(57)【要約】【課題】ボルトとナットに締結した状態で、ボルトとナットとの締結部における導通面積を高め、これにより、ボルトとナットとの締結部に電流を好適に流すことができる締結方法および締結構造を提供する。【解決手段】金属製のボルト１の雄ネジと、金属製のナット２の雌ネジとを螺着させることにより、ボルト１とナット２とを締結する締結方法である。ボルト１およびナット２が締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間に導電性粒子が配置されるように、ボルトの雄ネジおよびナットの雌ネジの少なくとも一方に、導電性粒子３１を含むペースト材３を塗布する。ペースト材３の塗布後、ボルト１とナット２とを締結し、ボルト１とナット２とを電気的に導通する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のボルトの雄ネジと、金属製のナットの雌ネジとを螺着させることにより、前記ボルトと前記ナットとを締結する締結方法であって、
前記ボルトおよびナットが締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間に導電性粒子が配置されるように、前記ボルトの雄ネジおよび前記ナットの雌ネジの少なくとも一方に、前記導電性粒子を含むペースト材を塗布する工程と、
該ペースト材の塗布後、前記ボルトと前記ナットとを締結し、前記ボルトと前記ナットとを電気的に導通する工程と、を少なくとも含む、締結方法。
【請求項２】
前記導電性粒子に、銀粒子または銅粒子を用いることを特徴とする請求項１に記載の締結方法。
【請求項３】
前記締結方法は、前記雌ネジに塗膜が形成されたナットに対して、前記ボルトの雄ネジで該塗膜を剥離しながら締結するものであり、
前記ボルトは前記雄ネジのネジ山が形成された軸部を有しており、該軸部には該軸部の軸心方向に沿って、前記軸部の先端に到達するように凹溝部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の締結方法。
【請求項４】
前記ナットに締結される締結部よりも軸部の先端側のネジ山の表面に、前記ナットの表面よりも硬質の硬質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の締結方法。
【請求項５】
金属製のボルトの雄ネジと、金属製のナットの雌ネジとを螺着させることにより、前記ボルトと前記ナットとが締結された締結構造であって、
前記ボルトおよびナットが締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間には、前記ボルトと前記ナットを電気的に導通するように導電性粒子が配置されていることを特徴とする締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のボルトの雄ネジと、金属製のナットの雌ネジとを螺着させることにより、前記ボルトと前記ナットとを締結する締結方法および締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボルトの軸部に形成された雄ネジと、ナットの雌ネジとを螺着させることで、ボルトとナットが締結されている。例えば、アース端子等を介して接地を行う際には、アース用ボルト（以下ボルトという）が用いられることがある。具体的にボルトを使用する際には、基準電位となる基材（例えば自動車の場合はボディ）と共に、アース端子を、ボルトの頭部とナットとの間に挟み込むようにして、ボルトをナットに締結する。これにより、アース端子を流れる電流を、ボルトおよびナットを介して、基材に流すことができる。この際、電流を好適に流すためには、アース端子とボルト頭部との接触部分ばかりでなく、ボルトとナットの締結部（螺着部分）も電気的に導通していることが好ましい。
【０００３】
また、アース用ボルトを適用する一例として、ナットが溶着された基材に塗装などにより絶縁性の塗膜が被覆されている場合、ボルトの頭部と塗装された基材との間にアース端子が挟み込まれるように、アース用ボルトとナットがこれらの両側から締結される。
【０００４】
これにより、絶縁性の塗膜が基材に被覆されることによりアース端子が基材に直接導通していなくても、アース端子を流れる電流は、アース端子と導通したボルトの頭部からボルトの軸部に流れ、ボルトの軸部に流れる電流は、ボルト軸部からこれに締結されたナットに流れる。ここで、ナットは基材に溶着されているので、ナットに流れた電流を基材に流すことができる。このような場合であっても、ボルトとナットを締結部で電気的に導通させることは重要である。
【０００５】
このような技術の一例として、以下に示すボルトが提案されている。ボルトは、頭部と、該頭部から延在し、ナットの雌ネジに螺着される雄ネジのネジ山が形成された軸部と、を有しており、軸部に形成されたネジ山の頂部近傍のフランク面に、外側に向かって突出した突起部が設けられている（例えば特許文献１，２）。
【０００６】
このような突起部を設けることにより、締結する際にボルトのネジ山の頂部に形成された突起部がナットに締結され、締結部を介してボルトとナットを電気的に導通させることができる。
【０００７】
さらに、特許文献２では、軸部先端のテーパ状のネジ部において部分的に凸部を設けることにより、締結部で締結される前に、凸部でナットの雌ネジに形成された塗膜を剥ぎ取ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２１９８５４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１および２のいずれのボルトに設けられた突起部も、ネジ山の頂部近傍にのみ、スポット的に尖って形成されている。このため、ボルトとナットの締結部において、ナットと金属接触する部分は、この突起部となる。このため、ナットとボルトの接触面積（金属接触する面積）が小さくなり、ナットとボルトの導通面積を十分に確保することができない。
【００１０】
特に、ネジ山を転造加工等により成形する際、ネジ山の頂部近傍は寸法公差が大きいため、ネジ山近傍に設けられた突起部も、ナットのネジ溝の面に接触できるような所望の高さが得られないこともある。これにより、締結状態でナットとボルトの接触面積が、設計時に想定したよりも小さくなるような現象がより顕著なものとなる。
【００１１】
このように、ナットとボルトの導通面積（接触面積）が小さいと、ナットとボルト間の導通抵抗が大きくなってしまうため、仮にアース端子から大電流が流れた場合、この部分で異常発熱が発生するおそれがある。
【００１２】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボルトとナットに締結した状態で、ボルトとナットとの締結部における導通面積を高め、これにより、ボルトとナットとの締結部に電流を好適に流すことができる締結方法および締結構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決すべく、本発明に係る締結方法は、金属製のボルトの雄ネジと、金属製のナットの雌ネジとを螺着させることにより、前記ボルトと前記ナットとを締結する締結方法であって、前記ボルトおよびナットが締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間に導電性粒子が配置されるように、前記ボルトの雄ネジおよび前記ナットの雌ネジの少なくとも一方に、前記導電性粒子を含むペースト材を塗布する工程と、該ペースト材の塗布後、前記ボルトと前記ナットとを締結し、前記ボルトと前記ナットとを電気的に導通する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ボルトの雄ネジおよびナットの雌ネジの少なくとも一方に、導電性粒子を含むペースト材を塗布した後、ボルトとナットを締結するので、ボルトおよびナットが締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間には、ボルトとナットを導通するように導電性粒子が配置されることになる。これにより、ボルトとナットが締結された状態で、これまでボルトの雄ネジとナットの雌ネジとが非接触状態となる個所にも、導電性粒子が配置されるので、ボルトとナットの導通面積をこれまで以上に高めることができる。このような結果、ボルトとナットとの締結部に電流を好適に流すことができる。
【００１５】
より好ましい態様としては、前記導電性粒子に、銀粒子または銅粒子を用いる。銀または銅は、他の金属に比べて延性が高いので、このような金属からなる粒子を導電性粒子に用いることで、締結時に雄ネジと雌ネジとの間で、その締結力により銀または銅粒子は押し潰される。この押し潰された粒子により、導電性粒子はより広い接触面積で雄ネジまたは雌ネジと接触することができる。
【００１６】
前記締結方法は、前記雌ネジに塗膜が形成されたナットに対して、前記ボルトの雄ネジで該塗膜を剥離しながら締結するものであり、前記ボルトは前記雄ネジのネジ山が形成された軸部を有しており、該軸部には該軸部の軸心方向に沿って、前記軸部の先端に到達するように凹溝部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
この態様によれば、ナットにボルトを締結する際に、ナットの雌ネジの表面の塗膜に雄ネジが接触することにより、雌ネジに形成された塗膜を剥離し、剥離した塗膜を凹溝部からボルトの軸部先端に向かって排出することができる。
【００１８】
さらに、ナットの雌ネジの表面の塗膜に雄ネジが接触することにより、雌ネジに形成された塗膜を剥離することができるのであれば、雄ネジの構造は特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましい態様としては、前記ナットに締結される締結部よりも軸部の先端側のネジ山の表面に、前記ナットの表面よりも硬質の硬質皮膜が形成されている。この態様によれば、ボルトをナットに締結する際に、硬質皮膜がナットに削られることなく、ナットに被覆された塗膜の一部を予め剥離することができる。
【００１９】
本発明として、締結構造も開示する。本発明に係る締結構造は、金属製のボルトの雄ネジと、金属製のナットの雌ネジとを螺着させることにより、前記ボルトと前記ナットとが締結された締結構造であって、前記ボルトおよびナットが締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間には、前記ボルトと前記ナットを電気的に導通するように導電性粒子が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、ボルトとナットに締結した状態で、これまでボルトの雄ネジとナットの雌ネジとが非接触状態となる個所にも導電性粒子が配置されるので、ボルトとナットの導通面積をこれまで以上に高めることができる。このような結果、ボルトとナットとの締結部に電流を好適に流すことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ボルトとナットに締結した状態で、ボルトとナットとの締結部における導通面積（見かけ上の接触面積）を高め、これにより、ボルトとナットとの締結部に電流を好適に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る締結方法に用いるボルトの模式的側面図である。
【図２】本実施形態に係る締結方法におけるボルトにペースト材を塗布する工程を説明するための模式図である。
【図３】ペースト材を塗布する工程後、ナットの塗膜を剥離する工程を説明するための模式図である。
【図４】図３に示すＡ部の拡大図である。
【図５】ナットの塗膜を剥離する工程、ボルトとナットが締結された状態を示した模式図である。
【図６】図５に示すＢ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の本実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る締結方法に用いるボルトの模式的側面図である。本実施形態に係る締結方法に用いるボルト（アース用ボルト）およびナットは、ボルトの雄ネジと、ナットの雌ネジとを螺着させることにより、締結し、これらを電気的に導通させるものである。ボルトおよびナットは、鉄、鋳鉄、アルミニウム、銅、チタン等、電気導電性を有した材料からなる。なお、本発明でいうアースは、グランドと同じ意味である。
【００２４】
図１に示すように、ボルト１は、頭部１１と、頭部１１から延在し、後述するナットの雌ネジに螺着される雄ネジのネジ山１３が形成された軸部１２と、を備えている。軸部１２は、ネック部１２ａから先端側に向かって平行ネジ部１５が形成されており、さらに平行ネジ部１５よりも先端側には、テーパネジ部１６が形成されている。
【００２５】
ここで、平行ネジ部１５とは、円筒の外面に成形されたネジ部のことであり、テーパネジ部１６とは、円錐の外面状に形成されたネジ部のことである。例えば、平行ネジ部１５のネジ山１３の頂部は、仮想の円筒の外面上に位置することになり、テーバネジ部の頂部は、仮想の円錐の外面上に位置することになる。平行ネジ部１５は、後述するナット２に締結する締結部１５Ａを有している。ここで、平行ネジ部１５の各ネジ山１３は、所定のフランク角を持って形成された２つの螺旋状のフランク面（フランク）１５ａ，１５ｂにより形成されている（後述する図４参照）。
【００２６】
さらに、ボルト１を、雌ネジに塗膜が形成されたナットに対して、塗膜を剥離しながら締結する場合を想定して、本実施形態では、ボルト１の軸部１２に、軸部１２の軸心ＣＬの方向に沿って、締結部１５Ａを除く軸部先端側の平行ネジ部１５から、軸部１２の先端１ａに到達するように凹溝部１９が形成されている。凹溝部１９は、ネジ山１３の谷底までの溝深さを有している。ここでいう、軸部１２の軸心ＣＬとは、平行ネジ部１５によりナットを締結する際に、軸部が回転する回転軸、換言すると平行ネジ部１５を形成するための上述した円筒の中心軸のことである。
【００２７】
さらに締結部１５Ａよりも先端側のネジ山１３の表面（少なくとも頭部側のフランク面）には、ナット２の表面よりも硬質の硬質皮膜が形成されている。より具体的には、本実施形態では、図４に示すように、その一例として締結部１５Ａを除く平行ネジ部１５と、テーパネジ部１６と、のネジ山１３を構成するフランク面１５ａ，１５ｂの双方に硬質皮膜１４が形成されている。硬質皮膜１４の膜厚は、ナットに被覆された塗膜の膜厚相当であることが好ましい。硬質皮膜１４としては、例えば、セラミック皮膜、非晶質炭素皮膜などを挙げることができる。非晶質炭素皮膜の場合には、抵抗値（抵抗率）が１０−３〜１Ω・ｍの範囲にあるものが好ましい。
【００２８】
このような硬質皮膜１４を設けることにより、ボルト１をナットに締結する際には、頭部側のフランク面に被覆された硬質皮膜１４がナットに削られることなく、ナットに被覆された塗膜の一部を予め剥離することができる。なお、硬質皮膜１４の硬さは、ナット２の表面の硬さよりも、ビッカース硬さで１．５倍以上であることが好ましい。これにより、硬質皮膜１４がナット２により削られることなく、より確実に塗膜を剥離することができる。
【００２９】
このようなボルト１を用いた締結方法を以下に示す。図２は、本実施形態に係る締結方法におけるボルトにペースト材を塗布する工程を説明するための模式図である。図３は、ペースト材を塗布する工程後、ナットの塗膜を剥離する工程を説明するための模式図であり、図４は図３に示すＡ部の拡大図である。図５は、ナットの塗膜を剥離する工程、ボルトとナットが締結された状態を示した模式図であり、図６は、図５に示すＢ部の拡大図である。
【００３０】
図２に示すように、まず、ボルトの雄ネジを構成する締結部１５Ａに導電性粒子を有したペースト材３を塗布する。本実施形態では、ボルト１の締結部１５Ａにペースト材３を塗布したが、ボルト１およびナット２が締結した状態で、ボルト１の雄ネジとナットの雌ネジとの間に導電性粒子３１が介在する（図６参照）ように塗布されるのであれば、ペースト材３の塗布範囲は特に限定されない。また、ナット２の雌ネジにペースト材３を塗布してもよく、ボルト１の雄ネジおよびナット２の雌ネジの双方に、ペースト材を塗布してもよい。
【００３１】
ここで、ペースト材３は、例えば、油脂、グリース、揮発性溶媒、接着剤等の樹脂などに導電性粒子３１を添加して混練した材料であり、塗布時に、ボルト１の雄ネジ、ナット２の雌ネジの表面に保持されること、締結時にペースト材自体に流動性を付与することができること、締結時に導電性粒子によるボルト１とナット２の電気的導通を阻害するものでなことの条件を満たせば、特に限定されるものではない。
【００３２】
また、導電性粒子３１は、ボルト１とナット２との間を導通することができる粒子であればよく、鉄粒子、アルミニウム粒子、銅粒子、銀粒子等の粒子を挙げることができる。例えば、ボルト１およびナット２に鉄系材料、アルミニウム材料を用いた場合には、導電性粒子３１は、銀粒子または銅粒子を用いることが好ましい。銀または銅は、他の金属に比べて延性が高いので、このような金属からなる粒子を導電性粒子に用いることで、締結時に雄ネジと雌ネジとの間で、その締結力により銀または銅粒子は押し潰される。この押し潰された粒子により、導電性粒子はより広い接触面積で雄ネジまたは雌ネジと接触することができる。さらに、導電性粒子３１の粒径は、塗膜の厚さ以下であることが好ましく、これにより、剥離した塗膜７の部分に導電性粒子３１を配置することができる。
【００３３】
ここで、ボルト１に締結されるナット２は、鋼板またはアルミ板等の基材（自動車の場合にはボディ）６に溶接（溶着）して固定されており、基材６には、ナット２の穴と一致するように貫通孔６１が形成されている。さらに、ナット２が基材６に溶接された状態で、これらの表面には、電着塗装などにより塗膜７（図３の太線）が形成されている。
【００３４】
このようなナット２が溶接された基材６に対して、ナット２が溶接されていない側から、アース端子５を挟み込むように、座金８を介してボルト１をトルクレンチ等によりナット２に締結する。具体的には、ボルト１の雄ネジと、ナット２の雌ネジとを螺着させる。
【００３５】
この際、図３および図４に示すように、ボルト１の先端側（締結部１５Ａを除く平行ネジ部１５およびテーパネジ部１６）には硬質皮膜１４が形成されているので、硬質皮膜１４によって、ナット２の雌ネジのネジ溝２１の表面に被覆された塗膜７の一部を剥離することができる。
【００３６】
特に、ナット２に対してボルト１を締め付け方向に回転させた場合には、フランク面１５ａ，１５ｂのうち、ボルト１の頭部側に面したフランク面１５ａに圧力が作用する。これにより、このフランク面１５ａに形成された硬質皮膜１４により、これに対向するナット２のネジ溝２１に形成されたフランク面２２に被覆された塗膜７を除去することができる。
【００３７】
この際、硬質皮膜１４が形成された部分の軸部１２には、軸部１２の軸心方向に沿って、軸部１２の先端に到達する凹溝部１９が形成されているので（図１参照）、ナット２にボルト１を締結する際に、硬質皮膜１４で剥離した塗膜７を、ボルト１の回転と共に、凹溝部１９からボルト１の軸部先端に向かって排出することができる。
【００３８】
さらに、さらにボルト１をナット２に締結しようと、トルクレンチ等でボルト１を締め込むように回転させると、ボルト１の軸部１２には、頭部側の軸心方向に沿って軸力が作用する。このとき、上述したように、締結部１５Ａにおいても、ネジ山１３を形成するフランク面１５ａ，１５ｂのうち、頭部側に面した頭部側のフランク面１５ａにナット２からの面圧が作用する。また、ペースト材３が過剰に塗布された場合であっても、凹溝部１９からペースト材３を、軸部１２の先端側に向かって排出することができる。
【００３９】
このようにして、図５および図６に示すように、ボルト１およびナット２が締結された状態の雄ネジと雌ネジとの間には、ボルトとナットを電気的に導通するように導電性粒子３１が配置されることになる。
【００４０】
特に、ボルト１の頭部側の圧力が作用するフランク面１５ａとこれに対向するナット２のフランク面２２との間で、ペースト材３が圧縮されて流動するが、これらの間には、導電性粒子３１が残存することになる。さらに、その他の部分では、その一部に導電性粒子が残存する。このような結果、ボルト１とナット２が締結された状態で、これまでボルト１の雄ネジとナット２の雌ネジとが非接触状態となる個所にも、導電性粒子３１が配置されるので、ボルト１とナット２の導通面積（見かけ上の接触面積）をこれまで以上に高めることができる。
【００４１】
本実施形態において、導電性粒子３１に、銀粒子または銅粒子を用いた場合には、これらの粒子がフランク面１５ａに沿って伸展するので、ボルトとナットの導通面積をより一層高めることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００４３】
本実施形態に係る凹溝部は、締結部を含まないように締結部から軸部先端まで形成し、これによりボルトの雄ネジとナットの雌ネジにおける接触面積を確保したが、上述した導電性流体による導電性の機能を損なうことがないのであれば、締結部を含む範囲にまで凹溝部が形成されていてもよい。
【００４４】
本実施形態では、基材（ボディ）にナットが溶着状態で、これに塗膜が被覆されたナットにボルトを締結する態様を例示した。しかしながら、ボルトとナットを締結することにより、ナットとボルトの締結部に電流が流れる構造であれば、その態様は上述した態様に特に限定されるものではない。
【００４５】
本実施形態では、ナットの塗膜を硬質皮膜により剥離させたが、通常のボルトでナットの塗膜を剥離することができるのであれば、硬質皮膜は必ずしも必要ではない。また、ナットの塗膜を剥離しながら締結する場合を想定して、ボルトの頭部側のフランク面から突出するように、塗膜を剥離するための凸部をさらに設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１：ボルト、２：ナット、３：ペースト材、５：アース端子、６：基材、７：塗膜、８：座金、１１：頭部、１２：軸部、１２ａ：ネック部、１３：ネジ山、１４：硬質皮膜、１５：平行ネジ部、１５Ａ：締結部、１５ａ，１５ｂ：フランク面、１６：テーパネジ部、３１：導電性粒子
【図１】
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【図２】
2015137701.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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