專利名稱：具有金屬絲螺紋嵌件的螺紋連接件以及所述金屬絲螺紋嵌件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺紋連接件，具有一個金屬絲螺紋嵌件，該金屬絲螺紋嵌件插入工件的陰螺紋與螺栓的陽螺紋之間。本發明還涉及用于這種類型的螺紋連接件的金屬絲螺紋嵌件。
背景技術：
這種金屬絲螺紋嵌件是已知的，例如參見EP 0 983 445 B 1了解詳情。這種金屬絲螺紋嵌件由一個螺旋形卷繞的金屬絲螺紋體構成，該金屬絲螺紋體包括陽螺紋一側的內螺紋以及陰螺紋一側的外螺紋。金屬絲螺紋嵌件的內螺紋及外螺紋的齒形角通常等于陽螺紋及陰螺紋的相應的齒形角。
雖然這些金屬絲螺紋嵌件在實踐中已經證明為非常有利的，但是還是希望這些金屬絲螺紋嵌件在功能并且特別是在螺紋承載能力方面獲得一定的改善。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種上述類型的螺紋連接件并且改善其所屬的金屬絲螺紋嵌件，即螺紋連接件通過優化螺紋齒形在功能并且特別是在螺紋承載能力方面獲得改善。
上述目的通過權利要求1定義的發明進行解決。
根據本發明金屬絲螺紋嵌件的內螺紋及外螺紋的齒形角小于陽螺紋及陰螺紋的相應的齒形角。
本發明從這個認識出發，在現有技術中金屬絲螺紋嵌件的內螺紋及外螺紋的齒形角通常等于陽螺紋及陰螺紋的相應的齒形角，從陽螺紋向容納螺紋的力傳遞不是全面實現的，而是以點接觸實現的。原因在于當螺紋連接件承受預定的預緊力時金屬絲螺紋嵌件發生扭轉變形，這在下面還要詳細闡述。
與上述不同的是，在本發明的螺紋連接件中由于所述的齒形角之間的角度差，金屬絲螺紋嵌件的相應的扭轉變形導致金屬絲螺紋嵌件的承載面全面貼靠在陽螺紋及陰螺紋所屬的承載面上。由此螺栓力均勻地分布在所參與的螺紋承載面上。避免了局部過載，從而減小了陰螺紋材料中的下沉效應(Setzerscheinung)，這種下沉效應在現有技術中由于點狀的力傳輸而出現。由此在螺紋連接件的使用壽命內保持較高的剩余預緊力。
根據本發明獲得下列與現有技術相比較的優點a)實現較高的預緊力，這是由于螺紋連接件中的螺紋輪廓側面受載較小；b)提高的剩余預緊力，這是因為在螺紋連接件的螺紋輪廓側面中的較小的下沉效應；c)預緊力在螺紋連接件所有的螺紋輪廓側面上的均勻分布。
在本發明的另外的構造中設置成，金屬絲螺紋嵌件的內螺紋的齒形角為陽螺紋的齒形角的0.80至0.93倍。金屬絲螺紋嵌件的外螺紋的齒形角為陰螺紋的齒形角的0.83至0.96倍。當陽螺紋及陰螺紋的齒形角為60°時，金屬絲螺紋嵌件的內螺紋的齒形角在52°±4°的數量級內，并且金屬絲螺紋嵌件的外螺紋(12)的齒形角在54°±4°的數量級內。
本發明的有利的構造由從屬權利要求獲得。
借助于附圖對本發明進行詳細闡述。其中圖1具有金屬絲螺紋嵌件的螺紋連接件的縱向剖視圖；圖2現有技術的螺紋連接件的在圖1中用虛線圓Z表示的區域的放大視圖；圖3未受載的本發明的螺紋連接件與圖2相對應的視圖；圖4受載的按圖3的本發明的螺紋連接件與圖2相對應的視圖。
具體實施例方式
在圖1中示出的螺紋連接件用于將兩個工件2、4相連接并且具有一個螺栓6，其螺紋桿具有陽螺紋B。螺栓6的螺紋桿穿過工件2的貫通孔并且經由一金屬絲螺紋嵌件8與工件4的陰螺紋M擰接。
如圖1、尤其是圖2可見，金屬絲螺紋嵌件8具有內螺紋10和外螺紋12，它們在螺紋連接件的夾緊狀態下與螺栓6的陽螺紋B以及工件4的陰螺紋M共同作用。
在圖2中特別是示出了傳統構成的螺紋連接件所參與的螺紋的齒形角。如開頭所述，在現有技術中金屬絲螺紋嵌件8的齒形角βB和βM與陽螺紋B和陰螺紋M的齒形角αB和αM是相同的。
當在這種情況下螺紋連接件承受預緊力Kv，那么力將沿著作用線K從陽螺紋B傳遞至陰螺紋M。在螺紋的承載面上理論上存在的力傳遞面F1和F2在此盡可能被卸載。
如果不注意在陽螺紋B和陰螺紋M上增大承載面上的塑性變形，那么力傳遞逐點地通過點P1和P2實現。通過點P1和P2延伸的螺旋線在此特別高地受載，這導致隨時間發生材料的塑性變形。通過出現的塑性變形導致力傳遞面的增大。不利的后果是這種在內螺紋中的下沉效應，特別是在危及松弛(relaxation-endangered)的材料如鎂合金中。這種下沉現象導致預緊力Kv的喪失。
與之不同，在圖3中示出的螺紋連接件根據本發明設置成，金屬絲螺紋嵌件8的齒形角βM和βB分別小于所屬的陽螺紋B和陰螺紋M的齒形角αB和αM。齒形角的角度差在圖3中示意示出。
如果通過擰緊螺栓6使螺紋連接件承受一預緊力Kv(見圖4)，那么從陽螺紋B至陰螺紋M的力傳遞首先經由點P1和P2實現。當預緊力Kv完全施加時，金屬絲螺紋嵌件8的齒形彈性地扭曲或扭轉變形，如通過圖4中的圓T表示。而后導致金屬絲螺紋嵌件8的螺紋10、12與陽螺紋B或陰螺紋M的承載面在力傳遞面F1和F2處全面貼靠。由此獲得在陽螺紋B或陰螺紋M上的承載面上的較大的接觸面。結果就是，螺紋輪廓側面上較小的特殊負載以及特別是在容納螺紋(陰螺紋M)的螺紋輪廓側面上的下沉效應。
如上所述，金屬絲螺紋嵌件8的內螺紋10的齒形角βB與陽螺紋的齒形角αB之間的角度差以及金屬絲螺紋嵌件8的外螺紋12的齒形角βM與陰螺紋的齒形角αM之間的角度差這樣選擇，使得在螺紋連接件的受載狀態下在力傳遞面F1和F2處相應的承載面之間實現所期望的全面貼靠。優選金屬絲螺紋嵌件8的內螺紋10的齒形角βB是陽螺紋B的齒形角αB的0.80至0.93倍。此外優選金屬絲螺紋嵌件8的外螺紋12的齒形角βM是陰螺紋M的齒形角αM的0.83至0.96倍。
在DIN 13的公制ISO螺紋中，標稱角度為60°。如果將陽螺紋B和陰螺紋M的標稱角度選為60°，那么通過相應減小金屬絲螺紋嵌件8的齒形角就可以獲得期望的齒形角角度差。符合目的的是，優選金屬絲螺紋嵌件8的內螺紋10的齒形角βB在52°±4°的數量級內，并且金屬絲螺紋嵌件8的外螺紋12的齒形角βM在54°±4°的數量級內。
但是應當理解成，所期望的角度差也可以這樣獲得，即金屬絲螺紋嵌件8的齒形角選擇為標稱角度，而陽螺紋和陰螺紋的齒形角選擇成比標稱角度大。
如上所述，本發明具有這種優點，即將預緊力均勻地分布在螺紋輪廓側面上，這使得由于螺紋輪廓側面中減小的下沉效果可以實現較高的預緊力以及提高剩余預緊力。這導致螺紋連接件的使用壽命提高。
為了進一步提高螺紋連接件的使用壽命，陽螺紋B和陰螺紋M之間的螺距差這樣設置，即陽螺紋B的螺紋螺距小于陰螺紋M的螺紋螺距。螺紋差選擇使得由于螺栓6的螺紋桿在夾緊狀態下的延長，從而陽螺紋B和陰螺紋M的螺距相互接近。由此避免在第一螺紋導程內的力集中，在現有技術中正是這樣；而且在螺紋連接件的所有螺紋導程上實現均勻的力傳遞。
為了獲得陽螺紋B和陰螺紋M之間的螺距差，陰螺紋M的螺距可以比相應螺紋的標稱螺距大。然而陽螺紋B的螺距也可以比相應螺紋的標稱螺距小。
另外一個提高螺紋連接件的使用壽命的可能性是，陰螺紋M的齒形角βM在長度上是變化的，并且隨著螺紋嵌件擰入深度的增加，金屬絲螺紋嵌件8的外螺紋12的齒形角βM與陰螺紋M的齒形角αM之間的角度差逐漸變小。通過陰螺紋M的隨長度變化的齒形角，可以獲得螺紋連接件的從下方的承載構造(圖1)。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種螺紋連接件，具有一個金屬絲螺紋嵌件(8)，該金屬絲螺紋嵌件插入工件(4)的陰螺紋(M)與螺栓(6)的陽螺紋(B)之間并且由一個螺旋形卷繞的金屬絲螺紋體構成，該金屬絲螺紋體包括在陽螺紋一側的內螺紋(10)以及在陰螺紋一側的外螺紋(12)，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的齒形角(βB、βM)小于陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的相應的齒形角(αB、αM)，從而當螺紋連接件承受預定的預緊力(Kv)時金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的承載面全面貼靠在陽螺紋及陰螺紋(B、M)所屬的承載面上，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋(10)的齒形角(βB)為陽螺紋(B)的齒形角(αB)的0.80至0.93倍，并且金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(12)的齒形角(βM)為陰螺紋(M)的齒形角(αM)的0.83至0.96倍。
2.如權利要求1所述的螺紋連接件，其特征在于，當陽螺紋及陰螺紋(B、M)的齒形角(αB、αM)為60°時，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋(10)的齒形角(βB)在52°±4°的數量級內，并且金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(12)的齒形角(βM)在54°±4°的數量級內。
3.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的齒形角(αB、αM)為標稱角度，金屬絲螺紋嵌件(8)的齒形角(βB、βM)與標稱角度不同。
4.如權利要求1或2所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的齒形角(βB、βM)為標稱角度，陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的齒形角(αB、αM)與標稱角度不同。
5.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陽螺紋(B)的螺距小于陰螺紋(M)的螺距，從而這兩個螺距在螺紋連接件的夾緊狀態下幾乎相同。
6.如權利要求5所述的螺紋連接件，其特征在于，陰螺紋(M)的螺距大于相應的螺紋的標稱螺距，或陽螺紋(B)的螺距小于相應的螺紋的標稱螺距。
7.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陰螺紋(M)的齒形角(βM)在長度上是變化的，從而隨著金屬絲螺紋嵌件(8)的擰入深度的增加，金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(10)與陰螺紋(M)的齒形角(βM、αM)之間的角度差逐漸變小。
8.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的齒形角(βB、βM)小于相應螺紋的標稱角度。
權利要求
1.一種螺紋連接件，具有一個金屬絲螺紋嵌件(8)，該金屬絲螺紋嵌件插入工件(4)的陰螺紋(M)與螺栓(6)的陽螺紋(B)之間并且由一個螺旋形卷繞的金屬絲螺紋體構成，該金屬絲螺紋體包括在陽螺紋一側的內螺紋(10)以及在陰螺紋一側的外螺紋(12)，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的齒形角(βB、βM)小于陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的相應的齒形角(αB、αM)，從而當螺紋連接件承受預定的預緊力(Kv)時金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的承載面全面貼靠在陽螺紋及陰螺紋(B、M)所屬的承載面上。
2.如權利要求1所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋(10)的齒形角(βB)為陽螺紋(B)的齒形角(αB)的0.80至0.93倍。
3.如權利要求1或2所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(12)的齒形角(βM)為陰螺紋(M)的齒形角(αM)的0.83至0.96倍。
4.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，當陽螺紋及陰螺紋(B、M)的齒形角(αB、αM)為60°時，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋(10)的齒形角(βB)在52°±4°的數量級內，并且金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(12)的齒形角(βM)在54°±4°的數量級內。
5.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的齒形角(αB、αM)為標稱角度，金屬絲螺紋嵌件(8)的齒形角(βB、βM)與標稱角度不同。
6.如權利要求1至3之一所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的齒形角(βB、βM)為標稱角度，陽螺紋(B)及陰螺紋(M)的齒形角(αB、αM)與標稱角度不同。
7.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陽螺紋(B)的螺距小于陰螺紋(M)的螺距，從而這兩個螺距在螺紋連接件的夾緊狀態下幾乎相同。
8.如權利要求7所述的螺紋連接件，其特征在于，陰螺紋(M)的螺距大于相應的螺紋的標稱螺距，或陽螺紋(B)的螺距小于相應的螺紋的標稱螺距。
9.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，陰螺紋(M)的齒形角(βM)在長度上是變化的，從而隨著金屬絲螺紋嵌件(8)的擰入深度的增加，金屬絲螺紋嵌件(8)的外螺紋(10)與陰螺紋(M)的齒形角(βM、αM)之間的角度差逐漸變小。
10.如上述權利要求之一所述的螺紋連接件，其特征在于，金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的齒形角(βB、βM)小于相應螺紋的標稱角度。
全文摘要
本發明涉及一種螺紋連接件，具有一個金屬絲螺紋嵌件(8)，該金屬絲螺紋嵌件插入工件(4)的陰螺紋(M)與螺栓(6)的陽螺紋(B)之間并且由一個螺旋形卷繞的金屬絲螺紋體構成，該金屬絲螺紋體包括陽螺紋一側的內螺紋(10)以及陰螺紋一側的外螺紋(12)。金屬絲螺紋嵌件(8)的內螺紋及外螺紋(10、12)的齒形角(β
文檔編號F16B37/12GK1973139SQ200580019744
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月15日 優先權日2004年6月15日
發明者K·F·格魯貝特, T·馬切耶夫斯基 申請人:伯爾霍夫連接技術有限公司