JP6198760B2 - 締結方法、締結部材の製造方法及び締結部材 - Google Patents

Description

本発明は、締結部材を用いる締結方法、締結部材の製造方法及び締結部材に関する。

特許文献１では、防錆性能及び耐久性に富み、且つ被締結部材への影響が軽微であり、締結能力に関する要求を満たすことが可能な締結部材、及び締結部材の表面処理方法を提供することを目的としている（［０００３］第２段落、要約）。当該目的を達成するため、特許文献１のボルト２は、鉄を含む金属材料からなる基材５と、ケイ素化合物を含むバインダ４１及び亜鉛含有金属フレーク４３、４５を含み、基材５の表面に形成された防錆層４と、ケイ素化合物３３及び合成樹脂３７を含み、防錆層４に重ねて形成された表面層３とを備える（要約）。

特許文献１では、基材５の表面に耐久性及び防錆性能に富む防錆層４を形成した上で、さらに合成樹脂３７を含む表面層３を形成したことにより、締結する被締結部材との接触面における被締結部材への攻撃性を抑制することが可能となる。さらに、防錆層４及び表面層３がいずれもケイ素化合物を含むことから、防錆層４と表面層３とが強固に接合されるため、表面層３と防錆層４の耐久性が高められ、長期にわたって防錆性能を発揮できる。また、締め直しを行っても表面層３及び防錆層４が損傷しにくいので、複数回の取り外しと締め直しを行った場合も良好な締結能力を維持できる（［０００８］第１段落）。

また、特許文献１では、表面層３が合成樹脂３７とワックス３５を含むことにより表面の摩擦係数が低く、この締結部材を締め込んだ場合に座面に対する攻撃性が低くなる上、ケイ素化合物としてコロイダルシリカ３３を含むことで合成樹脂３７及びワックス３５の間にケイ素化合物が入り込んだ構造を実現し、表面層３と防錆層４との間に強い結合を生じさせ、強固な被膜を得ることができる（［０００８］第２段落）。

特開２０１０−１９０３２０号公報

本発明者は、特許文献１に記載の締結部材の一例としてのボルトを、手動トルクレンチで締め付けた場合と、インパクトドライバ（電動工具）で締め付けた場合とにおいて、同じ締付けトルクであってもトルク係数に違いが生じることを発見した（詳細は図５を用いて後述する。）。トルク係数に違いが生じると、ボルトの軸力も相違し、ボルトの緩みが発生する頻度に影響する可能性がある。

本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、締結部材の回転速度による軸力の変化が生じ難い締結方法、締結部材の製造方法及び締結部材を提供することを目的とする。

本発明に係る締結方法は、第１回転工具により第１締結部材を第１回転速度で回転させてワークの第１部位を固定させる第１締結ステップと、第２回転工具により第２締結部材を前記第１回転工具よりも低い第２回転速度で回転させて前記ワークの第２部位を固定させる第２締結ステップとを含むものであって、
前記第１締結部材及び前記第２締結部材は、
金属製の基材と、
前記基材上に形成された防錆層と、
前記第２回転速度におけるトルク係数よりも前記第１回転速度における前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を含み、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、
前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を含み、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層と
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、第１潤滑層により、第２回転速度におけるトルク係数よりも第１回転速度（＞第２回転速度）におけるトルク係数を低くする。また、第２潤滑層により、第１回転速度におけるトルク係数よりも第２回転速度におけるトルク係数を低くする。このため、高速回転時及び低速回転時のいずれにおいてもトルク係数を低く抑えることが可能となる。

従って、回転速度が異なる第１回転工具及び第２回転工具により第１締結部材及び第２締結部材を締結させた場合、第１締結部材及び第２締結部材のトルク係数を近付けることが可能となる。よって、締付け方法にかかわらず、安定的な軸力を得ることができる。

また、回転速度が異なる場合でもトルク係数のばらつきが小さくなる。このため、トルク係数のばらつきに起因する確認工程又はテスト工程を簡略化して作業者の工数を削減すること又は第１回転工具及び第２回転工具の小型化が可能となる。

前記第１回転工具が電動工具であり且つ前記第２回転工具が手動工具である場合、前記第１回転速度を、２００〜８０００回転毎分のいずれかの値とし、前記第２回転速度を、１〜３０回転毎分のいずれかの値としてもよい。これにより、電動工具を用いて第１締結部材を締結する場合と、手動工具を用いて第２締結部材を締結する場合のいずれにおいても、回転速度によるトルク係数の影響が軽減された状態で、安定的な軸力を得ることが可能となる。

前記第１摩擦係数安定剤は、例えば、第１潤滑剤及び合成樹脂を含んでもよい。前記第１潤滑剤は、例えば、コロイダルシリカ等のケイ素化合物とすることができる。前記合成樹脂は、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂若しくはケトン樹脂又はその他の水系・非水系樹脂とすることができる。前記第２摩擦係数安定剤は、例えば、水溶性の塑性加工油又は水溶性ワックスである第２潤滑剤を含んでもよい。

前記第１回転工具により前記第１回転速度で回転させて前記第１締結部材を締結させたときの前記第１締結部材のトルク係数を第１トルク係数とし、前記第２回転工具により前記第２回転速度で回転させて前記第２締結部材を締結させたときの前記第２締結部材のトルク係数を第２トルク係数と定義するとき、前記第１トルク係数と前記第２トルク係数の差を所定範囲内に収めてもよい。ここでの所定範囲は、例えば、０．０１〜０．０２のいずれかの値とすることができる。

これにより、回転速度が異なる第１回転工具及び第２回転工具により第１締結部材及び第２締結部材を締結させた場合でも、第１トルク係数と第２トルク係数の差の範囲を限定することにより、安定的な軸力を得ることが可能となる。

前記ワークは、例えば、車両用サスペンションアームとしてもよい。これにより、比較的大きな荷重が頻繁に加わるサスペンションアームにおいても、好適な締結を維持し易くなる。

本発明に係る締結部材の製造方法は、金属製の基材と、前記基材上に形成された防錆層と、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層とを有する締結部材の製造方法であって、
前記製造方法は、
前記基材上に防錆剤を塗布して乾燥させて前記防錆層を形成する防錆層形成ステップと、
第２回転速度で前記締結部材を締結したときのトルク係数よりも、前記第２回転速度よりも高い第１回転速度で前記締結部材を締結したときの前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を前記防錆層上に塗布して乾燥させて前記第１潤滑層を形成する第１潤滑層形成ステップと、
前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を前記第１潤滑層上に塗布して前記第２潤滑層を形成する第２潤滑層形成ステップと
を含むことを特徴とする。

本発明に係る締結部材は、
金属製の基材と、
前記基材上に形成された防錆層と、
第２回転速度で締結されたときのトルク係数よりも、前記第２回転速度よりも高い第１回転速度で締結されたときの前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を含み、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、
前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を含み、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層と
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、締結部材の回転速度による軸力の変化を生じ難くすることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る締結方法を実行する締結システムを簡略的に示す概略構成図である。 前記実施形態におけるボルト及びナットの構造を簡略的に示す図である。 前記実施形態における前記ボルト及び前記ナットの製造方法の一部としての表面処理方法のフローチャートである。 前記実施形態における車両の製造方法の一部として、ワークの２箇所の部位（第１部位及び第２部位）をボルト及びナットを用いて締結する締結方法のフローチャートである。 第１比較例、第２比較例及び前記実施形態に関する回転工具の回転速度と、前記ボルトのトルク係数の一例を示す図である。

Ａ．一実施形態
［Ａ１．締結システム１０の構成］
（Ａ１−１．締結システム１０の全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る締結方法を実行する締結システム１０を簡略的に示す概略構成図である。締結システム１０は、電動工具１２（第１回転工具）と、手動ラチェットレンチ１３（第２回転工具）と、手動トルクレンチ１４と、ボルト１６と、ナット１８と、ワッシャ２０とを備える。

本実施形態において、締結システム１０のワーク１００は、車両のサスペンションアームである。締結システム１０は、電動工具１２、ラチェットレンチ１３（以下「ラチェット１３」ともいう。）及びトルクレンチ１４によりボルト１６及びナット１８をワーク１００の複数箇所（第１部位１０２、第２部位１０４等）に用いて締結する。

以下では、第１部位１０２に用いるボルト１６及びナット１８を、第１ボルト１６ａ及び第１ナット１８ａともいい、第２部位１０４に用いるボルト１６及びナット１８を、第２ボルト１６ｂ及び第２ナット１８ｂともいう。ここでは、第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂは、寸法について同一仕様である前提で説明するが、寸法が異なる仕様であってもよい。同様に、第１ナット１８ａ及び第２ナット１８ｂは、寸法について同一仕様である前提で説明するが、寸法が異なる仕様であってもよい。

さらに、締結システム１０は、ボルト１６及びナット１８に表面処理を施す表面処理装置２２を有する。表面処理装置２２は、第１表面処理部２４と、第２表面処理部２６と、第３表面処理部２８とを有する。

（Ａ１−２．電動工具１２）
電動工具１２は、作業者２００が操作して第１ボルト１６ａを回転させてワーク１００の第１部位１０２において第１ボルト１６ａを第１ナット１８ａに締結させる。電動工具１２としては、例えば、インパクトドライバ、ドライバドリル、電気ドリル又はナットランナを用いることができる。

インパクトドライバは、回転方向へ打撃を加えるインパクト機構を備え、当該回転方向への打撃により第１ボルト１６ａを強力に締め付ける。ドライバドリルは、クラッチ機構が内蔵されており、指定トルクに達すると空回りする。電気ドリルは、インパクト機構及びクラッチ機構を有さない。ナットランナは、基本的に、ナット１８を締め付ける際に用いるものであるが、ボルト１６の締付けに用いることも可能である。

電動工具１２の回転速度Ｎ［ｒｐｍ］は、例えば、２００〜８０００ｒｐｍで回転する。電動工具１２の種類に応じて回転速度Ｎの可能範囲は変化する。例えば、インパクトドライバとナットランナを比較すると、インパクトドライバの方が高回転（例えば、４０００〜８０００ｒｐｍ）であり、ナットランナの方が低回転（例えば、２００〜８００ｒｐｍ）である。

図１では、電動工具１２は、作業者２００に操作されるものを想定しているが、図示しない製造装置に電動工具１２を組み付けてもよい。

（Ａ１−３．手動ラチェット１３）
手動ラチェット１３は、作業者２００が手動操作して第２ボルト１６ｂを回転させてワーク１００の第２部位１０４において第２ボルト１６ｂを第２ナット１８ｂに締結させる。

（Ａ１−４．手動トルクレンチ１４）
手動トルクレンチ１４は、電動工具１２及びラチェット１３で締結したボルト１６における締付けトルクが目標値となっていることの確認に用いられる。

（Ａ１−５．ボルト１６及びナット１８）
図２は、本実施形態におけるボルト１６及びナット１８の構造を簡略的に示す図である。図２に示すように、ボルト１６及びナット１８は、基材３０と、防錆層３２と、第１潤滑層３４と、第２潤滑層３６とを含む。

基材３０は、鉄等からなる金属製である。防錆層３２は、ケイ素化合物（以下「第１ケイ素化合物」という。）を含むバインダ４０と、金属フレーク４２とを含み、基材３０上に形成される。

第１ケイ素化合物としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム、アルカリシリコーン、シリコーンエマルジョン又は水溶性シリコーンを用いることができる。

金属フレーク４２としては、例えば、アルミフレーク、亜鉛フレーク、アルミ合金亜鉛フレーク、アルミ−ＳｉＯ₂−亜鉛合金フレーク、ニッケル混合亜鉛フレーク、コバルト混合亜鉛フレークのうち１種類又は複数種類を用いることができる。

バインダ４０及び金属フレーク４２を含む防錆剤としては、例えば、ＮＯＦメタルコーティングス株式会社製のジオメット（登録商標）を用いることができる。

第１潤滑層３４は、第１潤滑剤４４、合成樹脂４６及び着色剤４８を含み、防錆層３２上に形成される。第１潤滑剤４４としては、ケイ素化合物（以下「第２ケイ素化合物」という）を用いることができる。第２ケイ素化合物としては、例えば、コロイダルシリカを利用可能である。

合成樹脂４６としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、その他の水系・非水系樹脂を用いることができる。

第１潤滑剤４４、合成樹脂４６及び着色剤４８を含むコーティング剤は、第１潤滑層３４における摩擦係数を安定化させる摩擦係数安定剤（以下「第１摩擦係数安定剤」ともいう。）である。第１摩擦係数安定剤としては、例えば、ＮＯＦメタルコーティングス株式会社製のＰＬＵＳシリーズ（プラスＸＬ等）を用いることができる。

基材３０、防錆層３２及び第１潤滑層３４は、例えば、特許文献１に記載のものを用いてもよい。第１潤滑層３４には、特許文献１のポリエチレンワックス３５と同様のワックスを含めてもよい。ここでのワックスは、例えば、ポリエチレンワックス、各種炭化水素樹脂（ポリプロピレン、ポリスチレン等）、ウレタン樹脂又はパラフィンを用いることができる。

第２潤滑層３６は、第２潤滑剤単体からなり、第１潤滑層３４上に形成される。第２潤滑剤としては、例えば、塑性加工油（水溶性）、水溶性ワックス等の第２摩擦係数安定剤からなる層である。前記塑性加工油は、例えば、ビー・ピー・ジャパン株式会社製のＩｌｏｆｏｒｍ ＰＳ ５１４を用いることができる。

また、第２潤滑剤に用いる水溶性ワックスとしては、例えば、第１潤滑層３４と同様のものを用いることができる。但し、第２潤滑剤は、回転速度Ｎが比較的低い領域で摩擦係数を低くするものである必要がある。

（Ａ１−６．表面処理装置２２）
表面処理装置２２は、ボルト１６の基材３０（ボルト基材）並びにナット１８の基材３０（ナット基材）それぞれに防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６を形成する。すなわち、表面処理装置２２の第１表面処理部２４は、基材３０上に防錆層３２を形成する。第２表面処理部２６は、防錆層３２上に第１潤滑層３４を形成する。第３表面処理部２８は、第１潤滑層３４上に第２潤滑層３６を形成する。

図１では、表面処理装置２２を単一の装置として記載しているが、表面処理毎に別々のユニットから構成してもよい。また、図１では、電動工具１２、ラチェット１３、トルクレンチ１４及び表面処理装置２２を一緒に示している。しかしながら、表面処理装置２２によるボルト１６及びナット１８の表面処理と、電動工具１２、ラチェット１３及びトルクレンチ１４を用いた締結とは、異なる施設で行うことも可能である。

［Ａ２．ボルト１６及びナット１８の製造方法（表面処理方法）］
図３は、本実施形態におけるボルト１６及びナット１８の製造方法の一部としての表面処理方法のフローチャートである。図３の方法を介してボルト１６及びナット１８に防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６を形成することができる。なお、図３の方法は、表面処理装置２２で実行する。防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６を形成する際の作業の一部は、作業者２００が行ってもよい。

図３のステップＳ１において、表面処理装置２２の第１表面処理部２４は、ボルト１６及びナット１８の基材３０（ボルト基材及びナット基材）上に防錆剤（バインダ４０及び金属フレーク４２）を塗布して防錆層３２を形成する。例えば、ステップＳ１では、バインダ４０の成分となる第１ケイ素化合物と、金属フレーク４２とを含む防錆剤（処理用水溶液）にボルト１６及びナット１８を浸して防錆剤を塗布する。この際、防錆剤に浸した後、ボルト１６及びナット１８を図示しない遠心器により所定の回転速度［ｒｐｍ］で所定時間［ｓｅｃ］回転させることで、余分な防錆剤を除去してもよい。

ステップＳ２において、第１表面処理部２４は、防錆剤（防錆層３２）を乾燥させる。この際、ボルト１６及びナット１８をベークしてもよい。ステップＳ１、Ｓ２を繰り返し行ってもよい。ステップＳ１、Ｓ２により、例えば、膜厚が５〜１５μｍの防錆層３２が形成される。

ステップＳ３において、表面処理装置２２の第２表面処理部２６は、防錆層３２上に第１摩擦係数安定剤（第１潤滑剤４４、合成樹脂４６及び着色剤４８）を塗布して第１潤滑層３４を形成する。例えば、ステップＳ３では、エマルジョン状態の第１摩擦係数安定剤に、防錆層３２を形成した後のボルト１６及びナット１８を浸して第１摩擦係数安定剤を塗布する。この際、ステップＳ１と同様、遠心器を用いて余分な第１摩擦係数安定剤を除去してもよい。

ステップＳ４において、第２表面処理部２６は、第１摩擦係数安定剤（第１潤滑層３４）を乾燥させる。ステップＳ３、Ｓ４により、例えば、膜厚が１〜３μｍの第１潤滑層３４が形成される。

ステップＳ５において、表面処理装置２２の第３表面処理部２８は、第１潤滑層３４上に第２摩擦係数安定剤を塗布して第２潤滑層３６を形成する。第３表面処理部２８は、図示しない容器内に充填された第２摩擦係数安定剤にボルト１６及びナット１８を浸すことで、第２摩擦係数安定剤を塗布する。この際、ステップＳ１と同様、遠心器を用いて余分な第２摩擦係数安定剤を除去してもよい。

ステップＳ６において、第２摩擦係数安定剤（第２潤滑層３６）を乾燥させる。ステップＳ５、Ｓ６により、例えば、膜厚が１〜３μｍの第２潤滑層３６が形成される。

上記のように、本実施形態では、防錆層３２及び第１潤滑層３４に加え、第２潤滑層３６を形成する。これにより、ボルト１６の回転速度Ｎによる軸力Ｆｆの変化を生じ難くすることが可能となる。詳細は、図５を参照して後述する。

［Ａ３．ボルト１６及びナット１８の締結方法］
図４は、本実施形態における車両の製造方法の一部として、ワーク１００の２箇所の部位（第１部位１０２及び第２部位１０４）をボルト１６及びナット１８を用いて締結する締結方法のフローチャートである。図４の方法を介して、ボルト１６及びナット１８を用いてワーク１００（サスペンションアーム）を固定することができる。なお、図４の例は、ワーク１００の２箇所の部位をボルト１６及びナット１８で締結する例であるが、締結部位は２箇所に限らず、１箇所又は３箇所以上であってもよい。

図４のステップＳ１１において、作業者２００は、第１部位１０２について電動工具１２を用いてボルト１６をナット１８に締結させる。この際、電動工具１２の回転速度Ｎ（以下「第１回転速度Ｎ１」ともいう。）は、例えば、２００〜８０００ｒｐｍである。また、電動工具１２の締付けトルクＴを、以下「第１締付けトルクＴ１」又は「第１トルクＴ１」という。

ステップＳ１２において、作業者２００は、第２部位１０４についてラチェット１３を用いてボルト１６をナット１８に締結させる。この際、ラチェット１３の回転速度Ｎ（以下「第２回転速度Ｎ２」ともいう。）は、例えば、１〜３０ｒｐｍである。また、ラチェット１３による締付けトルクＴ（以下「第２締付けトルクＴ２」又は「第２トルクＴ２」という。）は、第１トルクＴ１と同等の値に設定される。

ステップＳ１３において、作業者２００は、トルクレンチ１４を用いて第１部位１０２における第１トルクＴ１が目標トルクＴｔａｒ以上となっているか否かを確認する。ステップＳ１４において、作業者２００は、トルクレンチ１４を用いて第２部位１０４における第２トルクＴ２が目標トルクＴｔａｒ以上となっているか否かを確認する。なお、ステップＳ１１、Ｓ１３の組合せ及びステップＳ１２、Ｓ１４の組合せが確保されるのであれば、ステップＳ１１〜Ｓ１４は図４とは異なる順番で行うことも可能である。

［Ａ４．ボルト１６及びナット１８の締結特性］
図５は、第１比較例、第２比較例及び本実施形態に関する回転工具の回転速度Ｎと、ボルト１６のトルク係数Ｋの一例を示す図である。第１比較例は、本実施形態における第２潤滑層３６のみをボルト１６及びナット１８に形成した例である。第２比較例は、本実施形態における防錆層３２及び第１潤滑層３４のみをボルト１６及びナット１８に形成した例である。図５の例は、いずれも同じ締付けトルクＴでボルト１６を締め付け且つ締付け回数は１回目のものである。図５の例は、実際の検出値の傾向を模式的に示している。

トルク係数Ｋに関連して、ボルト１６に作用する軸力Ｆｆ［Ｎ］は、以下の式（１）により示される。
Ｆｆ＝Ｔ／（Ｋ・ｄ） ・・・（１）

上記式（１）において、Ｔは、ボルト１６に働く締付けトルク［Ｎ・ｍ］であり、ｄは、ボルト１６の呼び径［ｍｍ］である。式（１）からもわかるように、トルク係数Ｋが小さいほど、軸力Ｆｆが大きくなり、ボルト１６を強固に固定することが可能となる。

図５において、第１比較例の特性３００（第２潤滑層３６のみ）では、比較的低回転（例えば１〜１０ｒｐｍ）では、トルク係数Ｋが低く優れているが、比較的高回転（例えば３０００ｒｐｍ以上）になると急激にトルク係数Ｋが高くなり悪化する。例えば、特性３００において、比較的高回転でのトルク係数Ｋは、０．１３を超え０．２付近まで増加する。これは、比較的高回転では第２潤滑層３６の一部が消失するためと考えられる。

第２潤滑層３６の一部が消失する理由としては、例えば、次のものが考えられる。すなわち、高回転時にはボルト１６の振動が増加して局部面圧が上昇する一方、第２潤滑層３６が比較的柔らかいため、電動工具１２との接触により第２潤滑層３６が剥がれ落ちる。換言すると、第１潤滑層３４と比較して、第２潤滑層３６は、機械的力に対して剥がれ易いため、その一部が剥がれる。或いは、第２潤滑層３６の蒸気圧又は沸点が比較的低いため、高回転のとき第２潤滑層３６が摩擦熱により揮発する場合もあるかもしれない。

また、第２比較例の特性３０２（防錆層３２及び第１潤滑層３４のみ）では、比較的高回転では、トルク係数Ｋが低く優れているが、比較的低回転ではトルク係数Ｋが高くなり悪化する。例えば、特性３０２において、比較的低回転でのトルク係数Ｋは、０．１３を超える。

一方、本実施形態の特性３０４（防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６）では、低回転領域から高回転領域まで全体的にトルク係数Ｋが低く優れている。特性３０４では、トルク係数Ｋが例えば０．１０〜０．１２の範囲に抑えられる。

本実施形態において、第２潤滑層３６がボルト１６又はナット１８の表面に存在するにもかかわらず、高回転領域でもトルク係数Ｋが低くなっている。この理由としては、第１比較例と同様の理由により、比較的高回転では第２潤滑層３６の一部が消失した状態で第１潤滑層３４の一部が作用しているためと考えられる。

［Ａ５．本実施形態における効果］
以上のような本実施形態によれば、第１潤滑層３４により、第２回転速度Ｎ２におけるトルク係数Ｋよりも第１回転速度Ｎ１（＞Ｎ２）におけるトルク係数Ｋを低くする（図５）。また、第２潤滑層３６により、第１回転速度Ｎ１におけるトルク係数Ｋよりも第２回転速度Ｎ２におけるトルク係数Ｋを低くする（図５）。このため、高速回転時及び低速回転時のいずれにおいてもトルク係数Ｋを低く抑えることが可能となる。

従って、回転速度Ｎが異なる電動工具１２（第１回転工具）及びラチェット１３（第２回転工具）により第１ボルト１６ａ（第１締結部材）及び第２ボルト１６ｂ（第２締結部材）を締結させた場合、第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂのトルク係数Ｋを近付けることが可能となる。よって、締付け方法にかかわらず、安定的な軸力Ｆｆを得ることができる。

また、回転速度Ｎが異なる場合でもトルク係数Ｋのばらつきが小さくなる（図５）。このため、トルク係数Ｋのばらつきに起因する確認工程又はテスト工程を簡略化して作業者２００の工数を削減すること又は電動工具１２及びラチェット１３の小型化が可能となる。

このことは、第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂが同一仕様（呼び径ｄ、長さ等）である場合に限らず、異なる仕様でも同様である。すなわち、上記のように、Ｆｆ＝Ｔ／（Ｋ・ｄ）が成り立つ。しかしながら、トルク係数Ｋは、回転速度Ｎの影響を受けて変化する。このため、所望の軸力Ｆｆを発生させるためには、回転速度Ｎに応じたトルク係数Ｋの変化を考慮しなければならないが、そのような考慮を行うためには多くの工数や費用を要する。

本実施形態のボルト１６及びナット１８は、防錆層３２及び第１潤滑層３４に加え、第２潤滑層３６を有することにより、回転速度Ｎに応じたトルク係数Ｋの変化を小さくする（図５）。このため、上記式（Ｆｆ＝Ｔ／（Ｋ・ｄ））においてトルク係数Ｋを回転速度Ｎによらず一定とみなすことも可能になるため、上記のような工数や費用を低減することが可能となる。

また、トルク係数Ｋの変化が存在するため、必要な軸力Ｆｆが確保されているか否かが不確かな場合、締付けトルクＴにマージンを反映させることがあり得る。マージンを大きくするためには、締付けトルクＴを大きくすることが必要であり、これに伴って、電動工具１２及びラチェット１３が高トルクを出力可能なものとする必要が生じる。上記のように、本実施形態では、回転速度Ｎによるトルク係数Ｋの変化が小さいため、マージンを小さくすることが可能となる。従って、電動工具１２及びラチェット１３の高トルク化（換言すると、大型化）を防ぐことが可能となる。

本実施形態において、電動工具１２（第１回転工具）と手動ラチェット１３（第２回転工具）を用いる（図１）。また、第１回転速度Ｎ１は、２００〜８０００ｒｐｍのいずれかの値であり、第２回転速度Ｎ２は、１〜３０ｒｐｍのいずれかの値である（図４）。これにより、電動工具１２を用いて第１ボルト１６ａを締結する場合と、ラチェット１３を用いて第２ボルト１６ｂを締結する場合のいずれにおいても、回転速度Ｎによるトルク係数Ｋへの影響が軽減された状態で、安定的な軸力Ｆｆを得ることが可能となる。

本実施形態において、電動工具１２（第１回転工具）により第１回転速度Ｎ１で回転させて第１ボルト１６ａ（第１締結部材）を締結させたときの第１ボルト１６ａのトルク係数Ｋ（第１トルク係数Ｋ１）と、ラチェット１３（第２回転工具）により第２回転速度Ｎ２で回転させて第２ボルト１６ｂ（第２締結部材）を締結させたときの第２ボルト１６ｂのトルク係数Ｋ（第２トルク係数Ｋ２）との差を０．０２（所定範囲）内に収める（図５）。これにより、回転速度Ｎが異なる電動工具１２及びラチェット１３により第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂを締結させた場合でも、第１トルク係数Ｋ１と第２トルク係数Ｋ２の差の範囲を限定することにより、安定的な軸力Ｆｆを得ることが可能となる。

本実施形態において、ワーク１００は、車両用サスペンションアームである（図１）。これにより、比較的大きな荷重が頻繁に加わるサスペンションアームにおいても、好適な締結を維持し易くなる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

［Ｂ１．適用対象］
上記実施形態では、締結システム１０を車両の製造（サスペンションアームであるワーク１００の固定）に適用した例を説明した（図１）。しかしながら、例えば、図２の構造を有するボルト１６及び／又はナット１８の利用に着目すれば、これに限らない。

［Ｂ２．締結システム１０の構成］
（Ｂ２−１．第１回転工具及び第２回転工具）
上記実施形態では、締結システム１０は、電動工具１２、手動ラチェット１３及び手動トルクレンチ１４を有していた（図１）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎで第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂを締結する観点からすれば、これに限らない。例えば、第１ボルト１６ａをインパクトドライバ（第１電動工具）により締結し、第２ボルト１６ｂをナットランナ（第２電動工具）により締結してもよい。また、回転速度Ｎを調節する機能を有する電動工具１２であれば、単一の電動工具１２により、第１回転速度Ｎ１で第１ボルト１６ａを締結し、第２回転速度Ｎ２で第２ボルト１６ｂを締結することも可能である。さらに、トルクレンチ１４を省略してもよい。

上記実施形態では、手動工具（第２回転工具）としてラチェット１３を用いた（図１）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎで第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂを締結する観点からすれば、これに限らない。例えば、手動工具としてのねじ回し（スクリュードライバ）にも本発明を適用可能である。

（Ｂ２−２．第１締結部材及び第２締結部材）
上記実施形態では、回転工具により回転させる対象をボルト１６（第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂ）とした（図４）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎで第１締結部材及び第２締結部材を締結する観点からすれば、これに限らない。例えば、ナット１８（第１ナット１８ａ及び第２ナット１８ｂ）を回転対象とすることもできる。

上記実施形態では、ボルト１６及びナット１８は、それぞれ単独の部品を想定していた（図１）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎで第１締結部材及び第２締結部材を締結する観点からすれば、これに限らない。例えば、ボルト１６及び／又はナット１８は、部品（エンジン等）の一部とすることも可能である。例えば、エンジンのハウジングに形成したねじ穴をナット１８としてもよい。

上記実施形態では、ボルト１６及びナット１８の両方が、図２に示す構造（防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６）を有していた。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎにおけるトルク係数Ｋの差を小さくする観点からすれば、これに限らない。例えば、ボルト１６又はナット１８のいずれか一方のみが図２に示す構造を有していてもよい。

上記実施形態では、防錆層３２は、バインダ４０及び金属フレーク４２を含んでいた（図２）。しかしながら、例えば、防錆性能の観点からすれば、これに限らない。例えば、防錆層３２は、めっき処理により形成することも可能である。

上記実施形態では、第１潤滑層３４は、第１潤滑剤４４、合成樹脂４６及び着色剤４８を含んでいた（図２）。しかしながら、例えば、高回転時のトルク係数Ｋを低くする（例えば、０．１２以下とする）観点からすれば、これに限らない。例えば、第１潤滑層３４は、着色剤４８を含まない構成も可能である。或いは、合成樹脂４６自体が、ある程度の潤滑性を有している場合、合成樹脂４６が第１潤滑剤４４を兼ねてもよい。

上記実施形態では、第２潤滑層３６は、単一の素材から構成されることを前提としていた（図２）。しかしながら、例えば、低回転時のトルク係数Ｋを低くする（例えば、０．１２以下とする）観点からすれば、これに限らない。例えば、第２潤滑層３６は、着色剤４８を含む構成も可能である。

上記実施形態では、ボルト１６及びナット１８は、防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６を有していた（図２）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎにおけるトルク係数Ｋの差を小さくするとの第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６の機能に着目すれば、防錆層３２を省略することも可能である。

上記実施形態では、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６の両方が固体であることを前提としていた（図２）。しかしながら、例えば、異なる回転速度Ｎにおけるトルク係数Ｋの差を小さくするとの第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６の機能に着目すれば、これに限らない。例えば、第２潤滑層３６は、液体、ゲル状又はペースト状であってもよい。

（Ｂ２−３．その他）
上記実施形態では、ボルト１６（第１ボルト１６ａ及び第２ボルト１６ｂ）による締結を、単一のワーク１００の第１部位１０２及び第２部位１０４について行った（図１参照）。しかしながら、例えば、図２の構造（防錆層３２、第１潤滑層３４及び第２潤滑層３６）を有する複数のボルト１６又はナット１８を、異なる回転速度Ｎで締結する観点からすれば、これに限らない。

例えば、第１ワークに対して第１ボルト１６ａを用い、第１ワークと異なる第２ワークに対して第２ボルト１６ｂを用いることも可能である。この場合、電動工具１２（第１回転工具）により第１ボルト１６ａを第１回転速度Ｎ１で回転させて第１ワークを固定する。また、ラチェット１３（第２回転工具）により第２ボルト１６ｂを第２回転速度Ｎ２（＜Ｎ１）で回転させて第２ワークを固定する。なお、第１ワークと第２ワークは同じ施設で作業してもよいし、異なる施設で作業してもよい。

１２…電動工具（第１回転工具）
１３…手動ラチェットレンチ（第２回転工具）
１６ａ…第１ボルト（第１締結部材） １６ｂ…第２ボルト（第２締結部材）
３０…基材 ３２…防錆層
３４…第１潤滑層 ３６…第２潤滑層
４４…第１潤滑剤 ４６…合成樹脂
１００…ワーク １０２…第１部位
１０４…第２部位 Ｎ１…第１回転速度
Ｎ２…第２回転速度 Ｋ１…第１トルク係数
Ｋ２…第２トルク係数

Claims (7)

1. 第１回転工具により第１締結部材を第１回転速度で回転させてワークの第１部位を固定させる第１締結ステップと、第２回転工具により第２締結部材を前記第１回転工具よりも低い第２回転速度で回転させて前記ワークの第２部位を固定させる第２締結ステップとを含む締結方法であって、
   前記第１締結部材及び前記第２締結部材は、
   金属製の基材と、
   前記基材上に形成された防錆層と、
   前記第２回転速度におけるトルク係数よりも前記第１回転速度における前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を含み、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、
   前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を含み、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層と
   を含むことを特徴とする締結方法。
2. 請求項１に記載の締結方法において、
   前記第１回転工具は電動工具であり、
   前記第２回転工具は手動工具であり、
   前記第１回転速度は、２００〜８０００回転毎分のいずれかの値であり、
   前記第２回転速度は、１〜３０回転毎分のいずれかの値である
   ことを特徴とする締結方法。
3. 請求項１又は２に記載の締結方法において、
   前記第１摩擦係数安定剤は、第１潤滑剤及び合成樹脂を含み、
   前記第２摩擦係数安定剤は、第２潤滑剤を含み、
   前記第１潤滑剤は、コロイダルシリカであり、
   前記合成樹脂は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はケトン樹脂であり、
   前記第２潤滑剤は、水溶性の塑性加工油又は水溶性ワックスである
   ことを特徴とする締結方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の締結方法において、
   前記第１回転工具により前記第１回転速度で回転させて前記第１締結部材を締結させたときの前記第１締結部材のトルク係数を第１トルク係数とし、前記第２回転工具により前記第２回転速度で回転させて前記第２締結部材を締結させたときの前記第２締結部材のトルク係数を第２トルク係数と定義するとき、前記第１トルク係数と前記第２トルク係数の差を所定範囲内に収める
   ことを特徴とする締結方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の締結方法において、
   前記ワークは、車両用サスペンションアームである
   ことを特徴とする締結方法。
6. 金属製の基材と、前記基材上に形成された防錆層と、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層とを有する締結部材の製造方法であって、
   前記製造方法は、
   前記基材上に防錆剤を塗布して乾燥させて前記防錆層を形成する防錆層形成ステップと、
   第２回転速度で前記締結部材を締結したときのトルク係数よりも、前記第２回転速度よりも高い第１回転速度で前記締結部材を締結したときの前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を前記防錆層上に塗布して乾燥させて前記第１潤滑層を形成する第１潤滑層形成ステップと、
   前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を前記第１潤滑層上に塗布して前記第２潤滑層を形成する第２潤滑層形成ステップと
   を含み、
   前記第１摩擦係数安定剤は、第１潤滑剤及び合成樹脂を含み、
   前記第２摩擦係数安定剤は、第２潤滑剤を含み、
   前記第１潤滑剤は、コロイダルシリカであり、
   前記合成樹脂は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はケトン樹脂であり、
   前記第２潤滑剤は、水溶性の塑性加工油又は水溶性ワックスである
   ことを特徴とする製造方法。
7. 金属製の基材と、
   前記基材上に形成された防錆層と、
   第２回転速度で締結されたときのトルク係数よりも、前記第２回転速度よりも高い第１回転速度で締結されたときの前記トルク係数を低くする第１摩擦係数安定剤を含み、前記防錆層上に形成された第１潤滑層と、
   前記第１回転速度における前記トルク係数よりも前記第２回転速度における前記トルク係数を低くする第２摩擦係数安定剤を含み、前記第１潤滑層上に形成された第２潤滑層と
   を含み、
   前記第１摩擦係数安定剤は、第１潤滑剤及び合成樹脂を含み、
   前記第２摩擦係数安定剤は、第２潤滑剤を含み、
   前記第１潤滑剤は、コロイダルシリカであり、
   前記合成樹脂は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はケトン樹脂であり、
   前記第２潤滑剤は、水溶性の塑性加工油又は水溶性ワックスである
   ことを特徴とする締結部材。

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