JP2006183827A - 締結構造およびネジユニット並びに物品の組立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】締結部品のリユース、および基材と被締結部材のリサイクルを容易にすることを課題とする。
【解決手段】被締結部材３と基材５とを雄ネジ１で締結する締結構造であって、雌ネジ部材４の少なくとも基材と係合する係合部４１が形状記憶材料製であり、前記係合部４１は形状回復温度に加熱すると前記基材との締結を解除するように形状記憶された部材からなる。
そして、かかる締結構造を備えた製品を加熱することによって、被締結部材３と基材５の締結を解除することが可能であるとともに、雄ネジ１や雌ネジ部材４などの締結部材一式を一度に基材および被締結部材から引き抜くことが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、様々な分野で広く使用されているネジ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製品への適用に好適な締結構造およびネジユニット並びに物品の組立て方法に関する。

従来、例えば電化製品などの部品の締結にはネジを使用するのが一般的である。しかし、環境保護が叫ばれる昨今、家電製品等のリサイクルが義務付けられるに伴い、製品の解体を容易にする技術が必要とされている。そして、このようにネジを用いた部品の解体を容易にするために、以下のような締結構造が提案されている。

かかる締結構造は、ネジ軸部を被締結部材に形成されたネジ挿通穴に挿通させ、雄ネジの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、ネジ軸部を基材にねじ込むことによって被締結部材と基材を締結する。前記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると形状回復して、その内径が上記雄ネジの頭部の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、上記ネジ挿通穴は、雄ネジの頭部の径よりも大きく形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１６７８１号公報

しかし、上記のような締結構造の場合、解体後、ネジ軸部が基材に残ってしまうという問題があった。一般に家電製品等に使用されるネジは鉄系の材料から成る物が多い。一方、解体された部品はリサイクルしやすいように破砕される。このため、ネジ軸部が残ったままの部品（基材）を破砕機に投入すると、破砕機の刃が損傷するなどの問題が発生する。また、一般に形状記憶材料は高価であり、解体性を向上させる為のみに形状記憶材料製の締結部品を使用するのは、コスト的に見てメリットが小さいという問題もあった。

本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであり、従来技術に比べて、基材から雄ネジを取り外すことが可能で、後の破砕工程で破砕機の刃にダメージを与えることがなく、リユースが容易で、さらに、製品組み立てもより容易に行えるようにすることを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するために、なされたもので、本発明の締結構造は、雄ネジを被締結部材に形成されたネジ挿通穴に挿通させ、前記雄ネジの頭部を前記被締結部材に圧接するように前記雄ネジの軸部を基材に係合された雌ネジ部材にねじ込むことによって、前記被締結部材と前記基材とを締結する締結構造であって、前記雌ネジ部材には係合部が形成されるとともに、前記基材には前記係合部と係合し雌ネジ部材を固定する係止部が形成され、少なくとも前記係合部が形状記憶材料製であり、前記係合部は、形状回復温度に加熱すると前記基材の係止部との締結を解除するように形状記憶されていることにある。

かかる本発明の締結構造は、加熱することによって容易に被締結部材と基材の締結を解除することが可能であると同時に、雄ネジや雌ネジ部材などの締結部材一式を一度に基材および被締結部材から引き抜くことが可能となり、結果として、締結部品のリユースおよび、基材、被締結部材のリサイクルを容易にするという効果を奏する。

また、本は発明の締結構造は、前記基材には、内周面に溝が形成された雌ネジ部材固定穴が形成され、該雌ネジ部材固定穴には前記雌ネジ部材が挿入されており、該雌ネジ部材の外周の前記溝と対応する部分には、溝が形成され、しかも、前記両溝間には、形状記憶材料製のＣリング状部材が嵌合されており、該Ｃリング状部材は、形状回復前の外径が前記雌ネジ部材固定穴の径よりも大きく、且つ、形状回復後の外径が前記雌ネジ部材の外径よりも小さくなり、しかも、前記ネジ挿通穴の径は前記雌ネジ部材の外径よりも大きいことにある。

以上のような締結構造によると、加熱することによって容易に被締結部材と基材の締結を解除することが可能であると同時に、雄ネジや雌ネジ部材などの締結部材一式を一度に基材および被締結部材から引き抜くことが可能となり、結果として、締結部材のリユースおよび、基材、被締結部材のリサイクルを容易にするという効果を奏する。また、形状記憶材料製の部品はCリング状部材のみであるため、使用する形状記憶材料の量が少なく、締結部材の製造コストを低く抑えることが可能である。

本発明の締結構造は、前記形状記憶材料製Cリング状部材の形状回復後の内径をｄ１、形状回復後の外径をＤ２、前記雌ネジ部材に形成された溝の径をｄ３、前記雌ネジ部材の外径をＤ４とした場合において、（ｄ１−ｄ３）＜（Ｄ４−Ｄ２）の関係を満たすことにある。

以上のような構造によると、加熱後、形状回復したCリング状部材が雌ネジ部材に嵌合された状態で水平方向にズレ動いたとしても、前記Cリング状部材は雌ネジ部材固定穴に干渉することがないので、確実に基材から雌ネジ部材を抜き取ることが可能となる。

本発明の締結構造は、前記Cリング状部材の少なくとも前記基材側のエッジ部には最小径が前記雌ネジ部材固定穴の径よりも小さくなるような傾斜部（面取り）が形成されている。以上の様な構造によると、雌ネジ部材を雌ネジ部材固定穴に容易に押込むことが可能となり、結果として本発明の締結構造を有する物品の組み立てが容易になるという効果を奏する。

本発明の締結構造は、前記基材および前記雌ネジ部材間には、前記雌ネジ部材の空回りを防止するための手段が設けられている。以上の様な構造によると、雄ネジを回す際の雌ネジ部材の空回りを防止することが可能となり、締結構造を有する物品の組み立てが容易になる。

本発明の締結構造は、前記雄ネジの頭部は前記ネジ挿通穴より大きい径を有するワッシャーを介して被締結部材に圧接される。以上のような構造によると、雌ネジ部材の外径を雄ネジの頭部の径よりも小さくする必要が無いので、雌ネジ部材の設計の自由度が上がるという効果を奏する。

前記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると外径が前記ネジ挿通穴よりも小さくなるように形状記憶されている形状記憶材料製ワッシャーである場合には、加熱するとネジの締結力が緩和されるため、Cリング状部材の形状回復が容易となるという効果を奏する。

前記形状記憶材料製ワッシャーの被締結部材に接する側のエッジ部に、最小径が前記ネジ挿通穴の径よりも小さくなるような傾斜部が形成されている場合には、前記形状記憶材料製ワッシャーはネジの締結力を緩和する方向に形状回復するため、容易に形状回復することが可能となる。

前記ワッシャーがバネワッシャーである場合には、物品の組立て方法において、ネジユニット部品を基材に押込むという動作だけで基材と被締結部材の締結を完了することが可能となる。

前記ワッシャーは形状回復温度に加熱すると座面が平坦になるように形状記憶されている形状記憶材料製バネワッシャーである。こ場合には、物品の組立て方法において、ネジユニットを基材に押込むという動作だけで基材と被締結部材の締結を完了することが可能となると同時に、加熱するとネジの締結力が緩和されるため、Cリング状部材の形状回復が容易となるという効果を奏する。

本発明の物品の組立て方法は、予め雌ネジ部材に雄ネジをねじ込んでなるネジユニットを製作し、この製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、且つ締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材側の雄ネジの頭部当接面側までの長さをＬ２とした場合に、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たし、前記基材に形成された雌ネジ部材固定穴と前記被締結部材に形成されたネジ挿通穴の位置が合致するように組み合わせ、前記ネジユニットの前記雌ネジ部材を、前記被締結部材の挿通穴に挿通し、前記基材に形成された雌ネジ部材固定部に係合させることにある。

かかる本発明の物品の組立て方法によれば、前記ネジユニットを一方向に押込むという動作だけで基材と被締結部材の締結をほぼ完了することが可能となる。

前記ネジユニットは、かかる物品の組み立て方法に使用することにより、製品の組み立てを簡略化することが可能となる。

また、本発明の物品の組立て方法は、ネジユニットの製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材のワッシャー当接面までの長さをＬ２ａとし、ワッシャーの厚みをｔ２とした場合、Ｌ１＞（Ｌ２ａ＋ｔ２）の関係を満たすことにある。

かかる本発明の物品の組立て方法によれば、前記ネジユニットを一方向に押込むという動作だけで基材と被締結部材の締結を完了することが可能となる。

前記ネジユニットは、かかる物品の組み立て方法に使用することにより、製品の組み立てを簡略化することが可能となる。

また、本発明の物品の組立て方法は、ネジユニットの製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材のワッシャー座面までの長さをＬ２ａとし、平坦につぶされる前のバネワッシャーの厚み（最上面と最下面の寸法）をt３、平坦につぶされた時のバネワッシャーの厚みをｔ３ａとした場合、（Ｌ２ａ＋ｔ３ａ）＜Ｌ１＜（Ｌ２ａ＋ｔ３）の関係を満たしていることにある。

かかる本発明の物品の組立て方法は、前記ネジユニットを一方向に押込むという動作だけで基材と被締結部材の締結を完了することが可能となる。

また、前記ネジユニットは、かかる物品の組み立て方法に使用することにより、製品の組み立てを簡略化することが可能となる。

前記雄ネジと雌ネジ部材が、接着剤などで仮止めされているネジユニットは、運搬中などに生じる振動の影響等により雄ネジのねじ込み具合が変化することが無いので、組み立て時に雄ネジのねじ込み具合を調整するなどの無駄な作業を省くことが可能となる。

本発明は、基材から雄ネジを容易に取り外すことが可能で、後の破砕工程で破砕機の刃にダメージを与えることがなく、リユースが容易である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１〜図３は本発明の実施の形態１を示す。図１に示すように、本実施の形態１の締結構造は、雄ネジとしてのタッピンネジ１、ワッシャー２、被締結部材３、雌ネジ部材４および基材５の５つの要素から構成されている。

被締結部材３には、ネジ挿通穴３１と、ボス３２と、ワッシャー２を位置決めする為のボス３３とが形成されている。なお、前記ネジ挿通穴３１の径は、前記雌ネジ部材４の外径よりも大きく且つ前記ワッシャー２の外径よりも小さい。

雌ネジ部材４は形状記憶樹脂製であり、その下端部には形状回復温度に加熱すると内側に折れ曲がるように形状記憶された係合部としての係止ヅメ４１が複数形成されている。また、雌ネジ部材４の軸心部には、上面が開口するネジ穴４２が形成されている。

基材５には前記ボス３２に嵌合するボス５１が形成されており、該ボス５１には雌ネジ部材固定穴５２が形成されている。この雌ネジ部材固定穴５２の下部には雌ネジ部材４のストッパーの役目を果たす段付き部５２ａが形成されており、さらに、下端部側面には前記雌ネジ部材４に形成された係止ヅメ４１と係合し、雌ネジ部材４が抜けるのを規制するる係止部としての係止溝５２ｂが形成されている。なお、前記係止ヅメ４１が前記係止溝５２ｂに係合することにより、前記雌ネジ部材４の空回りを防止する手段も構成されている。

図２（ａ）に示すように、雌ネジ部材４を係止ヅメ４１の側から前記基材５に形成された雌ネジ部材固定穴５２に挿入する。前記雌ネジ部材４を下方に押込むと、前記係止ヅメ４１は、その先端部に設けられた傾斜部４１ａが段付き部５２ａの周縁を摺動するため、内側に曲げられるように弾性変形する。

前記雌ネジ部材４を更に下方に押込み、係止ヅメ４１の先端部が前記係止溝５２ｂに到達すると、係止ヅメ４１の弾性変形が開放され係止ヅメ４１の先端部と係止溝５２ｂが係合する。ただし、前記係止ヅメ４１と係止溝５２ｂの位置が雌ネジ部材４の周方向にずれている場合は、雌ネジ部材４を回転させる。

次に、図２（ｂ）に示すように前記被締結部材３のボス３２に基材５に形成されたボス５１を挿入する。続いて、図２(ｃ)に示すようにワッシャー２に挿通されたタッピンネジ１を前記ネジ穴４２にねじ込み、締結完了となる。

次に、図３（ａ）に示すような締結状態にある前記締結構造を有する物品Ａを、形状回復温度に加熱すると、図３（ｂ）に示すように前記雌ネジ部材４に形成された係止ヅメ４１は内側に折れ曲がるように形状回復し前記係止溝５２ｂから外れて係合が解除され、雌ネジ部材４と基材５の締結が解除される。なお、係止ヅメ４１の先端部の径ｄ４１は、前記段付き部５２ａの径ｄ５２（図１参照）よりも小さくなるように形状記憶されている。この状態でタッピンネジ１の頭部を上方へ引っ張れば、基材５からタッピンネジ１、ワッシャー２、雌ネジ部材４の全てが一度に取り外される。以上のようにして基材５と被締結部材３の締結は解除される。

本実施の形態１においては、雌ネジ部材４の全体が形状記憶樹脂製であるが、係止ヅメ部４１のみが形状記憶樹脂あるいは形状記憶合金であっても良い。また、雌ネジ部材４の全体が形状記憶合金製であっても良い。また、係止ヅメ４１の形状は本実施の形態１に示したような形態に限るものではない。

また、本実施の形態１においては、基材５に雌ネジ部材４を固定するためのボス（雌ネジ部材固定穴５２）５１を設けたが、強度上問題が無ければ、かかるボス５１を省略し、係止ヅメ４１と係合する係止部だけを設けた構造としても良い。また、本実施の形態１においては雄ネジとしてタッピンネジを用いたが、メートル並目ネジなどのネジを用いても良い。ただし、この場合は雌ネジ部材に雌ネジを形成しておく必要がある。さらに、雄ネジ、あるいはワッシャーの素材は特に限定されるものではなく、通常良く使用される鉄系の材料やその他の金属、強度上問題が無ければ樹脂材料であっても良い。

以上のような締結構造によると、従来のネジ締結構造と同等の締結力を有しつつ、製品の解体が容易となり、さらに、製品の解体後に形状記憶材料製の締結部材を効率よく回収し、容易にリユースすることが可能となる。さらに、解体後の基材５からタッピンネジ１など破砕機の刃を破損させる恐れのある物品を容易に取り除くことが可能であるので、マテリアルリサイクルを効率よく行うことも可能となる。
（実施の形態２）
図４〜図７は、本発明の実施の形態２を示す。図４に示すように、本実施の形態２の締結構造は、大別するとネジ部材６、被締結部材７および基材８の三つの要素から構成されており、ネジ部材６を被締結部材７を介して基材８に形成されたネジ部材固定穴８２に挿入し、固定する構造となっている。

ネジ部材６は、雌ネジ部材６２、雄ネジ６３およびワッシャー６４とから予め製作されたネジユニットである。雌ネジ部材６２はＡＢＳ樹脂製で、その外周部には溝６２ａが二箇所形成されており、各溝６２ａには、外径が前記雌ネジ部材６２の外径よりも大きく、加熱すると外径が前記雌ネジ部材６２の外径より小さくなるように形状記憶された形状記憶合金製のＣリング状部材６１がそれぞれ嵌合されている。なお、該Ｃリング状部材６１の基材８に挿入される側のエッジには最小径が雌ネジ部材固定穴８２の径よりも小さい傾斜部６１ａが形成されている。

また、雌ネジ部材６２に形成されたネジ穴６２ｂには雌ネジが形成されており、ワッシャー６４に挿通された雄ネジ６３の軸部がねじ込まれ、雄ネジ部材６３と雌ネジ部材６２とは、緩まないように接着剤で仮止めされている。なお、雄ネジ６３は完全にねじ込まれた状態ではなく、雄ネジ６３の頭部下面から雌ネジ部材６２の上面までの長さをＬ６３（Ｌ１）、被締結部材７の厚みをt７、ワッシャー６４の厚みをt６４とした場合、（ｔ７＋ｔ６４）＜Ｌ６３の関係を満たすような状態まで雄ネジ６３がねじ込まれている。さらに、雌ネジ部材６２の底部には凹部６２ｃが形成されている。なお、ここで、被締結部材７の厚み（t７）は、図６（ａ）に示すように、締結時の前記基材８に固定された前記雌ネジ部材６２の上面から前記被締結部材７のワッシャー座面までの長さ（Ｌ２ａ）と等しくなっている。

被締結部材７には、ネジ挿通穴７１、ボス７２および、ワッシャー６４を位置決めする為のボス７３が形成されている。なお、前記ネジ挿通穴７１の径は前記雌ネジ部材６２の外径よりも大きく前記ワッシャー６４の外径よりも小さい。

基材８には前記ボス７２に嵌合するボス８１が形成されており、該ボス８１には前記ネジ部材６を挿入し固定する雌ネジ部材固定穴８２が形成されている。この雌ネジ部材固定穴８２内壁の前記雌ネジ部材６２に嵌合されたＣリング状部材６１に対応する部分には、Ｃリング状部材６１が嵌合する係止溝８２ａが形成されている。さらに、前記雌ネジ部材固定穴８２の底面には前記凹部６２ｃに嵌合する四角柱状の凸部８２ｂが形成されている。なお、凹部６２ｃおよび凸部８２ｂにより、前記雌ネジ部材６２の空回りを防止するための手段が構成されている。

図５（ａ）に示すように、前記被締結部材７のボス７２に前記基材８のボス８１が嵌入された状態で、ネジ部材６を雌ネジ部材６２の側から前記ネジ挿通穴７１を介して前記雌ネジ部材固定穴８１に挿入する。前記ネジ部材６を下方に押込むと、前記Ｃリング状部材６１は径が縮小するように弾性変形する。次に、雌ネジ部材６２の底部に形成された凹部６２ｃに雌ネジ部材固定穴８２の底面に形成された凸部８２ｂが嵌合するようにネジ部材６を回転させ、更に下方へ押込む（ただし、挿入した時点で前記凸部と凹部の向きが合っていれば回転させる必要は無い）。前記凹部６２ｃと凸部８２ｂが嵌合することで、雄ネジ６３を回した際に雌ネジ部材６２が空回りするのを防止することが可能となる。そして、前記ネジ部材６を更に下方に押込むと、前期Ｃリング状部材６１が前記係止溝８２ａに到達し、Ｃリング状部材６１の弾性変形が開放され、Ｃリング状部材６１の外端部と係止溝８２ａが係合する。

図５（ｂ）に示すように、ネジ部材６を雌ネジ部材挿入穴８２に押込んだだけの状態では雄ネジ６３の頭部と被締結部材７（ワッシャー６４）との間には隙間Ｌ１があるので、図５（ｃ）に示すようにドライバーＤで雄ネジ６３を締め込んで前記隙間Ｌ１を無くし、締結完了となる。

図６は、図５により説明した締結構造の締結が解除されるときの状態を示す説明図である。図６（ａ）に示すような締結状態にある前記締結構造を有する物品Ａを、形状回復温度に加熱すると、図６（ｂ）に示すように前記雌ネジ部材６２に形成された溝６２ａに嵌合しているＣリング状部材６１は、外径が雌ネジ部材６２の外径よりも小さく縮小するように、形状回復し前記係止溝８１ａから外れ、雌ネジ部材６２と基材８の固定が解除される。

このとき、図７に示すように、前記形状記憶材料製Cリング状部材６１の形状回復後の内径をｄ６１（ｄ１）、形状回復後の外径をＤ６１（Ｄ２）、前記雌ネジ部材６２に形成された溝６２ａの径をｄ６２ａ（ｄ３）、前記雌ネジ部材６２の外径をＤ６２（Ｄ４）とした場合、（ｄ６１−ｄ６２ａ）＜（Ｄ６２−Ｄ６１）の関係を満たしている。このような構造によると、加熱後、形状回復したCリング状部材６１が、雌ネジ部材６２に嵌合された状態で水平方向にズレ動いたとしても、前記Cリング状部材６１は雌ネジ部材固定穴８２に干渉することがないので、基材８から雌ネジ部材６２を確実に抜き取ることが可能となる。

この状態で雄ネジ６３の頭部を上方へ引っ張れば、基材８からネジ部材６、すなわち、Ｃリング状部材６１、雌ネジ部材６２、雄ネジ６３およびワッシャー６４の全てが一度に取り外される。以上のようにして基材８と被締結部材７の締結は解除される。

なお、本実施の形態２においては雌ネジ部材６２の素材がＡＢＳ樹脂であるが、他の樹脂材料や金属材料であっても良い。また、ここでは雄ネジ６３、およびワッシャー６４の素材を特に記載していないが、実施の形態１と同様に限定されるものではない。また、Ｃリング状部材６１は形状記憶樹脂製であっても良い。また、Ｃリング状部材６１の断面は台形状を例示したが、雌ネジ部材固定穴８２へ挿入する側のエッジに形状回復前における最小径が雌ネジ部材固定穴８２の径よりも小さくなるような傾斜部がある形状であれば、これに限られるものではない。また、本実施の形態２においては２つのCリング状部材６１により雌ネジ部材６２を雌ネジ部材固定穴８２に固定する構造を取っているが、Cリング状部材６１の数を限定するものではない。

さらに、本実施の形態２においては、雌ネジ部材固定穴８２の底部に四角柱状の凸部８２ｂを設け、該雌ネジ部材固定穴８２に挿入される雌ネジ部材６２の底部に前記凸部８２ｂと嵌合するような凹部６２ｃを設けることで、雌ネジ部材６２の空回りを防止する構造を採用したが、前記凸部８２の形状は四角柱に限るものではなく、回転を防止できるような形状、例えば、その他の角柱状、角錐状、楕円柱、惰円錐等の形状を有していても良い。ただし、その場合、雌ネジ部材６２の凹部６２ｃは、嵌合する凸部８２ｂに対応した形状である必要がある。また、雌ネジ部材６２の空回りを防止するための凸部、あるいは凹部を設ける部位は、雌ネジ部材固定穴８２、あるいは雌ネジ部材６２の底部に限られるものではなく、雌ネジ部材６２の側面側など他の部分であっても良い。

なお、前記実施の形態例１および２に示した締結構造においては、雄ネジ６３と雌ネジ部材６２の間にワッシャー６４を取り付ける構造をとっているが、雌ネジ部材６２の径および被締結部材７のネジ挿通穴７１の径が、前記雄ネジ６３の頭部の径よりも小さい場合には、必ずしもワッシャー６４は必要ではない。このようにワッシャー６４を使用しない場合には、締結時の前記基材８に固定された前記雌ネジ部材６２から前記被締結部材７の上面の雄ネジの頭部当接面までの長さをＬ２とした場合に、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしている。

以上のような締結構造によると、従来のネジ締結構造を有しつつ、製品の組立て・解体が容易となり、さらに、製品の解体後に形状記憶材料製の締結部材を効率よく回収し、容易にリユースすることが可能となる。さらに、解体後の基材から雄ネジ６３など破砕機の刃を破損させる恐れのある物品を容易に取り除くことが可能であるので、マテリアルリサイクルを効率よく行うことも可能となる。
（実施の形態３）
図８〜図１２は、本発明の締結構造の実施の形態３を示す。図８に示すように、本実施の形態３の締結構造は、大別するとネジユニットとしてのネジ部材９、被締結部材１０、基材１１の三つの要素から構成されており、ネジ部材９を被締結部材１０を介して基材１１に形成されたネジ部材固定穴１１２に挿入し、固定する構造となっている。ネジ部材９は雌ネジ部材９２、雄ネジ９３およびワッシャー９４から構成されている。雌ネジ部材９２はＡＢＳ樹脂製で、その外周部には溝９２ａが二箇所形成されており、該溝９２ａには外径が前記雌ネジ部材９２の外径よりも大きく、加熱すると外径が前記雌ネジ部材９２の外径より小さくなるように形状記憶された形状記憶合金製のＣリング状部材９１が、それぞれ嵌合されている。

該Ｃリング状部材９１の基材１１に挿入される側のエッジには最小径が雌ネジ部材固定穴１１２の径よりも小さい傾斜部９１ａが形成されている。また、雌ネジ部材９２に形成されたネジ穴９２ｂには雌ネジが形成されており、バネワッシャー９４に挿通された雄ネジ９３がねじ込まれ、雄ネジ部材９３と雌ネジ部材９２は緩まないように接着剤で仮止めされている。

雄ネジ９３は完全にねじ込まれた状態ではなく、雄ネジ９３の頭部から雌ネジ部材９２の上面までの長さをＬ９３（Ｌ１）、被締結部材１０の厚みをt１０、平坦につぶされる前のワッシャー９４の厚み（最上面と最下面の寸法）をt９４（ｔ３）、平坦につぶされた時のバネワッシャー９４の厚みをｔ９４ａ（ｔ３ａ）（図１０（ａ）、（ｂ）参照）とした場合、（ｔ１０＋ｔ９４ａ）＜Ｌ９３＜（ｔ１０＋ｔ９４）の関係を満たすような状態まで、雄ネジ９３がねじ込まれている。

なお、ここで、被締結部材１０の厚み（t１０）は、図１１（ａ）に示すように、締結時の前記基材１１に固定された前記雌ネジ部材９２の上面から前記被締結部材１０のワッシャー座面までの長さ（Ｌ２ａ）と等しくなっている。前記バネワッシャー９４は形状記憶合金製であり、形状回復温度に加熱すると座面が平坦になるように形状記憶されている。また、雌ネジ部材９２の底部には凹部９２ｃが形成されている。

被締結部材１０にはネジ挿通穴１０１とボス１０２、バネワッシャー９４を位置決めする為のボス１０３が形成されている。なお、前記ネジ挿通穴１０１の径は前記雌ネジ部材９２の外径よりも大きく、前記バネワッシャー９４の外径よりも小さい。

基材１１には前記ボス１０２に嵌り合うボス１１１が形成されており、該ボス１１１には前記ネジ部材９を挿入し固定する雌ネジ部材固定穴１１２が形成されている。前記雌ネジ部材固定穴１１２内壁の前記雌ネジ部材９２に嵌合されたＣリング状部材９１に対応する部分には、前記Ｃリング状部材９１が嵌合するように係止溝１１２ａが形成されている。さらに、前記雌ネジ部材固定穴１１２の底面には前記溝９２ｂに嵌合する四角柱状の凸部１１２ｂが形成されている。

図９（ａ）に示すように、前記被締結部材１０のボス１０２に前記基材１１のボス１１１が嵌入された状態で、ネジ部材９を雌ネジ部材９２の側から前記挿通穴１０１を介して前記雌ネジ部材固定穴１１２に挿入する。前記ネジ部材９を下方に押込むと、前記Ｃリング状部材９１は径が縮小するように弾性変形する。

次に、雌ネジ部材９２の底部に形成された凹部９２ｃに雌ネジ部材挿入穴１１２の底面に形成された凸部１１２ｂが嵌合するようにネジ部材９を回転させ、更に下方へ押込む（ただし、挿入した時点で前記凸部と凹部の向きが合っていれば回転させる必要は無い）。凹部９２ｃと凸部１１２ｂが嵌合することで、雄ネジ９３を回した際に雌ネジ部材９２が空回りするのを防止することが可能となる。前記ネジ部材９を更に下方に押込むと、雄ネジ９３の頭部によりバネワッシャー９４が押しつぶされる。

更にバネワッシャー９４を押しつぶしネジ部材９を押込むと、図９（ｂ）に示すように前記Ｃリング状部材９１が前記係止溝１１２ａに到達し、Ｃリング状部材９１の弾性変形が開放され、Ｃリング状部材９１の外端部と係止溝１１２ａが係合する。以上で、被締結部材１０と基材１１の締結は完了する。ただし、この状態においては、バネワッシャー９４のバネ力により締結力を得ている状態である。

図１１は、図８〜図１０により説明した締結構造の締結が解除されるときの状態を示す説明図である。図１１（ａ）に示すような締結状態にある前記締結構造を有する物品Ａを形状回復温度に加熱すると、図１１（ｂ）に示すようにバネワッシャー９４が平坦になるように形状回復すると同時に、前記雌ネジ部材９２に形成された溝９２ａに嵌合しているＣリング状部材９１の径が雌ネジ部材９２の外径よりも小さく縮小するように形状回復し、前記係止溝１１２ａから外れ、雌ネジ部材９２と基材１１の固定が解除される。

図１１（ａ）に示すような締結状態では、Ｃリング状部材９１には図１２（ａ）に示すように上方へ押し付けられる力が働いているため、形状回復温度に加熱されても所望の形状に形状回復できない場合があると予想される。しかし、本実施の形態の場合においては図１２（ｂ）に示すように、バネワッシャー９４が平坦になるように形状回復することにより前記上方へ押し付けられる力が取り除かれるので、Ｃリング状部材９１は容易に形状回復することが可能である。

なお、本実施の形態３においては、加熱すると平坦に形状回復するバネワッシャー９４を採用しているが、バネワッシャー９４以外に、図１３（ａ）、（ｂ）に示すような形状回復前の外径がネジ挿通穴１０１の径よりも大きく、加熱すると外径がネジ挿通穴１０１よりも小さくなるように形状記憶された形状記憶合金製ワッシャー９４を用いても良い。この形状記憶合金製ワッシャー９４の場合、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ワッシャー９４外周の被締結部材１０に接する側のエッジに最小径がネジ挿通穴１０１よりも小さくなるような傾斜部９４ａが形成されおり、ワッシャー９４自体の形状回復は締結力を緩和する方向となるので、より効果的である。

なお、前記形状記憶材料製Cリング状部材９１の形状回復後の内径をｄ９１、形状回復後の外径をＤ９１、前記雌ネジ部材９２に形成された溝９２ａの径をｄ９２ａ、前記雌ネジ部材の外径をＤ９２とした場合、（ｄ９１−ｄ９２ａ）＜（Ｄ９２−Ｄ９１）の関係が満たされているのは、前記実施の形態２と同様である。従って、前記実施の形態２と同様に加熱後に形状回復したCリング状部材９１が支障となることなく、確実に基材１１から雌ネジ部材９２を抜き取ることが可能となる。

かかる状態で雄ネジ９３の頭部を上方へ引っ張れば、基材１１からネジ部材９、すなわち、Ｃリング状部材９１、雌ネジ部材９２、雄ネジ９３、ワッシャー９４の全てが一度に取り外される。以上のようにして基材１１と被締結部材１０の締結は解除される。

なお、本実施の形態３においても、実施の形態２と同様に雌ネジ部材の素材は、他の樹脂材料や金属材料であっても良く、また、雄ネジ９３の素材は特に限定されるものではなく、通常良く使用される鉄系の材料やその他の金属、強度上問題が無ければ樹脂材料であっても良い。また、Ｃリング状部材は形状記憶樹脂製であっても良く、特に限定されるものではない。また、Ｃリング状部材９１の断面形状も台形状以外の任意の形状が可能である。また、ワッシャーは形状記憶樹脂製であっても良い。

また、本実施の形態３においては２つのCリング状部材９１により、雌ネジ部材９２を基材１１に固定する構造を取っているが、その数を限定するものではない。さらに、ネジ部材固定穴の凸部と、雌ネジ部材の底部に凹部を設けることで雌ネジ部材の空回りを防止する手段を構成したが、凸部と凹部とが相対回転しない限り、任意の形状を採用することが可能である。しかも、凸部、あるいは凹部を設ける部位は、前記実施の形態２と同様に特に限定されるものではない。

以上のような締結構造によると、従来のネジ締結構造と同等の締結力を有しつつ、製品の組み立て、および解体が容易となる。また、製品の解体後に形状記憶材料製の締結部材を効率よく回収し、容易にリユースすることが可能となる。さらに、解体後の基材１１から雄ネジ９３など破砕機の刃を破損させる恐れのある物品を容易に取り除くことが可能であるので、マテリアルリサイクルを効率よく行うことも可能となる。

以上の各実施の形態に示したような締結構造を有する製品Ａは、例えば図１４に示すような解体システムにより効率よく解体し、締結部材を容易に回収することが可能である（但し、ネジ部材の雄ネジやワッシャーなどが磁性材料からなる場合）。具体的には、コンベアＤで製品Ａを搬送し、その搬送途中において加熱炉Ｃで製品Ａを加熱する。このとき、例えば、実施の形態１の場合には、前記雌ネジ部材４に形成された係止ヅメ４１は内側に折れ曲がるように形状回復し前記係止溝５２ｂから外れ、雌ネジ部材４と基材５の締結が解除される。また、実施の形態１の場合には、雌ネジ部材６２に形成された溝６２ａに嵌合しているＣリング状部材６１は、外径が雌ネジ部材６２の外径よりも小さく縮小するように、形状回復し前記係止溝８１ａから外れ、雌ネジ部材６２と基材８の固定が解除される。

その後に、ネジ部材回収装置Ｄにもうけられた電磁石により、タッピンネジ１が上方へ吸着され、基材５からタッピンネジ１、ワッシャー２、雌ネジ部材４の全て（ネジ部材６）が一度に取り外され回収される。

本発明の実施の形態１に係る締結構造を示す分解断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の締結構造の締結を行う際の状態をそれぞれ示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の締結構造の締結を解除する際の状態をそれぞれ示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る締結構造を示す分解断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図４の締結構造の締結を行う際の状態をそれぞれ示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図４の締結構造の締結を解除する際の状態をそれぞれ示す断面図である。 図４の締結構造の要部を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る締結構造を示す分解断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図８の締結構造の締結を行う際の状態をそれぞれ示す断面図である。 図８の締結構造に使用されるバネワッシャーを示し、（ａ）は形状回復前を示す断面図、（ｂ）は形状回復後を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図８の締結構造の締結を解除する際の状態をそれぞれ示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図８の締結構造の要部をそれぞれ示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図８の締結構造の変形例の要部をそれぞれ示す断面図である。 本発明の締結構造を有する物品の解体システムの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ タッピンネジ
２ ワッシャー
３ 被締結部材
３１ ネジ挿通穴
４ 雌ネジ部材
４１ 係止ヅメ
５ 基材
５２ ネジ部材固定穴
５２ｂ 係止溝（溝）
６ ネジ部材
６１ Ｃリング状部材
６２ 雌ネジ部材
６２ａ 溝
６２ｃ 凹部
６３ 雄ネジ
６４ ワッシャー
７ 被締結部材
７１ ネジ挿通穴
８ 基材
８２ ネジ挿通穴
８２ａ 係止溝（溝）
８２ｂ 凸部
９ ネジ部材
９１ Ｃリング状部材
９２ 雌ネジ部材
９２ａ 溝
９２ｂ 凹部
９３ 雄ネジ
９４ バネワッシャー
１０ 被締結部材
１０１ ネジ挿通穴
１１ 基材
１１２ ネジ挿通穴
１１２ａ 係止溝（溝）
１１２ｂ 凸部

Claims (18)

1. 雄ネジを被締結部材に形成されたネジ挿通穴に挿通させ、前記雄ネジの頭部を前記被締結部材側に圧接するように前記雄ネジの軸部を基材に係合された雌ネジ部材にねじ込むことによって、前記被締結部材と前記基材とを締結する締結構造であって、
   前記雌ネジ部材には係合部が形成されるとともに、前記基材には前記係合部と係合し前記雌ネジ部材を固定する係止部が形成され、少なくとも前記係合部が形状記憶材料製であり、前記係合部は、形状回復温度に加熱すると前記基材の係止部との係合を解除するように形状記憶されており、且つ、前記ネジ挿通穴の径は前記雌ネジ部材の外径よりも大きいことを特徴とする締結構造。
2. 雄ネジを被締結部材に形成されたネジ挿通穴に挿通させ、前記雄ネジの頭部を前記被締結部材側に圧接するように前記雄ネジの軸部を基材に係合された雌ネジ部材にねじ込むことによって、前記被締結部材と前記基材とを締結する締結構造であって、
   前記基材には、内周面に溝が形成された雌ネジ部材固定穴が形成され、該雌ネジ部材固定穴には前記雌ネジ部材が挿入され、該雌ネジ部材の外周の前記溝と対応する部分には、溝が形成され、しかも、前記両溝間には、形状記憶材料製のＣリング状部材が嵌合されており、該Ｃリング状部材は、形状回復前の外径が前記雌ネジ部材固定穴の径よりも大きく、且つ、形状回復後の外径が前記雌ネジ部材の外径よりも小さくなり、しかも、前記ネジ挿通穴の径は前記雌ネジ部材の外径よりも大きいことを特徴とする締結構造。
3. 前記Cリング状部材の形状回復後の内径をｄ１、形状回復後の外径をＤ２、前記雌ネジ部材に形成された溝の径をｄ３、前記雌ネジ部材の外径をＤ４とした場合において、
   （ｄ１−ｄ３）＜（Ｄ４−Ｄ２）
   の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の締結構造。
4. 前記Cリング状部材の少なくとも前記基材側のエッジ部には最小径が前記雌ネジ部材固定穴の径よりも小さくなるような傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の締結構造。
5. 前記基材および前記雌ネジ部材間には、前記雌ネジ部材の空回りを防止するための手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の締結構造。
6. 前記雄ネジの頭部は前記ネジ挿通穴より大きい径を有するワッシャーを介して被締結部材に圧接されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の締結構造。
7. 前記ワッシャーは、形状回復温度に加熱すると外径が前記ネジ挿通穴よりも小さくなるように形状記憶されている形状記憶材料製ワッシャーであることを特徴とする請求項６に記載の締結構造。
8. 前記形状記憶材料製ワッシャーの被締結部材に接する側のエッジ部に、最小径が前記ネジ挿通穴の径よりも小さくなるような傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の締結構造。
9. 前記ワッシャーはバネワッシャーであることを特徴とする請求項６に記載の締結構造。
10. 前記ワッシャーは形状回復温度に加熱すると座面が平坦になるように形状記憶されている形状記憶材料製バネワッシャーであることを特徴とする請求項６に記載の締結構造。
11. 請求項１乃至５記載の締結構造を有する物品の組立て方法であって、
    予め雌ネジ部材に雄ネジをねじ込んでなるネジユニットを製作し、この製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、且つ締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材側の雄ネジの頭部当接面側までの長さをＬ２とした場合に、
    Ｌ１＞Ｌ２
    の関係を満たし、
    前記基材に形成された雌ネジ部材固定穴と前記被締結部材に形成されたネジ挿通穴の位置が合致するように組み合わせ、前記ネジユニットの前記雌ネジ部材を、前記被締結部材の挿通穴に挿通し、前記基材に形成された雌ネジ部材固定部に係合させることを特徴とする物品の組立て方法。
12. 請求項１１に記載のネジユニット。
13. 請求項６〜８の何れかに記載の締結構造を有する物品の組立て方法であって、
    予め雌ネジ部材にネジ軸部が請求項６〜８の何れかに記載のワッシャーに挿通された雄ネジをねじ込んでなるネジユニットを製作し、この製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材のワッシャー当接面までの長さをＬ２ａとし、ワッシャーの厚みをｔ２とした場合、
    Ｌ１＞（Ｌ２ａ＋ｔ２）
    の関係を満たし、
    前記基材に形成された雌ネジ部材固定穴と前記被締結部材に形成されたネジ挿通穴の位置が合致するように組み合わせ、前記ネジユニットの前記雌ネジ部材を、前記被締結部材の挿通穴に挿通し、前記基材に形成された雌ネジ部材固定部に係合させることを特徴とする物品の組立て方法。
14. 請求項１３に記載のネジユニット。
15. 請求項９〜１０の何れかに記載の締結構造を有する物品の組立て方法であって、
    予め雌ネジ部材にネジ軸部が請求項９〜１０の何れかに記載のワッシャーに挿通された雄ネジをねじ込んでなるネジユニットを製作し、この製作時の前記雄ネジの頭部から前記雌ネジ部材までの長さをＬ１とし、締結時の前記基材に固定された前記雌ネジ部材から前記被締結部材のワッシャー座面までの長さをＬ２ａとし、平坦につぶされる前のバネワッシャーの厚みをt３、平坦につぶされた時のバネワッシャーの厚みをｔ３ａとした場合、
    （Ｌ２ａ＋ｔ３ａ）＜Ｌ１＜（Ｌ２ａ＋ｔ３）
    の関係を満たし、
    前記基材に形成された雌ネジ部材固定穴と前記被締結部材に形成されたネジ挿通穴の位置が合致するように組み合わせ、前記ネジユニットの雌ネジ部材を、前記被締結部材の挿通穴に挿通し、基材に形成された雌ネジ部材固定部に係合させることを特徴とする物品の組立て方法。
16. 請求項１５記載のネジユニット。
17. 前記雄ネジと前記雌ネジ部材が、接着剤などで仮止めされていることを特徴とする請求項１２、１４又は１６に記載のネジユニット。
18. 前記雄ネジと前記雌ネジ部材が、接着剤などで仮止めされていることを特徴とする請求項１１、１３又は１５に記載の物品の組立て方法。

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