(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、実施形態に係る止め具10の分解図である。樹脂製の止め具10は、第1取付部材に第2取付部材を取り付けるために用いられる。たとえば、止め具10は、トリムボードやインストルメントパネルなどの第1取付部材を車体パネルなどの第2取付部材に取り付けてよく、装飾部品などの第1取付部材をトリムボードやインストルメントパネルなどの第2取付部材に取り付けてもよい。第1取付部材および第2取付部材(これらを区別しない場合、「取付部材」という)には、それぞれ止め具10が挿入される第1取付孔および第2取付孔(これらを区別しない場合、「取付孔」という)が形成される。なお、止め具10による取付は、後ほど詳細に記載する。
【0011】
止め具10は、ピン部材20とグロメット22により構成される。グロメット22は、開口42を有する頭部40と、拡開可能な複数の脚片44とを有する。ピン部材20は、開口42から押し込まれて複数の脚片44を拡開させる。複数の脚片44は、ピン部材20の押し込みにより撓むように拡開することで、脚片44の外面が第2取付部材の第2取付孔の縁に係合する。
【0012】
頭部40は、円盤状であり、表面にピン部材20のフランジ部24を収容する窪み部58と、フランジ部24の外周と空隙を形成する外し用隙間62を有する。外し用隙間62からピン部材20を引き抜くための治具を差し入れることができる。脚片44は、頭部40の裏面から立設し、4つ形成される。4つの脚片44は、4つのスリット46により周方向に等間隔に離れて形成される。なお、グロメット22において脚片44の頭部40側を上方とし、先端側を下方として説明し、ピン部材20においてフランジ部24を上方本体部26の先端を下方として説明するが、止め具10の使用態様はこの上下方向に限られない。このピン部材20およびグロメット22について新たな図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
図2は、ピン部材20について説明するための図である。
図2(a)はピン部材20の側面図であり、
図2(b)は
図2(a)のピン部材20を90度軸回転させた側面図である。また、
図3(a)は、ピン部材20の下面図であり、
図3(b)は、
図2(a)に示すピン部材20の線分A−Aの断面図である。ここで各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。
【0014】
ピン部材20は、グロメット22の開口42の縁に掛かる円盤状のフランジ部24と、グロメット22の開口42から挿入される本体部26とを有する。本体部26は、フランジ部24から立設される柱状部36と、柱状部36の先端にテーパ状に形成される角錐状部31と、本体部26から径方向外向きに延出し、周方向に等間隔に離間する4つの羽根部34aおよび羽根部34bと、を有する。
【0015】
図3(a)に示すように角錐状部31は、四角錐状であり、4つのテーパ面を有する。4つのテーパ面は、ピン部材20をグロメット22に押し込むと、それぞれの脚片44に当接して脚片44を拡開させる。
図3(b)に示すように4つのテーパ面のうち1つの段状テーパ面28は途中で凹むように形成され、残りの3つの平坦テーパ面29は滑らかに形成される。段状テーパ面28および平坦テーパ面29は、ピン部材20の中心軸に対して傾斜する。
図2(a)に示すように、柱状部36のうち、角錐状部31に連なる部分は平坦に形成され、四角柱状に形成され、柱状部36のフランジ部24側の部分は、肉抜きされて軽量化されている。
【0016】
段状テーパ面28は、先端側の第1テーパ面28aと、第1テーパ面28aに連なる平行面28bと、平行面28bに連なる第2テーパ面28cとを有し、2段階のテーパ面を有する。第1テーパ面28aは、他の平坦テーパ面29と同様の傾斜面であり、第2テーパ面28cは、第1テーパ面28aより中心軸に対する傾斜角が大きく、第1テーパ面28aより急な傾斜をもつ。また、第2テーパ面28cは、平坦テーパ面29より急な傾斜である。テーパ面が急な傾斜であるほど、ピン部材20の角錐状部31を傾斜面52に押し当てる際、ピン部材20が脚片44から押し戻す方向に受ける付勢力が大きくなる。
【0017】
平行面28bは、中心軸に対して平行である。平行面28bおよび第2テーパ面28cにより平坦テーパ面29と比べて凹むように形成される。第2テーパ面28cの上端は、平坦テーパ面29の上端よりフランジ部24側に位置する。なお平行面28bは、第1テーパ面28aおよび第2テーパ面28cより傾斜が緩やかなテーパ面であってもよく、第1テーパ面28aおよび第2テーパ面28cは中心軸に対して同じ傾斜角であってよい。
【0018】
4つの羽根部34aおよび羽根部34b(これらを区別しない場合「羽根部34」という)は、角錐状部31の角から径方向外向きに延出するように形成される。羽根部34は、ピン部材20をグロメット22に挿入した際に、各脚片44の間の各スリット46に入り込み、ピン部材20の軸回転を止め、4つのテーパ面を4つの脚片44に確実に当接させる。
【0019】
4つの羽根部34のうち、
図2(a)に示す一対の羽根部34aは径方向外側の端面が平坦であるのに対し、
図2(b)に示す一対の羽根部34bは径方向外側の端面に複数の係止部が形成される。また、羽根部34bは、羽根部34aより径方向外側に張り出し、ピン部材20の挿入時にスリット46に入り込んで、開口42の縁に当接する。羽根部34bは、ピン部材20をグロメット22に仮止めした状態でグロメット22の開口42の縁に係止する第1係止部30と、取付部材を取り付けた状態で開口42の縁に係止する第2係止部32とを有する。
【0020】
第1係止部30はおよび第2係止部32は、羽根部34bの径方向外側の端面を凹ませるように形成され、そこに開口42の縁が入り込んで係止する。羽根部34bには、空隙が形成され、第1係止部30および第2係止部32が開口42の縁を越える際に撓みやすくなるように形成している。第2係止部32は、取付時に開口42の縁を越える際、撓んでピン部材20を押し戻す力を生じる。羽根部34aの形状を簡素化することで、羽根部34aを容易に成形できる。
【0021】
図4は、グロメット22を説明するための図である。
図4(a)はグロメット22の上面図であり、
図4(b)はグロメット22の下面図であり、
図4(c)は
図4(a)に示すグロメット22の線分B−Bの断面図である。
【0022】
図4(b)および(c)に示すように、頭部40の裏面に複数の突部60が形成され、取付状態において取付部材の表面に当接してガタツキを抑える。突部60の径方向内側の位置は、窪み部58の外径より径方向内側に位置する。
【0023】
図4(c)に示すように、脚片44は、頭部40の裏面から延出する撓み部48と、撓み部48に連設する下端側の厚肉部50と、脚片44の内面に形成された傾斜面52と、傾斜面52の径方向内側の縁に位置する当接部56とを有する。
【0024】
撓み部48は、厚肉部50より頭部40側において軸方向に延在し、厚肉部50より薄肉に形成されて拡開するように撓み可能である。撓み部48は、厚肉部50より軸方向に長く形成される。撓み部48は、ピン部材20の角錐状部31を傾斜面52に押し当てる際に撓んで、ピン部材20を押し戻す方向およびピン部材20の外周面に当接する方向の付勢力を生じる。
【0025】
傾斜面52は、ピン部材20を押し込んだ際に、ピン部材20の角錐状部31に当接して、角錐状部31から押し込み力を受け、脚片44を拡開させる。傾斜面52は、中心軸に近づく方向に下方に傾斜し、中心軸に頭部40側から下端に向かって近づくように傾斜する。
【0026】
傾斜面52は、凹部54によって撓み部48の内面48aから径方向内側に所定間隔離れて位置する。凹部54を設けることで、凹部54を埋めて傾斜面52を内面48aに連設する場合と比べて、撓み部48の軸方向長さを長くすることができる。傾斜面52の最上端位置52aは、軸方向において、撓み部48の最下端位置48bより上方に位置する。
【0027】
当接部56は、ピン部材20の押し込み完了状態においてピン部材20の外周面に当接する。押し込み完了状態は、取付部材の取付が完了した状態であって、第2係止部32が開口42の縁に係止した状態である。当接部56は、傾斜面52の径方向内側の縁に形成され、径方向内向きに張り出す傾斜面52の突端に位置する。当接部56は、撓み部48の最下端位置48bの径方向内側に配設される。なお、当接部56が軸方向の位置において撓み部48の最下端位置48bとほぼ同じ位置にあればよい。これにより、傾斜面52が最下端位置48bから延出する場合と比べて、当接部56をより頭部40側に位置させて、押し込み完了状態での締結力を増すことができる。
【0028】
図5(a)は、止め具10の側面図であり、
図5(b)は、止め具10の上面図である。また、
図6(a)は、
図5(b)に示す止め具10の線分C−Cの断面図であり、
図6(b)は、
図5(b)に示す止め具10の線分D−Dの断面図である。
図5および
図6に示す止め具10は、仮止め状態であって、ユニット化されている。仮止め状態では、
図6(a)に示すように、ピン部材20が開口42に挿入されて、ピン部材20の第1係止部30がグロメット22の開口42の縁に係止した状態である。ユニット化することで、車両組み立て工場への搬送が容易となり、車両への取付時にもピン部材20とグロメット22をそれぞれ用意して組み付ける手間を省くことができる。
【0029】
図6(a)に示すように、羽根部34bの径方向外側端面を凹ませるように形成された第1係止部30は、開口42の表側の縁と裏側の縁に当接して挟むように係止する。第1係止部30の下側であって、開口42の裏側の縁に当接する部分は、第1係止部30の上側より撓みにくく形成されており、ピン部材20が開口42から抜けにくくなるように形成される。これは、第1空隙部33を羽根部34bに形成して、第1係止部30の上側部分を撓みやすくしている。また、第2係止部32の下側部分は、第2空隙35により撓み可能に形成される。
【0030】
図5(a)に示すように、複数の脚片44に取り囲まれた空間にピン部材20が挿入されており、ピン部材20の角錐状部31は、複数の脚片44の内側に位置する。仮止め状態において、角錐状部31は傾斜面52に押し当てられておらず、脚片44は拡開されていない。
【0031】
図6(b)では、段状テーパ面28と平坦テーパ面29の断面が示される。本体部26は、複数の脚片44の内側に収まっている。仮止め状態からピン部材20を下方に押し込むと、
図6(a)に示す第1係止部30の上側の部分が撓んで開口42の縁を乗り越えて係止が解除され、平坦テーパ面29および段状テーパ面28が傾斜面52のそれぞれに当接する。
【0032】
図7は、止め具10の取り付けについて説明するための図である。
図7(a)は
図5(b)に示す止め具10の線分E−Eの断面図であり、第1取付部材12および第2取付部材14に取り付ける前の状態である。
図7(b)は、第1取付部材12および第2取付部材14にピン部材20を取り付けるように押し込み途中の状態を示し、
図7(c)は、押し込みが完了した状態を示す。
【0033】
図7(a)ではピン部材20をグロメット22に仮止めした状態を示す。仮止め状態の止め具10を第1取付部材12の第1取付孔12aおよび第2取付部材14の第2取付孔14aに挿入して、ピン部材20を下方に押し込む。例えば、車体パネルの第2取付部材14にトリムボードの第1取付部材12を重ねて、第1取付孔12aおよび第2取付孔14aの位置を合わせ、止め具10を挿入する。仮止め状態のピン部材20を下方に押し込むと第1係止部30が開口42の縁を乗り越えて仮止め状態の係止が解除され、角錐状部31のテーパ面が傾斜面52にそれぞれ当接する。
【0034】
図7(b)に示すように、平坦テーパ面29が傾斜面52に当接して傾斜により、下方への押し込み力が径方向外向きにも作用し、脚片44を拡開させる。脚片44は、薄肉の撓み部48が径方向外向きに撓んで拡開する。一方、撓み部48より厚肉の厚肉部50は、ほぼ変形しない。
図7(b)に示す、平坦テーパ面29が傾斜面52または当接部56に当接した状態では、撓み部48の撓みによってピン部材20が押し戻される方向に付勢され、押し込みを止めるとピン部材20が押し戻されて上方に移動し、ピン部材20をしっかり押し込まなければ取り付けが完了しない。
【0035】
図7(c)に示すように、さらにピン部材20を押し込んで脚片44を拡開させ、ピン部材20のフランジ部24が頭部40に当接して押し込み完了状態となる。押し込み完了状態において、当接部56は柱状部36に当接する。柱状部36は中心軸に平行な面に京成されており、脚片44がピン部材20を押し戻す方向に付勢せず、安定した状態となる。なお、押し込み完了状態では、第2係止部32が開口42の縁に係止した状態となり、ピン部材20の軸方向の移動が制限される。
【0036】
脚片44が拡開して、撓み部48の外面が第2取付孔14aの裏側の縁に係合する。また、第1取付部材12の表面に頭部40が係合し、第1取付部材12が第2取付部材14に取り付けられる。
【0037】
撓み部48の外面のいずれの位置で第2取付孔14aの縁に係合しても取り付け可能であるため、脚片44を拡開させて取り付ける方法は、第1取付部材12および第2取付部材14の板厚の変化に対応できる。ここで、撓み部48を軸方向に長くするほど、第1取付部材12および第2取付部材14の板厚の変化に対応できる。例えば、車両のトリムボードおよび車体パネルは、車種によっても板厚が異なる場合があり、板厚が厚い部分や薄い部分がある。実施形態の撓み部48は、凹部54を形成することで軸方向に長く形成されており、取付可能な取付部材の板厚の範囲が広くなっている。
【0038】
一方で、撓み部48を軸方向に長くするほど、撓み部48が撓みやすくなり、第1取付部材12および第2取付部材14を締結する力が弱まるおそれがある。ここで、当接部56の位置を頭部40側に寄せるほど、締結力が高くなるという知見を発明者が得た。そこで、実施形態の止め具10は、当接部56を、撓み部48の最下端位置48bまたはその近傍の径方向内側に配設することで、凹部54を埋めて傾斜面52を内面48aに連設する場合と比べて、当接部56をより上方に配設することができ、締結力を高めることができる。
【0039】
取付部材の板厚の対応範囲を広げるためには、薄肉の撓み部48を軸方向に長くする必要がある。しかしながらそれでは止め具10の締結力が低下するため、実施形態のグロメット22では、傾斜面52および当接部56の位置を上方に持ち上げるように形成した。その結果、傾斜面52と撓み部48の間に凹部54が形成されている。
【0040】
撓み部48の最下端位置48bの近傍とは、軸方向において最下端位置48bから上下に所定の範囲内に位置することをいう。所定の範囲とは、撓み部48の軸方向の長さの10%以下であってよい。また、最下端位置48bの径方向内側に当接部56を位置させることで、撓み部48の最下端位置48bを当接部56から径方向外側に離れて位置させ、撓み部48の撓み量を大きくして締結力を高めることができる。このように、凹部54を形成することで撓み部48を軸方向に長くしつつ、止め具10の締結力の低下を抑えることができる。
【0041】
図8は、段状テーパ面28の作用について説明するための図である。
図8(a)は
図5(b)に示す止め具10の線分F−Fの断面図であって、取付作業の途中の状態を示し、
図8(b)は
図8(a)に示すピン部材20の拡大断面図である。また、
図9は、ピン部材20をグロメット22に押し込んだ際の押し込み量とピン部材20への押し戻し力との関係を説明するための図である。
【0042】
図8(a)に示す傾斜面52または当接部56が平行面28bに当接した状態では、段状テーパ面28によって拡開される脚片44は、平坦テーパ面29によって拡開される脚片44より径方向外向きへの撓み量が小さくなっている。この場合、段状テーパ面28によって拡開される脚片44のピン部材20の押し戻し力も小さくなる。
【0043】
図8(b)に示すように、第1テーパ面28aはピン部材20の先端から軸方向の位置S1までに形成され、第2テーパ面28cは軸方向の位置S2から位置S3までに形成される。平坦テーパ面29およびそれに連なる柱状部36において、軸方向の位置S2から位置S3までの部分を対向テーパ面29aとする。対向テーパ面29aは、平坦テーパ面29から柱状部36に連なる緩やかな曲面および柱状部36の一部を含んでよい。
【0044】
第1テーパ面28aの中心軸64に対する傾斜角αは、第2テーパ面28cの傾斜角βより小さい。第2テーパ面28cに対向する対向テーパ面29aの傾斜角γは、第2テーパ面28cの傾斜角βより小さい。
【0045】
テーパ面の傾斜角が大きければ、すなわち傾斜が急であれば、それに当接する脚片44から受けるピン部材20への押し戻し方向の成分が大きくなる。このピン部材20への押し戻し力が、ピン部材20とグロメット22の摩擦力より小さければ、摩擦力によってピン部材20が保持されて、押し戻されなくなる。ピン部材20およびグロメット22の摩擦力は、脚片44が拡開するにつれて大きくなり、押し戻し力を越えた状態では、ピン部材20の押し込みを中途に止めた場合、ピン部材20が上方に押し戻されなくなる。例えば、作業者が誤ってピン部材20の押し込みを完了する前に押し込みを止め、ピン部材20が挿入されたままであるため、押し込みを完了したと間違える可能性がある。実施形態の段状テーパ面28の第2テーパ面28cは、押し込みが完了する前に押し込みを止めた場合にピン部材20を押し戻すように作用するため、取付不良の可能性を低減できる。
【0046】
図9では、ピン部材20を押し込んでピン部材20の各テーパ面が、脚片44の傾斜面52に当接した初期位置を原点に示す。初期位置では、脚片44が拡開されていないので、ピン部材20への押し戻し力はゼロである。
図9に示す押し込み量のS1〜S3は、
図8(b)に示す軸方向の位置S1〜S3に対応する。
【0047】
図9に示す第1ライン80は、実施形態の止め具10と比較するため比較技術の止め具の押し込み量と押し戻し力の関係を示すものである。比較技術の止め具は、段状テーパ面28が形成されておらず、角錐状部31のテーパ面の全てが平坦テーパ面29である点で止め具10と相違し、その他の構成は実施形態の止め具10と同じである。
図9に示す第2ラインは実施形態の止め具10の押し込み量と押し戻し力の関係を示す。
【0048】
第1ライン80では、原点からピン部材20の押し込み量が増し、平坦テーパ面29によって脚片44が拡開するにつれて、ピン部材20への押し戻し力が徐々に増す。押し込み量S3の手前で平坦テーパ面29の傾斜が緩やかになるため、第1ライン80の押し戻し力が低下する。押し込み量S3以降で押し戻し力が急に高まるのは、第2係止部32が開口42の縁を乗り越えるためである。
【0049】
ここで、比較技術の止め具では、押し込み初期の状態では押し戻し力が摩擦力より強いが、途中でその関係が逆転することが本発明者により解析された。具体的には、押し込み量S2からS3の範囲で、つまり、
図8(b)に示す位置S2から位置S3の平坦テーパ面29が傾斜面52に当接している状態において、摩擦力が押し戻し力より強くなることが解析された。そこで、実施形態のピン部材20には段状テーパ面28を形成し、ピン部材20が平坦テーパ面29の押し戻し力を補い、押し込み量S2からS3にて第2テーパ面28cで押し戻し力を高める。これにより、作業者が押し込み完了直前の位置で押し込みを止めた場合でもピン部材20を押し戻して、作業者に取り付け作業が完了していないことを認識させることができる。
【0050】
実施形態の止め具10では、第2ライン82の押し込み量ゼロからS1では、第1ライン80と同じ押し戻し力である。第2ライン82の押し込み量S1からS2では、平行面28bに当接する脚片44の押し戻し力が低下するため、第1ライン80より押し戻し力が小さくなる。第2ライン82の押し込み量S2からS3において、第2テーパ面28cに当接する脚片44によって押し戻し力が急に増すため、第1ライン80より押し戻し力を越えるようになる。そして第2係止部32が開口42の縁を乗り越えるためさらに押し戻し力が高くなり、開口42の縁を乗り越えた後は、
図7(c)に示すように当接部56が柱状部36に当接し、ピン部材20への押し戻し力はゼロになる。第2係止部32により、押し込み完了直前の位置でピン部材20に押し戻し力を付与することができる。
【0051】
実施形態のピン部材20とグロメット22の摩擦係数μは、0.24〜0.32の範囲にあり、第2テーパ面28cの傾斜角βは22度〜29度の範囲にあり、対向テーパ面29aの傾斜角γは、11度〜15度の範囲にあれば第2テーパ面28cによりピン部材20を押し戻すことが可能である。0.24〜0.32の範囲の摩擦係数を許容することで所定の面粗さを有する安価な成形金型で生産することができ、製造コストを押さえることができる。また、成形時に止め具10に少しの湯じわが形成されても摩擦係数μを0.24〜0.32の範囲に収めることが可能となる。
【0052】
より好ましくは、ピン部材20とグロメット22の摩擦係数μは、0.26〜0.30の範囲にあり、第2テーパ面28cの傾斜角βは23度〜27度の範囲にあり、対向テーパ面29aの傾斜角γは、12度〜14度の範囲にあれば第2テーパ面28cによりピン部材20をいっそう確実に押し戻すことが可能である。これによれば、何度も成形に使用した成形金型の面粗さが粗くなってピン部材20およびグロメット22の摩擦係数が多きくなっても、第2テーパ面28cによりピン部材20を押し戻すことが可能である。
【0053】
角錐状部31のテーパ面のうち、一つの段状テーパ面28を凹むように形成することで、ピン部材20の取付不良を防ぐことができる。また、一つのテーパ面以外の箇所は従来の形状を用いることができるため、金型等の製造コストを抑えることができる。また、金型の段状テーパ面28の部分を調整すればよいため製造が容易である。
【0054】
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施例も本発明の範囲に含まれうる。
【0055】
実施形態では、グロメット22に4つの脚片44を形成し、ピン部材20に四角錐状の角錐状部31を形成する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、脚片44は2つまたは3つでもよく、5つ以上であってもよい。また、ピン部材20の角錐状部31には、脚片44の数に応じたテーパ面が形成される。
【0056】
実施形態では、角錐状部31の4つのテーパ面のうち、1つのテーパ面に段状テーパ面28を形成する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、4つのテーパ面のうち2つまたは3つのテーパ面に段状テーパ面28を形成し、他のテーパ面に平坦テーパ面29を形成してもよい。いずれにしても、ピン部材20の押し込み途中で押し込み操作を止めると、段状テーパ面28によりピン部材20が押し戻される。
【0057】
実施形態では、羽根部34aには第1係止部30および第2係止部32を設けず、羽根部34bに形成する態様を示したが、この態様に限られない。羽根部34bと同様に、羽根部34aにも第1係止部30および第2係止部32を形成してもよい。これにより、第1係止部30または第2係止部32が係止した状態で、ピン部材20のグロメット22に対するガタツキをいっそう抑えることができる。
【0058】
実施形態では、段状テーパ面28として第1テーパ面28aと第2テーパ面28cを形成する態様を示したが、この態様に限られない。例えば第1テーパ面28aはテーパでなく平行面28bをそのままピン部材20の先端まで延出した平行面であってよい。段状テーパ面28は、先端側に形成された平行面と平行面に連設したフランジ部24側のテーパ面を有する。フランジ部24側のテーパ面は、平坦テーパ面29より急な傾斜を有する。この態様によっても、フランジ部24側のテーパ面によって、ピン部材20の押し込みを途中で止めるとピン部材20を押し戻されるようにすることができる。