締結体構造
【課題】ネジと、形状記憶合金製ワッシャと、リング体とを組み合わせて使用するネジ部材を用いて、締結部品を設置部に締結する場合、形状記憶合金製ワッシャが拡がり難く、かつ、解体するときに形状記憶合金製ワッシャを取り外すことが適切にできる締結体構造を提供することを課題とする。
【解決手段】雄ネジ部２ｄの一端側にネジ頭部２ａを有するネジ２と、形状記憶合金製ワッシャ３と、リング体６と、から構成されるネジ部材４を使用して、設置部２０に締結部品１０を締結する締結体構造１であって、前記リング体６は、ネジ当接面６ａとワッシャ当接面６ｂとを有し、前記ワッシャ当接面６ｂが、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備える構成とした。
【解決手段】雄ネジ部２ｄの一端側にネジ頭部２ａを有するネジ２と、形状記憶合金製ワッシャ３と、リング体６と、から構成されるネジ部材４を使用して、設置部２０に締結部品１０を締結する締結体構造１であって、前記リング体６は、ネジ当接面６ａとワッシャ当接面６ｂとを有し、前記ワッシャ当接面６ｂが、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン、洗濯機、冷蔵庫、テレビ、電池パック、簡易充電器等、その構成部品あるいは付属部品、あるいは、使用材料が再使用可能となるように解体容易な製品の製造に適用され、当該製品の解体に有効な形状記憶合金製ワッシャおよびネジを用いた締結体構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ネジ止めされた製品を解体する場合、従来はそのネジをゆるめ、そしてネジを外す操作を手作業で行っていた。最近は、締結の際に形状記憶合金製のワッシャをネジと組み合わせて使用する、いわゆる容易な解体を実現させる技術開発が進み、その方法は部品のリサイクルユースおよび資源回収の面からも注目されている。
【０００３】
このような易解体技術は、例えば、特許文献１に記載されている。まず、ネジ締結体を製造するに際して、ネジに形状記憶合金製ワッシャを挿入し組み合わせた複合品を最初に準備する。そして、その形状記憶合金製ワッシャには、予め所定温度以上でネジの頭部外径よりも大きな内径形状になるように記憶させておき、部品の締結時にはネジ軸部に挿入できる程度の小内径に加工調整している。そのため、その複合品を用いて部品を締結して製品を製造した場合、使用後その製品を解体する際には、ワッシャを前記した所定温度以上に加熱すると、ワッシャ内径が記憶していた大きな直径へと復元するので、形状記憶合金製ワッシャがネジの頭部から飛び出し、製品を短時間内に解体させることができるものである。
【０００４】
一方、通常、ネジ止めするときは、部品が確実に締結できるように、大きな締結力（トルク）がネジに加えられる。その際、ワッシャをネジに組み合わせて使用し、かつ、そのネジの頭部軸側を、皿ネジ形状に加工していると、製品の解体時に、ワッシャがネジの頭部から抜け出て外れやすくなる。このようにネジの頭部が皿ネジ形状を有するネジは、ワッシャを外す際に好都合である。
【特許文献１】特開２００５−１６７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のネジでは、解体時を考慮した形状記憶合金製のワッシャと組み合わせて使用する場合には、以下に示すような問題点が存在する。
すわなち、従来のネジは、締結部品を締結する目的で雌ネジ部あるいは設置面に直接、捩じ込まれた場合、その頭部に皿ネジ形状が加工してあると、ネジの頭部がワッシャ内径に入り込むように回転して捩じ込まれることになる。そうすると、ネジが回転して捩じ込まれることにより、ワッシャ内径がネジの頭部外径よりも大きくなる方向に、ワッシャ腕部が拡がってしまい、締結目的を達成することが困難になってしまう。
【０００６】
本発明は前記した問題点に鑑み創案されたものであって、ネジと、形状記憶合金製ワッシャと、リング体とを組合せて使用するネジ部材を用いて、締結部品を設置部に締結するときに、必要な締結力をかけても形状記憶合金製ワッシャの腕部が拡がり難くなり、かつ、解体するときには形状記憶合金製ワッシャを取り外すことが容易にできる締結体構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る締結体構造は、雄ネジ部の一端側に頭部を有するネジと、このネジに対応した寸法で形状記憶合金により環状の一部が切り離された形状に形成された形状記憶合金製ワッシャと、この形状記憶合金製ワッシャと前記ネジの頭部との間で前記雄ネジ部に挿通して配置される環状のリング体と、を備えるネジ部材を使用して、設置部に締結部品を締結する締結体構造であって、前記形状記憶合金製ワッシャは、その材料の形状復元温度以上では内径が前記頭部の外径よりも大きな復元形状となるように形成されており、前記締結部品は、ネジ用孔を有し、前記ネジ用孔が前記ネジの頭部および前記リング体より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径より小さな直径に形成され、前記リング体は、その一方の面に前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、その他方の面に前記ネジの頭部下面と当接するネジ当接面を有し、前記ワッシャ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えている構成とした。
【０００８】
このように構成した締結体構造は、ネジを締付けるときに、ネジの頭部とリング体とが空回りしてリング体を回転させることなくネジを前進させて形状記憶合金製ワッシャを押圧する。そのため、ネジは、リング体を設置面に向かって押圧して、リング体の傾斜面または形状記憶合金製ワッシャのリング当接面に対して回転させることなく、形状記憶合金製ワッシャを締結部品に所定以上のトルクが発生する状態で締結させることができる。そして、締結体構造を解体する場合、リング体のワッシャ当接面が傾斜面であるため、形状記憶合金製ワッシャが所定温度以上に加熱されると、ワッシャ腕部が拡がるときにネジの頭部から離脱し易い状態となっている。そのため、締結体構造では、スムーズにネジの頭部から形状記憶合金製ワッシャが外れ、ネジを外さなくても締結部品を設置部から取り外すことができる。
【０００９】
また、前記締結体構造において、前記リング体は、前記ネジ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ワッシャ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備える構成としてもよい。
【００１０】
このように構成した締結体構造は、ネジをドライバ等により捩じ込むと、ネジの頭部と当接するリング体のネジ当接面に傾斜面があることで、ネジの頭部とリング体の当接する当接部分が小さくなり、ネジの頭部とリング体とが空回りし易くなると共に、ネジの頭部から加わる力が集中してリング体から形状記憶合金製ワッシャ側に伝達して押圧する。また、締結体構造を解体する場合、リング体とネジの頭部との接触面積が小さいため、ネジとリング体との分離も容易となる。
【００１１】
さらに、前記締結体構造において、リング体は、前記ワッシャ当接面および前記ネジ当接面を有するリング部と、このリング部のワッシャ当接面側に連続して円筒形状に形成した段部とを備え、前記段部は、前記リング部（および前記ネジの頭部）より小径に形成され、かつ、前記雄ネジ部の直径より大径に形成された構成とした。
【００１２】
このように構成した締結体構造は、ネジを回したときに、リング体のリング部に形成したネジ当接面がネジの頭部に対して滑り、ネジとリング体とを空回りさせ、リング体の段部が形状記憶合金製ワッシャの位置決めを容易にする。
【００１３】
また、前記締結体構造において、ネジは、頭部と雄ネジ部との間に、前記頭部より直径が小さく、かつ、前記雄ネジ部より直径が大きな円柱状のネジ段部を備え、前記リング体は、前記ネジ当接面および前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、前記ネジのネジ段部に挿通可能な挿通孔を備え、前記ネジ段部が前記リング体および前記形状記憶合金製ワッシャの合計厚みと同等以上の長さ寸法に形成されていても構わない。
【００１４】
このように構成した締結体構造は、ネジを回したときに、リング体のネジ当接面がネジの頭部に対して滑り、ネジとリング体とが空回りする状態となり、また、ネジ段部が形状記憶合金製ワッシャをネジの軸部分に対して中央位置になるように位置決めに寄与する。
【００１５】
さらに、前記締結体構造において、前記リング体のワッシャ当接面、または、前記形状記憶合金製ワッシャのリング当接面の一方に凹凸部を設け、前記凹凸部は、前記リング体の内径側から外径側に向かって、または、前記形状記憶合金製ワッシャの内径側から外径側に向かって、その凸部および凹部が形成される構成とした。
【００１６】
このように構成した締結体構造は、ネジが締め付けられるときに、リング体または形状記憶合金製ワッシャに形成された凹凸部が、リング体と形状記憶合金製ワッシャとを供回りさせるように係合する。そのため、仮にネジを回すときに、リング体が空回りせずに回転しても、凹凸部が引っかかり形状記憶合金製ワッシャとリング体とが供回りして、形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部を拡げることを抑制する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る締結体構造では、ネジはリング体を介して形状記憶合金製ワッシャを押圧しているため、ネジの頭部とリング体との当接面が滑り、ネジの回転がリングに伝わることなく空回りして、リング体が回転することなく形状記憶合金製ワッシャにより締結部品を設置面に締結する。そのため、締結体構造は、解体時のことを考慮した形状記憶合金製ワッシャを用いて、ドライバ等により十分なトルクをかけた状態としても、形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部を拡がらせることなく、締結部品を設置部に向かってネジを締め付けることができると共に、解体時には加熱するだけで、形状記憶合金製ワッシャの腕部を拡がらせて締結部品を取り外し易くすることができる。したがって、製品の解体作業を容易にし、部品のリサイクルあるいは資源回収を図る上で都合がよい。
【００１８】
締結体構造は、リング体のネジ当接面に傾斜を設けることで、ネジとリング体との接触面積が小さくなり、ネジとリング体との滑りをよくし、ネジとリング体とが空回りし易くなる。そのため、形状記憶合金製ワッシャを効率よく押圧して、締結時における形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部の拡がりをより抑制することができる。
【００１９】
締結体構造は、リング体に段部を備えるか、または、ネジにネジ段部を備えることで、形状記憶合金製ワッシャの配置をネジの軸部分の中心位置に位置決めして係合させ、その状態で締結作業を行うことができるため、締結作業を行うときの作業性と効率性とを良好にする。
【００２０】
締結体構造は、リング体または形状記憶合金製ワッシャが凹凸部を備えていると、ネジの回転に伴ってリング体と形状記憶合金製ワッシャとが供回りをする状態となり、ネジがワッシャ腕部を拡げることなく締結部品を設置部に締結することができる。また、締結体構造の解体時には、その凹凸部が形状記憶合金製ワッシャの離脱する邪魔をすることがないので、解体作業性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、締結体構造の全体を模式的に示す分解斜視図、図２（ａ）、（ｂ）は締結体構造を示す断面図および解体状態を示す断面図、図３（ａ）、（ｂ）は、締結体構造に使用するリング体に形成された凹凸部を模式的に示す底面図および側面図、図４（ａ）〜（ｇ）は、締結体構造の締結手順および分解手順を、一部を切り欠いて示す斜視図および側面図である。
【００２２】
図１および図２（ａ）に示すように、締結体構造１は、ネジ２と、リング体６と、形状記憶合金製ワッシャ３とから構成されるネジ部材４を使用して、締結部品１０を設置部２０に締結するものである。なお、ここでいうネジ２は、一般的ななべネジ、モジュールネジ、タッピングネジ等のことを指し、頭部２ａに連続する雄ネジ部２ｄを備えているものである。
【００２３】
締結体構造１において、ネジ２と、リング体６と、形状記憶合金製ワッシャ３と、締結部品１０のネジ用孔１１と、設置部２０との関係は、図２（ａ）、（ｂ）に示す配置と寸法になっている。すなわち、締結部品１０のネジ用孔１１の直径Ｄ２は、ネジ２の頭部２ａの直径（外径）Ｄ０およびリング体６の直径（外径）Ｄ１より大きく、形状記憶合金製ワッシャ３の外径Ｄ３より小さく形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３の内径は、常温時においてリング体６の直径Ｄ１より小さくなるように形成されている。
また、設置部２０に形成された雌ネジ部２１は、ネジ２の雄ネジ部２ｄが螺合自在になるように形成されている。なお、図２（ｂ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、マルテンサイト変態温度以上に加熱されると、ワッシャ内径がリング体６の直径Ｄ１より大きくなるように予め記憶させてある。
【００２４】
図１および図２（ａ）に示すように、ネジ２は、頭部２ａと、この頭部２ａにシャンク２ｃを介して連続して形成された雄ネジ部２ｄとを備えている。ここでは、ネジ２は、頭部２ａの下面を水平な面に形成している。また、ネジ２のシャンク２ｃは、雄ネジ部２ｄとほぼ同等の直径に形成され、ネジ山が形成されていない軸部分であり、後記するリング体６を挿入したときに、そのリング体６の高さ寸法と同等の長さに形成されている。雄ネジ部２ｄは、後記する設置部２０に設けた雌ネジ部２１に対で使用されるものである。この雄ネジ部２ｄは、その先端が尖がるように形成されている。
【００２５】
図２および図３に示すように、リング体６は、ここでは、ネジ２の頭部２ａとほぼ同じ径に形成された環状のリング部６Ａと、このリング部６Ａに連続して当該リング部６Ａより小径に形成された円筒形状の段部６Ｂとが一体に設けられ、中央に貫通孔６Ｃが連通して形成されている。このリング体６は、リング部６Ａが、後記する締結部品１０のネジ用孔１１の直径より小さい直径に形成されている。また、リング体６は、リング部６Ａの上面にネジ２の頭部下面に当接するネジ当接面６ａと、リング部６Ａの下面に形状記憶合金製ワッシャ３に当接するワッシャ当接面６ｂと、を有している。
【００２６】
そして、リング体６のネジ当接面６ａは、半径方向において周縁に向かうにしたがってワッシャ当接面６ｂに近づく方向に形成された傾斜面を有している。このネジ当接面６ａは、ここでは、リング部６Ａのネジに当接する全面において、所定傾斜角度の逃げ角αが設定された傾斜面に形成されている。この逃げ角αは、図３（ｂ）に示すように、１０〜３０度の範囲において設定されることが望ましい。
【００２７】
また、リング体６のワッシャ当接面６ｂは、図２（ａ）に示すように、半径方向において周縁に向かうにしたがってネジ当接面６ａに近づく方向に形成された傾斜面の傾斜角度（皿角）θが、９０〜１７５度の範囲となるように設定されている。ワッシャ当接面６ｂは、その傾斜角度θが前記の範囲内であると、形状記憶合金製ワッシャ３を介して所定の締付力をかけて、締結部品１０を設置部２０に対して締結状態にすることができる。また、解体時に、形状記憶合金製ワッシャ３をネジ２から容易に取り外しやすくする。したがって、リング体６のリング部６Ａは、ワッシャ当接面６ｂの傾斜角度θを９０〜１７５度の範囲に設定している。なお、ワッシャ当接面６ｂの傾斜角度θは、１００〜１７０度であることがさらに望ましく、１１０〜１５０の範囲であることが、締結性および解体性の両面からより好ましい。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、リング体６のワッシャ当接面６ｂは、ここではワッシャ当接面６ｂの全面が傾斜するように形成されている。
【００２８】
リング体６の段部６Ｂは、円筒形状に形成され、ネジ２の頭部２ａと雄ネジ部２ｄとの間に配置される寸法に形成されており、雄ネジ部２ｄの直径より大きく、頭部２ａの直径より小さく形成されている。この段部６Ｂは、ネジ２を締付ける作業を行う場合に、形状記憶合金製ワッシャ３を係合して形状記憶合金製ワッシャ３が容易に抜け落ちないようにするためのものであると共に、ネジ２の軸部分中央に形状記憶合金製ワッシャ３を位置決めするためのものである。なお、図示していないが、段部６Ｂの下端に「つば」あるいは「爪」を設ける構成にすることで、形状記憶合金製ワッシャ３の仮取付けが容易になる。
【００２９】
図１および図２（ａ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、環状の一部に切り込みが形成され、その切り込みの左右となるワッシャ腕部が離間できる形状に形成されている。なお、形状記憶合金製ワッシャ３は、ここでは、ほぼＣ字形状に加工して形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、後記する締結部品１０のネジ用孔１１の直径Ｄ２に対して、ワッシャ内径部が小さく、かつ、ワッシャ外径部が大きくなるように形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、ネジ２の頭部２ａの直径Ｄ１より、ワッシャ内径部が小さく、かつ、ワッシャ外径部が大きく、常温締結状態で最外径の直径がＤ３であり、ワッシャ内径部の直径がＤ１より小さくなる幅寸法を備えるように形成されている。この形状記憶合金製ワッシャ３は、ワッシャ腕部の位置が上下方向に互い違いとなるように形成してスプリング作用を発揮できるように形成されていてもよい。形状記憶合金製ワッシャ３は、常温ではマルテンサイト相を呈して容易に変形でき、変態温度（マルテンサイト変態温度）以上ではオーステナイト相を呈して記憶された形状に回復する性質を備えており、必要とする変態温度に応じて各種の金属の混合割合を調整した合金組成物が使用されている。
【００３０】
形状記憶合金製ワッシャ３に使用される好ましい形状記憶合金としては、Ｔｉ−Ｎｉ合金等が挙げられ、この合金中に含まれるＮｉ含有量は４９．５ａｔ％〜５１．０ａｔ％（原子パーセント）が好適である。また、このＴｉ−Ｎｉ合金に、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｏ等のいずれか一種以上を１０ａｔ％以下の量で含有させた合金であってもよく、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金が挙げられる。さらに、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｚｎ等のＣｕ系合金であってもよい。その他に、Ａｕ−Ｃｄ、Ｉｎ−Ｔｉ、Ｆｅ−Ｐｔ等の合金も使用可能である。
【００３１】
形状記憶合金製ワッシャ３にＴｉ−Ｎｉ合金を使用するときには、変態温度以上の温度である４００〜５００℃（例えば４５０℃）で、内径がＤ１（図２参照）以上になるように形状記憶処理を行い（例えば、環状体に切り欠き［隙間］を形成したＣ字形状や弧状にする）、また、室温（常温）で締結時に必要なＤ１よりも小さい所定の内径形状に加圧加工する（例えば、切り欠き［隙間］を狭めて内径がＤ１以下になるようなＣ字形状にする）。形状記憶合金製ワッシャ３は、例えば、マルテンサイト変態温度が７５〜１００℃である形状記憶合金の場合、この形状記憶合金を７５〜１００℃以上の温度に加熱すれば、記憶させた形状、つまり、図２（ｂ）に示すように、隙間を大きくして、ネジ２の頭部２ａの直径よりより大きなワッシャ内径へと復元する。なお、ここでは、形状記憶合金製ワッシャ３は、特別な表面処理を施しておらず、通常の平滑な表面状態になっている。
【００３２】
締結部品１０は、ネジ２の頭部２ａ直径Ｄ０およびリング径Ｄ１より大きく形成した直径Ｄ２のネジ用孔１１を備えている。ここで使用される締結部品１０は、金属で形成されたものや、合成樹脂で形成されたものであり、その表面に塗装、防錆等の表面処理がなされていても構わない。なお、締結部品１０は、ネジ用孔１１の周面に、形状記憶合金製ワッシャ３の下面に当接する孔周面１２を設定している。
【００３３】
設置部２０は、締結部品１０をネジ２により締結する部位または部品であり、ネジ２の雄ネジ部２ｄに対応する雌ネジ部２１が形成されている。
雌ネジ部２１は、筒部材の内側にネジが形成されている構成や、あるいは、設置部２０の部材に雌ネジ部が直接形成されている構成である。この雌ネジ部２１は、図２では、ネジ２の雄ネジ部２ｄの長さ寸法より長く形成されているが、その長さ寸法は雄ネジ部２ｄより短い場合や、あるいは、同等であっても構わない。なお、タッピングネジを使用する場合には、設置部２０には雌ネジ部２１を設けない構成となる。
【００３４】
つぎに、締結体構造１の締結手順および分解手順を図４（ａ）〜（ｄ）を中心に、図２を適宜参照して説明する。
はじめに、図４（ａ）に示すように、設置部２０の雌ネジ部２１に合わせて、締結部品１０のネジ用孔１１を連通する配置状態にする。
そして、図４（ｂ）に示すように、ネジ２にリング体６を挿入して形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６に係合しているネジ部材４を用いて設置部２０に締結部品１０をネジ止めする。ネジ止めするときに、リング体６の段部６Ｂに形状記憶合金製ワッシャ３が係合されている状態であると締結時の作業性が良好になる。
【００３５】
図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、ネジ２は、手動あるいはロボットハンド等によりドライバＤｒで捩じ込まれる。このとき、ネジ２により締付ける力（締付トルク）は、外径４ｍｍのネジ（Ｍ４）では、例えば、０．８〜１．３７（Ｎ．ｍ）の範囲であり、通常は１．１（Ｎ．ｍ）で行っている。
【００３６】
締結体構造１では、ネジ２がドライバＤｒにより締められるときに、頭部２ａが回転してもリング体６のネジ当接面６ａが滑り、ネジの回転に対してリング体６が空回りする状態となる。そのため、ネジ２を回して、リング体６が空回りした状態で、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６に当接して締結部品１０を押圧する。つまり、ネジ２の捩じ込まれるときの回転する力を、リング体６を介して形状記憶合金製ワッシャ３に与えないようにして、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がることを防止している。したがって、図４（ｄ）に示すように、締結体構造１では、ネジ２が回されると、回転していないリング体６に押圧された形状記憶合金製ワッシャ３によりワッシャ腕部が拡がることなく、ネジ２により締結部品１０を所定のトルクにより設置部２０に締結する強固な締結を実現することになる。
【００３７】
つぎに、部品を解体する場合、図４（ｅ）に示すように、部品を解体する作業時に、形状記憶合金製ワッシャ３を含む締結体構造１を、マルテンサイト変態温度より高い所定温度以上の環境に置く。例えば、熱風や過熱蒸気を形状記憶合金製ワッシャ３の近傍に、あるいは形状記憶合金製ワッシャ３に向けて吹きかけると、形状記憶合金製ワッシャ３が記憶していた形状に戻ろうとして、ワッシャ内径部がネジ２の頭部２ａの直径より大きくなるようにワッシャ腕部を拡げる状態となる。このとき、リング体６は、ワッシャ当接面６ｂが傾斜面になっているため、ワッシャ腕部が拡がり外れ易い状態となっている。
【００３８】
そのため、図４（ｆ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、ネジ２の頭部２ａから外れる。
そして、図４（ｇ）に示すように、設置箇所全部の形状記憶合金製ワッシャ３（図では一つのみ記載）が抜け出ることで、締結部品１０が設置部２０より外れる状態となり、設置部２０に対して締結部品１０が分離した状態となる。
あとは、ネジ２を設置部２０からドライバＤｒ等により回転させて取り外すことで、ネジ２、形状記憶合金製ワッシャ３、締結部品１０および設置部２０がそれぞれ分解状態となる。あるいは、設置部２０が合成樹脂製の場合には、ネジ２が付いたままの設置部２０を機械粉砕した後に、ネジ２およびリング体６を粉砕物の中から回収してもよい。
【００３９】
以上説明したように、締結体構造１は、リング体６を介してネジ２により形状記憶合金製ワッシャ３を押圧させることになり、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を拡がらせることなく、所望の締付けトルクで設置部２０に締結部品１０を締結できると共に、解体時には、形状記憶合金製ワッシャ３をネジ２から離脱させて、締結部品１０の取り外しを容易にすることができる。
【００４０】
なお、図１ないし図４では、リング体６に段部６Ｂを設けた構成として説明したが、例えば、図５で示すような構成としても構わない。なお、すでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、締結体構造１Ａのネジ部材４Ａは、ネジ２Ａと、リング体１６と、形状記憶合金製ワッシャ３とから構成されている。そしてネジ２Ａは、頭部２ａと雄ネジ部２ｄの間に、頭部２ａの外径よりも小さく、雄ネジ２ｄの外径よりも大きな径を持つ円柱形状で段状に形成したネジ段部２Ｃを設けた構成としている。このネジ段部２Ｃの長さ寸法は、リング体１６および形状記憶合金製ワッシャ３の合計厚みよりも長くなるように形成されている。また、リング体１６は、頭部２ａとほぼ同じ外径を有した環状に構成されている。さらに、リング体１６には、貫通孔（挿通孔）１６Ｂが形成されており、すでに説明したように、ネジ当接面１６ａと、ワッシャ当接面１６ｂとを備えている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、リング体６より下の位置で、ネジ段部２Ｃの外周に挿入され、仮取付けと位置決めがなされている。
【００４１】
このように、図５に示すように、ネジ部材４Ａは、ネジ２Ａにネジ段部２Ｃが形成されていて、そこにリング体１６および形状記憶合金製ワッシャ３が挿入されているので、ネジ２を回転させるとネジ当接面１６ａが滑り、ネジ２Ａの回転に対してリング体１６が空回りした状態で形状記憶合金製ワッシャ３を押圧する。そのため、ネジ部材４Ａは、締結部品１０を設置部２０に締結することが可能となる。また、解体時には、形状記憶合金製ワッシャ３がワッシャ腕部を拡げてネジ２Ａから容易に離脱する。
【００４２】
以上説明したように、締結体構造１Ａは、リング体１６を介して、形状記憶合金製ワッシャ３にワッシャ腕部を拡がらせる力を与え難くしているため、所定の締付けトルクを発揮して締結部品１０を、解体時の解体し易さを確保した状態で設置部２０に締結することが可能となる。
【００４３】
また、リング体６（１６）を使用する場合、そのリング体６（１６）のワッシャ当接面６ｂに図６に示すような凹凸部５を設ける構成とすることで、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を締結時に、より拡がらせ難くすることもできる。なお、すでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図６に示すように、この凹凸部５は、リング体６の周縁から中央（あるいは中央から周縁）に向かって放射状に一定幅で三角形状の凸部５ａおよび凹部５ｂが形成されている。なお、凹凸部５は、ここでは、凸部５ａおよび凹部５ｂがワッシャ当接面６ｂの周方向に連続して形成している。この凹凸部５は、凸部５ａの頂部から凹部５ｂの底部までの高さ寸法を、ここでは０．０５〜０．２５ｍｍの範囲で設定している。なお、凸部５ａの周方向の数は、特に限定されないが、１２〜４２山（特に好ましい範囲は２０〜３６山）の範囲として設定されることが好ましい。また、凸部５ａは、一定の高さでワッシャ当接面６ｂの周縁から中央に向かって形成されている。なお、ネジ２の軸径がＭ４．０を超える場合に、リング体６を介在させてワッシャ腕部の拡がりを抑制することが好ましく、その際、そのリング体６のワッシャ当接面６ｂに例えば圧造成形等の所定の加工手段でローレット加工を施して凹凸部５を形成してもよい。
【００４５】
凹凸部５が形成されたリング体２６を使用した場合、リング体２６の凹凸部５がワッシャ当接面６ｂに係合した（引っ掛かった）状態となることで、リング体６と形状記憶合金製ワッシャ３とが供回りして、形状記憶合金製ワッシャ３が拡がろうとする力を、抑えようとする。つまり、ネジ２の捩じ込まれるときの回転する力を形状記憶合金製ワッシャ３に与えないようにして、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がらないようにしている。そのため、締結体構造１Ｂでは、ネジ２を回すとリング体２６が空回りするか、仮にリング体２６がネジと一緒に回転しても凹凸部５により形状記憶合金製ワッシャ３も同時に供回りして、形状記憶合金製ワッシャ３が締結部品１０の孔周面１２に押し付けられ、ワッシャ腕部が拡がることなくネジ２による強固な締結を実現することができる。
【００４６】
なお、締結体構造１Ｂに使用される凹凸部５の形状は、凸部５ａおよび凹部５ｂの形状が共に三角形状としてリング体６のワッシャ当接面６ｂの周方向に一定幅で連続する構成として説明したが、例えば、図７〜図１１に示す構成としても構わない。なお、図７〜図１１においてすでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
すなわち、図７（ａ）に示すように、台形状の凸部５ｃおよび凹部５ｄがリング周方向に連続する構成とすることや、図７（ｂ）に示すように、三角形の頂点を垂直より所定角度斜めに立ち上げた形状となる鋸目状の凸部５ｅおよびその凸部５ｅの間となる凹部５ｆがリング周方向に連続する構成であってもよい。このように、凸部５ｃ，５ｅには、エッジ（角部分）が形成されるような形状であれば構わない。さらに、凸部５ｅと凹部５ｆが異なる形状（例えば、凹部が平坦部）となっていても良い。
【００４７】
また、凹凸部５の同形状で形成される凸部５ａと凹部５ｂとの間隔は、図７に示すように等間隔であってもよいし、図８に示す構成であっても構わない。すなわち、図８（ａ）に示すように、凸部５ａと凹部５ｂとが平坦部７を介して一定間隔で形成されることや、あるいは、図８（ｂ）に示すように、凸部５ａを平坦部７で独立して形成し、かつ、凸部５ａと凹部５ｂとを連続させ平坦部７により間隔を開けるように構成しても構わない。このように凸部５ａおよび凹部５ｂの形状が同じ形状であるとした場合に、平坦部７を介して凸部５ａを独立して所定間隔ごとに形成することや、あるいは、凸部５ａと凹部５ｂとを平坦部７を介して所定間隔ごとに形成することや、それらの組み合わせとして形成することであっても構わない。
【００４８】
さらに、凹凸部５の形成方向は、図６では、リング体６の中央から周縁に向かって、かつ、リング体６の周方向に連続して形成する構成として説明したが、図９に示すような構成であっても構わない。すなわち、図９（ａ）に示すように、リング部６Ａのワッシャ当接面６ｂに形成される凹凸部１５は、リング部６Ａの中央から周縁に向かって所定傾斜角度に螺旋状に形成されることや、また、図９（ｂ）に示すように、凹凸部２５は、リング部６Ａの中央から周縁に向かって放射状の凸部２５ａ（あるいは凹部２５ｂ）と、この放射状の凸部２５ａ（あるいは凹部２５ｂ）の左右に線対称で、その中央となる凸部２５ａに対して周縁に向かうに従って離間する方向に所定角度で配置される凸部２５ａｃ，２５ａｃ（あるいは凹部２５ｂｃ）を一組として形成し、その一組をリング部６Ａの周方向に設ける構成であってもよい。このように凹凸部１５，２５の形成方向は、リング体６と形状記憶合金製ワッシャ３が供回りする方向で、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部が拡がる動作に対して結果的に邪魔にならない方向であれば構わない。
【００４９】
そして、凸部５ａおよび凹部５ｂの設置長さは、図６では、リング体６の内径側から外径側に向かって周縁まで連続して一定幅で設けられているが、図１０に示すような構成であっても構わない。すなわち、図１０（ａ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３に当接するワッシャ当接面６ｂに形成されるように、凸部３５ａを形成する構成としている。つまり、凸部３５ａは、リング部６Ａａの段部６Ｂ側と周縁側の間で、リング部６Ａの中央から周縁に向かって放射状に形成する構成としてもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、凸部４５ａは、リング部６Ａのワッシャ当接面６ｂでリング部６Ａの中央側となる周方向の環状エリアと、周縁側の周方向となる環状エリアと、中央側の環状エリアと周縁側の環状エリアとの間となる環状エリアの３つの環状エリアごとに配置されている。そして、凸部４５ａは、頭部２ａの周方向に対して螺旋状に配置した状態となるように構成しても構わない。なお、図１０では、平坦部を凹部３５ｂ，４５ｂとしている。このように凸部３５ａ，４５ａおよび凹部３５ｂ，４５ｂの設置長さは、ネジ２を回すときにリング体６および形状記憶合金製ワッシャ３が供回りする方向で、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がる動作に対して結果的に邪魔にならない設置長さであれば構わない。
【００５０】
また、図６では、凹凸部５が頭部２ａの中央から周縁に向かって形成される幅を、一定間隔として説明したが、図１１に示すような構成であっても構わない。すなわち、図１１に示すように、凹凸部５５は、断面三角形状の凸部５５ａと、平坦部である凹部５５ｂとが交互に周方向に形成されている。そして、凸部５５ａは、内径側から周縁に向かって幅寸法および高さ寸法が小さくなるように形成されている。また、ここでは、二つの凸部５５ａ，５５ａの間の平坦部を凹部５５ｂとしている。
【００５１】
以上、図６ないし図１１を参照して説明したように、凹凸部の構成は、内径側から外径側に向かって形成され、かつ、凸部と凹部とが周方向に沿って設置され、凸部のエッジ部分により形状記憶合金製ワッシャ３に係合（ひっかかり）する状態となればよい。すなわち、凹凸部の構成は、ネジをドライバ等により捩じ込むときにリング体が回転してもリング体と形状記憶合金製ワッシャとが供回りする状態となり、締結部品１０を所定以上のトルクにより締結でき、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャ３がネジ２から外れやすい状態であれば、その構成を限定されるものではない。
【００５２】
また、図６〜図１１の説明では、リング体６のワッシャ当接面６ｂに凹凸部５を設ける構成として説明したが、リング体６に形成する代わりに、図１２に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３のリング体６に当接するリング当接面５１に形成した凹凸部５０としても構わない。形状記憶合金製ワッシャ３に凹凸部５０を設ける場合には、断面が三角形状の切込みをワッシャ周方向に放射状に形成して凹部５０ｂとし、その凹部５０ｂ、５０ｂの間を凸部５０ａとしている。
【００５３】
なお、ここでは、形状記憶合金製ワッシャ３のリング当接面５１に凹部５０ｂを形成することで、凸部５０ａを結果として形成したが、形状記憶合金製ワッシャ３のリング当接面５１に凸部５０ａを突起として形成する構成（図示せず）としても構わない。そして、図７〜図１１に示したように、凸部５０ａおよび凹部５０ｂは、その形状、設置間隔、設置幅、設置長さ、設置高さは、ネジ２を回すときにリング体６と形状記憶合金製ワッシャ３とが供回りして締結部品１０を設置部２０に固定でき、かつ、解体時に、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６から離脱できる構成であれば、特に限定されるものではない。
さらに、ネジ当接面６ａおよびワッシャ当接面６ｂは、その全面を傾斜面として傾斜させる構成として説明したが、一部が傾斜する構成であっても構わない。また、ネジ２はその先端を先尖りとして説明したが、先端の形状は平坦あるいは曲面等の形状であってもよく、特に限定されるものではない。そして、ネジ２にはシャンク２ｃを介して雄ネジ部２ｄを形成しているが、シャンク２ｄがなく雄ネジ部２ｄのみの構成でも構わない。
また、リング体６（１６）は、その直径をネジ２の頭部２ａより大きくしても構わず、形状記憶合金製ワッシャ３および締結部品１０のネジ用孔１１との関係が成り立てばよい。なお、経済面を考慮するならば、頭部２ａより小さく形成されることが望ましい。
さらに、リング体６（１６）は、その表面をバフ研磨等による研磨手段で磨いて滑りやすく形成しても構わない。
【実施例】
【００５４】
つぎに、実施例を通して本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。
ネジ２は、頭部２ａ外径が７ｍｍで、ネジ径４ｍｍ、ネジ長さが２０ｍｍの鋼製なべネジ（Ｍ４）を使用した。また、リング体６は、傾斜角度αが１０度のネジ当接面６ａを有し、かつ、ワッシャ当接面６ｂが傾斜角度θ２０度、２５度、３０度にそれぞれ形成した３種類を使用した。また、リング体６には段部が形成されており、その段部の径は５ｍｍで、その段部の長さは２ｍｍであった。
【００５５】
また、変態温度が９５℃のＴｉ−Ｎｉ合金を、通常の引き抜き加工によって線材へと成形し、その後、線材の上下を圧延機で圧延してワイヤーとした。さらに、その後プレス等により平面が１．４ｍｍで側面が１．０ｍｍの断面形状が扁平のワイヤーとし、そのワイヤーを丸めてＣ字型に加工して、形状記憶合金製ワッシャ３とした。形成した形状記憶合金製ワッシャ３は、リング体６の段部に挿入し係合させた状態で使用した。
【００５６】
一方、大きさが幅４５ｍｍ×長さ１１０ｍｍ×厚み１０ｍｍで、Ｓ４５Ｃ相当の焼き入れ鋼で作成したテストピース３枚を用意した。そのテストピースには、上部に表面から深さ４ｍｍの位置まで穴径７．５ｍｍの座ぐりを設けた穴を、一定間隔で１０箇所設け、その座ぐりのさらに下部に内径φ４．０ｍｍの雌ネジを形成した。
リング体６および形状記憶合金製ワッシャ３を嵌め込んだネジ２の３種類を各１０個ずつ用意し、電動ドライバにより次の条件で順次締付け作業を行った。
【００５７】
すなわち、各テストピースの１０ヶ所設けた各穴に形状記憶合金製ワッシャ３を係合した状態のネジ２を１．１（Ｎ．ｍ）のトルク値により１０箇所で締め付け作業を行い、締結状態を観察した。その結果、３０箇所のすべての位置で、ワッシャ腕部の拡がりが初期設定から０．３ｍｍ以下に抑えられ、確実な締結状態が実現した。このことから、ネジ２に挿入したリング体６を併用すると、ネジを強いトルクで締結しても、強固に締結することが分かった。
【００５８】
なお、参考例としては、リング体６を使用せずに、そして、ネジの頭部に設けた２５度の皿ネジ形状以外はほぼ図５と同じ形状である直径４ｍｍネジを使用し、それ以外の構成は、実施例の構成と同じ部材を用いて締結テストを１０箇所において行った。その結果、いずれの箇所においてもネジ２を捩じ込んだときに皿ネジが形状記憶合金製ワッシャ３の内径側に入り込みワッシャ腕部が拡がり強固な締結状態を確保できなかった。
【００５９】
つぎに、締結した形状記憶合金製ワッシャにドライヤにより１００℃の熱風を吹きつけ、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６から完全に離脱するかを確認し、その結果を表１に示した。なお、表１では、完全に離脱したものを「○」とし、また、完全に離脱しないでテストピースのネジ用孔とネジ２との間に落ち込み挟まったものを「△」とし、ネジの頭部から離脱しなかったものを「×」として示した。なお、表１において、「△」は５０％の合格率として評価した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、ほとんどの形状記憶合金製ワッシャ３が加熱時にリング体６から離脱する状態になった。このように、リング体６を併用することで、締結時には所定の締付けトルク値で締結でき、さらに、加熱時には形状記憶合金製ワッシャ３がリング体から確実に離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る締結体構造を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造の断面図および分解した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る締結体構造に用いるリング体の下面を示す底面図、（ｂ）は本発明に係る締結体構造に用いるネジのリング体の側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造の締結手順および分解手順について一部を切り欠いて示す側面図あるいは斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の他の構成を模式的に一部を切り欠いて示す分解側面図である。
【図６】本発明に係る締結体構造のリング体に凹凸部を設けた状態を模式的に示す分解斜視図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体における凹凸部の他の形状を模式的に示す模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体における凹凸部の凸部あるいは凸部と凹部の設置間隔の他の構成を模式的に示す模式図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における形成方向の他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における凸部の設置長さの他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１１】本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における凸部の設置幅についての他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１２】締結体構造の他の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 締結体構造
２ ネジ
２ａ 頭部
２ｂ 傾斜面
２ｃ シャンク
２ｄ 雄ネジ部
３ 形状記憶合金製ワッシャ
４ ネジ部材
５ 凹凸部
５ａ 凸部
５ｂ 凹部
６ リング体
６Ａ リング部
６Ｂ 段部
６Ｃ 貫通孔
６ａ ネジ当接面
６ｂ ワッシャ当接面
１０ 締結部品
１１ ネジ用孔
１２ 孔周面
２０ 設置部
２１ 雌ネジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン、洗濯機、冷蔵庫、テレビ、電池パック、簡易充電器等、その構成部品あるいは付属部品、あるいは、使用材料が再使用可能となるように解体容易な製品の製造に適用され、当該製品の解体に有効な形状記憶合金製ワッシャおよびネジを用いた締結体構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ネジ止めされた製品を解体する場合、従来はそのネジをゆるめ、そしてネジを外す操作を手作業で行っていた。最近は、締結の際に形状記憶合金製のワッシャをネジと組み合わせて使用する、いわゆる容易な解体を実現させる技術開発が進み、その方法は部品のリサイクルユースおよび資源回収の面からも注目されている。
【０００３】
このような易解体技術は、例えば、特許文献１に記載されている。まず、ネジ締結体を製造するに際して、ネジに形状記憶合金製ワッシャを挿入し組み合わせた複合品を最初に準備する。そして、その形状記憶合金製ワッシャには、予め所定温度以上でネジの頭部外径よりも大きな内径形状になるように記憶させておき、部品の締結時にはネジ軸部に挿入できる程度の小内径に加工調整している。そのため、その複合品を用いて部品を締結して製品を製造した場合、使用後その製品を解体する際には、ワッシャを前記した所定温度以上に加熱すると、ワッシャ内径が記憶していた大きな直径へと復元するので、形状記憶合金製ワッシャがネジの頭部から飛び出し、製品を短時間内に解体させることができるものである。
【０００４】
一方、通常、ネジ止めするときは、部品が確実に締結できるように、大きな締結力（トルク）がネジに加えられる。その際、ワッシャをネジに組み合わせて使用し、かつ、そのネジの頭部軸側を、皿ネジ形状に加工していると、製品の解体時に、ワッシャがネジの頭部から抜け出て外れやすくなる。このようにネジの頭部が皿ネジ形状を有するネジは、ワッシャを外す際に好都合である。
【特許文献１】特開２００５−１６７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のネジでは、解体時を考慮した形状記憶合金製のワッシャと組み合わせて使用する場合には、以下に示すような問題点が存在する。
すわなち、従来のネジは、締結部品を締結する目的で雌ネジ部あるいは設置面に直接、捩じ込まれた場合、その頭部に皿ネジ形状が加工してあると、ネジの頭部がワッシャ内径に入り込むように回転して捩じ込まれることになる。そうすると、ネジが回転して捩じ込まれることにより、ワッシャ内径がネジの頭部外径よりも大きくなる方向に、ワッシャ腕部が拡がってしまい、締結目的を達成することが困難になってしまう。
【０００６】
本発明は前記した問題点に鑑み創案されたものであって、ネジと、形状記憶合金製ワッシャと、リング体とを組合せて使用するネジ部材を用いて、締結部品を設置部に締結するときに、必要な締結力をかけても形状記憶合金製ワッシャの腕部が拡がり難くなり、かつ、解体するときには形状記憶合金製ワッシャを取り外すことが容易にできる締結体構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る締結体構造は、雄ネジ部の一端側に頭部を有するネジと、このネジに対応した寸法で形状記憶合金により環状の一部が切り離された形状に形成された形状記憶合金製ワッシャと、この形状記憶合金製ワッシャと前記ネジの頭部との間で前記雄ネジ部に挿通して配置される環状のリング体と、を備えるネジ部材を使用して、設置部に締結部品を締結する締結体構造であって、前記形状記憶合金製ワッシャは、その材料の形状復元温度以上では内径が前記頭部の外径よりも大きな復元形状となるように形成されており、前記締結部品は、ネジ用孔を有し、前記ネジ用孔が前記ネジの頭部および前記リング体より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径より小さな直径に形成され、前記リング体は、その一方の面に前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、その他方の面に前記ネジの頭部下面と当接するネジ当接面を有し、前記ワッシャ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えている構成とした。
【０００８】
このように構成した締結体構造は、ネジを締付けるときに、ネジの頭部とリング体とが空回りしてリング体を回転させることなくネジを前進させて形状記憶合金製ワッシャを押圧する。そのため、ネジは、リング体を設置面に向かって押圧して、リング体の傾斜面または形状記憶合金製ワッシャのリング当接面に対して回転させることなく、形状記憶合金製ワッシャを締結部品に所定以上のトルクが発生する状態で締結させることができる。そして、締結体構造を解体する場合、リング体のワッシャ当接面が傾斜面であるため、形状記憶合金製ワッシャが所定温度以上に加熱されると、ワッシャ腕部が拡がるときにネジの頭部から離脱し易い状態となっている。そのため、締結体構造では、スムーズにネジの頭部から形状記憶合金製ワッシャが外れ、ネジを外さなくても締結部品を設置部から取り外すことができる。
【０００９】
また、前記締結体構造において、前記リング体は、前記ネジ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ワッシャ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備える構成としてもよい。
【００１０】
このように構成した締結体構造は、ネジをドライバ等により捩じ込むと、ネジの頭部と当接するリング体のネジ当接面に傾斜面があることで、ネジの頭部とリング体の当接する当接部分が小さくなり、ネジの頭部とリング体とが空回りし易くなると共に、ネジの頭部から加わる力が集中してリング体から形状記憶合金製ワッシャ側に伝達して押圧する。また、締結体構造を解体する場合、リング体とネジの頭部との接触面積が小さいため、ネジとリング体との分離も容易となる。
【００１１】
さらに、前記締結体構造において、リング体は、前記ワッシャ当接面および前記ネジ当接面を有するリング部と、このリング部のワッシャ当接面側に連続して円筒形状に形成した段部とを備え、前記段部は、前記リング部（および前記ネジの頭部）より小径に形成され、かつ、前記雄ネジ部の直径より大径に形成された構成とした。
【００１２】
このように構成した締結体構造は、ネジを回したときに、リング体のリング部に形成したネジ当接面がネジの頭部に対して滑り、ネジとリング体とを空回りさせ、リング体の段部が形状記憶合金製ワッシャの位置決めを容易にする。
【００１３】
また、前記締結体構造において、ネジは、頭部と雄ネジ部との間に、前記頭部より直径が小さく、かつ、前記雄ネジ部より直径が大きな円柱状のネジ段部を備え、前記リング体は、前記ネジ当接面および前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、前記ネジのネジ段部に挿通可能な挿通孔を備え、前記ネジ段部が前記リング体および前記形状記憶合金製ワッシャの合計厚みと同等以上の長さ寸法に形成されていても構わない。
【００１４】
このように構成した締結体構造は、ネジを回したときに、リング体のネジ当接面がネジの頭部に対して滑り、ネジとリング体とが空回りする状態となり、また、ネジ段部が形状記憶合金製ワッシャをネジの軸部分に対して中央位置になるように位置決めに寄与する。
【００１５】
さらに、前記締結体構造において、前記リング体のワッシャ当接面、または、前記形状記憶合金製ワッシャのリング当接面の一方に凹凸部を設け、前記凹凸部は、前記リング体の内径側から外径側に向かって、または、前記形状記憶合金製ワッシャの内径側から外径側に向かって、その凸部および凹部が形成される構成とした。
【００１６】
このように構成した締結体構造は、ネジが締め付けられるときに、リング体または形状記憶合金製ワッシャに形成された凹凸部が、リング体と形状記憶合金製ワッシャとを供回りさせるように係合する。そのため、仮にネジを回すときに、リング体が空回りせずに回転しても、凹凸部が引っかかり形状記憶合金製ワッシャとリング体とが供回りして、形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部を拡げることを抑制する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る締結体構造では、ネジはリング体を介して形状記憶合金製ワッシャを押圧しているため、ネジの頭部とリング体との当接面が滑り、ネジの回転がリングに伝わることなく空回りして、リング体が回転することなく形状記憶合金製ワッシャにより締結部品を設置面に締結する。そのため、締結体構造は、解体時のことを考慮した形状記憶合金製ワッシャを用いて、ドライバ等により十分なトルクをかけた状態としても、形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部を拡がらせることなく、締結部品を設置部に向かってネジを締め付けることができると共に、解体時には加熱するだけで、形状記憶合金製ワッシャの腕部を拡がらせて締結部品を取り外し易くすることができる。したがって、製品の解体作業を容易にし、部品のリサイクルあるいは資源回収を図る上で都合がよい。
【００１８】
締結体構造は、リング体のネジ当接面に傾斜を設けることで、ネジとリング体との接触面積が小さくなり、ネジとリング体との滑りをよくし、ネジとリング体とが空回りし易くなる。そのため、形状記憶合金製ワッシャを効率よく押圧して、締結時における形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部の拡がりをより抑制することができる。
【００１９】
締結体構造は、リング体に段部を備えるか、または、ネジにネジ段部を備えることで、形状記憶合金製ワッシャの配置をネジの軸部分の中心位置に位置決めして係合させ、その状態で締結作業を行うことができるため、締結作業を行うときの作業性と効率性とを良好にする。
【００２０】
締結体構造は、リング体または形状記憶合金製ワッシャが凹凸部を備えていると、ネジの回転に伴ってリング体と形状記憶合金製ワッシャとが供回りをする状態となり、ネジがワッシャ腕部を拡げることなく締結部品を設置部に締結することができる。また、締結体構造の解体時には、その凹凸部が形状記憶合金製ワッシャの離脱する邪魔をすることがないので、解体作業性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、締結体構造の全体を模式的に示す分解斜視図、図２（ａ）、（ｂ）は締結体構造を示す断面図および解体状態を示す断面図、図３（ａ）、（ｂ）は、締結体構造に使用するリング体に形成された凹凸部を模式的に示す底面図および側面図、図４（ａ）〜（ｇ）は、締結体構造の締結手順および分解手順を、一部を切り欠いて示す斜視図および側面図である。
【００２２】
図１および図２（ａ）に示すように、締結体構造１は、ネジ２と、リング体６と、形状記憶合金製ワッシャ３とから構成されるネジ部材４を使用して、締結部品１０を設置部２０に締結するものである。なお、ここでいうネジ２は、一般的ななべネジ、モジュールネジ、タッピングネジ等のことを指し、頭部２ａに連続する雄ネジ部２ｄを備えているものである。
【００２３】
締結体構造１において、ネジ２と、リング体６と、形状記憶合金製ワッシャ３と、締結部品１０のネジ用孔１１と、設置部２０との関係は、図２（ａ）、（ｂ）に示す配置と寸法になっている。すなわち、締結部品１０のネジ用孔１１の直径Ｄ２は、ネジ２の頭部２ａの直径（外径）Ｄ０およびリング体６の直径（外径）Ｄ１より大きく、形状記憶合金製ワッシャ３の外径Ｄ３より小さく形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３の内径は、常温時においてリング体６の直径Ｄ１より小さくなるように形成されている。
また、設置部２０に形成された雌ネジ部２１は、ネジ２の雄ネジ部２ｄが螺合自在になるように形成されている。なお、図２（ｂ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、マルテンサイト変態温度以上に加熱されると、ワッシャ内径がリング体６の直径Ｄ１より大きくなるように予め記憶させてある。
【００２４】
図１および図２（ａ）に示すように、ネジ２は、頭部２ａと、この頭部２ａにシャンク２ｃを介して連続して形成された雄ネジ部２ｄとを備えている。ここでは、ネジ２は、頭部２ａの下面を水平な面に形成している。また、ネジ２のシャンク２ｃは、雄ネジ部２ｄとほぼ同等の直径に形成され、ネジ山が形成されていない軸部分であり、後記するリング体６を挿入したときに、そのリング体６の高さ寸法と同等の長さに形成されている。雄ネジ部２ｄは、後記する設置部２０に設けた雌ネジ部２１に対で使用されるものである。この雄ネジ部２ｄは、その先端が尖がるように形成されている。
【００２５】
図２および図３に示すように、リング体６は、ここでは、ネジ２の頭部２ａとほぼ同じ径に形成された環状のリング部６Ａと、このリング部６Ａに連続して当該リング部６Ａより小径に形成された円筒形状の段部６Ｂとが一体に設けられ、中央に貫通孔６Ｃが連通して形成されている。このリング体６は、リング部６Ａが、後記する締結部品１０のネジ用孔１１の直径より小さい直径に形成されている。また、リング体６は、リング部６Ａの上面にネジ２の頭部下面に当接するネジ当接面６ａと、リング部６Ａの下面に形状記憶合金製ワッシャ３に当接するワッシャ当接面６ｂと、を有している。
【００２６】
そして、リング体６のネジ当接面６ａは、半径方向において周縁に向かうにしたがってワッシャ当接面６ｂに近づく方向に形成された傾斜面を有している。このネジ当接面６ａは、ここでは、リング部６Ａのネジに当接する全面において、所定傾斜角度の逃げ角αが設定された傾斜面に形成されている。この逃げ角αは、図３（ｂ）に示すように、１０〜３０度の範囲において設定されることが望ましい。
【００２７】
また、リング体６のワッシャ当接面６ｂは、図２（ａ）に示すように、半径方向において周縁に向かうにしたがってネジ当接面６ａに近づく方向に形成された傾斜面の傾斜角度（皿角）θが、９０〜１７５度の範囲となるように設定されている。ワッシャ当接面６ｂは、その傾斜角度θが前記の範囲内であると、形状記憶合金製ワッシャ３を介して所定の締付力をかけて、締結部品１０を設置部２０に対して締結状態にすることができる。また、解体時に、形状記憶合金製ワッシャ３をネジ２から容易に取り外しやすくする。したがって、リング体６のリング部６Ａは、ワッシャ当接面６ｂの傾斜角度θを９０〜１７５度の範囲に設定している。なお、ワッシャ当接面６ｂの傾斜角度θは、１００〜１７０度であることがさらに望ましく、１１０〜１５０の範囲であることが、締結性および解体性の両面からより好ましい。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、リング体６のワッシャ当接面６ｂは、ここではワッシャ当接面６ｂの全面が傾斜するように形成されている。
【００２８】
リング体６の段部６Ｂは、円筒形状に形成され、ネジ２の頭部２ａと雄ネジ部２ｄとの間に配置される寸法に形成されており、雄ネジ部２ｄの直径より大きく、頭部２ａの直径より小さく形成されている。この段部６Ｂは、ネジ２を締付ける作業を行う場合に、形状記憶合金製ワッシャ３を係合して形状記憶合金製ワッシャ３が容易に抜け落ちないようにするためのものであると共に、ネジ２の軸部分中央に形状記憶合金製ワッシャ３を位置決めするためのものである。なお、図示していないが、段部６Ｂの下端に「つば」あるいは「爪」を設ける構成にすることで、形状記憶合金製ワッシャ３の仮取付けが容易になる。
【００２９】
図１および図２（ａ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、環状の一部に切り込みが形成され、その切り込みの左右となるワッシャ腕部が離間できる形状に形成されている。なお、形状記憶合金製ワッシャ３は、ここでは、ほぼＣ字形状に加工して形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、後記する締結部品１０のネジ用孔１１の直径Ｄ２に対して、ワッシャ内径部が小さく、かつ、ワッシャ外径部が大きくなるように形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、ネジ２の頭部２ａの直径Ｄ１より、ワッシャ内径部が小さく、かつ、ワッシャ外径部が大きく、常温締結状態で最外径の直径がＤ３であり、ワッシャ内径部の直径がＤ１より小さくなる幅寸法を備えるように形成されている。この形状記憶合金製ワッシャ３は、ワッシャ腕部の位置が上下方向に互い違いとなるように形成してスプリング作用を発揮できるように形成されていてもよい。形状記憶合金製ワッシャ３は、常温ではマルテンサイト相を呈して容易に変形でき、変態温度（マルテンサイト変態温度）以上ではオーステナイト相を呈して記憶された形状に回復する性質を備えており、必要とする変態温度に応じて各種の金属の混合割合を調整した合金組成物が使用されている。
【００３０】
形状記憶合金製ワッシャ３に使用される好ましい形状記憶合金としては、Ｔｉ−Ｎｉ合金等が挙げられ、この合金中に含まれるＮｉ含有量は４９．５ａｔ％〜５１．０ａｔ％（原子パーセント）が好適である。また、このＴｉ−Ｎｉ合金に、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｏ等のいずれか一種以上を１０ａｔ％以下の量で含有させた合金であってもよく、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金が挙げられる。さらに、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｚｎ等のＣｕ系合金であってもよい。その他に、Ａｕ−Ｃｄ、Ｉｎ−Ｔｉ、Ｆｅ−Ｐｔ等の合金も使用可能である。
【００３１】
形状記憶合金製ワッシャ３にＴｉ−Ｎｉ合金を使用するときには、変態温度以上の温度である４００〜５００℃（例えば４５０℃）で、内径がＤ１（図２参照）以上になるように形状記憶処理を行い（例えば、環状体に切り欠き［隙間］を形成したＣ字形状や弧状にする）、また、室温（常温）で締結時に必要なＤ１よりも小さい所定の内径形状に加圧加工する（例えば、切り欠き［隙間］を狭めて内径がＤ１以下になるようなＣ字形状にする）。形状記憶合金製ワッシャ３は、例えば、マルテンサイト変態温度が７５〜１００℃である形状記憶合金の場合、この形状記憶合金を７５〜１００℃以上の温度に加熱すれば、記憶させた形状、つまり、図２（ｂ）に示すように、隙間を大きくして、ネジ２の頭部２ａの直径よりより大きなワッシャ内径へと復元する。なお、ここでは、形状記憶合金製ワッシャ３は、特別な表面処理を施しておらず、通常の平滑な表面状態になっている。
【００３２】
締結部品１０は、ネジ２の頭部２ａ直径Ｄ０およびリング径Ｄ１より大きく形成した直径Ｄ２のネジ用孔１１を備えている。ここで使用される締結部品１０は、金属で形成されたものや、合成樹脂で形成されたものであり、その表面に塗装、防錆等の表面処理がなされていても構わない。なお、締結部品１０は、ネジ用孔１１の周面に、形状記憶合金製ワッシャ３の下面に当接する孔周面１２を設定している。
【００３３】
設置部２０は、締結部品１０をネジ２により締結する部位または部品であり、ネジ２の雄ネジ部２ｄに対応する雌ネジ部２１が形成されている。
雌ネジ部２１は、筒部材の内側にネジが形成されている構成や、あるいは、設置部２０の部材に雌ネジ部が直接形成されている構成である。この雌ネジ部２１は、図２では、ネジ２の雄ネジ部２ｄの長さ寸法より長く形成されているが、その長さ寸法は雄ネジ部２ｄより短い場合や、あるいは、同等であっても構わない。なお、タッピングネジを使用する場合には、設置部２０には雌ネジ部２１を設けない構成となる。
【００３４】
つぎに、締結体構造１の締結手順および分解手順を図４（ａ）〜（ｄ）を中心に、図２を適宜参照して説明する。
はじめに、図４（ａ）に示すように、設置部２０の雌ネジ部２１に合わせて、締結部品１０のネジ用孔１１を連通する配置状態にする。
そして、図４（ｂ）に示すように、ネジ２にリング体６を挿入して形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６に係合しているネジ部材４を用いて設置部２０に締結部品１０をネジ止めする。ネジ止めするときに、リング体６の段部６Ｂに形状記憶合金製ワッシャ３が係合されている状態であると締結時の作業性が良好になる。
【００３５】
図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、ネジ２は、手動あるいはロボットハンド等によりドライバＤｒで捩じ込まれる。このとき、ネジ２により締付ける力（締付トルク）は、外径４ｍｍのネジ（Ｍ４）では、例えば、０．８〜１．３７（Ｎ．ｍ）の範囲であり、通常は１．１（Ｎ．ｍ）で行っている。
【００３６】
締結体構造１では、ネジ２がドライバＤｒにより締められるときに、頭部２ａが回転してもリング体６のネジ当接面６ａが滑り、ネジの回転に対してリング体６が空回りする状態となる。そのため、ネジ２を回して、リング体６が空回りした状態で、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６に当接して締結部品１０を押圧する。つまり、ネジ２の捩じ込まれるときの回転する力を、リング体６を介して形状記憶合金製ワッシャ３に与えないようにして、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がることを防止している。したがって、図４（ｄ）に示すように、締結体構造１では、ネジ２が回されると、回転していないリング体６に押圧された形状記憶合金製ワッシャ３によりワッシャ腕部が拡がることなく、ネジ２により締結部品１０を所定のトルクにより設置部２０に締結する強固な締結を実現することになる。
【００３７】
つぎに、部品を解体する場合、図４（ｅ）に示すように、部品を解体する作業時に、形状記憶合金製ワッシャ３を含む締結体構造１を、マルテンサイト変態温度より高い所定温度以上の環境に置く。例えば、熱風や過熱蒸気を形状記憶合金製ワッシャ３の近傍に、あるいは形状記憶合金製ワッシャ３に向けて吹きかけると、形状記憶合金製ワッシャ３が記憶していた形状に戻ろうとして、ワッシャ内径部がネジ２の頭部２ａの直径より大きくなるようにワッシャ腕部を拡げる状態となる。このとき、リング体６は、ワッシャ当接面６ｂが傾斜面になっているため、ワッシャ腕部が拡がり外れ易い状態となっている。
【００３８】
そのため、図４（ｆ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、ネジ２の頭部２ａから外れる。
そして、図４（ｇ）に示すように、設置箇所全部の形状記憶合金製ワッシャ３（図では一つのみ記載）が抜け出ることで、締結部品１０が設置部２０より外れる状態となり、設置部２０に対して締結部品１０が分離した状態となる。
あとは、ネジ２を設置部２０からドライバＤｒ等により回転させて取り外すことで、ネジ２、形状記憶合金製ワッシャ３、締結部品１０および設置部２０がそれぞれ分解状態となる。あるいは、設置部２０が合成樹脂製の場合には、ネジ２が付いたままの設置部２０を機械粉砕した後に、ネジ２およびリング体６を粉砕物の中から回収してもよい。
【００３９】
以上説明したように、締結体構造１は、リング体６を介してネジ２により形状記憶合金製ワッシャ３を押圧させることになり、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を拡がらせることなく、所望の締付けトルクで設置部２０に締結部品１０を締結できると共に、解体時には、形状記憶合金製ワッシャ３をネジ２から離脱させて、締結部品１０の取り外しを容易にすることができる。
【００４０】
なお、図１ないし図４では、リング体６に段部６Ｂを設けた構成として説明したが、例えば、図５で示すような構成としても構わない。なお、すでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、締結体構造１Ａのネジ部材４Ａは、ネジ２Ａと、リング体１６と、形状記憶合金製ワッシャ３とから構成されている。そしてネジ２Ａは、頭部２ａと雄ネジ部２ｄの間に、頭部２ａの外径よりも小さく、雄ネジ２ｄの外径よりも大きな径を持つ円柱形状で段状に形成したネジ段部２Ｃを設けた構成としている。このネジ段部２Ｃの長さ寸法は、リング体１６および形状記憶合金製ワッシャ３の合計厚みよりも長くなるように形成されている。また、リング体１６は、頭部２ａとほぼ同じ外径を有した環状に構成されている。さらに、リング体１６には、貫通孔（挿通孔）１６Ｂが形成されており、すでに説明したように、ネジ当接面１６ａと、ワッシャ当接面１６ｂとを備えている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、リング体６より下の位置で、ネジ段部２Ｃの外周に挿入され、仮取付けと位置決めがなされている。
【００４１】
このように、図５に示すように、ネジ部材４Ａは、ネジ２Ａにネジ段部２Ｃが形成されていて、そこにリング体１６および形状記憶合金製ワッシャ３が挿入されているので、ネジ２を回転させるとネジ当接面１６ａが滑り、ネジ２Ａの回転に対してリング体１６が空回りした状態で形状記憶合金製ワッシャ３を押圧する。そのため、ネジ部材４Ａは、締結部品１０を設置部２０に締結することが可能となる。また、解体時には、形状記憶合金製ワッシャ３がワッシャ腕部を拡げてネジ２Ａから容易に離脱する。
【００４２】
以上説明したように、締結体構造１Ａは、リング体１６を介して、形状記憶合金製ワッシャ３にワッシャ腕部を拡がらせる力を与え難くしているため、所定の締付けトルクを発揮して締結部品１０を、解体時の解体し易さを確保した状態で設置部２０に締結することが可能となる。
【００４３】
また、リング体６（１６）を使用する場合、そのリング体６（１６）のワッシャ当接面６ｂに図６に示すような凹凸部５を設ける構成とすることで、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を締結時に、より拡がらせ難くすることもできる。なお、すでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図６に示すように、この凹凸部５は、リング体６の周縁から中央（あるいは中央から周縁）に向かって放射状に一定幅で三角形状の凸部５ａおよび凹部５ｂが形成されている。なお、凹凸部５は、ここでは、凸部５ａおよび凹部５ｂがワッシャ当接面６ｂの周方向に連続して形成している。この凹凸部５は、凸部５ａの頂部から凹部５ｂの底部までの高さ寸法を、ここでは０．０５〜０．２５ｍｍの範囲で設定している。なお、凸部５ａの周方向の数は、特に限定されないが、１２〜４２山（特に好ましい範囲は２０〜３６山）の範囲として設定されることが好ましい。また、凸部５ａは、一定の高さでワッシャ当接面６ｂの周縁から中央に向かって形成されている。なお、ネジ２の軸径がＭ４．０を超える場合に、リング体６を介在させてワッシャ腕部の拡がりを抑制することが好ましく、その際、そのリング体６のワッシャ当接面６ｂに例えば圧造成形等の所定の加工手段でローレット加工を施して凹凸部５を形成してもよい。
【００４５】
凹凸部５が形成されたリング体２６を使用した場合、リング体２６の凹凸部５がワッシャ当接面６ｂに係合した（引っ掛かった）状態となることで、リング体６と形状記憶合金製ワッシャ３とが供回りして、形状記憶合金製ワッシャ３が拡がろうとする力を、抑えようとする。つまり、ネジ２の捩じ込まれるときの回転する力を形状記憶合金製ワッシャ３に与えないようにして、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がらないようにしている。そのため、締結体構造１Ｂでは、ネジ２を回すとリング体２６が空回りするか、仮にリング体２６がネジと一緒に回転しても凹凸部５により形状記憶合金製ワッシャ３も同時に供回りして、形状記憶合金製ワッシャ３が締結部品１０の孔周面１２に押し付けられ、ワッシャ腕部が拡がることなくネジ２による強固な締結を実現することができる。
【００４６】
なお、締結体構造１Ｂに使用される凹凸部５の形状は、凸部５ａおよび凹部５ｂの形状が共に三角形状としてリング体６のワッシャ当接面６ｂの周方向に一定幅で連続する構成として説明したが、例えば、図７〜図１１に示す構成としても構わない。なお、図７〜図１１においてすでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
すなわち、図７（ａ）に示すように、台形状の凸部５ｃおよび凹部５ｄがリング周方向に連続する構成とすることや、図７（ｂ）に示すように、三角形の頂点を垂直より所定角度斜めに立ち上げた形状となる鋸目状の凸部５ｅおよびその凸部５ｅの間となる凹部５ｆがリング周方向に連続する構成であってもよい。このように、凸部５ｃ，５ｅには、エッジ（角部分）が形成されるような形状であれば構わない。さらに、凸部５ｅと凹部５ｆが異なる形状（例えば、凹部が平坦部）となっていても良い。
【００４７】
また、凹凸部５の同形状で形成される凸部５ａと凹部５ｂとの間隔は、図７に示すように等間隔であってもよいし、図８に示す構成であっても構わない。すなわち、図８（ａ）に示すように、凸部５ａと凹部５ｂとが平坦部７を介して一定間隔で形成されることや、あるいは、図８（ｂ）に示すように、凸部５ａを平坦部７で独立して形成し、かつ、凸部５ａと凹部５ｂとを連続させ平坦部７により間隔を開けるように構成しても構わない。このように凸部５ａおよび凹部５ｂの形状が同じ形状であるとした場合に、平坦部７を介して凸部５ａを独立して所定間隔ごとに形成することや、あるいは、凸部５ａと凹部５ｂとを平坦部７を介して所定間隔ごとに形成することや、それらの組み合わせとして形成することであっても構わない。
【００４８】
さらに、凹凸部５の形成方向は、図６では、リング体６の中央から周縁に向かって、かつ、リング体６の周方向に連続して形成する構成として説明したが、図９に示すような構成であっても構わない。すなわち、図９（ａ）に示すように、リング部６Ａのワッシャ当接面６ｂに形成される凹凸部１５は、リング部６Ａの中央から周縁に向かって所定傾斜角度に螺旋状に形成されることや、また、図９（ｂ）に示すように、凹凸部２５は、リング部６Ａの中央から周縁に向かって放射状の凸部２５ａ（あるいは凹部２５ｂ）と、この放射状の凸部２５ａ（あるいは凹部２５ｂ）の左右に線対称で、その中央となる凸部２５ａに対して周縁に向かうに従って離間する方向に所定角度で配置される凸部２５ａｃ，２５ａｃ（あるいは凹部２５ｂｃ）を一組として形成し、その一組をリング部６Ａの周方向に設ける構成であってもよい。このように凹凸部１５，２５の形成方向は、リング体６と形状記憶合金製ワッシャ３が供回りする方向で、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャのワッシャ腕部が拡がる動作に対して結果的に邪魔にならない方向であれば構わない。
【００４９】
そして、凸部５ａおよび凹部５ｂの設置長さは、図６では、リング体６の内径側から外径側に向かって周縁まで連続して一定幅で設けられているが、図１０に示すような構成であっても構わない。すなわち、図１０（ａ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３に当接するワッシャ当接面６ｂに形成されるように、凸部３５ａを形成する構成としている。つまり、凸部３５ａは、リング部６Ａａの段部６Ｂ側と周縁側の間で、リング部６Ａの中央から周縁に向かって放射状に形成する構成としてもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、凸部４５ａは、リング部６Ａのワッシャ当接面６ｂでリング部６Ａの中央側となる周方向の環状エリアと、周縁側の周方向となる環状エリアと、中央側の環状エリアと周縁側の環状エリアとの間となる環状エリアの３つの環状エリアごとに配置されている。そして、凸部４５ａは、頭部２ａの周方向に対して螺旋状に配置した状態となるように構成しても構わない。なお、図１０では、平坦部を凹部３５ｂ，４５ｂとしている。このように凸部３５ａ，４５ａおよび凹部３５ｂ，４５ｂの設置長さは、ネジ２を回すときにリング体６および形状記憶合金製ワッシャ３が供回りする方向で、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部が拡がる動作に対して結果的に邪魔にならない設置長さであれば構わない。
【００５０】
また、図６では、凹凸部５が頭部２ａの中央から周縁に向かって形成される幅を、一定間隔として説明したが、図１１に示すような構成であっても構わない。すなわち、図１１に示すように、凹凸部５５は、断面三角形状の凸部５５ａと、平坦部である凹部５５ｂとが交互に周方向に形成されている。そして、凸部５５ａは、内径側から周縁に向かって幅寸法および高さ寸法が小さくなるように形成されている。また、ここでは、二つの凸部５５ａ，５５ａの間の平坦部を凹部５５ｂとしている。
【００５１】
以上、図６ないし図１１を参照して説明したように、凹凸部の構成は、内径側から外径側に向かって形成され、かつ、凸部と凹部とが周方向に沿って設置され、凸部のエッジ部分により形状記憶合金製ワッシャ３に係合（ひっかかり）する状態となればよい。すなわち、凹凸部の構成は、ネジをドライバ等により捩じ込むときにリング体が回転してもリング体と形状記憶合金製ワッシャとが供回りする状態となり、締結部品１０を所定以上のトルクにより締結でき、かつ、解体時に形状記憶合金製ワッシャ３がネジ２から外れやすい状態であれば、その構成を限定されるものではない。
【００５２】
また、図６〜図１１の説明では、リング体６のワッシャ当接面６ｂに凹凸部５を設ける構成として説明したが、リング体６に形成する代わりに、図１２に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３のリング体６に当接するリング当接面５１に形成した凹凸部５０としても構わない。形状記憶合金製ワッシャ３に凹凸部５０を設ける場合には、断面が三角形状の切込みをワッシャ周方向に放射状に形成して凹部５０ｂとし、その凹部５０ｂ、５０ｂの間を凸部５０ａとしている。
【００５３】
なお、ここでは、形状記憶合金製ワッシャ３のリング当接面５１に凹部５０ｂを形成することで、凸部５０ａを結果として形成したが、形状記憶合金製ワッシャ３のリング当接面５１に凸部５０ａを突起として形成する構成（図示せず）としても構わない。そして、図７〜図１１に示したように、凸部５０ａおよび凹部５０ｂは、その形状、設置間隔、設置幅、設置長さ、設置高さは、ネジ２を回すときにリング体６と形状記憶合金製ワッシャ３とが供回りして締結部品１０を設置部２０に固定でき、かつ、解体時に、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６から離脱できる構成であれば、特に限定されるものではない。
さらに、ネジ当接面６ａおよびワッシャ当接面６ｂは、その全面を傾斜面として傾斜させる構成として説明したが、一部が傾斜する構成であっても構わない。また、ネジ２はその先端を先尖りとして説明したが、先端の形状は平坦あるいは曲面等の形状であってもよく、特に限定されるものではない。そして、ネジ２にはシャンク２ｃを介して雄ネジ部２ｄを形成しているが、シャンク２ｄがなく雄ネジ部２ｄのみの構成でも構わない。
また、リング体６（１６）は、その直径をネジ２の頭部２ａより大きくしても構わず、形状記憶合金製ワッシャ３および締結部品１０のネジ用孔１１との関係が成り立てばよい。なお、経済面を考慮するならば、頭部２ａより小さく形成されることが望ましい。
さらに、リング体６（１６）は、その表面をバフ研磨等による研磨手段で磨いて滑りやすく形成しても構わない。
【実施例】
【００５４】
つぎに、実施例を通して本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。
ネジ２は、頭部２ａ外径が７ｍｍで、ネジ径４ｍｍ、ネジ長さが２０ｍｍの鋼製なべネジ（Ｍ４）を使用した。また、リング体６は、傾斜角度αが１０度のネジ当接面６ａを有し、かつ、ワッシャ当接面６ｂが傾斜角度θ２０度、２５度、３０度にそれぞれ形成した３種類を使用した。また、リング体６には段部が形成されており、その段部の径は５ｍｍで、その段部の長さは２ｍｍであった。
【００５５】
また、変態温度が９５℃のＴｉ−Ｎｉ合金を、通常の引き抜き加工によって線材へと成形し、その後、線材の上下を圧延機で圧延してワイヤーとした。さらに、その後プレス等により平面が１．４ｍｍで側面が１．０ｍｍの断面形状が扁平のワイヤーとし、そのワイヤーを丸めてＣ字型に加工して、形状記憶合金製ワッシャ３とした。形成した形状記憶合金製ワッシャ３は、リング体６の段部に挿入し係合させた状態で使用した。
【００５６】
一方、大きさが幅４５ｍｍ×長さ１１０ｍｍ×厚み１０ｍｍで、Ｓ４５Ｃ相当の焼き入れ鋼で作成したテストピース３枚を用意した。そのテストピースには、上部に表面から深さ４ｍｍの位置まで穴径７．５ｍｍの座ぐりを設けた穴を、一定間隔で１０箇所設け、その座ぐりのさらに下部に内径φ４．０ｍｍの雌ネジを形成した。
リング体６および形状記憶合金製ワッシャ３を嵌め込んだネジ２の３種類を各１０個ずつ用意し、電動ドライバにより次の条件で順次締付け作業を行った。
【００５７】
すなわち、各テストピースの１０ヶ所設けた各穴に形状記憶合金製ワッシャ３を係合した状態のネジ２を１．１（Ｎ．ｍ）のトルク値により１０箇所で締め付け作業を行い、締結状態を観察した。その結果、３０箇所のすべての位置で、ワッシャ腕部の拡がりが初期設定から０．３ｍｍ以下に抑えられ、確実な締結状態が実現した。このことから、ネジ２に挿入したリング体６を併用すると、ネジを強いトルクで締結しても、強固に締結することが分かった。
【００５８】
なお、参考例としては、リング体６を使用せずに、そして、ネジの頭部に設けた２５度の皿ネジ形状以外はほぼ図５と同じ形状である直径４ｍｍネジを使用し、それ以外の構成は、実施例の構成と同じ部材を用いて締結テストを１０箇所において行った。その結果、いずれの箇所においてもネジ２を捩じ込んだときに皿ネジが形状記憶合金製ワッシャ３の内径側に入り込みワッシャ腕部が拡がり強固な締結状態を確保できなかった。
【００５９】
つぎに、締結した形状記憶合金製ワッシャにドライヤにより１００℃の熱風を吹きつけ、形状記憶合金製ワッシャ３がリング体６から完全に離脱するかを確認し、その結果を表１に示した。なお、表１では、完全に離脱したものを「○」とし、また、完全に離脱しないでテストピースのネジ用孔とネジ２との間に落ち込み挟まったものを「△」とし、ネジの頭部から離脱しなかったものを「×」として示した。なお、表１において、「△」は５０％の合格率として評価した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１に示すように、ほとんどの形状記憶合金製ワッシャ３が加熱時にリング体６から離脱する状態になった。このように、リング体６を併用することで、締結時には所定の締付けトルク値で締結でき、さらに、加熱時には形状記憶合金製ワッシャ３がリング体から確実に離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る締結体構造を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造の断面図および分解した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る締結体構造に用いるリング体の下面を示す底面図、（ｂ）は本発明に係る締結体構造に用いるネジのリング体の側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造の締結手順および分解手順について一部を切り欠いて示す側面図あるいは斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の他の構成を模式的に一部を切り欠いて示す分解側面図である。
【図６】本発明に係る締結体構造のリング体に凹凸部を設けた状態を模式的に示す分解斜視図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体における凹凸部の他の形状を模式的に示す模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体における凹凸部の凸部あるいは凸部と凹部の設置間隔の他の構成を模式的に示す模式図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における形成方向の他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における凸部の設置長さの他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１１】本発明に係る締結体構造のリング体の凹凸部における凸部の設置幅についての他の構成を模式的に示す底面図である。
【図１２】締結体構造の他の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 締結体構造
２ ネジ
２ａ 頭部
２ｂ 傾斜面
２ｃ シャンク
２ｄ 雄ネジ部
３ 形状記憶合金製ワッシャ
４ ネジ部材
５ 凹凸部
５ａ 凸部
５ｂ 凹部
６ リング体
６Ａ リング部
６Ｂ 段部
６Ｃ 貫通孔
６ａ ネジ当接面
６ｂ ワッシャ当接面
１０ 締結部品
１１ ネジ用孔
１２ 孔周面
２０ 設置部
２１ 雌ネジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ネジ部の一端側に頭部を有するネジと、このネジに対応した寸法で形状記憶合金により環状の一部が切り離された形状に形成された形状記憶合金製ワッシャと、この形状記憶合金製ワッシャと前記ネジの頭部との間で前記雄ネジ部に挿通して配置される環状のリング体と、を備えるネジ部材を使用して、設置部に締結部品を締結する締結体構造であって、
前記形状記憶合金製ワッシャは、その材料の形状復元温度以上では内径が前記ネジの頭部の外径よりも大きな復元形状となるように形成されており、
前記締結部品は、ネジ用孔を有し、前記ネジ用孔が前記ネジの頭部および前記リング体より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径より小さな直径に形成され、
前記リング体は、その一方の面に前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、その他方の面に前記ネジの頭部下面と当接するネジ当接面を有し、
前記ワッシャ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えていることを特徴とする締結体構造。
【請求項２】
前記リング体は、前記ネジ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ワッシャ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の締結体構造。
【請求項３】
前記リング体は、前記ワッシャ当接面および前記ネジ当接面を有するリング部と、このリング部のワッシャ当接面側に連続して円筒形状に形成した段部とを備え、
前記段部は、前記リング部より小径に形成され、かつ、前記雄ネジ部の直径より大径に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の締結構造。
【請求項４】
前記ネジは、頭部と雄ネジ部との間に、前記頭部より直径が小さく、かつ、前記雄ネジ部より直径が大きな円柱状のネジ段部を備え、
前記リング体は、前記ネジ当接面および前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、前記ネジのネジ段部に挿通可能な挿通孔を備え、
前記ネジ段部が、前記リング体および前記形状記憶合金製ワッシャの合計厚みと同等以上の長さ寸法に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結体構造。
【請求項５】
前記リング体のワッシャ当接面、または、前記形状記憶合金製ワッシャのリング当接面の一方に凹凸部を設け、前記凹凸部は、前記リング体の内径側から外形側に向かって、または、前記形状記憶合金製ワッシャの内径側から外形側に向かって、その凸部および凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の締結体構造。
【請求項１】
雄ネジ部の一端側に頭部を有するネジと、このネジに対応した寸法で形状記憶合金により環状の一部が切り離された形状に形成された形状記憶合金製ワッシャと、この形状記憶合金製ワッシャと前記ネジの頭部との間で前記雄ネジ部に挿通して配置される環状のリング体と、を備えるネジ部材を使用して、設置部に締結部品を締結する締結体構造であって、
前記形状記憶合金製ワッシャは、その材料の形状復元温度以上では内径が前記ネジの頭部の外径よりも大きな復元形状となるように形成されており、
前記締結部品は、ネジ用孔を有し、前記ネジ用孔が前記ネジの頭部および前記リング体より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径より小さな直径に形成され、
前記リング体は、その一方の面に前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、その他方の面に前記ネジの頭部下面と当接するネジ当接面を有し、
前記ワッシャ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ネジ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えていることを特徴とする締結体構造。
【請求項２】
前記リング体は、前記ネジ当接面が、直径方向においてリング周縁に向かうにしたがって、前記ワッシャ当接面に近づく方向に傾斜する傾斜面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の締結体構造。
【請求項３】
前記リング体は、前記ワッシャ当接面および前記ネジ当接面を有するリング部と、このリング部のワッシャ当接面側に連続して円筒形状に形成した段部とを備え、
前記段部は、前記リング部より小径に形成され、かつ、前記雄ネジ部の直径より大径に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の締結構造。
【請求項４】
前記ネジは、頭部と雄ネジ部との間に、前記頭部より直径が小さく、かつ、前記雄ネジ部より直径が大きな円柱状のネジ段部を備え、
前記リング体は、前記ネジ当接面および前記形状記憶合金製ワッシャに当接するワッシャ当接面を有すると共に、前記ネジのネジ段部に挿通可能な挿通孔を備え、
前記ネジ段部が、前記リング体および前記形状記憶合金製ワッシャの合計厚みと同等以上の長さ寸法に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の締結体構造。
【請求項５】
前記リング体のワッシャ当接面、または、前記形状記憶合金製ワッシャのリング当接面の一方に凹凸部を設け、前記凹凸部は、前記リング体の内径側から外形側に向かって、または、前記形状記憶合金製ワッシャの内径側から外形側に向かって、その凸部および凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の締結体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１３８７８０（Ｐ２００９−１３８７８０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１２８２８（Ｐ２００７−３１２８２８）
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月３日（２００７．１２．３）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
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