JP2008502854A

JP2008502854A - マグネシウム合金又はアルミニウム合金製のワイヤ状ねじ筋インサート

Info

Publication number: JP2008502854A
Application number: JP2007515875A
Authority: JP
Inventors: グルベルト，クラウス，フリードリッヒ
Original assignee: ボルホフ・フェルビンダンクシュテヒニーク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテン・ハフツング
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2008-01-31
Also published as: ATE418016T1; CN1973138A; WO2005124165A1; DE202004009409U1; US20080025810A1; DE502005006279D1; EP1756437B1; ES2317263T3; EP1756437A1; RU2374513C2; RU2006143324A

Abstract

構造部材におけるねじ切りされた穴に挿入される螺旋状に巻かれたワイヤ部材を有するワイヤ状ねじ筋インサートであって、ワイヤ部材が、接触腐食に影響する如何なる表面被覆も有しない、シリーズ6000 Al-Mg-Siの高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金製であるワイヤ状ねじ筋インサート。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造部材のねじ切りされた穴に挿入される螺旋状に巻かれたワイヤ部材から成るワイヤ状ねじ筋インサート（wire thread insert）に関する。

この様なワイヤ状ねじ筋インサートは、低強度構造部材内のねじ筋の耐荷重能を増すため、或いは損傷を受けたねじ筋を修理する際に用いられる。従って、このようなインサートは相応に高強度でなければならず、通常は鋼製である。鋼製のワイヤ状ねじ筋インサートを使用した場合に発生する問題の一つは、鋼は、雌ねじ材料によっては、これと接触することでかじりを起こしたり、ボルト材料によってかじりを起こす傾向があることである。

接触腐食に対する耐性を高めるためにフルオロポリマーの被覆を設けた鋼製のワイヤ状ねじ筋インサートがＥＰ１０７０８６０に開示されている。ＥＰ１１２２４４９は、耐かじり性を高めるために特別な窒素硬化ステンレス鋼合金をワイヤ状ねじ筋インサートの材料として使用することを提案している。

ワイヤ状ねじ筋インサートと鋳造マグネシウム合金製構造部材との間の接触腐食を防ぐために、ワイヤ状ねじ筋インサートの材料としての高強度アルミニウム鍛造合金（AlZnMgCu1.5)の表面を陽極酸化プロセスで陽極化又は処理して、表面の上に酸化アルミニウム層（硬質被覆）を形成することは既に知られている。硬質被覆表面は電気的に絶縁性であり、ワイヤ状ねじ筋インサートの基材と構造部材の鋳造マグネシウム合金との間の接触腐食を防ぐ。この解決法は、硬質被覆表面が、鋼製のボルトと鋳造マグネシウム合金製の構造部材との間の電気化学的分離（galvanic separation）を提供するという付加的な利点も有する。

上述の解決策の一欠点は、表面処理、即ち、接触腐食に対する耐性を増すためにワイヤ状ねじ筋インサートのそれぞれに被覆を施すことは比較的高い費用がかかることである。

本発明の目的は、複雑な後処理を必要とすることなく、特に鋳造マグネシウム合金や鋳造アルミニウム合金製の構造部材に対して耐接触腐食性を有する材料から成るワイヤ状ねじ筋インサートを提供することである。

本発明の一解決法によれば、ワイヤ部材は、接触腐食に影響する如何なる表面被覆も有しない、シリーズ6000 Al-Mg-Siの高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金から成るAl-Si1MgCuMn（EN AW6056）等のアルミニウム鍛造合金が好ましい。しかし、6000シリーズの他の高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金も使用できる。

驚くべきことに、これらの材料は、鋳造マグネシウム合金だけでなく鋳造アルミニウム合金製の構造部材に使用されるワイヤ状ねじ筋インサートに適していることが判明した。それら材料は、接触腐食に影響する表面被覆を別途設けなくても、腐食に対する耐性、特に、応力亀裂腐食に対する耐性を有するという利点を有する。上に述べた硬質被覆表面を有するアルミニウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートとは異なり、本発明に従って構成されたワイヤ状ねじ筋インサートは、鋳造マグネシウム合金製の構造部材と鋼合金製のボルトとの間の電気化学的分離を得られないとう欠点がある。しかし、全体として、本発明によるワイヤ状ねじ筋インサートは、接触腐食に影響する表面被覆を設ける必要がないため、対費用効果が高いという特徴を有する。さらに、その様なアルミニウム鍛造合金は、例えば、鋼に比べて熱伝導率が高く、これは下により詳細に説明するように特定の用途においては特に有利である。

本発明の別の解決法によれば、ワイヤ状ねじ筋インサートのワイヤ部材は、接触腐食に影響する表面被覆を有しないマグネシウム鍛造合金から成る。この場合、特に、MgAl3Zn（AZ31）やMgAl6Zn（AZ61）等のマグネシウム鍛造合金が適用可能である。

マグネシウムは脆いことが知られているが、マグネシウム鍛造合金は、驚くべきことに、特にマグネシウム製の構造部材のワイヤ状ねじ筋インサートに使用するのに適していることが分かった。マグネシウム鍛造合金は、特別な表面処理や被覆を必要とすることなく、全体として接触腐食に対する耐性、特に、応力亀裂腐食に対する耐性を有するという特段の利点がある。マグネシウム鍛造合金の更なる利点は、ワイヤ部材の充分な引張強度が、ワイヤ状ねじ筋インサートを製造する際に、ワイヤ状ねじ筋インサートを焼き戻しすることなく、ひずみ硬化させるだけで得られることである。さらに、マグネシウム鍛造合金は、軽量で熱伝導率が高いという利点があり、これは一定の用途において有利である。

本発明の有利な更なる展開及び設計は従属請求項に示されている。

以下の記載では、ワイヤ状ねじ筋インサートを有するボルト結合を概略的に示す単一の図面を参照しつつ、本発明の例示的実施形態をより詳細に説明する。

図に示すワイヤ状ねじ筋インサート２は、典型的には、ねじ切りされた穴６の耐荷重を高めるために構造部材４のねじ切りされた穴６に挿入される螺旋状に巻かれたワイヤ部材から成る。ボルト１０がワイヤ状ねじ筋インサート２内に挿入され、構造部材８を構造部材４に固定する。

上述のように、本発明の一解決法によれば、ワイヤ状ねじ筋インサート２のワイヤ部材は、接触腐食に影響を及ぼす表面被覆を有しない、シリーズ6000 Al-Mg-Siの高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金から成るAl-Si1MgCuMn（EN AW6056）等の高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金が好ましい。この様な6000シリーズのアルミニウム鍛造合金は銅の含有率が低く（Cu＜１％）、これは、例えばAZ91等のマグネシウムダイキャスト合金の腐食に対して特に耐性がある。

ワイヤ状ねじ筋インサート２の引張強度を４００Ｎ／ｍｍ²を越える値に高めるため、ワイヤ状ねじ筋インサート２に対応する焼戻しを行なう。ワイヤ状ねじ筋インサート２を受入れ穴６内に挿入する前に、インサートにドライ滑りフィルムを設けることが好適である。これはワックス状の物質、特にポリエチレンを含有する物質であり、組付け時において、ワイヤ状ねじ筋インサート２とねじ切りされた穴６のねじ筋との間及びワイヤ状ねじ筋インサート２とボルト１０のねじ筋との間でのねじ筋摩擦を低減する。

上述のように、その様なアルミニウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートは、例えばAZ91等の鋳造マグネシウム合金製の構造部材におけるねじ筋耐荷重（thread loading capacity）を増加させるのに特に適している。一方、その様なアルミニウム鍛造合金製ワイヤ状ねじ筋インサートの引張強度（＞４００Ｎ／ｍｍ²）は、従来のマグネシウム鍛造合金の基礎強度（basic strength）よりも極めて高い。

一方、その様なアルミニウム鍛造合金は、元素シリーズにおいてアルミニウムがマグネシウムに近いために、マグネシウムに対する腐食耐性が高い。

上述のアルミニウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートは、ねじ筋の耐荷重を増加させるためだけでなく、損傷したねじを修理するためにも用いることができる。特殊な用途は、アルミニウム製のシリンダヘッドのねじ切りされた穴に鋼製のスパークプラグを固定することである。

その様なシリンダヘッドの従来技術によるねじ切りされた穴が損傷した場合、特殊ステンレス鋼製のワイヤ状ねじ筋インサートをドリル加工された対応するねじ山付き穴に挿入することで修理が行なわれる。鋼は熱伝導率が低いため、修理後において、好ましくないスパークプラグの熱バランスの変化が生じる可能性がある。

上述した本発明に係るアルミニウム鍛造合金製ワイヤ状ねじ筋インサートを鋼製のワイヤ状ねじ筋インサートの替わりに使用することにより、問題を解決できる。何故なら、アルミニウム合金の熱伝導率が高いためである。スパークプラグの熱バランスが変化しない。

この用途においては、アルミニウム合金製のワイヤ状ねじ筋インサートは、耐腐食性が高く軽量であるという利点だけでなく、熱伝導率が高いという利点から恩恵をうける。

これらのワイヤ状ねじ筋インサートと共に使用するボルトの材料としてアルミニウム合金を使用することが好ましいが、特定の用途のために、特に、特殊鋼等のその他の材料を使用することができる。

本発明の第二の解決法によれば、ワイヤ状ねじ筋インサート２のワイヤ部材は、接触腐食に影響する表面被覆を有しないマグネシウム鍛造合金から成る。MgAl3Zn（AZ31）、MgAl6Zn（AZ61）等のマグネシウム鍛造合金が好ましい。

これらの材料は、ワイヤ状ねじ筋インサートを製造する際に、如何なる焼戻しも必要とすることなく、ひずみ硬化させるだけで３５０ｎ／ｍｍ²を越える引張強度が得られる。本発明のこの解決法においては、組付け時においてワイヤ状ねじ筋インサートにおいて最適なねじ筋摩擦が得られるようにドライ滑りフィルムがワイヤ状ねじ筋インサートに設けられる。

マグネシウムは本来脆いが、上記マグネシウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートは、驚くべきことに、ワイヤ状ねじ筋インサートの材料として適していることが分かった。その特別な利点は、今日多くの技術分野に適用できるように、そのようなマグネシウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートを、例えばAZ91等の鋳造マグネシウム合金製の構造部材と組み合わせて使用できることである。接触腐食の問題は、この材料の組み合わせによって本来的に例外なく避けることができる。これらのワイヤ状ねじ筋インサートは表面被覆や焼戻しを必要としないため、本発明のこの解決法は、対費用効果が高いという特徴を有する。

上述したマグネシウム鍛造合金製のワイヤ状ねじ筋インサートは、低強度材料から作成された構造部材におけるねじ筋の耐荷重を増加させるために使用できるだけでなく、損傷したねじ山付き穴を修理するために使用できる。

アルミニウム合金は、これらのワイヤ状ねじ筋インサートと共に使用するボルトの材料として最も好ましいが、鋼等の他の材料も使用できる。

ワイヤ状ねじ筋インサートを有するボルト結合を概略的に示す図。

Claims

構造部材のねじ切りされた穴に挿入される螺旋状に巻かれたワイヤ部材を有するワイヤ状ねじ筋インサートであって、ワイヤ部材が、接触腐食に影響する如何なる表面被覆も有しない、シリーズ6000 Al-Mg-Siの高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金製であるワイヤ状ねじ筋インサート。
前記高強度硬化可能アルミニウム鍛造合金がAl-Si1MgCuMnであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
前記ワイヤ部材がその引張強度を増加させるために焼き戻しされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
前記ワイヤ部材がドライ滑りフィルムで被覆されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
構造部材であって、前記構造部材（４）のねじ切りされた穴（６）に挿入される請求項１〜４の何れかに記載のワイヤ状ねじ筋インサート（２）を含み、前記構造部材（４）がマグネシウム合金又はアルミニウム合金製であることを特徴とする構造部材。
構造部材のねじ切りされた穴に挿入される螺旋状に巻かれたワイヤ部材を有するワイヤ状ねじ筋インサートであって、ワイヤ部材が、接触腐食に影響する如何なる表面被覆も有しない、マグネシウム鍛造合金製であるワイヤ状ねじ筋インサート。
前記マグネシウム鍛造合金がMgAl3Zn又はMgAl6Znであることを特徴とする請求項６に記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
前記ワイヤ部材が焼き戻しされていないことを特徴とする請求項６又は７に記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
前記ワイヤ部材にドライ滑りフィルムが設けられていることを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のワイヤ状ねじ筋インサート。
構造部材であって、前記構造部材（４）のねじ切りされた穴（６）に挿入される請求項６〜８の何れかに記載のワイヤ状ねじ筋インサートを含み、前記構造部材（４）がマグネシウム鋳造合金製であることを特徴とする構造部材。