專利名稱：螺紋形狀以及具有此螺紋形狀的螺紋零件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于扣緊的螺紋零件，尤其涉及用于扣緊薄板或薄壁狀零件的易緊固·不易松動的“細密多條螺紋”的螺紋形狀、及具有此螺紋形狀的螺紋零件。
背景技術：
所謂“三角螺紋(triangular screw thread)”，在JIS B 0101“螺紋用語”中被定義成“螺紋的形狀接近正三角形的螺紋的總稱。公制螺紋(metricscrew thread)·統(tǒng)一標準螺紋(unified screw thread)·微型螺紋(miniaturescrew thread)等屬于所述三角螺紋?！?。
此外，所謂“粗螺紋(coarse thread)”，在JIS B 0101“螺紋用語”中被定義成“直徑與螺距的組合具有一般性且最常用的三角螺紋?！薄?br> 本發(fā)明的以下說明是以三角螺紋中最一般的“公制螺紋”為例進行說明的，但本發(fā)明同樣可以適用于除符合“公制螺紋”以外的各種螺紋標準的“螺紋”。
在一般所使用的螺紋零件中，根據(jù)螺紋形狀而大致分成“機器螺釘(machine screw)”與“螺栓(bolt)”，對于本發(fā)明中的直徑小的螺紋零件而言，存在“JIS B 1101開槽機器螺釘”(參照日本標準協(xié)會發(fā)行的JIS B1101“開槽機器螺釘”)或“JIS B 1111十字槽機器螺釘”(參照日本標準協(xié)會發(fā)行的JI S B 1111“十字槽機器螺釘”)等。
在有關現(xiàn)有的JIS B 1101或JIS B 1111等機器螺釘類型的標準中，僅規(guī)定了公制粗螺紋的標稱直徑與螺距的組合。
另一方面，在扣緊螺釘時，如果從扣緊螺釘?shù)姆€(wěn)定性或強度方面考慮，則一般而言，螺釘?shù)膰Ш下菁y(mating screw)的數(shù)量至少必須為3條螺紋左右。也可以根據(jù)六角螺母(hexagon nut)的厚度或公制螺紋的嚙合長度的最小值，近似地推斷出所述內容。
眾所周知，公制粗螺紋是指公制螺紋的標稱直徑與螺距的組合中最粗的螺紋，對于公制粗螺紋的螺距而言，在M1中為0.25mm，在M2中為0.4mm，在M3中為0.5mm，在M4中為0.7mm。
因此，如果因考慮到扣緊螺釘?shù)姆€(wěn)定性或強度方面，而使嚙合螺紋的數(shù)量最少必須為3條螺紋左右，則在M1中必須有0.75mm的板厚或壁厚，在M2中必須有1.2mm的板厚或壁厚，在M3中必須有1.5mm的板厚或壁厚，在M4中必須有2.1mm的板厚或壁厚。
然而，近年來，整個產業(yè)界內，輕薄短小化的傾向正在擴大，特別在與IT(Information Technology，信息技術)相關的設備的業(yè)界，所述傾向較為顯著，且利用螺釘來扣緊薄板或薄壁狀零件的情況顯著增加。
因此，在設計與IT相關設備等的零件時，因為直接使用薄板或薄壁狀零件，所以很多情況下無法確保與3條公制粗螺紋相當?shù)膰Ш下菁y的數(shù)量。一般而言，在所述情形下，使薄板或薄壁狀零件作成比3條公制粗螺紋還薄的板厚或壁厚，并僅在加工內螺紋(female screw)的部分，即在薄板上實施“修補”，在薄壁狀零件上實施“填充”等，以確保與3條螺紋相當?shù)膰Ш下菁y的數(shù)量。
然而，“修補”及“填充”的技術性高，零件的構造變得復雜，成本增加，因此，如果無須進行所述加工，則可以提高生產效率以降低成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供如下的螺紋形狀及具有此螺紋形狀的螺紋零件，針對無法確保與3條公制粗螺紋相當?shù)膰Ш下菁y的數(shù)量的薄板或薄壁形狀的零件，直接使用本發(fā)明的螺紋形狀，在有效地解決所述問題的同時，與實施“修補”或“填充”后使用目前的公制粗螺紋的情形相比，在扣緊螺紋所必不可少的強度方面相同或更優(yōu)越，且在緊固螺紋時的作業(yè)性或不易使螺紋松動方面，具有不遜色于目前的公制粗螺紋的功能。
本發(fā)明的螺紋形狀，用于扣緊薄板或薄壁狀零件，所述螺紋形狀的特征在于減小粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，使所述值小于符合各種螺紋標準的粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，并使螺紋條數(shù)為2條或2條以上。
亦即，為了有效地解決所述問題，本申請案發(fā)明人著眼于符合JIS標準的公制螺紋的螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)。
以下的表1表示JIS B 0205的公制粗螺紋的螺距(Pmm)與標稱直徑(Dmm)的比率(P/D)，但根據(jù)所述表1，對于粗螺紋而言，標稱直徑越小，比率(P/D)的值越大，螺距變得越粗。


而且，雖然在公制細牙螺紋(fine screw thread)中存在部分例外，但是標稱直徑越小，比率(P/D)越大，螺距變得越粗。研究所述內容后，發(fā)明人認為目前的螺紋標準的基礎是50年前制定的，因此是在當時的加工或測定的技術可保證的水平下經標準化的。在數(shù)十年前的加工或測定技術下，越是直徑小且細牙的螺距，越難以對內螺紋孔進行加工，或越難以制造機器螺釘之類，因此，發(fā)明人推測，對于螺紋標準而言，螺紋的直徑越小，螺距與標稱直徑的比率(P/D)越大，螺紋變得越粗。
如上所述，因為目前的機器螺釘之類的標準以數(shù)十年前的技術水平為基礎，所以螺距的直徑越小，螺距變得越大，從而無法用于扣緊明顯輕薄短小化的與IT相關的設備等的薄板或薄壁零件。
本發(fā)明的螺紋形狀是組合“細螺紋”與“多條螺紋”而形成的，所述“細螺紋”用于扣緊輕薄短小的薄板或薄壁零件，且為了確?？劬o強度或不易松動性所必須的嚙合螺紋的數(shù)量，須減小螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，使此值小于符合目前的螺紋標準的粗螺紋或細牙螺紋的螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值；所述“多條螺紋”用以彌補如下不良情況等，所述不良情況是指以所述方式減小比率(P/D)的值后螺紋的螺距變得細密，由此導致螺紋旋轉1周的前進量變小，從而使緊固時的作業(yè)性下降；本申請案發(fā)明人將所述螺紋形狀稱為“細密多條螺紋”。
此外，本發(fā)明的螺紋零件具有所述本發(fā)明的螺紋形狀。
以下的表2表示本發(fā)明的螺紋形狀的標稱直徑(D)與螺距(P)、以及比率(P/D)與導程(L，lead)的一例。對于基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”的標稱直徑(D)與螺距(P)或條數(shù)而言，除了本例中的標稱直徑(D)與螺距(P)及條數(shù)之外，還考慮多種組合，在本例中，將與符合JIS標準的各標稱直徑的公制粗螺紋的螺距(P)的1/N(N為大于等于2的整數(shù))相當?shù)闹?、或者與其近似的值設為螺紋的螺距，并分別將螺紋設為N條。
再者，對于表2中的下劃線部分而言，將公制粗螺紋的螺距的1/N的近似值設為螺距。


基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”以如上所述的方式構成，即使對于使用目前公制粗螺紋仍無法確保3條嚙合螺紋的數(shù)量的薄板或薄壁零件而言，如果使用所述“細密多條螺紋”，則即使是表2中條數(shù)最少的2條螺紋，也可以確保2倍于公制粗螺紋的嚙合螺紋的數(shù)量，因此，與公制粗螺紋的情形相比，可以穩(wěn)定地扣緊螺紋，如下所述，在強度方面也具有優(yōu)越性。此外，即使是實施振動后的旋松轉矩的測定結果，如下所述，與公制粗螺紋相比，所述“細密多條螺紋”也可以獲得優(yōu)越的數(shù)據(jù)。
利用符合目前的JIS標準的公制粗螺紋的機器螺釘來扣緊薄板或薄壁零件，當在薄板或薄壁零件中加工內螺紋時，為了確保3條嚙合螺紋的數(shù)量，必須對薄板零件實施“修補”，且必須對薄壁零件實施“填充”，但如果使用基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”，則不實施“修補”或“填充”，便可以穩(wěn)定地扣緊螺紋，從而可以避免復雜的零件構造。此外，當不但要考慮零件本身的強度，還要考慮“修補”后的螺紋的高度來決定板厚時，通過使用基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”，可以使螺紋的高度變低，并使零件本身的板厚變薄，從而可以減少材料費。
再者，對于本發(fā)明的螺紋形狀而言，可以將與符合各種螺紋標準的粗螺紋的各標稱螺距(P)的1/N(N為大于等于2的整數(shù))相當?shù)闹翟O為螺距，并將螺紋條數(shù)設為所述N，如此，如果例如將與符合目前的JIS標準的公制粗螺紋的螺距的1/N(N為大于等于2的整數(shù))相當?shù)闹翟O為螺距，并設置N條螺紋，則本發(fā)明的螺紋形狀的導程與JIS的公制粗螺紋的導程相同，因此可以解決如下的不良情況因與公制粗螺紋的螺紋零件相比，螺距變得細密，從而有損緊固螺紋時的作業(yè)性的效率。
在扣緊直徑小的螺紋零件時，當使用氣動式或電動式起子(driver)等來緊固機器螺釘或螺栓時，多會發(fā)生如下問題，即，外螺紋(male screw)傾斜地嚙入螺釘孔，從而損傷螺紋，但是如果采用基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”，則因為螺紋多，且在內螺紋側存在多個螺紋入口，所以插入外螺紋時較為穩(wěn)定，從而可以消除所述損傷螺紋的問題。


圖1(a)、圖1(b)以及圖1(c)是具有基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”的第1實施例的機器螺釘?shù)钠矫鎴D、正視圖以及截面圖，圖1(d)以及圖1(e)分別是具有基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”的第2實施例以及第3實施例的機器螺釘?shù)慕孛鎴D。
圖2(a)是表示利用所述具有第1實施例的“細密多條螺紋”的機器螺釘來將零件固定到薄板上時的使用實態(tài)的截面圖，圖2(b)是表示利用現(xiàn)有的粗螺紋的機器螺釘來將零件固定到薄板上時的使用實態(tài)的截面圖。
圖3(a)以及圖3(b)是表示如下狀態(tài)的截面圖分別在板厚為0.6mm的薄板上，以所述3條螺紋的第1實施例的“細密多條螺紋”來加工出3條或3條以上的標稱直徑2mm×螺距0.125mm的內螺紋，并以所述4條螺紋的第2實施例的“細密多條螺紋”來加工出3條或3條以上的標稱直徑2mm×螺距0.1mm的內螺紋，圖3(c)是表示如下狀態(tài)的截面圖在板厚為0.6mm的薄板上進行修補加工后，加工出3條左右的公制粗螺紋M2×螺距0.4mm的內螺紋。
1機器螺釘2螺紋部2a螺紋3薄板3a內螺紋3b修補部4零件具體實施方式
以下，通過實施例，并根據(jù)附圖來詳細地說明本發(fā)明的實施形態(tài)。此處，圖1(a)、圖1(b)以及圖1(c)是具有基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”的第1實施例的作為本發(fā)明的螺紋零件的一實施例的機器螺釘?shù)钠矫鎴D、正視圖以及截面圖，所述具有第1實施例的“細密多條螺紋”的機器螺釘1是具有直螺紋(straight screw)的十字槽機器螺釘，且螺紋部2的螺紋2a為3條。此外，圖1(d)以及圖1(e)分別是表示基于本發(fā)明的螺紋形狀的“細密多條螺紋”的第2實施例以及第3實施例的截面圖，所述第2實施例以及第3實施例與第1實施例的不同點僅在于第2實施例以及第3實施例各自的螺紋部2的螺紋2a分別為4條以及2條。
再者，所述第1至第3實施例的特征在于為“細螺紋”且為“多條螺紋”，標稱直徑并不限于以下的示例。而且，所述第1至第3實施例的螺紋形狀不僅包括圖1所示的外螺紋形狀，而且有時也包括內螺紋形狀。而且，圖1(c)、圖1(d)、圖1(e)中的螺紋部的截面形狀，是從軸線方向觀察導程直角截面所得的形狀。
圖2(a)是表示利用具有所述第1實施例的“細密多條螺紋”的機器螺釘1來將零件4固定到薄板3上時的使用實態(tài)的截面圖，可以利用與直接形成在薄板3中的內螺紋3a相扣緊的機器螺釘1來固定零件4，無須進行修補加工。另一方面，圖2(b)是表示利用現(xiàn)有的粗螺紋的機器螺釘11來將零件4固定到薄板3上時的使用實態(tài)的截面圖，內螺紋3a形成在已對修補部3b進行修補加工后的薄板3上，利用與所述內螺紋3a扣緊的機器螺釘11來固定零件4。
此處，當以標稱直徑為2mm的公制粗螺紋為示例進行說明時，因為公制粗螺紋M2的螺距為0.4mm，所以如果必須使嚙合螺紋的數(shù)量最少為3條，則板厚必須為大于等于1.2mm的厚度，如果板厚不足1.2mm，例如，板厚為0.6mm，則如圖3(c)的截面圖所示，必須在薄板3上對修補部3b實施修補加工。相對于此，例如當在所述螺紋為3條的第1實施例的“細密多條螺紋”的情形下，因為螺距為0.125mm，所以如圖3(a)所示，可以利用0.6mm的板厚來加工出4.8條嚙合螺紋，此外，當在所述螺紋為4條的第2實施例的“細密多條螺紋”的情形下，因為螺距為0.1mm，所以如圖3(b)所示，可以利用0.6mm的板厚來加工出6條嚙合螺紋，且均無須實施修補加工。
而且，對于緊固時所必須的時間而言，例如在螺距為0.125mm的所述螺紋為3條的第1實施例的情形下，導程為0.375mm，比粗螺紋的導程稍短，精確而言稍有不足，但實質上幾乎與粗螺紋無差別。另一方面，在螺距為0.1mm的所述螺紋為4條的第2實施例的情形下，導程與粗螺紋相同，可以利用與粗螺紋完全相同的時間來加以緊固。
此外，就旋入時的作業(yè)性而言，多條螺紋在內螺紋側具有多個螺紋的入口，因此可以認為，外螺紋在進入螺釘孔時容易進入，優(yōu)于1條螺紋的螺紋。
而且，關于作為螺紋扣緊強度的指標之一的靜拉伸(static tension)強度，本申請案發(fā)明人做了如下實驗。亦即，將板厚設為0.8mm，對M2的粗螺紋螺距為0.4mm的螺紋為1條的內螺紋、與所述螺紋為2條的第3實施例中的M2的螺距為0.2mm的內螺紋進行加工，在所述內螺紋各自與外螺紋相嵌的狀態(tài)下，在軸方向上拉伸，測定內螺紋的螺紋斷裂時的荷重。其結果，在所述螺紋為2條的第3實施例中，M2×0.2的螺紋的斷裂總重是M2×0.4的1條螺紋的斷裂總重的106％。由此顯而易見的是，即使是使用粗螺紋螺距而無法確保嚙合螺紋的數(shù)量為3條的板厚，也可以利用所述實施例的“細密多條螺紋”來確保穩(wěn)定的強度。
而且，關于螺紋扣緊時的松動測試，本申請案發(fā)明人做了如下實驗。亦即，因為松動測試裝置的緣故，在板厚為3mm的S50C板材上，加工出M10而并非M2的粗螺紋螺距為1.5mm的1條螺紋的內螺紋、與所述螺紋為3條的第1實施例中的M10的螺距為0.5mm的內螺紋，在以小于等于粗螺紋的彈性彎曲點(inflection point)(斷裂點(breakdown point))的轉矩值，將對應的外螺紋緊固到所述多個內螺紋的狀態(tài)下，打開振動激振器(vibration exciter)一固定時間之后，利用轉矩扳手(torque wrench)來測定外螺紋松動時的轉矩。其結果，所述螺紋為3條的第1實施例中M10×0.5的螺紋的旋松轉矩，是M10×1.5的1條螺紋的旋松轉矩的115％。所述關系對于其他標稱直徑也相同，由此顯而易見的是，與粗螺距的1條螺紋相比，所述實施例的“細密多條螺紋”具有同等以上的旋松轉矩。
以上，已根據(jù)圖示例進行了說明，但本發(fā)明不限于所述示例，可以在申請專利范圍記載的范圍內作適當改變，例如，螺紋的形狀不限于“三角螺紋”。而且，螺紋的條數(shù)可以為5條或5條以上。本發(fā)明的螺紋形狀不限于符合所述實施例的JIS標準的公制粗螺紋，也可以對應于符合其他種類的螺紋標準的粗螺紋。此外，本發(fā)明的螺紋零件不限于所述實施例的機器螺釘。
如此，根據(jù)本發(fā)明的“細密多條螺紋”，無須修補加工，從而可以大幅降低成本，而之前，因使用粗螺紋，所以必須對薄板進行所述修補加工。而且，螺紋的功能可以絲毫不遜色于現(xiàn)有的粗螺紋的功能。
權利要求
1.一種螺紋形狀，用于扣緊薄板或薄壁狀零件，所述螺紋形狀的特征在于減小粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，使所述值小于符合各種螺紋標準的粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，并使螺紋條數(shù)為2條或2條以上。
2.如權利要求1所述的螺紋形狀，其特征在于將與符合各種螺紋標準的粗螺紋的各標稱螺距(P)的1/N(N為大于等于2的整數(shù))相當?shù)闹翟O為螺距，將螺紋條數(shù)設為所述N。
3.一種螺紋零件，其特征在于具有如權利要求1或權利要求2所述的螺紋形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺紋形狀，用于扣緊薄板及薄壁狀零件，此螺紋形狀的特征在于減小粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，使此值小于符合各種螺紋標準的粗螺紋的各螺距(P)與標稱直徑(D)的比率(P/D)的值，并且使螺紋條數(shù)為2條或2條以上。由此，在使用現(xiàn)有的公制粗螺紋而無法確保3條嚙合螺紋的數(shù)量的薄板或薄壁零件時，可以提供一種螺紋形狀，與使用公制粗螺紋的情形相比，螺紋扣緊穩(wěn)定，強度優(yōu)異，且在施加振動后的旋松轉矩也優(yōu)良。
文檔編號F16B35/00GK101069021SQ20058004111
公開日2007年11月7日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權日2004年10月29日
發(fā)明者渡邊芳男, 三井雅夫, 中山文利 申請人:株式會社彌滿和制作所, 彌滿和精機工業(yè)株式會社, 株式會社彌滿和精密, 株式會社彌滿和工程