TWI611948B - 用於輪輻的自鎖式螺紋接頭及其製造方法與設備 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種可供將輪輻連接至輪部用之自鎖式螺紋接頭。此螺紋接頭之自鎖功能的產生係藉由使螺紋接頭本體以一轉動對稱之方式及在一預定之軸向距離上變形，以致使此一狹窄部被形成於此螺紋接頭之內螺紋中，其相對於此螺紋接頭之縱向軸線係成轉動對稱，且延伸在此內螺紋之僅一至兩條捲繞上。

Description

用於輪輻的自鎖式螺紋接頭及其製造方法與設備

本發明係有關於一種可供輪輻用之自鎖式螺紋接頭。

本發明更有關於一種用於製造自鎖式螺紋接頭之方法與設備。

從BE-A-1013147案可知一種自鎖式螺紋接頭，其包括一具有一可供容納一輪輻之外螺紋端用之內螺紋軸向開口的本體。此螺紋接頭之本體被局部地變形或壓縮，以致使該軸向開口顯現一提供自鎖功能之狹窄部，藉此而在使用期間使得該輪輻之端部可被該螺紋接頭之本體鉗夾在徑向方向上。

從BE-A-1013147案所知悉之螺紋接頭係藉由將螺紋接頭放置在一鉗夾的兩個互補部件之間而被賦予自鎖功能，其中之一係V形凸部，其大致上被壓入該本體之外壁內以致使局部地窄縮該內螺紋軸向開口之塑性變形發生。

已發現由BE-A-1013147案所知悉之螺紋接 頭的自鎖功能並不足夠精確。具體而言，已發現鉗夾力可從一螺紋接頭到另一螺紋接頭廣泛地改變。

本發明之一目的在於提供一種具有更精確自鎖功能之自鎖式螺紋接頭。

此目的可依據具有一包括申請專利範圍第一個獨立項中之諸技術特徵之自鎖式螺紋接頭的本發明而被達成。

本發明之另一目的在於提供一種用於製造自鎖式螺紋接頭之方法，藉此自鎖式螺紋接頭可更精確地設定自鎖功能。

此目的可依據具有一包括申請專利範圍第二個獨立項中之諸步驟之方法的本發明而被達成。

本發明之再一目的在於提供一種用於製造自鎖式螺紋接頭之設備，藉此自鎖式螺紋接頭可更精確地設定自鎖功能。

此目的可依據具有一包括申請專利範圍第三個獨立項中之諸技術特徵之設備的本發明而被達成。

根據本發明，自鎖功能的產生係藉由使螺紋接頭本體以一轉動對稱之方式及在一預定之軸向距離上變形，以致使此一狹窄部被形成於此螺紋接頭之內螺紋中，其相對於此螺紋接頭之縱向軸線係成轉動對稱，且延伸在此較佳係一單節距螺紋之內螺紋的僅一至兩條捲繞上。

一針對先前技藝所作之分析已顯示自鎖功能 之精確性將不利地受下列之兩個因素所影響：不對稱與高度。在BE-A-1013147案之螺紋接頭中，狹窄部係藉由一在該螺紋接頭之一側上及在一由該內螺紋之三條捲繞所構成之高度上的變形所形成。此導致在鉗夾力上的大變異，因為取決於沿著該螺紋接頭周圍被施加變形之位置，該狹窄部可起始於一條捲繞之開始處，或半途處，或在該條捲繞之另一部分處，及同樣地結束於一條捲繞之開始處，或半途處，或在該條捲繞之另一部分處，以致使該狹窄部可有效地跨越僅兩條捲繞或達完整之三條捲繞。取決於用在使該螺紋接頭本體變形之已被施加的力，變形量也可能變化並添增了在鉗夾力上之變異。

根據本發明，此變異可藉由下列方式而被大大地降低：即一方面藉由施加一轉動對稱變形以便使在沿著此變形所施加之周圍處不會或較小程度地影響，而另一方面藉由限制此變形之高度，其明顯地降低在被施加用於使該螺紋接頭變形之力上之易變性的影響。

在根據本發明所實施之諸實施例中，狹窄部可延伸在內螺紋之一條捲繞上。已被發現的是，一延伸在多條捲繞(尤其兩條以上之捲繞)上之狹窄部可具有一銑切效果，亦即銑切下被螺合於內之輪輻的材料(此螺紋接頭之材料通常較硬於該輪輻之材料)，並不利地影響自鎖功能。

在根據本發明所實施之諸實施例中，此狹窄部可位於若干凹部處，而此諸凹部則被設置在該本體外側中之諸轉動對稱位置處(例如，在兩個成180度分開 之位置處，三個成120度分開之位置處，四個成90度分開之位置處等等)，並朝該螺紋接頭之軸向方向延伸在一預定長度上，及/或朝該螺紋接頭之徑向方向延伸在一預定深度上。雖然其他數量也是可行，但較佳地係兩個此類凹部。雖然其他例如半球形之形狀也是可行，但其較佳地係圓錐形。

在根據本發明所實施之諸實施例中，該狹窄部可被構形為可供施加一8-14cNm，較佳係10-12cNm，之抗力扭矩至一被螺合於內之輪輻端部。如在此所使用的，「抗力扭矩」意指在將輪輻端部螺合至該螺紋接頭內之狹窄部處時必須被克服之扭矩量。無運動會發生，直到所施加之扭矩超過此抗力扭矩為止。已發現的是，當應用本發明之原理時，將可達到一在2cNm抗力扭矩內之精確範圍，例如一在10-12cNm內之抗力扭矩。

如前所提及，內螺紋較佳地係一單節距螺紋，因為這在螺紋接頭及輪輻中是最常用的。然而，在本發明之範圍內，螺紋亦可為多節距，亦即具有彼此平行之多螺旋；在此情形中，如本文中所用的「捲繞」(windings)將被解釋為沿此螺紋之軸向方向從一牙底/牙頂起向上至另一牙底/牙頂處之距離。

1‧‧‧本體

2‧‧‧上方塊部

3‧‧‧頭部

4‧‧‧圓柱部

5‧‧‧下方塊部

6‧‧‧鉗夾裝置

11‧‧‧內螺紋部

12‧‧‧入口部

21/22‧‧‧側面

31‧‧‧下側

41/42‧‧‧凹部

43‧‧‧狹窄部

51/52‧‧‧側面

61/62‧‧‧鉗夾半體

63‧‧‧中心開口

64/65‧‧‧凸部

66/67‧‧‧設定螺旋

α‧‧‧頂角

D‧‧‧直徑

x‧‧‧距離

Y‧‧‧最大距離

本發明將經由以下之說明及所附之圖式而被進一步地闡明：第1圖顯示一根據本發明所實施之自鎖式螺紋接頭之實施例的側視圖。

第2圖顯示一沿著第1圖中之A-A線所取之剖面視圖，其中具有一放大之部分。

第3圖顯示第1及2圖中所示螺紋接頭之變形的細部。

第4圖顯示一根據本發明之較佳實施例之設備，其用於使輪輻螺紋接頭變形以便實施自鎖功能。

本發明將針對多個特定實施例並參照某些圖式而被說明，但本發明並不受這些所限制，而是僅受限於申請專利範圍所界定者。前所述之諸圖式僅用於作圖例說明而非用以限定。在此諸圖式中，一些元件之大小可能為了圖例說明之目的而被誇張且未依比例顯示。若干尺寸及若干相關尺寸並不必然相當於用以實施本發明之真實縮圖。

除此之外，在本案說明及申請專利範圍中之術語「第一」、「第二」、「第三」及諸如此類者被用於區分諸類似元件，且不必然用於說明次序或時間順序。諸術語在若干適當情況下是可互換的，且本發明之諸實施例能以其他不同於其中所述或所示之順序運作。

除此之外，在本案說明及申請專利範圍中之術語「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」及諸如此類者被用於說明而非必然用於說明相對位置。諸被如此使用之術語在若干適當情況下是可互換的，且在此所述之本發明的諸實施例能以其他不同於其中所述或所示之方位運作。

此外，雖然被指稱為是「較佳的」，但多個不同實施例係被建構作為示範模式，其中本發明係可被實施而非作為限制本明之範圍的。

被用於申請專利範圍中之術語「包括」應被解釋為受限於列在其後之諸元件或步驟；其並不排除其他之元件或步驟。此術語必需被解釋為具體指明諸被述及之特徵、整體、步驟、或組件的存在，但不排除一或多個特徵、整體、步驟、或組件、或其群組之存在或附加。因此，詞句「一裝置包括A及B」應被限定為僅由組件A及B所組成之裝置；更確切地說，針對本發明而言，該裝置僅有之被列舉組件係A及B，且更進一步而言，申請專利範圍應被解釋為包含這些組件之均等物。

一根據本發明所實施之自鎖式螺紋接頭的較佳實施例被顯示於第1-3圖中。如第1圖中所示，此螺紋接頭包括一本體1，其從頂部到底部包括一上方塊部2、一頭部3、一圓柱部4、及一下方塊部5。第1-3圖之螺紋接頭1係以黃銅製成，但熟習本藝之人士所熟知之其他材料亦為可行的，諸如鋁或鋁合金。

諸「方塊」部2及5具有一大致呈正方形且具各側面21、22、51、52之截面，而此諸側面被提供用於與工具/機器相啣合，以便使螺紋接頭在一輪輻端(未示於圖)上轉動。如圖所示，諸方塊部2及5在截面上可具有相同之大小/形狀，但他們亦可為不同的。除了為大致方塊形狀外，諸方塊部2及5亦可具有其他多角形之截面，例如三角形、五角形、六角形等等。

本體1之頭部3可供被安置在一互補開口或孔內，而此開口或孔則位於一輪部(未示於圖)中，尤其是輪圈或輪轂中。為此目的，頭部3具有一較大之直徑並具有一圓錐形下側31。此下側31亦可具有一圓形(例如橢圓)之形狀，以便使螺紋接頭可將其本身定向朝輪輻端部之方向，但這並非必要的。由美國第5,769,584號專利案可知此原理，而此案則被引用併入本案中，因此在本說明書中無需做進一步之說明。

本體1之圓柱部4具有一直徑，其較小於頭部3之直徑且使用時係被安置在該位於輪部中之開口或孔內。凹部41、42(見第2圖)被設置在此圓柱部4中之諸轉動對稱位置處；在此情形下，兩個圓錐形凹部呈180度分開。這些凹部41、42將在下文中被詳細說明。

如第2圖中所示，螺紋接頭之本體1具有一中心孔，其包括一內螺紋部11及一入口部12。螺紋11延伸在螺紋接頭本體1之大部分高度上，且被提供用於收納並保持一輪輻端部(未示於圖)。位於螺紋接頭本體1之底部處且延伸在該本體之大部分下方塊部5上的入口部12並無螺紋且具有一加大之直徑，其略大於該輪輻端部之原本為配合螺紋接頭所具有的直徑。依此一方式，輪輻端部可先被簡單地滑進入口部12內，且螺合操作只在該輪輻端部已在此入口部12中被保持在正確之方向上時才開始。這將非常有利於將螺紋接頭螺合至該輪輻端部上之作業。

如第2圖之細節部分中所示，圓錐形凹部 41、42具有一直徑D及一頂角α。頂角α較佳係90度，雖然這並非必要的並也可使用一較小或較大之頂角。根據本發明，直徑D較佳係在大約該本體之內螺紋11之節距的一與兩倍之間。在所示之實施例中，此內螺紋之節距係0.454 mm(此係腳踏車輪輻之標準節距)，且直徑係0.788 mm，但當然也可選用其他數值。除了圓錐形外，亦可選擇其他形狀用於凹部41、42，例如半球形。在所示之實施例中，諸凹部41、42被設置在與圓柱部4之頂部相隔大約為螺紋節距兩倍之x距離處，亦即在頭部3之諸端部的下側31處。

這些凹部41、42係由一變形步驟所造成，而此步驟係藉由一鉗夾裝置而被實施在螺紋接頭本體1之圓柱部4上，此如第4圖中所示之實施例。在此變形步驟中，若干凸部被壓入該圓柱部內位於諸轉動對稱位置處，以便可形成諸凹部41、42且更重要地可局部地使內螺紋11變形，藉此形成一狹窄部43以獲得所要之螺紋接頭自鎖功能。此細節被顯示在第3圖中。因為狹窄部43係因轉動對稱變形所造成，故其相對於螺紋接頭之縱軸係成對稱並延伸在內螺紋11之一至兩個捲繞上，亦即最大距離係Y，如第3圖所示，其相等於該內螺紋之節距的兩倍。應注意的是，狹窄部43之高度不會完全對應於諸凹部41及42之直徑D(事實上其高度多少較小於直徑D)，此係由於下列事實所致：因為材料流動，使得在外側上之變形並不相同於螺紋接頭之內側上的變形。

已被發現的是，由於此具有預定大小及成轉動對稱之狹窄部43，將可強力地降低該螺紋接頭之自鎖操作中的變異性。由於此轉動對稱變形，在沿著本體1之圓柱部4之周圍的何處實施該變形是無關緊要的或較小程度地緊要。由於在變形之高度被限制最大為Y，所以可明顯地降低在用於使螺紋接頭變形所施加之力方面的變異性。具體而言，在所示之實施例中，狹窄部43施加10-12 cNm之抗力扭矩至被螺合於內之輪輻端部，因此在抗力扭矩上之變異性被降低至2 cNm，此乃先前技藝所不曾達到者。

第4圖中所示之鉗夾裝置6包括兩個鉗夾半體61、62，其共同具有一用於收納螺紋接頭之圓柱部4之中心開口63。此中心開口63之直徑相當於該螺紋接頭之圓住部4的直徑。一鉗夾機構(未示於圖)被提供用於將兩鉗夾半體相向地彼此壓抵住。在鉗夾時，諸凸部64、65被強迫壓入螺紋接頭本體1之圓柱部4的外側內，藉此在螺紋接頭之外側上形成凹部41、42並在螺紋接頭之內側上形成狹窄部43。這些凸部64、65係兩設定螺旋66、67之尖端，而變形量則可藉此而被確定。這可藉由轉動此諸設定螺旋66、67以改變其等伸入鉗夾裝置之中心開口63內之程度而被達成。在所示之實施例中，諸尖端64、65係成錐狀，但也可視所要變形而定地選擇其他之形狀。除了使用諸設定螺旋之尖端做為諸凸部外，亦可使用其他之突出元件，且亦可設想另外可供設定突出程度之設定機構。如果在超過兩個轉動對稱位 置處需要變形，則可使用一類似之鉗夾裝置，其具有相對應數量之鉗夾構件，其各具有一設定螺旋；例如，三個鉗夾構件，其各涵蓋該螺紋接頭之120度圓周；四個鉗夾構件，其各涵蓋該螺紋接頭之90度圓周。

Claims (21)

1. 一種自鎖式螺紋接頭，其被提供用於將一輪輻固定至一輪部上，該螺紋接頭包括一本體(1)，其被提供用於插入貫穿一位於該輪部中之孔，且具有一內螺紋軸向開口，其沿著該螺紋接頭之縱向軸線延伸並被提供用於收納一輪輻之一外螺紋端部，該內螺紋軸向開口具有一內螺紋(11)，其一狹窄部(43)則提供該螺紋接頭一自鎖功能，藉此而在使用期間使得該輪輻之螺紋端可被鉗夾在該螺紋接頭之軸向開口中，其特徵在於：該內螺紋之該狹窄部(43)係相對於該螺紋接頭之縱向軸線成轉動對稱，且延伸在該內螺紋(11)之一至兩條捲繞上。
2. 如申請專利範圍第1項之自鎖式螺紋接頭，其中該狹窄部(43)延伸在該內螺紋(11)之一條捲繞上。
3. 如申請專利範圍第1項之自鎖式螺紋接頭，其中該狹窄部係位在凹部(41、42)處，該等凹部被設置在該本體之外側且位於若干轉動對稱位置處，並於該螺紋接頭之軸向上延伸一預定長度(D)及/或於該螺紋接頭之徑向上延伸在一預定深度。
4. 如申請專利範圍第3項之自鎖式螺紋接頭，其中具有該等凹部中之兩者。
5. 如申請專利範圍第3項之自鎖式螺紋接頭，其中該等凹部係成圓錐形。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之自鎖式螺紋接頭，其中該狹窄部被構形為可供施加8-14cNm之抗力 扭矩至被螺合於內之輪輻。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之自鎖式螺紋接頭，其中該狹窄部被構形為可供施加10-12cNm之抗力扭矩至被螺合於內之輪輻。
8. 一種用於製造自鎖式螺紋接頭之方法，其包括下列步驟：製造一螺紋接頭，其包括包括一本體(1)，該本體被提供用於插入貫穿一位於一輪部中之孔，且具有一內螺紋軸向開口，其沿著該螺紋接頭之縱向軸線延伸並被提供用於收納一輪輻之一外螺紋端部，藉由一鉗夾裝置(6)使該螺紋接頭本體變形，以致可在該內螺紋軸向開口之該內螺紋(11)中獲得一狹窄部(43)，以便提供該螺紋接頭一自鎖功能，藉此而在使用期間使得該輪輻之螺紋端可被鉗夾在該螺紋接頭之該軸向開口中，其特徵在於：該變形係藉由該鉗夾裝置(6)而以轉動對稱之方式被執行，以致使該內螺紋(11)之該狹窄部(43)係相對於該螺紋接頭之縱向軸線成轉動對稱，且於該螺紋接頭之軸向上延伸一預定長度，以致使該狹窄部(43)延伸在該內螺紋之一至兩條捲繞上。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中用於形成該變形之該鉗夾裝置包括一組凸部(64、65)，其係位在若干相對於一被鉗夾在該鉗夾裝置中之螺紋接頭的軸線成轉動對稱之位置處。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其另包括下列步驟：設定諸凸部(64、65)在該被鉗夾之螺紋接頭的軸向及/或徑向方向上的大小，以便控制在該變形步驟中所形成之變形量。
11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該設定該等凸部之大小的步驟係經由若干設定螺旋(66、67)而被執行。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該等凸部係藉由該等設定螺旋(66、67)之若干突出至該鉗夾裝置之一中心開口(63)內之尖端(64、65)而被形成。
13. 如申請專利範圍第8至12項中任一項之方法，其中該使位於該鉗夾裝置中之該螺紋接頭變形之步驟包括施加一預定之變形至該螺紋接頭，以致使該已獲得之狹窄部被構形為可供施加一8-14cNm之抗力扭矩至一被螺合於內之輪輻端部。
14. 如申請專利範圍第8至12項中任一項之方法，其中該使位於該鉗夾裝置中之該螺紋接頭變形之步驟包括施加一預定之變形至該螺紋接頭，以致使該已獲得之狹窄部被構形為可供施加一10-12cNm之抗力扭矩至一被螺合於內之輪輻端部。
15. 一種用於製造自鎖式螺紋接頭之設備，其包括一用於使該螺紋接頭之本體變形之鉗夾裝置(6)，藉此使得可在一位於該螺紋接頭本體中之一內螺紋軸向開口的一內螺紋(11)中獲得一狹窄部(43)，以便提供該螺紋接頭一自鎖功能，藉此而在使用期間使得一輪輻 之螺紋端可被鉗夾在該螺紋接頭之該軸向開口中，其特徵在於：該鉗夾裝置(6)被構形為用於在該螺紋接頭之軸向上，在一預定長度上施加一轉動對稱之變形，以致使得該內螺紋之該狹窄部係相對於該螺紋接頭之縱向軸線成轉動對稱，且延伸在該內螺紋之一至兩條捲繞上。
16. 如申請專利範圍第15項之設備，其中該用於施加變形之鉗夾裝置包括一組凸部(64、65)，其係位在若干相對於一被鉗夾在該鉗夾裝置中之螺紋接頭的軸線成轉動對稱之位置處。
17. 如申請專利範圍第16項之設備，其中該鉗夾裝置包括若干設定手段(66、67)，其用於設定在該被鉗夾之螺紋接頭的軸向及/或徑向方向上的大小，以便控制被施加之變形量。
18. 如申請專利範圍第17項之設備，其中該等設定手段包括若干設定螺旋(66、67)。
19. 如申請專利範圍第18項之設備，其中該等凸部係藉由該等設定螺旋(66、67)之若干突出至該鉗夾裝置之一中心開口(63)內之尖端(64、65)而被形成。
20. 如申請專利範圍第15至19項中任一項之設備，其中該鉗夾裝置被構形為用於施加一預定之變形至該螺紋接頭，以致使該已獲得之狹窄部被構形為可供施加一8-14cNm之抗力扭矩至一被螺合於內之輪輻端部。
21. 如申請專利範圍第15至19項中任一項之設備，其中該鉗夾裝置被構形為用於施加一預定之變形至該螺紋 接頭，以致使該已獲得之狹窄部被構形為可供施加一10-12cNm之抗力扭矩至一被螺合於內之輪輻端部。