(57)【要約】【課題】形状記憶合金の回復可能な歪みの範囲内で締結・分離が可能な構造をもつねじを提供すること。【解決手段】ねじ芯部３の軸方向一端にねじ頭部４を結合してなる第一の部材１と、ねじ芯部を覆い表面にねじ切部５を有する第二の部材２とからなる。ねじ芯部の少なくとも一部は形状記憶部材から作る。ねじ芯部を軸方向に圧縮することによって径方向に拡張させ、これによってねじ芯部に第二の部材を締結できる。また、ねじ芯部は加熱によって縮径し、これによってねじ芯部から第二の部材を解放するすることが可能になる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が形状記憶部材からなるねじ芯部と該ねじ芯部の軸方向一端に結合されたねじ頭部とを有する第一の部材と、前記ねじ芯部を覆い表面にねじ切部を有する第二の部材とからなることを特徴とするねじ。
【請求項２】
前記ねじ芯部を軸方向に圧縮することによって該ねじ芯部を径方向に拡張させ、これによって前記ねじ芯部に前記第二の部材を締結した請求項１に記載のねじ。
【請求項３】
前記ねじ芯部が加熱によって縮径し、これによって前記ねじ芯部から前記第二の部材を解放する請求項１に記載のねじ。
【請求項４】
前記第一の部材と前記第二の部材との相対的な回転を防止する回転防止手段を備えた請求項１に記載のねじ。
【請求項５】
前記回転防止手段は、前記ねじ芯部と前記第二の部材とに備えられ、回転方向で互いに係合するように嵌合した凹凸構造を有する請求項４に記載のねじ。
【請求項６】
前記形状記憶材料は、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｕ系合金、及びＦｅ系合金のうちから選ばれたものである請求項１から５のいずれかに記載のねじ。
【請求項７】
前記Ｃｕ系合金は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金の一方である請求項６に記載のねじ。
【請求項８】
前記Ｆｅ系合金は、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金である請求項６に記載のねじ。
【発明の詳細な説明】
【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に関し、特に、テレビ、冷蔵庫、エアコン、洗濯機等のリサイクル適用商品に使用するのに好適なねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本においては、２００１年４月に家電リサイクル法の運用が開始された。全国各地にリサイクル工場が建設されて、廃家電の解体処理が行なわれている。筐体・構造物など部品の締結には従来よりねじを使うことが一般的に行なわれる。ねじは、締結する場合はねじを回転させ締付け、修理・サービス時には逆回転により外すことができる非常に便利な締結部品である。しかしながら、筐体・構造物の解体時には、ねじ外しは手作業によることとなるため、非常に時間を要しており、多大なコストが掛る一因となっている。
【０００３】
この問題に対し解体を容易にする試みとして、形状記憶合金を用いたねじの例が、特開平８−６１３４６号公報にて公開されている。該公報においては、例えば、ネジをＴｉ−Ｎｉ合金等の形状記憶合金で構成しネジの形状記憶処理時の雄ネジ形成部の外径を、形成後の雄ネジ部が螺合する雌ネジ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ネジ部に螺合する雄ネジ部を形成することで、解体容易なネジ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するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平８−６１３４６号公報においては、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）にしかならず、分離が困難な状況にある。
【０００５】
それ故に本発明の課題は、形状記憶合金の回復可能な歪みの範囲内で締結・分離が可能な構造をもつねじを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも一部が形状記憶部材からなるねじ芯部と該ねじ芯部の軸方向一端に結合されたねじ頭部とを有する第一の部材と、前記ねじ芯部を覆い表面にねじ切部を有する第二の部材とからなることを特徴とするねじが得られる。
【０００７】
前記ねじ芯部を軸方向に圧縮することによって該ねじ芯部を径方向に拡張させ、これによって前記ねじ芯部に前記第二の部材を締結してもよい。
【０００８】
前記ねじ芯部が加熱によって縮径し、これによって前記ねじ芯部から前記第二の部材を解放するようにしてもよい。
【０００９】
前記第一の部材と前記第二の部材との相対的な回転を防止する回転防止手段を備えてもよい。
【００１０】
前記回転防止手段は、前記ねじ芯部と前記第二の部材とに備えられ、回転方向で互いに係合するように嵌合した凹凸構造を有してもよい。
【００１１】
前記形状記憶材料は、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｕ系合金、及びＦｅ系合金のうちから選ばれたものでもよい。
【００１２】
前記Ｃｕ系合金は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ合金及びＣｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金の一方でもよい。
【００１３】
前記Ｆｅ系合金は、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金であってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るねじについて説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すねじは、第一の部材１と第二の部材２とからなる。第一の部材１は、円筒状の外周面をもつねじ芯部３と、ねじ芯部３の軸方向一端に一体に形成されたねじ頭部４とを有している。第一の部材１の全体を形状記憶部材から一体形成してもよいが、ねじ芯部３の全部又は一部、すなわち、少なくとも一部のみを形状記憶部材から作ってもよい。
【００１６】
第二の部材２は円筒状の内周面をもつ筒状のものであり、第一の部材１のねじ芯部３の外側にその大部分を覆うように嵌合されている。第二の部材２の外周面にはねじ切部５が形成されている。ねじ切部５は、通常のねじのねじ部と同様にねじ山６とねじ溝７とを形成されている。
【００１７】
第一の部品１と第二の部材２とは、後述する方法で互いに一体に結合され、ねじを構成する。したがって、図１及び図２に示すねじは、通常のねじと同様に使用され得る。
【００１８】
図３を参照して、上述したねじを使用して第一の締結目的部材１１を第二の締結目的部材１２に締結する場合について簡単に説明する。
【００１９】
第一の締結目的部材１１には、ねじ切部５の外径よりも少し大径であるがねじ頭部４よりは小径の貫通孔１１ａを予め形成しておく。一方、第二の締結目的部材１２には、ねじ切部５に螺合し得る雌ねじすなわちねじ穴１２ａを予め形成しておく。第一の締結目的部材１１を第二の締結目的部材１２に締結するに際し、貫通孔１１ａとねじ穴１２ａとを位置合わせする。そして、ねじのねじ切部５を貫通孔１１ａを通してねじ穴１２ａに対向させ、ねじ頭部４をドライバなどにて回転させて締付ける。このとき、ねじ切部５が第二の締結目的部材１２のねじ穴１２ａにねじ込まれ、第一の部材１のねじ頭部４が第一の締結目的部材１１に当接する。結果として、第一の締結目的部材１１が第二の締結目的部材１２に締結される。
【００２０】
図４、図５、及び図６を参照して、第一の部材１と第二の部材２とを互いに一体に結合させてねじを製造する手順について一例をもって説明する。
【００２１】
まず、第一の部材１を形状記憶処理する。形状記憶処理後のねじ芯部３は、直径ｄ１が２．０ｍｍ、軸方向長さＬ１が５．５ｍｍとする。一方、第二の部材２はＭ３ボルトに相当するものであり、内径２．０１ｍｍの中空となっている。
【００２２】
図４に示す第一の工程において、ねじ芯部３を第二の部材２に挿入させる。この状態で、第一の部材１に軸方向での圧縮加工を施す。
【００２３】
圧縮加工は、図５に示す第二の工程において例えばプレス機１３を用いて行われる。すなわち、プレス機１３にて第一の部材１を軸方向で圧縮し、これによりねじ芯部３を径方向に拡張させる。
【００２４】
こうして、最終的には図６に示すようにねじ芯部３の外周面を第二の部材２の内周面に圧接状態に密着させる。この状態では、圧縮加工処理後の第一の部材１のねじ芯部３を、例えば、直径ｄ２が２．０２ｍｍ、軸方向長さＬ２が５．１ｍｍにする。
【００２５】
このときの圧縮歪は、
（Ｌ１−Ｌ２）÷Ｌ１×１００
で求められ、即ち、７．３％となる。
【００２６】
Ｔｉ−Ｎｉ合金の場合、歪回復率は８％であり、上述した構造での圧縮歪みは、それ以下の値になるため、形状回復実現可能な値である。
【００２７】
第一の部材１は、形状回復温度条件にて加熱がなされた場合、Ｔｉ−Ｎｉ合金の歪回復率８％が機能し、元の寸法に戻る。即ち、第一の部材１のねじ芯部３は軸方向で形状回復し、かつ径方向に縮小して第二の部材２との間にクリアランスが生じる。したがって、第一の部材１と第二の部材２とは互いに分離し、その結果、図３における第一の締結目的部材１１を第二の締結目的部材１２から容易に離脱させることができるようになる。
【００２８】
上述した構造によると、ボルトを丸棒状に形状回復させるような２０％という大きな歪回復率は必要なく、２０％未満の例えば８％程度の歪み回復率でも機能することになる。結果として、加熱途上で相互間にクリアランスが生じた時に離脱が可能となり、この場合、結合を外すのに必要な歪回復率は、大幅に低減され、形状記憶材料の選択の範囲は広がることになる。
【００２９】
なお、Ｔｉ−Ｎｉ合金以外の、より形状回復率の小さな形状記憶合金を使用でき、また低コストのＣｕ合金（Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ）、Ｆｅ系合金（Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ）も使用可能であり、それらの歪み回復率はそれぞれ２〜８％程度である。
【００３０】
図７に示すように第二の部材２の内面及びねじ芯部３の外面がいずれも円筒状の場合には、図３における第一の締結目的部材１１と第二の締結目的部材１２との締結力は第一の部材１と第二の部材２との回転方向の摩擦力以下となる。したがって、より大きな締結力をもつねじが必要な場合には、第一の部材１と第二の部材２との相対的な回転を防止する回転防止手段を備える。
【００３１】
図８を参照して、その回転防止手段の例について説明する。
【００３２】
図８において、回転防止手段は、ねじ芯部３の外周面と第二の部材２の内周面とそれぞれ軸方向にのびるように形成され、回転方向で互いに係合するように嵌合した凹凸構造を有している。すなわち、第二の部材２の内周面に形成した軸方向にのびる複数の凸部１４とねじ芯部３の外周面に形成した軸方向にのびる複数の凸部１５とが回転方向で係合し、第一の部材１と第二の部材２との相対的な回転を防止している。
【００３３】
なお、回転防止手段は、既存の機械設計で知られている、スプライン、沈みキー、Ｄ穴などによっても同様に実施できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、形状記憶合金の回復可能な歪みの範囲内で締結・分離が可能な構造をもつねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るねじの斜視図である。
【図２】図１のねじの縦断面図である。
【図３】図１のねじを用いて締結目的部材間を締結した状態を示す断面図である。
【図４】図１のねじを製造するための第一の工程を説明するための断面図である。
【図５】図１のねじを製造するための第二の工程を説明するための断面図である。
【図６】図５における第二の工程を経た後のねじの状態を誇張して示す断面図である。
【図７】図１のねじにおける第二の部材とねじ芯部との関係を示した横断断面図である。
【図８】図１のねじにおける第二の部材とねじ芯部との関係の変形例を示した横断面図である。
【符号の説明】
１　第一の部材
２　第二の部材
３　ねじ芯部
４　ねじ頭部
５　ねじ切部
６　ねじ山
７　ねじ溝
１１　第一の締結目的部材
１１ａ　貫通孔
１２　第二の締結目的部材
１２ａ　ねじ穴
１３　プレス機
１４　第二の部材の凸部
１５　ねじ芯部の凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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