JP5242509B2 - ホールプラグ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車の板状部材に形成された開口を閉塞するためのホールプラグに関する。

例えば、自動車のボディパネル等の板状部材には、組付け工程等において用いられる複数の開口が形成されている。これらの開口を閉塞するためのホールプラグとして、下記特許文献１には、板状部材（１）の開口（２）を覆う基部（５）を有する本体（３）と、熱軟化性樹脂からなる環状の溶融可能部材（４）とを備えた構成のものが開示されている。なお、括弧内の符号は、同特許文献１に記載された符号をそのまま引用している。
溶融可能部材（４）は、本体（３）の基部（５）と板状部材（１９）の開口縁部との間に配置され、加熱して溶融させることにより、これら本体（３）の基部（５）と板状部材（１９）の開口縁部との間をシール（密封）する。その後、溶融可能部材（４）は冷却されて固まり、本体（３）の基部（５）および板状部材（１９）の相互間に固着する。

さて、引用文献１のホールプラグは、溶融可能部材（４）の接着力を高めるために、同部材（４）に外側円筒部（１０）が形成してあり、加熱したときこの外側円筒部（１０）が溶けて、本体（３）における基部（５）の外周に広がり、十分な接着面積を確保する構成を備えている。

しかしながら、外側円筒部（１０）も溶融可能部材（４）の環状部（１１）と一体の環状に形成されているため、外側円筒部（１０）にも、樹脂成形時に金型内で溶融樹脂の流れが合流してウェルドラインが発生する。

ホールプラグの構成部品である熱軟化性樹脂からなる環状の溶融可能部材は、加熱溶融されたとき、ウェルドラインに沿って引けが生じ、当該部位の断面積が縮小してシール性能の低下を招き、ひいては当該部位が切断してしまいシール状態が損なわれるおそれがあった。かかる現象は、外側円筒部（１０）を有する特許文献１の溶融可能部材（４）であっても、当該外側円筒部（１０）にウェルドラインが発生する限り同様に発生のおそれがあった。

特開平２−２９３２７８号公報

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、熱軟化性樹脂からなる環状の溶融可能部材に生じたウェルドラインを原因とするシール性能の低下を防ぐことができるホールプラグの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、板状部材に設けられた開口を閉塞するためのホールプラグであって、
前記板状部材の開口を覆うカバーフランジ部を有するプラグ本体と、
前記板状部材と前記カバーフランジ部との間に配置される熱軟化性樹脂からなる環状の溶融可能部材とを備え、
前記溶融可能部材は、樹脂成形の際にウェルドラインが発生する部位の側縁から延出部を突き出し形成してあることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の記載を前提として、前記延出部は、前記溶融可能部材を加熱溶融した際に引張応力が生じる部位の側縁から突き出していることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の記載を前提として、前記板状部材に設けられた開口は長孔形状をしており、
前記溶融可能部材は、前記板状部材の開口周縁に沿って同部材の表面に配置され、当該開口周縁における長辺領域と対応する部位の側縁から、前記延出部が突き出していることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の記載を前提として、前記プラグ本体は、弾性的に撓み可能な樹脂成形品で、長孔形状をした前記開口に対応する長尺形状に形成され、且つその長辺が中央部を頂点として表面側に盛り上がった湾曲形状をしており、
前記溶融可能部材は、前記延出部が、前記プラグ本体の長辺中央部に対応する部位の側縁から突き出しており、
更に、前記プラグ本体の裏面には、前記板状部材の開口周縁における長辺領域と係合する係止部が形成してあることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項の記載を前提として、前記延出部は、前記環状をした溶融可能部材の内側縁から内側に向かって突き出していることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の記載を前提として、前記プラグ本体の裏面からは、前記板状部材の開口に差し込まれる挿入壁が突出形成してあり、前記係止部は前記挿入壁を切欠いて形成してあり、前記挿入壁には当該切欠き形成に伴い前記プラグ本体の裏面との境界部にスリットが形成され、
前記スリットと延出部は、当該延出部が前記スリットを貫通して前記溶融可能部材の内側へ突き出す配置関係としてあることを特徴とする。

上述した請求項１の発明によれば、溶融可能部材を加熱溶融した際に、ウェルドラインの発生部位に引けが生じても、当該部分に側縁から突き出した延出部が流れ込んだり、あるいは当該延出部がブリッジを形成して溶融可能部材の環状を保ち、シール性能を保持することができる。
ここで、環状をした溶融可能部材の側縁から突き出す延出部は、同部材を樹脂成形する際に溶融樹脂が流動する環状の流路から外れているため溶融樹脂の合流がなく、したがって延出部にウェルドラインは発生しない。このため、延出部には、ウェルドラインに起因する引けは生じない。

請求項２の発明によれば、溶融可能部材を加熱溶融した際に生じる引張応力により、延出部が同部材の環状部分に引き込まれる。このため、溶融時の引けによりウェルドラインの発生部位に形成される隙間は、延出部から引き込まれてきた溶融樹脂によって埋められる。よって、溶融可能部材は環状を保ち、シール性能を保持することができる。

請求項３の発明によれば、板状部材に設けられた長孔形状の開口に対応して溶融可能部材も開口の周縁に沿った形状となる。そのような形状をした溶融可能部材は、開口周縁における長辺領域と対応する部位に、加熱溶融したとき引張応力が生じる。そこで、溶融可能部材は、当該開口周縁における長尺領域と対応する部位の側縁から、前記延出部を突き出し形成することで、請求項２の発明と同様に溶融可能部材の環状を保ち、シール性能を保持することができる。

請求項４の発明によれば、プラグ本体を、長辺が中央部を頂点として表面側に盛り上がった湾曲形状に形成することで、係止部が開口周縁の長辺領域に係合したとき、プラグ本体の弾性撓みに伴い両端部が板状部材の開口縁部に押し付けられて当該両端部の板状部材に対する密着性を高めることができる。プラグ本体の長辺中間部分は、係止部が板状部材の開口周縁に係合し、且つ長辺中央部に対応する部位に延出部が突出しているので、熱溶融時の接着性が高められており、板状部材に対する浮き上がりが規制されて密着性を保持することができる。

請求項５の発明によれば、溶融可能部材の内側縁から内側に向かって延出部を突き出すことで、プラグ本体から延出部が露出せず、良好な外観を形成するとともに、加熱溶融前の仮止め状態において、溶融可能部材の延出部と周囲の部品・構造との干渉を回避することができる。

請求項６の発明によれば、プラグ本体の裏面から挿入壁を突出形成し、この挿入壁を板状部材の開口に差し込むことで、加熱溶融前の仮止め状態におけるガタツキを抑制できる。しかも、挿入壁を切欠いて係止部を形成する際にできるスリットを、溶融可能部材の延出部に対応する配置関係とすることで、延出部をスリットを貫通して内側へ突き出すことができるので、各構成要素が効率的に機能するコンパクトな構成を実現できる。

本発明によれば、溶融可能部材を加熱溶融した際に、ウェルドラインの発生部位に引けが生じても、当該部分に側縁から突き出した延出部が流れ込んだり、あるいは当該延出部がブリッジを形成して溶融可能部材の環状を保ち、シール性能を保持することができる。

本発明の実施形態に係るホールプラグが装着される板状部材の構成例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面正面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るホールプラグの分解した状態を示す一部断面正面図、（ｂ）は同ホールプラグを板状部材に装着した状態を示す一部断面正面図である。 本発明の実施形態に係るホールプラグの組付け状態を示す図で、（ａ）は一部断面正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は一部断面側面図である。 本発明の実施形態に係るホールプラグのプラグ本体を示す図で、（ａ）は一部断面正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は一部断面側面図である。 本発明の実施形態に係るホールプラグの溶融可能部材を示す図で、（ａ）は底面面、（ｂ）はＸ部の拡大図、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図である。 溶融可能部材におけるウェルドラインの発生部位が加熱溶融した後の状態例を示す図である。 本発明の他の構成例を示す図で、（ａ）は溶融可能部材の底面図、（ｂ）はホールプラグの組付け状態を示す底面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は溶融可能部材を取り除いた状態でのＢ−Ｂ線断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
ホールプラグ１０は、例えば、図１に示すように、自動車のボディパネル等の板状部材１に形成された開口２を閉塞するために用いられるもので、図２及び図３に示すように、プラグ本体２０と、該プラグ本体２０のカバーフランジ部２１に装着される溶融可能部材３０とを備えている。
本実施形態のホールプラグ１０は、図１（ａ）に示すように、長孔形状をした開口２を有する板状部材１に対して、その開口２を閉塞する構成となっている。板状部材１の開口２は、具体的には両端縁部２ａが円弧状に湾曲しており、各両端縁部２ａを直線状の長辺２ｂで結んだ形状となっている。

プラグ本体２０は、焼付け塗装工程を考慮して耐熱性の高い材質のものが用いられ、この実施形態では、後述する溶融可能部材３０の融解温度よりも高い融解温度とされた樹脂材料で形成されている。
このプラグ本体２０は、図１に示したような板状部材１の開口２を覆うべく、外周縁が当該開口２の外側に配置される外形をした板状のカバーフランジ部２１を有している（図４参照）。このカバーフランジ部２１の裏面からは、開口２に差し込まれる挿入壁２２が突出形成されている。挿入壁２２は、図４（ｂ）に示すように、開口２の周縁に沿った環状に形成され、開口２の周縁に対して僅かなクリアランスを有しており、当該開口２に板状部材１の表面側から差し込まれる構成となっている。すなわち、挿入壁２２は、開口２の周縁に対応して両端縁部２２ａが円弧状に湾曲しており、各両端縁部２２ａを直線状の長辺２２ｂで結んだ形状となっている。

挿入壁２２には、長辺２２ｂの複数箇所（図４では６箇所）に、係止部２３が形成してある。これら係止部２３は、挿入壁２２を切り欠いて弾力的に撓み可能な片持ち形状に形成されており、外側面に外方へ突き出す係止爪が形成されている。これら係止部２３は、図２（ｂ）に示すように、板状部材１の開口２の周縁に裏面側から係合して、プラグ本体２０の開口２からの抜けを阻止する。

ここで、プラグ本体２０は、図２（ａ）および図４に示すカバーフランジ部２１の長辺２１ｂが、中央部２１ａを頂点として表面側に盛り上がった湾曲形状に形成されている。なお、その曲率は僅かであるため、図面には湾曲形状が明確に描かれてはいない。
このような湾曲形状とすることで、プラグ本体２０を板状部材１に押し付けた際の弾性撓みに伴い、挿入壁２２の両端縁部２２ａが板状部材１における開口２の縁部に押し付けられて、当該両端部２２ａの板状部材１に対する密着性を高めることができる。
カバーフランジ部２１における長辺２１ｂの中間部分は、係止部２３が板状部材１における開口２の周縁に係合するので、板状部材１に対する浮き上がりが規制されて、密着性が保持される。

カバーフランジ部２１の裏面には、挿入壁２２の外周に溶融可能部材３０を嵌め込むための凹溝２４が形成してある（図２（ａ）、図４参照）。後述する溶融可能部材３０は、底面が僅かに露出した状態でこの凹溝２４に嵌め込まれる。

次に、溶融可能部材３０について説明する。
溶融可能部材３０は、いわゆるホットメルト接着剤と同様の材質からなり、加熱溶融した後、冷却固化したときに接着力が発現するものである。その材質としては、熱を加えると軟化し冷却すると固化する熱可塑性樹脂を主成分として、それに接着性樹脂等を添加したものからなる。

溶融可能部材３０は、その融解温度が６０〜１００℃としたものが好ましく用いられる。なお、融解温度が６０℃よりも小さい場合は、夏場等の気温が高いときに、再融解する虞れがあるので好ましくなく、一方、融解温度が１００℃よりも大きい場合には、焼付け塗装時の温度を高く設定しなければならず、製造コストが増大する結果となるので好ましくない。

溶融可能部材３０は、図５（ａ）に示すように、長尺な環状に形成されており、その具体的な輪郭は、板状部材１の開口２の周縁に沿ってその外側に配置される形状となっている。この溶融可能部材３０は、上述の樹脂材料を用いた金型成形によって製作される。

さて、環状に成形される溶融可能部材３０は、金型内に流し込まれた樹脂材料の合流箇所が存在する。例えば、樹脂材料を金型内に流し込むゲート（入口）を１箇所に設けた場合は、ゲートから流し込まれた樹脂材料が、環状の金型キャビティ内を２方向に進み、ゲートと対向する位置（１箇所）で合流することになる。また、ゲート（入口）を対向する２箇所に設けた場合は、各ゲートから流し込まれた樹脂材料が、対向する２箇所のゲートを結ぶ直線に直交し、且つ環状の中心を通る直線上に位置する環状金型キャビティ内の２箇所で合流することになる。
この合流部分には、ウェルドラインと称する線状痕が発生する。このウェルドラインの発生部位は、他の部位よりも樹脂材料の結合状態が弱いことが知られている。

また、長尺な環状をした溶融可能部材３０は、加熱溶融した際、長辺３０ａの領域に引張応力を生じることが、経験的に解っている。このため、長辺３０ａの領域にウェルドラインが発生した場合、溶融可能部材３０を加熱溶融した際、図６（ａ）に示すように、引張応力による引けが生じて溶融可能部材３０がウェルドラインから破断してしまうおそれがあった。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、長尺な環状をした溶融可能部材３０の長辺３０ａ部分にウェルドライン３１が発生することを前提として、ウェルドライン３１が発生する部位の外側縁から外方向に延出部３２を突き出し形成してある。この延出部３２を形作る金型のキャビティ部分は、樹脂材料が環状に流動する軌道から外れているため、当該キャビティ部分で樹脂材料が合流することはなく（当該キャビティ部分には樹脂材料が流れ込む）、したがって延出部３２にウェルドライン３１は発生しない。
延出部３２は、任意の形状・寸法に形成することができる。図５に示す延出部３２は、矩形状に形成してあり、さらにプラグ本体２０におけるカバーフランジ部２１の裏面に形成した凹溝２４から露出する厚さ領域のみに形成してある（図３（ｃ）参照）。

次に、本実施形態に係るホールプラグ１０の作用について説明する。
ホールプラグ１０は、図２（ａ）に示すように、プラグ本体２０におけるカバーフランジ部２１の裏面に形成した凹溝２４に、溶融可能部材３０を嵌め込んだ状態で、板状部材１の開口２にプラグ本体２０の挿入壁２２が差し込まれ、係止部２３を開口２の周縁に係止することで仮止めされる（図２（ｂ）参照）。

このようにホールプラグ１０が開口２に仮止めされた状態で、板状部材１は塗装炉等の加熱室へと運ばれ、溶融可能部材３０が溶融する温度まで加熱される。これにより溶融可能部材３０が溶融して、プラグ本体２０におけるカバーフランジ部２１の裏面（詳しくは、凹溝２４の内壁）、および板状部材１における開口２の周縁部の双方に密着する。そして、その後の冷却工程を経て、溶融可能部材３０が固まり、プラグ本体２０と板状部材１との間がシールされる。

本実施形態のホールプラグ１０は、ウェルドライン３１が発生する部位の外側縁から外方向に延出部３２を突き出し形成してあるため、溶融可能部材３０を加熱溶融した際に、ウェルドライン３１の発生部位に引けが生じても、例えば、図６（ｂ）に示すように、延出部３２がブリッジ３３を形成したり、同図（ｃ）に示すように、引けを生じた部分３４に延出部３２が流れ込んだりして、溶融可能部材３０の環状を保ち、シール性能を保持することができる。
なお、溶融可能部材３０の環状を保つ形態は状況に応じて変化するものであり、図６（ｂ）（ｃ）は本発明者が観察した形態を例示したに過ぎない。

図７は、本発明に係るホールプラグ１０の他の構成例を示す図である。
同図に示すホールプラグ１０は、環状をした溶融可能部材３０の内側縁から内側に向かって延出部３２を突き出し形成してある（同図（ａ）参照）。また、係止部２３は、同図（ｄ）に示すように、挿入壁２２を切欠いて形成し、この切欠き形成に伴いカバーフランジ部２１の裏面との境界部にスリット２３ａを形成してある。このスリット形成位置は、溶融可能部材３０の延出部３２の配置位置に合わせてある（同図（ｂ）参照）。

このように構成すれば、溶融可能部材３０の延出部３２をスリット２３ａに差し込んで、内側に突き出し配置することができる（同図（ｃ）参照）。これにより、加熱溶融前の仮止め状態における溶融可能部材３０のガタツキを抑制することができる。
しかも、挿入壁２２を切欠いて係止部２３を形成する際にできるスリット２３ａを、溶融可能部材３０の延出部３２に対応する配置関係とすることで、延出部３２をスリットを貫通して内側へ突き出すことができるので、各構成要素が効率的に機能するコンパクトな構成を実現できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、板状部材１に設けられた長孔形状の開口２に合わせて、長尺にホールプラグ１０を形成したが、円形など各種形状をした開口に対応してホールプラグは形成することができる。
延出部の形成部位は、溶融可能部材を加熱溶融した際に引張応力が生じる部位の側縁から突き出すことが効果的ではあるが、ウェルドラインが発生する部位の側縁であればこれに限定されるものではない。

１：板状部材、２：開口、２ａ：両端縁部、２ｂ：長辺、
１０：ホールプラグ、
２０：プラグ本体、２１：カバーフランジ部、２１ａ：中央部、２１ｂ：長辺、２２：挿入壁、２２ａ：両端縁部、２２ｂ：長辺、２３：係止部、２３ａ：スリット、２４：凹溝、
３０：溶融可能部材、３０ａ：長辺、３１：ウェルドライン、３２：延出部、３３：ブリッジ、３４：引けを生じた部分

Claims (6)

1. 板状部材に設けられた開口を閉塞するためのホールプラグであって、
   前記板状部材の開口を覆うカバーフランジ部を有するプラグ本体と、
   前記板状部材と前記カバーフランジ部との間に配置される熱軟化性樹脂からなる環状の溶融可能部材とを備え、
   前記溶融可能部材は、樹脂成形の際にウェルドラインが発生する部位の側縁から延出部を突き出し形成してあることを特徴とするホールプラグ。
2. 前記延出部は、前記溶融可能部材を加熱溶融した際に引張応力が生じる部位の側縁から突き出していることを特徴とする請求項１のホールプラグ。
3. 前記板状部材に設けられた開口は長孔形状をしており、
   前記溶融可能部材は、前記板状部材の開口周縁に沿って同部材の表面に配置され、当該開口周縁における長辺領域と対応する部位の側縁から、前記延出部が突き出していることを特徴とする請求項２のホールプラグ。
4. 前記プラグ本体は、弾性的に撓み可能な樹脂成形品で、長孔形状をした前記開口に対応する長尺形状に形成され、且つその長辺が中央部を頂点として表面側に盛り上がった湾曲形状をしており、
   前記溶融可能部材は、前記延出部が、前記プラグ本体の長辺中央部に対応する部位の側縁から突き出しており、
   更に、前記プラグ本体の裏面には、前記板状部材の開口周縁における長辺領域と係合する係止部が形成してあることを特徴とする請求項３のホールプラグ。
5. 前記延出部は、前記環状をした溶融可能部材の内側縁から内側に向かって突き出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のホールプラグ。
6. 前記プラグ本体の裏面からは、前記板状部材の開口に差し込まれる挿入壁が突出形成してあり、前記係止部は前記挿入壁を切欠いて形成してあり、前記挿入壁には当該切欠き形成に伴い前記プラグ本体の裏面との境界部にスリットが形成され、
   前記スリットと延出部は、当該延出部が前記スリットを貫通して前記溶融可能部材の内側へ突き出す配置関係としてあることを特徴とする請求項５のホールプラグ。

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