CN103790918B - 穿透型紧固螺母 - Google Patents
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Abstract
一种使拉出强度更加提高的穿透型紧固螺母。本发明的穿透型紧固螺母(1)，具备有螺母主体部(3)、外侧壁部(5)、内侧壁部(7)、配置在外侧壁部(5)与内侧壁部(7)之间的底面部(9)及环状槽部(11)。将所述内侧壁部(7)形成为在侧面观察时外周面(7b)随着朝向表侧而往径方向内侧倾斜的筒状，将所述内侧壁部(7)的高度设定成较外侧壁部(5)高，并且将所述外侧壁部(5)与内侧壁部(7)的高度的差(H0)设定为与所述金属制板材(17)的厚度(T)相等。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿透型紧固螺母。
背景技术
以往，使穿透型紧固螺母结合于金属制板材之技术为众人所知(例如，参照专利文献1)。在该专利文献1所记载的穿透型紧固螺母中，在成为与金属制板材的一侧结合的背面侧，具有环状的内侧壁部及外侧壁部，且内侧壁部沿着螺母轴线方向突出形成，外侧壁部朝向内侧壁部侧倾斜且往螺母轴线方向突出形成。此外，通过这些内侧壁部与外侧壁部，沿着周方向规划成环状槽部，所述内侧壁部的角部形成为锐利的环状的裁断边缘。
因此，当将所述穿透型紧固螺母压入金属制板材时，所述裁断边缘将金属制板材穿孔而形成孔。通过将该孔的周缘部的金属制板材的材料一面塑性加工一面导入于所述环状槽部内，而将穿透型紧固螺母固着在金属制板材。
[专利文献1]日本特开平7-238915号公报
发明内容
然而，该以往公知的穿透型紧固螺母，用于汽车零件等的情形较多，并被期望拉出(pull through)强度的进一步提高。
因此，本发明提供一种使拉出强度更加提高的穿透型紧固螺母及穿透型紧固螺母结合体。
本发明的穿透型紧固螺母，为背面侧固着在金属制板材的穿透型紧固螺母，具备：在径方向中央部沿着螺母轴线方向贯通有螺钉孔的螺母主体部；在该螺母主体部的背面的径方向外侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向竖立设置的外侧壁部；在所述外侧壁部的径方向内侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向竖立设置的内侧壁部；配置在所述螺母主体部的背面中所述外侧壁部与内侧壁部之间的底面部；以及由所述内侧壁部、外侧壁部及底面部在螺母主体部的背面侧沿着周方向呈环状地规划成的环状槽部。其特征在于，将所述内侧壁部形成为在侧面观察时随着朝向表侧而外周面往径方向内侧倾斜的筒状，将所述内侧壁部的高度设定成较外侧壁部高，并且将内侧壁部的前端角部形成为将金属制板材穿孔的裁断边缘，将所述外侧壁部与内侧壁部的高度的差设定为与所述金属制板材的厚度相等；所述底面部，具备从所述内侧壁部延伸到外侧壁部为止的第1底面部、与该第1底面部的周方向相邻并且配置在径方向外侧的第2底面部、以及与所述第1底面部的周方向相邻并且配置在所述第2底面部的径方向内侧的第3底面部；通过形成为按照所述第3底面部、第2底面部、及第1底面部的顺序而高度变低，在所述第1底面部与第2底面部之间形成第1阶差部，在所述第1底面部与第3底面部之间形成第2阶差部。
本发明的效果：
根据本发明的穿透型紧固螺母及穿透型紧固螺母结合体，将所述内侧壁部形成为在侧面观察时随着朝向表侧而外周面往径方向内侧倾斜的筒状。因此，在将穿透型紧固螺母结合于金属制板材的状态下，在将穿透型紧固螺母往轴线方向按压的情形，金属制板材的孔的周缘部被穿透型紧固螺母的内侧壁部的外周面卡住。进而，将所述外侧壁部与内侧壁部的高度的差设定为与所述金属制板材的厚度相等，因此在将穿透型紧固螺母固着在金属制板材时，在内侧壁部的顶面未从金属制板材的背面突出的范围内，可以使内侧壁部的高度变高，且使内侧壁部的顶面的外径变大，在将穿透型紧固螺母往轴线方向按压的情形，可以将所述卡住的状态保持较长久。因此，使得穿透型紧固螺母的内侧壁部难以从金属制板材的孔脱离，所以拉出强度提高。
此外，将所述外侧壁部与内侧壁部的高度的差设定为与所述金属制板材的厚度相等，因此在将穿透型紧固螺母固着在金属制板材时，金属制板材的背面与内侧壁部的顶面成为同一平面。因此，在将形成有螺栓孔的被结合板材抵接于所述金属制板材的情形，这些穿透型紧固螺母的内侧壁部的顶面与被结合板材的间隙减少而相互密接。由此，在将穿透型紧固螺母往螺母轴线方向按压的情形，穿透型紧固螺母的内侧壁部的顶面由被结合板材支撑，使得穿透型紧固螺母难以从金属制板材脱离，拉出强度进一步提高。
附图说明
图1是本发明的实施形态的从倾斜方向观察穿透型紧固螺母的背侧的立体图。
图2是本发明的实施形态的从上方观察穿透型紧固螺母的背侧的背面图。
图3是图2中的A-A线剖面图。
图4是本发明的实施形态的穿透型紧固螺母结合体的剖面图。
图5是将图4的主要部分放大的剖面图。
图6是比较例的从上方观察穿透型紧固螺母的背侧的背面图。
图7是图6中的B-B线剖面图。
图8是比较例的穿透型紧固螺母结合体的剖面图。
图9是将图8的主要部分放大的剖面图。
图10是表示自由扭矩测定的实施要领的俯视图。
图11是表示拉出测定的实施要领的剖面图。
附图中符号的说明：
1穿透型紧固螺母，3螺母主体部，5外侧壁部，7内侧壁部，7b外周面，9底面部，11环状槽部，13螺钉孔，15裁断边缘，17金属制板材，19连结壁面部，21第1底面部，23第2底面部，25第3底面部，27第1阶差部，29第2阶差部，31穿透型紧固螺母结合体。
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的实施形态详细地进行说明。
如图1～图3所示，本发明的实施形态的穿透型紧固螺母1，具备有螺母主体部3、外侧壁部5、内侧壁部7、底面部9、及环状槽部11。
所述螺母主体部3，具有在径方向中央部沿着螺母轴线方向L贯通的螺钉孔13，且形成为圆筒状。所述螺母轴线方向L，与穿透型紧固螺母1的厚度方向为同一方向。
所述外侧壁部5，在该螺母主体部3的背面的径方向外侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置。外侧壁部5的外周面，与所述螺母主体部3的外周面形成为同一平面。外侧壁部5，整体上形成为圆筒状。
所述内侧壁部7，在所述外侧壁部5的径方向内侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置。内侧壁部7，整体上形成为外周面7b倾斜的筒状。具体而言，内侧壁部7的外周面7b，以在侧面观察为随着朝向表侧而径方向长度逐渐变短的方式往径方向内侧倾斜而形成。此处，内侧壁部7的外周侧的前端角部，形成为将金属制板材17穿孔的裁断边缘15。
此外，如图3所示，将外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差H0，设定为与固着穿透型紧固螺母1的金属制板材17(参照图4、5)的厚度T相等。亦即，外侧壁部5及内侧壁部7的顶面5a、7a为平坦面，且内侧壁部7的顶面7a形成为较高。此处，将内侧壁部7的顶面7a与外侧壁部5的顶面5a的高度的差H0，设定为与固着穿透型紧固螺母1的金属制板材17的厚度T相等。
所述底面部9，是配置在所述螺母主体部3的背面中所述外侧壁部5与内侧壁部7之间的部分。
由所述内侧壁部7、外侧壁部5及底面部9在螺母主体部3的背面侧沿着周方向呈环状地规划形成有所述环状槽部11。
所述底面部9，具备第1底面部21、第2底面部23及第3底面部25。具体而言，从所述内侧壁部7的外周面到外侧壁部5的内周面，形成有俯视为矩形状的第1底面部21。此外，与第1底面部21的周方向相邻而形成有第2底面部23及第3底面部25。亦即，所述第2底面部23，与第1底面部21的周方向相邻，并且配置在径方向外侧。所述第3底面部25，与所述第1底面部21的周方向相邻，并且配置在所述第2底面部23的径方向内侧。
而且，如图3所示，形成为按照所述第3底面部25、第2底面部23、及第1底面部21的顺序而高度变低。亦即，形成为第3底面部25最高，第2底面部23次高，第1底面部21最低。具体而言，形成为第2底面部23较第1底面部21仅高出高度H1，且形成为第3底面部25较第2底面部23仅高出高度H2。
而且，在所述第1底面部21与第2底面部23之间沿着周方向形成有第1阶差部27，在所述第1底面部21与第3底面部25之间沿着周方向形成有第2阶差部29。
此外，在所述第1阶差部27，设置有侧面观察形成为三角状的薄板状的连结壁面部19。具体而言，连结壁面部19的径方向内侧端19a，一体结合于第3底面部25的外周面25a(参照图1)，随着朝向径方向外侧而连结壁面部19的顶面倾斜且高度逐渐变低，成为在第2底面部23上高度为零的径方向外侧端19b。该连结壁面部19，在所述环状槽部11的内侧沿着周方向隔着既定间隔配置有多个(本实施形态中为16处)。
如图4、5所示，通过将穿透型紧固螺母1的背面固着在金属制板材17的表面侧，而构成穿透型紧固螺母结合体31。亦即，穿透型紧固螺母结合体31，具备穿透型紧固螺母1及结合该穿透型紧固螺母1的金属制板材17。
具体而言，当将穿透型紧固螺母1往金属制板材17按压时，由设置在内侧壁部7的裁断边缘15与模具(die)(未图示)将金属制板材17呈圆板状地穿孔，并且该孔的周缘部17a的金属材料嵌入环状槽部11的内侧。由此，穿透型紧固螺母1结合于金属制板材17而构成穿透型紧固螺母结合体31。
此处，如上所述，内侧壁部7形成为外周面7b以侧面观察呈倾斜的筒状。此外，将外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差H0设定为与固着穿透型紧固螺母1的金属制板材17的厚度T相等。亦即，将内侧壁部7的顶面7a与外侧壁部5的顶面5a的高度的差H0，设定为与固着穿透型紧固螺母1的金属制板材17的厚度T相等。
接着，使用图6～图9说明比较例的穿透型紧固螺母101及穿透型紧固螺母结合体131。
如图6、7所示，比较例的穿透型紧固螺母101，内侧壁部107形成为圆筒状，外侧壁部105的顶面105a与内侧壁部107的顶面107a的差h，成为较结合的金属制板材17的厚度T小很多。此外，如图8、9所示，内侧壁部107，在侧面观察为外周面107b不倾斜，且沿着螺母轴线方向L呈圆筒状地延伸。此外，在将穿透型紧固螺母101结合于金属制板材17之后，将形成有螺栓孔33的被结合板材35抵接于所述金属制板材17的情形，这些穿透型紧固螺母101的内侧壁部107的顶面107a与被结合板材35之间形成较大的间隙G。
以下，说明本实施形态的效果。
(1)本实施形态的穿透型紧固螺母1，为背面侧固着在金属制板材17的穿透型紧固螺母1。具体而言，具备有：
在径方向中央部沿着螺母轴线方向L贯通有螺钉孔的螺母主体部3；
在该螺母主体部3的背面的径方向外侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置的外侧壁部5；
在所述外侧壁部5的径方向内侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置的内侧壁部7；
配置在所述螺母主体部3的背面中所述外侧壁部5与内侧壁部7之间的底面部9；以及
由所述内侧壁部7、外侧壁部5及底面部9在螺母主体部3的背面侧沿着周方向呈环状地规划成的环状槽部11。
而且，将所述内侧壁部7形成为在侧面观察时随着朝向表侧而外周面7b往径方向内侧倾斜的筒状，将所述内侧壁部7的高度设定成较外侧壁部5高，并且将内侧壁部7的前端角部形成为将金属制板材17穿孔的裁断边缘15，将所述外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差H0设定为与所述金属制板材17的厚度T相等。
如此，将所述内侧壁部7形成为在侧面观察时外周面7b随着朝向表侧而往径方向内侧倾斜的筒状。因此，在将穿透型紧固螺母1结合于金属制板材17的状态下，将穿透型紧固螺母1往轴线方向按压的情形，金属制板材17的孔的周缘部17a被穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的外周面7b卡住。进而，将所述外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差设定为与所述金属制板材17的厚度相等，因此，在将穿透型紧固螺母1固着在金属制板材17时，在内侧壁部7的顶面7a未从金属制板材17的背面突出的范围内，可以使内侧壁部7的高度变高，且使内侧壁部7的顶面7a的外径变大，在将穿透型紧固螺母1往轴线方向按压的情形，可以将所述卡住的状态保持较长久。因此，使得穿透型紧固螺母1的内侧壁部7难以从金属制板材17的孔脱离，所以拉出强度提高。
此外，将所述外侧壁部5的高度与内侧壁部7的高度的差H0设定为与所述金属制板材17的厚度T相等，因此，在将穿透型紧固螺母1固着在金属制板材17时，金属制板材17的背面与内侧壁部7的顶面7a成为同一平面。因此，在将形成有螺栓孔33的被结合板材35抵接于所述金属制板材17的情形，这些穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的顶面7a与被结合板材35的间隙减少而相互密接。由此，在将穿透型紧固螺母1往螺母轴线方向L按压的情形，穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的顶面7a由被结合板材35支撑，使得穿透型紧固螺母1难以从金属制板材17脱离，拉出强度进一步提高。
(2)所述底面部9，具备从所述内侧壁部7延伸到外侧壁部5为止的第1底面部21、与该第1底面部21的周方向相邻并且配置在径方向外侧的第2底面部23、以及与所述第1底面部21的周方向相邻并且配置在所述第2底面部23的径方向内侧的第3底面部25，
通过形成为按照所述第3底面部25、第2底面部23、及第1底面部21的顺序而高度变低，而在所述第1底面部21与第2底面部23之间形成第1阶差部27，在所述第1底面部21与第3底面部25之间形成第2阶差部29。
如此，形成为按照所述第3底面部25、第2底面部23、及第1底面部21的顺序而高度变低。因此，被导入到环状槽部11的金属制板材17的材料嵌入第3底面部25、第2底面部23及第1底面部21而复杂地相互纠结。因此，在对穿透型紧固螺母1施加按压负载的情形，使得穿透型紧固螺母1难以从金属制板材17脱离，因此穿透型紧固螺母1的拉出强度提高。
此外，在所述第1底面部21与第2底面部23之间形成第1阶差部27，在所述第1底面部21与第3底面部25之间形成第2阶差部29。因此，在对穿透型紧固螺母1施加沿着周方向的扭矩(torque)的情形，第1阶差部27及第2阶差部29与被导入到环状槽部11的金属制板材17的材料相抵接而难以旋转。因此，穿透型紧固螺母1的自由扭矩(free torque)强度提高。
(3)将设置在所述第1阶差部27并沿着径方向延伸的薄板状的连结壁面部19在周方向隔着既定间隔配置有多个。
如此，将连结壁面部19在周方向隔着既定间隔配置有多个，因此，在对穿透型紧固螺母1施加沿着周方向的扭矩的情形，相对于该扭矩的耐力提高。因此，穿透型紧固螺母1的自由扭矩强度提高。
(4)本实施形态的穿透型紧固螺母结合体31，具备有金属制板材17及将背面侧固着在所述金属制板材17的穿透型紧固螺母1。
所述穿透型紧固螺母1，具备有：
在径方向中央部沿着螺母轴线方向L贯通有螺钉孔的螺母主体部3；
在该螺母主体部3的背面的径方向外侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置的外侧壁部5；
在所述外侧壁部5的径方向内侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向L竖立设置的内侧壁部7；
配置在所述螺母主体部3的背面中所述外侧壁部5与内侧壁部7之间的底面部9；以及
由所述内侧壁部7、外侧壁部5及底面部9在螺母主体部3的背面侧沿着周方向呈环状地规划成的环状槽部11。
而且，将所述内侧壁部7形成为在侧面观察时外周面7b随着朝向表侧而往径方向内侧倾斜的筒状，将所述内侧壁部7的高度设定成较外侧壁部5高，并且将内侧壁部7的前端角部形成为将金属制板材17穿孔的裁断边缘15，将所述外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差H0设定为与所述金属制板材17的厚度T相等。
如此，将所述内侧壁部7形成为在侧面观察时随着朝向表侧而外周面7b往径方向内侧倾斜的筒状。因此，在将穿透型紧固螺母1结合于金属制板材17的状态下，将穿透型紧固螺母1往轴线方向按压的情形，金属制板材17的孔的周缘部17a被穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的外周面7b卡住。进而，将所述外侧壁部5与内侧壁部7的高度的差设定为与所述金属制板材17的厚度相等，因此，在将穿透型紧固螺母1固着在金属制板材17时，在内侧壁部7的顶面7a未从金属制板材17的背面突出的范围内，可以使内侧壁部7的高度变高，且使内侧壁部7的顶面7a的外径变大，在将穿透型紧固螺母1往轴线方向按压的情形，可以将所述卡住的状态保持较长久。因此，使得穿透型紧固螺母1的内侧壁部7难以从金属制板材17的孔脱离，所以拉出强度提高。
此外，将所述外侧壁部5的高度与内侧壁部7的高度的差H0设定为与所述金属制板材17的厚度T相等，因此，在将穿透型紧固螺母1固着在金属制板材17时，金属制板材17的背面与内侧壁部7的顶面7a成为同一平面。因此，在将形成有螺栓孔33的被结合板材35抵接于所述金属制板材17的情形，这些穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的顶面7a与被结合板材35的间隙减少而相互密接。由此，在将穿透型紧固螺母1往螺母轴线方向L按压的情形，穿透型紧固螺母1的内侧壁部7的顶面7a由被结合板材35支撑，使得穿透型紧固螺母1难以从金属制板材17脱离，拉出强度进一步提高。
实施例
接着，通过实施例更具体地说明本发明。
在本实施例中，针对图4所示的本发明例的穿透型紧固螺母结合体与图8所示的比较例的穿透型紧固螺母结合体，测定自由扭矩强度及拉出强度。
自由扭矩强度的测定方法，如图10所示，为以下方法：赋予使穿透型紧固螺母结合体31中的穿透型紧固螺母1在俯视时往顺时针方向(以箭头表示)旋转的扭矩Tr，而对穿透型紧固螺母1从金属制板材17脱离的扭矩Tr进行测定。
拉出强度的测定方法，如图11所示，为以下方法：经由治具41而把持穿透型紧固螺母结合体31中的金属制板材17的两侧，在将螺栓42紧固于穿透型紧固螺母1的状态下，以按压螺栓42的方式施加按压负载F，且对穿透型紧固螺母1从金属制板材17脱离的按压负载F进行测定。
另外，金属制板材17，使用板厚为2.0mm且材质为SPHC者。穿透型紧固螺母使用M8用螺母。
根据以上的条件，测定自由扭矩强度及拉出强度，并将其结果表示于表1。关于自由扭矩强度，本发明例1～3的穿透型紧固螺母，与比较例的穿透型紧固螺母相比已提高。此外，关于拉出强度，本发明例1～3的穿透型紧固螺母，与比较例的穿透型紧固螺母相比亦已大幅度提高。
表1
| 自由扭矩强度 | 拉出强度 | |
| 本发明例1 | 49N·m | 30.5KN |
| 本发明例2 | 49N·m | 30.1KN |
| 本发明例3 | 49N·m | 30.7KN |
| 比较例 | 36N·m | 21.5KN |
Claims (2)
1.一种穿透型紧固螺母，为背面侧固着在金属制板材，其特征在于，具备：
在径方向中央部沿着螺母轴线方向贯通有螺钉孔的螺母主体部；
在该螺母主体部的背面的径方向外侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向竖立设置的外侧壁部；
在所述外侧壁部的径方向内侧沿着周方向呈环状地配置，并且沿着螺母轴线方向竖立设置的内侧壁部；
配置在所述螺母主体部的背面中所述外侧壁部与内侧壁部之间的底面部；以及
由所述内侧壁部、外侧壁部及底面部在螺母主体部的背面侧沿着周方向呈环状地规划成的环状槽部；
将所述内侧壁部形成为在侧面观察时随着朝向表侧而外周面往径方向内侧倾斜的筒状，将所述内侧壁部的高度设定成较外侧壁部高，并且将内侧壁部的前端角部形成为将金属制板材穿孔的裁断边缘；
将所述外侧壁部与内侧壁部的高度的差设定为与所述金属制板材的厚度相等；
所述底面部，具备从所述内侧壁部延伸到外侧壁部为止的第1底面部、与该第1底面部的周方向相邻并且配置在径方向外侧的第2底面部、以及与所述第1底面部的周方向相邻并且配置在所述第2底面部的径方向内侧的第3底面部；
通过形成为按照所述第3底面部、第2底面部、及第1底面部的顺序而高度变低，在所述第1底面部与第2底面部之间形成第1阶差部，在所述第1底面部与第3底面部之间形成第2阶差部。
2.根据权利要求1所述的穿透型紧固螺母，其特征在于：将设置在所述第1阶差部并沿着径方向延伸的薄板状的连结壁面部，在周方向隔着既定间隔而配置多个。
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