[实用新型]垫圈和垫圈螺纹紧固件

说明书

本实用新型提供了一种垫圈（1）和一种垫圈螺纹紧固件（100），其中，所述垫圈螺纹紧固件（100）具有螺纹紧固件本体（2）和垫圈（1），所述螺纹紧固件本体（2）具有螺纹紧固件头部（6）和螺杆（7），所述垫圈螺纹紧固件头部（6）与所述螺杆（7）固定连接，在所述螺杆（7）的外周缘处构造有螺纹（3），所述垫圈（1）具有开孔并且以所述开孔套装到所述螺杆（7）上，其中，所述垫圈（1）的内径小于所述螺纹（3）的公称直径，在所述垫圈（1）的内径处构造有垫圈内径倒角（4）。

技术领域

本实用新型涉及一种防止扭矩异常的带垫圈螺栓设计，其适用于各发动机上带垫圈螺栓的接口，具体而言，本实用新型涉及一种垫圈和一种垫圈螺纹紧固件。

背景技术

目前，对发动机的动力、油耗和排放的要求越来越高，发动机小型化也是现在市场的趋势，而因此带来的高爆压、布置空间窄等因素对紧固件也提出了更高的要求、如夹紧力的一致性、扭矩范围的控制等。一个可靠的连接系统应该保证其在整个发动机生命周期中能够提供稳定的夹紧力，以用于抵抗各种工况下的周期外在载荷及震动。由于夹紧力在产品生命周期中的接口松弛、材料蠕变等原因而存在衰减，因此紧固件在初安装时的夹紧力尤其重要，它是保证抗载荷能力、接口寿命、及最终衰减比例的重要前提。然而夹紧力在装配中无法直接测量，在装配过程中只能监控紧固件的拧紧扭矩与角度、缩小最终拧紧扭矩或角度值的范围来从侧面控制夹紧力的大小。

现在的装配工厂仍未关注垫圈螺栓的夹紧力问题，对于扭矩或角度范围广的现象也未得出具体根本原因。然而随着发动机轻量化，铝缸体铝缸盖的使用更加加剧了这种现象，这是因为铝材料较铸铁材料更软，机加工后的凸台表面更平滑，在大夹紧力作用下更容易屈服变形。因此在螺栓拧紧过程中，当螺栓与垫圈的摩擦力大于垫圈与被夹持件凸台时，就会发生扭矩跌落的现象。

在发动机上有很多部件由于空间及自身刚性所限，需要使用大法兰螺栓、如缸盖螺栓，隔热罩螺栓等。由于生产工艺所限，螺栓法兰无法达到设计要求大小，因此会使用垫圈螺栓。然而垫圈螺栓在装配过程中会出现垫圈跟转而导致的扭矩异常，使得出现最终扭矩范围大、夹紧力不符合设计要求等情况。

以缸盖螺栓为例，通常发动机内部的空间有限，大法兰螺栓无法直接装入内部，而垫圈螺栓的垫圈有部分活动空间，有利于紧凑环境下的安装。缸盖螺栓作为发动机内部的关键紧固件，在寿命周期内存在周期性的轴向载荷，同时需要保证夹紧力的衰减在可控范围内，以保证缸垫的密封力大小。目前关键零件普遍采用扭矩加转角进入屈服的方法来拧紧，但是现在垫圈螺栓存在垫圈跟转问题，随之而来的问题是，扭矩跟踪阶段的跌落会导致螺栓拧入过屈服，影响重复使用次数和增加拧断的风险；角度跟踪阶段的跌落会导致扭矩散差大，无法识别拧紧质量与零件质量异常。目前解决这类问题比较有效的方法是加大垫圈的直径、增大与螺栓孔凸台的接触面、加大摩擦力，但是大垫圈无法满足安装空间的要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种垫圈螺栓的设计方案，以便进一步改善垫圈螺栓的装配性能、减少拧紧过程中发生的扭矩异常现象、防止垫圈跟转、减小装配后扭矩角度范围，以达到夹紧力稳定一致的目的。

此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本实用新型通过对垫圈螺栓的接触法兰、垫圈形状、相关尺寸特征、及生产工艺等进行规定、即具体而言通过提供一种垫圈和一种垫圈螺纹紧固件来解决上述问题，具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了：一种垫圈，所述垫圈能够用于螺纹紧固件本体的螺杆，在所述螺杆的外周缘处构造有螺纹，所述垫圈具有开孔并且能够以所述开孔套装到所述螺杆上，其中，所述垫圈的内径小于所述螺纹的公称直径，在所述垫圈的内径处构造有垫圈内径倒角。