JP2019509434A

JP2019509434A - 同一高さで実装する部品保持ファスナー

Info

Publication number: JP2019509434A
Application number: JP2018522623A
Authority: JP
Inventors: サトクリフ，ジェームズ，アール．; レイク，ジェニファー; ベントリム，ブライアン
Original assignee: Penn Engineering and Manufacturing Corp
Current assignee: Penn Engineering and Manufacturing Corp
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: CN108349552A; HUE055481T2; CN108349552B; US10533592B2; CA2997419A1; US20170067496A1; MX2018002763A; TWI716444B; PL3344523T3; EP3344523B1; JP6765423B2; WO2017040934A1; CA2997419C; EP3344523A4; TW201719030A; MY193856A; EP3344523A1

Abstract

【構成】磁石などの二次部品を確実に周囲面と同じ高さに保持するクリンチ式かスエージング式のファスナーである。締まり嵌めで保持を行うため、保持体の底部の端壁の変形可能な中心ノブを使用することによって二次部品を同一高さに保持できる。保持体本体の外側部分にある位置合わせ手段によって、磁石を目的の向きに固定できる。半径方向フランジが、上向きに延在する周辺リップを有するボアの開口を取り囲む。円形の周辺アンダーカットを有するクリンチ式取り付け手段をフランジ直下の本体の外側に設け、本体をホスト部品に取り付ける。リップが部品に押し付けられ、変形している間に、部品がこのリップを受け取る上部に周辺受け取り部を有し、ホスト部品と同じ高さに部品を位置合わせすることができる。【選択図】図１

Description

関連出願

本出願は、２０１５年９月３日を出願日とし、“同一高さで実装する部品保持ファスナー”を発明の名称とする米国仮特許出願第６２/２１４，０３７号の非仮特許出願であり、これの優先権を主張する出願である。

本発明は、磁石などの部品をホスト部品（ｈｏｓｔｏｂｊｅｃｔ）に固定するさいに、この部品の作用面がホスト部品の表面と同じ高さになるようにより確実にこの固定を行うファスナーないしファスナー装置（ｆａｓｔｅｎｅｒ）に関する。

ホスト部品の所定位置に磁石を保持する最も代表的な手段は接着材であるが、接着剤にはいくつかの欠点がある。例えば、磁石とホスト部品との取り付け強度に関しては、これら部品間の接着強度と同程度に過ぎない。同様に、しばしば行われているように磁石をメッキ処理した場合、取り付け強度はメッキとホスト部品との接着強度と同程度に過ぎない。従って、磁石と、接着剤よりも強度が強いホスト部品との間に接続機構を設けることが望まれている。

変形可能な金属からなる他の部品とは異なり、磁石は機械的ファスナーなしではホスト部品に取り付けるのが難しい。というのは、両者は成形できないからである。例えば、磁石の場合、ホスト部品に磁石をクリンチで締め付けることを可能にするクリンチアンダーカットを有するように成形できない。また、磁石はクリンチプロセスの装着力に対応するにはあまりにも脆弱である。

従来、磁石の場合、各種の機械的ファスナーを利用してこれをホスト部品に固定している。よく知られているように、磁石とそのターゲットとの間には磁場があり、従って磁気接続があり、いずれも磁石とターゲットの間の距離に反比例する。多くの公知磁石ファスナーでは、ホストターゲットの作用面に対して磁石の皿穴の接続面を配置しているため、望ましくない間隙が磁石とターゲット上の補完的な接続表面との間に発生する。この間隙があるため、ホストとターゲットとの間の接続力が弱くなる。従ってこの場合にも、磁石の接続表面をホスト部品の作用面と同じ高さに揃える接続機構を設けることが望ましい。

本発明の部品保持ファスナーは、磁石などの二次部品を周囲の表面と同じ高さに保持するクリンチ作用式、あるいはスエージング式のファスナーである。保持体の底部にあるボア内に中心ノブを使用する閉鎖手段によって二次部品を同じ高さに保持する。ノブに加えて、接着剤を使用して二次部品を保持することも可能である。ファスナーの外側部分の位置合わせ手段（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔｆｅａｔｕｒｅｓ）を設けているため、必要に応じて磁石の向きを設定できる。部品が対応関係にあるか、あるいは非対称の場合には、組立時にこの部品を同じ向きに設定できるため、ホスト部品に組み込み装着する間、常に二次部品を同じ向きに設定できる。

具体的に説明すると、本発明の好適な実施態様に従って構成した部品保持ファスナーは上部、底部および中心軸線を備えた本体を有する。軸線方向ボアが、本体上部の開口から下向きに本体底部の横断端壁まで延在する。半径方向フランジが、上向きに延在する周辺リップを有するボアの開口を取り囲む。少なくとも一つの上向きに突出するノブを端壁に設け、リップおよびノブが部品の対向端部に押し付けられ同時に変形した後に、この部品がリップとノブとの間に保持固定されるように構成する。アンダーカットを有するクリンチ式取り付け手段をフランジ直下の本体の外側に設け、本体をホスト部品に取り付ける。本発明の一つの好適な実施態様では、二次的な部品が上部に周辺面取り部を有する磁石であり、この面取り部が、リップが磁石に押し付けられ、変形している間に、リップを受け取り、磁石の作用面、変形したリップおよびフランジを同一高さに位置決めする。

他の作用効果については、以上の説明および以下の発明の説明から明らかになるはずである。当業者ならば、本発明の好適な実施態様によって本発明を十分に理解できるはずである。

本発明の好ましい実施態様による同一高さで実装する部品保持ファスナーを示す上面斜視図である。図１のファスナーを示す底面斜視図である。プレス機の上の部品/ファスナーアセンブリー（組立体）を示す横断面図であり、本発明の好ましい実施態様に従って部品を図１のファスナー内に組み込む方法を示す図である。プレス機の上の部品/ファスナーアセンブリーを示す横断面図であり、本発明の好ましい実施態様に従って部品を図１のファスナー内に組み込む方法を示す図である。本発明のもう一つの実施態様による部品/ファスナーアセンブリーを示す横断面図である。図５のファスナーアセンブリーをホスト部品に装着する方法を示す横断面図である。図５のファスナーアセンブリーをホスト部品に装着する方法を示す横断面図である。

本発明の好ましい実施態様による同一高さで実装する部品保持ファスナーについては、図１および図２に示し、全体を参照符号８で示す。ファスナー８は、全体として中心ボア１６および中心軸線１０を有する主本体１１を備える。本体１１は実質的に円筒形で、軸線方向に延在する側壁６、および横断方向に延在する底部端壁１７を有する。中心ボア１６は円筒形であり、側壁６および横断端壁１７の内面によって構成する。主本体は、ホスト位置合わせ手段１２を有することができるが、他の実施態様はこの位置合わせ手段１２を有しない。

図１〜図７に示す実施態様では、ホスト位置合わせ手段１２は、横断端壁１７に近接する側壁６の底部部分の外面の対向側部に形成された２つの空隙を有する。各空隙は、外側の半径方向平面１４および軸線方向平面７を有する。半径方向平面１４は平行で、横断端壁１７の平面に対して全体的に横断延在する。軸線方向平面は共平面であり、横断端壁１７の平面に対して全体的に平行に延在する。ファスナー８をホスト部品内に設けることに加えて、位置合わせ手段１２が、強力な磁石をボア内に保持した時に、ファスナー８の操作を確実に行う操作ツール用のグリップポイントを与える。

本体１１の上部は半径方向に延在するフランジ１３を有し、フランジ１３は側壁６の内面に連続するとともに、この内面と直径が同じである内周１３ｂを有する。このフランジは外周１３ｃも有し、直径が側壁６の外面直径よりも大きい。また、フランジ１３の周辺リップ１５は、フランジ１３の内周１３ｂおよびボア１６の開口から上方に軸線方向に延在する。また、本体はフランジ１３真下の側壁６の外面に周辺クリンチアンダーカット（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｌｉｎｃｈｕｎｄｅｒｃｕｔ）９を有する。

好適な実施態様の場合、リップ１５は外面１５ａを有し、この外面は上向き方向に内向きにテーパー化し、横断面が三角形である。以下に説明するように、リップの横断面はフランジ１３の内周１３ｂと（以下に説明する）部品の面取り部２２との間の空隙２４の容積に近似している。

横断端壁１７は少なくとも一つのノブ１９を有し、このノブはボア１６内において軸線方向に上向きに突出する。好適な実施態様の場合、ノブ１９は横断端壁１７と一体形成された円筒形突起部を有する。なお、ノブ１９に関しては、組立プロセス時に変形が制御できる限り、任意の形状を有することができる。ノブ１９は変形可能なクリアランス吸収要素として機能し、図４に示すように、装着後に保持された部品１８をリップ１５とノブ１９との間に確実に締まり嵌めする。ノブ１９はトレランスのバラツキを代償するもので、部品１８がファスナー８内に取り付けられたさいに、通常は保持された部品１８の作用面である上面１８ａが確実にフランジ１３の上面１３ａと同一高さになるため好ましい。

本発明の好適な実施態様に従って磁石などの部品１８を図１および図２のファスナー８内で組み立てる方法を図３および図４に順番に示す。一つの好適な実施態様の場合、部品１８については、ボア１６の形状を補完する形状を有し、その上部周辺部周囲に面取り部２２を有するのが好ましい。面取り部２２については、リップ１５の内周１３ｂに近接配置する。既に説明したように、この面取り部２２が半径方向空隙２４を形成し、プレスによってリップ１５が下向きかつ内向きに変形するさいにリップ１５を受け取る。

図３について説明すると、部品１８をまずボア１６に挿入してから、ノブ１９に対して着座させる。部品１８およびノブ１９の長さ（軸方向寸法）については、部品１８の上面１８ａがプレス前にフランジ１３の上面１３ａと高さが同じになるか、あるいは上面１３ａの上に位置するように選択する。次に、締め付けられていないアセンブリー（ファスナーおよび部品）をプレスパンチ２１とアンビル２３との間に設ける。プレス機を付勢すると、最初にパンチ２１がリップ１５に接触し、これを内向きかつ下向きに変形させ、空隙２４に押し込む。リップ１５の外面１５ａにテーパーを形成しているため、プレスパンチによってリップ１５が内向きに折りたたまれる。また、リップ１５の外面１５ａにテーパーを設けているため、その容積が小さくなり、リップを変形させ、空隙２４に押し込むために必要なプレス力が小さくなる。小さいプレス力は制御が簡単で、部品１８およびファスナー８への損傷が少ない。

図４について説明する。リップ１５が部品１８の面取り部２２の周囲に押し付けられ、変形し、フランジの上面１３ａにプレス機が接触すると、プレス機が制限位置で停止する。組立プロセス時には、部品１８をプレスするリップ１５の下向き力によってノブ１９も変形する。ノブおよびリップが変形すると、ノブ１９とリップ１５が締まり嵌めする。プレス機が制限位置に達すると、ノブ１９の上向き力によって、組立後、部品がすべてのトレランス条件において常に同じ高さを維持する。また、締まり嵌めによって、固定された、即ち回転できない部品を必要とする用途では部品１８は回転しなくなる。一旦組立プロセスが終了した後は、部品１８およびファスナー８は、完成したファスナーアセンブリー２６を有することになる。

適宜使用する位置合わせ手段１２のないファスナーアセンブリー２６を図５に切り離して示す。既に説明した組立プロセスを使用して、ボア１６内に部品１８を完全に取り込み、変形したリップ１５と変形したノブ１９との間にこれを保持固定する。この結果、部品１８の作用面である上面１８ａは、高さがリップ１５のテーパーを設けた表面１５ａおよびフランジ１３の上面１３ａと同じになる。

本発明の好適な実施態様に従って実施するファスナーアセンブリー２６をホスト部品３１に装着する方法を図６および図７に順番に示す。一つの実施態様では、ホスト部品はアルミなどの金属製シートである。図６について説明すると、まずファスナーアセンブリー２６をホスト部品３１の取り付け穴３２に装着する。次に、アセンブリー２６をプレスパンチ２１とアンビル２３との間に設ける。プレス機を付勢すると、パンチ２１がアセンブリー２６を下向きに押し下げ、アンダーカットを取り付け穴３２に押し込む。フランジ１３の直径が取り付け穴３２よりも大きいため、フランジがホスト材料を下向きかつ半径方向内向きに変位させ、アンダーカット９に移す。この移された材料によって、ファスナーアセンブリー２６が確実にホスト部品３１に相互係合する。

以上の説明は、本発明の原理および考えられる実施態様のみを示すものである。さらに、当業者にとって多くの一部変更および改変が自明である以上、本発明は図示し、かつ記載してきた正確な構成および動作に限定されるものではない。即ち、妥当な一部変更および等価構成は実施可能であり、いずれも本発明の範囲内に包摂されるもので、この範囲は特許請求の範囲およびその合法的な等価範囲によってのみ規定されるものである。

６：側壁
７：軸線方向平面
８：ファスナー
９：周辺クリンチアンダーカット、アンダーカット
１０：中心軸線
１１：主本体、本体
１２：ホスト位置合わせ手段、位置合わせ手段
１３：フランジ
１３ａ：上面
１３ｂ：内周
１３ｃ：外周
１４：半径方向平面
１５：周辺リップ、リップ
１５ａ：外面、表面
１６：中心ボア、ボア
１７：底部端壁、横断端壁
１８：部品
１８ａ：上面
１９：ノブ
２１：プレスパンチ、パンチ
２２：面取り部
２３：アンビル
２４：半径方向空隙、空隙
２６：ファスナーアセンブリー、アセンブリー
３１：ホスト部品
３２：取り付け穴

Claims

上部、底部および中心垂直軸線を有する円筒形本体、
前記本体の前記上部にある開口から下向きに前記本体の前記底部にある横断端壁まで延在する軸線方向ボア、
前記本体の前記上部においてカウンターボアの前記開口を取り囲む半径方向フランジ、
前記ボア開口から上向きに延在する変形可能な周辺リップ、および
前記本体の前記端壁に設けた少なくとも一つの上向きに突出する変形可能なノブであって、前記リップと前記ノブとが同時に部品の対向端部に押し付けられ、変形した後に、前記リップと前記ノブとの間にこの部品を保持固定できるようにしたノブを有することを特徴とする部品保持ファスナー。
さらに、前記フランジの真下に設けられる前記本体の外側に設けた取り付け手段を有する請求項１に記載のファスナー。
前記リップの外面を上向き方向において内向きにテーパー化した請求項１に記載のファスナー。
前記取り付け手段が、ホスト部品からの材料の冷間流れを受け取る円形の周辺アンダーカットである請求項２に記載のファスナー。
さらに、前記本体の前記底部に位置合わせ手段を有する請求項４に記載のファスナー。
上部、底部および中心垂直軸線を有する円筒形本体、
前記本体の前記上部にある開口から下向きに前記本体の前記底部にあるカウンターボアの横断端壁まで延在する軸線方向カウンターボア、
前記本体の前記上部において前記カウンターボアの前記開口を取り囲む半径方向フランジ、
前記ボア開口から内向きに延在する変形可能な周辺リップ、および
前記本体の前記カウンターボアの端壁に設けた少なくとも一つの上向きに突出する変形可能なノブを有する保持体、および
前記リップと前記ノブとの間に保持固定される部品を有することを特徴とするアセンブリー。
前記保持体の対向端部がプレスされている間に、前記リップおよび前記ノブが前記部品の対向する上部側および底部側に押し付けられ、変形する請求項６に記載のアセンブリー。
前記部品が、リップがこの部品に押し付けられ、変形した後に、この部品の作用面が前記フランジおよび前記リップと同じ高さになるように、容積が周辺面取り部とほぼ等しい変形リップを受け取る周辺面取り部を有する請求項７に記載のアセンブリー。
前記部品が磁石である請求項８に記載のアセンブリー。
前記リップと前記ノブとの間への取り込みによってのみ前記保持体内に前記部品を保持固定する請求項７に記載のアセンブリー。
前記部品は、高さが前記円筒形本体の前記上部と同じである請求項１０に記載のアセンブリー。
さらに、前記本体の外側に設けられた取り付け手段を有する請求項１１に記載のアセンブリー。
前記取り付け手段を前記フランジの直下に設ける請求項１２に記載のアセンブリー。
さらに、前記保持体を取り付ける取り付け穴を備えたホスト部品を有する請求項１３に記載のアセンブリー。
前記取り付け手段が、ホスト部品からの材料の冷間流れを受け取り、保持体をホスト部品に機械的に相互係合する円形の周辺アンダーカットである請求項１４に記載のアセンブリー。
前記ホスト部品が金属製である請求項１５に記載のアセンブリー。
前記ホスト部品がアルミシートである請求項１６に記載のアセンブリー。
前記位置合わせ手段が、前記保持体本体の前記底部に少なくとも一つの空隙を有する請求項５に記載のファスナー。
前記位置合わせ手段が、前記保持体本体の少なくとも一つの外向き平行平面を有する請求項１８に記載のファスナー。
前記位置合わせ手段が、前記保持体の最底部において前記保持体の対向側部に設けられた２つの外向き平行平面を有する請求項１９に記載のファスナー。