TWI546461B - Locking screw parts - Google Patents

Description

防鬆螺絲零件 發明領域

本發明係關於具備有螺絲締結部之防鬆功能的防鬆螺絲零件。

發明背景

目前，以在因振動或外力的影響而有鬆開之虞的部位所使用的防鬆螺絲零件而言，已知有在公螺絲螺紋塗佈固接劑者(參照專利文獻1)、或使公螺絲螺紋變形以發生鬆開方向之扭力阻力的方式所構成者(參照專利文獻2)。

其中，在公螺絲螺絲部塗佈固接劑者，係在螺絲製造步驟、或栓緊步驟中，另外在螺紋追加固接劑塗佈步驟，因此連同固接劑本身的費用，製品成本或作業成本(栓緊前進行塗佈時)會一起上升。

此外，固接劑係以樹脂為主成分，因此因高溫時樹脂軟化所造成之固接力降低的問題、或在栓緊之後至固接劑硬化為止需要一定程度的時間，作業時間會變長。

此外，由於在螺絲嵌合部塗佈有固接劑，因此締結時的螺絲部的摩擦係數會大幅變化，而必須調整締結時的栓緊條件，必須進行在一般的螺絲零件所沒有的特別的處理。

此外，在栓緊作業時，固接劑的剝離粉會變成粉塵而掉落在作業場周邊，而亦必須處理粉塵。

另一方面，專利文獻2的螺絲零件係構成為：由公螺絲螺紋的頂部形成開縫，使壓力側的螺紋半部壓接在母螺絲螺紋的壓力側腹面，使餘隙側的螺紋半部壓接在母螺絲螺紋的餘隙側腹面。

該公螺絲螺紋的成形首先係將應成為開縫的開縫用螺紋溝槽與應成為製品的螺紋溝槽的製品用螺紋溝槽進行成形，接著，以擴大製品用螺紋溝槽而縮窄開縫用螺紋溝槽的方式使其進行塑性變形，將製品用螺紋溝槽間隆起而形成為公螺絲螺紋，在螺紋頂部殘留開縫而進行成形。

但是，公螺絲螺紋的螺紋半部係剛性高，使母螺絲螺紋的壓力側腹面及餘隙側腹面大幅變形，相對於締結時的栓緊力，螺絲嵌合部的強度變得無法承受，嵌合螺紋的破壞以低軸力的等級即會發生。因此，不易在栓緊時獲得較高的軸力，在栓緊後外力所施加的部位，會有在公螺絲螺紋與母螺絲螺紋的締結部發生滑動的問題。

此外，由於使成為栓緊面的螺紋的壓力側腹面大幅變形而締結，因此同一扭力中的發生軸力會變得不穩定。

此外，締結時，母螺絲螺紋會發生塑性變形，反覆使用時，無法期待對初期鬆開方向的扭力阻力，公螺絲係以些微的扭力朝向返回方向旋轉。

此外，製造時，必須要有將開縫用螺紋溝槽與製品用螺紋溝槽進行成形的滾壓成形模具、及將最終的公螺絲螺紋進行成形的滾壓成形模具的2個滾壓成形模具。假設，即使彙整為一個滾壓成形模具，亦在滾壓成形模具必須要有各自的步驟的模具部分，因此有別於一般的螺絲製造設備，必須要有專用的設備，而造成成本上升。

另一方面，近年來，關於零件輕量化的技術革新不斷在進步，母螺絲的形態、工法亦不斷改變，未使用螺帽，而在構件直接進行母螺絲加工的零件不斷在增加。因此，基於將母螺絲進行加工的構件的尺寸上的限制，大部分無法充分確保母螺絲的脊數，公螺絲的嵌合脊數係比螺帽更為減少。相對於此，如上所述之習知零件若無法確保與螺帽相同等級的嵌合長度時，不易發揮防鬆效果，在適用於無法充分確保嵌合脊數的母螺絲時有其限制。

此外，該等母螺絲係藉由滾壓成形所為的加工較多，且滾壓成形加工前的構件孔徑會對滾壓成形後的母螺絲內徑造成影響，內徑部分的脊形係形成為在中央部具有凹陷的脊形狀。

此外，依滾壓成形前的孔周邊部位的形狀，會有在內徑發生不均的情形，公螺絲與母螺絲的嵌合狀況係更加不穩定，在如上所述之軸力不穩定的公螺絲零件中，係形成為無法發揮防鬆效果的狀況。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-51032號公報

專利文獻2：日本特開平7-139536號公報

本發明係為了解決上述習知技術的問題點所研創者，其目的在提供一種無須使用固接劑，即可確實地防止締結部鬆開，而且可加大締結強度，甚至可反覆使用的新穎的防鬆螺絲零件。

為達成上述目的，本發明係一種防鬆螺絲零件，其特徵為形成以下構成：在螺紋的餘隙側腹面設置朝向締結對象螺紋的餘隙側腹面突出的餘隙側突出部，該餘隙側突出部係構成為在螺紋的壓力側腹面接觸對象螺紋的壓力側腹面的狀態下，前端部與前述對象螺紋的餘隙側腹面相干渉，在螺絲締結時，餘隙側突出部的前端被按壓在對象螺紋的餘隙側腹面而撓曲變形，藉由其彈性復原力對接觸面賦予預定的接觸面壓而形成鬆開方向的阻力。

本發明之防鬆螺絲零件係可如以下所構成。

螺紋的壓力側腹面側的壓力側頂部係低於餘隙側突出部的頂部，形成為由前述螺紋的壓力側腹面的頂部至餘隙側突出部的根部形成切口的欠缺部。

此外，較佳為餘隙側突出部係形成為由前端部朝向根部，厚度慢慢變大的構成。

此外，較佳為餘隙側突出部係除了公螺絲螺紋的兩端的不完全螺紋以外遍及全長而設。

其中，該螺紋係可適用在公螺絲螺紋與母螺絲螺紋之雙方。

藉由本發明，即使在藉由外力作用而使軸力降低的情形下，亦藉由餘隙側突出部的彈性復原力來維持接觸面壓，可藉由該摩擦扭力而確實防止螺絲鬆開。

此外，在栓緊時，餘隙側突出部會與對象螺紋的餘隙側腹面相接觸，但是餘隙側突出部的彈性變形部分僅成為栓緊扭力的增加部分，栓緊時的阻力較小。

此外，在壓力側腹面，尤其不會有進行部分接觸的凹凸，栓緊負載被分散至壓力側腹面的接觸面全面，因此可得較大的軸力。

此外，對象螺紋的壓力側及餘隙側腹面尤其不會塑性變形，因此即使在反覆使用的情形下，亦可得穩定的栓緊負載，另外可對伴隨返回方向的旋轉的鬆開取得穩定的阻力扭力。

此外，在螺紋的餘隙側腹面側僅設置餘隙側突出部，因此若為公螺絲，不需要如習知技術般設置開縫，僅使一般的螺紋變形，即可以一個滾壓成形模具來製造，僅改變現有的設備的滾壓成形模具，即可進行成形。

圖式簡單說明

第1圖(A)係顯示防鬆螺絲零件之一例的全體圖，(B)係顯示(A)之公螺絲螺紋的形狀的放大圖。

第2圖(A)係顯示第1圖之防鬆螺絲零件的締結狀態之一例圖，(B)係顯示(A)之公螺絲螺紋與母螺絲螺紋的螺絲嵌合部的圖。

第3圖係顯示將本發明適用在母螺絲螺紋之防鬆螺絲零件與公螺絲螺紋的螺絲嵌合部的圖。

用以實施發明之形態

以下根據圖示之實施形態，詳加說明用以實施本發明之形態。

第1圖係顯示本發明之實施形態之防鬆螺絲零件。在圖中，1係表示防鬆螺絲零件，該防鬆螺絲零件1係公螺絲，在螺絲軸10外周具備有形成為螺旋狀的公螺絲螺紋20，在該公螺絲螺紋20的餘隙側腹面21設有朝徑向外向突出的餘隙側突出部25。

在圖示例中，該公螺絲螺紋20係三角螺絲，如第1圖(A)所示，餘隙側腹面21與壓力側腹面23係相對於對螺絲軸10的中心軸線N呈正交的螺紋中心線M(參照第1圖(B))，以對稱的方式傾斜預定角度θ。該例中，公螺絲螺紋20基本上為JIS規格的公制螺絲，傾斜角度θ成為30°。

餘隙側突出部25係關於公螺絲螺紋20，除了螺絲兩端部的不完全螺絲部20a、20a以外，一面將螺紋形形成為一樣的形狀，一面將餘隙側腹面21與壓力側腹面23的形狀相對螺紋中心線M形成為非對稱脊形。

公螺絲螺紋20的壓力側腹面23的壓力側頂部23a係比餘隙側突出部25的頂部25t為更低，形成為由公螺絲螺紋20的壓力側腹面23的壓力側頂部23a至餘隙側突出部25的根部形成切口的欠缺部24。

因此，餘隙側突出部25的頂部25t為公螺絲螺紋20的最高頂部，成為公螺絲螺紋20的山頂部。

在該例中，壓力側腹面23係由螺絲谷部22的谷底相對尖脊的高度(H2)在0.5～0.8×H2的範圍，為與規格螺絲形狀相同的形狀，由此至螺紋山頂係形成為朝向螺紋中心線M延伸至餘隙側突出部25之根部的欠缺部24。尖脊係以餘隙側腹面21的延長線與壓力側腹面23的延長線所描繪的三角形的脊形狀。

餘隙側腹面21係由螺絲谷部22的谷底至尖脊的高度(H2)至0.2～0.6×H2，係形成為與一般JIS公制螺絲為相同的形狀，由此至螺紋山頂係形成為餘隙側突出部25。

該餘隙側突出部25的餘隙側腹面25a係以直線延伸，相對螺紋中心線M的角度α(腹角度)係取小於餘隙側腹面21的角度θ的角度，在該例中係取小於JIS公制螺絲的半角30°的角度，而至頂部25t。該角度α係包含0°者。

餘隙側腹面21的餘隙側突出部25的頂部25t係沿著朝向相對螺紋中心線M呈正交的方向以直線狀延伸的圓筒面而以螺旋狀延伸的構成，以m尺寸(頂部25t的螺絲軸10的中心軸線N方向的長度)具有預定寬度。在該例中，以M6的公制螺絲，餘隙側突出部25的m尺寸係形成為0.05～0.2mm的尺寸。位於該m尺寸的中點，與公螺絲螺紋20的螺紋中心線M呈平行劃出的餘隙側突出部25的中心線M1係在比螺紋中心線M更接近餘隙側腹面21側，位於偏移預定量s的位置。螺紋中心線M係由螺絲谷部22至脊形改變之處所形成的JIS公制螺紋形的中心線。

該位置偏移量s係若將公螺絲螺紋20的間距設為P時，以最大P/4較為適合。若大於此時，餘隙側突出部25與母螺絲螺紋的干渉會變得過大。若小於此時，則無法充分取得餘隙側突出部25與母螺絲螺紋的干渉。

由屬於餘隙側腹面21之頂部的餘隙側突出部25的頂部25t，至壓力側腹面23的形狀係形成為具有餘隙側突出部25的反餘隙側腹面25b、及由壓力側腹面23的脊頂部23a延伸的欠缺部24的形狀。餘隙側突出部25的反餘隙側腹面25b係以由頂部25t朝向根部側(谷底側)慢慢朝向遠離中心線M1的方向以直線傾斜延伸，與形成由壓力側腹面23的山頂部23a朝向餘隙側腹面21延伸的欠缺部24的線段相接而形成異形的螺紋形。

該反餘隙側腹面25b相對螺紋中心線M的角度β係以30°至60°的角度延伸，與形成由壓力側腹面23的山頂部23a朝向餘隙側突出部25延伸的欠缺部24的線段相接。

因此，餘隙側突出部25係藉由餘隙側腹面25a與反餘隙側腹面25b，形成為厚度由屬於前端部的頂部25t朝向根部慢慢變大的唇形狀、或刀狀的突出形狀。

另一方面，欠缺部24若由餘隙側突出部25的頂部25t側觀看，以餘隙側突出部25的高度部分形成為段差，餘隙側突出部25的反餘隙側腹面25b與欠缺部24相接的角隅部25u係比壓力側腹面23的頂部23a稍微低，欠缺部24係形成為朝向餘隙側突出部25呈直線傾斜的傾斜面。若如上所示形成為朝向餘隙側突出部25的角隅部25u呈傾斜的構成，可一面充分取得壓力側腹面23的接觸寬幅，一面在滾壓成形時朝向餘隙側突出部25側充分轉動螺絲材料的重要部分。此外，可有效加長餘隙側突出部25的突出量而形成為容易撓曲的構成。

此外，餘隙側突出部25之頂部25t所形成的公螺絲外徑D1係被設定為不會超過公制螺絲4h(舊1級)的外徑最大值(基準尺寸)的範圍。在第1圖中，若將公制螺絲的外徑最大值設為D0時，比D0小δ(包含0)。

第2圖係顯示第1圖之防鬆公螺絲零件之螺絲締結部之一例圖。

防鬆公螺絲零件1的餘隙側突出部25係在螺絲締結時，在公螺絲螺紋20的壓力側腹面23與母螺絲螺紋30的壓力側腹面33相接觸的狀態下，前端部25與母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31相干渉的構成，且形成為前端部25被按壓在母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31而撓曲變形，藉由其彈性復原力而對接觸面賦予預定的接觸面壓而形成為鬆開方向的阻力的構成。

母螺絲螺紋30亦與公螺絲側同樣地為公制螺絲，餘隙側腹面31與壓力側腹面33的角度係與公螺絲螺紋20的餘隙側腹面21及壓力側腹面23相同。

藉由本發明，即使在如軸力降低的情形下，亦可藉由餘隙側突出部25的彈性復原力而作用成為鬆開方向的阻力的摩擦扭力，而防止螺絲鬆開。亦即，構成形成在公螺絲的餘隙側腹面21的非對稱脊形山頂部的餘隙側突出部25的前端部近傍一面與母螺絲側的餘隙側腹面31相干渉而彈性變形一面相接觸，藉此在螺絲鬆開方向旋轉時使其發生適度的預承載扭力而防止鬆開。

亦即，餘隙側突出部25、與母螺絲側的餘隙側腹面31相接觸的前端部分係以餘隙側突出部25的頂部25t與餘隙側腹面21的角部25c、及母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31的干渉程度撓曲變形，由角部25c至餘隙側腹面31的預定領域會相接觸。

在該實施形態中由於形成為餘隙側突出部25的厚度由頂部25t側朝向根部慢慢變大的構成，因此藉由根部側來支持變形，前端部分大幅撓曲而得適度的彈性復原力。此外，由於根部側較粗，因此可減輕施加於根部的應力。

此外，餘隙側突出部25係除了公螺絲螺紋20的兩端的不完全螺紋20a以外遍及全長而設，因此在栓緊螺絲時，由在螺絲孔開始扣合的階段，餘隙側突出部25連續變形而平順地進行螺絲嵌合。

此外，公螺絲螺紋20彈性變形而與母螺絲螺紋30得到接觸阻力的部分係母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31，不會干涉母螺絲谷底部而相接觸，因此不會有預承載扭力極度變高的情形，以適度的值呈穩定。

尤其，由於使餘隙側突出部25的頂部25t的直徑D1小於公制螺絲的外徑最大值DO，因此母螺絲螺紋30之與餘隙側腹面31的接觸位置亦位於比母螺絲內徑最大值更接近谷底側，藉由母螺絲內徑的不均，不會有預承載扭力不均的情形而可得穩定的值。

此外，餘隙側突出部25的反餘隙側腹面25b係形成為由壓力側腹面23的頂部23a至餘隙側突出部25的根部形成切口的欠缺部24，因此亦不會有妨礙餘隙側突出部25變形的情形。

此外，在栓緊時，公螺絲螺紋20的餘隙側突出部25與母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31相接觸，但是餘隙側突出部25的彈性變形部分僅成為栓緊扭力的增加部分，栓緊時的阻力較小。

公螺絲螺紋20的壓力側腹面23並不會有特別作部分接觸的凹凸，不會有與一般的螺絲締結完全改變的情形，而可得高穩定軸力。尤其，在本實施形態中，壓力側腹面23的構造係與一般的JIS公制螺絲相同的構造，因此與母螺絲側的腹面的接觸狀態與一般螺絲沒有差異，第一次及反覆時的締結特性亦非常穩定。

此外，母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31不會特別作塑性變形，因此即使在反覆使用的情形下，亦可得朝向穩定鬆開方向的扭力阻力。

此外，如上所述餘隙側突出部25的頂部25t側的前端部被按壓在母螺絲螺紋30的餘隙側腹面31而撓曲變形，因藉由其彈性復原力所致之接觸阻力而發生預承載扭力，因此在反覆使用中亦可得與初次時大致相等的預承載扭力值。

此外，由於不會伴隨對象材母螺絲的較大塑性變形，因此螺紋嵌合部的強度亦高，因此締結力的容許限度亦高，對於嵌合脊數較少的母螺絲，亦可確保適當的嵌合部強度。

由於因螺紋彼此的金屬間接觸所致的預承載扭力，因此與藉由樹脂系固接劑的接著效果所致的預承載扭力相比較，高溫時的特性亦較為優異。

此外，如習知技術般，局部毀壞螺紋的防鬆螺栓係滾壓成形工具的構造變得較為複雜，另外螺紋毀壞加工部亦局部形成，因此必須配合與母螺絲的嵌合位置來設置螺紋毀壞部，必須按每個適用部位來設定螺紋毀壞部，但是在本發明中，滾壓成形模具等滾壓成形工具的構造亦與一般的螺栓工具沒有差異，遍及螺絲部全長形成為一樣的脊形，因此在適用部位的母螺絲位置不會受到限制。

此外，在上述實施形態中係針對公螺絲零件加以說明，但是關於母螺絲零件的母螺絲螺紋，亦可同樣適用。

在第3圖中係示意地顯示適用於母螺絲的防鬆螺絲零件的締結部。

亦即，在母螺絲螺紋230的餘隙側腹面231，設置為徑向內向且朝向作為締結對象螺紋旳公螺絲螺紋220的餘隙側腹面221突出的餘隙側突出部235。

餘隙側突出部235係形成為以下構成：在母螺絲螺紋230的壓力側腹面233與對象公螺絲螺紋220的壓力側腹面223相接觸的狀態下，前端部與對象公螺絲螺紋220的餘隙側腹面221相干渉的構成，在螺絲締結時，餘隙側突出部235的前端被按壓在對象公螺絲螺紋220的餘隙側腹面221而撓曲變形，藉由其彈性復原力而對接觸面賦予預定的接觸面壓而成為鬆開方向的阻力的構成。

母螺絲螺紋230的壓力側腹面233側的壓力側頂部233a係形成為低於餘隙側突出部235的頂部235t，由母螺絲螺紋230的壓力側腹面233的頂部233a至餘隙側突出部235的根部形成切口的欠缺部234。

其中，本發明並非限定於上述實施形態，亦可使用餘隙側突出部作為栓緊面，在未脫離本發明之主旨的範圍內，可選擇各種形狀、構造。

1．．．防鬆螺絲

2．．．頭部

10．．．螺絲軸

20、220．．．公螺絲螺紋

20a．．．不完全螺絲部

21、31、221、231．．．餘隙側腹面

22．．．螺絲谷部

23、33、223、233．．．壓力側腹面

23a、233a．．．壓力側頂部

24、234．．．欠缺部

25、235．．．餘隙側突出部

25a．．．餘隙側腹面

25b．．．反餘隙側腹面

25c．．．角部

25t、235t．．．頂部

25u．．．角隅部

30、230．．．母螺絲螺紋

H2．．．高度

M．．．螺紋中心線

M1．．．中心線

N．．．中心軸線

s．．．偏移預定量

第1圖(A)係顯示防鬆螺絲零件之一例的全體圖，(B)係顯示(A)之公螺絲螺紋的形狀的放大圖。

第2圖(A)係顯示第1圖之防鬆螺絲零件的締結狀態之一例圖，(B)係顯示(A)之公螺絲螺紋與母螺絲螺紋的螺絲嵌合部的圖。

第3圖係顯示將本發明適用在母螺絲螺紋之防鬆螺絲零件與公螺絲螺紋的螺絲嵌合部的圖。

1．．．防鬆螺絲

2．．．頭部

10．．．螺絲軸

20．．．公螺絲螺紋

20a．．．不完全螺絲部

21．．．餘隙側腹面

22．．．螺絲谷部

23．．．壓力側腹面

23a．．．壓力側頂部

24．．．欠缺部

25．．．餘隙側突出部

25a．．．餘隙側腹面

25b．．．反餘隙側腹面

25c．．．角部

25t．．．頂部

25u．．．角隅部

H2．．．高度

M．．．螺紋中心線

M1．．．中心線

N．．．中心軸線

s．．．偏移預定量

Claims (4)

1. 一種防鬆螺絲零件，其特徵為形成以下構成：在螺紋的餘隙側腹面設置朝向締結對象螺紋的餘隙側腹面突出的餘隙側突出部，該餘隙側突出部係構成為在螺紋的壓力側腹面接觸對象螺紋的壓力側腹面的狀態下，前端部與前述對象螺紋的餘隙側腹面相干涉，在螺絲締結時，餘隙側突出部的前端被按壓在對象螺紋的餘隙側腹面而撓曲變形，藉由其彈性復原力對接觸面賦予預定的接觸面壓而形成鬆開方向的阻力，前述餘隙側突出部是由前端部朝向根部而厚度慢慢變大的唇形狀，且構成為：前述餘隙側突出部之餘隙側腹面直線延伸到頂部，相對螺紋中心線之角度為比餘隙側腹面之角度小的角度，該頂部沿著朝與螺紋中心線正交的方向成直線狀延伸之圓筒面，以預定寬度成螺旋狀延伸。
2. 如申請專利範圍第1項之防鬆螺絲零件，其中，前述螺紋的壓力側腹面側的壓力側頂部係低於餘隙側突出部的頂部，形成為由前述螺紋的壓力側腹面的頂部至餘隙側突出部的根部形成切口的欠缺部。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之防鬆螺絲零件，其中，前述螺紋之壓力側腹面的頂部是由螺絲谷部22的谷底相對尖脊的高度在0.5~0.8×H2的範圍，前述餘隙側突出部的反餘隙側腹面與欠缺部相接的角隅部比壓力側腹面的頂部稍低，並且欠缺部形成為 朝向餘隙側突出部成直線傾斜的傾斜面。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之防鬆螺絲零件，其中，餘隙側突出部係除了螺紋的兩端的不完全螺紋以外遍及全長而設。