用于受控刚度的螺纹牙形改进制造技术

本发明专利技术涉及用于受控刚度的螺纹牙形改进。螺纹形式可以提供受控的螺纹刚度，受控的螺纹刚度可以更均匀地分配载荷且可以对相对螺距变化较不敏感。螺纹的受控刚度可以提供螺纹在组装载荷下的希望悬臂弯曲。螺纹形式可以在中径处和／或上方采用常规螺纹形式，从而保持接触面积接近标准螺纹形式接触面积的接触面积。能够使用标准计量装置来确定螺纹中径和用于质量控制目的。螺纹形式包括在牙顶和牙底之间延伸的牙侧。牙侧具有从所述牙顶向所述牙底延伸的第一部分和从所述第一部分向所述牙底延伸的第二部分。所述第一部分和第二部分相对于所述螺纹以不同方向朝所述牙底延伸。

【技术实现步骤摘要】

[0001]本披露涉及螺纹紧固件，更具体地涉及用于改进螺栓接头的夹持载荷保持力的螺纹模式。
技术介绍
[0002]该部分的陈述仅提供与本教导有关的背景信息，且可能不构成现有技术。[0003]螺纹紧固件，如螺栓，用于将部件接合在一起。螺栓可以与螺母或一个部件中的内螺纹孔结合使用，以将部件保持在一起。螺栓的外表面和螺母或孔(其后称为螺纹构件)的内表面包括互补螺纹，所述螺纹在螺栓插入到螺纹构件并旋转时轴向地接触。螺栓和螺纹构件的目的在于贯穿接合在一起的部件的使用寿命产生并保持轴向载荷。从而螺栓和螺纹构件在部件上施加夹持载荷。如果螺栓和螺纹构件未保持最小的轴向载荷(夹持载荷)，高度加载的接头将失效。[0004]在常规螺栓接头设计中，在螺栓插入到螺纹构件并相对于螺纹构件旋转时，螺栓及其螺纹构件的标称理想内和外螺纹轴向接触。然而，在紧固载荷局部施加时，螺栓螺纹的正常偏转使螺距变化，这可能导致载荷的不均匀分布。在螺栓紧固时，该不均匀分布在螺栓的顶部或第一螺纹上加载最重。螺距的这些局部变化可能导致应力集中和塑性屈服，由于屈服和蠕变，这在使用时增加了载荷损失的易受性。在一个螺纹(如内螺纹)较弱时，该屈服和蠕变可能更显著。[0005]在高应力接头中，如气缸盖或曲轴轴承轴颈盖，目的在于使螺栓中的张力最大。为此，螺栓紧固策略设计为将螺栓紧固至螺栓塑性屈服的点。由于螺栓接受这种高的张力水平，螺纹构件经历非常高的剪切载荷，最终至螺纹构件的螺纹屈服的点，大多数情况下以最高地加载的顶部螺纹开始，如上文所述。当螺纹构件的螺纹处于或接近屈服时，它们易于蠕变且由于工作载荷进一步屈服。屈服和蠕变都是载荷损失和最终接头失效的因素。因而，为了改进接头的夹持载-->荷保持力，希望降低对螺栓和螺纹构件之间发生的引起不均匀载荷分布的相对螺距变化的敏感性。[0006]此外，当前标准螺纹形式或模式对于钢螺栓接合钢内螺纹的应用是优化的。然而，当前应用可能需要使用钢螺栓到较弱的材料中，如铝或其它材料。这些不同材料具有不同属性，如不同的螺纹刚度，这可能导致较硬的螺纹不均匀地分配载荷在较软的螺纹上。另外，不同的材料可能具有不同的热膨胀系数。因而，螺栓和螺纹构件可能对相同温度具有不同的增长。在它们增长时，不同的增长可能改变螺栓和螺纹构件的相对螺距，且可能改变载荷的初始分布并可能促进载荷的不均匀分布。不同的增长也可能导致在使用时增加载荷损失的易受性的应力集中和塑性屈服。此外，螺栓和螺纹构件相对于热源的位置也可能影响它们随着时间相对于彼此的增长。例如，更靠近热源的部件可能在其它部件之前经历温度增加，从而使得第一部件在第二部件膨胀之前开始膨胀。温度变化的该时间方面可能由于使用具有不同的热膨胀系数的不同材料恶化。因此，希望降低载荷分布对螺栓和螺纹构件尺寸变化的敏感性。[0007]因此，希望发展解决上述希望和问题的新式螺纹形式或模式。此外，在一些应用中，希望新式螺纹形式能够大致保持螺栓的中心部分轴向刚度(小直径)，从而避免在组装期间增加相对螺距的变化。此外，希望新式螺纹形式能够在内和外螺纹之间保持足够的接触面积，以防止较弱螺纹的牙侧(也称为齿侧)上的压缩屈服。此外，保持用标准制造技术(如滚轧成形)制造这种螺纹形式的能力是有利的。另外，希望螺纹形式保持使用现有计量器计量螺纹形式的能力，以用于质量控制而不增加制造用于新式螺纹形式的新式计量器的成本。如果新式螺纹形式可以与目前典型的现有技术螺纹形式结合使用将是更有利的，从而利于用新式螺纹形式改型。
技术实现思路
[0008]为了解决这些希望，专利技术者已经发展了螺栓设计的新途径，使用从通常使用的典型的60°螺纹形式的偏离。该途径打破了固定60°螺纹形式螺栓设计固有的螺栓和螺纹刚度之间的正常联接。新式螺纹形式可以降低对螺栓和螺纹构件之间发生的引起不均匀载荷分布的-->相对螺距变化的敏感性。螺纹形式可以提供受控的螺纹刚度，受控的螺纹刚度可以更均匀地分配载荷且可以对相对螺距变化较不敏感。螺纹形式尤其适用于具有不同材料的螺栓和螺纹构件的应用，如钢螺栓和铝螺纹构件。螺纹形式可以相对于标准螺纹形式的刚度降低螺纹的刚度，且可以用于将载荷更均匀地分配到较弱螺纹中。[0009]在一些应用中，改进的螺纹形式可以借助于大致维持小直径而大致维持中心部分刚度，这可以避免在组装期间增加相对螺距的变化。在其它应用中，取决于给定应用的载荷，中心部分刚度可以减少，仍实现螺纹形式的螺纹的弯曲刚度的减少。[0010]新式螺纹形式中的螺纹的受控刚度可以提供螺纹在组装载荷下的希望悬臂弯曲。螺纹形式可以在中径处和/或上方采用常规螺纹形式，从而保持接触面积接近标准螺纹形式的接触面积。接触面积和接触位置的轻微变化可能有利地帮助螺旋形式的弯曲，同时载荷进一步远离螺纹牙底施加。螺纹形式可以保持希望的牙底半径，从而实现希望的抗疲劳性。螺纹形式能够使用标准计量装置来确定螺纹中径和用于质量控制目的。新式螺纹形式可以与目前典型的现有技术螺纹形式匹配，从而利于用新式螺纹形式改型。[0011]根据本教导的螺纹形式包括成螺旋形延伸的螺纹、牙顶、牙底、和在所述牙顶和所述牙底之间延伸的牙侧。牙侧具有从所述牙顶向所述牙底延伸的第一部分和从所述第一部分向所述牙底延伸的第二部分。所述第一部分和第二部分相对于所述螺纹以不同方向朝所述牙底延伸。所述螺纹形式可以在螺栓上，所述螺栓延伸通过第一构件中的第一孔且至少部分地延伸到第二构件中的第二孔内。所述螺栓可以轴向地加载第一和第二构件且将第一和第二构件保持在一起。[0012]进一步的应用范围从在此提供的说明显而易见。应当理解，所述说明和具体示例仅用于图示说明的目的，而不打算限定本教导的范围。附图说明[0013]在此描述的附图仅用于图示说明的目的，而不打算以任何方式限定本教导的范围。-->[0014]图1是具有根据本教导第一实施例的螺纹形式的螺栓的正视图；[0015]图2是沿线2-2截取的图1的螺栓的放大局部剖视图；[0016]图3是图2的视图，其中图10的标准现有技术螺纹形式叠加在其上；[0017]图4是类似于图3的放大局部剖视图，示出了根据本教导的螺纹形式的第二实施例，其中图10的标准现有技术螺纹形式叠加在其上；[0018]图5是类似于图2的放大局部剖视图，示出了根据本教导的螺纹形式的第三实施例；[0019]图6是类似于图2的放大局部剖视图，示出了根据本教导的螺纹形式的第四实施例；[0020]图7是类似于图2的放大局部剖视图，示出了根据本教导的螺纹形式的第五实施例；[0021]图8是发动机汽缸体的示意图，示出了使用具有根据本教导的螺纹形式的紧固件，用于将气缸盖保持到其上，也示出了使用具有根据本教导的螺纹形式的紧固件，从而保持用于曲轴的轴承盖；[0022]图9是图8的圆圈9-9内的发动机的一部分的放大局部剖视图；和[0023]图10是类似于图2的放大局部剖视图，示出了典型的现有技术螺纹形式的一部分。具体实施方式[0024]以下说明性质上仅为示范性的，且不打算限制本公开、应用或使用。应当理解，贯穿附图，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征(例如，22、122、222等)。[0025]图1中示出了具有根据本教导的螺纹形式或模式22的螺栓20。螺栓20包括头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺纹形式，其包括成螺旋形延伸的螺纹，所述螺纹包括牙顶、牙底、和在所述牙顶和所述牙底之间延伸的牙侧，所述牙侧具有从所述牙顶向所述牙底延伸的第一部分和从所述第一部分向所述牙底延伸的第二部分，所述第一部分和第二部分相对于所述螺纹以不同方向朝所述牙底延伸。

【技术特征摘要】
US 2007-11-2 11/9344711.一种螺纹形式，其包括成螺旋形延伸的螺纹，所述螺纹包括牙顶、牙底、和在所述牙顶和所述牙底之间延伸的牙侧，所述牙侧具有从所述牙顶向所述牙底延伸的第一部分和从所述第一部分向所述牙底延伸的第二部分，所述第一部分和第二部分相对于所述螺纹以不同方向朝所述牙底延伸。2.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，所述第一部分以第一角度朝所述牙底延伸，所述第二部分以第二角度朝所述牙底延伸，所述第二角度小于所述第一角度。3.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，所述第一和第二部分包括整个所述牙侧。4.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，所述第一部分从所述螺纹的中径外向所述中径内延伸。5.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，所述第二部分过渡到所述牙底中。6.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，在轴向截面中，所述第一部分朝所述牙底线性地延伸，所述第二部分朝所述牙底成弧形。7.根据权利要求1所述的螺纹形式，其特征在于，所述牙侧包括各从所述牙顶延伸到所述牙底的第一和第二牙侧，所述第一牙侧的所述第一部分具有为第一值的齿侧角，所述第二牙侧的所述第一部分具有为第二值的齿侧角，所述第二值不同于所述第一值。8.一种接头组件，其包括：具有延伸通过其的第一孔的第一构件；具有第二孔的第二构件；和螺栓，所述螺栓延伸通过所述第一孔且至少部分地延伸到所述第二孔内，所述螺栓在其上具有成螺旋形延伸的外螺纹，所述螺栓轴向地加载所述第一和第二构件，并将所述第一和第二构件保持在一起，所述螺纹包括：牙顶；牙底；和在所述牙顶和所述牙底之间延伸的牙侧，所述牙侧具有从所述牙顶向所述牙底延伸的第一部分和从所述第一部分向所述牙底延伸的第二部分，所述第一部分和第二部分相对于所述螺纹以不同方向朝所述牙底延伸。9.根据权利要求8所述的接头组件，其特征在于，所述第一部分以第一角度朝所述牙底延伸，所述第二部分以第二角度朝所述牙底延伸，所述第二角度小于所述第一角度。10.根据权利要求8所述的接头组件，其特征在于，所述牙侧包括各从所述牙顶延伸到所述牙底的第一和第二牙侧，所述第一牙侧的所述第一部分具有第一值的齿侧角，所述第二牙侧的所述第一部分具有第二值的齿侧角，所述第二值小于所述第一值...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH希，BK巴特尼克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]