JP2006329336A - Ｆｒｐ部材への部品の締結構造及びｆｒｐ部材への部品の取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ボルトを用いて締結するに際し、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結する。
【解決手段】ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２を、ＦＲＰ部材１に設けられる孔部１ａ及び部品２に設けられるボルト孔２ａを介してボルト３を用いて締結するＦＲＰ部材１への部品２の締結構造であって、押圧面４ａ及び該押圧面４ａから突設されるナット部４ｂを有するナット体４と、押圧面５ａ及び該押圧面５ａから突設されるボルト部５ｂを有するボルト体５と、を備える構成とし、これらナット体４及びボルト体５により、ボルト３が挿通されるボルト孔部１０を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）部材へ部品を締結するための締結構造及びＦＲＰ部材への部品の取付方法に関する。

従来から、ＦＲＰ部材へ部品を取り付けたり、ＦＲＰ部材を他の金属部材などへ取り付けたりする際、ボルト及びナットを用いた締結が行われている。
こうしたＦＲＰ部材の締結に関し、例えば、自動車のＦＲＰ製のボディ（キャビン）とシャシーとの連結部などのように高負荷がかかる部位においては、十分に高いトルクで締結する必要がある。また、一旦締結したボルト及びナットは、安全性確保の面から緩むことを避ける必要がある。

しかし、ＦＲＰ部材は、その材料物性上、高負荷がかかるとクリープ（応力の作用により経時的に変形する現象）が発生するため、前述の如く高いトルクで締結する必要がある場合など、ＦＲＰ部材に対して直接ボルト及びナットで締め付けることは困難である。
具体的には、図７（ａ）に示すように、ＦＲＰ部材（プリプレグ積層体を成形したもの）１０１に設けられる孔部１０１ａの一側からボルト１０３を挿通し、該孔部１０１ａの他側からナット１０７で締め付けた場合、この締結部に高負荷がかかると、ＦＲＰ部材１０１にクリープが発生して変形し、ボルト１０３及びナット１０７によって締め付けられている部分の厚さが減少することとなる。これにより、締結部における締結面（ボルト１０３及びナット１０７のそれぞれの押圧面と、ＦＲＰ部材１０１の被押圧面との接触面）に隙間が生じボルト１０３が緩んだ状態となり、締結部にガタツキ等が生じることとなる。

そこで、ボルト及びナットの締付け力を直接作用させるためのカラー（パイプ）を用い、ＦＲＰ部材へ作用する締付け力を低減させ、あるいは締付け力がＦＲＰ部材へ作用しないようにする技術が公知となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
すなわち、これら特許文献に示されているように、ＦＲＰ部材に設けられる孔に該ＦＲＰ部材の厚さに対応するカラーを挿入し、このカラーにボルトを挿通することで、ボルトとナットとの間のスペーサとしてカラーを介在させている。これにより、カラーにボルト及びナットの締付け力を直接作用させ、ＦＲＰ部材を変形させることなく、高いトルクでの締付けを可能としている。
特開平９−３１０７１２号公報 特開２００４−２２５８０２号公報

確かに、前述の如くＦＲＰ部材へのボルト締結にカラーを用いることは、ボルト締結の締付け力によるＦＲＰ部材の変形を防止し、高い締付けトルクが得られる点で有用である。しかし、ＦＲＰ部材へのボルト締結にカラーを用いた場合、次のような不具合が生じる。
すなわち、ＦＲＰ部材の製造上、シート状のプリプレグ積層体をＦＲＰとする成形方法として、比較的成形圧力が小さい真空バッグ成形などの方法が用いられた場合、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキが大きかったり、表面の面粗度が悪かったりすることがある。こうした場合、ボルトとナットとの間に所定の間隔を設けるスペーサとしてのカラーでは対応できずに締結部に隙間が生じることがあり、また、ＦＲＰ部材の表面の面粗度が悪いことから、ボルト締結による締付けの信頼性が低い。

また、図７（ｂ）に示すように、ＦＲＰ部材１０１へのボルト１０３及びナット１０７を用いた締結部にカラー１０４を用いた場合、ＦＲＰ部材１０１へ締付け力を加えないようにすると、ＦＲＰ部材１０１と、ボルト１０３及びナット１０７の押圧面との間に隙間が空くこととなり、締結部にガタツキが生じる。
また、孔部１０１ａ内においてＦＲＰ部材１０１とカラー１０４との間にも隙間が空くことがあるため、この隙間の発生を防止するにはＦＲＰ部材１０１とカラー１０４との間を、接着剤を用いて接合する方法が考えられるが、この場合、ＦＲＰ部材１０１とカラー１０４との接触面に接着剤を塗布して固める必要が生じコスト高となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ボルトを用いて締結するに際し、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ＦＲＰ部材に設けられる孔部及び部品に設けられるボルト孔を介してボルトを用いて締結するＦＲＰ部材への部品の締結構造であって、前記孔部の一側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記孔部内に挿入可能に形成されるナット部を有するナット体と、前記孔部の他側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記ナット部に螺挿可能にかつ該ナット部の長さよりも長く形成されるボルト部を有するボルト体と、を備え、前記ナット体には、前記ナット部の突設方向に貫通する挿通孔が形成され、前記ボルト体には、前記ボルト部の突設方向に貫通する挿通孔が形成されており、前記孔部の一側から前記ナット部を挿入するとともに、該孔部の他側から前記ボルト部を前記ナット部に螺挿させた状態で、前記ナット体の挿通孔と前記ボルト体の挿通孔とで、前記ボルトが挿通されるボルト孔部を構成するものである。

請求項２においては、前記ナット体及び前記ボルト体の少なくとも一方に、前記ボルト孔部に挿通される前記ボルトが螺合可能なネジ部を設けたものである。

請求項３においては、ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ＦＲＰ部材に設けられる孔部及び部品に設けられるボルト孔を介してボルトを用いて締結するＦＲＰ部材への部品の締結構造であって、前記孔部の一側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記孔部内に挿入可能に形成されるナット部を有するナット体と、前記孔部の他側の周縁部を押圧するとともに前記ナット部の外径よりも小さい孔径であって前記ボルトが挿通される挿通孔を有するワッシャ体と、を備え、前記孔部の一側から前記ナット部を挿入するとともに、該孔部の他側から前記ワッシャ体を前記ナット部の先端面に当接させた状態で、前記ナット体のナット部と前記ワッシャ体の挿通孔とで、前記ボルトが螺挿されるボルト孔部を構成するものである。

請求項４においては、前記ナット体に、前記ナット部を複数設けたものである。

請求項５においては、請求項１または請求項２または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記ボルト部をその先端面が前記ナット部の底面に当接するまで該ナット部に螺挿した状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させ、前記ボルト孔部を構成するものである。

請求項６においては、前記未硬化状態のＦＲＰ部材は熱により硬化され、前記ボルト部を前記ナット部に螺挿する前に、前記ナット部及び前記ボルト部の少なくとも一方のネジ部に、ＦＲＰ部材の熱硬化における熱反応により緩み防止能力を発揮して前記ナット体と前記ボルト体とを接合する緩み防止剤を、予め塗布するものである。

請求項７においては、請求項３または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記部品のボルト孔を介して、前記ボルトを前記ワッシャ体が前記ナット部の先端面に当接するまで該ナット部に螺挿して前記部品を取り付けた状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させるものである。

請求項８においては、請求項３または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記ボルトを前記ワッシャ体が前記ナット部の先端面に当接するまで該ナット部に螺挿した状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させ、前記ボルト孔部を構成するものである。

請求項９においては、前記未硬化状態のＦＲＰ部材は熱により硬化され、前記ナット部を前記孔部に挿入する前に、前記ナット体と前記ＦＲＰ部材との接触面に、ＦＲＰ部材の熱硬化における熱反応により接着能力を発揮して前記ナット体と前記ＦＲＰ部材とを接合する接着剤を、予め塗布するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することができる。

請求項２においては、ボルトを用いてＦＲＰ部材に部品を取り付けるに際し、ボルトと螺合するナットを用いる必要がなくなり、ボルトを締結する際の作業性の向上が図れる。また、ナットが不要となるため、仮にボルトが緩んだとしても、ナットが脱落して他の装置などに影響を及ぼすという事態を回避することができる

請求項３においては、締結部に高負荷がかかる部品であり、かつ、その部品が小さく、その締結に用いられるボルト等も小さい場合であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することができる。

請求項４においては、ＦＲＰ部材に取り付けられる部品をより強固に締結することができる。また、部品における複数の締結箇所で一つのナット体を共用することができるので、部品点数を削減することができるとともに、ボルトが挿通されるボルト孔部を構成する際の作業性の向上が図れる。

請求項５においては、ＦＲＰ部材に対して隙間なくナット体及びボルト体を締結することができる。したがって、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することができる。

請求項６においては、ナット体とボルト体との締結が緩むことを防止することができる。これにより、締結部における隙間やガタツキの発生をより確実に防止することができる。

請求項７においては、ＦＲＰ部材に対して隙間なくナット体を締結することができる。したがって、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することができる。

請求項８においては、ＦＲＰ部材に取り付けられる部品の耐熱性の有無に関わらず、請求項３または請求項４記載の締結構造を用いることが可能となり、ＦＲＰ部材に対して隙間なくナット体を締結することができる。したがって、締結部に高負荷がかかる部品であっても、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材にボルトを用いて取り付ける部品を信頼性高く締結することができる。

請求項９においては、ナット体に、ボルト体あるいはボルトを締結した際にナット体に密着するＦＲＰ部材を、ナット体に対して確実に接合させることができる。これにより、締結部における隙間やガタツキの発生をより確実に防止することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係るＦＲＰ部材への部品の締結構造について、図１を用いて説明する。
本発明に係る締結構造は、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２を、ＦＲＰ部材１に設けられる孔部１ａ及び部品２に設けられるボルト孔２ａを介してボルト３を用いて締結するための構造であり、前記孔部１ａにおいて、ボルト３が挿通されるボルト孔部１０を構成する金具であるナット体４とボルト体５とを備えている。

ＦＲＰ部材１は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグ積層体を熱硬化させて製造されるものである。なお、ＦＲＰ部材１を構成する強化繊維及びマトリックス樹脂は特に限定されない。また、ＦＲＰ部材１はこれに限定されず、例えば、複数のＦＲＰ板間に心材を介装したＦＲＰサンドイッチ構造体や、ＦＲＰ板が複数積層されたもの等でもよい。

ナット体４は、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの一側（図示において下側）の周縁部を押圧する押圧面４ａを有するとともに、該押圧面４ａから突設され孔部１ａ内に挿入可能に形成されるナット部４ｂを有する。
すなわち、ナット体４は、板状の基部４ｃを有し、この基部４ｃの一側（図示において上側）の面から、該面に対して略垂直方向に、内側にネジ部が形成されている筒状のナット部４ｂが突設され、このナット部４ｂが設けられる面におけるナット部４ｂの外側の部分が前記押圧面４ａを構成する。
また、ナット体４においては、基部４ｃの略中央部であってナット部４ｂの内側の位置に、ナット部４ｂの突設方向に貫通する挿通孔４ｄが形成されている。

ボルト体５は、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの他側（図示において上側）の周縁部を押圧する押圧面５ａを有するとともに、該押圧面５ａから突設され前記ナット部４ｂに螺挿可能にかつナット部４ｂの長さよりも若干長く形成されるボルト部５ｂを有する。
すなわち、ボルト体５は、板状の基部５ｃを有し、この基部５ｃの一側（図示において下側）の面から、該面に対して略垂直方向に、外側にネジ部が形成されている筒状のボルト部５ｂが突設され、このボルト部５ｂが設けられる面におけるボルト部５ｂの外側の部分が前記押圧面５ａを構成する。
また、ボルト体５においては、基部５ｃの略中央部から、該基部５ｃ及びボルト部５ｂの略中央部を、該ボルト部５ｂの突設方向に貫通する挿通孔５ｄが形成されている。
なお、これらナット体４及びボルト体５は、本実施形態においては金属製としているが、これに限定されず、ＦＲＰ部材１を熱硬化させる際に熱変形することなく、また、所望の締付け力が得られるものであればよい。

そして、これらナット体４及びボルト体５を、ＦＲＰ部材１の孔部１ａに装着することにより、部品２を締結するボルト３を挿通させるボルト孔部１０を構成する。
すなわち、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの一側から、ナット体４のナット部４ｂを挿入するとともに、孔部１ａの他側からボルト体５のボルト部５ｂをナット部４ｂに螺挿する。ここで、ボルト体５のＦＲＰ部材１に対する十分な締付け力を得るため、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの周縁部とボルト体５の押圧面５ａとの間にはワッシャ６が介装される。
この状態で、ナット体４の挿通孔４ｄと、ボルト体５の挿通孔５ｄとが連通した状態となり、これら挿通孔４ｄ・５ｄとで、前記ボルト孔部１０が構成される。

このようにして構成されるボルト孔部１０に対して、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２に設けられるボルト孔２ａを合わせ、これらボルト孔部１０及びボルト孔２ａにボルト３を挿通し、このボルト３の突出部分のネジ部にナット７を螺合して部品２を締結する。
なお、図１等においては、ボルト３をナット体４側から挿通し、部品２をボルト体５側に取り付ける場合を示しているが、ナット体４及びボルト体５により構成されるボルト孔部１０は、ボルト３を挿通させるボルト孔として機能するものであり、ボルト３を挿通させる方向や部品２を取り付ける側は限定されない。

このように、ナット体４及びボルト体５を用いて、ＦＲＰ部材１に部品２をボルト締結するためのボルト孔部１０を設けることにより、締結部に高負荷がかかる部品２であっても、ＦＲＰ部材１の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材１にボルト３を用いて取り付ける部品２を信頼性高く締結することができる。
すなわち、未硬化状態のＦＲＰ部材１（プリプレグ積層体）に対して、ナット体４のナット部４ｂを孔部１ａに若干の隙間を持った状態で挿入し、該孔部１ａを介してＦＲＰ部材１をナット体４及びボルト体５によって締め付け、その後にＦＲＰ部材１を熱硬化させることにより、ＦＲＰ部材１とナット体４及びボルト体５とを密着させた状態でボルト孔部１０を構成することができる。また、ボルト３及びナット７による締結面が、ナット体４及びボルト体５によって形成されるので、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、高いトルクで締結することができる。

以上のような、ＦＲＰ部材１への部品２の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材１への部品２の取付方法について、図２を用いて具体的に説明する。
図２（ａ）に示すように、まず、ＦＲＰ部材１が未硬化の状態にあるプリプレグ積層体に対して、その孔部１ａの一側から、ナット体４のナット部４ｂを孔部１ｂに対して若干の隙間ｓを持って挿入する。つまり、孔部１ａとナット部４ｂとは、ナット部４ｂが孔部１ａに挿入された状態で若干の隙間ｓが設けられるように、孔部１ａの孔径がナット部４ｂの外径よりも若干大きく形成される。

次に、孔部１ａの他側から、ボルト体５のボルト部５ｂを、その先端面５ｅがナット部４ｂの底面４ｅに当接するまで、該ナット部４ｂに螺挿する。すなわち、前述の如く、ボルト体５のボルト部５ｂは、ナット体４のナット部４ｂの長さよりも若干長く形成されるため、ナット部４ｂの先端面４ｆとボルト体５の押圧面５ａとの間に若干の隙間（クリアランス）を設けた状態で、ボルト部５ｂを、その先端面５ｅがナット部４ｂの底面４ｅに当接するまで螺挿することができる。ここで、ボルト体５の押圧面５ａと孔部１ａの周縁部との間には、前記ワッシャ６を介装する。

このように、ボルト部５ｂをナット部４ｂに螺挿することにより、同図（ｂ）に示すように、未硬化状態のＦＲＰ部材１の孔部１ａの周縁部は、ナット体４とボルト体５との締付け力（軸力）により、ナット体４の押圧面４ａ及びワッシャ６を介したボルト体５の押圧面５ａに押圧され若干つぶれることとなる。これにより、ＦＲＰ部材１の厚さが減少するにともない、その体積減少分が孔部１ａの内側に向けて圧出され、孔部１ａの内面が前記隙間ｓを埋めてナット部４ｂの外面に密着する。
なお、ボルト体５のボルト部５ｂの長さは、ボルト体５を、ボルト部５ｂの先端面５ｅがナット部４ｂの底面４ｅに当接するまで、該ナット部４ｂに螺挿した状態で、ナット部４ｂの先端面４ｆとボルト体５の押圧面５ａとの間に隙間が形成され、かつボルト体５の押圧面５ａと孔部１ａの周縁部との間に介装されたワッシャ６が圧縮された状態となる範囲の長さに設定される。

したがって、ナット体４の押圧面４ａとボルト体５の押圧面５ａとの間隔（ワッシャ６の厚さ分を除く）は、ボルト体５が、ボルト部５ｂの先端面５ｅがナット部４ｂの底面４ｅに当接するまで螺挿された状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１の厚さよりも若干短くなるように設定される。つまり、ボルト体５が前述の如く螺挿された状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１の変形量が大きくなり過ぎないように、ＦＲＰ部材１の厚さ、ナット部４ｂ及びボルト部５ｂの長さ、ワッシャ６の厚さがそれぞれ設定される。そして、ナット体４とボルト体５とを締結することによるＦＲＰ部材１の変形量に応じて、前記隙間ｓの間隔が設定される。
なお、隙間ｓの間隔は、ナット体４をボルト体５に締結することにより孔部１ａにおいてＦＲＰ部材１をナット部４ｂに確実に密着させるため、孔部１ａにナット部４ｂを差し込むのに必要最小限であることが好ましい。

そして、図２（ｂ）に示すように、ナット体４とボルト体５とを締結した状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１を熱硬化させる。
このようにして構成されるボルト孔部１０に対して、前述のようにボルト３及びナット７を用いて部品２を締結する。

このように、ナット体４及びボルト体５をＦＲＰ部材１に締結してボルト孔部１０を構成することにより、ＦＲＰ部材１に対して隙間なくナット体４及びボルト体５を締結することができる。したがって、部品２が締結部に高負荷がかかるものであっても、ＦＲＰ部材１の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材１にボルト３を用いて取り付ける部品２を信頼性高く締結することができる。

また、ナット体４及びボルト体５を用いた締結構造におけるボルト孔部１０を作製するに際し、ナット部４ｂを孔部１ａに挿入する前に、ナット体４とＦＲＰ部材１との接触面に、ＦＲＰ部材１の熱硬化における熱反応により接着能力を発揮してナット体４とＦＲＰ部材１とを接合する接着剤１１を予め塗布することが好ましい。

すなわち、ナット体４とＦＲＰ部材１との接触面とは、ナット体４側については、押圧面４ａ及びナット部４ｂの外周面であり、ＦＲＰ部材１側については、押圧面４ａに押圧される孔部１ａの周縁部及びナット部４ｂの外周面に接触する孔部１ａの内面である。そして、これら接触面のうち、ナット体４側及びＦＲＰ部材１側の少なくとも一方（図２（ａ）においては、ナット体４側に塗布した状態を示している。）に接着剤１１を予め塗布する。
ここで、接着剤１１としては、ＦＲＰ部材１の熱硬化とともに熱反応し、ＦＲＰ部材１と金属製であるナット体４とを接着するものが用いられる。

このように、接着剤１１を予め塗布し、この接着剤１１を用いてＦＲＰ部材１とナット体４とを接合することにより、ナット体４とボルト体５とを締結した際にナット体４に密着するＦＲＰ部材１を、ナット体４に対して確実に接合させることができる。これにより、締結部における隙間やガタツキの発生をより確実に防止することができる。

さらに、ナット体４及びボルト体５を用いた締結構造においてボルト孔部１０を作製するに際し、ボルト部５ｂをナット部４ｂに螺挿する前に、ナット部４ｂ及びボルト部５ｂの少なくとも一方のネジ部に、ＦＲＰ部材１の熱硬化における熱反応により緩み防止能力を発揮してナット体４とボルト体５とを接合する緩み防止剤（図示略）を予め塗布することが好ましい。

すなわち、ボルト部５ｂをナット部４ｂに螺挿するに際し、それぞれのネジ部が螺合する部分に摩擦抵抗を大きくするような緩み防止剤を予め塗布する。
ここで、緩み防止剤としては、ＦＲＰ部材１の熱硬化とともに熱反応し、ナット部４ｂとボルト部５ｂとの螺合部における摩擦抵抗を増加させてナット体４とボルト体５とを接合するものが用いられる。そして、この緩み防止剤が、例えば、融着加工により、ナット部４ｂ及びボルト部５ｂの少なくとも一方のネジ部にコーティングされること等により予め塗布される。

このように、緩み防止剤を予め塗布し、この緩み防止剤を用いてナット体４とボルト体５とを接合することにより、ナット体４とボルト体５との締結が緩むことを防止することができる。これにより、締結部における隙間やガタツキの発生をより確実に防止することができる。

続いて、本発明に係る締結構造の他の実施形態について、図３及び図４を用いて説明する。なお、重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本発明に係る締結構造においては、ナット体４及びボルト体５の少なくとも一方に、前記ボルト孔部１０に挿通されるボルト３が螺合可能なネジ部１０ａを設けることもできる。
すなわち、ナット体４及びボルト体５が締結されることにより構成されるボルト孔部１０において、このボルト孔部１０を構成するナット体４の挿通孔４ｄ及びボルト体５の挿通孔５ｄの一部または全部に、ボルト３が螺合可能なネジ部１０ａを設ける。

具体的には、図３に示すように、ボルト孔部１０のボルト体５側からボルト３を挿通する場合、ナット体４の基部４ｃにネジ部１０ａを設け、該ネジ部１０ａに、ボルト孔部１０に挿通されるボルト３を螺合させる。
ネジ部１０ａは、図３においては、ボルト孔部１０におけるナット体４側のみに設けているが、これに限定されず、例えば、ネジ部１０ａをボルト体５側に設けたり、ナット体４及びボルト体５の両方に設けてボルト孔部１０全体をネジ孔に構成したりしてもよい。

このように、ボルト孔部１０にボルト３が螺合可能なネジ部１０ａを設けることにより、ボルト３を用いてＦＲＰ部材１に部品２を取り付けるに際し、ボルト３と螺合するナットを用いる必要がなくなり、ボルト３を締結する際の作業性の向上が図れる。また、ナットが不要となるため、仮にボルト３が緩んだとしても、ナットが脱落して他の装置などに影響を及ぼすという事態を回避することができる。

また、本発明に係る締結構造においては、ナット体４にナット部４ｂを複数設けることもできる。
すなわち、ナット体４の基部４ｃに複数のナット部４ｂを設けることで、各ナット部４ｂに対してボルト体５を締結し、ＦＲＰ部材１に取り付ける部品２を複数箇所で締結する場合、これら複数の締結箇所におけるボルト孔部１０を共通のナット体４により構成する。

具体的には、図４に示すように、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２の締結箇所が２箇所ある場合、ＦＲＰ部材１の各締結箇所に設けられる孔部１ａに対応して、ナット体４の一つの基部４ｃに二つのナット部４ｂを設ける。そして、各ナット部４ｂに対してボルト体５を締結し、それぞれの締結箇所においてボルト孔部１０を構成する。
つまり、部品２の複数の締結箇所について一つのナット体４の基部４ｃを共用する。

このように、ナット体４に複数のナット部４ｂを設けることにより、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２をより強固に締結することができる。また、部品２における複数の締結箇所で一つのナット体４を共用することができるので、部品点数を削減することができるとともに、ボルト３が挿通されるボルト孔部１０を構成する際の作業性の向上が図れる。

また、本発明に係る締結構造は、例えば、ＦＲＰ部材１に取り付ける部品２が小さく、その締結に用いられるボルト３等も小さい場合に用いて好適な構成として、次のような構成とすることもできる。
すなわち、図５及び図６に示すように、ＦＲＰ部材１の孔部１ａにおいて、ボルト３が螺挿されるボルト孔部２０を構成する金具であるナット体２４とワッシャ体２６とを備える構成である。

この場合、ナット体２４は、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの一側（図示において下側）の周縁部を押圧する押圧面２４ａを有するとともに、該押圧面２４ａから突設され孔部１ａ内に挿入可能に形成されるナット部２４ｂを有する。
すなわち、ナット体２４は、板状の基部２４ｃを有し、この基部２４ｃの一側（図示において上側）の面から、該面に対して略垂直方向に、内側にネジ部が形成されている筒状のナット部２４ｂが突設され、このナット部２４ｂが設けられる面におけるナット部２４ｂの外側の部分が前記押圧面２４ａを構成する。このナット体２４に設けられるナット部２４ｂのネジ部にボルト３が螺合する。
なお、図示において、ナット部２４ｂ内は、基部２４ｃを介して上下方向に貫通しているが（図中２４ｇ参照）、貫通していなくてもよい。つまり、ナット体２４において基部２４ｃは、ナット部２４ｂの内部に対して閉じた状態でもよい。

また、ワッシャ体２６は、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの他側（図示において上側）の周縁部を押圧するとともに、前記ナット部２４ｂの外径よりも小さい孔径であってボルト３が挿通される挿通孔２６ｄを有する板状部材である。
すなわち、ワッシャ体２６は、円盤状あるいは矩形状の板部材であり、その一側の面によりＦＲＰ部材１の孔部１ａの周縁部を押圧する。
なお、これらナット体２４及びワッシャ体２６は、本実施形態においては金属製としているが、これに限定されず、ＦＲＰ部材１を熱硬化させる際に熱変形することなく、また、所望の締付け力が得られるものであればよい。

そして、これらナット体２４及びワッシャ体２６により、部品２を締結するボルト３を螺挿させるボルト孔部２０を構成する。
すなわち、ＦＲＰ部材１の孔部１ａの一側から、ナット体２４のナット部２４ｂを挿入するとともに、孔部１ａの他側からワッシャ体２６をナット体２４のナット部２４ｂの先端面２４ｅに当接させる。ここで、前述の如く、ワッシャ体２６の挿通孔２６ｄの孔径は、ナット部２４ｂの外径よりも小さく形成されることから、ワッシャ体２６の挿通孔２６ｄ周縁部の、ナット部２４ｂの先端面２４ｅに対する当接が可能となる。
この状態で、ナット体２４のナット部２４ｂと、ワッシャ体２６の挿通孔２６ｄとが連通した状態となり、これらナット部２４ｂと連通孔２６ｄとで、前記ボルト孔部２０が構成される。

このようにして構成されるボルト孔部２０に対して、ワッシャ体２６側から、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２に設けられるボルト孔２ａを合わせ、ボルト３を螺挿して部品２を締結する。つまり、部品２のボルト孔２ａにボルト３を挿通するとともに、該ボルト３を、ボルト孔部２０を構成するナット部２４ｂ内側に形成されるネジ部に螺合することにより部品２を締結する。

このように、ナット体２４及びワッシャ体２６を用いて、ＦＲＰ部材１に部品２をボルト締結するためのボルト孔部２０を設ける構成においては、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２が小さく、その締結に用いられるボルト３等も小さい場合であっても、前述したような効果を得ることができる。つまり、締結部に高負荷がかかる部品２であっても、ＦＲＰ部材１の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、締結部における隙間やガタツキの発生を防止し、ＦＲＰ部材１にボルト３を用いて取り付ける部品２を信頼性高く締結することができるという効果を得ることができる。
すなわち、未硬化状態のＦＲＰ部材１（プリプレグ積層体）に対して、ナット体２４のナット部２４ｂを孔部１ａに若干の隙間を持った状態で挿入し、ワッシャ体２６を前述の如く配置した状態でボルト３を締め付けることで、孔部１ａを介してＦＲＰ部材１をナット体２４及びワッシャ体２６によって締め付け、その後にＦＲＰ部材１を熱硬化させることにより、ＦＲＰ部材１とナット体２４及びワッシャ体２６とを密着させた状態でボルト締結することができる。また、ボルト３による締結面が、ワッシャ体２６によって形成されるので、ＦＲＰ部材の厚さのバラツキや表面の面粗度の悪さに関わらず、高いトルクで締結することができる。

さらに、このナット体２４及びワッシャ体２６を備える締結構造においても、前述の如く、ナット体２４に、ナット部２４ｂを複数設けることができ、このことにより同様の効果を得ることができる。

このような、ナット体２４及びワッシャ体２６を備える締結構造を用いた場合の、ＦＲＰ部材１への部品２の取付方法について説明する。
この場合、まず、ＦＲＰ部材１が未硬化の状態にあるプリプレグ積層体に対して、その孔部１ａの一側から、ナット体２４のナット部２４ｂを孔部１ｂに対して若干の隙間（図２（ａ）参照）を持って挿入する。つまり、孔部１ａとナット部２４ｂとは、ナット部２４ｂが孔部１ａに挿入された状態で若干の隙間が設けられるように、孔部１ａの孔径がナット部２４ｂの外径よりも若干大きく形成される。

次に、孔部１ａの他側から、部品２のボルト孔２ａを介して、ボルト３をワッシャ体２６がナット部２４ｂの先端面２４ｅに当接するまで該ナット部２４ｂに螺挿して、部品２を取り付ける。つまり、孔部１ａの他側にワッシャ体２６を配置し、部品２のボルト孔２ａをボルト孔部２０に合わせた状態で、ボルト３により部品２を締結して取り付けるべく、ボルト３をナット部２４ｂに螺挿させる。
このように、ボルト３をナット部２４ｂに螺挿することにより、未硬化状態のＦＲＰ部材１の孔部１ａの周縁部は、ボルト３の締付け力により、ナット体２４の押圧面２４ａ及びワッシャ体２６に押圧され若干つぶれることとなる。これにより、ＦＲＰ部材１の厚さが減少するにともない、その体積減少分が孔部１ａの内側に向けて圧出され、孔部１ａの内面が前記隙間を埋めてナット部２４ｂの外面に密着する。
ここで、ナット体２４の押圧面２４ａとワッシャ体２６との間隔、即ちナット部２４ｂの長さは、ワッシャ体２６が、ナット部２４ｂの先端面２４ｅに当接した状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１の厚さよりも若干短くなるように設定される。つまり、ワッシャ体２６が前述の如く当接した状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１の変形量が大きくなり過ぎないように、ＦＲＰ部材１の厚さ、ナット部２４ｂの長さがそれぞれ設定される。そして、ボルト３を締結してワッシャ体２６をナット部２４ｂの先端面２４ｅに当接させることによるＦＲＰ部材１の変形量に応じて、前記隙間の間隔が設定される。

そして、ボルト３をナット体２４のナット部２４ｂに締結して部品２を取り付けた状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１を熱硬化させる。

このような、ナット体２４とワッシャ体２６を備える締結構造を用いた、ＦＲＰ部材１への部品２の取付方法においては、部品２が未硬化状態のＦＲＰ部材１に予め取り付けられた状態で、ＦＲＰ部材１が熱硬化されることから、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２が、該ＦＲＰ部材１の熱硬化における加熱に対して耐熱性を有する場合（部品２が加熱可能な場合）に適用することができる。

また、例えば、部品２がＦＲＰ部材１の熱硬化の際の加熱に対して耐熱性を有しない素材で構成されるものである場合（部品２が加熱不可能な場合）、次のような取付方法を用いることができる。
この場合、図６に示すように、部品２を取り付けない状態で、ナット体２４及びワッシャ体２６により、予めボルト孔部２０を構成する。

すなわち、まず、ＦＲＰ部材１が未硬化の状態にあるプリプレグ積層体に対して、その孔部１ａの一側から、ナット体２４のナット部２４ｂを孔部１ｂに対して若干の隙間（図２（ａ）参照）を持って挿入する。
次に、孔部１ａの他側から、ボルト３を、ワッシャ体２６がナット部２４ｂの先端面２４ｅに当接するまで、該ナット部２４ｂに螺挿する。これにより、前述の如く、孔部１ａの内面が前記隙間を埋めてナット部２４ｂの外面に密着した状態となる。
そして、ボルト３をナット体２４のナット部２４ｂに締結した状態で、未硬化状態のＦＲＰ部材１を熱硬化させる。
その後、ボルト３をボルト孔部２０から一旦外し、部品２のボルト孔２ａをボルト孔部２０に合わせた状態で、ボルト３をボルト孔部２０に螺挿することにより部品２を締結して取り付ける。

つまり、この場合においては、部品２を取り付ける前に、未硬化状態のＦＲＰ部材１に対して、ナット体２４及びワッシャ体２６をボルト３により締結した状態で、ＦＲＰ部材１を熱硬化させることにより、予めボルト孔部２０を構成する。そして、ボルト３を一旦外し、このボルト孔部２０を用いてあらためてボルト３により部品２を締結して取り付ける。

このように、ナット体２４とワッシャ体２６を備える締結構造においては、部品２を取り付ける前に、予めボルト孔部２０を構成する取付方法を用いることもできる。これにより、ＦＲＰ部材１に取り付けられる部品２の耐熱性の有無に関わらず、本締結構造を用いることができる。

また、ナット体２４とワッシャ体２６を備える締結構造においても、前述したナット体４及びボルト体５を備える締結構造と同様に、ナット部２４ｂをＦＲＰ部材１の孔部１ａに挿入する前に、ナット体２４とＦＲＰ部材１との接触面に、ＦＲＰ部材１の熱硬化における熱反応により接着能力を発揮してナット体２４とＦＲＰ部材１とを接合する接着剤を予め塗布することができ、その効果を得ることができる。

本発明に係る締結構造を示す断面図。 本発明に係る締結構造におけるボルト孔部の作製方法を説明する断面図。 本発明に係る締結構造の他の実施形態を示す断面図。 同じく他の実施形態を示す断面図。 本発明に係る締結構造の別構成を示す断面図。 同じく他の実施形態を示す断面図。 従来の締結構造を示す断面図。

符号の説明

１ ＦＲＰ部材
１ａ 孔部
２ 部品
２ａ ボルト孔
３ ボルト
４ ナット体
４ａ 押圧面
４ｂ ナット部
４ｄ 挿通孔
４ｅ 底面
５ ボルト体
５ｂ ボルト部
５ｄ 挿通孔
５ｅ 先端面
１０ ボルト孔部
１０ａ ネジ部
１１ 接着剤
ｓ 隙間
２０ ボルト孔部
２４ ナット体
２４ａ 押圧面
２４ｂ ナット部
２４ｅ 先端面
２６ ワッシャ体
２６ｄ 挿通孔

Claims (9)

1. ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ＦＲＰ部材に設けられる孔部及び部品に設けられるボルト孔を介してボルトを用いて締結するＦＲＰ部材への部品の締結構造であって、
   前記孔部の一側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記孔部内に挿入可能に形成されるナット部を有するナット体と、
   前記孔部の他側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記ナット部に螺挿可能にかつ該ナット部の長さよりも長く形成されるボルト部を有するボルト体と、を備え、
   前記ナット体には、前記ナット部の突設方向に貫通する挿通孔が形成され、前記ボルト体には、前記ボルト部の突設方向に貫通する挿通孔が形成されており、
   前記孔部の一側から前記ナット部を挿入するとともに、該孔部の他側から前記ボルト部を前記ナット部に螺挿させた状態で、前記ナット体の挿通孔と前記ボルト体の挿通孔とで、前記ボルトが挿通されるボルト孔部を構成することを特徴とするＦＲＰ部材への部品の締結構造。
2. 前記ナット体及び前記ボルト体の少なくとも一方に、前記ボルト孔部に挿通される前記ボルトが螺合可能なネジ部を設けたことを特徴とする請求項１記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造。
3. ＦＲＰ部材に取り付けられる部品を、ＦＲＰ部材に設けられる孔部及び部品に設けられるボルト孔を介してボルトを用いて締結するＦＲＰ部材への部品の締結構造であって、
   前記孔部の一側の周縁部を押圧する押圧面を有するとともに該押圧面から突設され前記孔部内に挿入可能に形成されるナット部を有するナット体と、
   前記孔部の他側の周縁部を押圧するとともに前記ナット部の外径よりも小さい孔径であって前記ボルトが挿通される挿通孔を有するワッシャ体と、を備え、
   前記孔部の一側から前記ナット部を挿入するとともに、該孔部の他側から前記ワッシャ体を前記ナット部の先端面に当接させた状態で、前記ナット体のナット部と前記ワッシャ体の挿通孔とで、前記ボルトが螺挿されるボルト孔部を構成することを特徴とするＦＲＰ部材への部品の締結構造。
4. 前記ナット体に、前記ナット部を複数設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造。
5. 請求項１または請求項２または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、
   未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記ボルト部をその先端面が前記ナット部の底面に当接するまで該ナット部に螺挿した状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させ、前記ボルト孔部を構成することを特徴とするＦＲＰ部材への部品の取付方法。
6. 前記未硬化状態のＦＲＰ部材は熱により硬化され、前記ボルト部を前記ナット部に螺挿する前に、前記ナット部及び前記ボルト部の少なくとも一方のネジ部に、ＦＲＰ部材の熱硬化における熱反応により緩み防止能力を発揮して前記ナット体と前記ボルト体とを接合する緩み防止剤を、予め塗布することを特徴とする請求項５記載のＦＲＰ部材への部品の取付方法。
7. 請求項３または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、
   未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記部品のボルト孔を介して、前記ボルトを前記ワッシャ体が前記ナット部の先端面に当接するまで該ナット部に螺挿して前記部品を取り付けた状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させることを特徴とするＦＲＰ部材への部品の取付方法。
8. 請求項３または請求項４記載のＦＲＰ部材への部品の締結構造を用いた、ＦＲＰ部材への部品の取付方法であって、
   未硬化状態のＦＲＰ部材の前記孔部の一側から、前記ナット部を該孔部に対して若干の隙間を持って挿入するとともに、該孔部の他側から、前記ボルトを前記ワッシャ体が前記ナット部の先端面に当接するまで該ナット部に螺挿した状態で、前記未硬化状態のＦＲＰ部材を硬化させ、前記ボルト孔部を構成することを特徴とするＦＲＰ部材への部品の取付方法。
9. 前記未硬化状態のＦＲＰ部材は熱により硬化され、前記ナット部を前記孔部に挿入する前に、前記ナット体と前記ＦＲＰ部材との接触面に、ＦＲＰ部材の熱硬化における熱反応により接着能力を発揮して前記ナット体と前記ＦＲＰ部材とを接合する接着剤を、予め塗布することを特徴とする請求項５〜８のいずれかの項記載のＦＲＰ部材への部品の取付方法。
   

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