JPS5831492B2 - テイチヤクピン - Google Patents

テイチヤクピン

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JPS5831492B2
JPS5831492B2 JP48118868A JP11886873A JPS5831492B2 JP S5831492 B2 JPS5831492 B2 JP S5831492B2 JP 48118868 A JP48118868 A JP 48118868A JP 11886873 A JP11886873 A JP 11886873A JP S5831492 B2 JPS5831492 B2 JP S5831492B2
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tubular member
pin
transition temperature
tube
shape memory
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フレデリツク オツテ リチヤード
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Raychem Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/006—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts being at different temperature
    • F16B4/008—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts being at different temperature using heat-recoverable, i.e. shrinkable, sleeves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/002—Resiliently deformable pins
    • F16B19/004—Resiliently deformable pins made in one piece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H01R13/05—Resilient pins or blades
    • H01R13/052—Resilient pins or blades co-operating with sockets having a circular transverse section
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/01—Connections using shape memory materials, e.g. shape memory metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/77—Use of a shape-memory material
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Description

【発明の詳細な説明】 材料の多数のシート、例えば航空機製造及び電気装置の
プリント回路盤に使用される如き金属シートを適所に整
合させて固定するのに多くの型式の定着装置が知られて
いる。
このような目的にしばしば使用される一定着装置はロー
ルピンと呼ばれておりかつ同装置は管状Ｑ形にロールさ
れて対向辺縁間に狭い割目が開放されて残されている１
片のばね鋼で構成されている。
このようなピンが同ピンの直径よりも少し小さい直径を
有して整合せる一連の孔に打込まれた時に、同ロールピ
ンの外径は小さくされることになる。
従って、ピンの弾力で同ピンと孔とを確実に固定連結す
ることになる。
このような定着装置は多くの場合に満足であるけれども
、同装置には、同装置がある用途に使用されるのを不可
能にではないにしても困難にするある固有の欠点がある
。
例えば、場所に制服があったり、連結されるべきシート
の作られる材料がもろかったりしてこれらのピンを最初
に適所に打込むのが困難な場合が多い。
また、このようなピンを装着後に取外すことも不可能で
はないにしても困難であるため、取替または修理の必要
な時に実質的に不利である。
例えば、積重ねられたプリント回路盤を相互に連結しそ
の連結により熱またはｔ気エネルギーを伝えることがで
きるようにする場合が多いが、このような盤は比較的も
ろくかつ損傷し勝ちで取替または修理が必要になる。
本発明は、高くされた温度にある時には第１の形をとり
、また低くされた温度にある時には第２のもつと小さい
形をとるのを可能ならしめられるように加熱変形可能な
定着ピンを設けることによってこれらの問題を解決する
。
このことは、一方が形状記憶合金から作られ他方が顕著
なばね特性を有する材料から作られた少くとも二つの相
部力する管状部材からロールピンを構成することによっ
て達成される。
一方の部材を他方の中に位置決めすることによって、二
つの材料の相互作用は形状記憶材料が同材料の転移温度
を通過するに従って、定着ピンの横方向寸法を膨張また
は収縮せしめることになる。
このことは、本発明に採用される形状記憶合金が同合金
の転移温度よりも低く冷却された時に非常に低い強度を
、また同転移温度よりも高く加熱された時に非常に高い
強度を有することを特徴とする。
このような合金は転移温度よりも低い温度にある時に熱
に不安定な状態に変形させられることができ、次いで転
移温度よりも高く加熱された時に再び熱に安定な状態に
なることができることをも特徴としている。
本発明によれば、これらの性質はこのような合金の管状
部材をばねのような材料の管状部材の中に位置決めして
、組合された管が形状記憶合金の転移温度よりも低く冷
却された時にばね様材料の管状部材は優勢になって管が
小さい直径を有する結果になり、また組合わされた管が
形状記憶合金の転移温度よりも高く加熱された時に同合
金で構成された管状部材は再び熱に安定な状態になりか
つばね裸管状部材を膨張させてピンが大きい直径を有す
る結果になるようにさせることによって利用されること
ができる。
反対に、ばね材料の管が形状記憶合金の管の中に位置決
めされて、同部材が冷却された時に大きい直径をまた加
熱された時に小さい直径を有することになるようにされ
ても構わない。
本発明によって構成された定着ピンは従って、実質的に
ゼロの挿入力を与えられることができかつ同ピンは連結
されるべき材料のシートに形成された一連の孔に冷たい
間に通されて容易に装着されることができる。
挿入後直ちに、ピンは温度を上げられるのを可能ならし
められ、その結果形状記憶内側部材は膨張して外側ばね
部材を連結される材料の種々のノートと確実に係合する
ように強いることになる。
管は孔の側面と接触して同側面を強く圧するまで膨張す
ることになる。
もしも異なるシートが異なる直径の孔を有するならば、
ピンの対応する部分が単にもつと開くことになる。
従って本発明の大きい利点は積重ねられたシートの部材
にある孔が正確に同じ大きさである必要がないことであ
る。
もしも定着ピンが取外されるべきであるならば、ばね部
材が再び優勢になりかつピンの直径が減らされるように
冷却流体をピンに通すことしか必要でない。
本発明を更に完全に理解するためには、本発明の定着ピ
ンが作られることのできる金属のある性質を理解するの
が助けになる。
以下の論議及び本明細書に説明される総べての理論及び
原理は本願発明者の現在入手可能な最善のデータを説明
するけれども、それらは単に本発明の理解を促進するの
に説明されるのでありかつ本発明を限定するとはまたは
本発明の作動可能性または利用に必要であるとは決して
考えられるべきではない。
本明細書に使用される“１形状記憶１“なる表現は熱に
安定な原形から異なる形に変形させられて、その形をあ
る温度よりも高い温度に上げられて熱に安定な形に戻る
ことになるまで維持することになる材料を説明するのに
使用される。
材料を熱に不安定な形にして置くのに使用される変形は
普通は１１形状記憶塑性変形“と称される。
このように変形されかつ復原されることのできる材料は
普通は熱復原できる能力の性質を付与されて有すること
のできる材料と称される。
加熱されて強度及び形に変化の起こる温度は＋１転移温
度＋１と称される。
理解されるべき転移温度が温度範囲であっても構わらな
いこと、及びヒステリシスが普通は起って、その結果転
移の起こる正確な温度を同温度が上昇しつつあるか下降
しつつあるかに左右されるようにさせることである。
更にまた、転移温度は材料に加えられる応力、応力が増
すに従って上昇する温度を含めてその他のパラメータの
関数である。
形状記憶性を付与されて有することのできる金属材料の
実例は米国特許第３０１２８８２号、と第３１７４８５
１号及びベルギー国特許第７０３６４９．７４９８５１
．７５８８６１、及び７５８８６２号並びに双方とも１
９７０年７月２日付でありかつ本願の譲受人に譲渡され
た米国特許出願第５１８０９及び５２１１２号に記載さ
れている合金であり、それらの記載は本発明の背景を示
すのに本明細書に引例される。
このような合金は異なる温度に於いて非常に異なる物理
的性質を示す特性をも有している。
即ち同合金は温度を転移温度よりも低く下げられること
によって比較的強いオーステナイト状態から比較的弱い
マルテンサイト状態に変態させられることができる。
然し、理解されるべきは本発明が何か特定型式の形状記
憶材料を使用することに限られずにむしろ上述特性を有
する総べての形状記憶材料の使用を包含することである
。
次に添付図面の第１，２及び３図を参照すれば本発明の
第１実施例が示されている。
明らかに。定着ピンはチタンとニッケルの合金の如き形
状記憶材料の内側割管１０及びべＩＪ ＩＪウム鋼の如
きばね材料の外側割管で構成されている。
第１及び２図に示されている如く、この定着ピンは減ら
された直径状態即ち冷間の形の状態にある。
この状態では形状記憶材料の内側管１００強度は非常に
低く、またばね材料の外側管１１によって与えられる圧
壊力は、このピンの全体直径が主としてばね管１１の特
性によって決められるように内側管１０を変形させるの
に十分である。
第３図は管１０の形状記憶金属材料の転移温度よりも高
い温度に加熱された後の同一定着ピンを示している。
この状態では、管１０の形状記憶金属は同金属の熱に安
定な状態に戻る際に実質的な力、即ち管１１のばれ力に
打勝って両管を外方へ動かすのに十分な力を出す。
顕著な量を相対滑り運動が管１０及び１１の開閉するに
従ってこれら両管の界面に起こることが判明している。
管１０の形状記憶材料及び管１１のばね材料の反対に作
用する力のせいで、第２及び３図に示されている定着ピ
ンの形の変化は同ピンを同ピンの転移温度よりも高くま
たは低く加熱または冷却すれば容易に逆にされることが
できる。
第１，２及び３図による定着ピンは金めつきされたベリ
リウム銅の外測管１１及びチタンとニッケルの合金の内
側管１０で構成されて、−１０℃位のゼロ応力に於いて
Ｍｓを有していた。
外側管１１は０．１２７ミリメードル（０，００５イン
チ）の壁厚、２．８９６ミリメードル（０，１１４イン
チ）の外径及び０．３０４８ミリメートル（０，０１２
インチ）ののこによって切られ長手方向割目を有してい
た。
チタンニッケル管１０は０．９２１ミリメートル（０，
１１５インチ）の外径及び０．２４１３ミリメートル（
０，００，９５インチ）の壁厚を有していた。
この管は原料庁を０．３０４８〜０．４３１８ミリメー
トル（０，０１２〜０．０１フインチ）の厚さから０．
２４１３ミリメートル（０，００９５インチ）に研削し
、それを焼鈍し、それを曲げて管にし、かつそれを液体
ちつ素の温度に冷却することにより寸法を決め次いでそ
れを固体ブロックにドリルされた２、８９６ミリメード
ル（０，１１４インチ）の孔に挿入し次いでその温度が
転移温度よりも高く上昇するのを可能ならしめることに
よって作られた。
その表面は次いでその部分をふつ化水素酸及び硝酸の５
０−５０混合液に約１秒間浸漬することによって浄化さ
れた。
両管１０及び１１は双方を液体ちつ素中で冷却し、適当
な大きさのピンによって外側管１１を拡げ、次いで内側
管１０を押込み、かつ前記ピンを両方の割管が両者の割
目の整合するように合うまで押出すことによって組立て
られた。
液体ちり素の温度に冷却しそして室温に温める時に定着
ピンの最大外径は３．２ミリメートル（０，１２６イン
チ）から２．９７２ミリメートル（０，１１フインチ）
に変った。
これらの装置に使用されるのに適当な代りの形状記憶合
金は二三の前掲引例に記載されている如きβ黄銅である
。
それらは低価格のポテンシャル、良好な電気及び熱伝導
性及び容易な成形性を提供する。
６４．６％の銅、３４．４％の強鉛、及び１％のけい素
の重量組成を使用する合金は特に適当であると信じられ
る。
これらの合金の表面は、同表面に良好な腐食抵抗を与え
るのに金の如き適当な材料でめっきされるべきである。
ある用途ではニッケルチタン合金よりも幾分低い強度を
補償するのに管の肉厚が増大されても構わない。
第４図は本発明による定着ピンの第２実施例を示してい
る。
この実施例では、ばね材料１２０層が形状記憶材料の内
層１３と外層１４との間に挾まれている。
このような組立体は好ましくは、３層が相互に覆い相っ
ている積層体を形成することによって構成される。
この形式の積層体は重ね合わされかつロールされて図示
の管状ピンにされてから正しい熱的機械的処理を与えら
れるならば、加熱されたら第２及び３図に示されている
のと同様に開閉するように作られることができる。
例えば、もしも中心層がベリリウム銅でありかつ両外層
がチタンニッケル合金であるならば、上記の如き処理は
、ベリリウム銅を溶液焼鈍しピンを７９０℃に於いて１
時間型成形することによりチタンニッケル合金を焼鈍す
ること及び水中で焼入れすること、管を３００℃に３時
間保つことによってベリリウム銅を析出硬化させること
、及び組立体を液体ちつ素の温度に冷却しかつベリリウ
ム銅の外側繊維を約３％ひずませるのに十分な量だけ管
を一層強くロールすることにより同組立体を変形させる
ことの諸工程を包含することがある。
もしもこの処理が入続するならば、ピンは同ピンが加熱
された時に析出硬化した形をとることになり、また冷却
された時に変形させられた即ちゴ層締まった形をとるこ
とになる。
材料の熱処理状態及び加工のその他の組合せが使用され
ることができるけれども、ベリリウム銅の弾力性に起因
してかつチタンニッケル合金と必要な熱処理条件とが両
立可能なことに起因して前述組合せが特に満足な組合せ
である。
使用される材料の組合せにかかわりなく、熱処理−加工
サイクルに於いて最も重要な工程は、ばね金属部材を同
部材の最終形に変形させる前に積層管を形状記憶合金の
Ｍｆ湿温度りも低い温度に冷却することである。
このような状態の下で、形状記憶合金は容易にひずむこ
とができる。
第５図は本発明の第３実施例を示している。
この図に示されている定着ピンは形状記憶金属材料の内
側管１０及びばね材料の外側管１１を有している点で第
１，２及び３図に示されているのと同様である。
然し、この実施例では、複数の部分円周細みぞ形切欠き
１５が管状ピンに形成されて、同管状ピンが挿入される
ことのある種々の大きさの孔に一層容易に適合するのを
可能ならしめるように個別に作用することのできる複数
の個別部分１６を形成するようになっている。
図示された３種の実施例全部と併用されるロールされた
円筒形には二三の利点がある。
この種の形を有する部分を製造するのは比較的容易であ
る。
管状の形は所望される表面に冷却または加熱流体が到達
するのに便利なかつ制御可能な通路を提供する。
第１．２，３及び５図に示されている実施例ではべＩＪ
ＩＪウム銅の外側管は組立体のその他の部分を冷却さ
れないように維持する絶縁体としである程度作用する。
本発明の定着ピンは積重ねられたプリント電気回路盤間
に熱または電気エネルギーを通す母線接続を作るのに特
に有用である。
低い公差の簡単な孔が各盤にあげられることができ、か
つ本発明の定着ピンは冷却されて大きさを小さくされる
ことによって適所に容易に位置決めされることができる
。
もしも所望されるならば同ピンの端は挿入され易いよう
に面取りされても構わない。
同ピンは容易に引出されることができるように同ピンの
直径を減少せしめるのに冷ガス即ちフレオンの如き冷却
流体を同ピンに通されることによって容易に取外される
。
冷却流体封じ込めは内側管及び外側管にある細みぞ形切
欠きが整合せず従って完全に閉じられた管を与えるよう
に前記切欠きを回転することによって改善されることが
できる。
本発明の定着ピンの一特定利点は、材料のシートにおっ
て連結される孔が同一の大きさである必要のないことで
ある。
ピンの各部分は孔の側面に強く圧接するまで形状記憶合
金の力を受けで膨張することになるがその点を超えては
膨張することができない。
もしも異なる孔が異なる直径を有するならば、ピンの対
応部分は単に更に開くことになるに過ぎない。
既述の如く、この性質は第５図に示される如き細みぞ形
切欠き１５を設げることによって強められる。
本技術分野に精通せる人々に容易に明らかになるのは、
以上に説明された本発明が本発明の理念に反することな
しに定着ピンの形、金属の選択及びその他に就いて改変
されても構わないことである。
以上に図示説明された実施例は従って本発明を単に例示
するに過ぎず限定するものではないと考えられるべきで
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の定着ピンの第１実施例の断面図、第２
図は第１図の定着ピンの冷却された即ち収縮させられた
形を示す透視図、第３図は第１図の定着ピンの温められ
た即ち膨張させられた形を示す透視図、第４図は本発明
の第２実施例の断面図、そして第５図は本発明の第３実
施例の透視図であるう １０．１１・・・・・・「第１及び第２管状部材」、１
４・・・・・・「第３管状部材」、１５・・・・・・「
円周方向細みぞ形切欠き」。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 相互に入れ子式に密接に接触している内側及び外側
    の両管状部材を有し、この各管状部材はその壁の長手方
    向に切欠きを有すると共に前記内側の管状部材が弾性係
    数を大きく変える転移温度を有する形状記憶合金であり
    、前記外側の管状部材がばね金属であり、前記内側の管
    状部材が転移温度より低い時には前記外側の管状部材が
    前記内側の管状部材によりその直径を変形されず、前記
    内側の管状部材が転移温度より高い時には前記外側の管
    状部材が前記内側の管状部材によりその直径を変形され
    ることを特徴とする定着ピン。 ２ 相互に入れ子式に密接に接触している外側及び内側
    の両管状部材を有し、この各管状部材はその壁の長手方
    向に切欠きを有すると共に前記外側の管状部材が弾性係
    数を大きく変える転移温度を有する形状記憶合金であり
    、前記内側の管状部材かばね金属であり、前記外側の管
    状部材が転移温度より低い時には前記内側の管状部材が
    前記外側の管状部材によりその直径を変形されず、前記
    外側の管状部材が転移温度より高い時には前記内側の管
    状部材が前記外側の管状部材によりその直径を変、形さ
    れることを特徴とする定着ピン。
JP48118868A 1972-11-08 1973-10-22 テイチヤクピン Expired JPS5831492B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US304821A US3913444A (en) 1972-11-08 1972-11-08 Thermally deformable fastening pin

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Publication Number Publication Date
JPS4978055A JPS4978055A (ja) 1974-07-27
JPS5831492B2 true JPS5831492B2 (ja) 1983-07-06

Family

ID=23178167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP48118868A Expired JPS5831492B2 (ja) 1972-11-08 1973-10-22 テイチヤクピン

Country Status (11)

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US (1) US3913444A (ja)
JP (1) JPS5831492B2 (ja)
AT (1) AT341279B (ja)
CA (1) CA1021178A (ja)
CH (1) CH613814A5 (ja)
ES (1) ES420374A1 (ja)
GB (1) GB1420682A (ja)
IL (1) IL43519A (ja)
IT (1) IT1054601B (ja)
SE (1) SE396852B (ja)
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