締結体構造
【課題】雌ネジ部と対の雄ネジ部に設けた皿ネジ形状のネジ頭部を有するモジュールネジと、形状記憶合金製ワッシャとを合わせて使用するネジ部材を用いて、締結部品を締結するときに、大きな締結力をかけても形状記憶合金製ワッシャが広がらない締結体構造を提供すること。
【解決手段】締結体構造１は、設置面２０に設けられた雌ネジ部２１と対で使用される雄ネジ２ｄと、皿ネジ形状に加工されたネジ頭部２ａとを有するモジュールネジ２、および、モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャ３を備えるネジ部材４により、締結固定したい締結部品１０を、当該締結部品のネジ用穴にモジュールネジを連通させて設置面の雌ネジを介して締結する締結体構造であって、モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部１２を設けた構成とした。
【解決手段】締結体構造１は、設置面２０に設けられた雌ネジ部２１と対で使用される雄ネジ２ｄと、皿ネジ形状に加工されたネジ頭部２ａとを有するモジュールネジ２、および、モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャ３を備えるネジ部材４により、締結固定したい締結部品１０を、当該締結部品のネジ用穴にモジュールネジを連通させて設置面の雌ネジを介して締結する締結体構造であって、モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部１２を設けた構成とした。
【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、その部品あるいは付属部品に再使用が可能となる製品に適用され、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と、容易な解体が実現できることから、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】
このようなネジを取り外す技術は、例えば、特許文献１に記載されている。すなわち、ネジを取り外す技術は、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まず準備する。そして複合品は、そのワッシャを予め所定温度でネジ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、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、ワッシャが、記憶させておいた大きな内径へと復元するので、ワッシャをネジ頭部から抜きだして、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】
さらに、通常、ワッシャを使用して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。また、製品の解体時には、ワッシャがネジ頭部から抜け出てはずれやすくなるように、そのネジ頭部の軸側が皿ネジ形状に加工してある場合がある。このような皿ネジ形状を有するネジは、締結時に締結力をかけて捩じ込むと、ワッシャ（Ｃ字形状）のワッシャ腕部を開かせてしまう一因になるので、ネジに大きなトルクがかけられず、部品の締結時には慎重な作業が要求されている。
【０００５】
また、ネジには、通常よく使われているように、樹脂部品や薄板鉄板製部品のような軽量部材を主要な締結対象にするタッピングネジと、より重量部材を強固に締結する箇所で使用されるモジュールネジとがある。タッピングネジに形状記憶合金製のワッシャを組み合わせて用いると、雄ネジ部が部材に強制的に捩じ込まれ、雌ネジ部分となるネジ径を拡げながら無理やり前進させられるので、大きな締め付けトルクで締結しても、雄ネジ部と雌ネジ部分との間に摩擦抵抗（プリベイリングトルク）が発生する。
【０００６】
そして、タッピングネジは、摩擦抵抗が発生するので、ワッシャにかかる外向きの力と拮抗してワッシャ腕部の開きを防止することができる。言い換えると、タッピングネジと形状記憶合金製ワッシャとの組み合わせで部品を締結する場合、締結部品の下穴径を適切に設計すればワッシャを開かせることなしに確実に締結できる。
【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】
【０００７】
一方、モジュールネジでは、締結対象部品側に予め雌ネジ部分が形成されているために、雄ネジ部と雌ネジ部分との間にプリベイリングトルクが発生する仕組みがない。そのため、モジュールネジは、その頭部に皿ネジ形状が加工してあると、締め付けトルクの増大によってワッシャ内径がネジ頭部の外径よりも大きくなるように、ワッシャ腕部が開いてしまい、締結目的を達成することが困難になってしまう。
【０００８】
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、雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部に設けた皿ネジ形状のネジ頭部を有するモジュールネジと、形状記憶合金製ワッシャとを合わせて使用するネジ部材を用いて、締結部品を締結するときに、大きな締結力をかけても形状記憶合金製ワッシャが拡がり難い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】
【０００９】
すなわち、本発明に係る締結体構造は、設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置、または、前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設けた構成とした。
【００１０】
このように構成した締結体構造は、モジュールネジを締めて締結部品を締結する場合、形状記憶合金製ワッシャが締結部品に当接して、ネジ頭部により押されたときに、締結部品のネジ用孔の周面または雌ネジ部側の摩擦トルク発生部によりモジュールネジに摩擦トルクが発生する状態となり、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開く程度にまで強く捩じ込まなくとも大きな締め付けトルクを発生させることができる。
【００１１】
また、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、前記周面を粗面加工により形成した粗面加工面とする構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジが締め付けられたときに、ネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを押圧しても、形状記憶合金製ワッシャの当接している締結部品のネジ用孔の周面には、粗面加工面が形成されているため、形状記憶合金製ワッシャの当接面との摩擦が大きく、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開くことを抑制する状態となる。
【００１２】
さらに、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、予め粗面加工が施された粗面シートを前記周面に設置した構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジが締め付けられたときに、ネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを押圧しても、形状記憶合金製ワッシャの当接している締結部品のネジ用孔の周面には、粗面加工された粗面シートが設置されているため、形状記憶合金製ワッシャの当接面との摩擦が大きく、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開くことを抑制する状態となる。
【００１３】
そして、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、予め前記雌ネジ部の入り口に前記モジュールネジの雄ネジ部の直径より小径なリング孔を有するフリクションリングを設けた構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジの雄ネジ部を締結部品のネジ用孔に差し込み雌ネジの入り口に設けたフリクションリングのリング孔に強制的に捩じ込むことで、フリクションリングと雄ネジ部との間に摩擦トルクが発生する。そのため、モジュールネジのネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを開かせるほど強く押すまでモジュールネジを締め付けなくとも、締結部品を締め付ける十分な締め付けトルクをモジュールネジが発生させる。
【００１４】
また、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、前記雌ネジ部内に樹脂コーティングを施す構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジの雄ネジ部を、締結部品のネジ用孔に差し込み雌ネジ内に設けた樹脂を介して強制的に捩じ込むことで、樹脂により雄ネジ部と雌ネジ部との間に摩擦トルクが発生する。そのため、モジュールネジのネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを開かせるほど強く押すまでモジュールネジを締め付けなくとも、締結部品を締め付ける十分な締め付けトルクをモジュールネジが発生させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る締結体構造は、摩擦トルク発生部を備えることで、解体時のことを考慮したネジ頭部の構成である皿ネジ形状のネジ頭部および形状記憶合金製ワッシャを用いても、形状記憶合金製ワッシャを開かせることなく、ドライバ等により大きなトルクがかけられてもモジュールネジを締め付けることができる。そのため、締結体構造は、確実にかつ強固に締結部品を締結させることができると共に、解体時に加熱するだけで、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開かせて締結部品を取り除き易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造体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である。
【００１７】
図１および図２（ａ）に示すように、締結体構造１は、モジュールネジ２と、形状記憶合金製ワッシャ３とを備えるネジ部材４を使用して、締結部品１０に設けたネジ用孔１１の周面（または雌ネジ２１側）に形成した摩擦トルク発生部１２を介して、設置面２０に設けた雌ネジ部２１に、モジュールネジ２により締結部品１０を締結するものである。なお、ここでいうモジュールネジ２は、一般的なネジのことを指し、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａに連続する雄ネジ部２ｄを備えているもの、あるいは、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａにシャンク２ｃを介して雄ネジ部２ｄを備えるものである。
【００１８】
図１および図２（ａ）に示すように、モジュールネジ２は、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａと、このネジ頭部２ａに連続して形成されたシャンク２ｃと、このシャンク２ｃに連続して形成された雄ネジ部２ｄとを備えている。
【００１９】
ネジ頭部２ａは、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、このネジ頭部２ａは、その頭部下面に皿ネジ加工により形成された傾斜面２ｂが、傾斜角度（皿角）θを、広い締め付けトルク幅で部材を締結させることができ、かつ、解体時には形状記憶合金製ワッシャ３が容易に抜け出るように設定されている。具体的には、ネジ頭部２ａの傾斜面の傾斜角度（皿角）θは、発生するプリベイリングトルクの大きさを基にして、９０〜１７５度の範囲となるように設けられている。ネジ頭部２ａの傾斜面２ｂは、その傾斜角度θが９０度未満であると、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ることができない状態となる（プリベイリングトルクが所定の値以上かけられない）。また、傾斜角度θが１７５度を越えるようになると、形状記憶合金製ワッシャ３を予め取り外しやすくするための皿ネジ加工を施した意味がない。したがって、ネジ頭部２ａは、その傾斜角度θを９０〜１７５度の範囲に設定している。なお、傾斜角度θは、１００〜１７０度であることがさらに望ましい。
【００２０】
シャンク２ｃは、ネジ頭部２ａと雄ネジ部２ｄとの間に形成されており、雄ネジ部２ｄの直径より大きく、ネジ頭部２ａの直径より小さく形成されている。このシャンク２ｃは、モジュールネジ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が抜け落ちないようにするためのものである。
雄ネジ部２ｄは、後記する設置面２０に設けた雌ネジ部２１と対として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。
【００２１】
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、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形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、モジュールネジ２のネジ頭部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形の直径が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。この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。
【００２２】
この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。
【００２３】
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２００〜３００℃で形状記憶処理を行い（例えば、輪状体に切り欠き［隙間］を形成したＣ字形状や弧状にする）、室温（常温）締結時に必要な所定の形状に加圧加工する（例えば、切り欠き［隙間］を狭めた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、ネジ頭部２ａの直径よりワッシャ内径が大きく復元している。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。
【００２４】
締結部品１０は、モジュールネジ２のネジ頭部２ａの直径より大きく形成したネジ用孔１１と、このネジ用孔１１の周囲に形成した摩擦トルク発生部１２とを備えている。
摩擦トルク発生部１２は、形状記憶合金製ワッシャ３に対面する位置に形成されており、ワッシャ座面に摩擦抵抗が発生するように形成されている。この摩擦トルク発生部１２は、例えば、ブラスト加工を施して表面を粗面に形成している。また、摩擦トルク発生部１２の形成範囲は、形状記憶合金製ワッシャ３に当接して摩擦トルクをモジュールネジ２に発生させることができれば、形状記憶合金製ワッシャ３の当接面全体でなくても一部であっても構わない。
【００２５】
なお、ここでは、Ｍ２．６のネジを用い最大締付けトルクが４０Ｎ−ｃｍの場合を例にして説明すると、摩擦トルク発生部１２として表面を粗面に形成した場合には、例えば、算術平均粗さＲａの値が、０．００２０〜０．００９９の範囲となることが好ましい。Ｒａ値が前記した範囲にあると、形状記憶合金製ワッシャ３に所望の摩擦トルクを発生させて形状記憶合金製ワッシャ３が開くことなしに、大きなトルク値で締結させることができる。なお、摩擦トルク発生部１２として、より好ましい範囲としては、Ｒａが０．００３０〜０．００７５となる範囲であるが、ネジサイズによって表面粗さの好ましい範囲は変わる。
【００２６】
設置面２０は、締結部品１０をモジュールネジ２により締結する部位であり、モジュールネジ２の雄ネジ部２ｄに対応する雌ネジ部２１が設置されている。
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、設置面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、モジュールネジ２の雄ネジ部２ｄの長さ寸法より長く形成されている。
つぎに、締結体構造１の締結手順および分解手順を図３（ａ）〜（ｄ）を中心に、図２を適宜参照して説明する。
【００２７】
はじめに、図３（ａ）に示すように、設置面２０の雌ネジ部２１に合わせて、締結部品１０のネジ用孔１１を連通する状態にする。
そして、図３（ｂ）に示すように、モジュールネジ２に形状記憶合金製ワッシャ３が係合しているネジ部材４を用いて設置面２０に締結部品１０をネジ止めする。ネジ止めするときに、モジュールネジ２のシャンク２ｃには、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作業性が向上する。
【００２８】
図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、モジュールネジ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、モジュールネジ２により締付ける力は、締結力（締付トルク）として、２０（Ｎ−ｃｍ）以上であり、好ましくは２５（Ｎ−ｃｍ）以上、さらに好ましくは３０（Ｎ−ｃｍ）以上となる場合がよい。
【００２９】
締結体構造１では、モジュールネジ２がドライバＤｒにより締められるときに、形状記憶合金製ワッシャ３が締め付けトルクで広がろうとする力を、摩擦トルク発生部１２により座面との摩擦抵抗によって抑えようとする。そのため、締結体構造１では、ワッシャ座面が接する締結部品１０の表面にプリペリングトルクが発生させられるので、ワッシャ腕部が開くことなくモジュールネジ２による強固な締結を実現することができる。
【００３０】
つぎに、部品を解体する場合、図３（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に室温より高い所定温度以上の熱風を吹きかけることで、形状記憶合金製ワッシャ３が記憶している形状に戻ろうとして、ワッシャ内径部がモジュールネジ２のネジ頭部２ａの直径より大きくなるようにワッシャ腕部を広げる状態となる。
【００３１】
そのため、図３（ｆ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、モジュールネジ２のネジ頭部２ａから外れる。
そして、図３（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）が外れることで、締結部品１０が設置面２０より外れる状態となり、設置面２０に対して締結部品１０が解体された状態となる。
あとは、モジュールネジ２を設置面２０からドライバＤｒ等により回転させて取り外すことで、モジュールネジ２、形状記憶合金製ワッシャ３、締結部品１０および設置面２０がそれぞればらされた状態となる。
【００３２】
なお、すでに説明した図１ないし図３では、摩擦トルク発生部１２は、締結部品１０のネジ用孔１１の周面に直接設けた構成として説明したが、図４（ａ）〜（ｃ）に示す構成としても構わない。図４（ａ）〜（ｃ）は、摩擦トルク発生部の他の構成をそれぞれ示す分解斜視図である。なお、すでに説明した構成と同じ部材は、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、締結体構造１Ａでは、サンドペーパのような表面を粗面にした粗面シート１２Ａを設置することで、摩擦トルク発生部としても構わない。
粗面シート１２Ａを使用する場合には、モジュールネジ２を締結部品１０のネジ用孔１１に差し込む前にロボットハンド等により設置すればよいため、締結作業工程中の流れにおいて摩擦トルク発生部１２としての粗面シート１２Ａを介在させることができるため、都合がよい。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、締結体構造１Ｂでは、設置面２０の雌ネジ部２１側となる雌ネジ部２１の入り口にフリクションリング１２Ｂを設けることで、摩擦トルク発生部としてもよい。
フリクションリング１２Ｂは、ここでは、雌ネジ部２１の入り口にザグリ穴を形成し、そのザグリ穴に設置されている。このフリクションリング１２Ｂは、環状体であって、雌ネジ部２１の直径より大きな外径を有していると共に、雌ネジ部２１（雄ネジ部２ｄの外径）の内径より小さな内径（リング穴）を有しており、ステンレスなどの所定厚みを有した金属板により形成されている。
【００３５】
フリクションリング１２Ｂを設置した場合には、モジュールネジ２はそのフリクションリング１２Ｂのリング穴を削りながら雌ネジ部２１に螺合されるため、摩擦抵抗が発生して、高い締結トルクを作用させても、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を開かせることなく、締結部品１０を締結することができる。
【００３６】
さらに、図４（ｃ）に示すように、締結体構造１Ｃでは、設置面２０の雌ネジ部２１側となる雌ネジ部２１内に樹脂層１２Ｃを設けることで摩擦トルク発生部としてもよい。
樹脂層１２Ｃは、樹脂分散液や液状樹脂を塗布またはコーティングすることにより雌ネジ部２１表面に設けている。なお、樹脂層１２Ｃは、ここでは、ポリアミド樹脂を使用している。
【実施例】
【００３７】
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。
【００３８】
（実施例１）
Ｓ４５Ｃ相当焼き入れ鋼で作成した、大きさ８０×３０ｍｍのテストピースを用意し、内径φ４．８ｍｍのザグリ穴下部にＭ２．５雌ネジを加工した部位を等間隔に１０ケ所、孔設した。各孔の周辺には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、サンドブラスト加工によって粗面化処理を施したものと、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、各穴の周辺には、特に粗面化処理を施さなかったものとの２種類を準備した。粗面化の程度は算術平均粗さＲａによって測定した。Ｒａ値は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠し、測定した粗さ曲線を基にして、平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取った部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計して平均した値である。なお、Ｒａ値は、株式会社ミツトヨ製 ３Ｄ ＣＮＣ 画像測定機（クイックビジョン（登録商標）ハイブリットタイプＩ）を用いて測定した。
【００３９】
粗面化処理品：Ｒａ＝０．００４９（ｍｍ）＝４．９（μｍ）
：Ｒａ＝０．００６８（ｍｍ）＝６．８（μｍ）
未処理品 ：Ｒａ＝０．０００３（ｍｍ）＝０．３（μｍ）
一方、呼び径２．５ｍｍ、段径３．３７ｍｍ、頭部径４．４６ｍｍ、ネジ部長さ７．０ｍｍの段付きモジュールネジで、皿角１００°および１７０°の２種類を用意した。
【００４０】
また、変態温度が６３℃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断面を楕円形にし、外径がφ１．１８ｍｍのワイヤーとした。そのワイヤーを丸め内径３．５６ｍｍのＣ字型に加工して、形状記憶合金製ワッシャとし、前記した皿角の違いによる２種類のモジュールネジの段付き部（シャンク）に挿入した。
そしてテストピースに１０ヶ所設けた各穴にワッシャ付きネジを３０Ｎ−ｃｍのトルク値で締め付け、締結状態を観察した。その結果、１０箇所すべての位置で、粗面化処理がＲａ＝４．９μｍおよび６．８μｍのいずれの場合も、ワッシャ腕部の広がりが初期設定の０．０５μｍ以下であって、確実な締結状態が実現した。
【００４１】
テストピースのワッシャ接触部分を粗面化処理すると、モジュールネジを強いトルクで締結しても、強固に締結することができた。しかし、粗面化を施さなかった場合には、いずれの皿角であっても、ワッシャ腕部が拡がり、締結できなかった。
【００４２】
（実施例２）
Ｓ４５Ｃ相当焼き入れ鋼で作成した、大きさ５０×５０ｍｍのテストピースを２枚用意し、一方の板（Ａ）には内径：φ５．７ｍｍの穴を等間隔に４ケ所孔設した。各穴の周辺には、ブラスト加工は施さなかった。
もう一方のテストピース（Ｂ）には、内径：φ８．０ｍｍのザグリ穴とその下部にＭ３．０の雌ネジを加工した部位を、テストピース（Ａ）のテストピース穴と同間隔に４ヶ所、孔設した。そしてテストピースＢのザグリ穴に厚みｔ＝０．３ｍｍのステンレス製リングを置き、もう一方のテストピース（Ａ）で挟み込んだ。そのリングは、中心に内径２．６、２．７、２．８ｍｍの穴（リング穴）がそれぞれ孔設された三種類のフリクションリングであった。
【００４３】
また、変態温度が６３℃のＴｉ−Ｎｉ合金製で、外径がφ１．４ｍｍのワイヤーを曲げて内径４．１５ｍｍのＣ字型に加工したワッシャと、呼び径３．０ｍｍ、段径４．０ｍｍ、頭部径５．５ｍｍ、皿角１７０°、ネジ部長さ７．０ｍｍの段付きモジュールネジとを用いて、前記したように構成したフリクションリングを挟み込んだテストピースを、８０Ｎ−ｃｍのトルク値で締め付け、締結状態を観察した。
【００４４】
孔径の異なる孔を設けた三種類のフリクションリングを使用したいずれの場合でも、８０Ｎ−ｃｍという高いトルク値であっても、ワッシャを開かせることなく、部品を確実に締結させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造体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である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る締結体構造の他の構成をそれぞれ示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造の実施例におけるブラスト加工を施した表面状態のＲａを示すグラフ図および表面写真である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来の締結体構造の実施例における表面状態のＲａを示すグラフ図および表面写真である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 締結体構造
２ モジュールネジ
２ａ ネジ頭部
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
１０ 締結部品
１１ ネジ用孔
１２ 摩擦トルク発生部
１２Ａ 粗面シート（摩擦トルク発生部）
１２Ｂ フリクションリング（摩擦トルク発生部）
１２Ｃ 樹脂層（摩擦トルク発生部）
２０ 設置面
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、その部品あるいは付属部品に再使用が可能となる製品に適用され、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と、容易な解体が実現できることから、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】
このようなネジを取り外す技術は、例えば、特許文献１に記載されている。すなわち、ネジを取り外す技術は、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まず準備する。そして複合品は、そのワッシャを予め所定温度でネジ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、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、ワッシャが、記憶させておいた大きな内径へと復元するので、ワッシャをネジ頭部から抜きだして、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】
さらに、通常、ワッシャを使用して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。また、製品の解体時には、ワッシャがネジ頭部から抜け出てはずれやすくなるように、そのネジ頭部の軸側が皿ネジ形状に加工してある場合がある。このような皿ネジ形状を有するネジは、締結時に締結力をかけて捩じ込むと、ワッシャ（Ｃ字形状）のワッシャ腕部を開かせてしまう一因になるので、ネジに大きなトルクがかけられず、部品の締結時には慎重な作業が要求されている。
【０００５】
また、ネジには、通常よく使われているように、樹脂部品や薄板鉄板製部品のような軽量部材を主要な締結対象にするタッピングネジと、より重量部材を強固に締結する箇所で使用されるモジュールネジとがある。タッピングネジに形状記憶合金製のワッシャを組み合わせて用いると、雄ネジ部が部材に強制的に捩じ込まれ、雌ネジ部分となるネジ径を拡げながら無理やり前進させられるので、大きな締め付けトルクで締結しても、雄ネジ部と雌ネジ部分との間に摩擦抵抗（プリベイリングトルク）が発生する。
【０００６】
そして、タッピングネジは、摩擦抵抗が発生するので、ワッシャにかかる外向きの力と拮抗してワッシャ腕部の開きを防止することができる。言い換えると、タッピングネジと形状記憶合金製ワッシャとの組み合わせで部品を締結する場合、締結部品の下穴径を適切に設計すればワッシャを開かせることなしに確実に締結できる。
【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】
【０００７】
一方、モジュールネジでは、締結対象部品側に予め雌ネジ部分が形成されているために、雄ネジ部と雌ネジ部分との間にプリベイリングトルクが発生する仕組みがない。そのため、モジュールネジは、その頭部に皿ネジ形状が加工してあると、締め付けトルクの増大によってワッシャ内径がネジ頭部の外径よりも大きくなるように、ワッシャ腕部が開いてしまい、締結目的を達成することが困難になってしまう。
【０００８】
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、雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部に設けた皿ネジ形状のネジ頭部を有するモジュールネジと、形状記憶合金製ワッシャとを合わせて使用するネジ部材を用いて、締結部品を締結するときに、大きな締結力をかけても形状記憶合金製ワッシャが拡がり難い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】
【０００９】
すなわち、本発明に係る締結体構造は、設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置、または、前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設けた構成とした。
【００１０】
このように構成した締結体構造は、モジュールネジを締めて締結部品を締結する場合、形状記憶合金製ワッシャが締結部品に当接して、ネジ頭部により押されたときに、締結部品のネジ用孔の周面または雌ネジ部側の摩擦トルク発生部によりモジュールネジに摩擦トルクが発生する状態となり、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開く程度にまで強く捩じ込まなくとも大きな締め付けトルクを発生させることができる。
【００１１】
また、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、前記周面を粗面加工により形成した粗面加工面とする構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジが締め付けられたときに、ネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを押圧しても、形状記憶合金製ワッシャの当接している締結部品のネジ用孔の周面には、粗面加工面が形成されているため、形状記憶合金製ワッシャの当接面との摩擦が大きく、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開くことを抑制する状態となる。
【００１２】
さらに、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、予め粗面加工が施された粗面シートを前記周面に設置した構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジが締め付けられたときに、ネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを押圧しても、形状記憶合金製ワッシャの当接している締結部品のネジ用孔の周面には、粗面加工された粗面シートが設置されているため、形状記憶合金製ワッシャの当接面との摩擦が大きく、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開くことを抑制する状態となる。
【００１３】
そして、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、予め前記雌ネジ部の入り口に前記モジュールネジの雄ネジ部の直径より小径なリング孔を有するフリクションリングを設けた構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジの雄ネジ部を締結部品のネジ用孔に差し込み雌ネジの入り口に設けたフリクションリングのリング孔に強制的に捩じ込むことで、フリクションリングと雄ネジ部との間に摩擦トルクが発生する。そのため、モジュールネジのネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを開かせるほど強く押すまでモジュールネジを締め付けなくとも、締結部品を締め付ける十分な締め付けトルクをモジュールネジが発生させる。
【００１４】
また、前記締結体構造において、前記摩擦トルク発生部は、前記雌ネジ部内に樹脂コーティングを施す構成とした。
このように構成した締結体構造は、モジュールネジの雄ネジ部を、締結部品のネジ用孔に差し込み雌ネジ内に設けた樹脂を介して強制的に捩じ込むことで、樹脂により雄ネジ部と雌ネジ部との間に摩擦トルクが発生する。そのため、モジュールネジのネジ頭部が形状記憶合金製ワッシャを開かせるほど強く押すまでモジュールネジを締め付けなくとも、締結部品を締め付ける十分な締め付けトルクをモジュールネジが発生させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る締結体構造は、摩擦トルク発生部を備えることで、解体時のことを考慮したネジ頭部の構成である皿ネジ形状のネジ頭部および形状記憶合金製ワッシャを用いても、形状記憶合金製ワッシャを開かせることなく、ドライバ等により大きなトルクがかけられてもモジュールネジを締め付けることができる。そのため、締結体構造は、確実にかつ強固に締結部品を締結させることができると共に、解体時に加熱するだけで、形状記憶合金製ワッシャの腕部を開かせて締結部品を取り除き易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造体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である。
【００１７】
図１および図２（ａ）に示すように、締結体構造１は、モジュールネジ２と、形状記憶合金製ワッシャ３とを備えるネジ部材４を使用して、締結部品１０に設けたネジ用孔１１の周面（または雌ネジ２１側）に形成した摩擦トルク発生部１２を介して、設置面２０に設けた雌ネジ部２１に、モジュールネジ２により締結部品１０を締結するものである。なお、ここでいうモジュールネジ２は、一般的なネジのことを指し、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａに連続する雄ネジ部２ｄを備えているもの、あるいは、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａにシャンク２ｃを介して雄ネジ部２ｄを備えるものである。
【００１８】
図１および図２（ａ）に示すように、モジュールネジ２は、皿ネジ加工を施したネジ頭部２ａと、このネジ頭部２ａに連続して形成されたシャンク２ｃと、このシャンク２ｃに連続して形成された雄ネジ部２ｄとを備えている。
【００１９】
ネジ頭部２ａは、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、このネジ頭部２ａは、その頭部下面に皿ネジ加工により形成された傾斜面２ｂが、傾斜角度（皿角）θを、広い締め付けトルク幅で部材を締結させることができ、かつ、解体時には形状記憶合金製ワッシャ３が容易に抜け出るように設定されている。具体的には、ネジ頭部２ａの傾斜面の傾斜角度（皿角）θは、発生するプリベイリングトルクの大きさを基にして、９０〜１７５度の範囲となるように設けられている。ネジ頭部２ａの傾斜面２ｂは、その傾斜角度θが９０度未満であると、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ることができない状態となる（プリベイリングトルクが所定の値以上かけられない）。また、傾斜角度θが１７５度を越えるようになると、形状記憶合金製ワッシャ３を予め取り外しやすくするための皿ネジ加工を施した意味がない。したがって、ネジ頭部２ａは、その傾斜角度θを９０〜１７５度の範囲に設定している。なお、傾斜角度θは、１００〜１７０度であることがさらに望ましい。
【００２０】
シャンク２ｃは、ネジ頭部２ａと雄ネジ部２ｄとの間に形成されており、雄ネジ部２ｄの直径より大きく、ネジ頭部２ａの直径より小さく形成されている。このシャンク２ｃは、モジュールネジ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が抜け落ちないようにするためのものである。
雄ネジ部２ｄは、後記する設置面２０に設けた雌ネジ部２１と対として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。
【００２１】
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、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形成されている。そして、形状記憶合金製ワッシャ３は、モジュールネジ２のネジ頭部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形の直径が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。この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。
【００２２】
この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。
【００２３】
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２００〜３００℃で形状記憶処理を行い（例えば、輪状体に切り欠き［隙間］を形成したＣ字形状や弧状にする）、室温（常温）締結時に必要な所定の形状に加圧加工する（例えば、切り欠き［隙間］を狭めた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、ネジ頭部２ａの直径よりワッシャ内径が大きく復元している。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。
【００２４】
締結部品１０は、モジュールネジ２のネジ頭部２ａの直径より大きく形成したネジ用孔１１と、このネジ用孔１１の周囲に形成した摩擦トルク発生部１２とを備えている。
摩擦トルク発生部１２は、形状記憶合金製ワッシャ３に対面する位置に形成されており、ワッシャ座面に摩擦抵抗が発生するように形成されている。この摩擦トルク発生部１２は、例えば、ブラスト加工を施して表面を粗面に形成している。また、摩擦トルク発生部１２の形成範囲は、形状記憶合金製ワッシャ３に当接して摩擦トルクをモジュールネジ２に発生させることができれば、形状記憶合金製ワッシャ３の当接面全体でなくても一部であっても構わない。
【００２５】
なお、ここでは、Ｍ２．６のネジを用い最大締付けトルクが４０Ｎ−ｃｍの場合を例にして説明すると、摩擦トルク発生部１２として表面を粗面に形成した場合には、例えば、算術平均粗さＲａの値が、０．００２０〜０．００９９の範囲となることが好ましい。Ｒａ値が前記した範囲にあると、形状記憶合金製ワッシャ３に所望の摩擦トルクを発生させて形状記憶合金製ワッシャ３が開くことなしに、大きなトルク値で締結させることができる。なお、摩擦トルク発生部１２として、より好ましい範囲としては、Ｒａが０．００３０〜０．００７５となる範囲であるが、ネジサイズによって表面粗さの好ましい範囲は変わる。
【００２６】
設置面２０は、締結部品１０をモジュールネジ２により締結する部位であり、モジュールネジ２の雄ネジ部２ｄに対応する雌ネジ部２１が設置されている。
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、設置面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、モジュールネジ２の雄ネジ部２ｄの長さ寸法より長く形成されている。
つぎに、締結体構造１の締結手順および分解手順を図３（ａ）〜（ｄ）を中心に、図２を適宜参照して説明する。
【００２７】
はじめに、図３（ａ）に示すように、設置面２０の雌ネジ部２１に合わせて、締結部品１０のネジ用孔１１を連通する状態にする。
そして、図３（ｂ）に示すように、モジュールネジ２に形状記憶合金製ワッシャ３が係合しているネジ部材４を用いて設置面２０に締結部品１０をネジ止めする。ネジ止めするときに、モジュールネジ２のシャンク２ｃには、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作業性が向上する。
【００２８】
図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、モジュールネジ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、モジュールネジ２により締付ける力は、締結力（締付トルク）として、２０（Ｎ−ｃｍ）以上であり、好ましくは２５（Ｎ−ｃｍ）以上、さらに好ましくは３０（Ｎ−ｃｍ）以上となる場合がよい。
【００２９】
締結体構造１では、モジュールネジ２がドライバＤｒにより締められるときに、形状記憶合金製ワッシャ３が締め付けトルクで広がろうとする力を、摩擦トルク発生部１２により座面との摩擦抵抗によって抑えようとする。そのため、締結体構造１では、ワッシャ座面が接する締結部品１０の表面にプリペリングトルクが発生させられるので、ワッシャ腕部が開くことなくモジュールネジ２による強固な締結を実現することができる。
【００３０】
つぎに、部品を解体する場合、図３（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に室温より高い所定温度以上の熱風を吹きかけることで、形状記憶合金製ワッシャ３が記憶している形状に戻ろうとして、ワッシャ内径部がモジュールネジ２のネジ頭部２ａの直径より大きくなるようにワッシャ腕部を広げる状態となる。
【００３１】
そのため、図３（ｆ）に示すように、形状記憶合金製ワッシャ３は、モジュールネジ２のネジ頭部２ａから外れる。
そして、図３（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）が外れることで、締結部品１０が設置面２０より外れる状態となり、設置面２０に対して締結部品１０が解体された状態となる。
あとは、モジュールネジ２を設置面２０からドライバＤｒ等により回転させて取り外すことで、モジュールネジ２、形状記憶合金製ワッシャ３、締結部品１０および設置面２０がそれぞればらされた状態となる。
【００３２】
なお、すでに説明した図１ないし図３では、摩擦トルク発生部１２は、締結部品１０のネジ用孔１１の周面に直接設けた構成として説明したが、図４（ａ）〜（ｃ）に示す構成としても構わない。図４（ａ）〜（ｃ）は、摩擦トルク発生部の他の構成をそれぞれ示す分解斜視図である。なお、すでに説明した構成と同じ部材は、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、締結体構造１Ａでは、サンドペーパのような表面を粗面にした粗面シート１２Ａを設置することで、摩擦トルク発生部としても構わない。
粗面シート１２Ａを使用する場合には、モジュールネジ２を締結部品１０のネジ用孔１１に差し込む前にロボットハンド等により設置すればよいため、締結作業工程中の流れにおいて摩擦トルク発生部１２としての粗面シート１２Ａを介在させることができるため、都合がよい。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、締結体構造１Ｂでは、設置面２０の雌ネジ部２１側となる雌ネジ部２１の入り口にフリクションリング１２Ｂを設けることで、摩擦トルク発生部としてもよい。
フリクションリング１２Ｂは、ここでは、雌ネジ部２１の入り口にザグリ穴を形成し、そのザグリ穴に設置されている。このフリクションリング１２Ｂは、環状体であって、雌ネジ部２１の直径より大きな外径を有していると共に、雌ネジ部２１（雄ネジ部２ｄの外径）の内径より小さな内径（リング穴）を有しており、ステンレスなどの所定厚みを有した金属板により形成されている。
【００３５】
フリクションリング１２Ｂを設置した場合には、モジュールネジ２はそのフリクションリング１２Ｂのリング穴を削りながら雌ネジ部２１に螺合されるため、摩擦抵抗が発生して、高い締結トルクを作用させても、形状記憶合金製ワッシャ３のワッシャ腕部を開かせることなく、締結部品１０を締結することができる。
【００３６】
さらに、図４（ｃ）に示すように、締結体構造１Ｃでは、設置面２０の雌ネジ部２１側となる雌ネジ部２１内に樹脂層１２Ｃを設けることで摩擦トルク発生部としてもよい。
樹脂層１２Ｃは、樹脂分散液や液状樹脂を塗布またはコーティングすることにより雌ネジ部２１表面に設けている。なお、樹脂層１２Ｃは、ここでは、ポリアミド樹脂を使用している。
【実施例】
【００３７】
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。
【００３８】
（実施例１）
Ｓ４５Ｃ相当焼き入れ鋼で作成した、大きさ８０×３０ｍｍのテストピースを用意し、内径φ４．８ｍｍのザグリ穴下部にＭ２．５雌ネジを加工した部位を等間隔に１０ケ所、孔設した。各孔の周辺には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、サンドブラスト加工によって粗面化処理を施したものと、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、各穴の周辺には、特に粗面化処理を施さなかったものとの２種類を準備した。粗面化の程度は算術平均粗さＲａによって測定した。Ｒａ値は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠し、測定した粗さ曲線を基にして、平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取った部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計して平均した値である。なお、Ｒａ値は、株式会社ミツトヨ製 ３Ｄ ＣＮＣ 画像測定機（クイックビジョン（登録商標）ハイブリットタイプＩ）を用いて測定した。
【００３９】
粗面化処理品：Ｒａ＝０．００４９（ｍｍ）＝４．９（μｍ）
：Ｒａ＝０．００６８（ｍｍ）＝６．８（μｍ）
未処理品 ：Ｒａ＝０．０００３（ｍｍ）＝０．３（μｍ）
一方、呼び径２．５ｍｍ、段径３．３７ｍｍ、頭部径４．４６ｍｍ、ネジ部長さ７．０ｍｍの段付きモジュールネジで、皿角１００°および１７０°の２種類を用意した。
【００４０】
また、変態温度が６３℃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断面を楕円形にし、外径がφ１．１８ｍｍのワイヤーとした。そのワイヤーを丸め内径３．５６ｍｍのＣ字型に加工して、形状記憶合金製ワッシャとし、前記した皿角の違いによる２種類のモジュールネジの段付き部（シャンク）に挿入した。
そしてテストピースに１０ヶ所設けた各穴にワッシャ付きネジを３０Ｎ−ｃｍのトルク値で締め付け、締結状態を観察した。その結果、１０箇所すべての位置で、粗面化処理がＲａ＝４．９μｍおよび６．８μｍのいずれの場合も、ワッシャ腕部の広がりが初期設定の０．０５μｍ以下であって、確実な締結状態が実現した。
【００４１】
テストピースのワッシャ接触部分を粗面化処理すると、モジュールネジを強いトルクで締結しても、強固に締結することができた。しかし、粗面化を施さなかった場合には、いずれの皿角であっても、ワッシャ腕部が拡がり、締結できなかった。
【００４２】
（実施例２）
Ｓ４５Ｃ相当焼き入れ鋼で作成した、大きさ５０×５０ｍｍのテストピースを２枚用意し、一方の板（Ａ）には内径：φ５．７ｍｍの穴を等間隔に４ケ所孔設した。各穴の周辺には、ブラスト加工は施さなかった。
もう一方のテストピース（Ｂ）には、内径：φ８．０ｍｍのザグリ穴とその下部にＭ３．０の雌ネジを加工した部位を、テストピース（Ａ）のテストピース穴と同間隔に４ヶ所、孔設した。そしてテストピースＢのザグリ穴に厚みｔ＝０．３ｍｍのステンレス製リングを置き、もう一方のテストピース（Ａ）で挟み込んだ。そのリングは、中心に内径２．６、２．７、２．８ｍｍの穴（リング穴）がそれぞれ孔設された三種類のフリクションリングであった。
【００４３】
また、変態温度が６３℃のＴｉ−Ｎｉ合金製で、外径がφ１．４ｍｍのワイヤーを曲げて内径４．１５ｍｍのＣ字型に加工したワッシャと、呼び径３．０ｍｍ、段径４．０ｍｍ、頭部径５．５ｍｍ、皿角１７０°、ネジ部長さ７．０ｍｍの段付きモジュールネジとを用いて、前記したように構成したフリクションリングを挟み込んだテストピースを、８０Ｎ−ｃｍのトルク値で締め付け、締結状態を観察した。
【００４４】
孔径の異なる孔を設けた三種類のフリクションリングを使用したいずれの場合でも、８０Ｎ−ｃｍという高いトルク値であっても、ワッシャを開かせることなく、部品を確実に締結させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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）〜（ｇ）は、本発明に係る締結体構造体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である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る締結体構造の他の構成をそれぞれ示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る締結体構造の実施例におけるブラスト加工を施した表面状態のＲａを示すグラフ図および表面写真である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来の締結体構造の実施例における表面状態のＲａを示すグラフ図および表面写真である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 締結体構造
２ モジュールネジ
２ａ ネジ頭部
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
１０ 締結部品
１１ ネジ用孔
１２ 摩擦トルク発生部
１２Ａ 粗面シート（摩擦トルク発生部）
１２Ｂ フリクションリング（摩擦トルク発生部）
１２Ｃ 樹脂層（摩擦トルク発生部）
２０ 設置面
２１ 雌ネジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記周面を粗面加工により形成した粗面加工面からなることを特徴とする締結体構造。
【請求項２】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記周面に設置した予め粗面加工が施された粗面シートからなることを特徴とする締結構造。
【請求項３】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、予め前記雌ネジ部の入り口に設けられ前記モジュールネジの雄ネジ部の直径より小径なリング穴を有するフリクションリングからなることを特徴とする締結構造。
【請求項４】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記雌ネジ部内面に被覆した樹脂コーティングからなることを特徴とする締結構造。
【請求項５】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置、または、前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設けたことを特徴とする締結体構造。
【請求項１】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記周面を粗面加工により形成した粗面加工面からなることを特徴とする締結体構造。
【請求項２】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記周面に設置した予め粗面加工が施された粗面シートからなることを特徴とする締結構造。
【請求項３】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、予め前記雌ネジ部の入り口に設けられ前記モジュールネジの雄ネジ部の直径より小径なリング穴を有するフリクションリングからなることを特徴とする締結構造。
【請求項４】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設け、
前記摩擦トルク発生部は、前記雌ネジ部内面に被覆した樹脂コーティングからなることを特徴とする締結構造。
【請求項５】
設置面に設けられた雌ネジ部と対で使用される雄ネジ部と、この雄ネジ部の一端側に設けられ皿ネジ形状に加工されたネジ頭部とを有するモジュールネジ、および、前記モジュールネジの雄ネジ部の軸径およびネジ頭部の直径に対応した寸法で形状記憶合金によりＣ字形状に形成された形状記憶合金製ワッシャを備えるネジ部材により、締結固定したい締結部品を、当該締結部品のネジ用孔に前記モジュールネジを連通させて前記設置面の雌ネジ部を介して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、予め設定された所定温度以上に加熱されることで、ワッシャ内径部が前記ネジ頭部の直径より大きくなるように形状を記憶させており、
前記締結部品のネジ用孔は、前記モジュールネジのネジ頭部より大きな直径で、かつ、前記形状記憶合金製ワッシャのワッシャ外径部より小さな直径に形成されており、
前記ネジ用孔の周面で前記形状記憶合金製ワッシャと当接する位置、または、前記雄ネジ部が螺合する前記雌ネジ部側に、前記モジュールネジに対して摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部を設けたことを特徴とする締結体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１４１２３（Ｐ２００９−１４１２３Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７７７０４（Ｐ２００７−１７７７０４）
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【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１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]