JP2001012432A

JP2001012432A - プレコート螺合部材

Info

Publication number: JP2001012432A
Application number: JP18486199A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iida; 眞飯田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】作業環境や他の機能に影響を及ぼすことが無い
固体潤滑剤を使用し、締結時には低い摩擦係数で初期な
じみの向上やかじり防止により容易に螺合作業ができ、
しかも、締結後は大きな摩擦係数で緩み止め効果を発揮
できるプレコート螺合部材を提供する。【解決手段】プレコート螺合部材を、ネジ部と座面の少
なくとも一方に金属粉を混入した潤滑用コーティング剤
を塗布し、乾燥して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボルト、ネジ、ナッ
ト等の螺合部材の螺合の際のかじり防止、初期なじみの
ために、そのネジ部や座面に固体潤滑剤を塗布して乾燥
したプレコート螺合部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン等の振動や温度変化の厳しい環
境下で使用される機械部品の締結に使用されるボルト、
ネジ、ナット等の螺合部材においては、その螺合の際
に、そのネジ部や座面に潤滑剤を使用することにより、
螺合の際のトルク係数値を低下させて、螺合性を向上す
ると共に締結時の共回りを防止し、締結作業を容易にし
ており、これによって、自動機械等による締結の確実性
や均等性を維持し品質の向上を図っている。

【０００３】特に、重要な締結用のボルト等の螺合部材
においては、安定した軸方向締結力を得ると共に、初期
なじみの向上やかじり防止及び緩み止めや密封性能の安
定維持により締結品質を安定させるために、螺合部材の
接合面にオイルや液状潤滑剤を塗布することが多く行わ
れている。

【０００４】しかしながら、このペースト状の液状潤滑
剤を使用した場合には、ワークや作業台の拭き取り作業
が必要で工数が増加する等、塗布作業における効率が悪
いという問題があり、また、作業効率を上げるために、
希釈して使用するとフリクションが大きくなり潤滑効果
が低下する上に、希釈に使用するホワイトガソリン等有
機溶媒の安全管理が必要になり、更に作業性が悪くなる
という問題がある。

【０００５】その上、フライホイール等の摩擦（フリク
ション）機能を要求される機械部品の締結部に使用した
場合には、この液体潤滑剤が漏れて機械部品の摩擦面に
侵入することにより摩擦機能が低下する恐れがある。

【０００６】また、エンジンのクランクケース合わせ面
等の液体パッキング材を使用している締結部において
は、この液体潤滑剤を使用すると、漏れ出た液体潤滑剤
によりシール剤である液体パッキング材が侵されてしま
いシール性能が劣化するので、オイル漏れに発展する可
能性がある。

【０００７】つまり、液体潤滑剤の使用により、締結以
外の摩擦性能やシール性能等の別の機能が悪化し、製品
の信頼性が低下するという問題がある。これを避けるた
めに、固体潤滑剤を使用する方法がある。

【０００８】この固体潤滑剤は、自動車用シートベルト
部品の潤滑、キャブレターシャフトの潤滑、スプライン
・ギヤの潤滑、塵・ほこり・湿気にさらされる可動部品
の潤滑等の用途に使用される潤滑剤であり、例えば、二
硫化モリブデンとフッ素樹脂を成分とし、熱硬化性樹脂
のバインダーを使用したものある。

【０００９】そして、この潤滑剤を、塗布面を脱脂及び
化成処理を行った上で、スプレー、刷毛塗り、浸漬等の
方法で塗布し、塵やほこりが付着しにくい性質を有し耐
腐食性及び密着性に優れたドライな被膜を形成して使用
する。

【００１０】この固体潤滑剤を使用した場合には、締付
時の環境条件が略一定であれば、ボルト等の締結部材の
締結軸力はバラツキも少なく安定し、取り扱いが容易
で、作業環境も良好にできるので、液体潤滑剤の使用よ
りも優れている。

【００１１】この固体潤滑剤をドライコーティングする
造膜方法には、加熱、乾燥、紫外線照射、赤外線照射等
による方法があり、一例として、特開平６−１９３６２
３号公報では、付加重合可能なエチレン性不飽和化合物
と近赤外線光重合開始剤を含む樹脂組成物を、螺着部材
の螺合面に塗布し、近赤外線を照射して造膜したプレコ
ート螺着部材が提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この固
体潤滑剤を使用した場合においては、締結時のみならず
締結完了後もトルク係数が小さく潤滑性に優れているの
で、締付け易いが緩み易いという問題がある。

【００１３】つまり、液状潤滑剤の場合では、締結時の
荷重によって潤滑剤が接合面から押し出され、螺合部材
のネジ部や座面が金属接触を起こすために、締結完了後
は、トルク係数が大きく緩み難くなるので、上記の問題
が発生しなかったが、固体潤滑剤を使用する場合には、
締結後も潤滑剤の層が接合面に残り、被締結物との金属
接触が無く、いわば固体潤滑剤の層上に浮いて固体潤滑
剤がクッションの作用をしている状態となるので、潤滑
剤の温度特性等の影響を直接受ける。そのため、締結完
了後も摩擦係数及びトルク係数が低下し緩み易くなって
しまうのである。

【００１４】その上、温度や水分等の環境の影響を受け
易く、図４に一例を示すように、温度が上昇するとトル
ク係数が低下して更に滑り易くなり、運転中の被締結物
の温度によっては常温よりも約３０％もトルク係数が低
下し、また、水分等が接合面に付着するとトルク係数が
更に約２０％も小さくなるという性質があるので、締結
後の緩み止め防止が問題となる。

【００１５】また、固体潤滑剤を焼付ける方法は化学的
な方法であり、摩擦係数及びトルク係数が螺合部材の周
囲の環境条件による温度の影響や経時的な劣化の影響を
受けるので、良好な締結状態を維持及び継続するのが困
難である。そして、これらの摩擦係数及びトルク係数の
低下は、装置の運転中にボルト等の螺合部材が緩んで脱
落する危険性に結びつくので、解決すべき重要な問題で
ある。

【００１６】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、その目的は、作業環境や他の機能に影響
を及ぼすことが無い固体潤滑剤を使用し、締結時には低
い摩擦係数で初期なじみの向上やかじり防止により容易
に螺合作業ができ、しかも、締結後は大きな摩擦係数で
緩み止め効果を発揮できるプレコート螺合部材を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するためのプレコート螺合部材は、次のような特徴を持
って構成される。１）螺合部材のネジ部と座面の少なくとも一方に潤滑用
コーティング剤を塗布して乾燥した螺合部材であって、
前記コーティング剤に金属粉を混入したことを特徴とす
る。

【００１８】この金属粉の混入により、締結完了時に
は、この金属粉が螺合部材と被接合部材に接触し、金属
接触を構成して摩擦係数を高め、緩み止め効果を発揮す
る。

【００１９】このコーティング剤には、二硫化モリブデ
ンとフッ素樹脂を成分とし、熱硬化性樹脂等のバインダ
ーを使用する。２）更に、上記プレコート螺合部材において、前記コー
ティング剤に対して、体積比で５％〜３０％の前記金属
粉を混入したことを特徴とする。

【００２０】５％より小さいと、金属接触が不十分とな
り、緩み止め効果が減少し、また、３０％より大きいと
塗布する時の流動性が悪く、また、締結開始時の摩擦係
数が大きくなり易く、初期なじみの向上やかじり防止が
不十分となり、また、締結終了状態において、金属粒子
どうしが重なると摩擦係数が不安定になってしまう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照しなが
ら、本発明の実施の形態のプレコート螺合部材について
ボルト２を第１接合体６を第２接合体７に螺着する場合
を例にとって説明する。

【００２２】このプレコート螺合部材２に使用するコー
ティング剤３ａは、二硫化モリブデンとフッ素樹脂を主
成分とし、熱硬化樹脂をバインダーとする潤滑剤３ａで
構成され、このコーティング剤３ａに金属粉３ｂを混入
して螺合部材２にプレコートする。

【００２３】そして、この金属粉３ｂを混入した固体潤
滑剤３を、螺合部材であるボルト２の螺合部分であるネ
ジ部２ａや座面２ｂ等の接合面に塗布し、加熱、乾燥、
紫外線照射、赤外線照射等の方法で焼き付ける。

【００２４】また、この金属粉３ｂの粒径Ｄは、一例で
はあるが、締結状態の被膜（ドライコート）３の膜厚約
２μｍより３μｍ大きい５μｍφとし、コーティング剤
３ａに対して、体積比で、この金属粉３ｂを均等に数％
程度、好ましくは約５％〜約３０％混入する。つまり、
コーティング剤３ａ：金属粉３ｂが体積比で１００：約
５〜約３０となるようにする。

【００２５】そして、一例ではあるが、締結無しの自由
状態で被膜３の厚さｔｆが７μｍ程度になるようにドラ
イコーティングしたものが、最終締結状態の厚さｔｐで
は、２μｍ程度となるので、この厚さｔｐより大きい粒
径Ｄが５μｍの金属粉３ｂは、ボルト３及び被締結物で
ある第１、第２接合部材６，７と金属接触することにな
る。

【００２６】但し、このコーティング剤３ａと金属粉３
ｂで形成される被膜３の膜厚ｔｆと金属粉３ｂの粒径Ｄ
の関係及び混入率については、使用環境や必要とされる
摩擦係数によって調整して、ニーズに合った最適な粒径
と混入率にすることのが良い。

【００２７】また、金属粉３ｂの粒径Ｄに関しては、螺
合部材２や接合部材６，７の表面の凸凹の加工精度に合
わせて、この表面の凸凹に噛み込み易い大きさを採用す
るここともでき、あるいは、表面加工精度を粒径Ｄに合
わせて、噛み込み易くすることもできる。

【００２８】更に、必ずしも、同じ粒径だけの金属粉３
ｂでなく、幾つかの粒径Ｄ１，Ｄ２・・・・の金属粉３
ｂを混合して使用すると、金属粉３ｂ同士の絡み合いも
生じるので金属接触部分の増加を図ることができる。ま
た、ある範囲の粒径分布を有する金属粉３ｂを使用する
こともできる。

【００２９】以上の構成のプレコート螺合部材であるボ
ルト２を使用して、図１に示すように、ボルト用孔６ａ
を有する板状の第１接合体６を、雌ネジ孔７ａを有する
第２接合体７に螺着する場合について、説明する。

【００３０】先ず、締結時即ち螺合中の際には、図２
（ａ）及び図３（ａ）に示すように、被膜３の膜厚ｔｆ
が金属粉３ｂの粒径Ｄより大きく、この状態では、ボル
ト２と第１、第２接合体６，７とは固体潤滑剤３ａで接
触しているので、固体潤滑剤３ａの潤滑特性に従って摩
擦係数及びトルク係数は小さくなるので、初期なじみ性
やかじり防止性が良い。

【００３１】そして、更に締付けて締結が完了した最終
締結状態では、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すよう
に、螺合により締め付けられるので、被膜（ドライコー
ト）３の膜厚ｔｐが金属粉３ｂの粒径Ｄより小さくな
り、金属粉３ｂが、ボルト２及び第１接合部材６，第２
接合部材７に食い込んだり、又は、金属粉３ｂが潰され
たりして、ボルト２及び第１接合部材６，第２接合部材
７が金属粉３ｂと接触し、金属接触の状態となる。ま
た、金属粉３ｂによる局部接触圧が高くなり、また、局
部的に固体潤滑剤３ａを剥離させるので、この剥離した
部分でも金属接触が確保される。

【００３２】この最終締結状態における金属接触の確保
により、固体潤滑剤３ａの潤滑特性に基づく摩擦係数及
びトルク係数から、金属接触による摩擦係数及びトルク
係数に変化させることができる。従って、以上の構成の
プレコート螺合部材２によれば、次のような効果を奏す
ることができる。

【００３３】先ず、液状潤滑剤を使用せず、固体潤滑剤
３ａを使用しているので、作業環境や液状潤滑剤の漏れ
による摩擦性能やシール性能等の締結以外の他の機能へ
の影響を防止することができる。

【００３４】また、締結作業に先立って、螺合部材２に
予めコーティングした先塗り状態であるので、締結作業
時に螺合部材２に潤滑剤を塗る作業が不要になり締結作
業が簡便化すると共に、作業環境も汚れ難く、清潔に保
つことができる。

【００３５】また、締結開始時には、被膜３の固体潤滑
剤３ａでボルト２及び被締結物６，７と接するので、摩
擦係数が小さい状態で螺合の際のトルク係数値を低下さ
せて初期なじみ性の向上とかじり防止ができ、また、螺
合性の向上と共に締結時の共回り防止を図ることができ
る。

【００３６】そして、締結完了後の最終締結状態では、
金属接触による接合状態となるので、環境条件や劣化に
対し信頼性が高く、エンジン等の温度変化が激しい環境
下でも摩擦係数の大きな変化を防止して緩み止め効果を
発揮し、また、維持できる。つまり、従来技術のコーテ
ィングボルト等のプレコート螺合部材の欠点であった熱
的影響によって緩み易くなるという問題を解決できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプレコー
ト螺合部材によれば、以下のような効果を奏することが
できる。

【００３８】先ず、液状潤滑剤を使用せず、プレコート
した固体潤滑剤を使用しているので、締結作業時に潤滑
剤を扱う必要が無くなり、締結作業の簡便化と作業環境
の清浄化を図ることができ、しかも、液状潤滑剤の漏れ
によるシール性能等への悪影響を防止することができ
る。

【００３９】また、締結開始時には、プレコートした被
膜中の固体潤滑剤で螺合部材及び被締結物と接して、摩
擦係数及びトルク係数を低下させるので、初期なじみの
向上とかじり防止や、螺合性の向上と共回り防止を図る
ことができる。

【００４０】そして、締結完了後の最終締結状態では、
金属粉が螺合部材及び被締結物と接して金属接触状態と
なるので、使用環境における温度や水分等の影響や潤滑
剤の経時劣化等による影響を排除でき、信頼性の高い締
結が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプレコート螺合部材を使用した接
合状態を示す側断面図である。

【図２】図１のＡ部分の拡大側断面図で、（ａ）螺合中
の状態を、（ｂ）は最終締結状態を示す図である。

【図３】（ａ）は螺合中の状態を示す図２（ａ）のＢ部
分の拡大側断面図で、（ｂ）は最終締結状態を示す図２
（ｂ）のＣ部分の拡大側断面図である。

【図4】従来の固体潤滑剤を使用したときの温度とトル
ク係数との関係を示した図である。

【符号の説明】

２プレコート螺合部材（ボルト）２ａネジ部２ｂ座面３被膜（ドライコート）３ａ固体潤滑剤（コーティング剤）３ｂ金属粉６第１接合部材６ａボルト用孔７第２接合部材７ａ雌ネジ孔Ｄ金属粉の粒径ｔｆ自由状態の膜厚ｔｐ締結状態の膜厚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｎ 10:12 20:06 30:00 40:00 50:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】螺合部材のネジ部と座面の少なくとも一
方に潤滑用コーティング剤を塗布して乾燥した螺合部材
であって、前記コーティング剤に金属粉を混入したこと
を特徴とするプレコート螺合部材。
【請求項２】前記コーティング剤に対して、体積比で
５％〜３０％の前記金属粉を混入したことを特徴とする
請求項１記載のプレコート螺合部材。