CN105473878A - 软金属用自攻丝螺钉 - Google Patents
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Abstract
本发明的提供一种软金属用自攻丝螺钉，其初期的旋入扭矩较低，紧固连结状态下的轴向力较高，热影响等带来的轴向力降低少，不需要复杂且高价的模具就能够便宜地被制造出来，并且能够抑制切屑粉的产生量。在轴部(2)的前端具有锥状的缩径部(3)，通过将该缩径部插入到在软金属上形成的底孔中并进行旋入而在底孔中形成出内螺纹；在轴部(2)和缩径部(3)连续地形成有相同螺距的外螺纹，在缩径部(3)的外螺纹的螺纹牙部(5)形成有多组最大径部(6)和变径部(8)，该最大径部(6)在旋入旋转时成为后侧的位置具有阶梯部(7)，该变径部(8)的直径从该阶梯部(7)起朝向所邻接的最大径部(6)而渐渐增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对铝合金或镁合金等软金属而使用的软金属用自攻丝螺钉。
背景技术
自攻丝螺钉是具备通过旋入到在对象部件形成的底孔中而在底孔的内表面形成出内螺纹从而进行紧固连结的功能的螺钉，由于没有必要预先在底孔进行螺纹加工，因此被广泛应用。
自攻丝螺钉要求初期的旋入扭矩尽可能地低。由此，如专利文献1所示，轴截面形状呈多边形并且与底孔的接触面积较小的自攻丝螺钉被实用化。
为了制造这种非圆形截面的自攻丝螺钉，需要复杂且昂贵的模具，从而会产生与通常的螺钉相比制造成本较高的问题。而且，这种非圆形截面的自攻丝螺钉即使在连结结束状态，也不是其轴部的外螺纹整周与对象部件的内螺纹之间呈均等地旋合，而是在多边形的顶点处旋合较深，但在顶点间的部分旋合就较浅。因此，与截面圆形的普通的螺钉相比，会产生：在受到热的影响等情况下，连结状态下的轴向力会容易降低的问题。
假设以往的自攻丝螺钉的对象部件为钢铁，如专利文献2所示，使自攻丝螺钉具有尖锐的刀刃。由此，在使用于铝合金或镁合金等的软金属的情况下，过于切削就会产生大量的切屑粉。特别是，对象部件为镁合金的情况下，有可能切屑粉会因环境而发生火灾。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11～247817号公报
专利文献2:日本专利第4219247号公报
因此，本发明的目的在于，解决上述以往的问题，提供一种：初期的旋入扭矩较低，紧固连结状态下的轴向力较高，不需要复杂且高价的模具就能够便宜地被制造出来，并且能够抑制切屑粉的产生量的软金属用自攻丝螺钉。
发明内容
为解决上述的课题而完成的本发明的自攻丝螺钉在轴部的前端具有锥状的缩径部，通过将该缩径部插入到在软金属上形成的底孔中并进行旋入，而在底孔中形成出内螺纹，其特征在于，在轴部和缩径部连续地形成有相同螺距的外螺纹，在缩径部的外螺纹的螺纹牙部形成有多组最大径部和变径部，该最大径部在旋入旋转时成为后侧的位置具有阶梯部，该变径部的直径从该阶梯部起朝向所邻接的最大径部而渐渐增加。
另外，优选为，变径部的最小径在其所处位置处的外螺纹的螺纹牙高度的30～～80％的范围。另外，所述多组的组数为3～8个。
另外，外螺纹的螺纹牙角可以是通常的60°。但优选为，15°～45°。
由于本发明的软金属用自攻丝螺钉的轴部以及缩径部的截面形状为与通常的螺钉同样的圆形，因此，不需要复杂且高价的模具就可以便宜地制造出来本发明的软金属用自攻丝螺钉，另外，外螺纹在整周上与内螺纹深深嵌合，因此，可以保持较高的连结状态下的轴向力。另外，由于在缩径部的外螺纹的螺纹牙部形成有多组最大径部和变径部，其中该最大径部在旋入旋转时成为后侧的位置具有阶梯部，该变径部的直径从该阶梯部起朝向所邻接的最大径部而渐渐增加，因此，在旋入旋转时形成在软金属上的底孔的内表面通过直径渐渐增加的变径部和与之相连的最大径部而被塑性变形，从而形成出内螺纹。此时，最大径部和底孔的内表面之间只有多个点接触，因此，初期的旋入扭矩比较低。
另外，本发明的软金属用自攻丝螺钉由于不是像以往那样在旋入旋转方向上的前侧具有刀刃，因此，即使使用于铝合金或镁合金等软金属，也可以抑制切屑粉的产生量，切屑粉被排到变径部的外周所形成的间隙中，并且通过间隙被排出。
附图说明
图1是实施方式的软金属用自攻丝螺钉的整体图。
图2是缩径部的放大主视图。
图3是缩径部的放大立体图。
图4是将缩径部在垂直于轴线的平面上进行剖切后的仰视图。
图5是旋入状态的说明图。
图6是表示旋入扭矩和破断扭矩的测定值的图表。
图7是表示最大轴向力的测定值的图表。
图8是表示螺纹牙角度较小情况下的轴部的主视图。
图9是表示将以往的钢材用的自攻丝螺钉的缩径部在垂直于轴线的平面上进行剖切后的仰视图。
具体实施方式
下面，展示本发明的优选实施方式。
图1是实施方式的软金属用自攻丝螺钉的整体图，1为头部，2为截面呈圆形的一定直径的轴部，3为在轴部2的前端形成的锥状的缩径部，与以往一样，在轴部2和缩径部3连续地形成有相同螺距的外螺纹。轴部2的外螺纹是完整螺钉，其螺纹牙部4的直径是恒定的，但缩径部3的外螺纹的螺纹牙部5的直径则是朝向前端逐渐变成小径。这样，本发明的软金属用自攻丝螺钉由于不是非圆形截面的螺钉，因此，不需要复杂且高价的模具，就可以便宜地制造出来。
图2是缩径部3的放大主视图，图3是其立体图。如这些附图所示，在缩径部3的外螺纹的螺纹牙部5形成有多组用于发挥攻丝功能的凹凸部。首先，6为最大径部，在周向上延伸到规定角度α。如图4所示，该最大径部6与其所处位置处的螺纹牙部5的前端径(牙直径)是相同直径。另外，图4是将缩径部3在垂直于轴线的平面上剖切的仰视图，故而，纸面的向里侧是头部1，右旋螺钉的情况下的旋入方向如箭头所示为逆时针方向。
在该最大径部6的旋入旋转时成为后侧的位置，形成有几乎垂直下落的阶梯部7。而且，从阶梯部7的底开始朝向所邻接的最大径部6渐渐地增大直径，由此来形成变径部8。这样，在变径部8的外侧形成出间隙9，切屑粉排出到该间隙9，或者经过间隙9将切屑粉排出去。阶梯部7的最小直径最好在其截面位置处的外螺纹的螺纹牙高度的30～80％的范围。一旦超过80％，攻丝功能就会降低，而一旦在30％以下，与模具间的磨损就会加剧。
为了发挥这种攻丝功能，在缩径部3的外螺纹的螺纹牙部5形成的凹凸部是由最大径部6和阶梯部7以及变径部8构成的，在该实施方式中以等间隔形成有4组。但其组数可以在3～8的范围内任意选择。2组的情况下，旋入时的稳定性不够，一旦超过9组，则接近于圆，攻丝功能会降低。
另外，供于参考，专利文献2所示的以往钢材用的自攻丝螺钉如图9所示。使用以往自攻丝螺钉，在旋入旋转时成为前侧的位置形成有刀刃10，通过这些刀刃10，对形成在钢材上的底孔的内表面进行切削。然而，对于铝合金或镁合金等软金属而言，由于刀刃10过度地剔削底孔的内表面，如后面所述实施例所示的那样，会产生大量的切屑粉，这是所不希望的。
如此构成的本发明的软金属用自攻丝螺钉如图5所示，旋入到铝合金或镁合金等软金属11上所形成的底孔12中来被使用，在形成于缩径部3的凹凸部之中，最大径部6侵入到底孔12的内周面而使之塑性变形，在该部分，缩径部3的上方部分逐渐变深地侵入，最终形成出：具有与轴部2的螺纹牙部4相对应的根部的内螺纹。进行该自攻丝时，由于底孔12的内表面是通过从阶梯部7的底逐渐增加直径的变径部8而被推展开的，因此可以抑制切屑粉的产生量。而且，不可避地产生的切屑粉经过在阶梯部7的后侧位置形成的间隙9而被排出。
而且，最大径部6侵入到底孔12的内周面的位置不是底孔的整周，而是该实施方式中的4个部位，因此初期的旋入扭矩较低。另外，最终的紧固连结是通过轴部2的完整螺纹来进行的，因此，紧固连结状态下的轴向力等同于使用通常螺钉的情况。
为了确认本发明的软金属用自攻丝螺钉的功能，使用了上述实施方式说明的结构的软金属用自攻丝螺钉和专利文献1所示的截面形状为饭团形状的自攻丝螺钉，对旋入扭矩、破断扭矩、以及最大轴向力进行了比较。螺钉尺寸都是JIS所规定的M6，在铝合金上形成内径5.2～5.8mm的底孔来进行测试的。
图6示出了旋入扭矩和破断扭矩的测定值。白三角记号是表示专利文献1的自攻丝螺钉，黑三角记号是表示本发明产品。如图6所示，关于旋入扭矩和破断扭矩，两者间不存在较大差值。
同样，进行了最大轴向力的测定。其结果如图7的图表所示。白三角记号所表示的专利文献1的自攻丝螺钉随着底孔直径增大，其最大轴向力则降低。其原因如前所述，由于只是顶点的接触，一旦产生轴向力，会破坏好不容易成形的内螺纹，导致扭矩增加。
接着，对旋入时和松解时的切屑粉的产生量进行了比较。该测试除了本发明品之外，还使用了专利文献1所示的截面形状为饭团形状的自攻丝螺钉和专利文献2所示的具有朝前方向的刀刃的自攻丝螺钉。使3种尺寸的底孔贯穿形成于铝合金板，目测旋入时和松解时落入到底孔的下方的切屑粉的量，用10个等级进行评判。
其结果如表1所示，专利文献2所示的具有朝前方向的刀刃的自攻丝螺钉产生了大量的切屑粉，专利文献1所示的截面形状为饭团形状的自攻丝螺钉的切屑粉的产生量与之相比比较少。另外，本发明产品就更加少了，特别是实际应用上会成为问题的紧固时的切屑粉产生量极其地少。
表1
上述第1实施方式中，形成在轴部2和缩径部3的外螺纹的螺纹牙角度虽然是像以往那样的60°，但在第2实施方式中，螺纹牙角度β如图8所示为15°～45°。一旦像这样减小螺纹牙角度β，由于前端变尖，因此旋入扭矩降低，而且还可以减少所产生的切屑粉量。
如以上所说明的那样，关于本发明的软金属用自攻丝螺钉，其初期的旋入扭矩较低，轴向力较高，热影响等带来的轴向力降低会减少，能够便宜地被制造出来，并且具有能够抑制切屑粉的产生量的显著的作用效果。
符号说明
1头部
2轴部
3缩径部
4螺纹牙部
5螺纹牙部
6最大径部
7阶梯部
8变径部
9间隙
10刀刃
11软金属
12底孔
Claims (4)
1.一种软金属用自攻丝螺钉，所述自攻丝螺钉在轴部的前端具有锥状的缩径部，通过将该缩径部插入到在软金属上形成的底孔中并进行旋入而在底孔中形成出内螺纹，其特征在于，
在轴部和缩径部连续地形成有相同螺距的外螺纹，在缩径部的外螺纹的螺纹牙部形成有多组最大径部和变径部，该最大径部在旋入旋转时成为后侧的位置具有阶梯部，该变径部的直径从该阶梯部起朝向所邻接的最大径部而渐渐增加。
2.根据权利要求1所述的软金属用自攻丝螺钉，其特征在于，变径部的最小径在其所处位置处的外螺纹的螺纹牙高度的30～80％的范围。
3.根据权利要求1所述的软金属用自攻丝螺钉，其特征在于，所述多组的组数为3～8个。
4.根据权利要求1所述的软金属用自攻丝螺钉，其特征在于，外螺纹的螺纹牙角为15°～45°。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160406 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |