钢制成用于被该钻孔容纳，当该金属环被该螺母的钻孔容纳时，该螺母的螺纹内壁与该金属环的内置螺纹壁同轴；该金属环为一椭圆结构，当该螺纹杆与该金属螺母的螺纹内壁以及该金属环的内置螺纹壁啮合时，该金属环形变为一圆形结构，当该金属环形变为一圆形结构时，该金属环的尺寸使该金属环应力小于合金钢的屈服应力。一种锁紧螺母制造方法，包括确定金属环的尺寸，当金属环变形为圆形结构时，可使金属环应力小于合金钢的屈服应力。金属环可使用热扩散覆层。(30)优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号 CN 103122907 ACN 103122907 A1/2页21.一种锁紧螺母，其特征在于，包括：一金属螺母，包括形成一钻孔的螺纹内壁用于与一螺纹杆啮合；以及一金属环，包括形成一孔的内置螺纹壁用于与所述螺纹杆啮合；所述金属环由合金钢制成用于被所述钻孔容纳，当所述金属环被所述螺母的钻孔容纳时，所述螺母的螺纹内壁与所述金属环的内置螺纹壁同轴；所述金属环为一椭圆结构，当所述螺纹杆与所述金属螺母的螺纹内壁以及所述金属环的内置螺纹壁啮合时，所述金属环形变为一圆形结构，当所述金属环形变为一圆形结构时，所述金属。
4、环的尺寸使所述金属环应力小于合金钢的屈服应力。2.根据权利要求1所述的锁紧螺母，其特征在于，进一步包括一应用于所述金属环的热扩散覆层。3.根据权利要求2所述的锁紧螺母，其特征在于，所述热扩散覆层包括锌配方。4.根据权利要求1所述的锁紧螺母，其特征在于，所述金属环旋转地锁紧到所述螺母上。5.根据权利要求1所述的锁紧螺母，其特征在于，所述金属环包括一凸耳，所述螺母具有一与所述螺母的钻孔相邻的槽以容纳所述凸耳，当所述金属环置于所述螺母的钻孔内时，旋转地锁紧所述金属环和所述螺母。6.根据权利要求1所述的锁紧螺母，其特征在于，所述螺母包括一与所述螺母的螺纹内壁同轴的无螺纹内壁；所述钻孔由所述螺母的螺纹内。
5、壁形成的具有螺纹的钻孔以及所述无螺纹内壁形成的无螺纹的钻孔组成，当所述金属环被所述螺母孔容纳时，所述无螺纹的钻孔容纳所述金属环，所述无螺纹内壁与所述金属环接合。7.一种锁紧螺母，其特征在于，包括：一金属螺母，包括形成一钻孔的螺纹内壁用于与一螺纹杆啮合,所述螺母包括一与所述钻孔相邻的槽；以及一金属环，包括形成一孔的螺纹内壁用于与所述螺纹杆啮合；所述金属环由合金钢制成用于被所述钻孔容纳，当所述金属环被所述螺母的钻孔容纳时，所述螺母的螺纹内壁与所述金属环的内置螺纹壁同轴；所述金属环包括一可被所述槽容纳的凸耳以防止所述金属环相对于所述螺母旋转；所述金属环为一椭圆结构，当所述螺纹杆与所述金属螺母的螺纹内。
6、壁以及所述金属环的内置螺纹壁啮合时，所述金属环形变为一圆形结构，当所述金属环形变为一圆形结构时，所述金属环的尺寸使所述金属环应力小于合金钢的屈服应力。8.根据权利要求7所述的锁紧螺母，其特征在于，进一步包括一应用于所述金属环的热扩散覆层。9.根据权利要求8所述的锁紧螺母，其特征在于，所述热扩散覆层包括锌配方。10.根据权利要求7所述的锁紧螺母，其特征在于，所述螺母包括一形成所述螺母钻孔的无螺纹内壁，所述无螺纹内壁与螺母的螺纹内壁同轴，形成所述钻孔的无螺纹部分，当所述金属环被所述螺母的钻孔容纳时，所述无螺纹部分容纳金属环。11.一种锁紧螺母的制造方法，其特征在于，所述锁紧螺母由一金属螺母和一金属。
7、环组成；所述金属螺母包括形成一钻孔的螺纹内壁用于与一螺纹杆啮合；所述金属环包括形成一孔的螺纹内壁用于与所述螺纹杆啮合，所述金属环由合金钢制成用于被所述钻孔容纳，当所述金属环被所述螺母的钻孔容纳时，所述螺母的螺纹内壁与所述金属环的内置螺纹壁权 利 要 求 书CN 103122907 A2/2页3同轴；所述金属环为一椭圆结构，当所述螺纹杆与所述金属螺母的螺纹内壁以及所述金属环的内置螺纹壁啮合时，所述金属环形变为一圆形结构，所述方法包括：当所述金属环形变为一圆形结构时，所述金属环的尺寸使所述金属环应力小于合金钢的屈服应力。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在确定所述金属环尺寸之前，将热扩。
8、散覆层应用于所述金属环上。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热扩散覆层包括锌配方。14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定金属环尺寸的方法包括：(a)所述螺纹杆通过螺纹与所述螺母和金属环的螺纹内壁啮合，使所述金属环变形为圆形结构；(b)所述螺纹杆与所述螺母和金属环的螺纹内壁脱离；(c)当所述螺纹杆与所述螺母和金属环的螺纹内壁脱离后，确定所述金属环是否完全恢复了椭圆形。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，确定金属环尺寸的方法进一步包括：在(a)之前测量所述金属环的长度和宽度，其中(c)包括当所述螺纹杆脱离所述螺母和金属环的螺纹内壁之后测量所述金属环的长度和宽度。
9、，确定所述金属环在(a)之前的长度和宽度是否与所述金属环在所述螺纹杆与所述螺母和金属环的螺纹内壁脱离后的长度和宽度相同。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述螺母包括一与所述螺母的螺纹内壁同轴的无螺纹内壁，所述钻孔由所述螺母的螺纹内壁形成的具有螺纹的钻孔和所述螺母的无螺纹内壁形成的无螺纹孔组成，在进行步骤(a)时，所述金属环由所述无螺纹孔和无螺纹内壁容纳，金属环被啮合。权 利 要 求 书CN 103122907 A1/4页4一种改进的锁紧螺母技术领域0001 本发明涉及一种锁紧螺母和一种锁紧螺母制造方法。背景技术0002 众所周知，双件式金属锁紧螺母由置于其中、可旋转紧固的一个金属。
10、螺母和一个金属环组成。金属螺母与金属环同轴，其螺纹对齐与螺栓啮合。这种锁紧螺母依靠金属环的变形来产生施加在螺栓上的力，紧固锁紧螺母和螺栓。金属环在紧固和变形时承受较高的应力，可达到较强的固定效果。不过，这种高应力会影响锁紧螺母的其他特性，例如，高应力趋向于限制锁紧螺母在使用后的可重新使用性和可重新上紧性，因为金属环与螺栓脱离后不会恢复其原始尺寸。由于影响钢材特性，当锁紧螺母在高振动或较恶劣的环境（例如采矿、压碎、粉碎等作业）下使用时，高应力还趋向于缩短锁紧螺母的寿命。发明内容0003 本发明涉及一种锁紧螺母，它由一个金属螺母和一个金属环组成。螺母包括一个螺纹内壁，它形成一个孔，可通过螺纹与螺纹。
11、杆啮合。金属环包括一个螺纹内壁，它形成一个孔，可通过螺纹与螺纹杆啮合。金属环由合金钢制成，可被孔容纳。当金属环被螺母孔容纳时，螺母的螺纹内壁与金属环的螺纹内壁同轴。金属环具有普通的椭圆结构，当螺纹杆通过螺纹与螺母和金属环的螺纹内壁啮合时，金属环可变形为圆形结构。当金属环变形为圆形结构时，金属环的尺寸可使金属环应力小于合金钢的屈服应力。金属环可旋转锁紧到螺母上，金属环可包括一个凸耳。螺母可具有一个与螺母孔相邻的槽以容纳凸耳，当金属环置于螺母孔内时，可旋转锁紧金属环和螺母。金属环可使用热扩散覆层。0004 本发明还涉及一种锁紧螺母制造方法，包括当金属环变形为圆形结构时、金属环的尺寸可使金属环应力小。
12、于合金钢的屈服应力。该方法可包括使金属环具有热扩散覆层。0005 以下所述的部分内容和下述附图将陈述本发明的特点和优势，其中说明和显示本发明的一个或几个具体装置，通过以下具体说明和附图进行分析后可理解这些特点和优势。附图说明0006 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。0007 图1是根据本发明的一个具体装置所述的一种锁紧螺母以及装配在该锁紧螺母上的一个螺栓的爆炸图；0008 图2是图1所示锁紧螺母和螺栓装配在一起的透视图；0009 图3是图1和图2所示锁紧螺母环在与螺母啮合前的俯视图；0010 图4示出了根据本发明的一个具体装置所述的一种锁紧螺母环的尺寸确。
13、定方法。说 明 书CN 103122907 A2/4页5具体实施方式0011 图1至4说明了根据本发明的一个具体装置所述、与螺栓12啮合的锁紧螺母10，所述锁紧螺母10通常由金属环14和金属螺母16组成。在所述具体装置中，螺栓12具有螺纹杆18和螺栓头20。螺纹杆18和螺栓12可具有任何适当的尺寸和形状，可具有任何其他适当的螺纹紧固件形状。螺栓头20可具有一个凹槽（未显示）以容纳内六角扳手或类似工具。根据本发明的其他具体装置，螺纹杆18可单独使用、或与任何其他螺栓或非螺栓结构一起使用。0012 所述金属环14包括螺纹内壁30，它形成一个螺纹通孔32，可通过螺纹与螺栓12的螺纹杆18啮合。其外表。
14、面34具有凸耳36，可将金属环旋转锁紧到以下所述的螺母16上。所述凸耳36具有半圆形结构，该结构完全延伸到金属环14的整个高度，所述凸耳36的一端或两端可制成斜面。根据本发明的其他具体装置，凸耳36可具有任何其他适当结构，金属环14可包括多个凸耳。此外，根据本发明的其他具体装置，金属环14可包括任何其他适当的锁紧结构，这种锁紧结构可将金属环旋转锁紧到螺母16上，例如一个或多个球形突起、键槽、定位销、或其他类似结构。0013 在固定到螺母16之前，金属环14最初具有椭圆形，根据图3所示，此处特指以下形状，即：金属环的宽度尺寸“A”小于金属环的长度尺寸“B”。这种椭圆形不要求对称，因为金属环14可。
15、能需要变形以达到椭圆形。金属环14可由任何适当的合金钢或任何其他适当材料制成，根据本发明的其他具体装置，金属环14可具有任何其他结构。0014 根据本发明的一个具体装置，金属环14可使用热扩散覆层，可通过任何适当方式使用热扩散覆层。热扩散过程会产生锌金属层，利用锌粉末配方或其他适当配方在金属环14的表面上形成合金。例如，配方可以是由伊利诺伊州ElkGrove下属的DistekN.A公司销售的称为的产品。可将金属环装在圆筒上，添加适当数量的配方，然后在烤炉或类似设备中密封、加热，对金属环进行覆层处理。圆筒在烤炉中缓慢旋转，进行多级加热和冷却循环。根据本发明的其他具体装置，可通过任何其他适当方式使。
16、用热扩散覆层。热扩散覆层可增加锁紧螺母的寿命，因为它降低了金属环14与螺纹杆18之间的磨损。0015 螺母16具有六角形结构，它包括内壁40，可形成圆柱形孔。内壁40的一部分有螺纹，在孔42内形成螺纹孔44。内壁的一部分没有螺纹，在孔42内形成无螺纹孔46，与螺纹孔44同轴。内壁40的螺纹部分通过螺纹与螺栓12的螺纹杆18啮合。金属环14被无螺纹孔46容纳，螺母16的顶面具有与无螺纹孔46相邻的槽50以容纳金属环14的凸耳36，可将金属环旋转锁紧到螺母上。螺母16可由钢材或任何其他适当材料制成，根据本发明的其他具体装置，螺母16可具有任何其他适当结构。0016 装配的锁紧螺母10包括螺母16和。
17、金属环14，金属环可旋转锁紧到螺母上，金属环14置于无螺纹孔46内，凸耳36置于螺母16的槽50内。金属环14的螺纹内壁30与螺母16的内壁40的螺纹部分同轴，虽然金属环14的螺纹内部30与内壁40的螺纹部分同轴，但它们可以分离。具有椭圆结构的金属环14置于圆柱形无螺纹孔46内，将金属环14插入无螺纹孔46时可通过任何适当方式进行挤压。金属环14的椭圆形状与螺母16的内壁40的无螺纹部分接合，使金属环保持在无螺纹孔46内。0017 为了将锁紧螺母10固定到螺栓12上，将螺栓的螺纹杆18插入与金属环14相对的孔42，通过螺纹与螺母16的螺纹内壁40啮合。当螺栓12相对于锁紧螺母10旋转时、或说 。
18、明 书CN 103122907 A3/4页6当锁紧螺母10相对于螺栓12旋转时，螺纹杆18通过螺纹在螺母的螺纹内壁40和金属环14的螺纹内壁30上移动。当继续旋转时，螺栓12的螺纹杆18使金属环14变形为圆形，此处特指不要求对称的某种程度的圆形。变形使金属环14的应力增加，金属环14由于变形状态而产生旋转阻力，在金属环与螺栓12的螺纹杆18之间产生较强的锁紧，将螺栓与锁紧螺母10固定在一起，防止松开。0018 金属环14的变形会产生垂直于螺纹杆18的轴向的力，当螺栓旋转时，该力在金属环14与螺栓12的螺纹杆18之间产生摩擦力。当该力增加时，可增强锁紧螺母10的功能。当该力增加时，配合面之间的磨。
19、损可能性会增加，但由于金属环14可使用热扩散覆层，从而降低这种可能性。0019 根据本发明，当金属环在与锁紧螺母10和螺栓12的螺纹杆18的啮合过程中变形时，金属环14的尺寸可使金属环应力小于金属环14的合金钢的屈服应力。由于金属环14在变形时产生的应力小于屈服应力，当螺纹杆18与锁紧螺母10脱离时，金属环通常能恢复其原始尺寸和形状，根据本发明所述的锁紧螺母10因此可以定期进行重新上紧、重新使用。另外，由于应力小于屈服应力，金属环14不易受裂纹破坏的影响，随着时间的推移不太可能降低性能，当反复使用时不太可能降低性能。所包含的热扩散覆层还具有相应的益处。0020 在设计或制造金属环14和螺母16。
20、时，可利用设计原则和/或试验与误差使金属环14的应力在啮合时小于金属环14的合金钢的屈服应力。设计在很大程度上取决于正确地确定金属环14在变形为椭圆形之前的直径和厚度，根据图4，金属环的尺寸可确定如下：在装入螺母16之前测量金属环14的尺寸A和尺寸B，将金属环14装入螺母16，将锁紧螺母10安装在螺栓12的螺纹杆18上，从螺栓12上拆下锁紧螺母10，从螺母16上拆下金属环14，再次测量金属环14的尺寸A和B。如果每个尺寸的变化量超过了例如0.002英寸（在很大程度上属于测量误差），则需通过例如改变初始直径和/或厚度重新确定金属环14在变形为椭圆形之前的尺寸。可通过试验和误差重复进行这一过程，直。
21、到正确地确定了金属环的尺寸。根据本发明的其他具体装置，可通过任何其他适当方式确定和验证金属环14和螺母16的尺寸。0021 前期为了制造一种带有金属锁紧螺母和金属环的有效的双件式全金属锁紧螺母而付出的技术努力始终基于使金属环14产生变形、使金属环应力在与螺栓12啮合时超过金属环材料的屈服应力，因为这样可以为锁紧螺母10提供较强的固定力。不过，当金属环14产生变形、使金属环应力超过金属环材料的屈服应力时，随着时间的推移可影响锁紧螺母10的可重新使用性以及锁紧螺母的可重新上紧性，因为金属环不能完全恢复其原始状态。此外，在高振动和恶劣环境下（例如采矿、压碎、粉碎等作业），当金属环14产生变形、使金属。
22、环应力超过金属环材料的屈服应力时，还会影响锁紧螺母的寿命。本发明所示的锁紧螺母10可使金属环14的应力在变形为圆形时小于金属环材料的屈服应力，因此，持续使用时间更长，更有可能重新使用和重新上紧，能在延长的期限内更好地承受高振动和恶劣环境。金属环的热扩散覆层会降低或消除磨损，进一步提高金属环承受高振动和恶劣环境的能力。0022 虽然图纸和上述说明阐述了具体装置，但这些说明被视为可以仿效，其性质不受限制。需要了解的是，只显示和阐述了具有说明性的具体装置，属于发明精神范围的所有改进需要予以保护。本发明的多数优点源于说明所述的各种特点，需要注意的是，本发明的具说 明 书CN 103122907 A4/4页7体备选装置可能不包括所述的所有特点，但仍至少受益于这些特点的某些优势。具有普通技能的技术人员可很容易根据本发明设计自己的发明实例和相关方法，无需进行不适当的试验，其发明实例和相关方法可包括本发明的一个或多个特点，这属于本发明的精神和范围。说 明 书CN 103122907 A1/2页8图1图2说 明 书 附 图CN 103122907 A2/2页9图3图4说 明 书 附 图CN 103122907 A。