JP4651117B2 - 締結部品及び締結構造を有する機器 - Google Patents

Description

この発明は、締結部品及び締結構造を有する機器に係り、さらに詳しくは、加熱によって半径方向に拡大可能な形状記憶部材からなるワッシャーを用いることにより、締結構造を有する機器の解体を容易化させた締結部品及び締結構造を有する機器に関する。

従来、例えば電化製品などの部品の締結にはリベットを使用しているものがあるが、近年、素材材料のリサイクル化が強く要求されるようになり、スクラップ時の分別作業の簡素化等の観点からも、例えば同一材料のリベットを打込んでかしめて締結することが求められている（特許文献１）。
特開２００２−５４６１５

また、リベットを用いた締結構造では、かしめて第１の構造体及び第２の構造体を強固に締結することができるが、かしめて例えばリベットの外側に広がった部分を元に戻して抜いて第１の構造体及び第２の構造体を解体するには、作業に時間を要し、容易に解体することが困難であった。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、リベットの材質に制限がなく、取り扱いが容易で、しかも低コストで機器の解体が容易である締結部品及び締結構造を有する機器を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。

請求項１に記載の発明は、頭部の下方に頭部より小径の軸部を有するリベットと、
加熱前の内径が前記頭部の直径より小さく、加熱によって半径方向に前記頭部の直径より拡張可能な形状記憶材からなるワッシャーと、
前記軸部に圧入したカラーとからなり、
前記頭部と前記小径の軸部の間に、前記小径の軸部より小径のワッシャー保持部を有し、
前記ワッシャー保持部は、環状の凹みに前記ワッシャーが入り込み保持されるように形成され、
前記カラーの外径を、前記頭部の外径及び前記ワッシャー保持部の外径より大きくし、
前記ワッシャーの外径を、前記カラーの外径より大きくし、
前記軸部に挿入した前記ワッシャーを、前記頭部と前記カラーの間で、前記ワッシャー保持部に保持させ、
前記リベットは、前記軸部の先端部に凹み部を有し、
前記先端部を外方へ曲げてかしめることが可能であり、
前記外方へ曲げた先端部の外径を、前記カラーの外径より大きくしたことを特徴とする締結部品である。

請求項２に記載の発明は、締結部品と、この締結部品により締結される第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器であって、
前記締結部品は、
頭部の下方に頭部より小径の軸部を有するリベットと、
加熱前の内径が前記頭部の直径より小さく、加熱によって半径方向に前記頭部の直径より拡張可能な形状記憶材からなるワッシャーと、
前記軸部に圧入したカラーとからなり、
前記頭部と前記小径の軸部の間に、前記小径の軸部より小径のワッシャー保持部を有し、
前記ワッシャー保持部は、環状の凹みに前記ワッシャーが入り込み保持されるように形成され、
前記カラーの外径を、前記頭部の外径及び前記ワッシャー保持部の外径より大きくし、
前記ワッシャーの外径を、前記カラーの外径より大きくし、
前記軸部に挿入した前記ワッシャーを、前記頭部と前記カラーの間で、前記ワッシャー保持部に保持させ、
前記リベットは、前記軸部の先端部に凹み部を有し、
前記先端部を外方へ曲げてかしめることが可能であり、
前記外方へ曲げた先端部の外径を、前記カラーの外径より大きくした構成であり、
前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、直径が前記頭部の直径よりも大きく、加熱
前における前記ワッシャーの外径よりも小さな貫通孔を備え、
前記貫通孔に前記リベットの軸部を前記第１の構造体側から挿通し、
前記軸部の前記先端部を外側へ向けてかしめて前記第２の構造体及び前記カラーが押圧されることによって前記頭部が前記第１の構造体及び前記カラーを押圧し、前記第１の構造体及び前記第２の構造体を締結することを特徴とする締結構造を有する機器である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１及び請求項２に記載の発明では、リベットの軸部より挿入したワッシャーを軸部に圧入したカラーで保持し、ワッシャーが加熱前の内径が頭部の直径より小さく、加熱によって半径方向に頭部の直径より拡張可能な形状記憶材からなるので、加熱前はワッシャーがリベットから外れ、散逸するのを防止することができ、第１の構造体及び第２の構造体の締結作業が容易である。また、第１の構造体及び第２の構造体の締結後に解体する場合には、ワッシャーを加熱によって半径方向に頭部の直径より拡張することで、リベット及びカラーがワッシャー、第１の構造体及び第２の構造体から外れ、容易に解体することができる。

以下、この発明の締結部品及び締結構造を有する機器の実施の形態について説明するが、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

まず、この発明の締結部品について説明する。図１は締結部品の断面図、図２は締結部品の分解斜視図、図３はワッシャーの平面図である。

この発明の締結部品１は、図１及び図２に示すように、リベット２と、ワッシャー３とからなる。リベット２は、頭部２aの下方に頭部2aより小径の軸部2bと、頭部2aと軸部2bの間に軸部2bより小径のワッシャー保持部2cとを有する。リベット２は軸部2bの先端部２ｂ１に凹み部２ｄを形成しており、この先端部２ｂ１を外方へ曲げてかしめることができるようになっている。リベット２の頭部２aの直径はL1であり、軸部2bの直径はL２であり、ワッシャー保持部2cの径はL３である。このリベット２は、軸部２ｂにカラー４を嵌合してなり、この嵌合は圧入でも挿入でもよい。ワッシャー保持部2cは、環状の凹みによって形成され、ワッシャー３が入り込み保持されるようになっている。

ワッシャー３は、加熱前の内径L１０が頭部２aの直径L1より小さく、さらに軸部2bの直径はL２よりわずかに小径に形成され、加熱によって半径方向に頭部2aの直径L1より拡張可能な形状記憶材からなり、締結構造を有する機器の解体時における作業性を向上させている。このワッシャー３は、図３に示すように、一部3a,３bを切断して小さく開口し、軸方向に弾性を有するものが用いられるが、これらに限定されない。

この発明の締結部品１は、図２に示すように、リベット２の軸部２bよりワッシャー３を挿入し、この挿入したワッシャー３は加熱前の内径L１０が軸部2bの直径はL２よりわずかに小径に形成され手いることから、弾性変形して広がり軸部２bをとおり、ワッシャー保持部２cに係止する。つまり、加熱前は半径方向に収縮したワッシャー３は、ワッシャー保持部２cに係止され、頭部２aと軸部２ｂ間に収容され、ワッシャー３がリベット２から外れてしまわないように保持される。

ワッシャー３に用いられる形状記憶部材としては、各種金属からなる形状記憶合金や、各種重合体からなる形状記憶樹脂が考えられる。形状記憶合金は、所定の相転移温度以上で成形された形状を当該相転移温度よりも低い温度において記憶している金属であり、加熱による記憶形状への復元作用を有している。具体的には、Ｔｉ−Ｎｉ（チタン−ニッケル）合金やＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ（銅−亜鉛−アルミニウム）合金、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅ（チタン−ニッケル−鉄）合金などの合金が形状記憶合金として用いられる。この様な形状記憶合金は、一般に、加熱による復元作用の他に、超弾性や高い振動吸収性、高耐食性を備えている。

形状記憶合金に所望の形状を記憶させるための熱処理において、その処理条件は合金組成及び用途によって異なっている。例えば、大気などの不活性ガスからなる雰囲気中や真空中において、４００〜８００℃の処理温度を保持しながら、５〜６０分間加熱される。ここでは、Ｔｉ−Ｎｉ合金からなる形状記憶合金が形状記憶部材として用いられるものとし、大気中で７５０℃の処理温度を保持しながら１０分間の加熱処理が行われる。

加熱によって形状記憶合金が相変態を開始し、記憶形状に復元する相転移温度（逆変態開始温度）は、合金を構成する金属元素の種類や組成割合などによって大きく異なっている。例えば、Ｔｉ−５０Ｎｉ合金の場合、７８℃となっている。ここで用いられるＴｉ−Ｎｉ合金では、およそ１００℃となっている。なお、ここでいう加熱による相変態とは、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態のことである。

つまり、高温で形状を記憶させた形状記憶合金は、低温度、すなわち、逆変態開始温度よりも低い温度で記憶形状とは異なる形状に変形されても、当該逆変態開始温度よりも高い温度まで加熱することによって、記憶形状に復元させることができる。そこで、螺旋状の線材に予め形状を記憶させ、この線材から切り出した環状部材の径を狭めてワッシャー３とすれば、加熱によって半径方向に拡張するワッシャー３を得ることができる。

なお、上述した様な形状記憶合金を形状記憶部材として用いるのに代えて、形状記憶樹脂を用いても良い。形状記憶樹脂は、所定の相転移温度（ガラス転移温度）以上で成形された形状を当該相転移温度よりも低い温度において記憶している高分子ポリマーであり、加熱による記憶形状への復元作用を有している。具体的には、ポリウレタン系ポリマーを形状記憶部材として用いることができる。ワッシャー３に用いられる形状記憶部材としては、各種金属からなる形状記憶合金や、各種重合体からなる形状記憶樹脂が考えられる。

次に、締結部品と、この締結部品により締結される第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器について説明する。図４は締結部品により締結した第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器の断面図、図５は第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器を締結部品により締結する前の状態を示す図、図６は第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器を解体した状態を示す図である。
この実施の形態の機器２０は、締結部品１と、この締結部品１により締結される第１の構造体２１及び第２の構造体２２とからなる。

この実施の形態の締結部品１は、図１乃至図３に示すものが用いられ、同じ構成は同じ符号を付して詳細な説明を省略する。第１の構造体２１及び第２の構造体２２は、直径L３0がリベット２の頭部２aの直径L1よりも大きく、加熱前におけるワッシャー3の外径L２０よりも小さな貫通孔21a,22aを備えている。

この第１の構造体２１及び第２の構造体２２の締結は、図５に示すように、締結部品１のリベット２を第１の構造体側からカラー4を介して貫通孔21a,22aに挿通し、軸部２ｂの先端部２ｂ１を外側へ向けてかしめて第２の構造体２２が押圧されることによって頭部２aがワッシャー3を介して第１の構造体２１、カラー４が押圧されて締結する。

また、リベット２の軸部２bにカラー4を有することで、第１の構造体21及び第２の構造体22の貫通孔21a,22aにカラー4を介してリベット2を第１の構造体側から挿通し、軸部2bの先端部2b1を外側へ向けてかしめて第２の構造体22が押圧されることによって頭部2aがワッシャー3を介して第１の構造体21、カラー4が押圧され、第１の構造体21及び第２の構造体22を確実に締結することができる。

この実施の形態では、リベット２の軸部２ｂより挿入したワッシャー３をワッシャー保持部２ｃで係止し、リベット２の軸部２ｂにカラー４を嵌合し、第１の構造体２１及び第２の構造体２２の締結作業を行うが、ワッシャー３が加熱前の内径L１０が頭部２aの直径L1より小さく、加熱によって半径方向に頭部2aの直径L1より拡張可能な形状記憶材からなるので、加熱前はワッシャー3がリベット2から外れ、散逸するのを防止することができ、第１の構造体21及び第２の構造体22の締結作業が容易である。

また、第１の構造体21及び第２の構造体22の締結後に解体する場合には、図６に示すように、加熱によってワッシャー３の内径L１０が半径方向に頭部2aの直径L1より拡張することで、リベット2がワッシャー3からはずれ、カラー４と共に第１の構造体２１及び第２の構造体２２の貫通孔21a,22aから外れ、容易にワッシャー3、カラー４、第１の構造体２１及び第２の構造体２２を分離して解体することができる。

次に、この発明の締結部品の参考例の実施の形態について説明する。図７は締結部品の断面図である。この実施の形態の締結部品１００は、図１乃至図３に示すものと同じ構成は、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態の締結部品１００は、頭部２ａの下方に頭部２ａより小径の軸部２ｂを有するリベット２と、加熱前の内径Ｌ３が頭部２ａの直径Ｌ１より小さく、加熱によって半径方向に頭部２ａの直径より拡張可能な形状記憶材からなるワッシャー３と、軸部２ｂに圧入したカラー４とからなり、軸部２ｂに挿入したワッシャー３を頭部２ａとカラー４との間に保持した構成である。

この実施の形態の締結部品１００は、リベット2の軸部2bに、図１乃至図３に示すようなワッシャー保持部2cを設けないで、軸部2bの先端側からワッシャー３を挿入し、さらにカラー4を圧入し、ワッシャー４を頭部２aとカラー4との間に保持することで、リベット2の軸部2bに特別な加工を施すことなく、加熱前はワッシャー3がリベット2から外れ、散逸するのを防止することができる。

この締結部品１００は、図４乃至図６に示す実施の形態と同様に、第１の構造体２１及び第２の構造体２２を締結することができる。この締結部品１００により締結される第１の構造体２１及び第２の構造体２２とからなる機器２０では、リベット２の軸部２ｂにカラー４を有することで、第１の構造体２１及び第２の構造体２２の貫通孔にカラー４を介してリベット２を第１の構造体側から挿通し、軸部２ｂの先端部を外側へ向けてかしめて第２の構造体２２が押圧されることによって、頭部２ａがワッシャー３を介して第１の構造体２１、カラー４を押圧し、第１の構造体２１及び第２の構造体２２を確実に締結することができる。また、第１の構造体２１及び第２の構造体２２の締結後に解体する場合には、ワッシャー３を加熱によって半径方向に頭部２ａの直径より拡張することで、リベット２及びカラー４がワッシャー３、第１の構造体２１及び第２の構造体２２から外れ、容易に解体することができる。

この発明は、加熱によって半径方向に収縮可能な形状記憶部材からなるワッシャーを用いることにより、締結構造を有する機器の解体を容易化させた締結部品及び締結構造を有する機器に適用でき、リベットの材質に制限がなく、取り扱いが容易で、しかも低コストで機器の解体が容易である。

締結部品の断面図である。 締結部品の分解斜視図である。 ワッシャーの平面図である。 締結部品により締結した第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器の断面図である。 第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器を締結部品により締結する前の状態を示す図である。 第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器を解体した状態を示す図である。 参考例の締結部品の断面図である。

符号の説明

１ 締結部品
２ リベット
２a 頭部
２b 軸部
２c ワッシャー保持部
３ ワッシャー
４ カラー
２０ 機器
２１ 第１の構造体
２２ 第２の構造体

Claims (2)

1. 頭部の下方に頭部より小径の軸部を有するリベットと、
   加熱前の内径が前記頭部の直径より小さく、加熱によって半径方向に前記頭部の直径より拡張可能な形状記憶材からなるワッシャーと、
   前記軸部に圧入したカラーとからなり、
   前記頭部と前記小径の軸部の間に、前記小径の軸部より小径のワッシャー保持部を有し、
   前記ワッシャー保持部は、環状の凹みに前記ワッシャーが入り込み保持されるように形成され、
   前記カラーの外径を、前記頭部の外径及び前記ワッシャー保持部の外径より大きくし、
   前記ワッシャーの外径を、前記カラーの外径より大きくし、
   前記軸部に挿入した前記ワッシャーを、前記頭部と前記カラーの間で、前記ワッシャー保持部に保持させ、
   前記リベットは、前記軸部の先端部に凹み部を有し、
   前記先端部を外方へ曲げてかしめることが可能であり、
   前記外方へ曲げた先端部の外径を、前記カラーの外径より大きくしたことを特徴とする締結部品。
2. 締結部品と、この締結部品により締結される第１の構造体及び第２の構造体とからなる機器であって、
   前記締結部品は、
   頭部の下方に頭部より小径の軸部を有するリベットと、
   加熱前の内径が前記頭部の直径より小さく、加熱によって半径方向に前記頭部の直径より拡張可能な形状記憶材からなるワッシャーと、
   前記軸部に圧入したカラーとからなり、
   前記頭部と前記小径の軸部の間に、前記小径の軸部より小径のワッシャー保持部を有し、
   前記ワッシャー保持部は、環状の凹みに前記ワッシャーが入り込み保持されるように形成され、
   前記カラーの外径を、前記頭部の外径及び前記ワッシャー保持部の外径より大きくし、
   前記ワッシャーの外径を、前記カラーの外径より大きくし、
   前記軸部に挿入した前記ワッシャーを、前記頭部と前記カラーの間で、前記ワッシャー保持部に保持させ、
   前記リベットは、前記軸部の先端部に凹み部を有し、
   前記先端部を外方へ曲げてかしめることが可能であり、
   前記外方へ曲げた先端部の外径を、前記カラーの外径より大きくした構成であり、
   前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、直径が前記頭部の直径よりも大きく、加熱
   前における前記ワッシャーの外径よりも小さな貫通孔を備え、
   前記貫通孔に前記リベットの軸部を前記第１の構造体側から挿通し、
   前記軸部の前記先端部を外側へ向けてかしめて前記第２の構造体及び前記カラーが押圧されることによって前記頭部が前記第１の構造体及び前記カラーを押圧し、前記第１の構造体及び前記第２の構造体を締結することを特徴とする締結構造を有する機器。