JP4305670B2 - 吸盤 - Google Patents

Description

本発明は吸盤に関する。

吸盤は種々の物品を被吸着面に取り付ける際に用いられている。
一方、吸盤の吸着面を被吸着面に吸着させる場合、例えば、被吸着面が自動車のダッシュボードにみられるようなこまかな凹凸面あるいはざらざらな面であると、吸着面と被吸着面との密着性を維持できず、吸着面と被吸着面との間に隙間が形成されてしまう。その結果、この隙間から空気が吸着面に侵入してしまい、吸盤による吸着性を確保することが難しい。
そこで、硬質ゴムや硬質合成樹脂製の硬質材により形成した吸盤本体の内周面に、軟質ゴム若しくは軟質合成樹脂製の軟質材を重合配置し、その軟質材を吸着面とした吸盤が提案されている（特許文献１参照）。
実開昭５９−１６６０１５号公報

しかしながら、上述の軟質材を用いた吸盤でも、被吸着面がこまかな凹凸面あるいはざらざらな面であると、吸着面と被吸着面との密着性を維持できず、吸盤の吸着性を確保する上で限界があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、被吸着面がこまかな凹凸面あるいはざらざらな面などであった場合でも、見栄えを損なうことなく、また、コストダウンを図りつつ吸着性を確保する上で有利な吸盤を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、吸着面を有する吸盤であって、前記吸盤は、弾性変形可能な材料からなり取り付け面が形成された円盤状の吸盤本体を備え、前記取り付け面に該取り付け面を覆うようにゲルからなるゲル層が接合され、前記吸着面は前記ゲル層の表面で形成され、前記ゲル層は、前記吸着面の中央を構成する中央部と、前記吸着面の外周を構成する外周部とでは、前記外周部の厚さが前記中央部の厚さよりも大きい寸法で形成され、前記中央部と前記外周部との間は、前記中央部の外周に続き前記外周部に近づくにつれその肉厚が次第に大きくなる環板状の傾斜部で接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、中央部のゲル層の厚さよりも外周部のゲル層の厚さが大きな寸法で形成されているので、吸着面を被吸着面に吸着させた場合、外周部のゲル層が中央部のゲル層よりも大きく引き延ばされてその厚みが減少したとしても、外周部のゲル層の硬度は低い値に維持され、例えば、中央部のゲル層と同程度に維持され、吸着面と被吸着面との密着性が維持される。
そのため、ゲル層の厚さを必要最小限に抑えつつ、また、必要最低限の量のゲルを用いることで、吸盤の吸着面の被吸着面に対する吸着性を確保することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
以下では、車載機器であるカーナビゲーションシステムのディスプレイが、本発明に係る吸盤２２を用いた吸盤装置２０によりダッシュボードやフロントガラスなどに取り付けられる場合について説明する。
図１はカーナビゲーションシステムのディスプレイが吸盤装置２０によりダッシュボードやフロントガラスに取り付けられた状態の側面図、図２は図１の断面図である。
図１、図２に示すように、カーナビゲーションシステムのディスプレイ１０のフレーム１２の背面にホルダー１４が突設され、ホルダー１４の後部に吸盤装置２０が設けられ、吸盤装置２０は、ダッシュボードやフロントガラスなどの被吸着面２に取着されている。
被吸着面２は、ダッシュボードの場合には、水平面ではなく車室側に傾いており、かつ、緩やかな曲面で形成され、その表面は皮シボ面として形成され、こまかな凹凸面あるいはざらざらな面で形成されており、フロントガラスの場合には、滑らかな曲面で形成されている。

図３は吸盤装置２０が被吸着面２に取着される前の状態を示す説明図、図４は吸盤装置２０が被吸着面２に取着された状態を示す説明図、図５は吸盤２２の平面図、図６は吸盤２２の断面図である。
吸盤装置２０は、本発明に係る吸盤２２と、軸状部材２４と、フレーム２６と、弾性体２８と、クッション材３０とを含んで構成されている。

図３、図５に示すように、吸盤２２は、厚さ方向の一方の面に吸着面３２が形成され厚さ方向の他方の面が背面３４とされている。

図３に示すように、軸状部材２４は、吸盤２２の背面３４の中央に連結され背面３４の中央から突設されている。
軸状部材２４は、吸盤２２の背面３４中央に連結される基部２４０２と、基部２４０２よりも小さい直径で基部２４０２から突出する軸部２４０４と、軸部２４０４の先端に軸部２４０４よりも大きい外径で形成された端面壁部２４０６と、端面壁部２４０６の外周から垂設され端面壁２４０６寄りの軸部部分に臨む内筒部２４０８とを備えている。
端面壁部２４０６と内筒部２４０８とは一体に形成されてそれら端面壁部２４０６と内筒部２４０８とによりキャップ４０が構成され、キャップ４０はねじ４２およびねじ孔４４を介して軸部２４０４に着脱可能に取り付けられている。
軸状部材２４は、例えば、合成樹脂製である。

フレーム２６は、軸状部材２４に、軸状部材２４の長手方向に移動可能に結合され物品取り付け用の取り付け部４６が設けられている。
フレーム２６は、内筒部２４０８の外周面に内筒部２４０８の軸方向に移動可能に結合される外筒部２６０２と、基部２４０２と内筒部２４０８との間における軸部２４０４部分に臨むように外筒部２６０２の内周面に環状に突設されその中心に軸部２４０４の外径よりも大きくかつ内筒部２４０８の内周面よりも小さい内径の孔２６０４が形成されたつば部２６０６と、外筒部２６０２の長手方向の一端から環板状に広がり吸盤本体３６の背面３４を覆う環板部２６０８と、外筒部２６０２の長手方向の他端から突設された取り付け片２６１０とを備えている。本実施の形態では、取り付け片２６１０によって取り付け部４６が構成されている。
フレーム２６は、例えば、合成樹脂製である。

図１に示すように、ホルダー１４とフレーム２６は、取り付け片２６１０に挿通した軸２６１２により該軸２６１２の周りに回転調節可能に結合されている。さらに、ホルダー１４がディスプレイ１０を支持する部分と、取り付け片２６１０に結合された部分とは、ボールジョイント２６１４を介して回転可能かつ揺動可能に結合されている。したがって、本実施の形態では、取り付け部４６に取り付けられる物品は、カーナビゲーションシステムのディスプレイ１０である。

図３に示すように、弾性体２８は、軸状部材２４とフレーム２６との間に設けられフレーム２６を吸着面３２方向に付勢している。
弾性体２８は、本実施の形態では、コイルスプリングにより形成されている。なお、弾性体２８はフレーム２６を吸着面３２方向に付勢するものであればよく、ゴムやソリッドなダンパなども使用可能である。
弾性体２８は、軸部２４０４の外側かつ内筒部２４０８の内側で端面壁部２４０６とつば部２６０６との間にわたって設けられている。

図３に示すように、クッション材３０は、フレーム２６に設けられ吸盤２２の背面３４あるいは吸着面３２が吸着する被吸着面２に接触し被吸着面２に対して離間接近する方向におけるフレーム２６の位置決めを行なうものである。
クッション材３０は環板部２６０８が吸盤２２の背面３４に臨む面に環状の帯状に延在して設けられ、吸盤２２の背面３４の外周寄りの箇所に接触するように設けられている。
クッション材３０は、衝撃を吸収し弾性を有する材料で形成されている。このような材料として、例えば、ウレタンフォームが使用可能であり、例えば、市販品である株式会社イノアックコーポレーションの商品名「ＰＯＲＯＮ」が使用可能である。

次に、吸盤装置２０の被吸着面２への吸着について説明する。
まず、図３に示すように、吸盤装置２０の吸盤２２の吸着面３２を被吸着面２に臨ませ、吸着面３２の外周部を被吸着面２に当て付ける。この状態で、吸着面３２と被吸着面２との間には空気が介在した空間が形成されている。
次に、軸状部材２４の端面壁部２４０６を吸着面２方向に押圧すると、図４に示すように、吸盤２２の中央部分が被吸着面２に近接する方向に変形し、吸着面３２の全域が被吸着面２に密着し、前記空間に介在した空気が吸着面３２と被吸着面２との間から排出され、吸着面３２と被吸着面２との間がほぼ真空状態となり、吸盤２２が被吸着面２に吸着され、これにより吸盤装置２０が非吸着面２に取り付けられる。
この際、弾性体２８により被吸着面２方向に付勢されているフレーム２６の環板部２６０８がクッション材３０に接触することで、フレーム２６は被吸着面２に対して離間接近する方向における位置が決定され、その状態で、フレーム２６のつば部２６０４と、軸状部材２４の内筒部２４０８とが距離ΔＬ分離間している。すなわち、振動や衝撃によってフレーム２６と軸状部材２４とが互いに近づく方向に変位しても距離ΔＬ分の余裕が確保されている。

吸盤装置２０が上述のように構成されていると次のような利点がある。
吸盤装置２０が被吸着面２に取り付けられることにより、被吸着面２に伝達された車両の振動や衝撃は、吸盤２２、軸状部材２４、弾性体２８、フレーム２６、取り付け部４６という第１の経路でホルダー１４およびディスプレイ１０に伝達され、また、吸盤２２、クッション材３０、フレーム２６、取り付け部４６という第２の経路でホルダー１４およびディスプレイ１０に伝達される。
その際、前記振動や衝撃は何れの経路においても弾性体２８やクッション材３０によって吸収、緩和されるため、ディスプレイ１０に伝達される車両の振動や衝撃が効果的に抑制される。
したがって、ディスプレイ１０の振動や衝撃が抑制されることで、ディスプレイ１０の耐久性を高める上で有利となり、また、画面の振れが抑制されるため、ディスプレイ１０を視認しやすく、カーナビゲーションシステムの使い勝手の向上を図る上で有利となる。
また、ディスプレイ１０がタッチパネルスイッチを有している場合には、画面の振れが抑制されるため、それらスイッチの操作性を確保する上で有利となる。
特に、吸盤装置２０に取り付けられている物品が、実施の形態のディスプレイ１０のように精密な電子部品を用いた電子機器である場合は、それら電子部品の寿命劣化を抑制する上で有利となる。

また、図４に示すように、吸盤装置２０において、クッション材３０が吸盤２２の背面３４の外周寄りの箇所に接触することでそれら外周寄りの箇所が被吸着面２方向に付勢されている。そのため、被吸着面２が緩やかな曲面を呈している場合、クッション材３０により吸盤２２の背面３４の外周寄りの箇所が被吸着面２の曲面に追従して押し付けられるため、吸着面３２の被吸着面２に対する密着性を高める上で有利となる。
したがって、吸盤２２を緩やかな曲面を呈する被吸着面２に確実に吸着させることができ、吸盤装置２０で支持されるディスプレイ１０のような物品を被吸着面２に確実に取り付ける上で有利となる。

次に、吸盤２２について詳細に説明する。
図３、図５に示すように、吸盤２２は、吸着面３２が形成された円盤状の吸盤本体３６を備えており、吸盤本体３６の背面３４の中央から吸盤軸部３８が突設され、この吸盤軸部３８には軸状部材２４の基部２４０２が連結されている。
また、吸盤本体３６の外縁に取り外し操作用の片体３９が突設されている。
吸盤本体３６は、弾性を有する合成樹脂材料など、例えば、ウレタン系やスチレン系、シリコン樹脂系など、従来の吸盤に用いられている従来公知の様々な材料が使用可能である。

本実施の形態では、図３に示すように、背面３４と反対に位置する吸盤２２の面に凹状の取り付け面２２１０が形成され、取り付け面２２１０に該取り付け面２２１０を覆うようにゲルからなるゲル層４８が接合され、吸着面３２はこのゲル層４８の表面で凹状に形成されている。
このようなゲルとして、ポリエチレン系、スチレン系、シリコン樹脂系などの合成樹脂系のゲルが使用可能であり、ポリエチレン系のゲルとして、例えば、市販品である株式会社コスモ計器の商品名「コスモゲル」を使用可能である。スチレン系のゲルとして、例えば、市販品である株式会社イノアックコーポレーションの商品名「ＮＡＧＦＬＥＸ」を使用可能である。シリコン系のゲルとして、例えば、市販品である株式会社ジェルテックの商品名「αＧＥＬ」（アルファゲル）を使用可能である。
また、取り付け面２２１０へのゲル層４８の接合は、二色成形や接着剤による接合などの方法が採用可能である。

図６に示すように、吸盤２２のゲル層４８は、吸着面３２の中央を構成する中央部５０と、吸着面３２の外周を構成する外周部５４とでは、外周部５４の厚さが中央部５０の厚さよりも大きい寸法で形成されている。
中央部５０は均一の厚さで形成され、外周部５４も均一の厚さで形成されている。ここで均一の厚さとは、成形上の誤差や精度誤差などから多少のばらつきを含んだほぼ均一の厚さであり、実質的に均一の厚さである。
本実施の形態では、中央部５０と外周部５４との間は、中央部５０の外周に続き外周部５４に近づくにつれその肉厚が次第に大きくなる環板状の傾斜部５２で接続されている。
中央部５０は、傾斜部５２の内周部分と同じ厚さで形成され、外周部５４は、傾斜部５２の外周部分と同じ厚さで形成されている。
本例では、中央部５０の直径Ｄ１が１０ｍｍ、外周部５４の直径Ｄ２が７０ｍｍ、中央部５０のゲル層４８の厚さｄ１が１ｍｍ、外周部５４のゲル層４８の厚さｄ２が２ｍｍである。

このような吸盤２２によれば、吸盤２２の吸着面３２がゲル層４８で形成されているので、被吸着面２が皮シボ面として形成され、こまかな凹凸面あるいはざらざらな面であっても、吸着面３２は凹凸に追従して変形し、凹凸面との間に隙間を介在させずに凹凸面やざらざらな面に吸着面３２を密着でき、吸盤２２を凹凸面やざらざらな面に確実に吸着させることができ、ディスプレイ１０のような物品を、ダッシュボードパネルの皮シボ面などの被吸着面２に確実に取り付ける上で有利となることは無論のこと次の効果を奏する。

図７に、均一の厚さのゲル層４８を有する吸盤２２を被吸着面に吸着させた状態の吸着面３２の半径方向における硬度分布を示す。
吸着面３２を被吸着面２に密着させると、ゲル層４８は、外周に至るにつれて大きく引き延ばされ、したがって、外周に至るにつれてその厚みが減少し、その結果、図７に示すように、外周に至るにつれてゲル層４８の硬度が高くなり、吸着面３２の被吸着面２に対する密着性が低下する。
一方、吸盤装置２０を用いてディスプレイ１０のような物品を被吸着面２に取り付ける場合、密着性を確保するためゲル層４８の厚さを均一の値で大きく確保したのでは、吸盤２２の吸着面３２部分の厚さが大きくなり、吸盤装置２０の見栄えが悪く、また、ゲルを多く使うことからコストダウンを図る上でも不利がある。
これに対して、本実施の形態では、中央部５０のゲル層４８の厚さよりも外周部５４のゲル層４８の厚さが大きな寸法で形成されているので、吸着面３２を被吸着面２に吸着させた場合、外周部５４のゲル層４８が中央部５０のゲル層４８よりも大きく引き延ばされてその厚みが減少したとしても、外周部５４のゲル層４８の硬度は低い値に維持され、例えば、中央部５０のゲル層４８と同程度に維持される。
そのため、吸盤２２の吸着面３２部分の厚さを必要最小限に抑えつつ、また、必要最低限の量のゲルを用いることで、被吸着面２に対する吸着面３２の吸着性を確保でき、したがって、吸盤装置２０の見栄えを損なうことなく、また、コストダウンを図りつつ吸着面３２の吸着性を確保することが可能となる。
特に本実施の形態では、中央部５０と外周部５４とが外周部５４に近づくにつれその肉厚が次第に大きくなる環板状の傾斜部５２で接続されているため、傾斜部５２のゲル層４８における硬度の上昇も効果的に防止され、したがって、傾斜部５２のゲル層４８による被吸着面２に対する密着性の低下も防止されるので、吸盤２２の吸着面３２の被吸着面２に対する吸着性を確保する上でより有利となっている。

次に、本実施の形態の吸盤２２と、ゲル層４８の厚さが中央部５０の厚さと同一の値で均一に形成された比較例の吸盤との吸着性を比較した実験の結果について説明する。
吸盤の吸着性は、吸盤による非吸着面に対する吸着が維持されている時間によって評価した。
本実施の形態の吸盤２２と比較例の吸盤をそれぞれ１０個ずつ用意し、吸盤を同一の被吸着面である皮シボ面に吸着させてから、吸盤が皮シボ面から脱落するまでに経過した時間を吸着維持時間Ｔとして測定した。
実験結果は以下のとおりである。
本実施の形態の吸盤２０では、吸着維持時間Ｔが６０日以上であった。
比較例の吸盤では、吸着維持時間Ｔが１５日乃至３０日であった。
以上の実験結果から明らかなように、本実施の形態の吸盤２２によれば、比較例に対して吸着性の向上が顕著である。

なお、実施の形態では、吸盤２２を、車載機器を取り付けるための吸盤装置２０に適用した場合について説明したが、吸盤装置２０は、実施の形態に限定されず従来の様々な構造が適用可能であり、吸盤２２の用途は車載機器の取り付け用に限定されず、様々な物品に適用可能である。

カーナビゲーションシステムのディスプレイが本発明に係る吸盤を用いた吸盤装置によりダッシュボードやフロントガラスに取り付けられた状態の側面図である。 図１の断面図である。 吸盤装置２０が被吸着面２に取着される前の状態を示す説明図である。 吸盤装置２０が被吸着面２に取着された状態を示す説明図である。 吸盤２２の平面図である。 吸盤２２の断面図である。 均一の厚さのゲル層４８を有する吸盤２２を被吸着面に吸着させた状態の吸着面３２の半径方向における硬度分布図である。

符号の説明

２２……吸盤、２２１０……取り付け面、３２……吸着面、３６……吸盤本体、４８……ゲル層、５０……中央部、５２……傾斜部、５４……外周部。

Claims (7)

1. 吸着面を有する吸盤であって、
   前記吸盤は、弾性変形可能な材料からなり取り付け面が形成された円盤状の吸盤本体を備え、
   前記取り付け面に該取り付け面を覆うようにゲルからなるゲル層が接合され、
   前記吸着面は前記ゲル層の表面で形成され、
   前記ゲル層は、前記吸着面の中央を構成する中央部と、前記吸着面の外周を構成する外周部とでは、前記外周部の厚さが前記中央部の厚さよりも大きい寸法で形成され、
   前記中央部と前記外周部との間は、前記中央部の外周に続き前記外周部に近づくにつれその肉厚が次第に大きくなる環板状の傾斜部で接続されている、
   ことを特徴とする吸盤。
2. 前記中央部は均一の厚さで形成され、前記外周部も均一の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。
3. 前記中央部は、前記傾斜部の内周部分と同じ厚さで形成され、前記外周部は、前記傾斜部の外周部分と同じ厚さで形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。
4. 前記取り付け面は、前記吸盤本体の厚さ方向の一方の面に形成され、前記吸盤本体の厚さ方向の他方の面は背面とされ、前記吸盤本体の背面中央に吸盤軸部が突設されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。
5. 前記吸盤本体は、弾性を有する合成樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。
6. 前記取り付け面は凹状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。
7. 前記吸着面は凹状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸盤。

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