CN110662904B - 自锁螺栓 - Google Patents
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Abstract
本发明的自锁螺栓具有头部10、以及形成有外螺纹12的轴部11。在轴部11的上端形成有环状突起20、以及位于其头部侧的环形槽21。头部10是扁平的，在其接触面13以厚度t而突出设置有止转突起14，止转突起14具有以放射状而延伸的多个臂部15。各臂部15之间的最小直径D形成得大于环状突起20的外径，作为止转突起14的最小直径部的纵向截面面积A的t×(D‑d)/2设为环形槽21的纵向截面面积以上。
Description
技术领域
本发明涉及自锁螺栓，该自锁螺栓压紧(かしめ)固定于作为对象部件的金属板的表面而用于紧固其他部件。
背景技术
自锁螺栓为以下螺栓：利用工具而压入于作为对象部件的金属板的底孔，使金属材料在形成于轴的周围的环形槽内塑性流动，由此压紧固定于金属板。对于自锁螺栓谋求较大的拔脱载荷(轴线方向上的拉拔载荷)。另外，相对于压紧固定后的自锁螺栓，此后利用螺母对其他部件进行紧固连结，因此，希望较大的空转转矩(自锁螺栓相对于金属板开始空转的转矩)，如专利文献1所示，采用了在头部的接触面形成有止转突起的自锁螺栓。
如图1所示，专利文献1所示的现有的自锁螺栓在较厚的头部1的接触面2形成有波纹形的止转突起3，在该止转突起3的下侧，连续地形成有用于使金属材料塑性流动的环形槽4。但是，对于这样的现有构造，在压紧工序中，不容易使金属材料完全充满环形槽4的内部，压紧后的空转转矩降低至10Nm以下。另外，专利文献1所示的现有的自锁螺栓具有大型的头部1，因此，只能压紧固定于较厚的金属板5。此外，专利文献1所示的现有的自锁螺栓由于头部1和轴部的外螺纹6的始端位置分离而无法使螺母旋合至头部1附近，从而存在如下问题：如果金属板5和被紧固部件的合计厚度不够厚，则无法利用螺母实施固定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第3967669号说明书
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供即使在压紧于较薄的金属板的情况下也能够获得较大的拔脱载荷及空转转矩的自锁螺栓。另外，本发明的其他目的在于提供即使在金属板和被紧固部件的合计厚度比以往薄的情况下也能够利用螺母可靠地进行紧固连结的自锁螺栓。
为了解决上述技术问题而实现的本发明是一种自锁螺栓，其具有头部、和形成有外螺纹的轴部，其特征在于，在轴部的上端形成有环状突起、以及位于该环状突起的头部侧的环形槽，头部是扁平的，在该头部的接触面，从头部的接触面以厚度t而突出设置有具有以放射状延伸的多个臂部的止转突起，该止转突起的各臂部之间的最小直径D形成得大于所述环状突起的外径d，作为所述止转突起的最小直径部的纵向截面面积A的t×(D-d)/2设为所述环形槽的纵向截面面积以上。
此外，优选地，所述环状突起与所述外螺纹之间的部分的轴部的外径d1设为所述外螺纹的谷底直径d2以下。
本发明的自锁螺栓为以下螺栓：形成于头部的接触面的止转突起的各臂部之间的最小直径D大于形成于轴部的环状突起的外径d，作为止转突起的最小直径部的纵向截面面积A的t×(D-d)/2设为环形槽的纵向截面面积以上。因此，当压紧于金属板时，即使在止转突起的最小直径部，也能够使得与纵向截面面积A相当的金属材料进行塑性流动而将具有纵向截面面积B的环形槽的内部完全充满。另外，形成于扁平的头部的接触面的环状突起被压入于金属板的表面，因此，即使在压紧于较薄的金属板的情况下也能够获得比现有产品大的空转转矩。
另外，如果环状突起与外螺纹之间的部分的外径d1设为所述外螺纹的谷底直径d2以下，则螺母的内径大于外径d1。因此，针对用于将被紧固部件紧固于相对于金属板而被压紧的自锁螺栓的轴部的螺母，能够将其紧固至环状突起的位置，即使金属板和被紧固部件的合计厚度比以往薄也能够实现牢固的紧固。
附图说明
图1是表示现有的自锁螺栓的要部的局部剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的自锁螺栓的主视图。
图3是表示本发明的实施方式的自锁螺栓的仰视图。
图4是表示本发明的实施方式的自锁螺栓的放大剖视图。
图5是表示压紧开始时的状态的剖视图。
图6是表示压紧开始时的状态的要部的放大剖视图。
图7是表示压紧中途的状态的要部的放大剖视图。
图8是表示压紧完毕时的状态的要部的放大剖视图。
图9是表示利用螺母对被紧固部件进行紧固连结后的状态的要部的放大剖视图。
图10是实施例的空转转矩的曲线图。
具体实施方式
以下示出本发明的优选实施方式。
图2是表示本发明的实施方式的自锁螺栓的主视图，图3是其仰视图。如这些附图所示，本发明的自锁螺栓具有头部10和轴部11，在轴部11形成有外螺纹12。头部10为扁平的形状。
在头部10的接触面13，从接触面13以厚度t而突出设置有止转突起14。如下所述，该自锁螺栓是压紧固定于金属板的螺栓，接触面13是头部10与金属板接触的面。优选t设为头部10的厚度的1/4～1/2。
如图3所示，止转突起14具有从轴部11的中心以放射状而延伸的多个臂部15。该实施方式中，8个臂部15以等间隔而形成，但是，臂部15的个数并不限定于此，可以适当地增减。各臂部15以大致恒定的宽度延伸至接触面13的外周附近，前端部形成为倾斜面16。另外，各臂部15的基部由圆弧状部17连结。如图3所示，圆弧状部17的最小直径部18的位置处于从轴部11向外侧离开的位置。如图4所示，作为最小直径部18、18之间的距离的、止转突起14的最小直径设为D。
如图2所示，在轴部11的上端，遍及轴部11的整周而形成有环状突起20、以及与该环状突起20的头部侧相邻的环形槽21。如图4所示，环状突起20的外径d比形成于轴部11的外螺纹12的牙径d3稍大。环形槽21的上侧与头部10的接触面13的臂部15平滑地连接。另外，环形槽21的下侧与环状突起20平滑地连接。
在图4的放大剖视图中，当从环状突起20的前端引出与轴部11的中心线平行的线L时，该线L的内侧的面积为环形槽21的纵向截面面积B。另外，由该线L、头部10的接触面13、表示圆弧状部17的最小直径部的垂直线M、表示止转突起14的下表面的线包围的长方形的面积是止转突起14的最小直径部18的纵向截面面积A。在此，止转突起14的最小直径为D，因此A＝t×(D-d)/2。本发明中，作为上述止转突起14的最小直径部18的纵向截面面积A的t×(D-d)/2设定为环形槽21的纵向截面面积B以上。以下对其含义进行说明。
在外螺纹12的上端与环状突起20之间，形成有无螺纹部22。在本实施方式中，该无螺纹部22的轴部的外径d1为外螺纹的谷底直径d2以下。
如图5所示，将上述那样构成的自锁螺栓***于金属板30的底孔31，并利用冲模40和冲头50进行压紧。如图5所示，如果预先将底孔31的内径设定得稍大于环状突起20的外径d，则能够利用环状突起20将自锁螺栓准确地定位于底孔31的中心。如上所述，环状突起20的外径d比形成于轴部11的外螺纹12的牙径d3稍大，因此，能够以外螺纹12不与底孔31发生干涉的状态***。在冲模40也形成有直径与底孔31的直径大致相同的中心孔41。
当使得冲头50向冲模40下降时，如图5、图6所示，首先，自锁螺栓的头部10的止转突起14的下表面与金属板30的上表面接触。当冲头50进一步下降时，止转突起14咬入金属板30的表面，从而形成为接触面13与金属板30的表面紧密接触的图8的状态。
在该压紧工序中，在臂部15与臂部15的中间位置，图7中涂黑部分咬入金属板30的底孔31的外周部，如图7的箭头所示，该部分的金属材料依次流入到环形槽21的内部，最终如图8所示而充满环形槽21的内部。此时，对于本发明的自锁螺栓而言，由于将止转突起14的最小直径部18的纵向截面面积A设定为环形槽的纵向截面面积B以上，因此，即使在最小直径部18的附近，也能够使足够量的金属材料塑性流动，能够由金属材料可靠地将环形槽21的内部充满。
因此，本发明的自锁螺栓压紧后的拔脱载荷较大，另外，由于止转突起14咬入金属板30的表面，因此能够获得较大的空转转矩。
图9中示出了相对于压紧固定于金属板30的本发明的自锁螺栓而利用螺母70对被紧固部件60进行紧固的状态。螺母70的内径为螺母70的内螺纹的内径，其大致等于形成于轴部11的外螺纹12的谷底直径。如上所述，如果预先使得轴部11的无螺纹的部分22的外径d1小于外螺纹的谷底直径d2，则如图9所示，能够将螺母70以不与轴部11的外螺纹发生干涉的状态而拧入得足够深，即使在被紧固部件60较薄的情况下也能够可靠地实施紧固。另外，本发明的自锁螺栓的头部10也是扁平的，因此，即使在金属板30和被紧固部件60的合计厚度比以往薄的情况下，也能够实现可靠的紧固。
实施例
以M6尺寸制造了上述实施方式的形状的自锁螺栓。关于各部位的尺寸，头部的厚度为1.5mm、t＝0.5mm、D＝7.6mm、d＝6.3mm、d1＝4.55mm、d2＝4.7mm、d3＝6.0mm。
将该自锁螺栓***于在厚度为1mm的钢板形成的内径为6.3mm的底孔，并利用冲模和冲头进行压紧固定。然后，对空转转矩进行了测量，其结果如图10的曲线图所示，5个螺栓的平均值为18Nm。
作为比较数据而示出的现有的M6尺寸的自锁螺栓的空转转矩为10Nm以下，与此相比，上述值是接近其2倍的优异的值。
另外，对于现有的M6尺寸的自锁螺栓而言，若金属板和被紧固部件的合计厚度未至少达到3.2mm以上则无法进行紧固连结，而对于实施方式的形状的自锁螺栓而言，只要金属板和被紧固部件的合计厚度为2mm，就能够牢固地进行紧固连结。
如以上说明，本发明的自锁螺栓在压紧于厚度为1mm左右的薄壁金属板的情况下也能够获得比现有的自锁螺栓更大的空转转矩。
附图标记说明
1 现有的自锁螺栓的头部
2 接触面
3 止转突起
4 环形槽
5 金属板
6 外螺纹
10 实施方式的自锁螺栓的头部
11 轴部
12 外螺纹
13 接触面
14 止转突起
15 臂部
16 倾斜面
17 圆弧状部
18 最小直径部
20 环状突起
21 环形槽
22 无螺纹部
30 金属板
31 底孔
40 冲模
50 冲头
60 被紧固部件
70 螺母
Claims (2)
1.一种自锁螺栓，其具有头部、以及形成有外螺纹的轴部，其特征在于，
在轴部的上端形成有环状突起、以及位于该环状突起的头部侧的环形槽，
头部是扁平的，在头部的接触面，从头部的接触面以厚度t而突出设置有止转突起，该止转突起具有以放射状而延伸的多个臂部，
该止转突起的各臂部之间的最小直径D形成得大于所述环状突起的外径d，
作为所述止转突起的最小直径部的纵向截面面积A的t×(D-d)/2设为所述环形槽的纵向截面面积以上，当压紧于金属板时，即使在止转突起的最小直径部，也能够使得与纵向截面面积A相当的金属材料进行塑性流动而将所述环形槽的内部完全充满。
2.根据权利要求1所述的自锁螺栓，其特征在于，
所述环状突起与所述外螺纹之间的部分的轴部的外径d1设为所述外螺纹的谷底直径d2以下。
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