JPH09257023A - 金属複合材料製ボルト、及び金属複合材料製ナット - Google Patents
金属複合材料製ボルト、及び金属複合材料製ナットInfo
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- JPH09257023A JPH09257023A JP9314896A JP9314896A JPH09257023A JP H09257023 A JPH09257023 A JP H09257023A JP 9314896 A JP9314896 A JP 9314896A JP 9314896 A JP9314896 A JP 9314896A JP H09257023 A JPH09257023 A JP H09257023A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非磁性で、線膨張率が合成樹脂と近く、耐蝕
性、軽量化の条件を満足し得る締結具を提供する。 【解決手段】 アルミニウムからなるマトリクス２１内
にアルミナからなるウィスカ２２や粒子２３を分散埋設
しマトリクス２１の強度を増大させた金属複合材料によ
り形成され、ナットと螺合させることにより被締結物を
締結物に締結させ、磁場又は温度の変化に伴う軸力の変
動を緩和させる。
性、軽量化の条件を満足し得る締結具を提供する。 【解決手段】 アルミニウムからなるマトリクス２１内
にアルミナからなるウィスカ２２や粒子２３を分散埋設
しマトリクス２１の強度を増大させた金属複合材料によ
り形成され、ナットと螺合させることにより被締結物を
締結物に締結させ、磁場又は温度の変化に伴う軸力の変
動を緩和させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属複合材料から
なるボルト及びナットに関するものである。
なるボルト及びナットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄道や道路、又は一般産業界等に
おいては、その施設、車両、又は機器に部材や部品を締
結するためにボルトとナットが多く使用されている。こ
れらのボルトやナットの材料には、強度及び経済性の観
点から、主として鋼が用いられている。
おいては、その施設、車両、又は機器に部材や部品を締
結するためにボルトとナットが多く使用されている。こ
れらのボルトやナットの材料には、強度及び経済性の観
点から、主として鋼が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋼は強
磁性体であり、磁場が作用すると磁化され、磁場の方向
に力を受ける。このため、例えば、浮上式鉄道の地上コ
イルの締結のために鋼製ボルトを用いると、浮上式車両
の走行に悪影響を及ぼす懸念がある一方、浮上式車両の
走行のたびに所定方向等への力を繰り返し受けるため、
ボルト軸力の変動が大きく、疲労や締結力の緩み等の可
能性がある、という問題があった。
磁性体であり、磁場が作用すると磁化され、磁場の方向
に力を受ける。このため、例えば、浮上式鉄道の地上コ
イルの締結のために鋼製ボルトを用いると、浮上式車両
の走行に悪影響を及ぼす懸念がある一方、浮上式車両の
走行のたびに所定方向等への力を繰り返し受けるため、
ボルト軸力の変動が大きく、疲労や締結力の緩み等の可
能性がある、という問題があった。
【０００４】また、浮上式鉄道の地上コイルはプラスチ
ックの封止体内に納められている。鋼の線膨張率とプラ
スチックの線膨張率は異なっているため、環境温度の変
化に伴い膨張量の差から歪みが生じ、これが応力とな
り、結果的にボルト軸力の大きな変動となって現れる、
という問題もあった。
ックの封止体内に納められている。鋼の線膨張率とプラ
スチックの線膨張率は異なっているため、環境温度の変
化に伴い膨張量の差から歪みが生じ、これが応力とな
り、結果的にボルト軸力の大きな変動となって現れる、
という問題もあった。
【０００５】また、鋼は水や化学成分により腐食する
が、耐蝕性が要求される締結条件の環境も多い。さら
に、鋼と同等の強度を有するという条件を満足するなら
ば、鋼より軽量であるというメリットは非常に大きい。
が、耐蝕性が要求される締結条件の環境も多い。さら
に、鋼と同等の強度を有するという条件を満足するなら
ば、鋼より軽量であるというメリットは非常に大きい。
【０００６】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、非
磁性で、線膨張率が合成樹脂と近く、耐蝕性、軽量化の
条件を満足し得る締結具を提供することにある。
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、非
磁性で、線膨張率が合成樹脂と近く、耐蝕性、軽量化の
条件を満足し得る締結具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第１の金属複合材料製ボルトは、非磁
性金属からなる第１の母材内に第１の強化部材を埋設し
て前記第１の母材の強度を増大させた第１の金属複合材
料により形成され、ナットと螺合させることにより被締
結物を締結物にに締結させ、磁場又は温度の変化に伴う
軸力の変動を緩和させるように構成した金属複合材料製
ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボルトの軸部内に
おける前記第１の強化部材は、三次元的に分散配置され
た複数の短繊維であることを特徴とする。
め、本発明に係る第１の金属複合材料製ボルトは、非磁
性金属からなる第１の母材内に第１の強化部材を埋設し
て前記第１の母材の強度を増大させた第１の金属複合材
料により形成され、ナットと螺合させることにより被締
結物を締結物にに締結させ、磁場又は温度の変化に伴う
軸力の変動を緩和させるように構成した金属複合材料製
ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボルトの軸部内に
おける前記第１の強化部材は、三次元的に分散配置され
た複数の短繊維であることを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る第２の金属複合材料製
ボルトは、非磁性金属からなる第１の母材内に第１の強
化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させた第
１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合させる
ことにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又は温
度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成した
金属複合材料製ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボ
ルトの軸部内における前記第１の強化部材は、前記金属
複合材料製ボルトの軸方向に沿うように配設された複数
本の長繊維であることを特徴とする。
ボルトは、非磁性金属からなる第１の母材内に第１の強
化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させた第
１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合させる
ことにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又は温
度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成した
金属複合材料製ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボ
ルトの軸部内における前記第１の強化部材は、前記金属
複合材料製ボルトの軸方向に沿うように配設された複数
本の長繊維であることを特徴とする。
【０００９】また、本発明に係る第３の金属複合材料製
ボルトは、非磁性金属からなる第１の母材内に第１の強
化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させた第
１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合させる
ことにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又は温
度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成した
金属複合材料製ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボ
ルトの軸部内における前記第１の強化部材は、複数本の
長繊維が略ロープ状に編まれ前記金属複合材料製ボルト
の軸方向に沿うように配設されたものであることを特徴
とする。
ボルトは、非磁性金属からなる第１の母材内に第１の強
化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させた第
１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合させる
ことにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又は温
度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成した
金属複合材料製ボルトにおいて、前記金属複合材料製ボ
ルトの軸部内における前記第１の強化部材は、複数本の
長繊維が略ロープ状に編まれ前記金属複合材料製ボルト
の軸方向に沿うように配設されたものであることを特徴
とする。
【００１０】上記金属複合材料製ボルトにおいては、好
ましくは、金属複合材料製ボルトの頭部内における前記
第１の強化部材は、三次元的に分散配置された複数の短
繊維とする。
ましくは、金属複合材料製ボルトの頭部内における前記
第１の強化部材は、三次元的に分散配置された複数の短
繊維とする。
【００１１】また、好ましくは、金属複合材料製ボルト
の頭部内における前記第１の強化部材は、長繊維が帯状
に整列されて形成された強化テープどうしが略市松状に
編み込まれて形成され前記金属複合材料製ボルトの軸方
向に積層配置された複数枚の強化クロスとする。
の頭部内における前記第１の強化部材は、長繊維が帯状
に整列されて形成された強化テープどうしが略市松状に
編み込まれて形成され前記金属複合材料製ボルトの軸方
向に積層配置された複数枚の強化クロスとする。
【００１２】また、好ましくは、金属複合材料製ボルト
の内部における前記第１の母材内には粒子状の補助強化
部材が複数個三次元的に分散配置される。
の内部における前記第１の母材内には粒子状の補助強化
部材が複数個三次元的に分散配置される。
【００１３】また、好ましくは、前記第１の母材はアル
ミニウムであり、前記短繊維又は長繊維はアルミナ又は
ＳiＣ 若しくはＳiＮ からなる繊維又はこれらの繊維の
組合わせを含み、かつ前記補助強化部材はアルミナ，Ｓ
iＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ3 のうちのいずれか一つからな
る粒子又はこれらの粒子の組合わせを含む。
ミニウムであり、前記短繊維又は長繊維はアルミナ又は
ＳiＣ 若しくはＳiＮ からなる繊維又はこれらの繊維の
組合わせを含み、かつ前記補助強化部材はアルミナ，Ｓ
iＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ3 のうちのいずれか一つからな
る粒子又はこれらの粒子の組合わせを含む。
【００１４】また、本発明に係る第１の金属複合材料製
ナットは、非磁性金属からなる第２の母材内に第２の強
化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させた第
２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合させる
ことにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は温度
の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させるよう
に構成した金属複合材料製ナットにおいて、前記金属複
合材料製ナットの内部における前記第２の強化部材は、
三次元的に分散配置された複数の短繊維であることを特
徴とする。
ナットは、非磁性金属からなる第２の母材内に第２の強
化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させた第
２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合させる
ことにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は温度
の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させるよう
に構成した金属複合材料製ナットにおいて、前記金属複
合材料製ナットの内部における前記第２の強化部材は、
三次元的に分散配置された複数の短繊維であることを特
徴とする。
【００１５】また、本発明に係る第２の金属複合材料製
ナットは、非磁性金属からなる第２の母材内に第２の強
化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させた第
２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合させる
ことにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は温度
の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させるよう
に構成した金属複合材料製ナットにおいて、前記金属複
合材料製ナットの内部における前記第２の強化部材は、
長繊維が帯状に整列されて形成された強化テープどうし
が略市松状に編み込まれて形成され前記金属複合材料製
ナットの軸方向に積層配置された複数枚の強化クロスで
あることを特徴とする。
ナットは、非磁性金属からなる第２の母材内に第２の強
化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させた第
２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合させる
ことにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は温度
の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させるよう
に構成した金属複合材料製ナットにおいて、前記金属複
合材料製ナットの内部における前記第２の強化部材は、
長繊維が帯状に整列されて形成された強化テープどうし
が略市松状に編み込まれて形成され前記金属複合材料製
ナットの軸方向に積層配置された複数枚の強化クロスで
あることを特徴とする。
【００１６】上記金属複合材料製ナットにおいては、好
ましくは、金属複合材料製ナットの内部における前記第
２の母材内には粒子状の補助強化部材が複数個三次元的
に分散配置される。
ましくは、金属複合材料製ナットの内部における前記第
２の母材内には粒子状の補助強化部材が複数個三次元的
に分散配置される。
【００１７】また、好ましくは、前記第２の母材はアル
ミニウムであり、前記短繊維又は長繊維はアルミナ又は
ＳiＣ 若しくはＳiＮ からなる繊維又はこれらの繊維の
組合わせを含み、かつ前記補助強化部材はアルミナ，Ｓ
iＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ3 のうちのいずれか一つからな
る粒子又はこれらの粒子の組合わせを含む。
ミニウムであり、前記短繊維又は長繊維はアルミナ又は
ＳiＣ 若しくはＳiＮ からなる繊維又はこれらの繊維の
組合わせを含み、かつ前記補助強化部材はアルミナ，Ｓ
iＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ3 のうちのいずれか一つからな
る粒子又はこれらの粒子の組合わせを含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明に係る金属複合材料製ボル
トの一実施形態であるボルトの構成を示した図であり、
図１（Ａ）はボルトの一部欠截側面図を、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）に示すボルトの頭部の一部欠截正面図を、図
１（Ｃ）はボルト内部の構成を示す拡大図を、それぞれ
示している。
トの一実施形態であるボルトの構成を示した図であり、
図１（Ａ）はボルトの一部欠截側面図を、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）に示すボルトの頭部の一部欠截正面図を、図
１（Ｃ）はボルト内部の構成を示す拡大図を、それぞれ
示している。
【００２０】図１（Ａ），図１（Ｂ）に示すように、こ
のボルト１０は、頭部１１と軸部１２を有して構成され
ている。頭部１１は、高さの低い略六角柱状に形成され
ている。頭部１１には軸部１２が一体的に接合されてい
る。また、軸部１２は、頭部１１の背面に同軸となるよ
うに固定された円柱状部１４と、円柱状部１４に接続す
る雄ネジ部１３を有している。
のボルト１０は、頭部１１と軸部１２を有して構成され
ている。頭部１１は、高さの低い略六角柱状に形成され
ている。頭部１１には軸部１２が一体的に接合されてい
る。また、軸部１２は、頭部１１の背面に同軸となるよ
うに固定された円柱状部１４と、円柱状部１４に接続す
る雄ネジ部１３を有している。
【００２１】上記した軸部１２の内部の構造は、図１
（Ａ）の下半部、及び図１（Ｂ）の右半部中央に示すよ
うに、母材であるマトリクス２１の中に複数の短繊維２
２と複数の粒子２３がボルトの全体にわたって三次元的
に分散配置されている。マトリクス２１の材料として
は、アルミニウムが用いられている。
（Ａ）の下半部、及び図１（Ｂ）の右半部中央に示すよ
うに、母材であるマトリクス２１の中に複数の短繊維２
２と複数の粒子２３がボルトの全体にわたって三次元的
に分散配置されている。マトリクス２１の材料として
は、アルミニウムが用いられている。
【００２２】さらに詳細には、図１（Ｃ）に示すよう
に、各短繊維２２は、マトリクス２１内部において、各
繊維の方向がランダムとなるように分散配置されてい
る。マトリクス２１に対する短繊維２２の体積比率は、
７〜４０パーセント程度である。
に、各短繊維２２は、マトリクス２１内部において、各
繊維の方向がランダムとなるように分散配置されてい
る。マトリクス２１に対する短繊維２２の体積比率は、
７〜４０パーセント程度である。
【００２３】各短繊維２２の径は数μｍ程度であり、長
さは数百μｍ程度である。短繊維２２の材料としては、
アルミナ（Ａl2Ｏ3 とＳiＯ2の混合物）が用いられてい
る。アルミナ中におけるＳiＯ2の混合比率は、約３０％
程度である。
さは数百μｍ程度である。短繊維２２の材料としては、
アルミナ（Ａl2Ｏ3 とＳiＯ2の混合物）が用いられてい
る。アルミナ中におけるＳiＯ2の混合比率は、約３０％
程度である。
【００２４】また、各粒子２３は、図１（Ｃ）に示すよ
うに、マトリクス２１内部において、ランダムに分散配
置されている。マトリクス２１に対する粒子２３の体積
比率は、上記した短繊維の体積比率と同程度でもよい
し、あるいはそれよりも多くてもよい。
うに、マトリクス２１内部において、ランダムに分散配
置されている。マトリクス２１に対する粒子２３の体積
比率は、上記した短繊維の体積比率と同程度でもよい
し、あるいはそれよりも多くてもよい。
【００２５】各粒子２３の径は、数μｍ程度である。こ
れらの粒子２３も、短繊維２２と同様に、アルミナ（Ａ
l2Ｏ3 とＳiＯ2の混合物）から生成されている。アルミ
ナ中におけるＳiＯ2の混合比率は、上記と同様、約３０
％程度である。
れらの粒子２３も、短繊維２２と同様に、アルミナ（Ａ
l2Ｏ3 とＳiＯ2の混合物）から生成されている。アルミ
ナ中におけるＳiＯ2の混合比率は、上記と同様、約３０
％程度である。
【００２６】上記のようにして形成された材料は、金属
複合材料（ＭＭＣ：Metal Matrix CComposite） と呼ば
れ、金属母材中に埋設される強化材が繊維の場合にはＦ
ＲＭ（Fiber Reinforced Metal）と呼ばれる。これらの
金属複合材料は、母材の強度を大幅に増大させる。一般
に、繊維を強化材として分散させた場合には、母材の引
張強さが増大され、粒子を強化材として分散させた場合
には、母材の圧縮強さや硬度が増大される。
複合材料（ＭＭＣ：Metal Matrix CComposite） と呼ば
れ、金属母材中に埋設される強化材が繊維の場合にはＦ
ＲＭ（Fiber Reinforced Metal）と呼ばれる。これらの
金属複合材料は、母材の強度を大幅に増大させる。一般
に、繊維を強化材として分散させた場合には、母材の引
張強さが増大され、粒子を強化材として分散させた場合
には、母材の圧縮強さや硬度が増大される。
【００２７】本実施形態の場合は、短繊維２２を主たる
強化材とし、粒子２３を補助的な強化材又は充填材とし
て分散させ、ほぼ等方性な金属複合材料となるように構
成したものであり、ボルトの軸部に作用する引張応力、
及びボルト頭部に作用するねじりや圧縮等の複雑な応力
のいずれに対しても効果的に対応できる。
強化材とし、粒子２３を補助的な強化材又は充填材とし
て分散させ、ほぼ等方性な金属複合材料となるように構
成したものであり、ボルトの軸部に作用する引張応力、
及びボルト頭部に作用するねじりや圧縮等の複雑な応力
のいずれに対しても効果的に対応できる。
【００２８】次に、上記したボルト１０の形成方法につ
いてその概要を説明する。基本的には、溶融したアルミ
ニウム内に上記の短繊維２２と粒子２３を均一に分散さ
せて混合させ硬化させればよい。しかしながら、短繊維
２２は径が細く短い繊維であり、粒子２３の径も小さ
い。このため、短繊維どうしがからまりあったり、粒子
が団子状になり不均一になりやすい。このような状態と
なると、逆に応力集中を促進する結果となる。
いてその概要を説明する。基本的には、溶融したアルミ
ニウム内に上記の短繊維２２と粒子２３を均一に分散さ
せて混合させ硬化させればよい。しかしながら、短繊維
２２は径が細く短い繊維であり、粒子２３の径も小さ
い。このため、短繊維どうしがからまりあったり、粒子
が団子状になり不均一になりやすい。このような状態と
なると、逆に応力集中を促進する結果となる。
【００２９】このため、アルミニウム中に短繊維２２と
粒子２３を均一に分散混合させる方法として、例えば、
アルミニウム粉末と短繊維及び粒子を常温で混合した後
にホットプレスで成形し、熱間押出し加工等を行ってボ
ルト用の棒状素材等を形成する「粉末冶金法」が行われ
る。次に、この棒状素材から、略六角柱状のボルト頭部
１１と軸部１２を削り出し、最後に、旋盤等を用いて軸
部１２の先端に雄ネジ部１３を切削し、ボルト１１を形
成する。
粒子２３を均一に分散混合させる方法として、例えば、
アルミニウム粉末と短繊維及び粒子を常温で混合した後
にホットプレスで成形し、熱間押出し加工等を行ってボ
ルト用の棒状素材等を形成する「粉末冶金法」が行われ
る。次に、この棒状素材から、略六角柱状のボルト頭部
１１と軸部１２を削り出し、最後に、旋盤等を用いて軸
部１２の先端に雄ネジ部１３を切削し、ボルト１１を形
成する。
【００３０】上記のボルト形成方法は一例であり、他の
方法によってもボルトを形成可能である。例えば、上記
の粉末冶金法において、金型成形によってボルトを形成
するようにしてもよい。
方法によってもボルトを形成可能である。例えば、上記
の粉末冶金法において、金型成形によってボルトを形成
するようにしてもよい。
【００３１】あるいは、短繊維及び粒子をあらかじめ目
的のボルト形状に軽く成形したプリフォームを作成し、
プリフォーム内の短繊維又は粒子の隙間に溶融アルミニ
ウムを圧入・含浸させる「高圧鋳造法」などを用いても
よい。
的のボルト形状に軽く成形したプリフォームを作成し、
プリフォーム内の短繊維又は粒子の隙間に溶融アルミニ
ウムを圧入・含浸させる「高圧鋳造法」などを用いても
よい。
【００３２】さらに、溶融アルミニウム中で酸素と反応
をさせ、溶融アルミニウム中にＡl2Ｏ3 の粒子をその場
で生成させて分散させるという方法も可能である。
をさせ、溶融アルミニウム中にＡl2Ｏ3 の粒子をその場
で生成させて分散させるという方法も可能である。
【００３３】また、上記と同様にして、金属複合材料に
より、中央に貫通孔が開設された略六角柱状の部材を形
成した後、旋盤等を用いて貫通孔の内壁に雌ネジを切削
すれば、ナット（図示せず）を形成することができる。
より、中央に貫通孔が開設された略六角柱状の部材を形
成した後、旋盤等を用いて貫通孔の内壁に雌ネジを切削
すれば、ナット（図示せず）を形成することができる。
【００３４】上記のようにして形成した金属複合材料の
線膨張率は、一般に母材単独の場合よりも低くなる。こ
のため、金属複合材料製のボルトやナットにより部材等
を締結した場合のボルト軸力は、昼夜の気温変動に伴い
変動はするが、軸力の変動の大きさは、鋼製ボルトの変
動値よりも低く押えられると予想され、温度変化に伴う
ボルト軸力の変動を緩和する効果を有すると考えられ
る。
線膨張率は、一般に母材単独の場合よりも低くなる。こ
のため、金属複合材料製のボルトやナットにより部材等
を締結した場合のボルト軸力は、昼夜の気温変動に伴い
変動はするが、軸力の変動の大きさは、鋼製ボルトの変
動値よりも低く押えられると予想され、温度変化に伴う
ボルト軸力の変動を緩和する効果を有すると考えられ
る。
【００３５】また、上記した金属複合材料は、アルミニ
ウムのマトリクス中にアルミナの短繊維及び粒子を分散
させたものであり、非磁性体であるため、浮上式車両の
走行等に悪影響を及ぼすことはなく、かつ浮上式車両の
走行によりボルト近傍に高い磁場変動が発生してもボル
ト軸力が変動するような大きな力を受けることはない。
さらに、この金属複合材料は耐蝕性を有し、かつ軽量で
あるという、締結具としての上述の条件をすべて具備し
ている。
ウムのマトリクス中にアルミナの短繊維及び粒子を分散
させたものであり、非磁性体であるため、浮上式車両の
走行等に悪影響を及ぼすことはなく、かつ浮上式車両の
走行によりボルト近傍に高い磁場変動が発生してもボル
ト軸力が変動するような大きな力を受けることはない。
さらに、この金属複合材料は耐蝕性を有し、かつ軽量で
あるという、締結具としての上述の条件をすべて具備し
ている。
【００３６】上記した実施形態において、マトリクス２
１は第１の母材に相当し、短繊維２２は第１の強化部材
に相当している。また、粒子２３は補助強化部材に相当
している。
１は第１の母材に相当し、短繊維２２は第１の強化部材
に相当している。また、粒子２３は補助強化部材に相当
している。
【００３７】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
【００３８】例えば、上記した実施形態においては、複
数の短繊維と粒子を三次元的に分散配置させて母材に埋
設した金属複合材料製のボルト又ナットについて説明し
たが、本発明はこれには限定されず、他の構造であって
もよく、例えば、短繊維のかわりに「ウィスカ（猫ひげ
状結晶）」を用いたもの、ボルト軸部内の軸方向に長繊
維を配設して母材に埋設したもの、ボルト頭部内に強化
クロスを積層し母材に埋設したもの、ボルト軸部内の軸
方向に長繊維を編んだロープ状部材を配設して母材に埋
設したもの、あるいは、ナット内に強化クロスを積層し
母材に埋設したもの、ボルトやナット内に複数の短繊維
のみを三次元的に分散配置させて母材に埋設したものな
どであってもよいし、強化クロスの場合も、短繊維によ
り不織布状に形成したものであってもよいし、織布状の
織り方が平織のほか、綾織、朱子織等であってもよい。
また、上記の繊維部材の間に粒子を三次元的に分散配置
させて母材に埋設し補助強化部材としてもよい。要は、
非磁性金属からなる母材内に強化部材を埋設して母材の
強度を増大させるようにした金属複合材料により形成さ
れたボルト又はナットであればどのようなものであって
もよい。
数の短繊維と粒子を三次元的に分散配置させて母材に埋
設した金属複合材料製のボルト又ナットについて説明し
たが、本発明はこれには限定されず、他の構造であって
もよく、例えば、短繊維のかわりに「ウィスカ（猫ひげ
状結晶）」を用いたもの、ボルト軸部内の軸方向に長繊
維を配設して母材に埋設したもの、ボルト頭部内に強化
クロスを積層し母材に埋設したもの、ボルト軸部内の軸
方向に長繊維を編んだロープ状部材を配設して母材に埋
設したもの、あるいは、ナット内に強化クロスを積層し
母材に埋設したもの、ボルトやナット内に複数の短繊維
のみを三次元的に分散配置させて母材に埋設したものな
どであってもよいし、強化クロスの場合も、短繊維によ
り不織布状に形成したものであってもよいし、織布状の
織り方が平織のほか、綾織、朱子織等であってもよい。
また、上記の繊維部材の間に粒子を三次元的に分散配置
させて母材に埋設し補助強化部材としてもよい。要は、
非磁性金属からなる母材内に強化部材を埋設して母材の
強度を増大させるようにした金属複合材料により形成さ
れたボルト又はナットであればどのようなものであって
もよい。
【００３９】また、上記各実施形態においては、母材と
してアルミニウムを、強化部材や補助強化部材としてア
ルミナの短繊維や粒子を用いた例について説明したが、
本発明はこれには限定されず、他の母材、強化部材、又
は補助強化部材により構成してもよい。例えば、長繊維
や短繊維としては、チタン（Ｔi ）やタングステン
（Ｗ）等の金属繊維、炭素繊維、ボロン（Ｂ）繊維、ア
ルミナ繊維、ＳiＣ 等の炭化物やＳiＮ 等の窒化物を含
むセラミックスの繊維、チラノ繊維（Ｓi −Ｔi −Ｃ−
Ｏ）などを用いてもよい。また、ウィスカとしては、ア
ルミナのウィスカ、ＳiＣ 等の炭化物やＳiＮ 等の窒化
物を含むセラミックスのウィスカ、あるいは炭素（Ｃ）
のウィスカなどを用いてもよい。また、粒子としては、
チタン（Ｔi）やタングステン（Ｗ）等の金属粒子、ト
リア（ＴhＯ2）、マグネシア（ＭgＯ）、ベリリア（Ｂe
Ｏ ）等の他の金属酸化物の粒子、ＳiＣ やＡl4Ｃ3 等
の炭化物やＳiＮ 等の窒化物あるいはＹ2Ｏ3やＳiＯ2等
の酸化物を含むセラミックスの粒子等を用いてもよい。
また、これらの長繊維、短繊維、ウィスカ、粒子等を組
み合わせたものであってもよい。
してアルミニウムを、強化部材や補助強化部材としてア
ルミナの短繊維や粒子を用いた例について説明したが、
本発明はこれには限定されず、他の母材、強化部材、又
は補助強化部材により構成してもよい。例えば、長繊維
や短繊維としては、チタン（Ｔi ）やタングステン
（Ｗ）等の金属繊維、炭素繊維、ボロン（Ｂ）繊維、ア
ルミナ繊維、ＳiＣ 等の炭化物やＳiＮ 等の窒化物を含
むセラミックスの繊維、チラノ繊維（Ｓi −Ｔi −Ｃ−
Ｏ）などを用いてもよい。また、ウィスカとしては、ア
ルミナのウィスカ、ＳiＣ 等の炭化物やＳiＮ 等の窒化
物を含むセラミックスのウィスカ、あるいは炭素（Ｃ）
のウィスカなどを用いてもよい。また、粒子としては、
チタン（Ｔi）やタングステン（Ｗ）等の金属粒子、ト
リア（ＴhＯ2）、マグネシア（ＭgＯ）、ベリリア（Ｂe
Ｏ ）等の他の金属酸化物の粒子、ＳiＣ やＡl4Ｃ3 等
の炭化物やＳiＮ 等の窒化物あるいはＹ2Ｏ3やＳiＯ2等
の酸化物を含むセラミックスの粒子等を用いてもよい。
また、これらの長繊維、短繊維、ウィスカ、粒子等を組
み合わせたものであってもよい。
【００４０】また、上記各実施形態においては、ボルト
やナットにより締結する被締結物や締結物の一例として
浮上式鉄道に関する施設や部材等を例に挙げて説明した
が、本発明はこれには限定されず、一般の施設、車両、
船舶、航空機、機械又は器具等の部材又は部品等の締結
に広く適用可能である。
やナットにより締結する被締結物や締結物の一例として
浮上式鉄道に関する施設や部材等を例に挙げて説明した
が、本発明はこれには限定されず、一般の施設、車両、
船舶、航空機、機械又は器具等の部材又は部品等の締結
に広く適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボルトやナットが、非磁性金属からなる母材内に強化部
材を埋設した金属複合材料により形成されているので、
被締結物を締結物に強固に締結させることができるとと
もに、磁場又は温度の変化に伴うボルト軸力の変動を緩
和させることができる。また、非磁性、耐蝕性、軽量性
という利点も併せて有している。
ボルトやナットが、非磁性金属からなる母材内に強化部
材を埋設した金属複合材料により形成されているので、
被締結物を締結物に強固に締結させることができるとと
もに、磁場又は温度の変化に伴うボルト軸力の変動を緩
和させることができる。また、非磁性、耐蝕性、軽量性
という利点も併せて有している。
【図１】本発明の一実施形態であるボルトの構成を示す
図であり、図１（Ａ）はボルトの一部欠截側面図を、図
１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すボルトの頭部の一部欠截正
面図を、図１（Ｃ）はボルト内部の構成を示す拡大図
を、それぞれ示している。
図であり、図１（Ａ）はボルトの一部欠截側面図を、図
１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すボルトの頭部の一部欠截正
面図を、図１（Ｃ）はボルト内部の構成を示す拡大図
を、それぞれ示している。
１０ ボルト １１ 頭部 １２ 軸部 １３ 雄ネジ部 １４ 円柱状部 ２１ マトリクス ２２ 短繊維 ２３ 粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御船 直人 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 小池 敦 新潟県上越市福田町１番地 三菱化学株式 会社直江津事業所内
Claims (11)
- 【請求項１】 非磁性金属からなる第１の母材内に第１
の強化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させ
た第１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合さ
せることにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又
は温度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成
した金属複合材料製ボルトにおいて、 前記金属複合材料製ボルトの軸部内における前記第１の
強化部材は、三次元的に分散配置された複数の短繊維で
あることを特徴とする金属複合材料製ボルト。 - 【請求項２】 非磁性金属からなる第１の母材内に第１
の強化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させ
た第１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合さ
せることにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又
は温度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成
した金属複合材料製ボルトにおいて、 前記金属複合材料製ボルトの軸部内における前記第１の
強化部材は、前記金属複合材料製ボルトの軸方向に沿う
ように配設された複数本の長繊維であることを特徴とす
る金属複合材料製ボルト。 - 【請求項３】 非磁性金属からなる第１の母材内に第１
の強化部材を埋設して前記第１の母材の強度を増大させ
た第１の金属複合材料により形成され、ナットと螺合さ
せることにより被締結物を締結物にに締結させ、磁場又
は温度の変化に伴う軸力の変動を緩和させるように構成
した金属複合材料製ボルトにおいて、 前記金属複合材料製ボルトの軸部内における前記第１の
強化部材は、複数本の長繊維が略ロープ状に編まれ前記
金属複合材料製ボルトの軸方向に沿うように配設された
ものであることを特徴とする金属複合材料製ボルト。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のうちのいずれ
か１項に記載の金属複合材料製ボルトの頭部内における
前記第１の強化部材は、三次元的に分散配置された複数
の短繊維であることを特徴とする金属複合材料製ボル
ト。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のうちのいずれ
か１項に記載の金属複合材料製ボルトの頭部内における
前記第１の強化部材は、長繊維が帯状に整列されて形成
された強化テープどうしが略市松状に編み込まれて形成
され前記金属複合材料製ボルトの軸方向に積層配置され
た複数枚の強化クロスであることを特徴とする繊維強化
樹脂材料製ボルト。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のうちのいずれ
か１項に記載の金属複合材料製ボルトの内部における前
記第１の母材内には粒子状の補助強化部材が複数個三次
元的に分散配置されることを特徴とする金属複合材料製
ボルト。 - 【請求項７】 請求項６記載の金属複合材料製ボルトに
おいて、前記第１の母材はアルミニウムであり、前記短
繊維又は長繊維はアルミナ又はＳiＣ 若しくはＳiＮ か
らなる繊維又はこれらの繊維の組合わせを含み、かつ前
記補助強化部材はアルミナ，ＳiＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ
3 のうちのいずれか一つからなる粒子又はこれらの粒子
の組合わせを含むことを特徴とする金属複合材料製ボル
ト。 - 【請求項８】 非磁性金属からなる第２の母材内に第２
の強化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させ
た第２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合さ
せることにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は
温度の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させる
ように構成した金属複合材料製ナットにおいて、 前記金属複合材料製ナットの内部における前記第２の強
化部材は、三次元的に分散配置された複数の短繊維であ
ることを特徴とする金属複合材料製ナット。 - 【請求項９】 非磁性金属からなる第２の母材内に第２
の強化部材を埋設して前記第２の母材の強度を増大させ
た第２の金属複合材料により形成され、ボルトに螺合さ
せることにより被締結物を締結物に締結させ、磁場又は
温度の変化に伴う前記ボルトの軸力の変動を緩和させる
ように構成した金属複合材料製ナットにおいて、 前記金属複合材料製ナットの内部における前記第２の強
化部材は、長繊維が帯状に整列されて形成された強化テ
ープどうしが略市松状に編み込まれて形成され前記金属
複合材料製ナットの軸方向に積層配置された複数枚の強
化クロスであることを特徴とする金属複合材料製ナッ
ト。 - 【請求項１０】 請求項８記載の金属複合材料製ナット
の内部における前記第２の母材内には粒子状の補助強化
部材が複数個三次元的に分散配置されることを特徴とす
る金属複合材料製ナット。 - 【請求項１１】 請求項８ないし請求項１０のうちのい
ずれか１項に記載の金属複合材料製ナットにおいて、前
記第２の母材はアルミニウムであり、前記短繊維又は長
繊維はアルミナ又はＳiＣ 若しくはＳiＮ からなる繊維
又はこれらの繊維の組合わせを含み、かつ前記補助強化
部材はアルミナ，ＳiＣ ，ＳiＮ 及びＡl4Ｃ3 のうちの
いずれか一つからなる粒子又はこれらの粒子の組合わせ
を含むことを特徴とする金属複合材料製ナット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314896A JPH09257023A (ja) | 1996-03-24 | 1996-03-24 | 金属複合材料製ボルト、及び金属複合材料製ナット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314896A JPH09257023A (ja) | 1996-03-24 | 1996-03-24 | 金属複合材料製ボルト、及び金属複合材料製ナット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257023A true JPH09257023A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14074458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9314896A Pending JPH09257023A (ja) | 1996-03-24 | 1996-03-24 | 金属複合材料製ボルト、及び金属複合材料製ナット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257023A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006187947A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | プリフォームの製造方法、繊維強化複合材料の製造方法、プリフォーム及びこれを用いた繊維強化複合材料 |
| JP2008023531A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Kobe Steel Ltd | ボルトの製造方法、ボルト、ボルト用の形材、ボルト用の形材の成形装置及びボルト用の形材の成形方法 |
| JP2017106620A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-06-15 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ウィスカ強化高破壊靱性セラミックねじファスナ |
| JP2018021640A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 樹脂部品のボルト締結構造 |
-
1996
- 1996-03-24 JP JP9314896A patent/JPH09257023A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006187947A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | プリフォームの製造方法、繊維強化複合材料の製造方法、プリフォーム及びこれを用いた繊維強化複合材料 |
| JP4664081B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2011-04-06 | 日産自動車株式会社 | プリフォームの製造方法、繊維強化複合材料の製造方法、プリフォーム及びこれを用いた繊維強化複合材料 |
| JP2008023531A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Kobe Steel Ltd | ボルトの製造方法、ボルト、ボルト用の形材、ボルト用の形材の成形装置及びボルト用の形材の成形方法 |
| JP2017106620A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-06-15 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ウィスカ強化高破壊靱性セラミックねじファスナ |
| JP2018021640A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 樹脂部品のボルト締結構造 |
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