特許 5901195 締結具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5901195

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】締結具

(51)【国際特許分類】

   F16B 19/10 20060101AFI20160324BHJP

   F16B 5/00 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   F16B19/10 B

   F16B5/00 F

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-203340(P2011-203340)

(22)【出願日】2011年9月16日

(65)【公開番号】特開2013-64444(P2013-64444A)

(43)【公開日】2013年4月11日

【審査請求日】2014年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000135209

【氏名又は名称】株式会社ニフコ

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】平野 陽一

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２７０５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５６８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｂ １９／１０

Ｆ１６Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鍔部と、該鍔部から延長されて前記鍔部に開口された挿通孔が形成されると共に軸線回りに分割され、前記挿通孔の内周部に被案内部が形成された脚部と、を備えた第１部材と、
先端近傍から根元方向へ向かって案内部が形成され、前記第１部材の挿通孔に押し込まれることにより、前記案内部を前記被案内部に当てて、前記脚部を拡開させると共に、前記案内部は先端側から根元部側へ向かって、前記被案内部との接点における軸線に対しての接線角度が変化する曲面とし、前記各接点における前記第１部材への挿入力を略一定とした第２部材と、
を有する締結具。

【請求項2】

前記脚部のヤング率が一定、且つ前記接点での摩擦力を０と仮定し、前記曲面上の任意の点における前記脚部の開き量をＶ、前記接線角度をθとすると、前記曲面上の任意の点では、Ｖｓｉｎθ＝一定の関係が成立する請求項１に記載の締結具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１部材に第２部材を挿入することで、締結部材に被締結部材を締結させることができる締結具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、締結部材に被締結部材を締結させる締結具としては、例えば、特許文献１がある。この従来技術では、ピンの案内部がピンの軸線に対して２段階に傾斜されており、案内部の先端側の区分がピンの軸線に対して３０°〜６５°に傾斜される案内面を有する第１の案内部、案内部の基端側の区分がピンの軸線に対して５°〜２５°に傾斜される案内面を有する第２の案内部となっている。そして、ピンがグロメットに押し込まれる挿入前半では、第１の案内部の案内面によって被案内部が案内されて脚部が拡開されると共に、挿入後半では、第２の案内部の案内面によって被案内部が案内されて脚部が拡開されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４６７９８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１では、ピンの第１の案内部と第２の案内部との間に存在する切替え部において挿入力が急激に変化するため、これを無くし挿入性を向上することが望まれる。また、ピンの第２の案内部をグロメットの脚部が乗り越える、挿入後半まで挿入荷重が一定の割合で増加し続けるため、作業者が挿入完了までを長く感じる。

【0005】

本発明は上記事実を考慮し、第２部材の第１部材への挿入力が急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、第２部材の第１部材への挿入後半での挿入力の増加を抑制し、挿入時の操作性を向上できる締結具を得ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の本発明の締結具は、鍔部と、該鍔部から延長されて前記鍔部に開口された挿通孔が形成されると共に軸線回りに分割され、前記挿通孔の内周部に被案内部が形成された脚部と、を備えた第１部材と、先端近傍から根元方向へ向かって案内部が形成され、前記第１部材の挿通孔に押し込まれることにより、前記案内部を前記被案内部に当てて、前記脚部を拡開させると共に、前記案内部は先端側から根元部側へ向かって、前記被案内部との接点における軸線に対しての接線角度が変化する曲面とし、前記各接点における前記第１部材への挿入力を略一定とした第２部材と、を有する。

【0007】

請求項１に記載の本発明の締結具では、第２部材が第１部材の挿通孔に押し込まれると、第２部材の案内部が第１部材の被案内部に当たり第１部材の脚部が拡開させる。このとき、案内部が、先端側から根元側へ向かって被案内部との接点における軸線に対しての接線角度が変化する曲面となっており、各接点における第２部材の第１部材への挿入力が略一定となる。このため、第２部材の第１部材への挿入力が急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、第２部材の第１部材への挿入後半での挿入力の増加を抑制し、挿入時の操作性を向上できる。

【0008】

請求項２記載の本発明は請求項１に記載の締結具において、前記脚部のヤング率が一定、且つ前記接点での摩擦力を０と仮定し、前記曲面上の任意の点における前記脚部の開き量をＶ、前記接線角度をθとすると、前記曲面上の任意の点では、Ｖｓｉｎθ＝一定の関係が成立する。

【0009】

請求項２記載の本発明の締結具では、脚部のヤング率が一定、且つ前記接点での摩擦力を０と仮定し、案内部の曲面上の任意の点における脚部の開き量をＶ、接線角度をθとすると、曲面上の任意の点では、Ｖｓｉｎθ＝一定の関係が成立する。このため、案内部の長さを考慮し、Ｖｓｉｎθ＝一定となるように、案内部の曲面を形成することで、第２部材の第１部材への挿入力が急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、第２部材の第１部材への挿入後半での挿入力の増加を抑制し、挿入時の操作性を向上できる。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に記載の本発明の締結具は、上記構成としたので、第２部材の第１部材への挿入力が急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、第２部材の第１部材への挿入後半での挿入力の増加を抑制し、挿入時の操作性を向上できる。

【0011】

請求項２に記載の本発明の締結具は、上記構成としたので、第２部材の第１部材への挿入力が急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、第２部材の第１部材への挿入後半での挿入力の増加を抑制し、挿入時の操作性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る締結具の要部を示す拡大説明図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る締結具を示す説明図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る締結具が締結部材と被締結部材との取付孔に挿入された状態を示す側断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る締結具によって締結部材と被締結部材とが締結された状態を示す側断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る締結具のグロメットを示す斜視図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る締結具のグロメットを示す軸方向先端側から見た正面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る締結具のピンを示す半分を断面とした側面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る締結具のピンを示す軸方向先端側から見た正面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る締結具におけるピンの移動量とピンの挿入力との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の締結具の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
図３及び図４に示すように、本実施形態の締結具１０は、第１部材としてのグロメット１２と、第２部材としてのピン１４とを備えており、所謂、プッシュ・リベットタイプ２ピースクリップとなっている。そして、締結具１０によって、例えば、自動車のパネル部品等の締結部材１６に、内装部品等の被締結部材１８を締結させることができるようになっている。

【0014】

（締結具のグロメット）
図５に示すように、グロメット１２には、軸方向の一方の端部に、略円板状の鍔部２６が形成されている。この鍔部２６の外径寸法は、締結部材１６に形成した取付孔２０及び被締結部材１８に形成した取付孔２２（図３参照）の各孔径よりも大きくなっている。また、鍔部２６の下面２６Ａには、下方（図５における紙面視下方向）へ延びる脚部２８が形成されている。グロメット１２の脚部２８の内側には、鍔部２６の上面２６Ｂに開口された挿通孔としてのピン挿通孔３２が形成されている。さらに、脚部２８は４本の脚片３４を備えている。

【0015】

図６に示すように、グロメット１２の脚部２８の各脚片３４は相互に直交されるグロメット１２の２つの軸平面によって軸線回りに分割されている。また、隣接する各脚片３４の間には所定幅のスリット４０が形成されており、鍔部２６の下面２６Ａには各脚片３４の外周部に沿って溝３０が形成されている。

【0016】

図４に示すように、グロメット１２の各脚片３４の根元部近傍は、各脚片３４が開く際のヒンジ部３６となっている。

【0017】

図３に示すように、グロメット１２の脚部２８の内側には、ピン挿通孔３２が延長されており、ピン挿通孔３２の略擂鉢状に形成された底部３２Ａが形成されている。また、グロメット１２における各脚片３４の内側の、鍔部２６の下面２６Ａからの距離が等しい位置には、被案内部４２がグロメット１２の軸線１２Ａに向けて突出形成されている。

【0018】

（締結具のピン）
図７に示すように、ピン１４の軸方向の一端には、略円板状の頭部５０が形成されている。ピン１４の頭部５０の外径寸法は、グロメット１２（図５参照）の鍔部２６に開口されたピン挿通孔３２の内径寸法よりも大きなっている。また、頭部５０の下面５０Ａには、下方（図７における紙面視下方向）へ延びる軸部５２が形成されている。

【0019】

ピン１４における軸部５２の先端側（図７における紙面視下側）には、案内部５６が形成されている。また、軸部５２の根元部側には、頭部５０の下面５０Ａから延びて基部５８が形成されている。案内部５６と基部５８とは略円柱状に形成された中間部５９を介して、同一直線上に設けられている。この中間部５９の外径寸法は、基部５８の下端縁５８Ａと、案内部５６の上端縁５６Ａとの双方の外径寸法よりも小さくなっている。そして、案内部５６の上端縁５６Ａはピン１４の周方向に沿って形成されている。

【0020】

なお、図４に示すように、ピン１４がグロメット１２に完全に挿入されて、引込み力が十分に高められると、ピン１４の案内部５６の上端縁５６Ａにグロメット１２の脚片３４の被案内部４２が係合されるようになっている。

【0021】

図１に示すように、ピン１４の先端部は円錐台形状に形成されており、先端１４Ａはピン１４の軸線１４Ｂに直交する平面となっている。また、ピン１４の案内部５６は、ピン１４の先端１４Ａの外周縁から上端縁５６Ａに向かって、被案内部４２との接点Ｐ１における軸線１４Ｂに対しての接線角度（傾斜角度）θが変化する曲面となっている。これにより、グロメット１２の脚部２８の脚片３４のヤング率が一定、且つ接点Ｐ１でのグロメット１２とピン１４との摩擦力を０と仮定したときの、挿入力Ｓを略一定としている。

【0022】

より具体的に説明すると、図２に示すように、ピン１４を二点鎖線で示す位置から実線で示すように、グロメット１２に所定量押し込んだ場合の、案内部５６の被案内部４２との接点Ｐ１におけるグロメット１２の脚片３４の開き量（撓み量）をＶとする。また、図１に示すように、接点Ｐ１における軸線１４Ｂに対しての接線角度をθとする。そして、グロメット１２の脚部２８の脚片３４のヤング率が一定、且つ接点Ｐ１でのグロメット１２とピン１４との摩擦力を０と仮定したとき、案内部５６の曲面５６Ｂ上の任意の点Ｐ１では、Ｖｓｉｎθ＝一定（Ｈ）の関係が成立するようになっている。

【0023】

なお、Ｈの値を小さくすると、ピン１４の案内部５６の長さＹ（図１参照）が大きくなるため、Ｈの値はピン１４の案内部５６の長さＹを考慮して決定されている。

【0024】

より詳しく説明すると、図１に示すように、案内部５６の曲面に対して垂直に作用されるグロメット１２の脚片３４の被案内部４２からの反力Ｆは、Ｅをグロメット１２のヤング率、Ｉをグロメット１２の断面２次モーメント、Ｌを撓み長さ（図２参照）とすると、
Ｆ＝（３・Ｅ・Ｉ／Ｌ^３）Ｖとなる。
なお、図２の符号「ｍ」はピン１４の移動量を示している。
ここで、ヤング率Ｅは歪による変数であるが、定数と仮定すると、３・Ｅ・Ｉ／Ｌ^３は定数Ｋとなり（Ｆ＝Ｋ・Ｖ）、反力Ｆはグロメット１２の脚片３４の開き量をＶに比例する。

【0025】

また、図１に示すように、反力ＦのＹ方向の成分Ｆｙと、案内部５６と被案内部４２との間に作用される曲面に沿った摩擦力ＭのＹ方向の成分Ｍｙは、μを摩擦係数とすると、
Ｆｙ＝Ｆ・ｓｉｎθ、
Ｍｙ＝Ｍ・ｃｏｓθ＝μＦ・ｃｏｓθとなる。
この結果、ピンの挿入力Ｓは、Ｓ＝Ｆｙ＋Ｍｙ＝Ｆ・ｓｉｎθ＋μＦ・ｃｏｓθとなる。
ここで、摩擦力ＭのＹ方向の成分Ｍｙを無視すると、ピン１４の挿入力Ｓは、Ｓ＝Ｋ・Ｖ・ｓｉｎθとなり、挿入力ＳはＶ・ｓｉｎθに比例する。このため、案内部５６の曲面を、先端側から根元部側へ向かって、各接点Ｐ１における脚片３４の開き量（撓み量）Ｖの変化に対して、挿入力Ｓが一定になるような接線角度θを有する曲面とすることができる。

【0026】

図７及び図８に示すように、ピン１４には、基部５８の軸線回りに、軸平面上に設けられた４枚のリブ６０が等間隔で形成されている。そして、締結具１０は、ピン１４の各リブ６０が、グロメット１２の隣接される脚片３４間に形成された各スリット４０に挿入されることで、グロメット１２がピン１４に対して回り止めされるようになっている。なお、図３に示すように、締結具１０は、グロメット１２とピン１４とが組み付けられた状態で工場から出荷され、締結部材１６の取付孔２０と被締結部材１８の取付孔２２とに装着されるようになっている。

【0027】

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用と効果について説明する。
図３に示すように、本実施形態の締結具１０は、締結部材１６に被締結部材１８が重ね合わされて、取付孔２０に取付孔２２が整合された状態で、取付孔２０と取付孔２２とに挿入される。その後、図４に示すように、グロメット１２に対してピン１４が押込められることにより、ピン１４の先端側に形成された案内部５６がグロメット１２の被案内部４２に当たり、グロメット１２の脚部２８の各脚片３４が撓んで拡開される。そして、各脚片３４の被案内部４２が、ピン１４の案内部５６の上端縁５６Ａに係合されると、グロメット１２の撓みの反力によって、締結具１０に引込み力（軸力）が生じて、締結部材１６と被締結部材１８とが締結される。

【0028】

この際、図１及び図２に示すように、本実施形態の締結具１０では、ピン１４の案内部５６が、ピン１４の先端１４Ａの外周部から上端縁５６Ａに向かって、被案内部４２との各接点Ｐ１における軸線１４Ｂに対しての接線角度θが変化する曲面となっており、ピン１４のグロメット１２への挿入力Ｓを略一定としている。

【0029】

即ち、脚部２８の各脚片３４のヤング率が一定、且つ、ヤング率の低減で摩擦力の増加が度打ち消されるため、接点Ｐ１での摩擦力を０と仮定し、案内部５６の被案内部４２との接点Ｐ１におけるグロメット１２の脚片３４の開き量をＶ、接点Ｐ１におけるピン１４の軸線１４Ｂに対しての接線角度をθとすると、案内部５６の曲面５６Ｂ上の任意の点Ｐ１では、Ｖｓｉｎθ＝一定の関係が成立している。

【0030】

従って、図９に示すように、ピン１４がグロメット１２へ押し込まれ、挿入量ｍが増加した際に、ピン１４のグロメット１２への挿入力Ｓの増加が抑制され略一定となる。このため、ピン１４のグロメット１２への挿入後半での挿入力の増加を抑制でき、操作性を向上できる。

【0031】

この結果、本実施形態の締結具１０では、ピン１４のグロメット１２への挿入力Ｓが急激に変化することがなく挿入がスムーズであると共に、ピン１４のグロメット１２への挿入後半での挿入力の増加がないため、作業者が挿入完了までを長く感じることがない。

【0032】

なお、本実施形態の締結具１０の引込み力は、図９に斜線で示すように、ピン１４の挿入量ｍとピン１４の挿入力Ｓとの関係を示す曲線Ｃ１とＸ軸とＸ＝ｍとによって囲繞される部分の面積で示される。この結果、ピン１４の挿入量ｍを大きくすることで、十分な引込み力を確保した上で、ピン１４の挿入後半での挿入力の増加が抑制される。

【0033】

また、本実施形態の締結具１０では、Ｖｓｉｎθ＝一定（Ｈ）の値によって、ピン１４の案内部５６の長さＹ（図１参照）が決まる。また、Ｖｓｉｎθは挿入力Ｓと近似できる。このため、複数の締結具１０における各Ｖｓｉｎθ＝一定（Ｈ）の値を比較することにより、各締結具１０におけるピン１４の挿入力Ｓの目安とできる。この結果、ピン１４の挿入力Ｓとピン１４の案内部５６の長さＹとを予測した締結具１０の設計が可能となる。

【0034】

（その他の実施形態）
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、第１部材としてのグロメット１２と第２部材としてのピン１４を備えた締結具１０について説明したが、本発明の締結具は、第１部材に第２部材が押込められることにより、第２部材の案内部が第１部材の被案内部に当たって、第１部材の脚部が撓んで拡開される他の締結具にも適用可能である。

【0035】

また、上記実施形態では、グロメット１２の脚部２８の脚片３４のヤング率が一定、且つ接点Ｐ１での摩擦力を０と仮定した。これに代えて、ピン１４の挿入量の増加にともなう、摩擦力の増加とヤング率の低減とを考慮してもよい。なお、摩擦力の増加とヤング率の低減とは、ある程度打ち消し合うとともに、締結具１０の材質や締結部材１６の板厚によって変化するため、脚片３４のヤング率変化と摩擦力の重み付けを加味してもよい。

【符号の説明】

【0036】

１０ 締結具
１２ グロメット（第１部材）
１２Ａ グロメットの軸線
１４ ピン（第２部材）
１４Ａ ピンの先端
１４Ｂ ピンの軸線
１６ 締結部材
１８ 被締結部材
２６ グロメットの鍔部
２８ グロメットの脚部
３２ グロメットのピン挿通孔（挿通孔）
３４ グロメットの脚片
４０ グロメットのスリット
４２ グロメットの被案内部
５０ ピンの頭部
５２ ピンの軸部
５６ ピンの案内部
６０ ピンのリブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】