(57)【要約】【課題】捻じり強度を低下させずに引っ張り強度を向上させ、繰り返しや長時間の使用にも耐えられる、軽量高強度ボルトが求められている。【解決手段】チタン合金製のボルトに軸方向の貫通孔を設け、カーボンファイバーを充填し、樹脂で隙間無く固め、ボルトと一体化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチール、又はアルミ合金、又はチタン、又はチタン合金、又はマグネシウム、又はマグネシウム合金製のボルトに、軸方向の貫通孔を設け、その内部にカーボンファイバー、又はグラスファイバーを充填した事を特徴とする、複合ネジ。尚、ボルトとは、頭部の形状や使用する工具の形状や種類に関わらず、オネジを使用した締結部品全てを指し、貫通孔は、その一端又は一部が塞がれている場合や、縦長の空洞も含み、充填とは、カーボンファイバーやグラスファイバーで、孔や空洞の内部を隙間無く満たした状態を指し、カーボンファイバーやグラスファイバーは、その繊維だけの構成又は、繊維を樹脂又は接着剤又はゴム又は金属で固めた構成、又はシート状に編み込んだ構成を指す。また、隙間無く満たした状態とは、可能な限り隙間を減らして製造した状態を言い、製造上、繊維と繊維の間に僅かな隙間ができる状態や、樹脂の充填や圧入の不足により、僅かな隙間ができる状態も含む。
【請求項２】
以下のいずれか、又は以下のいずれか複数の構成により、カーボンファイバーやグラスファイバーを貫通孔や空洞の内部に充填し、又は貫通孔や空洞の内部に繊維を挿入し、ボルトと一体化した事を特徴とする、請求項１に記載の複合ネジ。
１、圧入する、又は焼き嵌めする。
２、貫通孔や空洞の内面にメネジを設け、捻じ込む。
３、挿入後、ボルトの一部分を潰す、又は変形させて、抜け止めとする。
４、挿入後、同材質又は異材質の部品で蓋をする、又は止め輪の使用で抜け止めとする      。
５、貫通孔や空洞の断面形状を、多角形にする。
６、貫通孔や空洞の内面を、粗面にする、又は内面に凹凸を設ける。
７、接着する、又は溶着する、又は溶かして流し込む。
８、軸方向の断面形状をＴ字型やＹ字型とし、抜け止めとする。
９、ボルトの側面から、ピン又はクリップを挿入又は圧入し、抜け止めとする。
１０、カーボンファイバーやグラスファイバーの一部を、ボルトのオネジの表面に露出      させ、ボルトを締め付ける際、相手のメネジに、同時に嵌合又は密着させる。
１１、挿入後、熱硬化性樹脂を流し込み、熱を加える事で固める。
１２、挿入後、溶けた樹脂に圧力を加え、隙間に押し込む。
１３、貫通孔や空洞の開口部に、面取り又は座グリを設ける。
１４、挿入後に、ボルトのオネジを転造する。
１５、挿入後、孔の開口部から小ネジを捻じ込み、繊維や樹脂を圧縮する。
１６、カーボンファイバーやグラスファイバーを挿入し、溶けた樹脂を注入後、樹脂が      完全に固まる前にボルトの中心軸に直径３ｍｍ以下で所定の深さを有する穴、又は      貫通孔を設け、ここに高圧の気体又は液体を注入し、樹脂を繊維の隙間に浸透させ      る。尚、溶けた樹脂を、接着剤に置き換えた場合も含む。
【請求項３】
以下のいずれか、又はいずれか複数の特徴を有する、請求項１又は請求項２に記載の複合ネジ。
１、カーボンファイバーに、電極、又はコネクター、又は電気接点を装置した。
２、ボルトの外表面に、２ヶ所以上のカーボンファイバーが露出する部分を設け、電気      を流す為の接点として使用可能に装置した。
３、ボルトに働く捻れモーメントを、主としてボルトの金属部分が受け、ボルトに働く      軸力を、主としてカーボンファイバー又はグラスファイバーが受ける様に装置した      。
４、ボルトの外表面の一部、又は全てを、カーボンファイバー又はグラスファイバーで      覆った、又は外表面の一部に、繊維を貼り付けた。
５、複合ネジ全体の体積に対して、体積比で５０％以上１００％以下を、カーボンファ      イバー又はグラスファイバーとした。
６、複合ネジ全体の体積に対して、カーボンファイバー又はグラスファイバーを、体積      比で５０％以下とした。
７、カーボンファイバー又はグラスファイバーの繊維は、ボルトの軸方向に長い連続し      た繊維とし、全ての繊維をボルトの軸方向と略並行方向に揃えて装置した。
８、上記７の構成において、全ての繊維の長さは、ボルトの全長に対して８０％以上と      した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本部品は、チタンやスチールと、カーボンファイバーやグラスファイバーを組合せ、機能向上を図った、締結部品のボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】既存のボルトは基本的に単一素材であり、機能向上の方策としては、熱処理や表面処理などに頼るしかなかった。
【先行技術文献】
【０００３】無し。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】既存のボルトよりも軽量化し、なおかつ、強度を飛躍的に向上したボルトを提供する。また、単純にボルト全体の強度を上げるのでは無く、以下の全ての課題を解決する。
１、捻じり強度と、軸力に対する引っ張り強度を、個別に調整可能にする。
２、ボルトの母材に対して、総重量で軽量化する。
３、電導性を確保する。
４、繰り返しの使用による金属疲労で、強度が低下しない事。
５、長期間の連続使用により、強度が低下しない事。
６、一般的なステンレス素材よりも、錆が発生し難く、腐食し難い事。
【課題を解決するための手段】
【０００５】課題を解決する為には、本発明の請求項１から請求項３のいずれかに記載された構成を１つ、又は複数選択して採用する。その内容は、概略、以下の構成を指す。
１、スチールやチタン合金製のボルトに、軸方向の貫通孔を設ける。
２、貫通孔の内部に、カーボンファイバー、又はグラスファイバーを充填し、樹脂で固      める。
３、繊維は、ボルトの軸方向に平行に揃えて装置する。
【発明の効果】
【０００６】本発明の、請求項１から請求項３のいずれかに記載された構成を複数採用すれば、ボルト本体が捻じりトルクを受け、内部に充填されたカーボンファイバーなどが軸力を受ける為、ボルトに加わる外力を効率良く分担し、その結果、飛躍的に強度が高い軽量ボルトが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のフランジボルトの、断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】以下の様に装置する。
１、スチールやチタン合金製のボルトに、軸方向の貫通孔を設ける。
２、貫通孔の内部に、カーボンファイバー、又はグラスファイバーを充填し、樹脂で固      める。
３、繊維は、ボルトの軸方向に平行に揃えて装置する。
【実施例】
【０００９】本発明を実施し、課題を解決する為の形態や構成は、請求項１から請求項３に詳述された通りであり、そのいずれか、又はいずれか複数を選択すれば良い。その一例として、図を使用して説明する。【００１０】図１は、本発明のフランジボルトの断面図であり、チタン合金製のボルト１には、軸方向の貫通孔２が設けられ、貫通孔の内部には、カーボンファイバー３が挿入され、隙間無く樹脂で固められてボルトと一体化している。【００１１】ボルトを締め付ける際、ボルト本体には捻じり応力が発生するが、その負荷は主としてボルトの外周部に発生し、中心部には、ほとんど捻じり応力は発生していない。そこで、中心部に貫通孔を設け、引っ張り強度が極めて高いカーボンファイバーの繊維を充填すれば、ボルトの捻じり強度を低下させる事無く、締め付け時の軸力に対する引っ張り強度を飛躍的に高める事ができる。この構成によれば、貫通孔の直径を調整する事で、捻じりに対する強度と、引っ張りに対する強度を、必要に応じて自在に調整する事が可能となる。【００１２】ボルト本体とカーボンファイバーは、繊維を挿入後に溶けた樹脂を高圧で押し込む方法や、挿入後にボルトの一部分を変形させる方法などにより一体化させる。チタンとカーボンファイバーの組合せであれば、疲労強度の低下は極めて少なく、繰り返しの使用や、長時間の連続使用に対しても、全く問題が発生しない。
また、本構成であれば、ボルトの上下にカーボンファイバーが露出しているので、ここを接点として使用すれば、電導性を得る事もできる。以上が本発明の複合ネジの実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】本発明の、請求項１から請求項３の、いずれかに記載された構成を複数選択して採用すれば、前述の課題を全て解決する事が可能で、軽量かつ高強度のボルトを得る事ができる。
【符号の説明】
【００１４】１、フランジボルト
２、ボルトの軸方向に設けられた、貫通孔
３、繊維を軸方向に揃え、樹脂で固めてボルトと一体化した、カーボンファイバー
【図１】
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