[发明专利]基于高强度自成型螺纹部件的螺纹紧固连接构造体

说明书

技术领域

本发明涉及使用高强度自成型螺纹部件(螺栓)进行紧固连接的螺纹紧固连接构造体。

背景技术

以往，在使用强度高的螺栓对发动机周边部位进行紧固连接的螺纹紧固连接构造体中，强度高的螺栓通过与螺母的内螺纹或在匹配部件上攻丝而成的内螺纹螺合来使用。这样的螺母或攻丝而成的内螺纹孔的内螺纹部当然是通过切削加工而形成的。例如，当在发动机周边部位的铸铝部件、底盘或车身底座部件、锻造部件等上通过攻丝切削加工而形成内螺纹孔的情况下，由于对孔径的精度有要求，所以如图7所示，需要对模铸部件等匹配部件进行铸孔(或锻造开孔加工)、利用钻孔机的预钻孔加工、预钻孔清洗、攻丝加工、螺纹孔清洗等多个制造上的工序。

此外，为了使车辆轻量化，为了以更高的紧固力进行紧固连接，进行了欲使螺栓更加高强度化、小型化的尝试。这一点例如日本特开2005-29870号公报等中记载的那样，是公知的技术课题。因此，通过使用作为目前刚刚实用化的强度的、强度为14T(最小拉伸强度为1400N/mm²、硬度为44～47HRC)的高强度螺栓来替换以往的螺栓，从而想要与以往的螺栓相比大幅地促进螺栓的小型化，这从低燃料消耗、环境问题等观点来看，当然也是不可回避的课题，近年来，向着螺栓的高强度化的极限的开发成为了不得不推进的技术课题。

然而，若谋求螺栓的高强度化和小型化，则螺母部件当然也必需与其相配合着小型化，因此，在螺母部件中，必然使内螺纹孔的螺纹牙也小型化。其结果是，若只是使螺栓高强度化，则相螺合的螺纹牙嵌合部的负荷载荷会增加，会在螺母部件的第一嵌合螺纹牙的牙底部集中产生大的载荷负荷，从而有可能在该部位产生疲劳破坏。此外，不仅是疲劳破坏，在用于紧固连接的静紧固时，也不能耐受14T的紧固力，也有可能在内螺纹部分上发生破坏。因此，需要增加相螺合的螺纹牙嵌合部的长度(在铝制内螺纹的情况下，为螺纹直径的2.5～3倍；在钢铁制内螺纹的情况下，为螺纹直径的2.2倍以上)，以降低每个螺纹牙的负荷载荷值。在这样的情况下，需要对兼作为内螺纹部件的匹配部件的螺纹孔周围进行由增加孔的深度而引起的大规模的设计变更，而且，嵌合长度(嵌合部)与以往相比变长，因此，会引起产生与小型化背道而驰的结果的不良情况。

此外，以往，为了提高疲劳强度，在热处理后对螺栓进行滚轧成形，由此使螺纹牙底部具有残留应力，提高疲劳强度。例如，对于发动机的螺栓，若重复次数为5×10⁶时的疲劳强度是50MPa左右，则能够耐受使用，而实际的疲劳强度则要求具有比这更高的特性。疲劳强度为50MPa是滚轧成形后热处理品的平均实力水平。但是，这些会由于所组合的螺母的相对节距误差、螺栓螺母紧固连接体的弹性系数、紧固连接轴向力的偏差而发生变动，因此为了获得疲劳极限的更大提高而进行热处理后滚轧成形。但是，对于强度为14T(最小拉伸强度为1400N/mm²、硬度为44～47HRC)的高强度螺栓，在热处理后滚轧成形时，滚轧成形工具急剧磨损，该工具的寿命与滚轧成形后热处理的情况相比降低到1/10。从这点来看，对具有14T强度的螺栓进行热处理后滚轧成形来提高疲劳强度的方法，在批量生产方面和成本方面都是不现实的。此外，作为提高疲劳强度的其他方法，如日本特开2007-321858号公报所示，有利用螺栓和螺母的节距误差来降低施加在嵌合螺纹牙底部上的应力载荷分摊率的不均匀程度的方法。但是，该方法中使用的节距误差的值需要以μm为单位进行管理，该方法在批量生产方面和成本方面也是不现实的。因此，现状是，基本不存在用来实现疲劳极限提高的有效方法。

专利文献1：日本特开2005-29870号公报

专利文献2：日本特开2007-321858号公报

发明内容

鉴于以上问题点，本发明提供一种螺纹紧固连接构造体，其不用改变匹配部件(螺母部件)的形状就能够实现加工工序的削减，实现螺栓的高强度化和避免疲劳破坏的发生，而且还能够使螺纹牙的嵌合长度与以往相比不会大幅改变，由此，能够安全且有效地实现小型化，从而非常有助于车辆的轻量化。

因此，本发明是，对紧固连接用螺栓使用通过热处理前滚轧成形而制造出的、用于形成自攻内螺纹的强度为14T的自成型螺纹部件，并使供自成型螺纹部件旋入的部件为具有只是被实施了铸孔或锻造开孔加工的尚未形成螺纹的预钻孔的部件。

发明的效果