JP2004316781A - Fastening structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な分野で広く使用されているねじを用いた締結構造に関し、特にテレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等のリサイクル適用商品への適用に好適な締結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば電化製品などの部品の締結にはねじを使用しているのが一般的である。そして、このようにねじを用いて締結した部品の解体を容易にするための従来の一例として以下のような締結構造を採用していた。
【0003】
ねじをTi−Ni合金等の形状記憶合金で構成し、ねじの形状記憶処理時の雄ねじ形成部の外径を、形成後の雄ねじ部が螺合する雌ねじ部の内径より小さく形成する。そして、塑性変形により上記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を形成することで、解体容易なねじやボルト及びナットを提供することにより、解体時の労力、コストを低減させ、かつリサイクル化を容易になし得るようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
ところで、上記特許文献1においては、加熱することによりねじが形状記憶された形状に戻り締結が外れることを利用している。この場合は、ねじの部材は1つ(雄ねじ)であり、雄ねじと雌ねじ(ナット)との間での形状記憶特性を用いた加熱分離を目的としていた。その場合、ねじの山径と谷径の関係から、雄ねじが雌ねじ(ナット)からはずれるのに必要な歪回復率を求めると約20%前後となるが、Ti− Ni合金(歪回復率8%)を雄ねじと雌ねじに採用しても16%(8%×2)にしかならない。このため、実際にはねじを容易にはずすことができず、解体が困難となっていた。
【0005】
そこで、このような問題を解決するものとして、本出願人により特願2002−223409号に記載された締結構造が提案されている。
【0006】
これは、例えば図6に示すように、ねじaを、形状記憶材料製の軸部b1と、頭部b2とからなる第1の部材bと、円筒状に形成され外周面にねじ山部c1を有する第2の部材cとで構成している。つまり、軸部b1に第2の部材cを挿入して両者を固定することによってねじaを構成しており、このねじaを図7に示すように、締結目的部材である一方の部材dの挿入穴d1に挿通させて他方の部材eにねじ込むことによって両者を締結している。
【0007】
そして、第1の部材bの軸部b1を加熱により縮径させ、これにより第1部材bを第2部材cから抜き取って分離させることで、一方の部材dと他方の部材eとを容易に解体するようにしている。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−61346号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したねじaの場合、第1の部材bは原理的には軸部b1の加熱時最低限変形が必要な部分のみ形状記憶材料で作られていれば良いが、実際には強度確保や生産工程簡略化のため、第1の部材b全体が形状記憶材料製で一体ものとして作られていることが望まれる。
【0010】
その反面、形状記憶材料は一般に高価なため、第1の部材b全体をすべて形状記憶材料製とすると、ねじの価格が高くなってしまうという問題が発生する。
【0011】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来周知のねじを使用し、低コストで製品の易解体化を図ることができる技術を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ねじ軸部を被締結部材に形成されたねじ挿通穴に挿通させ、ねじ頭部をワッシャーを介して被締結部材に圧接するように上記ねじ軸部を基材にねじ込むことによって被締結部材と基材とを締結する締結構造であって、上記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると形状回復してその内径が上記ねじ頭部の外径よりも大きくなるように形状記憶された形状記憶材料からなり、一方、上記ねじ挿通穴は、ねじ頭部の径よりも大きく形成されたことを特徴とする締結構造が得られる。
【0013】
また、本発明によれば、ねじ軸部を被締結部材に形成されたねじ挿通穴に挿通させ、ねじ頭部をワッシャーを介して被締結部材に圧接するように上記ねじ軸部を基材にねじ込むことによって被締結部材と基材とを締結する締結構造であって、上記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると形状回復してその外径が上記ねじ挿通穴の径よりも小さくなるように形状記憶された形状記憶材料からなり、一方、上記ねじ挿通穴は、前記ねじ頭部の径よりも大きく形成されたことを特徴とする締結構造が得られる。
【0014】
前記被締結部材に接する側の前記ワッシャーのエッジには、少なくとも最小径が前記ねじ挿通穴の径よりも小さい面取り部が形成されたものであってもよい。
【0015】
前記被締結部材に接する側の前記ワッシャーの面には、前記ねじ挿通穴に挿入可能な段付き部が形成されたものであってもよい。
【0016】
前記ワッシャーには、前記ねじ頭部もしくは前記被締結部材と接する面の少なくとも一方の面に突起部が形成されたものであってもよい。
【0017】
前記形状記憶材料は、形状記憶合金であってもよい。
【0018】
前記形状記憶材料は、形状記憶樹脂であってもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の締結構造の第1実施形態を示した図である。
【0020】
この締結構造は、ねじ軸部11とねじ頭部12とからなる従来周知のねじ1を用いて被締結部材3と基材4とを締結する構造であり、具体的には、図1(a)に示すように、ねじ軸部11を被締結部材3に形成されたねじ挿通穴31に挿通させ、ねじ頭部12をワッシャー2を介して被締結部材3に圧接するように上記ねじ軸部11を基材4のねじ穴41にねじ込むことによって被締結部材3と基材4とを締結するようにしている。
【0021】
ここで、上記ワッシャー2は、形状記憶材料からなり、形状回復温度に加熱すると形状回復してその内径がねじ頭部12の外径よりも大きくなるように形状記憶されたものが用いられている。
【0022】
上記形状記憶材料としては、具体的には形状記憶合金、形状記憶樹脂などが用いられ、以下のような方法などによってワッシャー2を製造するようにしている。
【0023】
形状記憶合金を使用する場合には、形状記憶合金製の板材から所望の形状に打ち抜いた物に形状記憶処理を施し、その後、塑性加工を加え径を調整する方法や、あるいは、粉末冶金、焼結、溶融鋳造などの方法により所望の形状に成形された物に形状記憶処理を施し、その後、塑性加工を加え径を調整する方法などにより製造するようにしている。
【0024】
また、形状記憶樹脂を使用する場合は、形状記憶処理済の形状記憶樹脂製板材から所望の形状に打ち抜いた物、あるいは射出成形により所望の形状に成形され形状記憶された物を加熱し、軟化させた状態で変形を加えて径を調整し、冷却してその形状を保持させる方法などにより製造するようにしている。
【0025】
一方、上記ねじ挿通穴31は、ねじ頭部12の径よりも大きく形成されている。
【0026】
なお、形状回復前のワッシャー1の外径は、上述したように当該ワッシャー2を介してねじ1により被締結部材3と基材4とを締結することから、ねじ挿通穴31の径よりも大きいのは言うまでもない。
【0027】
そして、このような締結構造とすることで、図1(a)に示すように被締結部材3と基材4とを締結した状態で、ワッシャー2を形状回復温度まで加熱すると、該ワッシャー2の内径が拡大して前記ねじ1のねじ頭部12の径よりも大きくなる[図1(b)参照]。このように加熱してワッシャー2を形状回復させる際には、ねじ1を若干緩めて行えばよい。
【0028】
従って、ねじ頭部12の径よりも大きいねじ挿通穴31を通じて当該ねじ頭部12から被締結部材3を抜き取ることで、図1(c)に示すように被締結部材3を基材4から容易に分離することができ、これによりこのような締結構造を採用した製品の解体を低コストで容易に行うことができる。つまり当該製品の易解体化を図ることができる。
[第2実施形態]
図2は、本発明の締結構造の第2実施形態を示した図である。
【0029】
この締結構造は、前述した第1実施形態で説明したワッシャー2に代えてワッシャー5を用いたもので、ワッシャー5は、前述したワッシャー2と同様な形状記憶材料からなり、形状回復温度に加熱すると形状回復してその外径がねじ挿通穴31の径よりも小さくなるように形状記憶されたものが用いられている。
【0030】
また、上記ねじ挿通穴31も前記第1実施形態と同様にねじ頭部12の径よりも大きく形成されているとともに、他の構成も前記第1実施形態と同様であり、第1実施形態で説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明は省略する。
【0031】
なお、形状回復前のワッシャー1の外径は、上述したように当該ワッシャー2を介してねじ1により被締結部材3と基材4とを締結することから、ねじ挿通穴31の径よりも大きいのは言うまでもない。
【0032】
そして、このような締結構造とすることで、図2(a)に示すように被締結部材3と基材4とを締結した状態で、ワッシャー5を形状回復温度まで加熱すると、該ワッシャー5の外径が縮小して前記ねじ1のねじ挿通穴31の径よりも小さくなる[図2(b)参照]。このように加熱してワッシャー2を形状回復させる際には、ねじ1を若干緩めて行えばよい。
【0033】
従って、ねじ頭部12の径よりも大きいねじ挿通穴31を通じて当該ねじ頭部12から被締結部材3を抜き取ることで、図2(c)に示すように被締結部材3を基材4から容易に分離することができ、これによりこのような締結構造を採用した製品の解体を低コストで容易に行うことができる。つまり当該製品の易解体化を図ることができる。
【0034】
また、この第2実施形態に示したような外径が縮小するように形状記憶されたワッシャー5の場合には、図3に示すように、被締結部材3に接する側のワッシャー5のエッジに最小径がねじ挿通穴31の径よりも小さい面取り部51を設ければよい。
【0035】
このように面取り部51を設けることで、▲1▼ワッシャー5の位置決めが容易となる。▲2▼ワッシャー5の加熱時の形状回復の方向が、締結力を緩和する方向である為、形状回復し易い。▲3▼加熱後の解体時に、ワッシャー5がねじ挿通穴31に引っかかりにくくなり抜け易いなどの効果を得ることができる。
【0036】
また、図4に示すように被締結部材3に接する側のワッシャー5の面に段付き部52を設けてもよい。この段付き部52は、ねじ挿通孔31の径に対してやや小さいのが好ましく、図4では面取り部51の最少径と同じ径に形成されている。これによって取り付け精度をより高めることができるとともに、段付き部52の分だけ厚肉にできるため強度を高めることができる。
【0037】
なお、面取り部51を形成することなく、ワッシャー5に段付き部52だけを形成してもよい。
【0038】
さらに、第1、第2実施形態のいずれについても、図5に示すように、ワッシャー2、5のねじ頭部12もしくは被締結部材3と接する面、またはその両面に突起部53を設けてもよい。突起部53は、例えば図5に示すように矩形状のものを90°間隔で放射状に4つ設ければよい。
【0039】
このように突起部53を設けることで、ねじ頭部12もしくは被締結部材3と接する面、またはその両面との接触面積を小さくして、より低負荷でワッシャー2、5を形状回復させることが可能となる。
【0040】
ところで、突起部53を設けるワッシャーの面としては、図1及び図2に示すワッシャー2、5については、ねじ頭部12もしくは被締結部材3と接する面、またはその両面に設ければよく、図3及び図4に示すワッシャー5については、ねじ頭部12に接する面に設ければよい。つまり、ねじ頭部12もしくは被締結部材3と接する面の少なくとも一方の面に突起部53を設ければよい。
【0041】
なお、突起部53の数及び形状は、図5に示すものに限らず、上述した効果が良好に得られるように適宜に決定すればよい。
【0042】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、形状回復温度に加熱すると形状回復してその内径がねじ頭部の外径よりも大きくなるように形状記憶された形状記憶材料製のワッシャー、又は形状回復温度に加熱すると形状回復してその外径がねじ挿通穴の径よりも小さくなるように形状記憶された形状記憶材料製のワッシャーを介してねじにより被締結部材と基材とを締結する締結構造にすることで、従来周知のねじを使用して、低コストで製品の易解体化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の締結構造の第1実施形態の一例を示す図であり、(a)は形状回復前のワッシャーを介してねじにより被締結部材と基材とを締結した状態を示す側面断面図、(b)は加熱によりワッシャーを形状回復させた状態を示す側面断面図、(c)は被締結部材と基材とを分離させる状態を示す側面断面図である。
【図2】本発明の締結構造の第2実施形態の一例を示す図であり、(a)は形状回復前のワッシャーを介してねじにより被締結部材と基材とを締結した状態を示す側面断面図、(b)は加熱によりワッシャーを形状回復させた状態を示す側面断面図、(c)は被締結部材と基材とを分離させる状態を示す側面断面図である。
【図3】本発明の締結構造の第2実施形態の一例を示す図であり、形状回復前のワッシャーを介してねじにより被締結部材と基材とを締結した状態を示す側面断面図である。
【図4】本発明の締結構造の第2実施形態の一例を示す図であり、形状回復前のワッシャーを介してねじにより被締結部材と基材とを締結した状態を示す側面断面図である。
【図5】本発明の締結構造の第1、2実施形態におけるワッシャーの一例を示す斜視図である。
【図6】従来の易解体ねじの例を示す図であり、(a)は斜視図,(b)は側面断面図である。
【図7】図6の従来のねじを用いて締結目的部材間を締結した状態を示す側面断面図である。
【符号の説明】
1 ねじ
11 ねじ軸部
12 ねじ頭部
2 ワッシャー
3 被締結部材
31 ねじ挿通穴
4 基材
5 ワッシャー
51 面取り部
52 段付き部
53 突起部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fastening structure using screws widely used in various fields, and particularly to a fastening structure suitable for application to recycled products such as televisions, refrigerators, washing machines, and air conditioners.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, screws are generally used for fastening parts such as electric appliances. As a conventional example for facilitating disassembly of a component fastened by using a screw as described above, the following fastening structure has been adopted.
[0003]
The screw is made of a shape memory alloy such as a Ti-Ni alloy, and the outer diameter of the male screw forming part at the time of the shape memory processing of the screw is formed smaller than the inner diameter of the female screw part with which the formed male screw is screwed. And, by forming a male thread portion screwed to the female thread portion by plastic deformation, by providing screws, bolts and nuts that can be easily disassembled, labor and cost during disassembly are reduced, and recycling is facilitated. (See, for example, Patent Document 1).
[0004]
By the way, in the above-mentioned
[0005]
In order to solve such a problem, the present applicant has proposed a fastening structure described in Japanese Patent Application No. 2002-223409.
[0006]
For example, as shown in FIG. 6, a screw a is formed by a first member b including a shaft b1 made of a shape memory material and a head b2, and a thread c1 formed in a cylindrical shape on an outer peripheral surface. And a second member c having That is, the screw a is formed by inserting the second member c into the shaft portion b1 and fixing the two members, and as shown in FIG. The two members are fastened by being inserted into the insertion hole d1 and screwed into the other member e.
[0007]
Then, the diameter of the shaft portion b1 of the first member b is reduced by heating, whereby the first member b is removed from the second member c and separated, so that one member d and the other member e can be easily separated. We are trying to dismantle.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-61346 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the screw a described above, in principle, the first member b only needs to be made of a shape memory material at a portion of the shaft portion b1 that needs to be deformed at a minimum at the time of heating. In order to simplify the production process, it is desired that the entire first member b is made of a shape memory material and integrally formed.
[0010]
On the other hand, since the shape memory material is generally expensive, if the entire first member b is made of the shape memory material, there is a problem that the price of the screw increases.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique that can use a conventionally well-known screw and can easily disassemble a product at low cost. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the screw shaft portion is inserted into the screw insertion hole formed in the member to be fastened, and the screw shaft portion is screwed into the base material so that the screw head is pressed against the member to be fastened via the washer. A fastening structure for fastening the member to be fastened and the base material, wherein the washer is shape-restored when heated to a shape-recovering temperature, and has a shape memory whose inner diameter is larger than the outer diameter of the screw head. On the other hand, a fastening structure is obtained in which the screw insertion hole is formed larger than the diameter of the screw head.
[0013]
Further, according to the present invention, the screw shaft portion is inserted into a screw insertion hole formed in the member to be fastened, and the screw shaft portion is pressed against the member to be fastened via a washer so that the screw shaft portion is formed on the base material. A fastening structure for fastening a member to be fastened and a substrate by screwing, wherein the washer has a shape such that when heated to a shape recovery temperature, the shape of the washer recovers and its outer diameter becomes smaller than the diameter of the screw insertion hole. A fastening structure is obtained, wherein the fastening structure is made of a stored shape memory material, while the screw insertion hole is formed larger than the diameter of the screw head.
[0014]
The edge of the washer on the side in contact with the member to be fastened may be formed with a chamfer having at least a minimum diameter smaller than a diameter of the screw insertion hole.
[0015]
The surface of the washer on the side in contact with the member to be fastened may be formed with a stepped portion that can be inserted into the screw insertion hole.
[0016]
The washer may have a protrusion formed on at least one of the screw head and the surface in contact with the member to be fastened.
[0017]
The shape memory material may be a shape memory alloy.
[0018]
The shape memory material may be a shape memory resin.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the fastening structure of the present invention.
[0020]
This fastening structure is a structure in which the
[0021]
Here, the
[0022]
As the shape memory material, specifically, a shape memory alloy, a shape memory resin, or the like is used, and the
[0023]
When a shape memory alloy is used, a material punched into a desired shape from a sheet material made of a shape memory alloy is subjected to a shape memory treatment, and then a diameter is adjusted by plastic working, or powder metallurgy, sintering, or the like. A product formed into a desired shape by a method such as consolidation and melt casting is subjected to a shape memory process, and then plastically processed to adjust the diameter, and the like.
[0024]
When a shape memory resin is used, a material punched into a desired shape from a shape memory resin-made plate material, or a shape memory material molded into a desired shape by injection molding is heated and softened. In such a state, the diameter is adjusted by applying a deformation, and cooling is performed to maintain the shape, and the like.
[0025]
On the other hand, the
[0026]
The outer diameter of the
[0027]
With such a fastening structure, when the
[0028]
Therefore, by extracting the
[Second embodiment]
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the fastening structure of the present invention.
[0029]
This fastening structure uses a
[0030]
Also, the
[0031]
The outer diameter of the
[0032]
With such a fastening structure, when the
[0033]
Therefore, by extracting the
[0034]
Further, in the case of the
[0035]
By providing the chamfered
[0036]
Further, as shown in FIG. 4, a stepped
[0037]
Note that only the stepped
[0038]
Further, in each of the first and second embodiments, as shown in FIG. 5, the
[0039]
By providing the
[0040]
By the way, as the surface of the washer provided with the
[0041]
The number and shape of the
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when heated to the shape recovery temperature, the shape is recovered, and the shape memory material washer whose shape is stored so that the inner diameter thereof is larger than the outer diameter of the screw head, or the shape washer. When heated to the recovery temperature, the shape is recovered and the outer diameter is smaller than the diameter of the screw insertion hole. With this structure, the product can be easily disassembled at low cost using a conventionally known screw.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a first embodiment of a fastening structure according to the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a side view showing a state in which a member to be fastened and a base material are fastened by screws via a washer before shape recovery. FIG. 4B is a cross-sectional side view showing a state where the shape of the washer is recovered by heating, and FIG. 4C is a side cross-sectional view showing a state where the member to be fastened and the base material are separated.
FIG. 2 is a view showing an example of a second embodiment of the fastening structure of the present invention, wherein FIG. 2 (a) is a side view showing a state where a member to be fastened and a base material are fastened by screws via a washer before shape recovery; FIG. 4B is a cross-sectional side view showing a state where the shape of the washer is recovered by heating, and FIG. 4C is a side cross-sectional view showing a state where the member to be fastened and the base material are separated.
FIG. 3 is a view showing an example of a second embodiment of the fastening structure of the present invention, and is a side cross-sectional view showing a state where the member to be fastened and the base material are fastened by screws via a washer before shape recovery. .
FIG. 4 is a view showing an example of a second embodiment of the fastening structure of the present invention, and is a side cross-sectional view showing a state where the member to be fastened and the base material are fastened by screws via a washer before shape recovery. .
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a washer in the first and second embodiments of the fastening structure of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an example of a conventional easily disassembled screw, in which (a) is a perspective view and (b) is a side sectional view.
FIG. 7 is a side cross-sectional view showing a state where the fastening target members are fastened using the conventional screw of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると形状回復してその内径が上記ねじ頭部の外径よりも大きくなるように形状記憶された形状記憶材料からなり、一方、上記ねじ挿通穴は、ねじ頭部の径よりも大きく形成されたことを特徴とする締結構造。The screw shaft is inserted into a screw insertion hole formed in the member to be fastened, and the screw shaft is screwed into the base material so that the screw head is pressed against the member to be fastened via a washer. A fastening structure for fastening the material
The washer is made of a shape memory material whose shape is memorized so as to recover its shape when heated to a shape recovery temperature and its inner diameter becomes larger than the outer diameter of the screw head, while the screw insertion hole has a screw head. A fastening structure characterized by being formed larger than the diameter of the portion.
上記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると形状回復してその外径が上記ねじ挿通穴の径よりも小さくなるように形状記憶された形状記憶材料からなり、一方、上記ねじ挿通穴は、前記ねじ頭部の径よりも大きく形成されたことを特徴とする締結構造。The screw shaft is inserted into a screw insertion hole formed in the member to be fastened, and the screw shaft is screwed into the base material so that the screw head is pressed against the member to be fastened via a washer. A fastening structure for fastening the material
The washer is made of a shape memory material whose shape is memorized such that the shape of the washer recovers when heated to a shape recovery temperature and its outer diameter becomes smaller than the diameter of the screw insertion hole, while the screw insertion hole is formed of the screw. A fastening structure characterized by being formed larger than the diameter of the head.
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