[发明专利]具有由碳纤维强化复合材料构成的螺纹牙的螺纹筒的制造方法

说明书

本发明提供一种具有由强度优异的碳纤维强化复合材料构成的螺纹牙的构件。该构件形成为如下结构：在纵截面处，在至少两个螺纹牙的范围内沿轴向延伸的碳纤维以沿着至少两个螺纹牙的纵截面处的表面形状的方式呈锯齿状埋入至少两个螺纹牙内。优选地，构件是螺母，通过将上述结构埋入螺母的内螺纹的螺纹牙内，能够提供轻量并且强度优异的螺母。

技术领域

本发明涉及具有由碳纤维强化塑料、碳纤维强化碳复合材料等碳纤维强化复合材料构成的螺纹牙的构件，例如涉及碳纤维强化塑料制螺母。

背景技术

在外周面形成有螺纹牙的螺栓以及在内周面形成有螺纹牙的螺母在多种多样的结构物中被用于紧固连结用途。在要求强度以及耐久性的用途下，使用不锈钢等金属制的螺栓、螺母。

金属制的螺栓、螺母由于重量比较大，因此在要求轻量化的用途并且对强度以及耐久性要求水平低的用途下，使用塑料制的螺栓、螺母。

近年来，碳纤维强化复合材料作为轻量并且还具有与金属同等的强度的原料而受到关注，也进行了对具有螺纹牙的螺栓、螺母等构件的应用研究，并在下述的专利文献1～4中公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-254266号公报

专利文献2：日本特开2001-289226号公报

专利文献3：日本特开2016-88073号公报

专利文献4：日本特开2017-67129号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述专利文献1的图1所例示的螺栓像该文献的第0025～0027段所记载的那样，对将多根长碳纤维以沿轴向并齐的状态埋入基质(matrix)内而成的轴部原料进行加热固化，然后使用车床等对轴部外周车削加工出螺纹牙而成。因此，在轴向上相邻的螺纹牙内的碳纤维由于车削而断开，导致在向螺纹牙作用轴向应力时，螺纹牙容易受到破坏。

另外，在专利文献1的第0028段中还公开了如下方法：准备预先使基质浸渍到与螺栓轴部相同长度的强化纤维而成的材料，将它们捆扎成圆棒状，并于在内表面形成有外螺纹的砂箱之中进行加热压缩，从而形成螺栓轴部。然而，如果由该制造方法形成螺栓轴部，则如图11所示，在利用砂箱向径向内侧压缩时，只有基质向外周侧渗出，因此在螺纹牙内不存在强化纤维，螺纹牙不会被加强。因此，在向螺纹牙作用轴向应力时，螺纹牙依然容易受到破坏。

专利文献2公开了如下方法：层叠多张向碳纤维的平纹织物涂覆酚醛树脂而成的预浸料件(Prepreg)，并经由加热压缩工序以及烧成工序而成形出2D的C/C件，并对该C/C件施以螺纹加工，从而制造出全螺纹螺栓。在该制造方法中，也通过对C/C件的外周面进行机械加工而成形出螺纹牙，因此，由于通过机械加工而被切除，从而在轴向上相邻的螺纹牙内部的碳纤维断开。

专利文献3公开了如下方法：使用含有短碳纤维或者长碳纤维的颗粒作为原材料而注射成形出圆棒，并在该圆棒的外周面或者内周面车削加工出螺纹牙，从而制造出螺栓或者螺母。在该制造方法中，也可以认为在轴向上相邻的螺纹牙内部的碳纤维由于车削而断开。

专利文献4公开了沿着螺纹槽将碳纤维卷绕成螺旋状的碳纤维强化塑料制的螺栓以及螺母。在该螺栓以及螺母中，作用于螺纹牙的、较大的轴向应力的方向与碳纤维的纤维方向大致正交，因此无法通过碳纤维来加强螺纹牙。

本发明的目的在于，提出一种能够通过碳纤维来加强螺纹牙的新型碳纤维的埋入结构，由此飞跃性改善至少螺纹牙由碳纤维强化复合材料构成的螺母以及螺栓的强度。

用于解决课题的方案

本发明为了达成上述目的而采取了以下的技术手段。