緊固件的結構、具有該結構的螺栓和螺母及其製造方法
2023-12-02 01:58:11 2
專利名稱:緊固件的結構、具有該結構的螺栓和螺母及其製造方法
技術領域:
本發明涉及鎖緊螺栓,鎖緊螺母的鎖緊緊固件的結構,該鎖緊緊固件與螺紋螺合,將被緊固部件緊固,並且可防止振動等的外力作用於被緊固部件,螺紋上時的螺接力,緊固力的降低,本發明還涉及採用該結構的鎖緊螺母及其製造方法,以及鎖緊螺栓及其製造方法。
背景技術:
在過去,在機動車,飛機,電車等的運輸設備,各種的產業機械,機器,傳送管線,電力等的輸電裝置等中的各種部分的緊固中,較高頻率地採用螺栓,螺母的緊固件,另外,用於緊固的機械部件佔有較高的重要度。
但是,在過去,由於作用於所緊固的被緊固部件,緊固件上的振動等的外力的作用,已螺合的緊固件鬆弛,螺接力,緊固力降低,被緊固部件的緊固部鬆弛,緊固件脫開,為了杜絕在今後出現這樣的故障,提高安全性,人們希望提供即使在作用有振動等的外力的情況下,仍不鬆弛的螺栓,螺母的緊固件。
由此,近年來,為了防止螺栓,螺母相對螺母,螺栓的螺紋鬆弛,人們開發了各種鎖緊螺栓,鎖緊螺母,特別是在日本第37114/1982號,第109915/1996號,第280239/1997號,第37130/1999號發明專利申請公開公報文獻和日本第89016/1982號,第69517/1986號實用新型專利申請公開公報文獻中,公開了各種鎖緊螺栓。這些鎖緊螺栓為在螺紋牙的側面,支承面上形成鬆弛防止用的止轉部,使其變形,增加摩擦力的類型等,在一旦螺合後,難於拆下,缺乏反覆使用性。
作為具有反覆使用性的鎖緊螺栓,比如,在日本第36116/1992號實用新型專利申請公開公報文獻(下面稱為文獻A)中,公開了一種「帶鎖緊部的螺栓,該螺栓包括主螺栓;可變螺紋,該可變螺紋按照下述方式設置,該方式為在上述主螺栓的端部的杆端,形成與螺紋部等徑,等螺距的外螺紋,其不可旋轉,而可沿軸向移動;調整杆,該調整杆穿過上述主螺栓和可變螺紋的軸心部,通過相對上述主螺紋部,沿軸向正反向轉動,使上述可變螺紋可相對上述主螺栓的螺紋部,沿軸向進行離合移動」。
另外,作為鎖緊螺母,在日本第26851/1987號實用新型專利申請公開公報文獻(下面稱為文獻B)中,公開了一種「鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母包括環狀凹部,該環狀凹部按照大於內螺紋的根徑的直徑形成於在軸向兩端面具有內螺紋的內周面上;第1內螺紋和第2內螺紋,該第1內螺紋和第2內螺紋由上述環狀凹部劃分;環狀槽,該環狀槽按照大於內螺紋的根徑的直徑形成於上述兩端面中的一端面上;中間部和周邊部,該中間部和周邊部由上述環狀槽劃分,使上述中間部按照內螺紋的1/3~1/2的螺距,沿軸向相對上述周邊部移動,從而將上述第1內螺紋和第2內螺紋的相位相互錯開」。
發明內容
但是,在上述已有技術中,具有以下這樣的課題。
(1)在文獻A描述的技術,由於部件數量較多,結構複雜,故具有製造上要求較多工時,生產性缺乏的課題。
(2)由於部件數量較多,所螺合的螺紋部較多,故具有容易產生螺紋面的咬住,磨耗,容易破損的課題。
(3)如果使調整杆沿規定方向旋轉,則將可變螺紋朝向軸向的外側按壓,則可變螺紋與主螺栓的螺紋部離開,螺紋部和可變螺紋的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸,進行鎖緊,但是將調整杆與可變螺紋螺合的螺紋部容易鬆弛,在其鬆弛的場合,螺紋部和可變螺紋與內螺紋壓力接觸的力變小,其結果是,具有主螺栓容易相對內螺紋鬆弛的課題。
(4)在進行緊固作業的場合,如果在將主螺栓緊固在內螺紋上後,使調整杆沿規定方向旋轉,不將可變螺紋朝向軸向外側按壓,則不能夠實現鎖緊,具有要求作業工時,缺乏緊固作業性的課題。
(5)具有下述課題,即,在螺接時,必須通過鎖緊機構,施加非常大的力,從而將內螺紋的螺紋牙破壞。
(6)在文獻B公開的技術中,由於第1內螺紋按照超前第2內螺紋的1/3~1/2的螺距而錯開的方式形成,故將鎖緊螺母的螺紋部緊固於螺栓的螺紋部上時的扭矩較大,難於進行緊固作業,顯著缺乏作業性。另外,即使在能夠緊固的情況下,鎖緊螺母的螺紋部齧入螺栓的螺紋部中,緊固所必需的力變大,缺乏緊固作業性,此外,在緊固時,使鎖緊螺母,螺栓的螺紋部損傷,在使用時,容易產生因過度磨損而咬住的情況,反覆使用性缺乏。還有,由於螺紋部的螺距,角度等的誤差,在通過螺母,螺栓緊固時,螺紋牙側面之間的壓力接觸不充分,無法獲得預定的扭矩,無法實現緊固,缺乏安全性。
本發明是針對上述過去的課題而提出的,本發明的目的在於提供一種鎖緊螺栓,鎖緊螺母的鎖緊緊固件的結構,其可防止外力作用於被緊固部件等上時的螺接力的降低,可半永久性地保持較高的緊固力,可顯著地提高被緊固部件的緊固部的安全性。
另外,本發明的目的在於提供一種鎖緊螺栓,該鎖緊螺栓的結構簡單,生產性優良,可防止外力作用於被緊固部件,螺母等上時的螺接力的降低,可半永久性地保持較高的緊固力,可顯著地提高被緊固部件的緊固部的安全性。而且,優於鎖緊作業性,進而優於反覆使用性。
此外,本發明的目的在於提供一種鎖緊螺栓的製造方法,該方法簡便,作業性優良,生產性優良,另外可靠性優良。
還有,本發明的目的在於提供一種鎖緊螺母,該鎖緊螺母的結構簡單,生產性優良,可防止外力作用於被緊固部件,螺栓等上時的螺接力的降低,可半永久性地保持較高的緊固力,可顯著地提高被緊固部件的緊固部的安全性,另外緊固作業性也優良,此外反覆使用性優良。
再有,本發明的目的在於提供一種鎖緊螺母的製造方法,該方法簡便,作業性優良,生產性優良,另外可靠性優良。
為了解決上述已有的課題,本發明的鎖緊緊固件的結構,具有該結構的鎖緊螺栓及其製造方法,以及具有該結構的鎖緊螺母及其製造方法具有下述的方案。
本發明第1方案所述的鎖緊緊固件的結構具有下述方案,其中,該鎖緊緊固件指與螺紋螺合,將被緊固部件緊固的鎖緊螺栓,鎖緊螺母,其包括緊固件主體;主螺紋部,該主螺紋部形成於該緊固件主體上;副螺紋部,該副螺紋部中的,相對上述主螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副螺紋部按照與上述主螺紋部同軸的方式形成。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)由於在與螺紋擰緊的鎖緊緊固件中,副螺紋部相對主螺紋部的相位以規定量變化,故通過該擰緊力而產生的壓接力的主螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,由於因該壓接力與螺紋的螺紋升角等而產生的扭矩的方向在主螺紋部和副螺紋部是相反的,這樣,如果在螺紋,被緊固部件等上有作用振動等的外力,相對螺紋,施加主螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊緊固件相對螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
在這裡,螺紋採用外螺紋,內螺紋。
副螺紋部採用按照與主外螺紋部,主內螺紋部的主螺紋部相同的螺距而形成的副外螺紋部,副內螺紋部。
對應於副螺紋部相對主螺紋部的相位小於24°的情況,具有下述傾向,即,因螺紋與主螺紋部等的加工精度的誤差造成的晃動,彈性變形量很小,通過主螺紋部和副螺紋部,在螺紋上獲得的反作用力變小,螺紋的螺接力降低,如果上述相位在72~90°的範圍,具有下述傾向,即,在緊固前的扭矩(空扭矩)較大,作業性降低,在使用時容易產生因過度磨損而咬住的情況。對應於上述相位大於90°的情況,具有下述傾向,即,在緊固時,主螺紋部,副螺紋部容易齧入螺紋中,緊固所必需的力較大,缺乏緊固作業性,另外在緊固時,容易使主螺紋部,副螺紋部損傷,反覆使用性降低,由此,最好不採用該方式。特別是,如果副螺紋部相對主螺紋部的相位小於12°,或大於100°,則這些傾向顯著,由此,這些方式是不好的。
另外,副螺紋部的相位也可在主螺紋部側,與主螺紋部相反一側中的任何一側變化。其原因在於在任意的場合,在緊固時產生的壓接力的主螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向可相差180°。
最好,在主螺紋部與副螺紋部之間,形成環狀槽部,該環狀槽部按照與主螺紋部的根底相同,或比其深的尺寸形成,將主螺紋部與副螺紋部間隔開。之所以這樣,其原因在於在將主螺紋部,副螺紋部與螺紋螺接時,難於卡住,可順利地實現螺接。環狀槽部採用螺栓環狀槽部,螺母環狀槽部,該螺栓環狀槽部,螺母環狀槽部按照與主螺紋部的螺紋根部相同,或比其深的環狀,形成於緊固件主體上。
本發明第2方案所述的鎖緊螺栓包括下述方案,其中,該鎖緊螺栓具有與內螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,鎖緊緊固件的結構,該鎖緊螺栓包括螺栓前端部,該螺栓前端部按照與螺杆部同軸的方式,形成於上述螺杆部的前端部上;主外螺紋部,該主外螺紋部形成上述螺杆部的外周上;螺栓環狀槽部,該螺栓環狀槽部按照與上述主外螺紋部的螺紋根部相同的,或比其深的環狀形成於上述螺栓前端部中的螺杆部側的外周;副外螺紋部,該副外螺紋部中的,相對上述主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副外螺紋部形成於上述螺栓前端部的外周。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)由於在與內螺紋擰緊的鎖緊螺栓中,副外螺紋部相對主外螺紋部的相位以規定量變化,故通過該擰緊力而產生的壓接力的主外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,由於因該壓接力與螺紋的螺紋升角等而產生的扭矩的方向在主外螺紋部和副外螺紋部是相反的,這樣,如果在螺母,被緊固部件等上作用有振動等的外力,相對內螺紋,施加主外螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副外螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺栓相對內螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)由於具有下述副外螺紋部,該副外螺紋部按照其相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於螺栓前端部的外周上,故在緊固被緊固部件時,通過將鎖緊螺栓與內螺紋螺合,產生下述反作用力,該反作用力包括副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,與主外螺紋部沿副外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與主外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力與主外螺紋部沿與副外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力,由此可在主外螺紋部和副外螺紋部與內螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可確實防止因振動等的作用,主外螺紋部等相對內螺紋,鬆弛的螺接力降低的情況。
(3)如果對內螺紋,作用將鎖緊螺栓擰緊的緊固力,由於鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主外螺紋部和副外螺紋部更加牢固地與內螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺栓與內螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺栓相對內螺紋,鬆弛的情況。
(4)即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,通過因副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與主外螺紋部相反一側的方向按壓內螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺栓與內螺紋脫開的情況,即使在用于振動劇烈的機動車,橋梁等的場合,仍可防止螺栓,螺母的脫落的掉落事故。
(5)由於與內螺紋螺合的鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋而變形,在由此產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主外螺紋部和副外螺紋部牢固地與內螺紋緊密貼合,故可在彈性變形內,吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺栓,螺母等的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一內螺紋,則在將暫時螺合的鎖緊螺栓拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)由於具有按照與主外螺紋部的根底相同,或比其大的深度而形成的螺栓環狀槽部,故在將主外螺紋部與內螺紋螺接時,可順利地實現螺接,並且可容易產生壓縮變形,拉伸變形,使設計的自由度增加,並且在壓縮變形時,可防止主外螺紋部等壓屈的情況。
在這裡,螺栓前端部採用下述形式,其中,其按照與螺杆部成整體成形,或通過焊接等方式與螺杆部固定,與螺杆部同軸的方式形成於螺杆部的前端部上,該螺栓前端部具有按照與螺杆部的外周相同的外徑形成的外周。螺栓前端部的長度按照下述長度形成,該長度可實現用於確實將主螺紋部與副螺紋部與內螺紋螺接所必需的咬合。
可在與螺栓前端部相反一側的螺杆部上,形成螺栓頭,該螺栓頭呈六角頭螺栓這樣的六稜柱狀等的多邊形狀,在帶六邊形孔的螺栓這樣的,頂面具有六邊形孔等的孔部的圓柱狀,吊環螺栓這樣的圈狀等。另外,可採用雙頭螺栓,拉杆螺栓等這樣的,不具有螺栓頭的,形成有螺紋部的類型,基礎螺栓等這樣的,呈L形,J形等的形狀的類型。
主外螺紋部對應於鎖緊螺栓所螺接的內螺紋,按照米制螺紋,英制螺紋等的三角螺紋狀,梯形螺紋狀等,並且按照與內螺紋相對應的螺距,形成於螺杆部的外周。除了1條螺紋以外,也可形成2條至複數條的多條螺紋。另外,主外螺紋部的長度對應於螺杆部,螺栓前端部的材質,主外螺紋部所螺接的內螺紋的材質等因素按照下述長度形成,該長度可獲得與內螺紋的螺接所必需的嚙合。
螺栓環狀槽部採用下述形式,其中,其按照與螺杆部的軸心基本相垂直,或斜交的方式形成,呈與主外螺紋部的螺紋根部相同,或比其深的環狀形成於螺栓前端部的外周,將主外螺紋部與副外螺紋部分離。特別是最好採用下述形式,其中,螺栓環狀槽部按照比主外螺紋部的螺紋根部深的方式形成,螺栓前端部的厚度減小。採用該方式的原因在於容易發生彈性變形。如果螺栓環狀槽部按照與主外螺紋部的螺紋根部相同的深度形成,由於螺栓環狀槽部處的螺栓前端部的機械強度增加,難於伸長,故具有容易將內螺紋,主外螺紋部的螺紋牙壓壞的傾向。
另外,在螺栓環狀槽部按照與螺杆部的軸心斜交的方式形成的場合,可按照基本上與主外螺紋部的螺紋升角平行的角度形成。由此,內螺紋可在不產生齧入的情況下與通過主外螺紋部與螺栓環狀槽部分離而形成的副外螺紋部螺接。
副外螺紋部通過螺栓環狀槽部,與主外螺紋部分離開,按照與主外螺紋部相同的螺距,並且其相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於上述螺栓前端部的外周上。
對應於副外螺紋部相對主外螺紋部的相位小於24°的情況,具有下述傾向,即,因內螺紋與鎖緊螺栓中的主外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,彈性變形量很小,通過主外螺紋部和副外螺紋部,在內螺紋上獲得的反作用力變小,鎖緊螺栓與內螺紋的螺接力降低,如果上述相位在72~90°的範圍,具有下述傾向,即,在緊固前的扭矩較大,作業性降低,在使用時容易產生因過度磨損而咬住的情況。對應於上述相位大於90°的情況,具有下述傾向,即,在緊固時,鎖緊螺栓中的螺紋部容易齧入內螺紋中,緊固所必需的力較大,缺乏緊固作業性,另外在緊固時,容易使鎖緊螺栓,螺母等的螺紋部損傷,反覆使用性降低,由此,最好不採用該方式。特別是,如果副外螺紋部相對所螺合的內螺紋的相位小於12°,或大於100,則這些傾向顯著,由此,這些方式均是不好的。
另外,副外螺紋部的相位也可在主外螺紋部側,與主外螺紋部相反一側中的任何一側變化。其原因在於在任意的場合,在緊固時產生的壓接力的主外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向可相差180°。
副外螺紋部的形狀,條數與主外螺紋部的相同。
內螺紋可採用植設於螺母的中心部,機械部件等上的形式,螺設於板狀,塊狀等的結構物的規定部上的形式等。
本發明第3方案所述的發明具有下述方案,其涉及第2方案的鎖緊螺栓,上述螺栓前端部具有前端凹部,該前端凹部在上述螺栓前端部的軸中心處,從上述螺栓前端部的前端,至少延伸到上述螺栓環狀槽部處。
通過上述方案,除了具有通過第2方案獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)通過前端凹部,減小螺栓環狀槽部的根部的厚度,使彈力,彎曲應力等的機械強度達到適合值,獲得對應於螺紋部的反作用力,可防止螺紋部的損傷,難於鬆弛。
在這裡,前端凹部採用下述形式,其中,其按照對應於螺栓的直徑的大小,或螺栓環狀槽部的寬度的寬窄,在螺栓前端部的軸中心處,從螺栓前端部的前端,到螺栓環狀槽部的一部分,跨過螺栓環狀槽部的方式形成。比如,在螺栓環狀槽部的寬度較大的場合,前端凹部也可延伸到螺栓環狀槽部的寬度的中間部附近,另外,在該寬度較小的場合,在該寬度的至少整個範圍內,開設前端凹部。特別是在前端凹部在螺栓環狀槽部的整個範圍內形成的場合,由於形成較長的,減薄的螺栓環狀槽部的杆部,可容易實現彈性變形,故適合採用該方式。
另外,也可形成較大直徑的凹部,在該凹部中,增加與螺栓環狀槽部相對應的前端凹部的內徑。同樣通過形成較大直徑的凹部,也可使螺栓環狀槽部處的螺栓前端部的厚度減小到規定厚度,可容易實現螺栓前端部的彈性變形。此外,前端凹部,較大直徑凹部也可跨過形成於螺栓前端部上的螺栓環狀槽部,而形成於螺杆部的一部分上。
本發明的第4方案所述的發明具有下述方案,其涉及第3方案所述的鎖緊螺栓,上述螺栓環狀槽部處的螺栓前端部包括螺栓彈性部,該螺栓彈性部沿軸向發生壓縮,或拉伸變形。
通過該方案,除了具有通過第3方案獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於具有使螺栓環狀槽部處的螺栓前端部發生壓縮,或拉伸變形的螺栓彈性部,故通過因所螺合的內螺紋產生的副外螺紋部等的彈性變形,以及因所螺合的內螺紋產生的螺栓彈性部的伸長,或收縮,可吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且通過螺栓彈性部的彈力,可進一步增加在外螺紋部產生的反作用力,可更加確實地防止鎖緊螺栓相對內螺紋,產生鬆弛。
(2)由於在按照同一螺距,同一相位,形成主外螺紋部與副外螺紋部後,可容易使通過螺栓環狀槽部發生壓縮,拉伸變形,使主外螺紋部與副外螺紋部的相位錯開,故容易製造,生產性優良。
本發明的第5方案所述的發明具有下述方案,其涉及第4方案所述的鎖緊螺栓,當由P表示主外螺紋部的螺距的值時,上述螺栓環狀槽部的軸向的變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
通過該方案,除了具有通過第4方案獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於按照變形量α,使螺栓環狀槽部發生變形,可確實使副外螺紋部相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故製品產量較高,生產性優良。
(2)由於可通過改變n的值,使螺栓環狀槽部為規定的變形量,故當螺栓環狀槽部的變形在彈性極限內,則可改變螺栓彈性部的彈力,使螺栓彈性部的位移與反作用力之間的關係實現穩定,所獲得的反作用力的誤差很小,穩定性優良。
在這裡,最好,螺栓環狀槽部的變形量α採用從變形前的軸向的螺栓環狀槽部的長度L2中,扣除變形後的軸向的螺栓環狀槽部的長度(L2-L1),當由P表示主外螺紋部的螺距的值時,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。對應於螺栓環狀槽部的變形量小於(n+1/15)P,或大於(n-1/5)P的情況,具有下述傾向,即,難於吸收螺母等的內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,彈性變形量很小,通過主外螺紋部與副外螺紋部,在內螺紋上獲得的反作用力變小,鎖緊螺栓與內螺紋的螺接力降低,如果上述變形量處於(n+1/5)P~(n+1/4)P的範圍,則具有下述傾向,即,緊固前的扭矩增加,作業性降低,並且在使用時容易產生因過度磨損而咬住的情況。對應於上述變形量大於(n+1/4)P,或小於(n-1/4)P的情況,具有下述傾向,即,在緊固時,鎖緊螺栓中的外螺紋部容易齧入到內螺紋部中,緊固所必需的力增加,緊固作業性缺乏,另外在緊固時,容易使鎖緊螺栓,內螺紋損傷,反覆使用性降低,故最好不採用這些方式。特別是,如果螺栓環狀槽部的變形量小於(n+1/30)P,或大於(n-1/30)P,或者大於(n+5/18)P,或小於(n-5/18)P,則這些傾向顯著,故這些方式是不好的。
N採用0以上的整數。如果以變形量α=(n+1/30)P的場合為實施例進行描述,則在α=nP+1/30·P,n為整數的場合,因變形量nP,相位不發生偏離,其原因在於因超過該值而產生的變形量1/30·P,產生相位偏離。另外,n適合0~4的範圍內,最好在1~3的範圍內。當n為0時,由於螺栓環狀槽部的變形量變小,故具有下述傾向,即,螺栓彈性部的彈力增加,因螺栓彈性部的微小的位移而產生的反作用力的值顯著不同,誤差較大,缺乏穩定性,對應於n大於3的情況,具有下述傾向,即,螺栓環狀槽部的變形量變大,螺栓彈性部的彈力變小,因螺栓彈性部的位移而產生的反作用力變小,由此這些方式均是不好的。特別是,當n大於4時,該傾向顯著,故最好不採用該方式。
壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度L2在(a)P表示主外螺紋部的螺距的值,A表示螺栓環狀槽部的外徑,B表示前端凹部的內徑時,適合在P≤L2≤5P+A-B的範圍內,或在(b)L1表示壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向長度,θ1表示螺栓彈性部相對軸向的變形角度時,適合採用L2=L1/cosθ1的關係(其中,10°≤θ1≤75°)。
由此,獲得以下這樣的作用。
(1)由於壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度在規定範圍內,故使螺栓環狀槽部的壓曲載荷為適合值,可容易通過壓縮變形,使副外螺紋部的相位在規定範圍內變化,生產性優良,並且穩定性優良。
(2)由於壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度在規定範圍內,故在已發生壓縮變形的場合,可將螺栓彈性部接納於螺栓環狀槽部內部,所形成的螺栓彈性部的大小等的自由度優良。
(3)如果螺栓彈性部的變形角度θ1在規定範圍內,則獲得螺栓彈性部的適合的彈力,並且螺栓彈性部的位移與反作用力之間的關係實現穩定,所獲得的反作用力的誤差小,穩定性優良。
在這裡,當P表示主外螺紋部的螺距的大小,A表示螺栓環狀槽部的外徑,B表示前端凹部的內徑時,壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度L2適合在P≤L2≤5P+A-B的範圍內。對應於壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度小於主外螺紋部的1個螺距的值P的情況,具有下述傾向,即,螺栓環狀槽部處的螺栓前端部的機械強度變大,為了使螺栓環狀槽部發生壓縮變形,要求較大的荷載,加壓設備等的設備負荷變大,螺栓環狀槽部以外的副外螺紋部等也容易發生變形,副外螺紋部等的螺距變小,副外螺紋部容易齧入到螺母等的內螺紋中,另外,具有無法增加變形量α,難於提高穩定性的傾向,對應於大於5P+A-B的情況,具有下述傾向,即,壓曲載荷變小,穩定性降低,主外螺紋部與副外螺紋部的軸容易發生偏離,內螺紋難於與副外螺紋部,主外螺紋部螺接,另外,副外螺紋部的機械強度變小,容易發生疲勞,由此,長期可靠性降低,這樣最好不採用這些方式。
還有,壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度L2在L1表示壓縮變形後的螺栓環狀槽部的軸向長度,θ1表示螺栓彈性部相對軸向的變形角度時,適合採用L2=L1/cosθ1的關係(其中,10°≤θ1≤75°)。對應於螺栓彈性部相對軸向的變形角度θ1小於10°的情況,具有下述傾向,即,由於螺栓環狀槽部的變形量變小,故螺栓彈性部的彈力變大,因螺栓彈性部的微小的位移而產生的反作用力的值顯著不同,誤差變大,缺乏穩定性,對應於上述變形角度θ1大於75°的情況,具有下述傾向,即,螺栓環狀槽部的變形量變大,螺栓彈性部的彈力變小,因螺栓彈性部的位移而產生的反作用力變小,由此,最好不採用這些方式。
本發明的第6方案所述的發明具有下述方案,其涉及第2~5方案中任一項所述的鎖緊螺栓,上述螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積為上述螺杆部的根底的橫截面積的5~50%。
通過下述方案,除了具有通過第3方案獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於可通過規定螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積,將副外螺紋部施加給內螺紋的反作用力Q設定在規定範圍內,故可將由下述數學公式(1)表示的緊固前的空載扭矩Tq大致抑制在1~50N·m的範圍內,緊固作業性優良。
數學公式1
Tq=Q·d/2·tan(ρ+β)在上述公式中,Tq表示空載扭矩(N·m),Q表示反作用力(N),d表示外螺紋的有效直徑(m),β表示螺紋升角,ρ表示摩擦角。
(2)由於可使螺栓環狀槽部的杆部的厚度在規定值,使機械強度在規定範圍內,故可使螺栓前端部發生變形,容易使副外螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,在螺栓環狀槽部的杆部,容易產生適量的伸長,在與內螺紋螺接時,杆部伸長,由此,難於將內螺紋,副外螺紋部的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
在這裡,在不具有前端凹部的場合,螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積為由螺栓環狀槽部的外緣(外徑)圍繞的面積,在具有前端凹部的場合,其為從由螺栓環狀槽部的外緣(外徑)圍繞的面積中扣除由前端凹部的內緣(內徑)圍繞的面積後的相應面積,最好,上述橫截面積為螺杆部的根底的橫截面積的5~50%。對應於橫截面積小於5%的情況,具有壓曲載荷變小,並且機械強度降低的傾向,對應於橫截面積大於50%的情況,具有下述傾向,即,杆部的壓曲載荷變大,難於伸縮,空載扭矩變大,使螺紋牙側面損傷,或產生因過度磨損而咬住的情況,故最好不採用該方式。
另外,形成前端凹部時的螺栓前端部的副外螺紋部處的厚度(從副外螺紋部的螺紋根部,到前端凹部的內周壁的厚度)對應於螺栓前端部的材質等因素,為獲得與內螺紋連接所必需的機械強度的厚度。
本發明的第7方案所述的鎖緊螺栓的製造方法具有下述方案,該方案涉及下述鎖緊螺栓的製造方法,該鎖緊螺栓具有與內螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該方法包括下述步驟前端凹部形成步驟,其中,在螺杆部的軸中心處,從前端貫穿開孔,形成前端凹部;螺栓環狀槽部形成步驟,其中,在上述螺杆部的前端側的規定部的外周,形成與外螺紋的根底相同,或比其深的螺栓環狀槽部;螺栓彈性部形成步驟,其中,按照與上述螺杆部基本上平行的方式,施加規定荷載達規定時間,當由P表示上述主外螺紋部的螺距的值時,使已在上述螺栓環狀槽部形成步驟中形成的上述螺栓環狀槽部處的螺杆部按照變形量α變形,形成螺栓彈性部,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
通過該方案,獲得以下的作用。
(1)由於可通過使形成有前端凹部的螺栓環狀槽部處的螺杆部變形,容易形成相位錯開的主外螺紋部與副外螺紋部,故容易製造,生產性優良。
(2)由於螺栓環狀槽部處的螺杆部按照變形量α變形,故可確實使副外螺紋部相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,由此,可靠性優良,作業性優良。
在這裡,螺栓環狀槽部形成步驟,前端凹部形成步驟採用下述方式,其中,通過採用車床,銑刀等的切削加工,在形成有外螺紋的螺杆部的外周,螺杆部的前端側,形成螺栓環狀槽部,前端凹部。
如果從螺杆部的軸中心處的前端,貫通開設前端凹部,直至至少位於螺栓環狀槽部處,則既可緊接在螺栓環狀槽部形成步驟後,進行前端凹部形成步驟,也可緊接在前端凹部形成步驟後,進行螺栓環狀槽部形成步驟。
螺栓彈性部形成步驟採用下述方式,即,採用加壓裝置,按照與螺杆部基本平行的方式,施加規定荷載達規定時間。最好,荷載的施加在低溫下進行。採用該方式的原因在於使機械強度提高,獲得較高的尺寸精度。
本發明的第8方案所述的鎖緊螺母具有下述方案,該方案涉及下述鎖緊螺母,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該鎖緊螺母包括螺母主體;延伸部,該延伸部以與上述螺母主體同軸方式延伸設置;主內螺紋部,該主內螺紋部形成於上述螺母主體的內周壁上;螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部按照與上述主內螺紋部的根徑相同,或比其大的直徑,形成於上述延伸部的螺母主體側的內周壁,或上述螺母主體的內周壁上;副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副內螺紋部形成於上述延伸部的內周壁上。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)在與外螺紋擰緊的鎖緊螺母中,由於副內螺紋部相對主內螺紋部的相位按照規定量變化,故由擰緊力產生的壓力接觸力的主內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的方向,與副內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,該壓接力與螺紋的螺紋升角等產生的扭矩的方向在主內螺紋部與副內螺紋部處是相反的,這樣,如果在螺栓,被緊固部件等上作用有振動等的外力,相對外螺紋,施加主內螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副內螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺母相對外螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)由於具有下述副內螺紋部,該副內螺紋部按照其相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於延伸設置於螺母主體的內周壁上,故在緊固被緊固部件時,將鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋螺合,產生下述反作用力,該反作用力包括副內螺紋部沿主內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,與主內螺紋部沿副內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部沿與主內螺紋部相反的一側的方向按壓外螺紋的反作用力與主內螺紋部沿與副內螺紋部相反的一側的方向按壓外螺紋的反作用力,由此可在主內螺紋部和副內螺紋部與外螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可確實防止因振動等的作用,主內螺紋部等相對外螺紋,鬆弛,螺接力降低的情況。
(3)如果對螺栓等的外螺紋,作用將鎖緊螺母擰緊的緊固力,由於鎖緊螺母中的副內螺紋部因螺栓等的外螺紋而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主內螺紋部和副內螺紋部更加牢固地與外螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,鬆弛的情況。
(4)即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,因副內螺紋部沿主內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部沿與主內螺紋部相反一側的方向按壓外螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺母與螺栓等脫開的情況,可防止相對機動車,電車等的振動劇烈的車輛,橋梁等,螺母,螺栓的掉落的掉落事故。
(5)由於與螺栓等的外螺紋螺合的鎖緊螺母中的副內螺紋部因外螺紋而變形,在由此產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主內螺紋部和副內螺紋部牢固地與外螺紋緊密貼合,故可吸收螺栓等的外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺母,螺栓等的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一外螺紋,則在將暫時螺合的鎖緊螺母拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)由於具有按照與主內螺紋部的根徑相同,或比其大的外徑而形成的螺母環狀槽部,故在將副內螺紋部與螺栓等的外螺紋螺接時,可順利地實現螺接,並且可容易產生變形,使設計的自由度增加,可防止壓屈等的情況。
在這裡,螺母主體採用呈四稜柱狀,六稜柱狀等的多邊形螺母狀,圓螺母,帶凸緣的螺母狀等的各種形狀的螺母狀的形式。螺母主體的支承面也可採用以處於同一面上的方式固定於被緊固部件上的形式。
延伸部採用下述形式,其與螺母主體成整體地形成,或單獨地形成於螺母主體的頂面部上,通過焊接等方式固定於螺母主體的頂面部上,按照與螺母主體同軸的方式延伸設置,其外形基本上呈圓形,多邊形等,具有內周壁,該內周壁按照與螺母主體的內周壁處於同一面的方式形成。延伸部的長度對應於延伸部的材質,所螺接的外螺紋的材質等因素,為獲得與外螺紋螺接所必需的嚙合的長度。
主內螺紋部對應於鎖緊螺母所螺接的外螺紋,呈米制螺紋,英制螺紋等的三角螺紋狀,梯形螺紋狀等,並且按照與外螺紋相對應的螺距,形成於螺母主體的內周壁上。還可按照與形成於螺母主體的內周壁上的主內螺紋部保持連續的方式,在延伸部的內周壁上,形成規定長度的主內螺紋部。此外,延伸部的長度對應於螺母主體,延伸部的材質,主內螺紋部所螺接的外螺紋的材質等因素,為獲得與外螺紋螺接所必需的嚙合的長度。螺紋的種類除了採用1條螺紋以外,也可採用2條至複數條的多條螺紋。
螺母環狀槽部採用下述形式,其中,其按照與螺母主體的軸心基本相垂直,或斜交的方式形成,按照與主內螺紋部的根徑相同,或比其大的直徑形成於延伸部的螺母主體側的內周壁,或螺母主體的內周壁上,將主內螺紋部與副內螺紋部分離,使延伸部,螺母主體的厚度減小。
還有,在螺母環狀槽部按照與螺母主體的軸心斜交的方式形成的場合,可按照與主內螺紋部的螺紋升角基本平行的方式形成。由此,外螺紋可在不齧入的情況下,與通過螺母環狀槽部與主內螺紋部分離而形成的副內螺紋部螺接。
副內螺紋部通過螺母環狀槽部,與主內螺紋部分離開,按照與主內螺紋部相同的螺距,並且其相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於上述延伸部的內周壁上。
對應於副內螺紋部相對主內螺紋部的相位小於24°的情況,具有下述傾向,即,因螺栓等的外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,彈性變形量變小,通過主內螺紋部和副內螺紋部,在外螺紋上獲得的反作用力變小,鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋的螺接力降低,如果上述相位在72~90°的範圍內,具有下述傾向,即,在緊固時的扭矩變大,在使用時容易產生因過度磨損而咬住的情況。對應於上述相位大於90°的情況,具有下述傾向,即,在緊固時,鎖緊螺母中的螺紋部容易齧入螺栓的螺紋部中,緊固所必需的力變大,缺乏緊固作業性,另外在緊固時,容易使鎖緊螺母,螺母等的螺紋部損傷,反覆使用性降低,由此,最好不採用該方式。特別是,如果副內螺紋部相對主內螺紋部的相位小於12°,或大於100°,則這些傾向顯著,由此,這些方式均是不好的。
另外,副內螺紋部的相位也可在主內螺紋部側,與主內螺紋部相反一側中的任何一側變化。其原因在於在任意的場合,在緊固時產生的壓接力的主內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向可相差180°。
副內螺紋部的形狀,條數與主內螺紋部的相同。
作為螺栓等部件,可採用六角頭螺栓等的,方頸螺栓等的,具有多邊狀,盤狀等的頭部的螺栓,帶有六邊形孔的螺栓等的,頭部頂面具有孔部的螺栓,基礎螺栓等的,一端埋入的螺栓等這樣的,在一端形成有外螺紋的類型,地腳螺栓,拉杆螺栓等這樣的,在兩端形成有外螺紋的類型。
另外,可在內周壁上形成內螺紋的螺母的內周壁的規定部,形成螺母環狀槽部,將從螺母的支承面到螺母環狀槽部的螺母的一部分作為螺母主體,從螺母環狀槽部到螺母頂面的螺母的一部分作為延伸部,由此,可僅通過按照與軸向基本平行的方式,施加荷載,便形成相對形成在螺母主體上的內螺紋(主內螺紋部)的相位在12~100°的範圍內變化的副內螺紋部(形成在延伸部的內螺紋),可容易,簡單地製造鎖緊螺母。
本發明的第9方案所述的鎖緊螺母具有下述方案,該方案涉及下述鎖緊螺母,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該鎖緊螺母包括螺母主體;延伸部,該延伸部以與上述螺母主體同軸方式延伸設置;主內螺紋部,該主內螺紋部形成於上述螺母主體的內周壁上;外周槽部,該外周槽部沿與上述螺母主體的軸向相垂直的方向,形成於上述延伸部的螺母主體側的外周壁,或上述螺母主體的外周壁上;副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副內螺紋部形成於上述延伸部的內周壁上。
通過該方案,除了具有第8方案所述的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)如果在通過符合JIS,ASME,DIN等的規格的螺母等形成的螺母主體的外周壁上,形成外周槽部,則可僅僅通過按照與軸向基本平行的方式,施加荷載,便形成相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內變化的副內螺紋部,廣泛應用性優良。
在這裡,由於螺母主體,延伸部,主內螺紋部,副內螺紋部為在第8方案中所描述的形式,故省略對其的描述。
外周槽部採用按照主內螺紋部,或副內螺紋部的螺距的1/30以上的寬度形成,最好是1/30~5/18 x n倍(n為自然數)的寬度形成的形式。採用該方式的原因在於當對外周槽部進行壓縮變形時,可使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內變化。
另外,可在內周壁上形成內螺紋的螺母的外周壁的規定部上形成外周槽部,將從螺母的支承面到外周槽部的螺母的一部分作為螺母主體,將從外周槽部到螺母頂面的螺母的一部分作為延伸部。
本發明的第10方案所述的鎖緊螺母具有下述方案,該方案涉及第8方案所述的鎖緊螺母,其包括外周槽部,該外周槽部形成於上述延伸部,或上述螺母主體的螺母環狀槽部的外周壁上。
通過該方案,除了具有第8方案所述的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)可容易減小螺母環狀槽部處的延伸部,或螺母主體的厚度,容易產生拉伸變形等,可在不壓壞,損傷螺栓等的外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙的情況下,使主內螺紋部和副內螺紋部的螺紋牙側面按壓外螺紋的螺紋牙側面,獲得較高的螺接力。之所以採用該方式是因為當螺母環狀槽部處的延伸部,或螺母主體較厚時,由於機械強度變大,難於產生伸縮,故會將螺栓等的外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙壓壞。
在這裡,由於外周槽部與在第9方案中描述的相同,故省略對其的描述。
本發明的第11方案所述的發明具有下述方案,該方案涉及第8~10方案中任一項所述的鎖緊螺母,其包括螺母彈性部,該螺母彈性部使上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部中的延伸部,或上述螺母主體沿軸向壓縮,或拉伸變形。
通過該方案,除了具有第8~10方案中任一項中獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於螺母彈性部具有彈性,該螺母彈性部使螺母環狀槽部處的延伸部等壓縮,或拉伸變形,故藉助由所螺合的螺栓等的外螺紋產生的副內螺紋部等的彈性變形,以及由所螺合的螺栓等的外螺紋產生的螺母彈性部的伸縮,可吸收外螺紋與鎖緊螺母中的主內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且可通過對應於螺母彈性部所具有的彈力而產生的應力,進一步增加所產生的反作用力,可更加確實地防止鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,產生鬆弛的情況。
(2)由於在主內螺紋部和副內螺紋部按照相同螺距,相同相位形成後,可通過使螺母環狀槽部發生壓縮,或拉伸變形,容易使主內螺紋部與副內螺紋部的相位錯開,故製造容易,生產性優良。
在這裡,最好,螺母彈性部呈在外側鼓起的形狀。這樣做的原因在於製造容易。另外,還可在形成螺母彈性部時,對螺母彈性部的外周側進行約束,按照在螺母環狀槽部的內部鼓起的方式形成。在此場合,不使螺母彈性部從主內螺紋部和副內螺紋部的螺紋根部鼓起。這樣做的原因在於外螺紋是無法穿過的。
本發明的第12方案所述的發明具有下述方案,該方案涉及第10或11方案所述的鎖緊螺母,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部的軸向的變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
通過該方案,除了具有在第10或11方案所獲得的作用外,還獲得以下這樣的作用。
(1)通過按照變形量γ使螺母環狀槽部變形,可確實使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故製品產量較高,生產性優良。
在這裡,最好,螺母環狀槽部,或外周槽部的變形量γ採用下述長度,該長度(=L4-L3)為從變形前的軸向的螺母環狀槽部等的長度L4中扣除變形後的軸向的螺母環狀槽部,或外周槽部的長度L3後的相應長度,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。對應於螺母環狀槽部的變形量γ小於(n+1/15)P』,或大於(n-1/5)P』的情況,具有下述傾向,即,難於吸收螺栓等的外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,彈性變形量變小,通過主內螺紋部與副內螺紋部,在外螺紋上獲得的反作用力變小,鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋的螺接力降低,如果上述變形量γ處於(n+1/5)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,則具有下述傾向,即,緊固時的扭矩增加,在使用時容易產生因過度磨損而咬住的情況。對應於上述變形量γ大於(n+1/4)P』,或小於(n-1/4)P』的情況,具有下述傾向,即,在緊固時,鎖緊螺母中的外螺紋部容易齧入到內螺紋部中,緊固所必需的力增加,緊固作業性缺乏,另外在緊固時,容易使鎖緊螺母,螺栓的螺紋部損傷,反覆使用性降低,故最好不採用這些方式。特別是,如果螺母環狀槽部的變形量γ小於(n+1/30)P』,或大於(n-1/30)P』,或者大於(n+5/18)P』,或小於(n-5/18)P』,則這些傾向顯著,故這些方式是不好的。
N採用0以上的整數。如果以變形量γ=(n+1/30)P』的場合為例進行描述,則在γ=nP』+1/30·P』,n為整數的場合,因變形量nP』,相位不發生偏離,其原因在於因超過該值而產生的變形量1/30·P』,產生相位偏離。另外,n適合0~4的範圍內,最好在1~3的範圍內。當n為0時,由於螺母環狀槽部的變形量變小,故具有下述傾向,即,螺母彈性部的彈力增加,因螺母彈性部的微小的位移而產生的反作用力的值顯著不同,誤差較大,缺乏穩定性,對應於n大於3的情況,具有下述傾向,即,螺母環狀槽部等的變形量變大,螺栓彈性部的彈力變小,因螺栓彈性部的位移而產生的反作用力變小,由此這些方式均是不好的。特別是,當n大於4時,該傾向顯著,故最好不採用該方式。
壓縮變形前的螺母環狀槽部的軸向的長度L4在(a)P』表示主內螺紋部的螺距的值,C表示螺母環狀槽部的內徑,D表示螺母環狀槽部處的延伸部,螺母主體的外徑,或外周槽部時,適合在P』≤L4≤5P』+D-C的範圍內,或在(b)L3表示壓縮變形前的螺母環狀槽部,或外周槽部的軸向長度,θ2表示螺母彈性部相對軸向的變形角度時,適合採用L4=L3/cosθ2的關係(其中,10°≤θ2≤75°)。
由此,獲得以下這樣的作用。
(1)由於壓縮變形前的螺母環狀槽部的軸向的長度在規定範圍內,故使螺母環狀槽部的壓曲載荷為適合值,可容易通過壓縮變形,使副內螺紋部的相位在規定範圍內變化,生產性優良,並且穩定性優良。
(2)由於壓縮變形前的螺母環狀槽部等的軸向的長度在規定範圍內,故可提高確定壓縮變形量與螺母彈性部的大小時的設計的自由度。
(3)如果螺母彈性部的變形角度θ2在規定範圍內,則獲得螺母彈性部的適合的彈力,並且獲得穩定的螺母彈性部的位移與反作用力之間的關係,所獲得的反作用力的誤差小,穩定性優良。
在這裡,壓縮變形前的螺母環狀槽部等的軸向的長度L4適合在P』≤L4≤5P』+D-C的範圍內。對應壓縮變形前的螺母環狀槽部等的軸向的長度L4小於P』的情況,具有下述傾向,即,螺母環狀槽部處的延伸部等的機械強度變大,為了使螺母環狀槽部等發生壓縮變形,要求較大的荷載,加壓設備等的設備負荷變大,螺母環狀槽部以外的副內螺紋部等也容易發生變形,副內螺紋部等的螺距變小,螺栓等的外螺紋容易齧入到副內螺紋部部中,另外,具有無法增加變形量γ,難於提高穩定性的傾向,對應於大於5P』+D-C的情況,具有下述傾向,即,壓曲載荷變小,穩定性降低,主內螺紋部與副內螺紋部的軸容易發生偏離,螺栓等難於與副內螺紋部螺接,另外,副內螺紋部的機械強度變小,容易發生疲勞,由此,長期可靠性降低,這樣最好不採用這些方式。
還有,壓縮變形前的螺母環狀槽部,或外周槽部的軸向的長度L4在L3表示壓縮變形後的螺母環狀槽部等的軸向長度,θ2表示螺栓彈性部相對軸向的變形角度時,適合採用L4=L3/cosθ2的關係(其中,10°≤θ1≤75°)。對應於螺母彈性部相對軸向的變形角度θ2小於10°的情況,具有下述傾向,即,由於螺母環狀槽部等的變形量變小,故螺母彈性部的彈力變大,因螺栓彈性部的微小的位移而產生的反作用力的值顯著不同,誤差變大,缺乏穩定性,對應於上述變形角度θ2大於75°的情況,具有下述傾向,即,螺母環狀槽部等的變形量變大,螺栓彈性部的彈力變小,因螺栓彈性部的位移而產生的反作用力變小,由此,這些方式均是不好的。
本發明的第13方案所述的發明具有下述方案,該方案涉及第8~12方案中任一項所述的鎖緊螺母,上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部處的延伸部,或上述螺母主體的橫截面積是上述主內螺紋部的根徑為直徑的圓面積的5~50%。
通過該方案,除了具有通過第8~12方案中任一項所獲得的作用,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於可通過規定螺母環狀槽部處的延伸部等的橫截面積,將副內螺紋部提供給內螺紋的反作用力Q設定在規定範圍,故可將由下述數學公式2表示的緊固前的空載扭矩Tq基本抑制在1~50N·m的範圍內,緊固作業性優良。
數學公式2Tq=Q·d/2·tan(ρ+β)在上述公式中,Tq表示空載扭矩(N·m),Q表示反作用力(N),d表示外螺紋的有效直徑(m),β表示螺紋升角,ρ表示摩擦角。
(2)由於可按照規定值,形成螺母環狀槽部處的延伸部的厚度,使機械強度在規定範圍內,故可容易提供使延伸部等變形,使副內螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,螺母環狀槽部處的延伸部等容易產生適量的伸長,在螺接有螺栓等的外螺紋時,延伸部等伸長,由此,難於將外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
在這裡,螺母環狀槽部,或外周槽部處的延伸部,或螺母主體的橫截面積採用下述面積,該面積等於由螺母環狀槽部處的延伸部,或螺母主體的外周壁的外緣(外徑)所圍繞的面積,外周槽部處的延伸部等的外緣(外周槽部的外徑)所圍繞的面積,減去由螺母環狀槽部的內緣(內徑)所圍繞的面積的差值。以主內螺紋部的根徑為直徑的圓面積的5~50%的截面積形成。對應於橫截面積小於5%的情況,具有壓曲載荷變小,並且機械強度降低的傾向,對應於大於50%的情況,則具有下述傾向,即,螺母環狀槽部處的延伸部等壓曲載荷變大,難於伸長,空載扭矩Tq變大,將螺紋牙側面損傷,產生因高度磨損而咬住的情況,故最好不採用該方式。
另外,延伸部的副內螺紋部處的厚度(從副內螺紋部的螺紋根部,到延伸部的外周壁的厚度)對應於延伸部的材質等,為獲得與外螺紋螺接所必需的機械強度的厚度。
本發明的第14方案所述的發明具有下述方案,該方案涉及第8~13方案中任一項所述的鎖緊螺母,上述延伸部包括在外周壁的周部突出的凸緣部。
通過上述方案,除了具有通過第8~13方案中任一項所獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於經壓縮變形而鼓起的螺母彈性部接納於在延伸部的外周壁突出的凸緣部和螺母主體的內側,故可防止用於緊固鎖緊螺母的扳手等與螺母彈性部接觸,防止螺母彈性部的變形,損傷等情況,保護螺母彈性部,提高耐久性。
在這裡,凸緣部採用外緣的形狀呈大致圓形,大致六邊形等的多邊形等的形式。
凸緣部的尺寸採用與使凸緣部的外緣鼓起的螺母彈性部的外徑相同,或大於該外徑的尺寸。採用該尺寸的原因在於將螺母彈性部接納於凸緣部與螺母彈性部的內側,並且防止緊固螺母主體的扳手等與凸緣部接觸,提高緊固作業性。
本發明的第15方案所述的發明具有下述方案,該方案涉及第8~14方案中任一項所述的鎖緊螺母,上述延伸部的外徑為和與上述螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%。
通過上述方案,除了具有提供第8~14方案中任一項所獲得的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)在通過焊接等方式將延伸部固定於螺母主體的頂面部時,即使在不形成焊縫坡口的情況下,仍可容易焊接,加工性優良。
(2)由於延伸部的外徑為與螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%,延伸部的外徑小於螺母主體,故在採用扳手等,將螺母主體緊固時,延伸部不損壞,扳手等容易進入到螺母主體處,容易緊固,緊固作業性優良。
在這裡,對於螺母主體中的與軸向相垂直的截面的外緣,在螺母主體呈四稜柱狀,六稜柱狀等的多邊形螺母狀的場合,採用多邊形,在呈圓螺母狀的場合,採用圓形。
最好,延伸部的外徑為與螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%。對應於小於30%的情況,具有延伸部變細,難於形成副內螺紋部的傾向,對應大於100%的情況,具有下述傾向,即,在採用扳手等緊固螺母主體時,延伸部損壞,難於緊固,緊固作業性缺乏。
本發明的第16方案所述的鎖緊螺母的製造方法具有下述方案,該方案涉及鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該方法包括下述步驟a.將螺母主體與延伸部成整體形成,或將延伸部固定於螺母主體上,在延伸部的內周壁上形成螺母環狀槽部,同時在前述螺母主體及前述延伸部的內周壁上,形成與前述外螺紋相同螺距的內螺紋,或者,b.在螺母的內周壁的規定部位形成螺母環狀槽部,在前述螺母上形成螺母主體與延伸部的內周壁面形成步驟;螺母彈性部形成步驟,其中,在上述螺母主體的支承面與延伸部的頂面之間,施加規定荷載達規定時間,使已在上述內周壁面形成步驟中形成的螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)由於通過在內周壁,形成內螺紋後,使螺母環狀槽部變形,可容易形成相位錯開的主內螺紋部與副內螺紋部,故製造容易,生產性優良。
(2)由於通過使螺母環狀槽部的變形量γ在規定範圍內,可確實使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故可靠性優良,作業性優良。
在這裡,內周壁面形成步驟採用下述方式,即,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式,成整體形成螺母主體和延伸部的內周壁上,或通過電阻焊接,摩擦焊接等的焊接,嵌合等方式,將延伸部固定於螺母主體上,按照與螺母主體同軸的方式延伸設置延伸部的內周壁上,通過採用車床,銑刀等的切削加工,形成螺母環狀槽部,內螺紋。或在形成內螺紋的螺母的內周壁上通過採用車床,銑刀等的切削加工,形成螺母環狀槽部分離內螺紋形成螺母主體和延伸部。
螺母彈性部形成步驟採用下述方式,即,採用加壓裝置,在螺母主體的支承面與延伸部的頂面之間,施加規定荷載達規定時間。最好,荷載的施加在低溫下進行。採用該方式的原因在於使機械強度提高,獲得較高的尺寸精度。
本發明的第17方案所述的鎖緊螺母的製造方法具有下述方案,該方案涉及鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該方法包括下述步驟主體形成步驟,其中,將螺母主體與延伸部成整體形成,或將延伸部固定於螺母主體上,按照同軸的方式,將上述延伸部延伸設置在上述螺母主體的頂面上;螺紋部槽部形成步驟,其中,在上述延伸部的內周壁的規定部上,形成螺母環狀槽部,該延伸部已通過上述主體形成步驟,與上述螺母主體成整體形成,或固定於上述螺母主體上,在上述螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,接著,從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)由於具有通過車床等,車出螺紋,改變副內螺紋部相對主內螺紋部的相位的螺紋部槽部形成步驟,故不需要用於壓縮變形等的加壓設備等,可使設備負荷很小。
在這裡,主體形成步驟採用下述方式,即,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式,成整體形成螺母主體和延伸部,或通過電阻焊接,摩擦焊接等的焊接,嵌合等方式,將上述延伸部固定於螺母主體上,按照與螺母主體同軸的方式延伸設置延伸部。在主體形成步驟中使用的螺母主體,延伸部為在內周壁上不形成內螺紋、螺母環狀槽部的東西。
螺紋部槽部形成步驟採用下述方式,即,通過採用車床,銑刀等的切削加工,在內周壁,形成螺母環狀槽部,主內螺紋部,副內螺紋部。
由於主體形成步驟與在第16方案中描述的相同,故省略對其的描述。
本發明的第18方案所述的鎖緊螺母的製造方法具有下述方案,該方案涉及鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,該方法包括下述步驟延伸部形成步驟,其中,形成在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部;延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部形成步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;內螺紋形成步驟,其中,在已通過上述延伸部固定步驟,固定有延伸部的上述螺母主體的內周壁和上述延伸部的內周壁上,形成與上述外螺紋相同的螺距,並且相同的相位的內螺紋;在已通過上述內螺紋形成步驟,形成有內螺紋的螺母主體的支承面與延伸部的頂面之間,施加規定荷載達規定時間,使上述螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
通過該方案,除了具有第16方案所述的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於具有延伸部形成步驟,故可自由地形成延伸部,螺母環狀槽部的形狀,自由度提高。
在這裡,延伸部形成步驟採用下述方式,即,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等,在延伸部,形成螺母環狀槽部。
延伸部固定步驟採用下述方式,即,通過電阻焊接,摩擦焊接等的焊接,嵌合等方式,將上述延伸部固定於螺母主體上,按照與螺母主體同軸的方式延伸設置延伸部。特別是,使螺母主體和延伸部接觸後,在螺母主體和延伸部之間流過直流或交流電流,使在接觸部分發生電阻熱,焊接的電阻焊接比較適合。因為不易產生熱變形,優於確實性。在電阻焊接中,特別是,使形成在焊接部位的突起部接觸,通過電流進行焊接的凸焊比較適合。因為無過熱危險,優於安全性。
內螺紋形成步驟採用下述方式,即,通過使用車床,銑刀等的切削加工,在內周壁上,形成內螺紋。
由於螺母彈性部形成步驟與通過第16方案描述的相同,故省略對其的描述。
本發明的第19方案所述的鎖緊螺母的製造方法具有下述方案,該方案涉及鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟延伸部形成步驟,其中,形成在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部;延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部形成步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;在已通過上述延伸部固定步驟,固定有延伸部的螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,並且從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
通過上述方案,可獲得第17和18方案所述的作用。
在這裡,內螺紋部形成步驟採用下述方式,即,過採用車床,銑刀等的切削加工,在內周壁,形成主內螺紋部和副內螺紋部。
由於延伸部形成步驟,延伸部固定步驟與通過第18方案描述的相同,故省略對其的描述。
本發明的第20方案所述的鎖緊螺母的製造方法具有下述方案,該方案涉及鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,第1方案所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟延伸部變形步驟,其中,形成在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部,接著,按照與上述延伸部的軸向基本平行的方式,施加規定荷載達規定時間,使上述螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。);延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部變形步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;內螺紋部形成步驟,其中,在已通過上述延伸部固定步驟固定有延伸部的螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
通過該方案,獲得以下這樣的作用。
(1)由於具有延伸部形成步驟,故可自由地形成延伸部,螺母環狀槽部的形狀,還可形成螺母彈性部,自由度提高。
在這裡,延伸部形成步驟採用下述方式,即,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式,在延伸部,形成螺母環狀槽部,接著,採用加壓裝置,按照與延伸部的軸向相平行的方式,施加規定荷載達規定時間。最好,荷載的施加在低溫下進行。其原因在於使機械強度提高,獲得較高的尺寸精度。
由於延伸部固定步驟與通過第18方案描述的相同,內螺紋部形成步驟與通過第19方案描述的相同,故省略對其的描述。
如果象上述那樣,採用本發明的鎖緊緊固件的結構,具有該結構的鎖緊螺栓及其製造方法,以及具有該結構的鎖緊螺母及其製造方法,則獲得以下這樣的有利的效果。
如果採用第1方案所述的發明,則(1)由於在與螺紋擰緊的鎖緊緊固件中,副螺紋部相對主螺紋部的相位以規定量變化,故通過該擰緊力而產生的壓接力的主螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副螺紋部的螺紋牙側面與螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,可提供下述鎖緊緊固件的結構,其中,由於因該壓接力與螺紋的螺紋升角等而產生的扭矩的方向在主螺紋部和副螺紋部是相反的,這樣,如果在螺紋,被緊固部件等上有作用振動等的外力,相對螺紋,施加主螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故確實防止鎖緊緊固件相對螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
如果採用第2方案所述的發明,則(1)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於在與內螺紋擰緊的鎖緊螺栓中,副外螺紋部相對主外螺紋部的相位以規定量變化,故通過該擰緊力而產生的壓接力的主外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向,與副外螺紋部的螺紋牙側面與內螺紋的螺紋牙側面壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,由於因該壓接力與螺紋的螺紋升角等而產生的扭矩的方向在主外螺紋部和副外螺紋部是相反的,這樣可提供鎖緊螺栓,其中,如果在螺母,被緊固部件等上有作用振動等的外力,相對內螺紋,施加主外螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副外螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺栓相對內螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於具有下述副外螺紋部,該副外螺紋部按照其相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於螺栓前端部的外周上,故在緊固被緊固部件時,通過將鎖緊螺栓與內螺紋螺合,產生下述反作用力,該反作用力包括副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,與主外螺紋部沿副外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與主外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力與主外螺紋部沿與副外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力,由此可在主外螺紋部和副外螺紋部與內螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可確實防止因振動等的作用,主外螺紋部等相對內螺紋,鬆弛的螺接力降低的情況。
(3)可提供下述鎖緊螺栓,其中,如果對內螺紋,作用將鎖緊螺栓擰緊的緊固力,由於鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主外螺紋部和副外螺紋部更加牢固地與內螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺栓與內螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺栓相對內螺紋,鬆弛的情況。
(4)可提供下述鎖緊螺栓,其中,即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,通過因副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與主外螺紋部相反一側的方向按壓內螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺栓與內螺紋脫開的情況,即使在用于振動劇烈的機動車,橋梁等的場合,仍可防止螺栓,螺母的脫落的掉落事故。
(5)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於與內螺紋螺合的鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋而變形,在由此產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主外螺紋部和副外螺紋部牢固地與內螺紋緊密貼合,故可在彈性變形內,吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺栓,螺母等的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一內螺紋,則在將暫時螺合的鎖緊螺栓拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於具有按照與主外螺紋部的根底相同,或比其大的深度而形成的螺栓環狀槽部,故在將主外螺紋部與內螺紋螺接時,可順利地實現螺接,並且可容易產生壓縮變形,拉伸變形,使設計的自由度增加,並且在壓縮變形時,可防止主外螺紋部等壓屈的情況。
如果採用第3方案所述的發明,則除了具有第2方案所述的效果,
(1)可提供鎖緊螺栓,其中,可通過前端凹部,減小螺栓環狀槽部的根部的厚度,使彈力,彎曲應力等的機械強度達到適合值,獲得對應於螺紋部的反作用力,可防止螺紋部的損傷,難於鬆弛。
如果採用第4方案所述的發明,則除了具有通過第3方案獲得的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於具有使螺栓環狀槽部處的螺栓前端部發生壓縮,或拉伸變形的螺栓彈性部,故通過因所螺合的內螺紋產生的副外螺紋部等的彈性變形,以及因所螺合的內螺紋產生的螺栓彈性部的伸長,或收縮,可吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且通過螺栓彈性部的彈力,可進一步增加在外螺紋部產生的反作用力,可更加確實地防止鎖緊螺栓相對內螺紋,產生鬆弛。
(2)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於在按照同一螺距,同一相位,形成主外螺紋部與副外螺紋部後,可容易使通過螺栓環狀槽部發生壓縮,拉伸變形,使主外螺紋部與副外螺紋部的相位錯開,故容易製造,生產性優良。
如果採用第5方案所述的發明,除了具有第4方案的效果以外,(1)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於按照變形量α,使螺栓環狀槽部發生變形,可確實使副外螺紋部相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故製品產量較高,生產性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於可通過改變n的值,使螺栓環狀槽部為規定的變形量,故當螺栓環狀槽部的變形在彈性極限內,則可改變螺栓彈性部的彈力,使螺栓彈性部的位移與反作用力之間的關係實現穩定,所獲得的反作用力的誤差很小,穩定性優良。
如果採用第6方案所述的發明,則除了具有通過第2~5方案中任一項獲得的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於可通過規定螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積,將副外螺紋部施加給內螺紋的反作用力Q設定在規定範圍內,故可將由緊固前的空載扭矩Tq大致抑制在1~50N·m的範圍內,緊固作業性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於可使螺栓環狀槽部的杆部的厚度在規定值,使機械強度在規定範圍內,故可使螺栓前端部發生變形,容易使副外螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,在螺栓環狀槽部的杆部,容易產生適量的伸長,在與內螺紋螺接時,杆部伸長,由此,難於將內螺紋,副外螺紋部的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
如果採用第7方案所述的發明,則(1)可提供下述鎖緊螺栓的製造方法,其中,由於可通過使形成有前端凹部的螺栓環狀槽部處的螺杆部變形,容易形成相位錯開的主外螺紋部與副外螺紋部,故容易製造,生產性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺栓的製造,其中,由於螺栓環狀槽部處的螺杆部按照變形量α變形,故可確實使副外螺紋部相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,由此,可靠性優良,作業性優良。
如果採用第8方案所述的發明,則(1)在與外螺紋擰緊的鎖緊螺母中,由於副內螺紋部相對主內螺紋部的相位按照規定量變化,故由擰緊力產生的壓力接觸力的主內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的方向,與副內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,可提供下述鎖緊螺栓,其中,該壓接力與螺紋的螺紋升角等產生的扭矩的方向在主內螺紋部與副內螺紋部處是相反的,這樣,如果在螺栓,被緊固部件等上有作用振動等的外力,相對外螺紋,施加主內螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副內螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺母相對外螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於具有下述副內螺紋部,該副內螺紋部按照其相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式,形成於延伸設置於螺母主體的內周壁上,故在緊固被緊固部件時,將鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋螺合,產生下述反作用力,該反作用力包括副內螺紋部沿主內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,與主內螺紋部沿副內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部沿與主內螺紋部相反的一側的方向按壓外螺紋的反作用力與主內螺紋部沿與副內螺紋部相反的一側的方向按壓外螺紋的反作用力,由此可在主內螺紋部和副內螺紋部與外螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可確實防止因振動等的作用,主內螺紋部等相對外螺紋,鬆弛,螺接力降低的情況。
(3)可提供下述鎖緊螺栓,其中,如果對螺栓等的外螺紋,作用將鎖緊螺母擰緊的緊固力,由於鎖緊螺母中的副內螺紋部因螺栓等的外螺紋而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主內螺紋部和副內螺紋部更加牢固地與外螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,鬆弛的情況。
(4)可提供下述鎖緊螺栓,其中,即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,因副內螺紋部沿主內螺紋部的方向按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部沿與主內螺紋部相反一側的方向按壓外螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺母與螺栓等脫開的情況,可防止相對機動車,電車等的振動劇烈的車輛,橋梁等,螺母,螺栓的掉落的掉落事故。
(5)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於與螺栓等的外螺紋螺合的鎖緊螺母中的副內螺紋部因外螺紋而變形,在由此產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主內螺紋部和副內螺紋部牢固地與外螺紋緊密貼合,故可吸收螺栓等的外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺母,螺栓等的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一外螺紋,則在將暫時螺合的鎖緊螺母拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)可提供下述鎖緊螺栓,其中,由於具有按照與主內螺紋部的根徑相同,或比其大的外徑而形成的螺母環狀槽部,故在將副內螺紋部與螺栓等的外螺紋螺接時,可順利地實現螺接,並且可容易產生變形,使設計的自由度增加,可防止壓屈等的情況。
如果採用本發明的第9方案所述的發明,則除了具有第8方案所述的作用以外,
(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,如果在通過符合JIS,ASME,DIN等的規格的螺母等形成的螺母主體的外周壁上,形成外周槽部,則可僅僅通過按照與軸向基本平行的方式,施加荷載,便形成相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內變化的副內螺紋部,廣泛應用性優良。
如果採用本發明的第10方案所述的發明,則除了具有第8方案所述的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,可容易減小螺母環狀槽部處的延伸部,或螺母主體的厚度,容易產生拉伸變形等,可在不壓壞,損傷螺栓等的外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙的情況下,使主內螺紋部和副內螺紋部的螺紋牙側面按壓外螺紋的螺紋牙側面,獲得較高的螺接力。之所以採用該方式是因為當螺母環狀槽部處的延伸部,或螺母主體較厚時,由於機械強度變大,難於產生伸縮,故會將螺栓等的外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙壓壞。
如果採用本發明的第11方案所述的發明,則除了具有第8~10方案中任一項所述的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於螺母彈性部具有彈性,該螺母彈性部使螺母環狀槽部處的延伸部等壓縮,或拉伸變形,故藉助由所螺合的螺栓等的外螺紋產生的副內螺紋部等的彈性變形,以及由所螺合的螺栓等的外螺紋產生的螺母彈性部的伸縮,可吸收外螺紋與鎖緊螺母中的主內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且可通過對應於螺母彈性部所具有的彈力而產生的應力,進一步增加所產生的反作用力,可更加確實地防止鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,產生鬆弛的情況。
(2)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於在主內螺紋部和副內螺紋部按照相同螺距,相同相位形成後,可通過使螺母環狀槽部發生壓縮,或拉伸變形,容易使主內螺紋部與副內螺紋部的相位錯開,故製造容易,生產性優良。
如果採用本發明的第12方案所述的發明,則除了具有在第10或11方案所獲得的作用外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,通過按照變形量γ使螺母環狀槽部變形,可確實使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故製品產量較高,生產性優良。
如果採用本發明的第13方案所述的發明,則除了具有通過第8~12方案中任一項所獲得的作用外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於可通過規定螺母環狀槽部處的延伸部等的橫截面積,將副內螺紋部提供給內螺紋的反作用力Q設定在規定範圍,故可將緊固前的空載扭矩Tq基本抑制在1~50N·m的範圍內,緊固作業性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於可按照規定值,形成螺母環狀槽部處的延伸部的厚度,使機械強度在規定範圍內,故可容易提供使延伸部等變形,使副內螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,螺母環狀槽部處的延伸部等容易產生適量的伸長,在螺接有螺栓等的外螺紋時,延伸部等伸長,由此,難於將外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
如果採用本發明的第14方案所述的發明,則除了具有通過第11~13方案中任一項所獲得的作用外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於經壓縮變形而鼓起的螺母彈性部接納於在延伸部的外周壁突出的凸緣部和螺母主體的內側,故可防止用於緊固鎖緊螺母的扳手等與螺母彈性部接觸,防止螺母彈性部的變形,損傷等情況,保護螺母彈性部,提高耐久性。
如果採用本發明的第15方案所述的發明,則除了具有提供第8~14方案中任一項所獲得的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺母,其中,在通過焊接等方式將延伸部固定於螺母主體的頂面部時,即使在不形成焊縫坡口的情況下,仍可容易焊接,加工性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺母,其中,由於延伸部的外徑為與螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內接的內接圓的外徑的30~100%,延伸部的外徑小於螺母主體,故在採用扳手等,將螺母主體緊固時,延伸部不損壞,扳手等容易進入到螺母主體處,容易緊固,緊固作業性優良。
如果採用本發明的第16方案所述的發明,則(1)可提供下述鎖緊螺母的製造方法,其中,由於通過在內周壁,形成內螺紋後,使螺母環狀槽部變形,可容易形成相位錯開的主內螺紋部與副內螺紋部,故製造容易,生產性優良。
(2)可提供下述鎖緊螺母的製造方法,其中,由於通過使螺母環狀槽部的變形量γ在規定範圍內,可確實使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,故可靠性優良,作業性優良。
如果採用本發明的第17方案所述的發明,則(1)可提供下述鎖緊螺母的製造方法,其中,由於具有通過車床等,車出螺紋,改變副內螺紋部相對主內螺紋部的相位的螺紋部槽部形成步驟,故不需要用於壓縮變形等的加壓設備等,可使設備負荷很小。
如果採用本發明的第18方案所述的發明,則除了具有第16方案所述的作用以外,(1)可提供下述鎖緊螺母的製造方法,其中,由於具有延伸部形成步驟,故可自由地形成延伸部,螺母環狀槽部的形狀,自由度提高。
如果採用本發明的第19方案所述的發明,則獲得第17和18方案所述的作用。
如果本發明的第20方案所述的發明,則(1)可提供下述鎖緊螺母的製造方法,其中,由於具有延伸部形成步驟,故可自由地形成延伸部,螺母環狀槽部的形狀,還可形成螺母彈性部,自由度提高。
圖1(a)為第1實施形態的鎖緊螺栓的整體透視圖;圖1(b)為圖1(a)中的軸向的主要部分的剖面端視圖;圖2(a)為表示使第1實施形態的鎖緊螺栓中的螺栓環狀槽部發生壓縮變形之前的狀態的主要部分的剖面端視圖;圖2(b)為表示加工螺栓形成螺栓前端部和前端凹部的螺栓的剖面圖;圖3為表示第1實施形態的鎖緊螺栓的變形實施形態的主要部分的剖面端視圖;圖4為表示通過第1實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖;圖5為以示意方式表示通過第1實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固時,在螺栓彈性部產生的力與位移之間的關係的圖;圖6為表示通過第2實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖;圖7為以示意方式表示通過第2實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固時,作用於主外螺紋部與副外螺紋部上的應力與變形之間的關係的圖;圖8(a)為第3實施形態的鎖緊螺母的整體透視圖;圖8(b)為沿圖8(a)中的A-A線的主要部分的剖面端視圖;圖9為表示使第3實施形態的鎖緊螺母中的螺母環狀槽部發生壓縮變形之前的狀態的主要部分的剖面端視圖;圖10為第4實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖;圖11為第5實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖;圖12為表示通過第3實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖;圖13為表示通過第6實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖;圖14為第7實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖;圖15為第8實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖;圖16(a)為表示第9實施形態的鎖緊螺母的製造方法中延伸部形成步驟的主要部分剖視圖;圖16(b)為表示第9實施形態的鎖緊螺母的製造方法中延伸部固定步驟的主要部分剖視圖;圖16(c)為表示第9實施形態的鎖緊螺母的製造方法中外螺紋形成步驟的主要部分剖視圖;圖16(d)為表示第9實施形態的鎖緊螺母的製造方法中螺母彈性部形成步驟的主要部分剖視圖;圖17(a)~圖17(c)表示延伸部和螺母主體形狀的應用例的主要部分剖視圖;圖18為表示振動試驗的情況的示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖,對本發明的一個實施形態進行描述。
(第1實施形態)圖1(a)為第1實施形態的鎖緊螺栓的整體透視圖,圖1(b)為圖1(a)的軸向的主要部分的剖面端視圖。
在圖中,標號1表示第1實施形態的,作為鎖緊緊固件的鎖緊螺栓,標號2表示作為鎖緊螺栓1的緊固件主體的螺杆部,標號3表示在螺杆部2的前端部,以與螺杆部2成整體同軸設置而形成的螺栓前端部,標號4表示螺栓頭,該螺栓頭呈六稜柱狀形成於螺杆部2中的,與螺栓前端部3相反一側的端部,標號5表示作為主螺紋部的主外螺紋部,該主外螺紋部呈1條至多條三角螺紋、臺形螺紋、角螺紋、鋸齒螺紋狀等(圖中表示三角螺紋)而形成於前端側的螺杆部2的外周,標號6表示作為環狀槽部的螺栓環狀槽部,該螺栓環狀槽部呈與主外螺紋部5的螺紋根部相同深度的,甚至比該螺紋根部深的環狀,形成於螺栓前端部3的螺杆部2側的外周,標號7表示螺栓彈性部,當由P表示主外螺紋部5的螺距的值時,該螺栓彈性部使螺栓環狀槽部6處的螺栓前端部3按照變形量α壓縮變形,該螺栓彈性部在螺栓前端部3的外周側鼓起,沿軸向壓縮,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。),另外,螺栓彈性部7可使之拉伸變形使厚度變薄地形成。標號8表示作為副螺紋部的副外螺紋部,該副外螺紋部按照與主外螺紋部5相同的螺距,形成於除了螺栓環狀槽部6以外的螺栓前端部3的外周,標號9表示前端凹部,該前端凹部在螺栓前端部3的軸中心處,從螺栓前端部3的前端,越過螺栓環狀槽部6的整個寬度,延伸到螺杆部2的一部分處。符號L1表示發生壓縮變形而壓縮的螺栓環狀槽部6(螺栓彈性部7)的軸向的長度,θ1表示螺栓彈性部7相對軸向的變形角度。
下面通過附圖,對象上述那樣形成的第1實施形態的鎖緊螺栓的製造方法進行描述。
圖2(a)為表示使第1實施形態的鎖緊螺栓中的螺栓環狀槽部發生壓縮變形之前的狀態的主要部分的剖面端視圖,圖2(b)為加工螺栓,形成有螺栓前端部和前端凹部的螺栓的剖視圖。
在圖2(a)中,標號5a表示呈1條至多條三角螺紋狀形成於螺杆部2的外周的外螺紋。
在圖2(b)中,標號6a表示呈環狀形成於螺栓前端部3的螺杆部2一側的外周上的螺栓環狀槽部,標號7a表示螺栓環狀槽部6a的杆部,標號8a表示按照通過螺栓環狀槽部6a,與外螺紋5a分離的方式形成的外螺紋。符號A表示螺栓環狀槽部6a的外徑,符號B表示前端凹部9的內徑,符號L2表示壓縮變形前的螺栓環狀槽部6a的軸向的長度。外螺紋5a,8a按照與所螺合的內螺紋相同的螺距,相同的相位而形成。
在第1實施形態中,壓縮變形前的螺栓環狀槽部6a的軸向的長度L2按照P≤L2≤5P+A-B(其中,P表示外螺紋5a,8a的螺距的值)的值確定。另外,杆部7a的橫截面積π·(A2-B2)/4為螺杆部2的螺紋根底(外螺紋5a的螺紋根底)處的橫截面積的5~50%。此外,螺栓彈性部7的變形角度θ1(參照圖1(b))在10°≤θ1≤75°的範圍內,處於L2=L1/cosθ1的關係。
首先,在主體形成步驟中,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式形成螺杆部2,該螺杆部2與螺栓頭4成整體成形,其上通過螺紋加工而設置有外螺紋5a(參照圖2(a))。
接著,在螺栓環狀槽部形成步驟中,在螺杆部2的前端側的規定部的外周,形成比外螺紋5a的螺紋根部稍深的螺栓環狀槽部6a,形成螺栓前端部3。
然後,在前端凹部形成步驟中,在螺栓前端部3的軸中心處,從螺栓前端部3的前端,跨過螺栓環狀槽部6a的寬度,進行鑽孔,到較深程度,直至螺杆部2的一部分處,形成前端凹部9(參照圖2(b))。
之後,在螺栓彈性部形成步驟中,在螺栓前端部3的前端與螺栓頭4之間,按照與螺杆部2基本相平行的方式,施加荷載達規定時間,該荷載大於螺栓環狀槽部6處的螺栓前端部3的壓曲載荷。由此,使螺栓環狀槽部6處的螺栓前端部3按照下述變形量α,壓縮變形,形成螺栓彈性部7,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,P表示外螺紋5a,8a的螺距,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。其結果是,外螺紋5a形成主外螺紋部5,外螺紋8a形成副外螺紋部8,在該副外螺紋部8中,相對主外螺紋5的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化(參照圖1(b))。
另外,在本實施形態中,針對通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式,將螺栓頭4和螺杆部2成整體成形,在螺杆部2中形成螺栓環狀槽部6a的場合進行了描述,但是,也可這樣形成,即,形成預先形成有螺栓環狀槽部6a的螺栓前端部3,通過電阻焊接,摩擦焊接等的焊接,嵌合等方式,將上述螺栓前端部固定於螺杆部2的前端上,按照與螺杆部2同軸的方式形成螺栓前端部3。在此場合,也可將前端凹部9預先形成於螺栓前端部3上,還可這樣形成,即,在將螺栓前端部3固定於螺杆部2上後,對其進行鑽孔加工。
此外,針對在螺栓環狀槽部形成步驟中,形成螺栓環狀槽部6a後,然後,在前端凹部形成步驟中,形成前端凹部9的場合進行了描述,但是還具有下述場合,在該場合,在前端凹部形成步驟中,形成前端凹部9,然後,在螺栓環狀槽部形成步驟中,形成螺栓環狀槽部6a。同樣在此場合,獲得同樣的作用。
另外,在螺栓彈性部形成步驟中,有時擰螺栓環狀槽部6a使僅壓縮變形或拉伸變形,變形量α。此時也可獲得相同的作用。
下面通過附圖,對第1實施形態的鎖緊螺栓的變形實施形態進行描述。
圖3為表示第1實施形態的鎖緊螺栓的變形實施形態的主要部分的剖面端視圖。
在圖中,標號10表示第1實施形態的變形實施形態的鎖緊螺栓,標號11表示螺栓環狀槽部,該螺栓環狀槽部按照與主外螺紋部5的螺紋根徑相同的深度,呈與螺杆部2的軸向基本上相垂直的環狀,形成於螺栓前端部3的螺杆部2一側的外周,標號12表示在螺栓前端部3的軸中心處,從螺栓前端部3的前端進行鑽孔加工而形成的前端凹部,標號12a為前端凹部12的較大直徑凹部,該較大直徑凹部以大於前端凹部12的內徑的直徑,形成於螺栓環狀槽部11的內部的螺栓前端部3處,標號13表示螺栓彈性部,該螺栓彈性部使螺栓環狀槽部11處的螺栓前端部3按照變形量α壓縮變形,該螺栓彈性部在較大直徑凹部12a的內部鼓起,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,P表示主外螺紋部5的螺距,n表示0以上的整數。α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
象該變形實施形態那樣,螺栓彈性部不僅在螺栓前端部的外周側鼓起,而且還可在前端凹部的內部側鼓起。另外,在此場合,在螺栓彈性部形成步驟中,可對外周側進行約束,以便螺栓彈性部在前端凹部的內部側鼓起。
下面通過附圖,對象上述那樣形成的第1實施形態的鎖緊螺栓的使用時的動作進行描述。
圖4為表示通過第1實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖,圖5為以示意方式表示通過第1實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固時,在螺栓彈性部產生的反作用力與位移之間的關係的圖,在圖中,縱軸表示在螺栓彈性部產生的反作用力,橫軸表示螺栓彈性部的變形量。
在圖4中,標號20表示以螺紋方式設置於板狀,塊狀等的結構物20a的規定部的內螺紋,標號21表示通過鎖緊螺栓1緊固於結構物20a上的被緊固部件,標號22表示在被緊固部件21中開設的,鎖緊螺栓1穿過的螺栓孔。另外,在圖中,符號B表示間隙(backlash-遊隙),該間隙是在將鎖緊螺栓1與內螺紋20螺合時,在主外螺紋部5與內螺紋20的螺合部分上,由加工精度的誤差等造成的晃動而形成的。符號B』表示在副外螺紋部8與內螺紋20的螺合部分上形成的間隙。間隙B,B』各自產生在相反方向。
在通過鎖緊螺栓1,將被緊固部件21緊固的場合,將鎖緊螺栓1穿過被緊固部件21的螺栓孔22,如圖4所示,將鎖緊螺栓1與內螺紋20螺合,則在螺栓彈性部7,產生變形(圖5所示的OP1),該變形相當於對應於由螺栓彈性部7的軸向的變形量α產生的內螺紋20與副外螺紋部8之間的相位差的變形量(等於圖5中的OP2),與對應於遊隙B(或B』)的軸向的長度的量(等於圖5中的P1P2)之間的差值,隨螺栓彈性部7的彈性變形產生反作用力(圖5所示的P)。通過在螺栓彈性部7產生的反作用力(P),使副外螺紋部8,主外螺紋部5與內螺紋20的齒腹從正反方向按住被強力緊固。
如果拆下暫時與內螺紋20螺合的鎖緊螺栓1,則在螺栓彈性部7產生的反作用力為0,並且在螺栓彈性部7的恢復力的作用下,位移變為0。如果再次將該拆下的鎖緊螺栓1與內螺紋20螺接,則通過在螺栓彈性部7產生的反作用力(P),使副外螺紋部8與主外螺紋部5由內螺紋20的齒腹牢固地緊密貼合,即使反覆幾次,便可將被緊固部件21緊固。
由於第1實施形態的鎖緊螺栓象上述那樣形成,故獲得以下那樣的作用。
(1)由於在與內螺紋擰緊的鎖緊螺栓中,副外螺紋部相對主外螺紋部的相位按照規定量變化,故通過上述擰緊力而產生的壓接力的主外螺紋部的螺牙側面與內螺紋的螺牙側面實現壓力接觸的方向,與副外螺紋部的螺牙側面與內螺紋的螺牙側面實現壓力接觸的方向相差180°而相反。由此,因該壓接力和螺紋升角等產生的扭矩的方向在主外螺紋部和副外螺紋部中,是相反的,這樣,如果在螺母,被緊固部件等上作用有振動等的外力,相對內螺紋,施加主外螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副外螺紋部的螺牙側面上產生的扭矩沿鎖緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺栓相對內螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)由於在螺栓前端部的外周,具有副外螺紋部,該副外螺紋部按照相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式形成,故在緊固被緊固部件時,通過將鎖緊螺栓與內螺紋螺合,則產生反作用力,該反作用力包括副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力與主外螺紋部沿副外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與副外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力與主外螺紋部沿與副外螺紋部相反的一側的方向按壓內螺紋的反作用力,由此可在主外螺紋部和副外螺紋部與內螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可防止因振動等的作用,主外螺紋部等相對內螺紋,鬆弛的螺紋接合力降低的情況。另外,由於位移量小於過去的場合,故在螺接時,容易以較小的阻力,實現螺接。
(3)如果對內螺紋,作用將鎖緊螺栓擰緊的緊固力,由於鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋的連結而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主外螺紋部和副外螺紋部更加牢固地與內螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺栓與內螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺栓相對內螺紋,鬆弛的情況。
(4)即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,因副外螺紋部沿主外螺紋部的方向按壓內螺紋的反作用力,或副外螺紋部沿與主外螺紋部相反一側的方向按壓內螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺栓與內螺紋脫開的情況,可防止機動車,電車等的振動劇烈的車輛,橋梁等中的螺栓,螺母的掉落事故。
(5)由於與內螺紋螺合的鎖緊螺栓中的副外螺紋部因內螺紋而變形,在由此產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主外螺紋部和副外螺紋部牢固地與內螺紋緊密貼合,故可吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺栓,螺母等的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一內螺紋,則在將已暫時螺合的鎖緊螺栓拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)由於具有按照與主外螺紋部的螺紋根徑相同,或比其大的深度而形成的螺栓環狀槽部,故在將主外螺紋部與內螺紋螺接時,可順利地實現螺接,並且使螺栓前端部變薄可容易產生壓縮變形,並且在壓縮變形時,可防止主外螺紋部等壓屈的情況。
(7)由於使螺栓環狀槽部處的螺栓前端部產生壓縮變形的螺栓彈性部具有彈性,故不但通過由已螺合的內螺紋產生的副外螺紋部等的彈性變形,還可通過由已螺合的內螺紋產生的螺栓彈性部的伸長,吸收內螺紋與鎖緊螺栓中的外螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且可通過螺栓彈性部所具有的彈力而產生的應力,進一步增加所產生的反作用力,更加確實地防止鎖緊螺栓相對內螺紋,產生鬆弛。
(8)由於在按照同一螺距,並且以同一相位形成主外螺紋部和副外螺紋部後,可通過使螺栓環狀槽部發生壓縮變形,容易使主外螺紋部和副外螺紋部的相位錯開,故容易製造,生產性優良。
(9)由於具有前端凹部,故可使形成有螺栓環狀槽部的螺栓前端部的厚度減小,螺栓前端部容易產生壓縮變形,生產性優良。
(10)由於通過使螺栓環狀槽部按照變形量α變形,可確實使副外螺紋部相對主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,由於變形量適量,難於在連結時給螺紋部碰傷,在使用時產生粘連,從而優於反覆使用性,進而,即使螺紋部的螺距、角度等產生偏差,在連結時齒腹之間的壓接也非常充分,優於穩定性。另外,產品產量較高,生產性優良。
(11)通過改變n值,可使螺栓環狀槽部為規定的變形量,如果螺栓環狀槽部的變形在彈性極限內,則可使螺栓彈性部的彈力變化,由此,獲得穩定的螺栓彈性部的位移與反作用力之間的關係,所獲得的反作用力的誤差較小,穩定性優良。
(12)由於壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度L2在P≤L2≤5P+A-B的規定範圍內,故可使螺栓環狀槽部的壓屈載荷適量,經壓縮變形,可容易使副外螺紋部的相位在規定範圍內變化,生產性優良,並且穩定性優良。
(13)由於壓縮變形前的螺栓環狀槽部的軸向的長度L2在規定範圍內,故在壓縮變形的場合,可將螺栓彈性部接納於螺栓環狀槽部內部,所形成的螺栓彈性部的大小等的自由度優良。
(14)由於可通過規定螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積,將副外螺紋部施加給內螺紋的反作用力設定在規定範圍,故可在不損壞內螺紋,外螺紋部的情況下,實現鎖緊。
(15)由於可以規定值,形成螺栓環狀槽部的杆部的厚度,使機械強度在規定範圍內,故在對螺栓前端部進行壓縮變形時,可容易使副外螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,由於在螺栓環狀槽部的杆部,容易產生適量的伸長,在與內螺紋螺接時,該杆部伸長,故難於將內螺紋,副外螺紋部中的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
(16)由於螺栓彈性部的變形角度θ1在規定的範圍內,故獲得螺栓彈性部的適合的彈力,並且獲得穩定的螺栓彈性部的位移與反作用力之間的關係,所獲得的反作用力的誤差較小,穩定性優良。
(17)由於對符合JIS,ASME,DIN等的規格的螺栓進行加工,故廣泛應用性優良。
另外,在第1實施形態中,針對按照變形量α(n為0以上的整數),將螺栓環狀槽部6壓縮變形的場合進行了描述,但是也可對螺栓環狀槽部6施加拉伸載荷,變形量α(n為0的場合)在-5/18·P≤α≤-1/30·P的範圍內,最好在-1/4·P≤α≤-1/15·P的範圍內,特別是最好在-1/5·P≤α≤-1/15·P的範圍內。同樣在此場合,獲得相同的作用。
(第2實施形態)圖6為表示通過第2實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖,圖7為以示意方式表示通過第2實施形態的鎖緊螺栓,將被緊固部件緊固時,作用於主外螺紋部與副外螺紋部上的應力與變形之間的關係的圖,其中,縱軸表示作用於主外螺紋部與副外螺紋部上的應力,橫軸表示主外螺紋部與副外螺紋部的變形量。另外,與在第1實施形態中說明的部分相同的部分採用相同的標號,省略對其的描述。
在圖中,標號30表示第2實施形態的鎖緊螺栓,標號31表示螺栓環狀槽部,該螺栓環狀槽部以比主外螺紋部5的螺紋根徑稍大的深度,呈與螺杆部2的軸向基本相垂直的環狀,形成於螺栓前端部3的螺杆2側的外周,標號31a表示螺栓環狀槽部31的杆部,標號32表示副外螺紋部,該副外螺紋部按照與主外螺紋部5相同的螺距,並且相對主外螺紋部5的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,通過車床等,車出螺紋或,軋制的方式,從螺栓環狀槽部31,朝向螺栓前端部3的前端,形成於螺栓前端部3的外周。
第2實施形態的鎖緊螺栓與第1實施形態的不同之處在於不通過將螺栓環狀槽部壓縮變形,使副外螺紋部的相位變化,而通過車床等,進行車出螺紋等加工,副外螺紋部32相對主外螺紋部5的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,另外不具有使螺栓環狀槽部變形的螺栓彈性部。
同樣在通過鎖緊螺栓30將被緊固部件21緊固的場合,與在第1實施形態中描述的相同,如圖6所示,將鎖緊螺栓30穿過被緊固部件21中的螺栓孔22,將鎖緊螺栓30與內螺紋20螺合,則在主外螺紋部5和副外螺紋部32中,產生大於彈性極限(圖7所示的U點),而小於極限強度(圖7所示的M點)的應力(圖7所示的S點)。由此,副外螺紋部32按照產生永久性變形(圖7所示的OS1)的方式變形,可消除內螺紋20與主外螺紋部5,副外螺紋部32的加工精度的誤差等造成的遊隙B,B』在主外螺紋部5與副外螺紋部32正反相對方向產生。進而通過彈性變形(圖7所示的S1S2)產生的反作用力,副外螺紋部32,主外螺紋部5從正反方向按壓內螺紋20的齒腹,從而將被緊固部件21緊固。
在暫時與內螺紋20螺嵌合的鎖緊螺栓30中,對應於內螺紋20,副外螺紋部32按照產生永久性變形(圖7所示的OS1)的方式變形,即使在與內螺紋20脫開之後的情況下,仍保持該變形。即使再次將鎖緊螺栓30與內螺紋20螺接,由副外螺紋部32的彈性變形(圖7所示的S1S2)產生的反作用力可作用於內螺紋20上,可多次緊固。
由於第2實施形態的鎖緊螺栓象上述那樣構成,故除了第1實施形態所述的作用,還獲得下述那樣的作用。
(1)由於採用通過車床等,車出螺紋等的方式,改變副外螺紋部相對主外螺紋部的相位(相對以螺紋方式嵌合的內螺紋的相位),故可在不需要用於壓縮變形的加壓設備等的情況下,使設備負荷很少。
(2)由於可通過形成螺栓環狀槽部和前端凹部,使螺栓前端部的厚度減小,故可使彈力,彎曲應力等的機械強度為適當值,獲得對應於螺紋部的反作用力,可防止螺紋部的損傷,並且難於鬆弛。
另外,在第1實施形態的鎖緊螺栓1中,不但產生在螺栓彈性部7產生的反作用力(P),而且還產生通過第2實施形態描述的彈性變形(圖7所示的S1S2)所產生的反作用力,第1實施形態的鎖緊螺栓與第2實施形態相比較,獲得更大的反作用力,獲得較大的螺接力。
(第3實施形態)圖8(a)為第3實施形態的鎖緊螺栓的整體透視圖,圖8(b)為沿圖8(a)中的A-A線的主要部分的剖面端視圖。
在圖中,標號40表示作為第3實施形態的鎖緊緊固件的鎖緊螺母,標號41表示鎖緊螺母40中的呈六角螺母狀的,作為緊固件主體的螺母主體,標號41a表示螺母主體41的頂面,標號41b表示螺母主體41的支承面,標號41c表示螺母主體41的外周壁,標號41d表示螺母主體41的內周壁,標號42表示圓筒狀的延伸部,該延伸部與螺母主體41成整體形成於螺母主體41的頂面41a上,或獨立於該螺母主體41而形成於該該螺母主體41的頂面41a上,固定於該螺母主體41的頂面41a上,同軸地延伸設置,為與外徑與螺母主體41的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%,標號42a表示延伸部42的頂面,標號42b表示延伸部42的外周壁,標號42c表示與螺母主體41的內周壁41d處於同一平面的延伸部的42的內周壁,標號45表示作為主螺紋部的主內螺紋部,該主內螺紋部45呈1至多條的三角螺紋狀或鋸齒螺紋狀等,形成於螺母主體41的內周壁41d與延伸部42的內周壁42c上,標號46表示作為環狀槽部的螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部46按照比主內螺紋部45的根徑大的直徑,呈基本上與延伸部42的軸向相垂直的方向的環狀,形成於延伸部42的螺母主體41側的內周壁42c上,標號46a表示螺母彈性部(在圖中表示由於壓縮變形的鼓起狀態),當由P』表示主內螺紋部45的螺距的值時,該螺母彈性部使螺母環狀槽部46處的延伸部42按照變形量γ壓縮變形(或拉伸變形),該螺母彈性部46a在延伸部42的外周壁42側鼓起或凹進,沿軸向壓縮(或拉伸),該變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。),標號47表示1至多條作為副螺紋部的副外螺紋部,該副外螺紋部按照與主外螺紋部45相同形狀且相同的螺距,從螺母環狀槽部46,朝向延伸部42的頂面42a,形成於延伸部42的內周壁42c上。符號L3表示已發生壓縮變形的螺母環狀槽部46(螺母彈性部46a)的軸向的長度,θ2表示螺母彈性部46a相對軸向的變形角度。
下面通過附圖,對象上述這樣形成的第3實施形態的鎖緊螺母的製造方法進行描述。
圖9為表示使第3實施形態的鎖緊螺母中的螺母環狀槽部發生壓縮變形之前的狀態的主要部分的剖面端視圖。
在圖中,標號45a表示內螺紋,該內螺紋呈1條至多條的三角螺紋狀形成於螺母主體41的內周壁41d與延伸部42的內周壁42c的一部分上,標號46b表示螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部按照比內螺紋45a的根徑稍大的直徑,呈基本上與延伸部42的軸向相垂直的環狀,形成於延伸部42的螺母主體41側的內周壁42c上,其按照使延伸部42的厚度減小的方式形成,標號47a表示內螺紋,該內螺紋與內螺紋45a相同形狀且相同螺距呈1條至多條的三角螺紋狀形成於延伸部42的內周壁42c上。符號C表示螺母環狀槽部46b的內徑,符號D表示延伸部42的外徑,L4表示壓縮變形前的螺母環狀槽部46b的軸向的長度。
在這裡,在第3實施形態中,壓縮變形前的螺母環狀槽部46b的軸向的長度L4按照P』≤L4≤5P』+D-C(其中,P』表示內螺紋45 a,47a的螺距的值)的值確定。另外,螺母彈性部46a的變形角度θ2按照10°≤θ2≤75°,L4=L3/cosθ2的關係確定。另外,螺母環狀槽部46b處的延伸部42的橫截面積π·(D2-C2)/4為內螺紋45a、47a的根徑為直徑的圓面積的5~50%。此外,內螺紋45a與內螺紋47a按照與所螺合的外螺紋相同的螺距,相同的相位形成。
下面對象上述這樣形成的第3實施形態的鎖緊螺母的製造方法進行描述。
首先,通過衝壓成形等的塑性加工,切削加工等方式,不形成內螺紋的螺母主體41和延伸部42成整體形成,或通過電阻焊接,摩擦焊接等的焊接,嵌合等方式,將上述延伸部42固定於螺母主體41上,按照與螺母主體41同軸的方式延伸設置延伸部42。
接著,在內周壁面形成步驟中,在延伸部42的內周壁42c中,形成螺母環狀槽部46b,並且在螺母主體41的內周壁41d和延伸部42的內周壁42c的一部分上,形成內螺紋45a。另外,從螺母環狀槽部46b,朝向延伸部42的頂面部42a,在延伸部42的內周壁42c上,形成與內螺紋45a相同的螺距和相同的相位的內螺紋47a。
之後,在螺母彈性部形成步驟中,在延伸部42的頂面42a與螺母主體41的支承面41b之間,以規定時間,施加大於螺母環狀槽部46b處的延伸部42的壓曲載荷的荷載,當由P』表示內螺紋45a的螺距的值時,使螺母環狀槽部46處的延伸部42按照變形量γ壓縮變形,形成螺母彈性部46a,該變形量γ(=L4-L3)處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。由此,內螺紋45a形成主內螺紋部45,內螺紋47a形成副內螺紋部47,在該副內螺紋部47中,內螺紋部47a相對主內螺紋45的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
(第4實施形態)圖10為第4實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖。另外,與在第3實施形態中描述的部分相同的部分採用相同的標號,省略對其描述。
在該圖中,標號40』表示作為第3實施形態的變形實施形態的第4實施形態的鎖緊螺母,標號41』表示鎖緊螺母40』中的呈六角螺母狀的螺母,形成有1條至多條的三角螺紋狀等的內螺紋,標號41a』表示螺母主體,其通過形成在螺母41』上的螺母環狀槽部46』(後述)形成在螺母41』的支承面41b側,標號42』表示延伸部,該延伸部42』通過形成於螺母41』上的螺母環狀槽部46』(後述),形成於螺母41』的頂面41a一側,標號45』表示主內螺紋部,該主內螺紋部45』呈1條至多條三角螺紋狀等形成於螺母主體41a』的內周壁,標號46』表示螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部按照大於主內螺紋部45』的根徑的直徑,呈基本上與螺母41』的軸向相垂直的方向的環狀形成於螺母41』(螺母主體41a』或延伸部42』)的內周壁的規定部上,標號46a』表示螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部45』的螺距的值時,該螺母彈性部46a』使螺母環狀槽部46』處的螺母41』按照變形量γ沿軸向壓縮變形,該螺母彈性部46a』在螺母41』的外周壁側鼓起,該變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。),標號47』表示1條至多條的副內螺紋部,該副內螺紋部按照與主內螺紋部45』相同形狀且相同的螺距,形成於延伸部42』的內周壁上。
由於可在螺母41』的內周壁的規定部,形成螺母環狀槽部46』,故可容易製造,適合於打算簡單地形成鎖緊螺母的場合。特別是,由於加工符合JIS等的規格的螺母,故廣泛應用性優良。
(第5實施形態)
圖11為第5實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖。另外,與第3實施形態,第4實施形態相同的部分採用同一標號,故省略對其的描述。
在該圖中,標號40」作為第3實施形態的又一變形實施形態的第5實施形態的鎖緊螺母,本實施形態與第4實施形態的不同之處在於其包括螺母環狀槽部46」,該螺母環狀槽部46」按照與主內螺紋部45』的根徑相同的直徑,呈與螺母41』的軸向基本上相垂直的方向的環狀形成於螺母41』(螺母主體41a』或延伸部42』)的內周壁的規定部上;外周槽部48,該外周槽部48形成於與螺母環狀槽部46」相對應的螺母41』的外周壁上,螺母41』在軸向被拉伸變形形成螺母彈性部46a」。
按照本實施形態,由於可通過外周槽部,減小螺母的厚度,容易產生伸長,變形等,故可容易形成螺母彈性部46a」。另外,由於將螺母彈性部46a」接納於外周槽部48內,故用於將鎖緊螺母緊固的扳手等難於與螺母彈性部46a」接觸,由此,適合於防止螺母彈性部46a」的變形,損傷等,保護螺母彈性部46a」,提高耐久性的場合。
下面通過第3實施形態的鎖緊螺母,對象上述那樣形成的第3~5實施形態的鎖緊螺母的使用時的動作進行描述。
圖12為表示通過第3實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖。另外,通過前述的圖5,對在通過第3實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固時,在螺母彈性部產生的反作用力與位移之間的關係進行描述。在此場合,縱軸表示在螺母彈性部產生的反作用力(F),橫軸表示螺母彈性部的變形量(X)。
在圖12中,標號50表示螺栓,標號51表示螺栓50的外螺紋,標號52a,52b表示通過螺栓50和鎖緊螺母40緊固的被緊固部件,標號53表示螺栓孔,該螺栓孔貫穿被緊固部件52a,52b,使螺栓50穿過。另外,圖中的符號B,B』表示在將鎖緊螺母40與螺栓50以螺紋方式嵌合時,因外螺紋51等的加工精度的誤差等,形成於主內螺紋部45及副內螺紋部47與外螺紋51之間的螺合部分的間隙(遊隙),產生在各自相反的方向。在這裡,螺栓50採用下述形式,其中,內螺紋51按照1條至多條,以與鎖緊螺母40中的主內螺紋部45和副內螺紋部47相同的螺距形成。
在通過螺栓50和鎖緊螺母40,將被緊固部件52a,52b緊固的場合,將螺栓50穿過被緊固部件52a,52b中的螺栓孔53,如圖12所示,將鎖緊螺母40與螺栓50中的外螺紋51螺合,在螺母彈性部46a,產生下述變形(圖5所示的OP1),該變形相當於對應於由螺母彈性部46a的軸向的變形量γ產生的外螺紋51與副內螺紋部47之間的相位差的變形量(等於圖5中的OP2),與對應於遊隙B的軸向的長度的量(等於圖5中的P1P2)之間的差值。由此,產生伴隨螺母彈性部46a的彈性變形的反作用力(圖5所示的P)。通過該反作用力(P),副內螺紋部47與主內螺紋部45將外螺紋51的齒腹從正反方向按壓從而牢固地連結。
如果拆下暫時與螺栓50螺合的鎖緊螺母40,則在螺母彈性部46a中產生的反作用力為0,並且通過螺母彈性部46a的恢復力,位移變為0。即使再次將該拆下的鎖緊螺母40與螺栓50螺接,仍可通過在螺母彈性部46a產生的反作用力(P),使副內螺紋部47與主內螺紋部45的齒腹與外螺紋51的齒腹牢固地緊密貼合,可多次連結。
由於第3實施形態的鎖緊螺母及其製造方法象上述那樣構成,故獲得以下那樣的作用。
(1)由於在擰緊於外螺紋上的鎖緊螺母中,副內螺紋部相對主內螺紋部的相位改變,通過該擰緊力,主內螺紋部中的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的壓接力的方向,與副內螺紋部的螺紋牙側面與外螺紋的螺紋牙側面實現壓力接觸的壓接力的方向相差180°而相反。由此,因該壓接力和螺紋升角等產生的扭矩的方向在主內螺紋部和副內螺紋部中,是相反的,這樣,如果在螺栓,被緊固部件等上有作用振動等的外力,相對外螺紋,施加主內螺紋部要變松的旋轉方向的力,則由於在副內螺紋部的螺紋牙側面上產生的扭矩沿擰緊方向作用,故可確實防止鎖緊螺母相對外螺紋鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
(2)由於在於螺母主體延伸的延伸部的內周壁,具有副內螺紋部,該副內螺紋部按照相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的方式形成,故在緊固被緊固部件時,通過將鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋螺合,則產生反作用力,該反作用力包括副內螺紋部朝向主內螺紋部按壓外螺紋的反作用力,主內螺紋部朝向副內螺紋部按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部朝向與主內螺紋部相反的一側按壓外螺紋的反作用力與主內螺紋部朝向副內螺紋部的相反的一側按壓外螺紋的反作用力,由此可在主內螺紋部和副內螺紋部與外螺紋之間,獲得較大的摩擦力,可確實防止因振動等的作用,主內螺紋部等相對外螺紋鬆弛,螺接力降低的情況。
(3)如果對螺栓等的外螺紋,作用將鎖緊螺母擰緊的緊固力,由於鎖緊螺母中的副內螺紋部因螺栓等的外螺紋連結而變形,產生彈性變形,在彈性變形內,通過其反作用力,可將主內螺紋部和副內螺紋部更加牢固地與外螺紋緊密貼合,將這兩者緊固,故可進一步提高鎖緊螺母與螺栓等的外螺紋之間的螺接力,可更加確實地防止因振動等的外力,鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,鬆弛的情況。
(4)即使在被緊固部件與支承面之間磨耗,產生鬆弛的情況下,因副內螺紋部朝向主內螺紋部按壓外螺紋的反作用力,或副內螺紋部朝向與主內螺紋部相反一側按壓外螺紋的反作用力的作用,可防止鎖緊螺母與螺栓等脫開的情況,可防止機動車,電車等的振動劇烈的車輛,橋梁等中的螺母,螺栓的掉落事故。
(5)由於在與螺栓等的外螺紋螺合的鎖緊螺母中的副內螺紋部因外螺紋產生的彈性變形而造成的反作用力的作用下,將主內螺紋部和副內螺紋部牢固地與外螺紋緊密貼合,故可吸收螺栓等的外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動,穩定性優良,並且由於相位的位移量較小,故在緊固時,難於使鎖緊螺母,螺栓的螺紋部受到損傷,另外,由於在彈性變形的作用下,可穩定地獲得反作用力,故如果為同一外螺紋,則在將暫時螺合的鎖緊螺母拆下後,可再次進行螺接,反覆使用,反覆使用性優良。
(6)由於具有按照與主內螺紋部的螺紋根徑相同,或比其大的外徑而形成的螺母環狀槽部,故在將主外螺紋部與內螺紋螺接時,可順利地實現螺紋合。
(7)由於使螺母環狀槽部處的延伸部產生壓縮變形的螺母彈性部具有彈性,故不但通過由所螺接的螺栓等的外螺紋產生的副外螺紋部等的永久變形和彈性變形,還可通過由所螺合的螺栓等的外螺紋產生的螺母彈性部的伸長,吸收外螺紋與鎖緊螺母中的內螺紋部的加工精度的誤差造成的晃動等,並且可進一步增加對應螺母彈性部所具有的彈力而產生的應力造成的反作用力,更加確實地防止鎖緊螺母相對螺栓等的外螺紋,產生鬆弛。
(8)由於在按照同一螺距,並且以同一相位形成主內螺紋部和副內螺紋部後,可通過使螺母環狀槽部發生壓縮變形或拉伸變形,容易使主內螺紋部和副內螺紋部的相位錯開,故容易製造,生產性優良。
(9)由於通過使螺母環狀槽部按照變形量γ變形,可確實使副內螺紋部相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,由於變形量適量,難於在連結時給螺紋部碰傷,在使用時產生粘連,從而優於反覆使用性,進而,即使螺紋部的螺距、角度等產生偏差,在連結時齒腹之間的壓接也非常充分,優於穩定性。故製品產量較高,生產性優良。
(10)由於螺母環狀槽部的軸向的長度在規定範圍內,故使螺母環狀槽部的壓曲載荷為適合值,經過壓縮變形,可容易使副內螺紋部的相位在規定範圍變化,生產性優良,並且穩定性優良。
(11)由於可通過規定螺母環狀槽部處的延伸部的橫截面積,將副內螺紋部提供給外螺紋的反作用力設定在規定範圍內,故在不使外螺紋,內螺紋部發生破損的情況下,實現鎖緊。
(12)由於可使螺母環狀槽部處的延伸部的厚度為規定值,使機械強度在規定範圍內,故在對延伸部進行壓縮變形時,可容易使副內螺紋部的相位在規定範圍內變化。另外,螺母環狀槽部處的延伸部容易產生適量的伸長,在對螺栓等的外螺紋等螺接時,因延伸部伸長,故難於將外螺紋,副內螺紋部的螺紋牙壓壞,安裝性優良。
(13)由於延伸部的外徑為和與螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%,延伸部的外徑小於螺母主體,故在採用扳手等,緊固螺母主體時,延伸部不發生損壞,容易進入到螺母主體處,容易緊固,緊固作業性優良。
(14)由於螺母彈性部的變形角度θ2在規定的範圍內,故獲得螺母彈性部的適合的彈力,並且獲得穩定的螺母彈性部的位移與分作用力之間的關係,所獲得的反作用力的誤差很小,穩定性優良。
另外,在第3實施形態中,針對按照變形量γ(n為0以上的整數的場合),將螺母環狀槽部46壓縮變形的場合進行了描述,但是也可對螺母環狀槽部46施加拉伸載荷,變形量γ(n為0時)在-5/18·P』≤γ≤-1/30·P』的範圍內,最好在-1/4·P』≤γ≤-1/15·P』的範圍內,特別是最好在-1/5·P』≤γ≤-1/15·P』的範圍內。同樣在此場合,獲得相同的作用。
另外,可在使螺母環狀槽部46僅變形變形量γ時,一邊擰一邊使之壓縮變形或拉伸變形。此時也可得到相同作用。
(第6實施形態)圖13為表示通過第6實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固的狀態的主要部分的剖視圖。另外,通過前述的圖7,對在通過第6實施形態的鎖緊螺母,將被緊固部件緊固時,作用於主內螺紋部和副內螺紋部上的應力與變形之間的關係進行描述。在此場合,縱軸表示作用於主內螺紋部與副內螺紋部上的應力,橫軸表示主內螺紋部與副內螺紋部的變形量。另外,與通過第3實施形態描述的部分相同的部分採用同一標號,省略對其的描述。
在圖中,標號40a表示第6實施形態的鎖緊螺母,標號46b表示螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部46b按照比主內螺紋部45的根徑稍大的直徑,呈基本上與延伸部42的軸向垂直的方向的環狀形成於延伸部42的螺母主體41側的內周壁42c上,標號47b表示副內螺紋部,該副內螺紋部47b按照與主內螺紋部45相同形狀且相同的螺距,並且相對主內螺紋部45的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,通過車床等,車出螺紋的方式,從螺母環狀槽部46,朝向延伸部42的頂面42a,形成於延伸部42的內周壁42c上。
第6實施形態的鎖緊螺母與第3實施形態的不同之處在於不通過使螺母環狀槽部46b壓縮變形而改變副內螺紋部的相位,該螺母環狀槽部46b這樣形成,即,通過車床等,車出螺紋的方式,使副內螺紋部47b相對主內螺紋部45的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
同樣在通過螺栓50和鎖緊螺母40a,將被緊固部件52a,52b緊固的場合,與第3實施形態描述的一樣,如圖13所示,將螺栓50穿過被緊固部件52a,52b中的螺栓孔53,將鎖緊螺母40a與螺栓50中的外螺紋51螺合,則在主內螺紋部45與副內螺紋部47b中,產生大於彈性極限(圖7所示的U點),而小於極限強度(圖7所示的M點)的應力(圖7所示的S點)。由此,將主內螺紋部45與外螺紋51螺接,在副內螺紋部47b,產生永久變形(圖7所示的OS1),可消除螺栓50的內螺紋51與主內螺紋部45,副內螺紋部47b的加工精度的誤差造成的遊隙B,B』在主內螺紋部45和副內螺紋部47b在正反方向產生。另外,在由彈性變形(圖7所示的S1S2)產生的反作用力的作用下,副內螺紋部47b與主內螺紋部45的齒腹將外螺紋51的齒腹從正反方向按壓,從而被緊固。
在暫時與螺栓50螺合的鎖緊螺母40a中,對應於螺栓50的外螺紋51,在副內螺紋部47b中產生永久變形(圖7所示的OS1),即使在將該螺母40a從螺栓50上拆下後的情況下,仍保持該變形。即使再次將該鎖緊螺母40a與螺栓50螺接,則副內螺紋部47b的彈性變形(圖7所示的S1S2)所產生的反作用力作用於螺栓50的外螺紋51上,可多次緊固。
由於第6實施形態的鎖緊螺母象上述那樣形成,故除了具有第1實施形態的作用以外,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於採用通過車床等,車出螺紋的方式,改變副內螺紋部相對主內螺紋部的相位(相對所螺合的外螺紋的相位),故可不需要用於壓縮變形的加壓設備等,使設備負荷很少。
另外,在第3實施形態的鎖緊螺母中,不但發生在螺母彈性部46a產生的反作用力(P),而且還發生通過第6實施形態描述的永久變形(圖7所示的OS1)和彈性變形(圖7所示的S1S2)所產生的反作用力,第3實施形態的鎖緊螺母與第6實施形態相比較,獲得更大的反作用力,獲得較大的螺紋接合力。
(第7實施形態)圖14為第7實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖。另外,與通過第3實施形態描述的部分相同的部分採用同一標號,省略對其的描述。
在圖中,標號60表示第7實施形態的鎖緊螺母,標號61表示凸緣部,該凸緣部61的外緣基本上呈圓形,或多邊形等,其在延伸部42的外周壁42b的周部突出,其外緣(外徑)等於螺母彈性部46a的外徑,或大於該螺母彈性部46a的外徑。在這裡,在第7實施形態中,凸緣部61的外徑與螺母主體41的外徑形成各大致相同。
由於第7實施形態的鎖緊螺母象上述那樣形成,故除了具有第3實施形態所述的作用,還獲得以下這樣的作用。
(1)由於螺母彈性部接納於在延伸部的外周壁上突出的與螺母主體的外徑大致相同大小的。凸緣部與螺母主體的內側,故可防止用於緊固鎖緊螺母的扳手等與螺母彈性部接觸,防止螺母彈性部的變形,損傷等情況,對螺母彈性部進行保護,提高耐久性。另外,可防止連結鎖緊螺母時使用的扳手等接觸凸緣部,可提高作業性。
(第8實施形態)圖15為第8實施形態的鎖緊螺母的主要部分的剖面端視圖。另外,與通過第3實施形態,或第4實施形態描述的部分相同的部分採用同一標號,省略對其的描述。
在該圖中,標號60a表示第8實施形態的鎖緊螺母。第8實施形態與第4實施形態的不同之處在於在符合JIS,ASM等的規格的螺母主體41』的外周壁上,形成外周槽部62,該外周槽部62的寬度大於主內螺紋部45』和副內螺紋部47』的螺距(P』)的1/30,另外具有螺母彈性部63,該螺母彈性部63使該外周槽部62按照變形量γ沿軸向壓縮變形,該變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。)。
由於因上述區別,第8實施形態的鎖緊螺母在符合規格的螺母主體的外周壁上,形成外周槽部,故可形成下述副內螺紋部,其中僅僅按照與軸向基本上平行的方式,施加荷載,相對主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,廣泛應用性優良。
(第9實施形態)圖16(a)為表示第9實施形態中在鎖緊螺母的製造方法中的延伸部形成步驟的主要部分剖面圖,(b)為表示第9實施形態中在鎖緊螺母的製造方法中的延伸部固定步驟的主要部分剖面圖,(c)為表示第9實施形態中在鎖緊螺母的製造方法中的內螺紋形成步驟的主要部分剖面圖,(d)為表示第9實施形態中在鎖緊螺母的製造方法中的螺栓彈性部形成步驟的主要部分剖面圖,圖17(a)~圖17(c)為表示延伸部和螺母主體的形狀的應用例的主要部分的剖面圖。
在圖16(a)、圖16(b)中,標號70表示外形是六角形狀的圓筒狀螺母主體,標號71表示螺母主體70的內壁,標號72表示螺母主體70的頂面,標號73表示螺母主體70的底面,標號74表示一和螺母主體70為另形成的延伸部,在其端部有一小於螺母主體70的口徑的凸緣部(後述),標號75表示以螺母主體70的內壁71的口徑為同一口徑而形成的延伸部74的內壁,標號76表示在延伸部74的內壁75上和延伸部74的軸向成大致直交處環向而成的螺母環狀槽部,標號76a表示延伸部74的外壁,標號77表示為在延伸部74的一端部的外壁76a的周部處突出設置的一凸緣部,標號78表示為在延伸部74的另一端部處形成的複數突起狀、突條或者在環狀的開頭狀處形成的突起部。
在圖16(c)中,71a為在螺母主體70的內壁71處形成的內螺紋,75a為在延伸部74的內壁75處形成的內螺紋。內螺紋71a、75a是以同一螺距和同一位向而成。
在圖16(d)中,76b為在螺母環狀槽部76處的延伸部74,當內螺紋71a、75a的螺距的寬度為P』時的螺母彈性部,此時的變形量Y為(n+1/30)P』≤Y≤(n+5/18)P』,最好處於(n+1/15)P』≤Y≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤Y≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤Y≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤Y≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤Y≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數。Y在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值。),且該螺母彈性部僅以此長度進行壓縮變形(或拉伸變形),延伸部74的外壁76a一側膨出或凹陷,且此螺母彈性部延軸向壓縮(或拉伸)(圖為因壓縮變形而顯示出的膨出狀態)。
在圖17(a)中,79表示在螺母主體70的內壁71側的頂部72處和螺母主體70同軸,且以比延伸部74的外壁76a的外徑稍微大一點的尺寸作為內徑而形成的主體凹部,因延伸部74鑲嵌在主體凹部79內,所以可使延伸部74在螺母主體70處安定的保持同軸。
在圖17(b)中,76c表示在延伸部74的另一端的厚處形成肉厚部,79a表示在螺母主體70的內壁71側的頂部72處和螺母主體70同軸,且以比延伸部74的肉厚部76c的外徑稍微大一點的尺寸作為內徑而形成的主體凹部,79b表示在主體凹部79a的底部上形成的向上突起部。因在延伸部74的肉厚部76c和螺母主體70的突起部79c之間進行焊接等,所以可起到防止螺母槽部76因焊接已形成的肉厚狀延伸部74時的熱而引起的變形,且還可提高成品率。尚可如圖17(c)所示,可達到不使突起部79b在主體凹部79a的底部形成,而在肉厚部76c的底面形成。次時也可獲得同樣的作用。
關於以上構成的實施形態9的鎖緊螺母的製造方法,下面參照附圖進行說明。
首先,在螺母主體形成步驟中,通過加壓成型等的塑性加工或切削加工等形成螺母主體70。另外,在延伸部形成步驟中,通過加壓成型等的塑性加工或切削加工等在內周壁75上形成螺母環狀槽部76,在端部形成突起部78,形成延伸部74。(參照圖16(a))。
接著,在延伸部固定步驟中,如圖16(a)所示,將延伸部74的突起部78與螺母主體70的頂面72接觸後,在延伸部74與螺母主體之間通過電流在突起部78產生大的電阻熱,通過凸焊等的電阻焊接,將延伸部74固定在螺母主體70的頂面72上。(固定後的狀態參照圖16(b))。
接著,在內螺紋形成步驟中,螺母主體70的內周壁71及延伸部74的內周壁75上通過切削加工形成相同螺距且相同相位的內螺紋71a,75a(參照圖16(c))。
接著,在螺母彈性部形成步驟中,延伸部74的凸緣部77和螺母主體70的支承面73之間,施加規定時間的比在螺母環狀槽部76的延伸部74的座屈荷載大的荷載,只壓縮變形變形量γ,在延伸部74的外周壁76a側使之鼓出形成螺母彈性部。(參照圖16(d)),由此,內螺紋71a成為主內螺紋部,內螺紋75a成為相對主內螺紋部(內螺紋71a)的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化的副內螺紋部。
根據以上第9實施形態的鎖緊螺母的製造方法,可獲得以下那樣的作用。
(1)由於具有延伸部形成步驟,使螺母主體與延伸部分別形成,然後通過延伸部固定步驟整體化,故優於生產性。
(2)由於在延伸部固定步驟通過凸焊等的電阻焊接將延伸部固定在螺母主體上,故可將電阻熱的發生集中在突起部上,突起部熱軟化崩開,則接觸面積變大,不會因電流分散過熱,優於安全性。另外,未使螺母主體或延伸部大熔融,所以不會產生機械的強度降低或變色等。加之,肉薄的延伸部和塊狀的螺母主體的厚度顯著不同的金屬的焊接也能容易的進行。
(3)在螺母彈性部形成步驟中,在延伸部的一端部形成的凸緣部和螺母主體的支承面之間,施加荷載形成螺母彈性部,故形成螺母環狀槽部的肉薄的延伸部上分散荷載,可使之均勻的壓縮變形或拉伸變形,使產品獲得率提高。
實施例下面通過實施例對本發明進行更為具體的描述。另外,本發明不限於這些實施例。
(第1實施例)製造第1實施例的鎖緊螺母,該螺母涉及通過第3實施形態描述的鎖緊螺母,其中,主內螺紋部和副內螺紋部的螺距(P』)為2mm,主內螺紋部和副內螺紋部的螺紋根部的直徑(根徑)為16mm,螺母彈性部的軸向的變形量(變形量γ)為1.47mm。
(第2實施例)除了變形量γ為1.57mm以外,與第1實施例相同,製造第2
(第3實施例)除了變形量γ為1.65mm以外,與第1實施例相同,製造第3
(第4實施例)除了變形量γ為1.90mm以外,與第1實施例相同,製造第4
(第5實施例)除了變形量γ為2.10mm以外,與第1實施例相同,製造第5
(第6實施例)除了變形量γ為2.30mm以外,與第1實施例相同,製造第6
(第7實施例)除了變形量γ為2.43mm以外,與第1實施例相同,製造第7
(第8實施例)除了變形量γ為2.53mm以外,與第1實施例相同,製造第8實施例的鎖緊螺母。
(第1比較實施例)除了變形量γ為1.97mm以外,與第1實施例相同,製造第1比較實施例的鎖緊螺母。
(第2比較實施例)採用2個內螺紋的螺距為2mm,內螺紋的根徑為16mm的螺母,形成作為鎖緊機構而一般使用的W螺母,製造第2比較實施例的鎖緊螺母。
(保證荷載試驗)通過符合JIS BI502(鋼製螺母的機械性質)的軸向的拉伸試驗和軸向的壓縮試驗,進行第1~8實施例的鎖緊螺母的保證荷載試驗。另外,在本試驗中,將試驗用心軸與鎖緊螺母的主內螺紋部螺合,以便保證荷載沿鎖緊螺母的主內螺紋部的軸向作用,施加保證荷載值達15秒。
通過該試驗知道,鎖緊螺母中的螺紋牙發生剪切破壞,鎖緊螺母破裂。另外,在卸除已施加的保證荷載值後,通過手指,將從試驗用心軸拆下的鎖緊螺母擰入到與試驗用心軸相同尺寸的另一螺栓上。
作為以上的保證荷載試驗的結果,顯然知道,本發明的鎖緊螺母具有無實用方面的問題的保證荷載。
(振動試驗)針對第1~8實施例和第1~22比較實施例的鎖緊螺母,採用NAS式高速鬆弛試驗機(符合美國飛機規格NAS3350),進行振動試驗。
圖18為表示振動試驗的情況的示意圖。
在該圖中,標號40表示作為試料被安裝的實施例比較實施例的鎖緊螺母,標號80表示振動試驗機,標號81表示擰有鎖緊螺母40的螺栓,標號82表示振動圓筒,其上安裝有螺栓81和鎖緊螺母40,標號83表示墊圈,該墊圈安裝于振動圓筒81和鎖緊螺母40之間,標號84表示激振臺,其固定于振動心軸82上,反覆地對鎖緊螺母40和螺栓81,施加與螺栓81的軸向相垂直的振動。另外,振動次數為1780rpm,激振臺的行程為11mm,衝擊行程為19mm。
在通過150N·m的擰緊扭矩,將第1~8實施例和第1~22比較實施例的鎖緊螺母安裝于振動試驗機上後,施加17分鐘(30000次)的振動,查看鎖緊螺母1是否發生鬆弛。另外,當標在墊圈83,鎖緊螺母40,螺栓81上的對齊標記發生偏離時,判定鎖緊螺母40鬆弛。
其結果是,對於第1~8的鎖緊螺母,未發生鬆弛。另外,試驗後的擰松扭矩在130~180N·m的範圍內,與擰緊扭矩基本上相等。此外,第1比較實施例的鎖緊螺母經1500次,便從螺栓上脫落,第2比較實施例的鎖緊螺母(W螺母)經4300次,從螺栓上脫落。另外,作為另一比較實施例,在於採用彈簧墊圈和普通的螺母的場合,進行同樣的振動試驗時,經1350次,該螺母從螺栓上脫落。
接著,通過150N·m的擰緊扭矩,將第3,6實施例的鎖緊螺母安裝于振動試驗機上,然後,施加1000000次的振動,查看鎖緊螺母是否發生鬆弛。
其結果是,試驗後的擰松扭矩為200N·m,比擰緊扭矩稍大,但是,沒有在試驗中產生鬆弛的螺母。
根據以上的試驗結果顯然知道,本發明的鎖緊螺母確實防止相對內螺紋,發生鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
另外,由於本發明的鎖緊螺栓是基於與本發明的鎖緊螺母相同的原理形成的,故顯然,可確實防止相對內螺紋,發生鬆弛,可半永久性地保持較高的緊固力。
權利要求
1.一種鎖緊緊固件的結構,該鎖緊緊固件指與螺紋螺合,將被緊固部件緊固的鎖緊螺栓,鎖緊螺母,其特徵在於其包括緊固件主體;主螺紋部,該主螺紋部形成於該緊固件主體上;副螺紋部,該副螺紋部中的,相對上述主螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副螺紋部按照與上述主螺紋部同軸的方式形成。
2.一種鎖緊螺栓,該鎖緊螺栓具有與內螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該鎖緊螺栓包括螺栓前端部,該螺栓前端部按照與螺杆部同軸的方式,形成於上述螺杆部的前端部上;主外螺紋部,該主外螺紋部形成於上述螺杆部的外周上;螺栓環狀槽部,該螺栓環狀槽部按照與上述主外螺紋部的螺紋根部相同的,或比其深的環狀形成於上述螺栓前端部中的螺杆部側的外周;副外螺紋部,該副外螺紋部中的,相對上述主外螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副外螺紋部形成於上述螺栓前端部的外周。
3.根據權利要求2所述的鎖緊螺栓,其特徵在於上述螺栓前端部具有前端凹部,該前端凹部在上述螺栓前端部的軸中心處,從上述螺栓前端部的前端,至少延伸到上述螺栓環狀槽部處。
4.根據權利要求3所述的鎖緊螺栓,其特徵在於上述螺栓環狀槽部處的螺栓前端部包括螺栓彈性部,該螺栓彈性部沿軸向發生壓縮,或拉伸變形。
5.根據權利要求4所述的鎖緊螺栓,其特徵在於當由P表示主外螺紋部的螺距的值時,上述螺栓環狀槽部的軸向的變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數,α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值)。
6.根據權利要求2~5中任一項所述的鎖緊螺栓,其特徵在於上述螺栓環狀槽部的杆部的橫截面積為上述螺杆部的根徑的橫截面積的5~50%。
7.一種鎖緊螺栓的製造方法,該鎖緊螺栓具有與內螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟前端凹部形成步驟,其中,在螺杆部的軸中心處,從前端貫穿開孔,形成前端凹部;螺栓環狀槽部形成步驟,其中,在上述螺杆部的前端側的規定部的外周,形成與外螺紋的根底相同,或比其深的螺栓環狀槽部;螺栓彈性部形成步驟,其中,按照與上述螺杆部基本上平行的方式,施加規定荷載達規定時間,當由P表示上述主外螺紋部的螺距的值時,使已在上述螺栓環狀槽部形成步驟中形成的上述螺栓環狀槽部處的螺杆部按照變形量α變形,形成螺栓彈性部,該變形量α處於(n+1/30)P≤α≤(n+5/18)P的範圍,最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/4)P的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P≤α≤(n+1/5)P的範圍,或處於(n-5/18)P≤α≤(n-1/30)P的範圍,最好處於(n-1/4)P≤α≤(n-1/15)P的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤α≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數,α在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值)。
8.一種鎖緊螺母,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該鎖緊螺母包括螺母主體;延伸部,該延伸部以與上述螺母主體同軸方式延伸設置;主內螺紋部,該主內螺紋部形成於上述螺母主體的內周壁上;螺母環狀槽部,該螺母環狀槽部按照與上述主內螺紋部的根徑相同,或比其大的直徑,形成於上述延伸部的螺母主體側的內周壁,或上述螺母主體的內周壁上;副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副內螺紋部形成於上述延伸部的內周壁上。
9.一種鎖緊螺母,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該鎖緊螺母包括螺母主體;延伸部,該延伸部以與上述螺母主體同軸方式延伸設置;主內螺紋部,該主內螺紋部形成於上述螺母主體的內周壁上;外周槽部,該外周槽部沿與上述螺母主體的軸向相垂直的方向,形成於上述延伸部的螺母主體側的外周壁,或上述螺母主體的外周壁上;副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化,該副內螺紋部形成於上述延伸部的內周壁上。
10.根據權利要求8所述的鎖緊螺母,其特徵在於其包括外周槽部,該外周槽部形成於上述延伸部,或上述螺母主體的螺母環狀槽部的外周壁上。
11.根據權利要求8~10中任一項所述的鎖緊螺母,其特徵在於其包括螺母彈性部,該螺母彈性部使上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部中的延伸部,或上述螺母主體沿軸向壓縮,或拉伸變形。
12.根據權利要求10或11所述的鎖緊螺母,其特徵在於當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部的軸向的變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數,γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值)。
13.根據權利要求8~12中任一項所述的鎖緊螺母,其特徵在於上述螺母環狀槽部,或上述外周槽部處的延伸部,或上述螺母主體的橫截面積是上述主內螺紋部的根徑為直徑的圓面積的5~50%。
14.根據權利要求8~13中任一項所述的鎖緊螺母,其特徵在於上述延伸部包括在外周壁的周部突出的凸緣部。
15.根據權利要求8~14中任一項所述的鎖緊螺母,其特徵在於上述延伸部的外徑為和與上述螺母主體的軸向相垂直的截面的外緣內切的內切圓的外徑的30~100%。
16.一種鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟a.將螺母主體與延伸部成整體形成,或將延伸部固定於螺母主體上,在延伸部的內周壁上形成螺母環狀槽部,同時在前述螺母主體及前述延伸部的內周壁上,形成與前述外螺紋相同螺距的內螺紋,或者,b.在螺母的內周壁的規定部位形成螺母環狀槽部,在前述螺母上形成螺母主體與延伸部的內周壁面形成步驟;螺母彈性部形成步驟,其中,在上述螺母主體的支承面與延伸部的頂面之間,施加規定荷載達規定時間,使已在上述內周壁面形成步驟中形成的螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P≤γ≤(n-1/15)P的範圍(其中,n表示0以上的整數,γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值)。
17.一種鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟主體形成步驟,其中,將螺母主體與延伸部成整體形成,或將延伸部固定於螺母主體上,按照同軸的方式,將上述延伸部延伸設置在上述螺母主體的頂面上;螺紋部槽部形成步驟,其中,在上述延伸部的內周壁的規定部上,形成螺母環狀槽部,該延伸部已通過上述主體形成步驟,與上述螺母主體成整體形成,或固定於上述螺母主體上,在上述螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,接著,從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
18.一種鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟延伸部形成步驟,其中,在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部;延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部形成步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;內螺紋形成步驟,其中,在已通過上述延伸部固定步驟,固定有延伸部的上述螺母主體的內周壁和上述延伸部的內周壁上,形成與上述外螺紋相同的螺距,並且相同的相位的內螺紋;在已通過上述內螺紋形成步驟,形成有內螺紋的螺母主體的支承面與延伸部的頂面之間,施加規定荷載達規定時間,使上述螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數,γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值)。
19.一種鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟延伸部形成步驟,其中,形成在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部;延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部形成步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;在已通過上述延伸部固定步驟,固定有延伸部的螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,並且從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
20.一種鎖緊螺母的製造方法,該鎖緊螺母具有與螺栓等的外螺紋螺合,將被緊固部件緊固的,權利要求1所述的鎖緊緊固件的結構,其特徵在於該方法包括下述步驟延伸部變形步驟,其中,形成在其內周壁的規定部,形成有螺母環狀槽部的延伸部,接著,按照與上述延伸部的軸向基本平行的方式,施加規定荷載達規定時間,使上述螺母環狀槽部處的延伸部按照變形量γ變形,形成螺母彈性部,當由P』表示主內螺紋部的螺距的值時,上述變形量γ處於(n+1/30)P』≤γ≤(n+5/18)P』的範圍,最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/4)P』的範圍,特別是最好處於(n+1/15)P』≤γ≤(n+1/5)P』的範圍,或處於(n-5/18)P』≤γ≤(n-1/30)P』的範圍,最好處於(n-1/4)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍,特別是最好處於(n-1/5)P』≤γ≤(n-1/15)P』的範圍(其中,n表示0以上的整數,γ在壓縮方向為正值,在拉伸方向為負值);延伸部固定步驟,其中,將已通過上述延伸部變形步驟形成的延伸部,固定於螺母主體的頂面上;內螺紋部形成步驟,其中,在已通過上述延伸部固定步驟固定有延伸部的螺母主體的內周壁上,形成主內螺紋部,從上述螺母環狀槽部,朝向上述延伸部的頂面,在上述延伸部的內周壁上,形成副內螺紋部,該副內螺紋部中的,相對上述主內螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~90°的範圍內,特別是最好在24~72°的範圍內變化。
全文摘要
本發明涉及一種緊固件的結構、具有該結構的螺栓和螺母及其製造方法。其目的在於提供一種鎖緊螺栓和螺母的鎖緊緊固件的結構,其可防止在外力作用於被緊固部件,螺紋等上時的螺接力的降低,可半永久性地保持較高的緊固力,本發明的目的還在於提供採用該結構的鎖緊螺栓和螺母及其製造方法。本發明的鎖緊緊固件的結構為與螺紋螺合,將被緊固部件緊固的鎖緊緊固件的結構,其包括緊固件主體;主螺紋部,該主螺紋部形成於該緊固件主體上;副螺紋部,該副螺紋部中的,相對上述主螺紋部的相位在12~100°的範圍內,最好在24~60°的範圍內變化,該副螺紋部由上述主螺紋部和上述環狀槽部隔開,按照與上述主螺紋部同軸的方式形成。
文檔編號F16B35/04GK1435579SQ0214326
公開日2003年8月13日 申請日期2002年9月25日 優先權日2002年2月1日
發明者名川政人, 野田秀樹 申請人:名川政人, 大喜工業株式會社