[发明专利]锁定螺母

说明书

本申请要求于2013年7月26日提交的美国临时申请No.61/858,847的优先权，通过引证将该申请结合于本文中。

技术领域

本发明总体涉及内螺纹螺母，并且更特别地涉及能够锁定以防止螺母松动的螺母。

背景技术

螺母已知为用于将多个不同类型的部分紧固在一起的通用部件。根本上，螺母通常包括内螺纹，内螺纹设计成与轴上的对应外螺纹接合。螺母进一步包括扳拧支承表面，用于使用工具使螺母旋转。相应地，通过旋转螺母、或者旋转轴并防止螺母旋转，可使螺母在轴上锁紧或松动。螺母也通常设置有压力表面，以对装置施加纵向力。

常规螺母的一个问题在于它们可能在使用过程中无意间发生松动。这通常在螺母所连接的装置经历振动(在装置使用过程中)时出现。振动会出于多种原因发生，并且通常不能为装置的设计者、制造者或操作者所控制。例如，振动可能由于装置工作所需内力而产生(诸如内燃引擎或电机)，或者可能由于装置使用过程中的外力而产生(诸如汽车在其行驶在路面上时上下跳动)。通过导致螺母与轴之间螺纹接合的张力的起伏变动，振动可导致螺母不由自主发生松动。由于螺母锁紧比松动需要更大的转矩，因而在存在足够振动的时候螺母会通过不由自主发生松动而寻求较低张力状态，以允许螺母克服可能存在的对松动的抗性。

已设计各种系统来防止螺母在初始锁之后发生松动。解决该问题的通常方式是增加螺母在发生松动之前必须克服的摩擦。增加摩擦的一种最简单的方式是对螺母设置大的压力面，该大的压力面接触装置并且对装置施加纵向力。通过增大压力面的尺寸，增加了螺母与装置之间的摩擦；并且由于螺母必须克服该摩擦以发生松动因为螺母对松动的抗性更大。甚至可通过在压力面上设置突起而进一步增加摩擦，当螺母锁紧时，这些突起深入到装置中。减少螺母松动的另一种方式是在螺母的压力面与装置之间添加可膨胀垫圈。可膨胀垫圈吸收紧固接合张力的一些起伏变化，使得螺母上的张力更均匀。因此，螺母在某种程度上与振动隔离并且不经历其通常会经历的张力的全部起伏变化。减少螺母松动的另一种方式是螺母与轴的螺纹之间施加由另一材料制成的粘合剂。依据所使用的材料类型，结果可以是将螺母与轴实质胶合在一起，从而防止相对移动，或者增加螺母必须克服以发生松动的摩擦。

对于螺母松动的多种解决方案的一个问题是，如果发生足够的振动从而克服增加的松动抗性，则螺母仍能够发生松动。换言之，多种方法依赖于增加松动的抗性，而不是提供正锁定(positive locking)特征。多种解决方案的另一问题在于它们也增加锁紧螺母所需的转矩的量。这在其中在紧固件上需要精确的转矩量以实现装置上的特定纵向力的应用中是特别有问题的。多种解决方案在这种类型的应用中是不理想的，因为由垫圈、粘合剂或其他摩擦加强特征导致的增加的转矩是不可预期的，并且使得难以实现所需的精确纵向力。

对于螺母而言，一种特别有要求的应用是将车辆的轮毂附接至车轴的车轴螺母。首先，车轴螺母是车辆中关乎安全性的关键部件，因为如果车轴螺母发生松动，则轮毂将首先开始无规律摇摆并且使得难以控制车辆，并且如果车轴螺母完全松动，则轮毂将从车辆脱落，使得控制更加成问题。另一种关于车轴螺母的考虑是由螺母对装置施加的纵向力通常用于使车辆轴承预加载。施加给车轮轴承的预加载需要处于小的容差内，以确保轴承正确旋转并且不会过早磨损。结果，施加给车轴螺母的转矩必须可靠地转变成纵向力，而不会存在其他摩擦加强设计的不可预期性。另一考虑是，转矩的极限量被施加给车轴螺母，因为单个螺母通常用于将车轮紧固至车辆。因此，车轴螺母必须稳固，并且任何锁定特征也必须足够稳固。在其他轮毂应用中，轴承可能要求特定端部间隙而非预加载。尽管该应用不要求预加载轴承通常需要的较高转矩设定，然而对于端部间隙的精确设定和保留而言，车轴螺母仍然是关键的因素。

因此，发明人相信提供一种改进的锁定螺母是理想的。

发明内容

描述了一种用于将螺母锁定的螺母紧固件。该螺母紧固件设置有保持环、轴衬、弹簧以及螺母。保持环旋转地固定至螺纹轴。轴衬旋转地固定至保持环。当弹簧将轴衬偏压为远离保持环时，螺母旋转地固定至轴衬。当轴衬朝向保持环被推动以压缩弹簧时，螺母变得解锁并且可相对于轴衬、保持环和螺纹轴旋转。以下在详细说明中描述其他细节和优点。

本发明可包括成各种组合的以下方面中的任一者，并且还可包括以下在书面说明或在附图中描述的任何其他方面。

附图说明

通过阅读以下结合附图的说明，将更加充分理解本发明，附图中：