(57)【要約】【課題】締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材において貫通孔の周囲に補強部材が配置される場合に、被締結部材の最終形状が補強部材の長さにより規定されることなく、貫通孔の周囲のクリープ変形を抑制することができる。【解決手段】第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１の貫通孔３周囲の応力作用領域に配置されている。第１補強部材４及び第２補強部材５は貫通孔３の軸３ａ方向を向いて配置されている。第１補強部材４の根元部４ｂは上側表面１ａに露出され、先端部４ａが上側表面１ａとは反対側の下側表面１ｂよりも内側に埋没している。第２補強部材５は第１補強部材４と隣接して配置され、第２補強部材５の根元部５ｂが下側表面１ｂに露出されるとともに先端部５ａが第１補強部材４の先端部４ａよりも上側表面１ａ側でかつ上側表面１ａよりも内側に埋没している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材であり、
前記貫通孔の周囲における応力作用領域には前記樹脂よりも圧縮弾性率の高い補強部材が前記貫通孔の軸方向を向いて配置され、
前記補強部材は、一方の端部が前記被締結部材の第１表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１表面とは反対側の第２表面よりも内側に埋没している第１補強部材と、前記第１補強部材に隣接して配置され、一方の端部が前記第２表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１補強部材の他方の端部よりも前記第１表面側でかつ前記第１表面よりも内側に埋没している第２補強部材とからなることを特徴とする被締結部材。
【請求項２】
前記被締結部材は繊維強化複合材であることを特徴とする、請求項１に記載の被締結部材。
【請求項３】
前記補強部材は繊維強化複合材であることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の被締結部材。
【請求項４】
前記補強部材は少なくとも一方の端部が尖った針状であることを特徴とする、請求項１〜３に記載の被締結部材。
【請求項５】
締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材と、
前記貫通孔の周囲における応力作用領域に前記貫通孔の軸方向を向いて配置される前記樹脂よりも圧縮弾性率の高い補強部材と、
前記被締結部材と当接される締結部材と、
前記被締結部材と締結される他の部材とからなり、
前記補強部材は、一方の端部が前記被締結部材の第１表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１表面とは反対側の第２表面よりも内側に埋没している第１補強部材と、前記第１補強部材に隣接して配置され、一方の端部が前記第２表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１補強部材の他方の端部よりも前記第１表面側でかつ前記第１表面よりも内側に埋没している第２補強部材とからなることを特徴とする被締結部材の締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被締結部材及び被締結部材の締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形体は軽量の構造材であり、ボルト及びナット等の締結部材により他の部品に取り付けて使用される場合がある。しかし、他の部材に直接取り付けられた樹脂成形体は軸力によりクリープ変形を生じ、締結部材の軸力が低下する。そのために、樹脂成形体と他の部材とを締結した場合、緩みが生じるという問題がある。このような樹脂成形体の取り付け上の問題を解消するため、一般的には、例えば特許文献１に開示されているような金属パイプを用いた取り付け方法が多く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、回転検出装置を備えたハウジングを車載エンジンに取り付けた構造が開示されている。ハウジングは車載エンジンへ取り付けるためのフランジとともに樹脂成形されている。フランジに形成された貫通孔には、金属パイプがインサート成形により挿入され、一体化されている。ハウジングは金属パイプに通したボルトを車載エンジンの雌ネジに締結することにより取り付けられている。
【０００４】
特許文献２には、板状の繊維強化複合材の内部に強化繊維である繊維挿入物が配置された構造が開示されている。繊維挿入物の圧縮弾性率は繊維強化複合材の樹脂よりも高くなっている。繊維強化複合材にはボルトが挿入される貫通孔が形成されており、貫通孔の周囲には繊維挿入物が繊維強化複合材の板厚方向に向いて配置されている。繊維挿入物の長さは貫通孔の長さに等しく、繊維挿入物の上端及び下端はいずれも繊維強化複合材の表面に露出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７５２７０号公報
【特許文献２】特表２００８−５２１６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、ボルトの軸力は金属パイプにのみ作用し、樹脂材料で成形されたフランジにかからないため、樹脂のクリープによる緩みの問題を解消することができる。しかし、ボルトが挿入される貫通孔に金属パイプを一体化する方法は金属パイプの高い取り付け精度を必要とする。例えば、金属パイプを前記フランジにインサート成形する場合は、特許文献１の発明のように、金属パイプの端面とボルトの頭部及び車載エンジンとの間に樹脂が介在されないように精度の高い成形技術が必要となる。また、金属パイプを貫通孔に圧入する方法では、貫通孔の精度や金属パイプの圧入精度を高める必要があるため、加工工数が増加し、加工作業も煩雑になる。
【０００７】
特許文献２では、繊維挿入物の長さは繊維強化複合材に形成された貫通孔の長さと等しい。強化繊維からなる繊維構造体を成形型内に配置した後に成形型に樹脂を流し入れて繊維強化複合材を圧縮成形する場合、樹脂が含浸される前の強化繊維の構造体である基材の寸法は圧縮方向に縮むため、基材は最終的な繊維強化複合材の寸法よりも圧縮方向に大きく形成される。基材に対して圧縮方向に繊維挿入物を挿入した場合、繊維挿入物の長さを成形後の繊維強化複合材の厚さに一致するように設計したとしても、繊維挿入物に正の製造誤差が出た場合は繊維挿入物の長さ以下に繊維強化複合材を圧縮することができず、複合材を所望の寸法に成形できなくなる。また、繊維挿入物に負の製造誤差が出た場合は、成形後の複合材には貫通孔の軸方向に繊維挿入物の存在しない部分が存在するため、繊維挿入物のみでは複合材のクリープ変形を抑制することができなくなる。  
【０００８】
本発明は、締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材において貫通孔の周囲に補強部材が配置される場合に、被締結部材の最終形状が補強部材の長さにより規定されることなく、貫通孔の周囲のクリープ変形を抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の本発明は、締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材であり、  前記貫通孔の周囲における応力作用領域には前記樹脂よりも圧縮弾性率の高い補強部材が前記貫通孔の軸方向を向いて配置され、前記補強部材は、一方の端部が前記被締結部材の第１表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１表面とは反対側の第２表面よりも内側に埋没している第１補強部材と、前記第１補強部材に隣接して配置され一方の端部が前記第２表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１補強部材の他方の端部よりも前記第１表面側でかつ前記第１表面よりも内側に埋没している第２補強部材とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の本発明によれば、補強部材は成形後の被締結部材における貫通孔の長さよりも短いため、被締結部材を成形する際に、被締結部材に挿入される補強部材に正の製造誤差が出た場合であっても、成形型の寸法に合わせて樹脂を圧縮することができ、被締結部材の最終形状が補強部材の長さにより規定されない。さらに、圧縮弾性率が樹脂よりも高い領域を、被締結部材における第１表面から第２表面にわたって貫通孔の軸方向に連続的に形成することができるため、前記貫通孔の周囲における応力作用領域におけるクリープ変形を抑制することができる。
【００１１】
なお、補強部材が貫通孔の軸方向を向いて配置されるとは、補強部材が貫通孔の軸と平行に配向される場合に加え、補強部材の向きが貫通孔の軸（応力軸）に対して少しずれた方向を向いている場合を含む。
【００１２】
なお、露出されるとは、補強部材の端部である補強部材の端面あるいは端点が、被締結部材の締結後には、被締結部材の表面と同一平面上に配置されることを指し、例えば、被締結部材の締結前には、補強部材の端部が被締結部材の表面上に突出しており、該突出した端部に締結部材を圧接することで補強部材の端部が被締結部材に当接状態を保ったままで埋没される場合を含む。
【００１３】
また、隣接して配置されるとは、貫通孔の径方向あるいは周方向に第１補強部材及び第２補強部材が隣接して配置される場合に加え、ある第１補強部材の近傍に第２補強部材が配置される場合を指す。
【００１４】
また、補強部材が貫通孔の長さよりも短いとは、補強部材の一方の端部が被締結部材の第１表面あるいは第２表面に露出された場合、補強部材の他方の端部が被締結部材の第１表面あるいは第２表面に露出されない長さ（被締結部材の第１表面あるいは第２表面に、補強部材における両方の端部のいずれもが露出されない長さ）であれば、補強部材が貫通孔の長さよりわずかに短いものを含む。
【００１５】
第２補強部材は、第１補強部材に隣接して配置され一方の端部が第２表面に露出されるとともに他方の端部が第１補強部材の他方の端部よりも第１表面側でかつ第１表面よりも内側に埋没しているとは、互いに隣接する第１補強部材と第２補強部材の一部が対向して配置されることを指す。
【００１６】
また、応力作用領域とは、被締結部材に形成された締結用の貫通孔あるいは貫通孔の近傍に締結部材が配置された場合、被締結部材において締結部材の応力（軸力）が作用する領域を指す。
【００１７】
請求項２に記載の本発明は、前記被締結部材は繊維強化複合材であることを特徴とする。前記補強部材が配置される被締結部材は強化繊維を含有するため、被締結部材においてクリープの原因である樹脂の量が減少する。そのため、被締結部材が強化繊維を含有しない場合と比べて被締結部材のクリープ抑制効果を高めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、前記補強部材は繊維強化複合材であることを特徴とする。そのため、金属製の補強部材に比べて補強部材を軽量化できる。また、補強部材が配置された被締結部材をリサイクルする際に、被締結部材と補強部材を分離する必要がない。
【００１９】
請求項４に記載の本発明は、前記補強部材は少なくとも一方の端部が尖った針状であることを特徴とする。そのため、被締結部材に補強部材を挿入しやすい。
【００２０】
請求項５に記載の本発明は、締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材と、前記貫通孔の周囲における応力作用領域に前記貫通孔の軸方向を向いて配置される前記樹脂よりも圧縮弾性率の高い補強部材と、前記被締結部材と当接される締結部材と、前記被締結部材と締結される他の部材とからなり、前記補強部材は、一方の端部が前記被締結部材の第１表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１表面とは反対側の第２表面よりも内側に埋没している第１補強部材と、前記第１補強部材に隣接して配置され一方の端部が前記第２表面に露出されるとともに他方の端部が前記第１補強部材の他方の端部よりも前記第１表面側でかつ前記第１表面よりも内側に埋没している第２補強部材とからなることを特徴とする。そのため、被締結部材を他の部材と締結する際の、締結部材の緩みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、締結用の貫通孔が形成される樹脂製の被締結部材において貫通孔の周囲に補強部材が配置される場合に、被締結部材の最終形状が補強部材の長さにより規定されることなく、貫通孔の周囲のクリープ変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る貫通孔３周囲の被締結部材１、第１補強部材４及び第２補強部材５を説明する断面模式図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態に係る第１補強部材４の形状を示す模式図、（ｂ）本発明の実施形態に係る第１補強部材４の根元部４ｂを示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第１補強部材４及び第２補強部材５の配列を説明する模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る被締結部材１の締結構造を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態）
実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしてある。
【００２４】
図１に示すように、被締結部材１は熱硬化性樹脂をマトリックスとして束状の強化繊維である炭素繊維２を含有し、板状に形成されている。被締結部材１において炭素繊維２は、一方向（Ｘ軸方向）に配向されている。なお、図１は後述する図３における断面線Ａ−Ａによる断面模式図である。
被締結部材１には締結部材であるボルト７が挿入される貫通孔３が形成されている。貫通孔３の断面はボルト７が挿入可能な径である円形に形成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、被締結部材１に配置される第１補強部材４は熱硬化性樹脂をマトリックスとして炭素繊維６を含有する繊維強化複合材であり、円錐形状をしている。第１補強部材４のマトリックスとしての熱硬化性樹脂は、被締結部材１のマトリックスとしての熱硬化性樹脂と同種である。第１補強部材４の長さ（円錐の高さ）は被締結部材１の貫通孔３の長さよりも短く形成されている。補強部材４において一方の端部である先端部４ａは尖った針状に形成されており、図２（ｂ）に示すように、第１補強部材４において他方の端部である根元部４ｂは断面が円形に形成されている。なお、後述する第２補強部材５も第１補強部材４と同様の形状をしている。第１補強部材４及び第２補強部材５において炭素繊維６は補強部材４の中心軸線（補強部材の中心を通るＺ軸方向の軸線）を向いて配向している。
【００２６】
図３は貫通孔３の軸３ａ方向から見た、貫通孔３周囲における第１補強部材４及び第２補強部材５の配列を示している。図３に示す平面は、貫通孔３の軸３ａ方向の中心を通りかつ被締結部材１の上側表面１ａあるいは下側表面１ｂに平行である平面に対応している。図３に示すように、第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１の貫通孔３の周囲に配列されている。図１に示すように、第１補強部材４において、断面が円形に形成された根元部４ｂは被締結部材１の上側表面１ａに露出しており、第１補強部材４において尖った針状に形成された先端部４ａは、被締結部材１の内部に埋設されている。また、第２補強部材５において、断面が円形に形成された根元部５ｂは被締結部材１の下側表面１ｂに露出しており、第２補強部材５において尖った針状に形成された先端部５ａは、被締結部材１の内部に埋設されている。つまり、第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１の板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通していない。なお、上側表面１ａは被締結部材１においてボルト７の頭部７ａと当接される側の表面であり、下側表面１ｂは被締結部材１において上側表面１ａと反対側の表面である。
【００２７】
第１補強部材４及び第２補強部材５は、貫通孔３の周方向に隣接して配置されている。第１補強部材４の根元部４ｂは上側表面１ａに露出され、先端部４ａが上側表面１ａとは反対側の下側表面１ｂよりも内側に埋没している。第２補強部材５は第１補強部材４と隣接して配置され、第２補強部材５の根元部５ｂが下側表面１ｂに露出されるとともに先端部５ａが第１補強部材４の先端部４ａよりも上側表面１ａ側でかつ上側表面１ａよりも内側に埋没している。つまり、隣接して配置される第１補強部材４及び第２補強部材５の一部は対向して配置されている。図１において第１補強部材４及び第２補強部材５が対向して配置された領域の、第１補強部材４及び第２補強部材５における貫通孔３の軸３ａ方向の長さをＬで示す。被締結部材１に配置された第１補強部材４及び第２補強部材５において、図１に示した炭素繊維６は貫通孔３の軸３ａ方向に配向している。被締結部材１において貫通孔３の近傍の、ボルト７の頭部７ａと当接された領域に、第１補強部材４の根元部４ｂが露出されており、根元部４ｂはボルト７の頭部７ａと当接されている。
【００２８】
図３に示すように、第１補強部材４及び第２補強部材５は、貫通孔の周方向に隣接しかつ貫通孔３の軸３ａを中心とする同心円状に配列されている。図３において、被締結部材１のボルト７と当接される側の表面（上側表面１ａ）に根元部４ｂが配置された補強部材である第１補強部材４を黒丸（●）で示す。図３において、被締結部材１が後述する金属材８と当接する側の表面（下側表面１ｂ）に根元部５ｂが配置された補強部材である第２補強部材５を白丸（○）で示す。第１補強部材４及び第２補強部材５は貫通孔３の周方向に隣接しかつ貫通孔３の軸３ａを中心とする同心円状に配列されており、根元部４ｂ及び根元部５ｂは、被締結部材１の異なる表面（根元部４ｂは上側表面１ａ、根元部５ｂは下側表面１ｂ）に露出されている。第１補強部材４及び第２補強部材５は、貫通孔３の内周面に露出されず、貫通孔３の内周面から間隔を置いて配置されている。また、第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１を構成する炭素繊維２の配向方向であるＸ軸方向の同一直線上に並ばないように配列されている。
【００２９】
図４に従って被締結部材１の締結構造を説明する。
被締結部材１は次のように他の部材である金属材８と締結されている。金属材８は締結用の貫通孔９を有している。被締結部材１の下側表面１ｂと金属材８の上側表面とは当接されており、被締結部材１に形成された締結用の貫通孔３の軸３ａと、金属材８に形成された締結用の貫通孔９の軸９ａとが一致して一組の貫通孔を形成している。締結部材であるボルト７は被締結部材１に形成された貫通孔３に挿入され、ボルト７の頭部７ａは被締結部材１に当接されている。
【００３０】
第１補強部材４及び第２補強部材５の中心軸線は貫通孔３の軸３ａを向いて配置されている。第１補強部材４及び第２補強部材５は、被締結部材１の板厚よりも短く形成されている。第１補強部材４の根元部４ｂは被締結部材１の上側表面１ａ（ボルト７と当接される側の面）に露出されており、ボルト７の頭部７ａと被締結部材１が当接される領域に露出された根元部４ｂはボルト７の頭部７ａと当接している。また、第２補強部材５において、根元部５ｂは被締結部材１の下側表面１ｂ（被締結部材１における金属材８側の面）に露出しており、金属材８の上側表面と当接している。図４において、ボルト７の応力が被締結部材１に作用する領域（応力作用領域）をＳで示す。ボルト７の頭部７ａと当接される第１補強部材４に隣接する第２補強部材５は領域Ｓ内に配置されている。隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔は被締結部材１を構成する炭素繊維６を損傷しない程度に広くかつ隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５が領域Ｓ内に配置される程度に狭くなっている。第１補強部材第２補強部材ボルト７の先端は金属材８に形成された貫通孔９を通って金属材８の下方に突出しており、ナット１０により締め付けられている。
【００３１】
次に、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置された被締結部材１の製造方法を説明する。
平板状の支持体の上に、炭素繊維２が一方向（Ｘ方向）に配列された一方向材（ＵＤ材）を配置する。繊維強化複合材が針状に形成された第１補強部材４及び第２補強部材５をＵＤ材の所定の位置に挿入する。この際、第１補強部材４及び第２補強部材５の中心軸線は、ＵＤ材における炭素繊維２の配列方向及び支持体の成す平面に対して垂直な方向（Ｚ方向）を向いている。
【００３２】
第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されたＵＤ材は圧縮成形用の成形型を用いて成形体に圧縮成形される。成形型は上型と下型からなり、型締め状態において型内を減圧にする減圧通路と、型内に樹脂を注入する樹脂注入通路とを備えている。上型が開かれた状態で、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されたＵＤ材を下型に配置する。次に上型を閉じて型内を真空に近い状態まで減圧した状態で、マトリックスとしての熱硬化性樹脂を型内に注入し、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されたＵＤ材に含浸する。
【００３３】
次に成形型を図示しない加熱手段によって熱硬化性樹脂の熱硬化温度以上に加熱し、含浸した熱硬化性樹脂を硬化する。成形型の温度が低下した後に成形型を開き、熱硬化性樹脂が硬化した成形体を下型から取り出す。なお、成形体は第１補強部材４、第２補強部材５、ＵＤ材及びマトリックスとしての熱硬化性樹脂からなる繊維強化複合材であり、被締結部材１、第１補強部材４及び第２補強部材５が一体に形成されたものである。成形体の所定の位置に、ドリルにより貫通孔３が形成される。
【００３４】
実施形態における被締結部材１の作用を説明する。
被締結部材１における貫通孔３の周囲に繊維強化複合材である第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されている。第１補強部材４及び第２補強部材５は貫通孔３の軸３ａ方向を向いて配置されており、第１補強部材４及び第２補強部材５において炭素繊維６は貫通孔３の軸３ａ方向（被締結部材１の板厚方向）を向いて配向されている。そのため、第１補強部材４及び第２補強部材５の圧縮弾性率は被締結部材１のマトリックスである熱硬化性樹脂の圧縮弾性率に比べ４０倍程度大きい。
【００３５】
繊維強化複合材を圧縮成形する場合、熱硬化性樹脂が含浸される前の強化繊維の構造体である基材の寸法は、成形される繊維強化複合材である成形体の寸法よりも圧縮方向に縮む。成形体を所望の寸法に成形する際に、補強部材が成形体の所望の寸法よりも長い場合には樹脂が含浸された基材の圧縮は補強部材により制限される。すなわち、成形体の圧縮方向の寸法は補強部材の長さにより規定されることになる。第１補強部材４及び第２補強部材５は成形後の被締結部材１における貫通孔３の長さよりも短く形成されているため、第１補強部材４における先端部４ａと根元部４ｂ及び第２補強部材５における先端部５ａと根元部５ｂの両端部を共に基材の表面に露出させることなく配置することができる。被締結部材１を成形する際に、成形型の寸法に合わせて圧縮成形することができるため、例えば被締結部材に挿入される補強部材に正の製造誤差が出た場合であっても、成形型の寸法に合わせて樹脂を圧縮することができ、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されたＵＤ材に樹脂を含浸した後に圧縮して成形体を形成する場合、成形体の最終形状が第１補強部材４及び第２補強部材５の長さにより規定されない。
【００３６】
隣接して配置される第１補強部材４及び第２補強部材５の先端部４ａ，５ａ及び根元部４ｂ，５ｂは被締結部材１の異なる表面である上側表面１ａ及び下側表面１ｂに露出されている。そのため、被締結部材１にかかる応力は被締結部材１の上側表面１ａ（被締結部材１においてボルト７と当接される側の表面）に露出された第１補強部材４及び被締結部材１の下側表面１ｂ（被締結部材１において金属材８と当接される側の表面）に露出された第２補強部材５により分担される。
【００３７】
第１補強部材４は貫通孔３の長さよりも短く形成されている。第１補強部材４の先端部４ａは被締結部材１の下側表面１ｂに達しておらず、第２補強部材が存在しない場合には第１補強部材４の先端部４ａと被締結部材１の下側表面１ｂとの間の熱硬化性樹脂がクリープ変形する。  第１補強部材４及び第２補強部材５が貫通孔３の長さよりも短く形成されていても、第２補強部材５の先端部５ａが第１補強部材４の先端部４ａよりも上側表面１ａ側でかつ上側表面１ａよりも内側に埋没されている、すなわち、第１補強部材４及び第２補強部材５の一部（Ｌに相当する一部）が対向して配置される場合には、ボルト７の軸力は第１補強部材４と第２補強部材５の間の熱硬化性樹脂層を介して第２補強部材５に伝達される。従って、被締結部材１の貫通孔３の周囲において、圧縮弾性率が被締結部材１に含有される熱硬化性樹脂よりも高い領域を、被締結部材１における上側表面１ａから下側表面１ｂにわたって貫通孔３の軸３ａ方向に連続的に形成できるため、第１補強部材４の先端部４ａと下側表面１ｂとの間、及び第２補強部材５の先端部５ａと上側表面１ａとの間に存在する熱硬化性樹脂のクリープが抑制される。
ただし、互いに隣接して配置される第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔が広い場合には、第１補強部材４と第２補強部材５の間の熱硬化性樹脂がせん断変形されやすい。
【００３８】
被締結部材１はマトリックスとしての熱硬化性樹脂に加え、炭素繊維２を含有する。被締結部材１は炭素繊維２を含有しない場合に比べてクリープの原因である熱硬化性樹脂の量が減少する。そのため、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置される被締結部材１として繊維強化複合材を用いることで、クリープを抑制する効果を高められる。
【００３９】
さらに、被締結部材１において炭素繊維２は貫通孔３の軸３ａ方向とは垂直である方向（Ｘ方向）に配向している。そのため、炭素繊維２は隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５において対向して配置された領域と共に、被締結部材１における上側表面１ａから下側表面１ｂにわたって貫通孔３の軸３ａ方向に連続的に形成できると共に、被締結部材１の左側側面から右側側面にわたって貫通孔３の軸３ａに対して垂直な方向に連続して圧縮弾性率の高い領域を形成することができる。従って、被締結部材１において締結による応力を圧縮弾性率の高い領域で受承させることができ、被締結部材１のクリープ変形が抑制される。
【００４０】
第１補強部材４及び第２補強部材５はマトリックスとしての熱硬化性樹脂と炭素繊維６とからなり、金属製の部材ではない。そのため、特許文献１のように金属パイプを取り付ける場合に生じる、締結構造における重量の増加を防ぐことができる。
また、第１補強部材４及び第２補強部材５が固定された被締結部材１においては、被締結部材１を廃棄する際に被締結部材１と繊維強化複合材である第１補強部材４及び第２補強部材５を分離する必要がないため、リサイクル時にかかるコストを低減できる。
【００４１】
さらに、被締結部材１のマトリックスである熱硬化性樹脂と第１補強部材４及び第２補強部材５との熱膨張係数の差が大きい場合、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置された被締結部材１を高温で使用する場合は、被締結部材１と第１補強部材４及び第２補強部材５との間に亀裂が入る等の不具合が生じる恐れがある。そのため、被締結部材１を構成する熱硬化性樹脂と第１補強部材４及び第２補強部材５の熱膨張係数との差が小さい方が望ましい。第１補強部材４及び第２補強部材５に含有される熱硬化性樹脂は被締結部材１に含有される熱硬化性樹脂と同種である場合には、被締結部材１を構成する熱硬化性樹脂と第１補強部材４及び第２補強部材５を構成する熱硬化性樹脂の熱膨張係数との差をなくすことができる。また、第１補強部材４及び第２補強部材５に含有される熱硬化性樹脂は被締結部材１に含有される熱硬化性樹脂と同種であるため、第１補強部材４及び第２補強部材５と被締結部材１との接着性がよい。
【００４２】
第１補強部材４の先端部４ａ及び第２補強部材５の先端部５ａは端部が尖った針状である。そのため、被締結部材１に第１補強部材４及び第２補強部材５を挿入しやすい。
【００４３】
被締結部材１の貫通孔３の周囲に第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されており、貫通孔３に挿入されたボルト７により被締結部材１が金属材８と締結されている。そのため、被締結部材１と金属材８をボルト７により締結する場合において、ボルト７の緩みを抑制することができる。
【００４４】
被締結部材１において炭素繊維２は一方向に配向されたＵＤ材に形成されている。そのため、第１補強部材４及び第２補強部材５がＵＤ材の配向方向と方向を揃えて配列された場合、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置された箇所に沿って被締結部材１の熱硬化性樹脂に亀裂が生じる恐れがある。第１補強部材４及び第２補強部材５は貫通孔３の周方向に隣接しかつ貫通孔３の軸３ａを中心とする同心円状に配列されており、被締結部材１を構成する炭素繊維２の配向方向であるＸ軸方向の同一直線上に並ばないように配列されている。よって、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置された箇所において亀裂が生じにくい。
【００４５】
隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔が狭い場合、被締結部材１を構成する炭素繊維２が第１補強部材４あるいは第２補強部材５と接触されると、炭素繊維２は隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５に挟まれるあるいは炭素繊維２同士が接触する等によって、損傷される恐れがある。隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔は、第１補強部材４及び第２補強部材５と接触された炭素繊維２が被締結部材において樹脂により構成される領域に逃げることが可能な程度に広いため、被締結部材１を構成する炭素繊維２を損傷する恐れがない。
【００４６】
また、ボルト７の頭部７ａと当接される第１補強部材４に隣接する第２補強部材５は領域Ｓの内部に含まれている。そのため、ボルト７の締結による応力は、被締結部材１の異なる面に露出された第１補強部材４及び第２補強部材５により担われ、被締結部材１におけるボルト７の応力が緩和される。
【００４７】
第１補強部材４及び第２補強部材５は、特許文献１の金属パイプのように被締結部材１の貫通孔３に圧入する必要がない。また、被締結部材１に形成される貫通孔３の加工精度や第１補強部材４及び第２補強部材５の圧入精度を高めなくてもよく加工が容易になる。
【００４８】
前記した実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）被締結部材１は締結用の貫通孔３を有し熱硬化性樹脂を含有する。貫通孔３にボルト７が挿通されており、貫通孔３の周囲の応力作用領域には第１補強部材４及び第２補強部材５が貫通孔３の軸方向を向いて配置されている。第１補強部材４及び第２補強部材５の圧縮弾性率は被締結部材１の熱硬化性樹脂よりも高く、第１補強部材４及び第２補強部材５の長さは成形後の被締結部材１における貫通孔３の長さよりも短く形成されている。第１補強部材４の根元部４ｂは上側表面１ａに露出され、先端部４ａが上側表面１ａとは反対側の下側表面１ｂよりも内側に埋没している。第２補強部材５は第１補強部材４と隣接して配置され、第２補強部材５の根元部５ｂが下側表面１ｂに露出されるとともに先端部５ａが第１補強部材４の先端部４ａよりも上側表面１ａ側でかつ上側表面１ａよりも内側に埋没している。そのため、被締結部材１を成形する際に、成形型の寸法に合わせて熱硬化性樹脂を圧縮することができ、第１補強部材４あるいは第２補強部材５の長さにより規定されることなく、被締結部材１を所望の寸法に成形することができる。また、貫通孔３の周囲において、被締結部材１の熱硬化性樹脂よりも圧縮弾性率が高い領域を上側表面１ａから下側表面１ｂにわたって連続して形成することができるため、貫通孔３の周囲の応力作用領域における被締結部材１の熱硬化性樹脂のクリープ変形を抑制することができる。
【００４９】
（２）被締結部材１はマトリックスとしての熱硬化性樹脂に加え、炭素繊維２を含有する。被締結部材１は炭素繊維２を含有しない場合に比べてクリープの原因である熱硬化性樹脂の量が減少するため、第１補強部材４及び第２補強部材５が締結される被締結部材１として繊維強化複合材を用いることで、クリープを抑制する効果を高められる。
【００５０】
（３）被締結部材１において炭素繊維２は貫通孔３の軸３ａ方向とは垂直である方向（Ｘ方向）に配向している。そのため、炭素繊維２は隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５において対向して配置された領域と共に、貫通孔３の軸３ａ方向及び貫通孔３の軸３ａに対して垂直な方向に連続して圧縮弾性率の高い領域を形成することができ、被締結部材１において締結による応力を圧縮弾性率の高い領域で受承させることができる。
【００５１】
（４）第１補強部材４及び第２補強部材５はマトリックスとしての熱硬化性樹脂と炭素繊維６とからなるため、第１補強部材４及び第２補強部材５を金属で形成する場合に比べて、締結構造における重量の増加を防ぐことができる。
【００５２】
（５）第１補強部材４及び第２補強部材５が固定された被締結部材１においては、被締結部材１を廃棄する際に被締結部材１とインサートされた金属製の別部材とを分離する必要がないため、リサイクル時にかかるコストを低減できる。
【００５３】
（６）第１補強部材４及び第２補強部材５が繊維強化複合材であり、第１補強部材４及び第２補強部材５に含有される樹脂が被締結部材１に含有される樹脂と同種であるため、第１補強部材４及び第２補強部材５と被締結部材１に含有される樹脂との熱膨張係数の差を小さくすることができる。また、第１補強部材４及び第２補強部材５と被締結部材１との接着がよい。
【００５４】
（７）第１補強部材４の先端部４ａ及び第２補強部材５の先端部５ａは端部が尖った針状である。そのため、被締結部材１に第１補強部材４及び第２補強部材５を配置する際に、被締結部材１に挿入しやすい。
【００５５】
（８）被締結部材１の貫通孔３の周囲に第１補強部材４及び第２補強部材５が配置されており、貫通孔３に挿入されたボルト７により被締結部材１が金属材８と締結されているため、被締結部材１と金属材８をボルト７により締結する場合において、ボルト７の緩みを抑制することができる。
【００５６】
（９）隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔が広く、第１補強部材４及び第２補強部材５と接触された炭素繊維２が、被締結部材１において樹脂により構成される領域に逃げることが可能であるため、被締結部材１を構成する炭素繊維２を損傷する恐れがない。
【００５７】
（１０）ボルト７の頭部７ａと当接される第１補強部材４に隣接する第２補強部材５は領域Ｓの内部に含まれている。そのため、ボルト７の締結による応力は、被締結部材１の上側表面１ａに露出された第１補強部材４及び被締結部材１の下側表面１ｂに露出された第２補強部材５により担われ、被締結部材１におけるボルト７の応力が緩和される。
【００５８】
（１１）特許文献１における金属パイプのように、第１補強部材４及び第２補強部材５を被締結部材１の貫通孔３に圧入する必要がない。また、被締結部材１に形成される貫通孔３の加工精度や第１補強部材４及び第２補強部材５の圧入精度を高めなくてもよく加工が容易になる。
【００５９】
本発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００６０】
○実施形態において、被締結部材１及び第１補強部材４及び第２補強部材５を構成する強化繊維は炭素繊維でなくてもよい。例えばガラス繊維であってもよい。
【００６１】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５の形状は、一方の端部が尖った針状に形成されていなくてもよい。例えば、細長い円柱状であってもよく、細長い円柱状である補強部材において、一方の端部が面取りされた形状であってもよい。
【００６２】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５を構成する炭素繊維６は第１補強部材４及び第２補強部材５の中心軸線（貫通孔３の軸３ａ）からわずかにずれた方向を向いて配向されていてもよい。炭素繊維６の配向方向（繊維軸）と貫通孔の軸ａ（応力軸）のなす角度が０°である場合、炭素繊維６が含有された繊維強化複合材の圧縮弾性率は最大になる。繊維軸と応力軸のなす角度が小さければ、繊維強化複合材の圧縮弾性率は最大に近い。例えば、繊維軸と応力軸のなす角度が０°の場合における繊維強化複合材の圧縮弾性率を１００％としたとき、繊維軸と応力軸のなす角度が１０°の場合における繊維強化複合材の圧縮弾性率は８０％である。そのため、好ましくは炭素繊維６の配向方向と貫通孔３の軸３ａとのなす角度は１０°以内である。
【００６３】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５は繊維強化複合材でなくてもよい。例えば、金属であってもよい。その場合、金属の種類としては、例えばステンレスのように、被締結部材１の樹脂との熱膨張係数の差が小さいものが望ましい。第１補強部材４及び第２補強部材５が金属製である場合、第１補強部材４及び第２補強部材５が繊維強化複合材で形成される場合に比べ、部品のコストを低減することができる。
【００６４】
○実施形態において、第１補強部材４の根元部４ｂと当接される締結部材はボルト７でなくてもよい。例えば、貫通孔３の近傍に配置されたナットあるいはワッシャー等であってもよい。
【００６５】
○実施形態において、貫通孔３は成形後の被締結部材１にドリルにより形成されなくてもよい。例えば、貫通孔３が挿入可能な径のパイプを備えた成形型を用いて被締結部材１が成形されることで、パイプに相当する領域に成形の段階で貫通孔３が形成されてもよい。その場合、成形後の被締結部材１に締結用の貫通孔３を形成する必要がなく、被締結部材１に工具で貫通孔３を形成する場合に、ドリル等の工具の刃具が痛む恐れがない。  
【００６６】
○実施形態において、被締結部材１の製造方法は実施形態に記載した方法以外の、従来から用いられている適宜の繊維強化複合材の製造方法により製造されてもよい。
【００６７】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５が配置される被締結部材１には炭素繊維２が含有されていなくてもよい。例えば樹脂成形体であってもよい。
【００６８】
○実施形態において、被締結部材１を構成する炭素繊維２は一方向材（ＵＤ材）に形成されていなくてもよい。例えば、被締結部材１を構成する炭素繊維２が二次元に配向されていてもよく、三次元に配向された三次元織物構造に形成されていてもよい。
【００６９】
○実施形態において、被締結部材１と締結される他の部材は金属材８でなくてもよい。例えば、繊維強化複合材あるいは樹脂成形体であってもよく、壁、床や大地を構成する岩石等であってもよい。また、被締結部材１と締結される他の部材は板状である代わりに、棒状、柱状等別の形状であってもよい。
【００７０】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１の表面に平行な面において貫通孔３を中心とする同心円状に配列されていなくてもよい。炭素繊維２の配向方向と同一直線上に並ばないように配列されていなければよく、例えば、被締結部材１を構成する炭素繊維２の配向方向と異なる方向を向いた直線上に並んで配列されてもよい。また、第１補強部材４及び第２補強部材５は、ボルト７の頭部７ａと当接される領域以外の領域に配置されていてもよい。
【００７１】
○実施形態において、被締結部材１に含有される樹脂は熱硬化性樹脂でなくてもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。その場合、被締結部材１における所定の位置の樹脂が例えば超音波等により溶融させた後、該溶融した樹脂に第１補強部材４及び第２補強部材５が挿入されてもよい。
【００７２】
○実施形態において、第１補強部材４及び第２補強部材５は被締結部材１を形成する炭素繊維からなる繊維構造体に挿入された後、被締結部材１と一体に成形されなくてもよい。被締結部材１に針等によって第１補強部材４及び第２補強部材５が挿入される穴が形成された後、穴に第１補強部材４及び第２補強部材５が挿入されてもよい。
【００７３】
○実施形態において、貫通孔３の軸３ａ方向を向いて配置された第１補強部材４及び第２補強部材５に加えて、隣接して配置された第１補強部材４及び第２補強部材５の両中心軸線を含む平面に対して平行でありかつ、貫通孔３の軸３ａに対して斜めである方向を向いて第３補強部材が配置されてもよい。第３補強部材は第１補強部材４と第２補強部材５の間の熱硬化性樹脂に配置されるため、該熱硬化性樹脂層がせん断変形しにくくなる。そのため、第３補強部材が配置された場合には、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔が実施形態の構成よりも広くてもよい。また、第３補強部材が配置された場合であっても、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔の上限は第１補強部材４及び隣接する第２補強部材が応力作用領域である領域Ｓの内部に配置される程度までである。
【００７４】
○実施形態において、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔は、ボルト７の頭部７ａと当接された第１補強部材４に隣接する第２補強部材５が少なくとも領域Ｓに含まれていれば、実施形態に記載した間隔に限らない。また、被締結部材１が樹脂成形体である場合には、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間隔は、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５の間に樹脂が存在可能な程度に狭くてもよい。
【００７５】
○実施形態において、隣接する第１補強部材４及び第２補強部材５が対向して配置された領域（Ｌ）は被締結部材１における貫通孔３の長さの半分より長く形成されなくてもよい。貫通孔３の長さ＞Ｌ＞０を満たせばよい。さらに、（Ｌ／貫通孔３の長さ）は、１００％より小さい範囲で大きい方が好ましい。（Ｌ／貫通孔３の長さ）が大きい方が、圧縮弾性率の高い領域を大きく形成することができるため、被締結部材１のクリープ変形を抑制する効果が高くなる。
【符号の説明】
【００７６】
１  被締結部材
１ａ  上側表面
１ｂ  下側表面
３  貫通孔
３ａ  軸
４  第１補強部材
４ｂ  根元部
５  第２補強部材
５ｂ  根元部
７  ボルト
７ａ  頭部
８  金属材
【図１】
2011017400.tif 000003
【図２】
2011017400.tif 000004
【図３】
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【図４】
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