自锁螺栓的制作方法

本发明涉及一种自锁螺栓(caulking bolt)，所述自锁螺栓被打入形成有底孔(pilot hole)的金属板而被敛缝固定在其中。

背景技术：

用于将被紧固部件安装于金属板的常用方法包括：在两方部件分别形成螺栓插通孔，然后，将螺栓插入该孔并用螺母进行固定。但是，在汽车等技术领域中，为了简化结构和减少装配工序数，也会使用焊接螺栓和自锁螺栓，所述焊接螺栓的头部被焊接而固定于金属板，所述自锁螺栓的轴部穿过形成于金属板的底孔，并通过打入金属板而将螺栓头部敛缝固定于金属板。

例如，如图1、图2所示，现有的自锁螺栓通常具备头部1和轴部2，在头部的座面3上形成有防转突起4，并且在轴部2的标准全螺纹部5和防转突起4之间形成有直径比轴部2大的止动圈6。

在如图3所示将这样的自锁螺栓打入形成有底孔7的金属板8时，如图4所示，在头部的座面3和止动圈6之间，金属发生塑性变形并流动，从而，自锁螺栓不会在轴向上脱出。同时，金属也会流入防转突起4的凹凸部，由此使得螺栓无法旋转。然后，能够通过螺母将被紧固部件安装于像这样被固定在金属板8上的自锁螺栓。

但是，因为标准全螺纹部5形成在比止动圈6靠前端侧的位置，所以，例如M6螺栓的情况下，头部的座面3和标准全螺纹部5的上端之间的距离为3.5mm左右。因此，金属板8和被紧固部件9均较薄的情况下，如图5所示，因形成在标准全螺纹部5的上端的不完全螺纹部而导致无法利用普通的螺母10进行紧固。该问题可以通过使板厚较大的垫圈存在于其间和/或使用特殊形状的螺母来解决，但是，这些方案会导致成本升高。因此，现有的自锁螺栓存在难以用于将薄板彼此固定的缺点。

专利文献1公开了一种自锁螺栓，所述自锁螺栓在头部的座面和标准全螺纹部的上端之间形成有兼具防转功能和止动功能的凹凸部。但是，该自锁螺栓中，标准全螺纹部也形成在该凹凸部的下侧，所以，头部的座面和标准全螺纹部的上端的距离变大，导致该自锁螺栓与上述现有的自锁螺栓一样，存在难以用于将薄板彼此固定的缺点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-13121号公报

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供能够解决上述现有问题的自锁螺栓，所述自锁螺栓在用于将薄板彼此固定的情况下能够使用通常的螺母进行紧固，而且能够获得与现有产品相同的接合强度。

为了解决上述课题而提出的本发明涉及一种自锁螺栓，所述自锁螺栓包括头部和轴部。在该自锁螺栓中，在头部的座面形成有非圆形且扁平的防转突起；使形成在轴部的标准全螺纹部的上端以3个螺距以下的距离接近于头部的座面；并且，将形成在该3个螺距以下的部分的不完全螺纹部用作在将该自锁螺栓打入金属板时金属流入的止动部。

上述防转突起优选具有：交替形成有凹部和凸部的齿轮形状。还优选上述防转突起的厚度为标准全螺纹部的2个螺距以下。

本发明的自锁螺栓中，使形成在轴部的标准全螺纹部的上端以3个螺距以下的距离接近于头部的座面，并将形成在该3个螺距以下的部分的不完全螺纹部用作在将自锁螺栓打入金属板时金属流入的止动部。使用轧制模具对螺栓进行螺纹加工的情况下，无法避免在标准全螺纹部的上端形成不完全螺纹部。但是，本发明中，使金属流入该不完全螺纹部而作为止动部，所以，可以省去迄今为止都认为是自锁螺栓所需要的止动圈。

将头部的座面和标准全螺纹部的上端之间的距离限定为3个螺距以下，由此，螺距为1mm的M6螺栓的情况下，该距离为3mm以下。结果，能够将使用现有自锁螺栓时无法用普通的螺母固定的薄板彼此固定。另外，如后述的实施例所示，本发明的自锁螺栓能够获得与现有产品同样的敛缝强度。

因为在头部的座面形成有非圆形的扁平的防转突起，所以，本发明的自锁螺栓能够取得与现有产品同样的防转效果。

附图说明

图1是现有的普通自锁螺栓的主视图。

图2是现有的普通自锁螺栓的仰视图。

图3是表示在螺栓被打入金属板前的状态的剖视图。

图4是表示螺栓被打入金属板的状态的剖视图。

图5是表示将薄板彼此固定时无法用普通螺母紧固的情形的剖视图。

图6是本发明的实施方式的自锁螺栓的主视图。

图7是本发明的实施方式的自锁螺栓的仰视图。

图8是本发明的自锁螺栓的制造中使用的轧制模具的主视图。

图9是表示将本发明的自锁螺栓打入金属板的状态的剖视图。

图10是表示将薄板被紧固部件紧固后的状态的剖视图。

图11是表示实施例的自锁螺栓的脱出载荷的图表。

图12是表示实施例的自锁螺栓的空转转矩的图表。

具体实施方式

以下给出本发明的实施方式。

图6是实施方式的自锁螺栓的主视图，图7是其仰视图。如这些图所示，本发明的自锁螺栓也包括头部11和轴部12。

如图7所示，在头部的座面13上形成有非圆形且扁平的防转突起14。本实施方式的防转突起14为：交替形成有凹部15和凸部16的齿轮形状。图7中示出形成有8个凹部15和8个凸部16的例子，但是这些部分各自的个数也可以为3或10。但是，这些部分的个数增加的过多时，该防转突起14的形状越来越接近圆形，导致防转效果下降。所以，凹部和凸部的个数分别优选，被限定在3左右～12左右的范围内。

凹部和凸部的径向深度可以考虑被敛缝的金属板的种类来决定。图7中，凹部15的直径为头部11的直径的60％，凸部16的直径为头部11的直径的60％～80％。但是，这些值可以根据被嵌缝的金属板的性状适当变更。

另一方面，防转突起14的轴向厚度增加时，与专利文献1的自锁螺栓同样地无法将薄板彼此固定。所以，防转突起14的厚度优选限定为形成在轴部12的标准全螺纹部17的1个螺距以下，更优选为0.5个螺距左右。例如M6螺栓的情况下，标准全螺纹的螺距为1mm，所以，防转突起14的厚度被限定为1mm以下，优选为0.5mm左右。但是，如果防转突起14过薄，则防转效果下降。所以，防转突起14的厚度必须至少为0.2mm左右。

本发明的自锁螺栓的特征在于，使形成在轴部12的标准全螺纹部17的上端以3个螺距以下的距离接近于头部的座面13，并将形成在该3个螺距以下的部分的不完全螺纹部18用作将该螺栓打入金属板时金属流入的止动部。

通过普通的轧制方法很难使标准全螺纹部17的上端像这样接近头部的座面13，但是，通过本申请人的日本专利第1509359号中记载的方法能够实现。该方法包括：如图8所示，在轧制模具19的末端部形成末端螺纹部21，末端螺纹部21具有比通常的螺纹部20的螺旋角α大的螺旋角β，并且，在采用通常的螺纹部20进行螺纹滚压的最终阶段，在末端螺纹部21使坯料向模具侧移动与螺旋角之差(β－α)对应的距离，由此能够将标准全螺纹部17形成到头部的座面13的附近。

但是，通过该方法会在标准全螺纹部17的上端形成不完全螺纹部18。一直认为这样的不完全螺纹部18是不能作为螺纹起作用的部分，但是，本发明着眼于该不完全螺纹部18在轴线方向形成有凹凸这样的事实，使金属流入该部分，从而使该部分作为止动部起作用。

图9给出将实施方式的自锁螺栓打入金属板22并且金属板22的金属流入不完全螺纹部18的状态。在以这种方式使金属流入不完全螺纹部18时，即使在轴向(向上方)的拉拔载荷作用于自锁螺栓时，不完全螺纹部18的螺纹部的上表面也会被流入的金属束缚，从而无法将嵌入的螺栓拔出。

如上所述，本发明的自锁螺栓配置成：标准全螺纹部17的上端以3个螺距以下的距离接近于头部的座面13。所以，如图10所示，即使金属板22和被紧固部件23都是薄板，也能够用普通的螺母24进行紧固。换言之，假设金属板22的板厚为1.5mm(1.5个螺距)，则从头部的座面13到金属板22的背面的距离为1.5mm以下，能够通过螺母24将板厚为1.5mm的被紧固部件23紧固。

而且，如图9所示，打入自锁螺栓的金属板22的背面25形成为：直到轴部12的标准全螺纹部17的附近都是平坦的。因此，能够减小形成在被紧固部件23的螺栓插通孔的孔径，并且，能够大幅增加用螺母24将被紧固部件23紧固时的受压面。

另外，目前必须在被紧固部件23形成比标准全螺纹部17的螺纹直径大的螺栓插通孔以便止动圈能够穿过，并且，在紧固时，有时被紧固部件23产生环状变形。但是，本发明能够减小螺栓插通孔的孔径，所以，能够防止被紧固部件23变形。以下，给出本发明的实施例。

实施例

通过轧制方法制造图6、图7所示的M6尺寸的自锁螺栓。使标准全螺纹部的上端以1个螺距的距离接近于头部的座面，并且，使不完全螺纹部的长度为1个螺距。另外，使头部的厚度为1.5mm，并且，使头部的外径为13mm。因为螺栓是M6尺寸，所以，形成在轴部的标准全螺纹部的螺纹直径为6mm。

将该自锁螺栓插入形成有直径6.2mm的底孔的各种板厚的铝板，通过敛缝用冲头对螺栓的头部施加冲击负荷。然后，在朝向头部的方向对螺栓的轴前端部施加载荷，测定自锁螺栓从铝板脱落时的载荷作为脱出载荷。将铝板的板厚和脱出载荷的关系示于图11的图表。铝板的板厚为1mm时，脱出载荷为0.5kN(大约50kgf)，该值足以防止螺栓在敛缝后搬运到螺母紧固连结工序的过程中脱落。

另外，将铝板的板厚和空转转矩的关系示于图12的图表。空转转矩的测定通过如下方法进行：使用扭力扳手对自锁螺栓施加旋转转矩，然后，测定螺栓开始空转时的转矩。铝板的板厚为1mm时，空转转矩为8Nm，足以满足汽车制造企业的要求。

符号说明

1：现有自锁螺栓的头部

2：现有自锁螺栓的轴部

3：头部的座面

4：防转突起

5：标准全螺纹部

6：止动圈

7：底孔

8：金属板

9：被紧固部件

10：螺母

11：本发明的自锁螺栓的头部

12：本发明的自锁螺栓的轴部

13：头部的座面

14：防转突起

15：凹部

16：凸部

17：标准全螺纹部

18：不完全螺纹部

19：轧制模具

20：标准螺纹部

21：末端螺纹部

22：金属板

23：被紧固部件

24：螺母

25：金属板的背面