锁紧螺母以及用于制造和装配锁紧螺母的方法

摘要

本发明涉及一种锁紧螺母以及用于制造和装配锁紧螺母的方法。该锁紧螺母(10)能够旋合在配合构件(30)处并且具有中心孔，其中，中心孔具有沿轴向间隔开布置的第一内螺纹区域(11)和第二内螺纹区域(12)，其中，第一内螺纹区域(11)的内螺纹和第二内螺纹区域(12)的内螺纹具有相同的螺距，其中，第一内螺纹区域(11)中的任一螺纹牙与第二内螺纹区域(12)中的任一螺纹牙之间的轴向距离在锁紧螺母的自由状态下比在锁紧螺母装配于配合构件(30)的状态下更大。用于制造和装配锁紧螺母的方法包括借助构造在锁紧螺母预制件或锁紧螺母成品处的辅助孔(14)实施相应的制造或装配步骤。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锁紧螺母。相应地，本发明还涉及用于制造和装配锁紧螺母的方法。

背景技术

锁紧螺母能够通过其内螺纹安装于轴件或螺栓等配合构件，并且能够对位于锁紧螺母的端侧的部件进行定位和固定。例如，锁紧螺母能被安装在主轴上，锁紧螺母的锁紧力矩向主轴轴承提供轴向载荷，以保持主轴轴承的适当游隙。锁紧螺母具备锁紧防松机制，使得即使在具有振动、冲击等恶劣的工况下，锁紧螺母也不发生松动。

从现有技术中已知锁紧螺母的多种锁紧机制。例如，中国专利申请文件CN104564990A公开了一种锁紧螺母，其具有圆筒形状的螺母主体，螺母主体的圆周方向上设置多个从外周面贯通至内周面的贯通孔。在装配锁紧螺母时，在将螺母主体旋合到旋转轴的外螺纹处后，在上述贯通孔中拧入紧定螺钉，紧定螺钉咬入旋转轴的外螺纹部中，由此，防止螺母的松动。

然而，当前的锁紧螺母存在如下的主要问题：一方面，锁紧螺母在工作一段时间后会松动。例如会导致主轴轴承失效，这对主轴系统造成严重损坏。这种故障发生频率较高，并且维修所需的时间成本和经济成本都较高。另一方面，当前的锁紧螺母常包括两个或多于两个配套部件，通过这些配套部件之间的配合实现锁紧效果，因此产品制造成本和运输成本较高。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种锁紧螺母，该锁紧螺母具有良好的防松效果，并且成本低廉。

上述技术问题可以通过一种锁紧螺母解决。该锁紧螺母能够旋合在配合构件处并且具有中心孔，其中，中心孔具有沿轴向间隔开布置的第一内螺纹区域和第二内螺纹区域，其中，第一内螺纹区域的内螺纹和第二内螺纹区域的内螺纹具有相同的螺距，其中，第一内螺纹区域中的任一螺纹牙与第二内螺纹区域中的任一螺纹牙之间的轴向距离在锁紧螺母的自由状态下比在锁紧螺母装配于配合构件的状态下更大。

在本文的范围中，不限定锁紧螺母在径向外侧的形状。例如，锁紧螺母整体上可以具有多边形、尤其正多边形、尤其圆形的径向横截面。

在本文的范围中，锁紧螺母的中心孔尤其构造为圆柱形通孔，其贯通锁紧螺母的两个轴向端面、即第一轴向端面和第二轴向端面。

由此，在本文的范围中，除非另有说明，否则术语“径向”、“轴向”、“周向”均基于锁紧螺母的中心孔的中轴线。

在本文的范围中，锁紧螺母可以通过其第一内螺纹区域以及第二内螺纹区域中的内螺纹旋拧在配合构件上，尤其可以用于抵靠在位于其轴向端侧的端侧构件上。

在此，配合构件可以是例如轴件或螺栓的部件，该部件至少在局部具有用于与锁紧螺母的第一内螺纹区域以及第二内螺纹区域的内螺纹相配合的外螺纹。配合构件在工作状态中可以是静止的，也可以做旋转运动或其他形式的运动。

在此，端侧构件位于锁紧螺母的轴向端侧，并且在完成装配的状态下应当能够与锁紧螺母的一个轴向端面、例如第一轴向端面相互抵靠。端侧构件可以安装在配合构件上，或者也可以是配合构件的一体的组成部分。或者，端侧构件也可以是相对配合构件独立的且不与配合构件连接的部件。例如，端侧构件可以是轴件上的轴承或者垫圈。

在本文的范围中，有利地，锁紧螺母的第一内螺纹区域沿轴向设置在尤其完成装配后靠近端侧构件的一侧、即第一轴向端面一侧，并且锁紧螺母的第二内螺纹区域沿轴向设置在尤其完成装配后远离端侧构件的一侧、即第二轴向端面一侧。

在此，第一内螺纹区域的内螺纹和第二内螺纹区域的内螺纹能够如此相同或者相似地构造并且具有相同的线数和螺距，使得锁紧螺母能够旋紧在配合构件的外螺纹区域中的外螺纹处。

在本文提供的锁紧螺母中，第一内螺纹区域中的任一螺纹牙与第二内螺纹区域中的任一螺纹牙的尤其在相应位置之间的轴向距离在锁紧螺母的自由状态下比在锁紧螺母装配于配合构件的状态下更大。在此，两个内螺纹区域中的螺纹牙是指：尤其在锁紧螺母的轴向剖切面中，在两个螺纹区域中分别示出的形成内螺纹的牙型结构，其可以由单线螺纹或多线螺纹中的相同的螺纹构成，也可以由多线螺纹中的不同的螺纹构成。在此，两个螺纹牙的相应位置例如是两个螺纹牙在各自的中径线上对应两点间的轴向距离。

通过这种设计，在将锁紧螺母装配于配合构件后，锁紧螺母的第一螺纹区域中的内螺纹可以如同常规内螺纹旋合于配合构件的外螺纹，锁紧螺母由此可以通过第一轴向端面、尤其垂直于锁紧螺母的中轴线的第一轴向端面以预定的轴向力抵靠端侧构件；与此同时，锁紧螺母的第二螺纹区域中的内螺纹旋合于配合构件的外螺纹并且通过轴向一侧的、尤其靠近第二轴向端面的螺纹牙面以相比于在第一螺纹区域的中更大的压紧力抵靠在配合构件的外螺纹的螺纹牙面处，由此能够将锁紧螺母锁紧在配合构件处，从而实现锁紧螺母的良好的防松功能。

在一种有利的实施方式中，第一内螺纹区域和第二螺纹区域通过从中心孔处沿径向向外延展的环形槽相互间隔。由此允许锁紧螺母的在轴向上从环形槽直至第二轴向端面的、在径向上尤其靠近中心孔处的环形材料部分整体地沿轴向变形或者说偏移。换言之，这允许锁紧螺母预制件的将要设置第二内螺纹区域的环形材料部分或者锁紧螺母成品的已经存在的第二内螺纹区域朝向即将设置的或已经存在的第一内螺纹区域偏移，从而有利于锁紧螺母锁的制造和装配。

在此，有利地，在制造锁紧螺母期间，可以首先提供具有中心孔和环形槽的锁紧螺母预制件，并且使得锁紧螺母预制件的在轴向上从环形槽直至第二轴向端面的、在径向上尤其靠近中心孔处的环形材料部分整体地朝向环形槽偏移；然后，在中心孔处制造内螺纹；最后，释放上述环形材料部分，使得其沿轴向回位。

在此，有利地，在装配锁紧螺母期间，可以首先提供具有中心孔和环形槽的锁紧螺母，并且使得锁紧螺母的在轴向上从环形槽直至第二轴向端面的、在径向上尤其靠近中心孔处的环形材料部分整体地朝向环形槽偏移；然后，将锁紧螺母旋合于配合构件；最后，释放上述环形材料部分，使得其沿轴向回位，从而第二螺纹区域中的内螺纹可以特别紧密地压紧在配合构件的外螺纹处，实现良好的防松功能。

在一种优选的实施方式中，锁紧螺母还具有与环形槽相交地构造的辅助孔，辅助孔包括沿轴向分布的第一辅助孔区段和第二辅助孔区段，其中，第一辅助孔区段构造有内螺纹，并且第二辅助孔区段的内径大于等于第一辅助孔区段的底径，其中，第一辅助孔区段完全布置在环形槽的轴向一侧，第二辅助孔区段从第一辅助孔区段的靠近环形槽的端部延伸至锁紧螺母的轴向端面。

在此，第一辅助孔区段中的内螺纹匹配用于制造和/或装配锁紧螺母的辅助构件、例如螺栓的外螺纹。第二辅助孔区段的内径大于等于第一辅助孔区段的底径、即第一辅助孔区段的内螺纹大径，从而辅助构件的外螺纹区段、例如螺栓的螺柱能够从锁紧螺母预制件或锁紧螺母成品的第二轴向端面无干扰地延伸穿过第二辅助孔区段。在此，在一种实施例中，第一辅助孔区段和第二辅助孔区段可以通过环形槽分隔。备选于此，第二辅助孔区段分布在环形槽的轴向两侧。由此，辅助构件的外螺纹区段、例如螺栓的螺柱处的外螺纹可以从第二轴向端面一侧旋合于第一辅助孔区段中的内螺纹，直至辅助构件的止挡区段、例如螺栓的螺栓头抵靠锁紧螺母预制件或锁紧螺母成品的第二轴向端面并使第二轴向端面朝向环形槽变形、即使得上述环形材料部分朝向锁紧螺母的环形槽变形或者说偏移，由此可以实施锁紧螺母的制造步骤或装配步骤。在此这种情况下，锁紧螺母本身构造为单独的零件，成本较低且便于运输。此外，由于辅助构件、例如螺栓自身成本非常低并且在锁紧螺母的制造和/或装配期间可以被重复利用，因此锁紧螺母的制造成本可以进一步降低。

特别有利地，辅助孔平行于中心孔的中轴线延伸。这有利于辅助孔的制造和加工，并且有利于借助辅助构件使得上述环形材料部分朝向锁紧螺母的环形槽的变形。

特别有利地，辅助孔构造为通孔。在这种情况下，第一辅助孔区段的远离环形槽的端部延伸至锁紧螺母的第一轴向端面。这有利于辅助孔的制造和加工。

特别有利地，环形槽沿径向向外延展超出辅助孔、尤其第二辅助孔区段。由此可以有利地增大上述环形材料部分沿轴向的变形量或者说偏移量。

特别有利地，锁紧螺母具有沿周向分布的至少两个辅助孔。优选地，沿周向设置四个、六个或八个辅助孔。优选地，至少两个辅助孔在锁紧螺母的周向上均匀分布，从而有利于锁紧螺母的动平衡。

相应地，在此提出一种用于尤其借助辅助孔制造锁紧螺母的制造方法，其中，该制造方法包括步骤：

a1)提供锁紧螺母预制件，锁紧螺母预制件具有中心孔、环形槽和辅助孔，其中，环形槽从中心孔处沿径向向外延展，辅助孔与环形槽相交地、尤其相互垂直地构造，其中，辅助孔包括沿轴向分布的第一辅助孔区段和第二辅助孔区段，其中，第一辅助孔区段构造有内螺纹，并且第二辅助孔区段的内径大于等于第一辅助孔区段的底径，其中，第一辅助孔区段完全布置在环形槽的轴向一侧，第二辅助孔区段从第一辅助孔区段的靠近环形槽的端部延伸至锁紧螺母预制件的轴向端面；

b1)提供螺栓，并且使螺栓的螺柱穿过由步骤a)提供的锁紧螺母预制件的第二辅助孔区段并旋入第一辅助孔区段，直至螺栓的螺栓头抵靠锁紧螺母预制件的轴向端面并使轴向端面朝向环形槽变形；

c1)在由步骤b1)得到的锁紧螺母预制件的中心孔处加工内螺纹；

d1)在步骤c1)后，从锁紧螺母预制件处拆除螺栓，以得到锁紧螺母成品。

由此，可以借助辅助孔和螺栓，简单地制造锁紧螺母。在此，需要说明的是，虽然在步骤a1)中以中心孔的为参考对环形槽进行描述并且以环形槽为参考对辅助孔进行描述，但这仅限定锁紧螺母预制件的中心孔、环形槽和辅助孔的相对位置关系，并不限定中心孔、环形槽和辅助孔的制造以及加工顺序。

特别优选地，上述制造方法还包括步骤：

e1)在步骤c1)之前，在环形槽中布置环形止挡件，其中，环形止挡件相对辅助孔处于锁紧螺母预制件的径向内侧；

f1)在步骤c1)之后，从环形槽中取出环形止挡件。

在此，环形止挡件例如是垫圈、尤其塑料垫圈，其可以防止锁紧螺母的上述环形材料部分朝向环形槽过度偏移，从而可以将锁紧螺母的第二螺纹区域中的内螺纹相对配合构件的外螺纹的压紧力控制在预定范围中。

相应地，在此还提出一种用于尤其借助辅助孔装配锁紧螺母的装配方法，其中，该装配方法包括步骤：

a2)提供锁紧螺母，该锁紧螺母尤其具有辅助孔；

b2)提供螺栓，并且使螺栓的螺柱穿过由步骤a2)提供的锁紧螺母的第二辅助孔区段并旋入第一辅助孔区段，直至螺栓的螺栓头抵靠锁紧螺母的轴向端面并使轴向端面朝向环形槽变形；

c2)将由步骤b2)得到的锁紧螺母装配于或者旋合于配合构件；

d2)在步骤c2)后，从锁紧螺母处拆除螺栓。

由此，可以借助辅助孔和螺栓，简单地装配锁紧螺母。在此，由于在装配期间使用的螺栓可以是标准件，其可以由锁紧螺母的组装工厂或车间提供，由此在零件运输过程中，仅需要进行锁紧螺母的运输即可，因此零件运输可以更加便捷并且成本可以更加低廉。

备选于借助辅助孔的制造和装配方式，在另一种可行的方案中，也可以借助另外的辅助工装从锁紧螺母预制件或者锁紧螺母成品的轴向两侧将其夹紧，使得锁紧螺母预制件或者锁紧螺母成品的上述环形材料部分朝向环形槽偏移，由此可以相应地实施相应的制造步骤或装配步骤。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的一种优选实施方式。附图为：

图1是根据一种优选实施方式的锁紧螺母的示意性的装配剖视图，

图2是根据图1的锁紧螺母在制造过程中的示意性的装配剖视图，和

图3是根据图1的锁紧螺母在装配过程中的示意性的装配剖视图。

具体实施方式

图1根据一种优选实施方式的锁紧螺母10的示意性的装配剖视图。锁紧螺母10在此用于机械设备中的主轴系统。锁紧螺母10旋合在主轴30处，并且锁紧螺母10可以借助其第一轴向端面15抵靠在位于锁紧螺母10的轴向端侧的主轴轴承(未示出)处，用以保持主轴轴承的适当游隙。

如图1所示，锁紧螺母10具有中心孔，其中，中心孔具有沿轴向由环形槽13间隔开布置的第一内螺纹区域11和第二内螺纹区域12。第一内螺纹区域11的内螺纹和第二内螺纹区域12的内螺纹能够如此相同或者相似地构造并且具有相同的线数和螺距，使得锁紧螺母10能够旋紧在主轴30的外螺纹区域31中的外螺纹处。在此，第一内螺纹区域11中的任一螺纹牙与第二内螺纹区域12中的任一螺纹牙之间的轴向距离在锁紧螺母10的自由状态下比在锁紧螺母10装配于主轴30的状态下更大。由此，锁紧螺母10的第一螺纹区域11中的内螺纹可以如同常规内螺纹旋合于主轴30的外螺纹区域31中的外螺纹，锁紧螺母10由此可以通过垂直于锁紧螺母10的中轴线的第一轴向端面15以预定的轴向力抵靠主轴轴承。同时，锁紧螺母10的第二螺纹区域12中的内螺纹旋合于主轴30的外螺纹区域31中的外螺纹并且通过靠近第二轴向端面16的螺纹牙面以相比于在第一螺纹区域11的中更大的压紧力压靠在主轴30的外螺纹的螺纹牙面处，由此能够实现锁紧螺母10的良好的防松功能。

为了实现锁紧螺母10的制造以及装配，在本实施方式中，有利地在锁紧螺母10中构造有沿周向均匀分布的四个或六个辅助孔14。如图1所示，辅助孔14在此构造为贯通锁紧螺母10的第一轴向端面15和第二轴向端面16的轴向通孔。在此，辅助孔14与环形槽13相互垂直地布置。环形槽13沿径向向外延展超出辅助孔14。

辅助孔14包括沿轴向分布的第一辅助孔区段141和第二辅助孔区段142。第一辅助孔区段141完全布置在关于环形槽13靠近第一轴向端面15的轴向一侧。第一辅助孔区段141的远离环形槽13的端部构造在锁紧螺母10的第一轴向端面15处。第一辅助孔区段141的靠近环形槽13的端部连接第二辅助孔区段142。在此，第二辅助孔区段142从第一辅助孔区段141的端部延伸至锁紧螺母10的第二轴向端面16。在本实施方式中，第二辅助孔区段142分布在环形槽13的轴向两侧。第一辅助孔区段141构造有内螺纹，并且第二辅助孔区段142的内径大于等于第一辅助孔区段141的底径。

相应地，在一种用于借助辅助孔14制造锁紧螺母10的制造方法中，包括以下步骤：

a1)提供锁紧螺母预制件，锁紧螺母预制件具有中心孔、环形槽13和沿周向分布的四个或六个辅助孔14，其中，环形槽13从中心孔处沿径向向外延展并超出辅助孔14，辅助孔14与环形槽13相互垂直地构造，其中，辅助孔14包括沿轴向分布的第一辅助孔区段141和第二辅助孔区段142，其中，第一辅助孔区段141构造有内螺纹，并且第二辅助孔区段142的内径大于等于第一辅助孔区段141的底径，其中，第一辅助孔区段141完全布置在环形槽13的轴向一侧，第二辅助孔区段142从第一辅助孔区段141的靠近环形槽13的端部延伸至锁紧螺母预制件的轴向端面16；

b1)提供四个或六个螺栓20，并且相应地使螺栓20的螺柱穿过由步骤a)提供的锁紧螺母预制件的第二辅助孔区段142并旋入第一辅助孔区段141，直至螺栓20的螺栓头抵靠锁紧螺母预制件的第二轴向端面16并使第二轴向端面16朝向环形槽13变形或者说偏移(图2中的虚线示出了未变形或者说未偏移时的第二轴向端面16)；

e1)在步骤b1)之前或步骤b1)之后，在环形槽13中布置塑料垫圈形式的环形止挡件40，其中，环形止挡件40相对辅助孔14处于锁紧螺母预制件的径向内侧；

c1)然后，如图2所示，在由上一步骤、即步骤b1)或步骤e1中得到的锁紧螺母预制件的中心孔处加工第一内螺纹区域11以及第二内螺纹区域12中的内螺纹；

d1)然后，即在步骤c1)后，从锁紧螺母预制件处拆除全部螺栓20；

f1)在步骤c1)之后并且在步骤d1)之前或之后，从环形槽13中取出环形止挡件40。

通过上述步骤，可以得到锁紧螺母成品10。

相应地，在一种用于借助辅助孔14装配锁紧螺母10的装配方法中，包括以下步骤：

a2)提供上述锁紧螺母成品10；

b2)提供对应辅助孔14个数的螺栓20，并且相应地使螺栓20的螺柱穿过由步骤a2)提供的锁紧螺母成品10的第二辅助孔区段142并旋入第一辅助孔区段141，直至螺栓20的螺栓头抵靠锁紧螺母成品10的第二轴向端面16并使第二轴向端面16朝向环形槽13变形或者说偏移(图3中的虚线示出了未变形或者说未偏移时的第二轴向端面16)；

c2)如图3所示，将由步骤b2)得到的锁紧螺母10装配于或者旋合于主轴30；

d2)在步骤c2)后，从锁紧螺母10处拆除全部螺栓20。

在本实施方式中，锁紧螺母10本身构造为单独的零件，成本较低且便于运输。此外，由于用于辅助制造和/或装配的构件、即螺栓20自身成本非常低并且在锁紧螺母10的制造和/或装配期间可以被重复利用，因此锁紧螺母20的制造成本可以进一步降低。此外，螺栓20可以是标准件，其可以由锁紧螺母的组装工厂或车间提供，由此无需在零件运输过程中运输螺栓，换言之，仅需要实现锁紧螺母的运输即可，因此零件运输可以更加便捷并且成本可以更加低廉。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

10 锁紧螺母

11 第一内螺纹区域

12 第二内螺纹区域

13 环形槽

14 辅助孔，轴向孔

141 第一辅助孔区段，第一轴向孔区段

142 第二辅助孔区段，第二轴向孔区段

15 第一轴向端面

16 第二轴向端面

20 螺栓

30 配合构件

31 外螺纹区域

40 环形止挡件；垫片