紧固部件
阅读：196发布：2021-06-13
专利汇可以提供紧固部件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的紧固部件具有头部和形成有 螺纹 牙的轴部，所述轴部具有主体部、以及设于所述主体部的径向外侧的外周部，所述螺纹牙中的所述外周部，由第一 合金 材料构成，并且形成至少包含所述螺纹牙的牙顶部的部分，所述螺纹牙中的所述主体部，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比所述第一合金材料高的拉伸强度，并且所述主体部形成包含所述螺纹牙的 牙根 的部分，所述螺纹牙中的所述外周部，具有在所述轴部的周向上壁厚最大的厚壁部、以及在所述轴部的周向上壁厚最小的薄壁部。，下面是紧固部件专利的具体信息内容。
1.一种紧固部件，形成有螺纹牙，其特征在于：
所述螺纹牙的包含牙顶部的部分，由第一合金材料构成，并具有在周向上壁厚最大的厚壁部、以及壁厚最小的薄壁部，
所述螺纹牙的包含牙根的部分，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比所述第一合金材料高的拉伸强度。
2.一种紧固部件，具有头部和形成有螺纹牙的轴部，其特征在于：
所述轴部具有主体部、以及设于所述主体部的径向外侧的外周部，所述螺纹牙中的所述外周部，由第一合金材料构成，并且形成至少包含所述螺纹牙的牙顶部的部分，
所述螺纹牙中的所述主体部，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比所述第一合金材料高的拉伸强度，并且所述主体部形成包含所述螺纹牙的牙根的部分，所述螺纹牙中的所述外周部，具有在所述轴部的周向上壁厚最大的厚壁部、以及在所述轴部的周向上壁厚最小的薄壁部。
3.根据权利要求2所述的紧固部件，其特征在于：
所述外周部相对于所述主体部偏心，由此形成所述厚壁部和所述薄壁部。
4.根据权利要求2或3所述的紧固部件，其特征在于：
所述厚壁部与所述薄壁部，相对于所述轴部的中心轴位于相反侧。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的紧固部件，其特征在于：
在形成于所述轴部的轴向中间部的螺纹部，形成有一个以上的所述螺纹牙，所述螺纹牙绕着所述轴部的轴一圈，
在所述螺纹部中，至少在一圈所述螺纹牙中形成有一个所述厚壁部和一个所述薄壁部。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的紧固部件，其特征在于：
所述第一合金材料是JIS日本工业标准1000系列或6000系列的铝基合金，所述第二合金材料是JIS日本工业标准2000系列或7000系列的铝基合金。
7.一种紧固部件，形成有螺纹牙，其特征在于：
具有主体部、以及设于所述主体部的径向内侧的内周部，
所述螺纹牙中的所述内周部，由第一合金材料构成，并且形成至少包含所述螺纹牙的牙顶部的部分，
所述螺纹牙中的所述主体部，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比所述第一合金材料高的拉伸强度，并且所述主体部形成包含所述螺纹牙的牙根的部分，所述螺纹牙中的所述内周部，具有在周向上壁厚最大的厚壁部、以及在周向上壁厚最小的薄壁部。
紧固部件
技术领域
[0001] 本发明涉及紧固部件。
背景技术
[0002] 以往，为了满足全面产业领域对部件轻量化的要求，对于螺栓和螺钉等紧固部件以及利用它的紧固结构，从各种观点尝试了轻量化。另一方面，需要同时提高作为紧固部件的可靠性和耐久性，务必能够兼顾这两个方面。
[0004] 专利文献1：日本特开平11-210728号公报
发明内容
[0006] 鉴于上述问题，本发明的目的在于：实现紧固部件的轻量化，同时减少发生松动的情形，从而提高作为紧固结构的可靠性和耐久性。
[0007] 为了解决上述问题，本发明的紧固部件形成有螺纹牙，其特征在于：上述螺纹牙的包含牙顶部的部分，由第一合金材料构成，并具有在周向上壁厚最大的厚壁部、以及壁厚最小的薄壁部，上述螺纹牙的包含牙根的部分，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比上述第一合金材料高的拉伸强度。
[0008] 本发明的紧固部件具有头部和形成有螺纹牙的轴部，其特征在于：上述轴部具有主体部、以及设于上述主体部的径向外侧的外周部，上述螺纹牙中的上述外周部，由第一合金材料构成，并且形成至少包含上述螺纹牙的牙顶部的部分，上述螺纹牙中的上述主体部，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比上述第一合金材料高的拉伸强度，并且上述主体部形成包含上述螺纹牙的牙根的部分，上述螺纹牙中的上述外周部，具有在上述轴部的周向上壁厚最大的厚壁部、以及在上述轴部的周向上壁厚最小的薄壁部。
[0009] 本发明的其它紧固部件的其特征在于：上述外周部相对于上述主体部偏心，由此形成上述厚壁部和上述薄壁部。
[0010] 本发明的其它紧固部件的其特征在于：上述厚壁部与上述薄壁部，相对于上述轴部的中心轴位于相反侧。
[0011] 本发明的其它紧固部件的其特征在于：在形成于上述轴部的轴向中间部的螺纹部，形成有一个以上的上述螺纹牙，上述螺纹牙绕着上述轴部的轴一圈，在上述螺纹部中，至少在一圈所述螺纹牙中形成有一个上述厚壁部和一个上述薄壁部。
[0012] 本发明的其它紧固部件的其特征在于：上述第一合金材料是JIS日本工业标准1000系列或6000系列的铝基合金，上述第二合金材料是JIS日本工业标准2000系列或7000系列的铝基合金。
[0013] 本发明的紧固部件形成有螺纹牙，其特征在于：具有主体部、以及设于上述主体部的径向内侧的内周部，上述螺纹牙中的上述内周部，由第一合金材料构成，并且形成至少包含上述螺纹牙的牙顶部的部分，上述螺纹牙中的上述主体部，由第二合金材料构成，该第二合金材料具有比上述第一合金材料高的拉伸强度，并且上述主体部形成包含上述螺纹牙的牙根的部分，上述螺纹牙中的上述内周部，具有在周向上壁厚最大的厚壁部、以及在周向上壁厚最小的薄壁部。
[0015] 图1是表示本发明实施方式1的紧固部件的结构的侧视图。
[0016] 图2是图1所示紧固部件的包含中心轴的截面图。
[0017] 图3是图1所示紧固部件的C-C截面的示意图。
[0018] 图4是图2中的区域A的放大图。
[0019] 图5是图2中的区域B的放大图。
[0021] 图7是实施例2的螺栓的包含中心轴的截面的X射线CT扫描照片。
[0022] 图8是实施例1和实施例2的螺栓的容克振动测试结果。
[0023] 图9是本发明实施方式2的紧固部件的包含中心轴的截面的放大图。
[0024] 图10是本发明实施方式2的紧固部件的包含中心轴的截面的另一放大图。
[0025] 图11是表示本发明实施方式3的紧固部件的结构的俯视图。
[0026] 图12是图11的D-D线截面图。
具体实施方式
[0027] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0028] 实施方式1
[0029] 图1是表示本发明实施方式1的紧固部件1的侧视图。紧固部件1是螺栓(外螺纹部件的一种)，具有呈六角形状的头部3、以及呈棒状的轴部2。在轴部2的轴向(延伸方向)中间部分，设有螺纹部22，形成有多个螺纹牙21。螺纹牙21绕着轴部2的轴一圈，且其两端在轴向上偏移。各螺纹牙21中，在轴向上相邻的螺纹牙21彼此相连。螺纹部22中的多个螺纹牙21呈螺旋状地延伸。头部3的形状并不限于六角形状，也可以是平头型、圆柱头型或其它形状。
[0030] 图2是紧固部件1的包含轴部2的轴向中心轴的截面图。轴部2具有主体部12和外周部14，主体部12为内周部分，外周部14构成轴部2的外周部分(主体部12的径向外侧)。外周部14和主体部12分别由互不相同的两种合金即第一合金材料1a和第二合金材料1b构成。第一合金材料1a在主体部12的径向外侧构成外周部14。第二合金材料1b构成轴部2的内周部分即主体部12。由于构成主体部12，第二合金材料1b是与构成外周部14的第一合金材料1a相比强度较高的、尤其拉伸强度较大的材料。
[0031] 作为轴部2的材料，可以利用第一合金材料1a与第二合金材料1b的复合材料。
[0032] 作为第一合金材料1a和第二合金材料1b，可以使用以同一元素为主成分的两种合金。例如，可以使用两种铝基合金。
[0033] 作为第一合金材料1a，可以使用1000系列或6000系列的铝基合金。例如，作为第一合金材料1a，可以使用JIS标准(日本工业标准)A6063。此外，还可以使用JIS标准A6056。这些铝基合金是强度较高、耐腐蚀性和耐应力腐蚀性优异、且比较轻量的合金。
[0034] 作为第二合金材料1b，可以使用2000系列或7000系列的铝基合金。例如，作为第二合金材料1b，可以使用JIS标准A2618、A2024。其是具有较高的拉伸强度且比较轻量的高强度铝基合金。尤其，相比于作为第一合金材料1a的铝基合金，具有较高的拉伸强度。
[0035] 此外，作为第一合金材料1a和第二合金材料1b，也可以使用以不同元素为主成分的两种合金。
[0036] 在轴部2的内周侧存在主体部12，外周部14覆盖其外周部分。外周部14并不需要完全覆盖主体部12，例如，如图2所示，在头部3的一部分和头部3的相反侧的轴部2的端部，可以显露。
[0037] 图3是紧固部件1的C-C截面的示意图(轴部2的中心轴向视截面图)。如图3所示，外周部14的壁厚，根据轴部2的周向上的位置而不同。外周部14具有最大壁厚部分，而且在相对于轴部2的中心轴位于最大壁厚部分的相反侧(大致180度相反侧的部分)的区域，具有最小壁厚部分。即，外周部14以相对于主体部12向径向外侧偏心的状态，构成主体部12的外周部分。
[0038] 这里，“外周部14相对于主体部12偏心”是指如下状态：从轴部2的沿中心轴向的截面视角观察，外周部14的虚拟中心轴与主体部12的同样虚拟中心轴的位置彼此偏离而不一致。
[0039] 图4是图2中的区域A(最大壁厚部分)的放大图。如图4所示，螺纹部22的螺纹牙21中，至少其牙顶部21a由外周部14构成。也就是说，螺纹牙21的牙顶部21a由第一合金材料1a构成。最大壁厚部分的第一合金材料1a的壁厚，至少在包含牙顶部21a的螺纹牙21处，为最大壁厚T1。
[0040] 螺纹牙21的牙根侧由主体部12构成。也就是说，螺纹牙21的牙根侧由第二合金材料1b构成。螺纹部22的牙底部21b由外周部14较薄地覆盖，主体部12没有显露。即，牙底部21b由作为外周部14的第一合金材料1a构成。
[0041] 图5是图2中的区域B(最小壁厚部分)的放大图。最小壁厚部分在同一螺纹牙21中相对于轴部2的中心轴形成在最大壁厚部分的相反侧(大致180度相反侧的部分)。如图5所示，位于最小壁厚部分的螺纹牙21中，至少其牙顶部21a由外周部14构成。也就是说，该部分的螺纹牙21的牙顶部21a由第一合金材料1a构成。最小壁厚部分的第一合金材料1a的壁厚，至少在包含牙顶部21a的螺纹牙21中，为最小壁厚T2(
[0042] 螺纹牙21的牙根侧由主体部12构成。即，螺纹牙21的牙根侧由第二合金材料1b构成。螺纹部22的牙底部21b由外周部14较薄地覆盖，主体部12没有显露。也就是说，牙底部21b由作为外周部14的第一合金材料1a构成。
[0043] 如上所述，在紧固部件1的螺纹部22，由第一合金材料1a构成的外周部14在一个螺纹牙21中具有最大壁厚T1和最小壁厚T2。即，由第一合金材料1a构成的外周部14，在一个螺纹牙21中具有相对于主体部12向径向外侧偏心的厚壁部23和薄壁部24。
[0044] 外周部14具有的最大壁厚部分(厚壁部23)和最小壁厚部分(薄壁部24)不限于一处，而可以在一个螺纹牙21中设有多处。此外，外周部14具有的最大壁厚部分(厚壁部23)和最小壁厚部分(薄壁部24)，没有必要设于螺纹部22中的所有螺纹牙21，仅设于部分螺纹牙21也可以。此外，进一步地，外周部14具有的最大壁厚部分(厚壁部23)和最小壁厚部分(薄壁部24)可以不位于相互成180度的相反侧。
[0045] 对上述的本发明实施方式1的紧固部件1的作用和效果进行说明。将紧固部件1紧固连接在对方部件时，螺纹部22的螺纹牙21与对方部件结合而被紧固连接。此时，在厚壁部23中，第一合金材料1a所占的部分比其它外周部多，而在薄壁部24中，第一合金材料1a所占的部分比其它外周部少。即，强度不同的两种材料改变其构成比例而存在于厚壁部23和薄壁部24。其结果，在厚壁部23和薄壁部24，轴向负荷(负载能力)的分布不均匀，斜向负荷作用于轴部2的中心轴，因此与对方部件牢固地结合，可实现有效的防松。
[0046] 此外，由于在紧固部件1的轴部2中，外周部14由第一合金材料1a构成，主体部12由第二合金材料1b构成，因此在紧固部件整体上，能够将使用的材料根据所需的强度和特性而优化，并实现轻量化。
[0047] 此外，厚壁部23和薄壁部24是通过使外周部14相对于轴部2的中心轴偏心来形成的，因此能够更为简便的制造紧固部件1。
[0048] 而且，厚壁部23和薄壁部24相对于轴部2的中心轴位于相反侧(大致180度相反侧的部分)的区域，因此能够有效地产生相对于中心轴的斜向负荷，可实现更牢固的紧固连接。
[0049] 还有，构成外周部14的第一合金材料1a即1000系列或6000系列的铝基合金，其耐腐蚀性和耐应力腐蚀性优异，因此，尤其将包含螺纹牙21的轴部2用这些材料覆盖，就能够进一步提高作为紧固部件的可靠性。此外，铝基合金较为轻量，因而能够使紧固部件1进一步轻量化。
[0050] 下面，对上述紧固部件1的具体结构的示例进行说明。作为具体的结构示例，制作下述的实施例1、实施例2和现有例。
[0051] 实施例1
[0052] 本实施例的紧固部件1(螺栓)以如下方式制作：对轴部2的主体部12使用JIS标准A2618并使用JIS标准A6063覆盖其外周部分的棒状复合材料，进行冷镦工序、热处理工序之后，通过辗牙工序形成螺纹部22。螺栓尺寸为M8×50。
[0053] 图6是实施例1的螺栓的包含中心轴的截面的X射线CT扫描照片。一部分螺纹牙21的由JIS标准A6063形成的外周部14的壁厚为607微米，而相对于中心轴位于其相反侧的外周部14的壁厚为680微米。
[0054] 实施例2
[0055] 本实施例的紧固部件1(螺栓)除了改变复合材料的外周部分的厚度以外，与实施例1同样制作。
[0056] 图7是实施例2的螺栓的包含中心轴的截面的X射线CT扫描照片。一部分螺纹牙21的由A6063形成的外周部14的壁厚为370微米，而相对于中心轴位于其相反侧的外周部14的壁厚为318微米。
[0057] 现有例
[0058] 现有例的紧固部件(螺栓)除了仅使用JIS标准A2618材料来形成轴部2和头部3以外，与实施例1同样制作。
[0059] 图8表示实施例1和实施例2的螺栓的容克振动测试结果。该容克振动测试根据紧固件防松振动测试标准DIN25201-4而实施。由图8显然可知，实施例1和实施例2的螺栓与现有例的螺栓相比，即使负荷振动次数增加也都维持较高的轴力。还可知，现有例的螺栓随着负荷振动次数的增加，其轴力逐渐降低，相对于此，实施例1和实施例2的螺栓可保持一定的轴力。这样，实施例1和实施例2的螺栓作为紧固部件1表现出较高的可靠性。
[0060] 实施方式2
[0061] 下面，对实施方式2的紧固部件进行说明。其中，对与实施方式1的紧固部件1共同的结构要素的部分附加同一符号，并省略其说明。如图9和图10所示，主体部12的外周具有与螺纹牙21对应的凸形形状。而外周部14的牙根侧呈与主体部12的外周的凸形形状对应的凹形形状。也就是说，主体部12的外周的一部分进入螺纹牙21的内侧。
[0062] 图9是最大壁厚部分的放大图。如图9所示，螺纹部22的螺纹牙21中，至少其牙顶部21a由外周部14构成。即，螺纹牙21的牙顶部21a是由第一合金材料1a构成的。最大壁厚部分的第一合金材料1a的壁厚，至少在包含其牙顶部21a的螺纹牙21处，为最大壁厚T3。这里，本实施方式2的第一合金材料1a的壁厚是指主体部12的凸形形状的顶部与螺纹牙21的牙顶部之间的距离。
[0063] 螺纹牙21的牙根侧由主体部12构成。即，螺纹牙21的牙根侧，由于存在主体部外周的凸部，因此其一部分由第二合金材料1b构成，除此之外的部分由第一合金材料1a构成。螺纹部22的牙底部21b也由外周部14构成，主体部12没有显露。即，牙底部21b是由第一合金材料1a构成的。
[0064] 图10是最小壁厚部分的放大图。最小壁厚部分在同一螺纹牙21中，相对于轴部2的中心轴形成在最大壁厚部分的相反侧(大致180度相反侧的部分)。如图10所示，最小壁厚部分处的螺纹牙21中，至少其牙顶部21a由外周部14构成。即，该部分的螺纹牙21的牙顶部21a是由第一合金材料1a构成的。此外，主体部12的外周更深地进入螺纹牙21的内侧，主体部12的外周的凸形形状的高度比最大壁厚部分高。因此，最小壁厚部的第一合金材料1a的壁厚，至少在包含其牙顶部21a的螺纹牙21处，为最小壁厚T4(
[0065] 螺纹牙21的牙根侧由主体部12构成。螺纹牙21的牙根侧是由第二合金材料1b构成的。螺纹部22的牙底部21b也由外周部14构成，主体部12没有显露。即，牙底部21b是由第一合金材料1a构成的。
[0066] 如上所述，在紧固部件1的螺纹部22，由第一合金材料1a构成的外周部14在一个螺纹牙21中具有最大壁厚T1和最小壁厚T2。即，由第一合金材料1a构成的外周部14具有相对于一个螺纹牙21主体部12向径向外侧偏心的厚壁部23和薄壁部24。
[0067] 外周部14具有的最大壁厚部分(厚壁部23)并不限于一处，而可以在一个螺纹牙21中设有多处。此外，外周部14具有的最大壁厚部分(厚壁部23)和最小壁厚部分(薄壁部24)，没有必要设于螺纹部22中的所有螺纹牙21，仅设于部分螺纹牙21也可以。
[0068] 实施方式3
[0069] 下面，对实施方式3的紧固部件进行说明。其中，对与实施方式1或实施方式2的紧固部件1共同的部分附加同一符号，并省略其说明。图11是表示本发明实施方式3的紧固部件的结构的俯视图。图12是图11的D-D线截面图。紧固部件101是螺母(内螺纹部件的一种)，其呈中空圆柱状，在形成于中心部的孔的内表面上形成有螺纹牙201。紧固部件101的内周面设有螺纹部202，形成有多个螺纹牙201。紧固部件101的形状并不限于六角螺母形状，也可以是法兰螺母、盖形螺母等其它形状。
[0070] 紧固部件101由互不相同的两种合金、即第一合金材料11a和第二合金材料11b构成。第一合金材料11a构成内周部104，其覆盖螺纹牙201的表面。第二合金材料11b构成主体部102，其为紧固部件的外周部分。例如，第一合金材料11a是与第一合金材料1b相同的材料，第二合金材料11b是与第二合金材料1b相同的材料。
[0071] 在紧固部件101的外周侧，存在主体部102，形成于其中心部的孔的内表面由内周部104覆盖。螺纹部202的牙顶部201a和牙底部201b由内周部104覆盖，主体部102(第二合金材料11b)没有显露。内周部104并不需要完全覆盖主体部102。
[0072] 内周部104(第一合金材料11a)的壁厚，根据其在形成于中心部的孔的周向位置而不同。内周部104在包含螺纹牙201的牙顶部21a的同一螺纹牙21中，具有最大壁厚部分(厚壁部203)、以及相对于形成在中心部的孔的中心轴位于其相反侧(大致180度相反的部分)的区域的最小壁厚部分(薄壁部204)。即，内周部104以其周向的一部分相对于主体部102向径向内侧偏心的状态，覆盖主体部102的表面。
[0073] 以上，说明了用于实施本发明的方式，但本发明不限于这些实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够以各种方式实施。例如，紧固部件也可以是螺栓以外的外螺纹件，即螺钉或自攻螺丝。
[0075] 如上所述，本发明涉及的紧固部件可实现紧固部件的轻量化，同时降低发生松动，适于提高作为紧固结构的可靠性和耐久性。
[0076] 符号说明
[0077] 1、101 紧固部件
[0078] 1a、11a 第一合金材料
[0079] 1b、11b 第二合金材料
[0080] 12、102 主体部
[0081] 14 外周部
[0082] 104 内周部
[0083] 2 轴部
[0084] 3 头部
[0085] 21、201 螺纹牙
[0086] 21a、201a 牙顶部
[0087] 21b、201b 牙底部
[0088] 22、202 螺纹部
[0089] 23、203 厚壁部
[0090] 24、204 薄壁部
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