JP2010000750A - ネジ孔封止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂部材の成形工程においてインサート部材のネジ孔に樹脂溶液が侵入するのを確実に防止できるシール性の高いネジ孔封止構造を提供する。
【解決手段】ネジ孔１３を有するインサート部材４を一体に組み込んで繊維強化樹脂部材１を成形する成形工程においてネジ孔を封止すべく、インサート部材４のネジ孔１３にネジ部材５を螺入する。そして、ネジ部材５の締め込みによって生じた圧縮力によって、弾性シール部材６をネジ孔内でネジ部材の軸方向に圧縮して拡径方向に変形させて、ネジ孔１３の気密状態を保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネジ孔を有するインサート部材を一体に組み込んで繊維強化樹脂部材を成形する成形工程においてネジ孔を封止するネジ孔封止構造に関する。

従来より、繊維強化樹脂部材に他の取付部材を取り付ける取付方法として、繊維強化樹脂部材にネジ孔を有する金属インサートを一体に組み込み、そのネジ孔を利用して他の取付部材を取り付ける方法がある。

金属インサートのネジ孔が開口した状態で繊維強化樹脂部材を成形すると、成形時に樹脂溶液がネジ孔に侵入して、ネジ孔のネジ山を硬化樹脂で埋めてしまうおそれがある。そこで、従来は、ブロック状の金属インサートを組み込んで繊維強化樹脂部材を成形し、成形後に金属インサートにネジ孔加工を施してネジ孔を形成する方法を採用していた。

なお、特許文献１には、金型成形装置のキャビティブロックに設けられた取付ボルト用の取付穴を封止部材で封止し、樹脂溶液の侵入を阻止する技術が示されている。そして、実施例として、ボルト用穴に封止部材である押込プラグを取り外し自在に嵌めて塞ぐ方法や、ボルト用穴の座繰りに雌ねじ部を設けて、その雌ねじ部に封止部材であるねじ込みプラグをねじ込んで塞ぐ方法が示されている。

特公昭６１−２４９７１号公報

繊維強化樹脂は、油が付着すると繊維強化樹脂の強度低下を招くおそれがあり、また、例えば繊維強化樹脂同士を接着剤で接着する際に、接着が阻害されて接着性に影響を及ぼすおそれがある。

従って、上記従来の成形後に金属インサートにネジ孔を形成する方法の場合、切削油を用いたウェット加工を行うことができず、切削油を用いないドライ加工を行う必要があり、ウェット加工と比較して、長い加工時間を必要とし、高コストとなっていた。

そこで、金属インサートに予めネジ孔をウェット加工で形成しておき、そのネジ孔に封止材であるシリコーンを充填して硬化させて、ネジ孔を閉塞した状態で、金属インサートを一体に組み込んで繊維強化樹脂部材を成形する方法が考えられる。

しかしながら、ネジ孔にシリコーンを充填すると、シリコーンがネジ山に食い込んだ状態で硬化し、ネジ孔から取り外すことが難しく、かかる作業が煩雑でコスト高を招くおそれがある。

また、仮にシリコーンが完全に硬化する前の状態で、金属インサートを一体に組み込んで繊維強化樹脂部材を成形してしまった場合、シリコーンの硬化によりシリコーンから染み出した油が繊維強化樹脂に付着して、上記油による問題を生ずるおそれがある。

従って、ネジ孔に充填したシリコーンが完全に硬化するまで、繊維強化樹脂部材を成形することができず、迅速な作業の妨げになり、生産性を向上させることができないという問題を有する。

また、特許文献１に記載された技術を利用して、押込プラグやねじ込みプラグ等の封止部材でネジ孔を塞ぐ方法が考えられる。しかしながら、押し込みプラグは、自己が有する弾性力でネジ孔に押圧された状態で嵌め込まれているだけであり、ねじ込みプラグは、ねじ込みプラグの雄ねじがネジ孔の雌ねじに螺合しているだけである。

従って、繊維強化樹脂部材の成形方法として、例えばバキュームバック成形法やＲＴＭ成形法等のように、真空引きを利用した成形方法を用いた場合に、成形型内におけるネジ孔の配置場所等の条件によっては、上記した封止部材である押込プラグやねじ込みプラグでは樹脂溶液の侵入を完全に防ぐことはできず、隙間から侵入した樹脂溶液が硬化して硬化樹脂となり、ネジ山を埋めるおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繊維強化樹脂部材の成形工程にてネジ孔への樹脂溶液の侵入を確実に阻止できるシール性の高いネジ孔封止構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段である本発明のネジ孔封止構造は、ネジ孔を有するインサート部材を一体に組み込んで繊維強化樹脂部材を成形する成形工程におけるネジ孔を封止するネジ孔封止構造であって、ネジ孔にネジ部材が螺入されており、ネジ部材の締め込みによって生じた圧縮力によって、弾性シール部材がネジ孔内でネジ部材の軸方向に圧縮されて拡径方向に変形しており、弾性シール部材の変形によりネジ孔の気密状態が保たれていることを特徴としている。

本発明によれば、ネジ部材の締め込み量に応じて、弾性シール部材の拡径方向への変形量を増大させることができる。従って、弾性シール部材をネジ孔に押圧する押圧力を増大させることができ、ネジ孔の気密状態を確実に保つことができる。

従って、繊維強化樹脂部材を成形する成形方法として、バキュームバック成形法やＲＴＭ成形法等のように、成形型内を真空引きする成形方法を用いた場合でも、ネジ孔を完全に封止することができ、ネジ孔への樹脂溶液の侵入を確実に阻止することができる。

また、弾性シール部材を予め単体で作っておくことができるので、例えば弾性シール部材の材料としてシリコーンが用いられる場合には、完全に硬化させたものを使用することができる。従って、繊維強化樹脂部材の成形工程において弾性シール部材から油が染み出すのを防止することができ、繊維強化樹脂に対する油の影響を排除することができる。

そして、本発明のネジ孔封止構造では、ネジ孔の挿入側開口部を閉塞するように、インサート部材にシールテープが貼着されている構成としてもよい。かかる構成によれば、ネジ孔への樹脂溶液の侵入をさらに防止でき、より完全にネジ孔を封止できる。

また、本発明のネジ孔封止構造は、ネジ孔がインサートに貫通して形成されており、ネジ孔の貫通側開口部が繊維強化樹脂部材の成形型に対向する構成を有することを特徴としている。かかる構成によれば、ネジ孔にネジ部材を螺入してネジ部材の先端を貫通側開口部から突出させて、成形型に当接させ、繊維強化樹脂部材を成形型から離間する方向に移動させることができる。従って、ネジ部材を離型用の治具として使用することができ、繊維強化樹脂部材を成形型から離型させる作業を簡単化できる。

また、本発明のネジ孔封止構造では、ネジ孔の貫通側開口部を閉塞するように、インサート部材にシールテープが貼着されている構成としてもよい。かかる構成によれば、ネジ孔の貫通側開口部からネジ孔に樹脂溶液が侵入するのを防止することができ、より完全にネジ孔を封止できる。

また、本発明のネジ孔封止構造では、弾性シール部材がネジ部材に別体に設けられた構成としてもよい。かかる構成によれば、ネジ部材から弾性シール部材を取り外し、そのネジ部材をネジ孔に螺入して、ネジ部材の先端を成形型に当接させることによって、繊維強化樹脂部材を成形型から離間させる脱型用の治具として兼用することができる。従って、脱型用としてネジ部材を新たに用意する必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。

また、本発明のネジ孔封止構造では、弾性シール部材がネジ部材に一体に設けられた構成としてもよい。これにより、部品点数を少なくすることができ、製造現場において弾性シール部材とネジ部材を組み立てる作業の手間を省くことができる。

本発明によれば、ネジ部材の締め込み量に応じて、弾性シール部材の拡径方向への変形量を増大させることができる。従って、弾性シール部材をネジ孔に押圧する押圧力を増大させて、ネジ孔の気密状態を確実に保つことができ、ネジ孔への樹脂溶液の侵入を防止できる。

次に、本発明のネジ孔封止構造の実施の形態について図面を用いて説明する。
［第１実施の形態］
図１は、本実施の形態に係わるネジ孔封止構造を説明する断面図、図２は、分解図、図３は、脱型方法を説明する図、図４は、繊維強化樹脂部材１の完成状態を示す図である。なお、説明の便宜上、図中の上方を上側、下方を下側と称するが、地面に対する上下に限定されるものではない。

繊維強化樹脂部材１は、図４にその完成状態を示すように、コア材２の上面と下面に繊維強化樹脂３が積層された積層構造を有しており、その内部にインサート部材４が一体に組み込まれて成形されている。

コア材２には、発泡コアが用いられている。発泡コアの材質は、特に限定されず、例えばポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレンの発泡体が挙げられるが、好ましくは、ポリウレタンフォームで形成されたウレタン発泡コアが用いられる。また、コア材２は、発泡コアに限定されず、例えばハニカムコアであってもよい。

繊維強化樹脂３は、繊維基材にガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維が用いられ、マトリックス樹脂に、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂が用いられている。本実施の形態では、繊維基材に予めマトリックス樹脂の樹脂溶液を含浸させたプリプレグ８（図１又は図２を参照）を加熱硬化させることによって形成されている。繊維強化樹脂３は、プリプレグ８に限定されず、例えば成形型７内に樹脂溶液を注入して繊維基材に含浸させて加熱硬化させるものであってもよい。

インサート部材４は、略円筒状の金属ブロックからなり、一対の繊維強化樹脂３の間に亘って介在されてコア材２を貫通するように一体に組み込まれている。インサート部材４は、上端部１１と下端部１２が各繊維強化樹脂３の開口部３ａからそれぞれ露出しており、軸中心に沿って予めネジ孔１３が貫通形成されて、上端部１１にネジ孔１３の挿入側開口部１１ａが形成され、下端部１２にネジ孔１３の貫通側開口部１２ａが形成されている。

ネジ孔１３は、上側であるネジ挿入側に形成された座繰り部１４と、座繰り部１４の下方に孔段差部１５を介して縮径された雌ネジ部１６とを有する。雌ネジ部１６は、第１雌ネジ部１６ａと、第１雌ネジ部１６ａよりもネジ径が小さい第２雌ネジ部１６ｂが上下に形成されている。孔段差部１５は、ネジ孔１３の軸方向に直交する方向に沿って平面状に延在してネジ挿入側に対向する段差面を有する。

上記構成を有する繊維強化樹脂部材１は、図１に示すように、ネジ部材５と弾性シール部材６を用いてネジ孔１３を封止し、ネジ孔１３の気密が保たれた状態でバキュームバック成形法により成形される。

バキュームバック成形法では、繊維強化樹脂部材１と成形型７を、図示していないシート状のバキュームバックで覆い、バキュームバック内を真空引きして成形する。なお、成形方法は、バキュームバック成形法に限定されるものではなく、ＲＩ法、ＲＴＭ成形法、Ｓ−ＲＩＭ法を利用してもよい。

ネジ部材５は、インサート部材４のネジ孔１３に螺入されて、ネジ孔１３を閉塞する形状を有する。具体的には、ネジ孔１３と略同一の長さを有しており、ネジ部材５をネジ孔１３に螺入した状態で、頭部２３の頭頂面２３ａをインサート部材４の上端部１１と面一とし且つ雄ねじ部２１の先端面２１ａをインサート部材４の下端面１２と面一とする。

ネジ部材５は、図１又は図２に示すように、ネジ孔１３内で軸方向に延在して第２雌ネジ部１６ｂに螺入される雄ネジ部２１と、雄ネジ部２１の基端で軸段差部２２を介して拡径された頭部２３を有する。頭部２３は、座繰り部１４内に没入可能な大きさを有し、頭頂面２３ａに脱着用の六角穴２３ｂが凹設されている。軸段差部２２は、ネジ部材５の軸方向に直交する方向に沿って平面状に延在してネジ部材５の先端側に対向する段差面を有する。

弾性シール部材６は、耐熱性、熱膨張性、高弾性率を有する弾性部材である、完全硬化済みのシリコーンによって構成されている。弾性シール部材６は、図１に示すように、ネジ部材５の軸段差部２２とネジ孔１３の孔段差部１５との間に介在される。

そして、ネジ部材５の締め込みによって生じた圧縮力によって、弾性シール部材６がネジ孔１３内でネジ部材５の軸方向に圧縮されて拡径方向に弾性変形し、外周面３１を座繰り部１４の内周面１４ａに押圧してネジ孔１３の気密状態を保つ構成を有する。

弾性シール部材６は、図２に示すように、ネジ部材５に別体に設けられている。弾性シール部材６は、座繰り部１４内に圧入可能な円筒形状を有しており、座繰り部１４内で、ネジ孔１３の孔段差部１５に下端面３２が当接し、インサート部材４の上端部１１と上端面３３が面一になるように構成されている。

弾性シール部材６の軸中心には、ネジ部材５の雄ネジ部２１を挿通可能な貫通孔３４が穿設されている。貫通孔３４は、その基端側が段差部３５を介して拡径されており、ネジ部材５の頭部２３を没入させて、貫通孔３４の段差部３５にネジ部材５の軸段差部２２を当接させ、ネジ部材５のねじ込みにより弾性シール部材６を座繰り部１４内に圧入する方向に移動させることができるようになっている。

ネジ部材５及び弾性シール部材６がインサート部材４のネジ孔１３に装着された状態で、インサート部材４の上端部１１と下端部１２には、ネジ孔１３の挿入側開口部１１ａと貫通側開口部１２ａを閉塞するようにシールテープ９Ａ、９Ｂが貼着される。シールテープ９Ａ、９Ｂは、例えばテフロン（登録商標）等の合成樹脂製材料をシート状に形成したものであり、貼着面には接着剤が塗布されている。

シールテープ９Ａは、座繰り部１４と弾性シール部材６との間、弾性シール部材６とネジ部材５との間、及び六角穴２３ｂの中に樹脂溶液が侵入するのを防止する。また、弾性シール部材６から油が染み出した場合に、その油が繊維強化樹脂３（プリプレグ８）に付着するのを防止する役割も有する。そして、シールテープ９Ｂは、インサート部材４の雌ネジ部１６ｂとネジ部材５の雄ネジ部２１との間に樹脂溶液が侵入するのを防止する。

繊維強化樹脂部材１を成形する場合、まず、ネジ部材５に弾性シール部材６を外嵌させて、インサート部材４のネジ孔１３に螺入する。なお、インサート部材４は、図２に示すように、予めコア材２に一体に組み込まれている。

そして、ネジ部材５の締め込みにより、ネジ部材５の軸段差部２２とネジ孔１３の孔段差部１５との間で弾性シール部材６を圧縮し、拡径方向に弾性変形させて、弾性シール部材６の外周面６ａを座繰り部１４の内周面１４ａに押圧させた状態とする。それから、インサート部材４の上端部１１と下端部１２にシールテープ９を貼着して、ネジ孔１３の挿入側開口部１１ａと貫通側開口部１２ａを閉塞する。

次いで、成形型７の成形面７ａに、下側の繊維強化樹脂３となるプリプレグ８を載せる。プリプレグ８は、開口部８ａの位置が成形面７ａに形成された位置決め孔７ｂに一致するようにセットされる。それから、プリプレグ８の上に、コア材２及びインサート部材４を載せる。コア材２及びインサート部材４は、コア材２の下端部１２を位置決め孔７ｂに挿入することによって位置決めがなされる。これにより、成形型７に対向する位置にネジ孔１３の開口部が配置される。

そして、コア材２の上に、上側の繊維強化樹脂３となるプリプレグ８を載せて、図１に示す状態とされる。プリプレグ８は、開口部８ａにインサート部材４の上端部１１を挿入することによって位置決めがなされる。そして、図示していないバキュームバックで全体を覆い、バキュームバック内を真空引きして加熱することで、成形がなされる。

そして、成形後に、ネジ部材５及び弾性シール部材６をインサート部材４から抜き取り、ネジ部材５から弾性シール部材６を取り外した後に、再びネジ部材５をインサート部材４のネジ孔１３に螺入して、図３に示すように、ネジ部材５の先端部分をインサート部材４の下端部１２から突出させて成形型７に当接させる。これにより、繊維強化樹脂部材１を成形型７から上方に離間させる方向に移動させて、離型させることができる。従って、ネジ部材５を離型用の治具として兼用することができ、繊維強化樹脂部材１を成形型７から脱型させる作業を簡単化できる。

上記したネジ孔封止構造によれば、ネジ部材５の締め込みに応じて、弾性シール部材６の拡径方向への変形量を増大させることができる。従って、弾性シール部材６の外周面３１をネジ孔１３の座繰り部１４の内周面１４ａに押圧する押圧力を増大させることができる。従って、弾性シール部材６の外周面３１をネジ孔１３の座繰り部１４の内周面１４ａに対して、より強い押圧力で押圧でき、ネジ孔１３の気密状態を確実に保つことができる。

従って、繊維強化樹脂部材１を成形する成形方法として、バキュームバック成形法等の真空引きを利用する成形方法を用いた場合でも、弾性シール部材６とネジ孔１３との間から樹脂溶液が侵入するのを確実に防止できる。

また、本実施の形態では、弾性シール部材６の外周面３１をネジ孔１３の座繰り部１４の内周面１４ａに押圧するので、座繰り部１４の軸方向に沿って広い面積に亘って押圧することができる。従って、軸段差部２２の段差面や孔段差部１５の段差面の面積が広く確保できない場合でも、ネジ孔１３の気密状態を確実に保つことができる。

また、弾性シール部材６を予め単体で作っておくことができるので、シリコーンを完全に硬化させたものを使用することができる。従って、弾性シール部材６のシリコーンから油が染み出すのを防止することができ、繊維強化樹脂３に対する油の影響を排除することができる。

また、上記構成によれば、シールテープ９Ａ、９Ｂがインサート部材４の上端部１１と下端部１２に貼着されて、ネジ孔１３の挿入側開口部１１ａと貫通側開口部１２ａが閉塞されているので、シールテープ９Ａによって、ネジ孔１３の座繰り部１４と弾性シール部材６との間、弾性シール部材６の貫通孔３４とネジ部材５の頭部２３との間、及びネジ部材５の頭部２３に設けられている六角穴２３ｂ内に、樹脂溶液が侵入するのを防ぐことができ、また、シールテープ９Ｂによってネジ孔１３の第２雌ネジ部１６ｂとネジ部材５の雄ネジ部２１との間に樹脂溶液が侵入するのを防ぐことができる。

従って、ネジ孔１３を有するインサート部材４を一体に組み込んで繊維強化樹脂部材１を成形する成形工程においてプリプレグ８から染み出した樹脂溶液がネジ孔１３内に侵入するのを防ぎ、雌ネジ部１６のネジ山が硬化樹脂によって埋められるのを防止できる。

従って、ネジ孔１３を有するインサート部材４を繊維強化樹脂部材１に一体に組み込んで成形することができ、従来のような成形後のドライ加工を省略することができ、繊維強化樹脂部材１を迅速且つ簡単に製造することができ、製造コストを低減することができる。

［第２実施の形態］
次に、本発明の第２実施の形態について図５を用いて以下に説明する。なお、上述の第１実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施の形態において特徴的なことは、弾性シール部材６をネジ部材４１に一体に設けた構成としたことである。ネジ部材４１は、図５に示すように、インサート部材４のネジ孔１３に螺入されて、ネジ孔１３を閉塞する形状を有する。

具体的には、ネジ孔１３と略同一の長さを有しており、ネジ部材４１をネジ孔１３に螺入した状態で、頭部２３の頭頂面２３ａをインサート部材４の上端部１１と面一とし且つ雄ねじ部２１の先端面２１ａをインサート部材４の下端面１２と面一とする。

ネジ部材４１は、雄ネジ部４２と、軸部４３と、頭部２３とからなる。雄ネジ部４２は、第１雌ネジ部１６ａに螺入される第１雄ネジ部４２ａと、第２雌ネジ部１６ｂに螺入される第２雄ネジ部４２ｂを有する。軸部４３は、雄ネジ部４２及び頭部２３よりも小径であり、雄ネジ部４２との間に軸段差部４４が形成され、頭部２３との間に軸段差部２２が形成されている。

軸段差部４４は、ネジ部材５の軸方向に直交する方向に沿って平面状に形成されており、ネジ部材４１の基端側に向かって対向する段差形状を有する。そして、軸段差部２２は、ネジ部材５の軸方向に直交する方向に沿って平面状に形成され、ネジ部材５の先端側に対向する段差形状を有する。

弾性シール部材６は、貫通孔３４に軸部４３及び頭部２３が挿通されて、ネジ部材４１に一体に設けられている。弾性シール部材６の下端面３２は、第１雄ネジ部４２ａよりも径方向外側に突出して、ネジ孔１３の孔段差部１５に当接している。

上記構成によれば、ネジ部材４１と弾性シール部材６とが一体に設けられているので、
部品点数を少なくすることができ、製造現場においてネジ部材４１と弾性シール部材６を組み立てる作業の手間を省くことができる。

そして、成形後、ネジ部材４１をネジ孔１３から取り外した後に、例えば第１実施の形態におけるネジ部材５をネジ孔１３に螺入することによって、ネジ部材５の先端を成形型７に当接させて、繊維強化樹脂部材１を成形型７から離間させる方向に移動させることができる。従って、繊維強化樹脂部材を成形型７から簡単に離型させることができる。

以上、本発明の第１及び第２実施の形態について図を用いて詳述したが、ネジ孔封止構造の具体的な構成は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

第１実施の形態に係わるネジ孔封止構造を説明する断面図。 第１実施の形態に係わるネジ孔封止構造を説明する分解図。 脱型方法を説明する図。 繊維強化樹脂部材の完成状態を示す図。 第２実施の形態に係わるネジ孔封止構造を説明する断面図。

符号の説明

１ 繊維強化樹脂部材
２ コア材
３ 繊維強化樹脂
４ インサート部材
５ ネジ部材
６ 弾性シール部材
７ 成形型
８ プリプレグ
９Ａ、９Ｂ シールテープ
１３ ネジ孔
１４ａ 内周面
１５ 孔段差部
２１ 雄ネジ部
２２ 軸段差部
２３ 頭部
３１ 外周面

Claims (6)

1. ネジ孔を有するインサート部材を一体に組み込んで繊維強化樹脂部材を成形する成形工程における前記ネジ孔を封止するネジ孔封止構造であって、
   前記ネジ孔にネジ部材が螺入されており、
   該ネジ部材の締め込みによって生じた圧縮力によって、弾性シール部材が前記ネジ孔内で前記ネジ部材の軸方向に圧縮されて拡径方向に変形しており、
   該弾性シール部材の変形により前記ネジ孔の気密状態が保たれていることを特徴とするネジ孔封止構造。
2. 前記ネジ孔の挿入側開口部を閉塞するように、前記インサート部材にシールテープが貼着されていることを特徴とする請求項１に記載のネジ孔封止構造。
3. 前記ネジ孔が前記インサート部材に貫通して形成されており、
   前記ネジ孔の貫通側開口部が前記繊維強化樹脂部材の成形型に対向することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のネジ孔封止構造。
4. 前記ネジ孔の貫通側開口部を閉塞するように、前記インサート部材にシールテープが貼着されていることを特徴とする請求項３に記載のネジ孔封止構造。
5. 前記弾性シール部材が前記ネジ部材に別体に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のネジ孔封止構造。
6. 前記弾性シール部材が前記ネジ部材に一体に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のネジ孔封止構造。

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