JP5900893B2

JP5900893B2 - 係止具

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Publication number: JP5900893B2
Application number: JP2013236413A
Authority: JP
Inventors: 勝三鎌田
Original assignee: AKUSESU CORPORATION
Current assignee: AKUSESU CORPORATION
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: JP2015096739A

Description

本発明は、二つの部材を着脱自在に係止する係止具に関する。

従来より、二つの部材を着脱自在に係止するための係止具が用いられている。このような係止具としては、例えば、図１１に示す形態のものが広く用いられている。この係止具は、第１部材に設けられる係止部材１０２と、第２部材に設けられる被係止部材１０４とを備える。係止部材１０２は、係止本体部１０６と係止爪部１０８とを有し、被係止部材１０４は、係止爪部１０８が係止する被係止部１１０を有する。また、係止爪部１０８の係止面１１２は、係止本体部１０６から垂直に伸びる平面状に形成され、被係止部１１０の被係止面１１４は、係止面１１２と平行な平面状に形成されている。

係止部材１０２が被係止部材１０４に対して矢印１１８で示す方向へ相対的に移動すると、係止部材１０２の係止爪部１０８が被係止部材１０４の被係止部１１０を乗り越えて、係止爪部１０８の係止面１１２が被係止部１１０の被係止面１１４に係止され、係止面１１２と被係止面１１４とは面接触する。一方、係止部材１０２が被係止部材１０４に対して矢印１１６で示す方向に移動すると、係止部材１０２の係止本体部１０６及び係止爪部１０８が、図１１において右方に弾性変形し、係止爪部１０８が被係止部１１０から離脱して、係止部材１０２と被係止部材１０４の係止状態が解除される。

また、特許文献１には、図１２に示す係止具が開示されている。この係止具はファスナーに適用されるものであって、ベース部材１２０にフック状片１２２が一体的に設けられている。フック状片１２２は、ベース部材１２０から起立する起立部１２４と、起立部１２４の先端部に設けられた湾曲部１２６とを有する。起立部１２４の片側面には第１補強リブ１２８が設けられ、その他側面には第２補強リブ１３０が設けられ、第１補強リブ１２８の高さは第２補強リブの高さよりも高くなっている。このように構成することによって、ループ状部材１３２を矢印１３４で示す方向に移動させたときに、フック状片１２２が図１２（ｃ）で示すように弾性変形し、ループ状片１３２がフック状片１２２の湾曲部１２６から離脱する。

特開第平８−２２８８１１号公報

しかしながら、図１１に示す従来の係止具では、係止爪部１０８を被係止部１１０から離脱させるときに、係止本体部１０６と係止爪部１０８との接続部、即ち領域Ｓ１に応力集中が生じ、係止及び離脱を繰り返すと係止爪部１０８が破損し易くなる。

一方、図１２に示す係止具においては、ループ状片１３２がフック状片１２２の湾曲部１２６から離脱する際、フック状片１２２の領域２（第１補強リブ１２８の先端部付近の領域）と領域３（補強リブ１３０の先端部付近の領域）とにおいて応力集中が生じ、応力の集中個所を２個所に分散させることができる。しかしながら、このような構成であっても、係止及び離脱を繰り返し遂行するとフック片１２２の湾曲部１２６が破損するおそれがある。

本発明の目的は、被係止部から係止爪部を離脱させる際に生じる応力を分散させることにより、耐久性に優れた係止具を提供することである。

また、本発明の他の目的は、被係止部から係止爪部を離脱する際に生じる応力を係止部材の全体にほぼ均一に分散させることができる係止具を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、第１部材に設けられた係止部材と、第２部材に設けられた被係止部材と、を備える係止具であって、前記係止部材は、前記第１部材が前記第２部材に対して所定方向に相対的に移動することにより、前記被係止部材に解除自在に係止され、前記係止部材は、係止本体部と、前記係止本体部の先端部に設けられた係止爪部とを有し、前記係止本体部及び前記係止爪部は弾性変形可能に構成され、前記被係止部材は、前記係止部材の前記係止爪部に係止される被係止部を有し、前記係止部材の前記係止爪部には、第１の曲率連続曲線により規定された凹状の係止面が設けられ、前記被係止部材の前記被係止部には、前記係止爪部の前記係止面に作用する凸状の被係止面が設けられ、前記被係止面は第２の曲率連続曲線により規定され、前記係止爪部が前記被係止部に係止してから離脱するまでの間にわたって、前記係止面と前記被係止面とは線状接触域において線接触し、前記線状接触域において前記係止面の曲率は前記被係止面の曲率よりも小さいことを特徴とする。

本発明の請求項に記載の係止具は、前記係止本体部の内側側面は、その先端部からその基端部にわたって直線状に延び、前記内側側面の前記所定方向に対する傾き角度は０°〜５°であり、前記係止本体部の外側側面は、先端側に設けられた第１部分と、前記第１部分の基端側に前記第１部分と連続して設けられた第２部分とを有し、前記第１部分は、その先端部から前記基端部に向けて外側に傾斜して直線状に延び、前記第２部分は第３の曲率連続曲線により凹状に規定されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の係止具は、前記係止面は、前記係止本体部の前記内側側面の先端から前記係止爪部の先端まで延び、前記所定方向に垂直であって前記係止爪部の先端を通る面を第１基準面とし、前記第１基準面に垂直であって前記内側側面の先端を通る面を第２基準面としたとき、前記係止爪部の先端を通る前記係止面の接平面は、前記第２基準面に対して所定の第２角度βで傾斜し、前記所定の第２角度βが６０°≦β＜９０°であることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の係止具は、前記第１基準面において、前記係止部材の外面から前記第２基準面までの距離Ｔと、前記第２基準面から前記係止爪部の先端までの距離Ｌとは、０．３Ｔ≦Ｌ≦１．２Ｔであることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の係止具は、前記係止爪部は、前記係止本体部に一体的に設けられた基部と、前記基部から突出する突出部と、を有し、前記突出部に前記係止面が設けられ、前記係止爪部の外面は外側に弧状に突出し、前記突出部の肉厚は、前記基部側に向けて漸増していることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の係止具は、前記係止本体部の内側側面は、その先端部からその基端部にわたって直線状に延び、前記内側側面の前記所定方向に対する傾き角度は０°〜５°であり、前記係止本体部の左右側面の各々は、先端側に設けられた第１部分と、前記第１部分の基端側に前記第１部分と連続して設けられた第２部分とを有し、前記第１部分は、その先端部から前記基端部に向けて外側に傾斜して直線状に延び、前記第２部分は第３の曲率連続曲線により凹状に規定されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る係止具では、係止部材の係止本体部及び係止爪部が弾性変形可能に構成されるとともに、係止爪部が被係止部に係止してから離脱するまでの間にわたって係止爪部の係止面と被計支部の被係止面とは線状接触域において線接触するように構成されているので、両者の接触部位に作用する力は、係止部材の弾性変形によって係止本体部及び係止爪部の全体に分散される。よって、係止爪部の離脱の際に発生する応力が係止部材の特定部位に集中することがなく、応力集中による破損を回避することができ、耐久性に優れた係止具を実現できる。

また、係止爪部が被係止部から離脱していく際、係止爪部と被係止部との線状接触域は係止面に沿って係止爪部の先端側に移動していくが、このように移動する線状接触域に、係止面の曲率が被係止面の曲率よりも常に小さくなるように構成されているので、係止面と被係止面とが当該線状接触域以外の部位で接触することがない。これにより、係止爪部の離脱の際に係止部材が安定的に弾性変形し、係止部材（係止本体部及び係止爪部）に集中応力が発生するのを防止することができる。

また、本発明の請求項２に記載の係止具によれば、係止本体部の内側側面は直線状に延びる一方、その外側側面は、曲率連続曲線で規定された凹状の第２部分を有するため、係止部材に生じる応力を係止本体部の全体にほぼ均一に分散させることができる。

また、本発明の請求項３に記載の係止具によれば、係止爪部の先端における係止面の接平面は、第２基準面に対する角度が６０度以上かつ９０度未満に設定されていることから、適度な係止力を得つつ、係合状態を比較的容易に解除できる構成とすることができ、係止部材の破損を防止できる。

また、本発明の請求項４に記載の係止具によれば、第１基準面において、係止部材の外面から第２基準面までの距離Ｔと、第２基準面から係止爪部の先端までの距離Ｌを、０．３Ｔ≦Ｌ≦１．２Ｔとなるように構成しているので、適度な係止力を得つつ、係合状態を比較的容易に解除できる構成とすることができる。

また、本発明の請求項５に記載の係止具によれば、係止爪部は、その突出部の肉厚が基部側に向けて漸増するように構成されているので、突出部に生じる応力を、突出部の全体にほぼ均一に分散させることができる。

また、本発明の請求項６に記載の係止具によれば、係止本体部の内側側面は直線状に延びる一方、その左右側面の各々は、曲率連続曲線で規定された凹状の第２部分を有するため、係止部材に生じる応力を係止本体部の全体にほぼ均一に分散させることができる。

本発明の実施形態に係る係止具を採用した引出型収納ボックスを示す斜視図。図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図。図１の収納ボックスに採用された係止具の係止部材及び被係止部材の一部を拡大して示す右側面図。図３に示す係止部材を示す右側面図図３の係止具における係止部材の離脱の際の動きを説明する説明図。図３の係止具における係止／係止解除の原理を説明するための説明図。本発明の実施形態に係る係止部材の変形例を示す平面図。本発明の実施形態に係る係止具を採用した開放型ボックスを示す断面図。光弾性試験に用いた試験装置を簡略的に示す図。（ａ）は、光弾性試験１で用いた係止部材を拡大して示す拡大右側面図、（ｂ）は、光弾性試験２及び３用いた係止部材を拡大して示す拡大右側面図。従来の係止具の一例を拡大して示す側面図。従来の係止具の他の例を拡大して示す図であり、（ａ）はフック状片を示す右側面図、（ｂ）はフック状片を示す左側面図、（ｃ）はフック状片が弾性変形したときの状態を示す右側面図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る係止具について説明する。なお、ここでは、本発明の実施形態に係る係止具を収納ボックスに適用して説明する。図１及び図２において、図示の収納ボックス１は、ボックス本体２と、ボックス本体２に上下２段に装着された引出し４ａ，４ｂと、を備える。ボックス本体２は、上から下に向けて順に配置された上壁部材６、中間壁部材８、及び底壁部材１０と、一対の側壁部材１２，１４と、を備える。上壁部材６、中間壁部材８、及び底壁部材１０は一対の側壁部材１２，１４間に配設され、一対の側壁部材１２，１４に対して例えば固定用ねじ１６（側壁部材１２に設けられたもののみを示す）により固定されている。

上壁部材６、中間壁部材８及び一対の側壁部材１２，１４によって上収納空間１８が規定され、この上収納空間１８に上側の引出し４ａが装着される。引出し４ａを矢印２０で示す収納方向に押すことによって、引出４ａを図１及び図２に示す収納状態（上収納空間１８に収納された状態）に収納することができる。また、引出し４ａを矢印２２で示す引出し方向に引き出すことによって、引出し４ａを引出し状態（図示せず）に引き出すことができる。引出し４ａを引出し状態から更に引き出すことによって、引出し４ａをボックス本体２から取り外すことができる。

また、中間壁部材８、底壁部材１０及び一対の側壁部材１２，１４によって下収納空間２４が規定され、この下収納空間２４に下側の引出し４ｂが装着される。引出し４ｂを収納方向２０に押すことによって、引出し４ｂを図１及び図２に示す収納状態（下収納空間２４に収納された状態）に収納することができる。また、引出し４ｂを引出し方向２２に引き出すことによって、引出し４ｂを引出し状態（図示せず）に引き出すことができる。引出し４ｂをこの引出し状態から更に引き出すことによって、引出し４ｂをボックス本体２から取り外すことができる。

上収納空間１８及び下収納空間２４の後端部には、これら収納空間１８，２４の背面を覆うように後壁部材２６，２８が装着されている。また、中間壁部材８及び底壁部材１０の後端部であって、後壁部材２６，２８の内側位置には、当接ピン３０，３２が設けられている。引出し４ａ，４ｂは、当接ピン３０，３２に当接することによって、上述した収納状態を越えて後方に移動するのが阻止される。尚、上壁部材６、中間壁部材８、底壁部材１０、一対の側壁部材１２，１４、及び後壁部材２６，２８は、例えば、木、合板、プラスチックなどから形成される。

引出し４ａ，４ｂは実質上同一の構成であり、以下、上側の引出し４ａ（下側の引出し４ｂ）について説明する。引出し４ａ（４ｂ）は、上面が開放された箱状であり、前壁３４及び後壁３６と、これらの両端部を接続する一対の側壁３８（図２において一方の側壁３８のみを示す）と、前壁３４、後壁３６、及び一対の側壁３８の底部に装着された底壁４０と、を備える。前壁３４、後壁３６、一対の側壁３８、及び底壁４０によって、上面が開放された収容空間４２が規定され、この収容空間４２に収容物（図示せず）が収容される。前壁３４の前面には取っ手部４４が設けられ、取っ手部４４を把持して収納方向２０に押すことによって、引出し４ａ（４ｂ）を上記収納状態に収納することができる。また、取っ手部４４を把持して引出し方向２２に引き出すことによって、引出し４ａ（４ｂ）を引出し状態に（又はボックス本体２から取り外す）ことができる。

収納ボックス１には、各引出し４ａ，４ｂに関連して、係止具５２ａ，５２ｂが設けられている。係止具５２ａ，５２ｂは実質上同一の構成であり、以下係止具５２ａ（５２ｂ）について説明する。係止具５２ａ（５２ｂ）は、相互に解除自在に係止される係止部材５４及び被係止部材５６から構成され、この実施形態では、係止部材５４がボックス本体２（第一部材）側に設けられ、被係止部材５６が引出し４ａ（４ｂ）（第２部材）側に設けられている。

図３及び図４をも参照して、係止部材５４は、前後方向に延びる係止本体部５８と、係止本体部５８の先端部（前側端部）に設けられた係止爪部６０とを有し、係止爪部６０の突出部６０ａが被係止部材５６側へ下方に突出している。係止本体部５８の後端部（基端部）には、左右両側に突出する取付部６１（紙面に対して手前側に突出するもののみを示す）が設けられ、かかる取付部６１が取付ねじ６２により上壁部材６（中間壁部材８）に取り付けられている。本実施形態では、上壁部材６（中間壁部材８）の底面に収容凹部６４が設けられ、収容凹部６４の後側壁面に係止部材５４の取付部６０が取り付けられ、係止爪部６０の突出部６０ａを除き、係止部材５４は収容凹部６４に収容され、係止爪部６０の突出部６０ａは収容凹部６４から上収納空間１８（下収納空間２４）に突出している。

被係止部材５６は、前後方向に延びる被係止本体部６６と、被係止本体部６６の先端部（後側端部）に設けられた被係止部６８とを有し、被係止部６８の先端部６８ａが係止部材５４側に突出している。被係止本体部６６の前端部（基端部）には左右両側に突出する取付部７０（紙面に対して手前側に突出するもののみを示す）が設けられ、かかる取付部７０が取付ねじ７２により引出し４ａ（４ｂ）の前壁３４の内面に取り付けられている。

係止部材５４は、例えばＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などの合成樹脂などから形成され、このような合成樹脂から形成することによって、後述するような弾性変形が可能となる。

係止部材５４の形状について更に詳述する。係止部材５４の係止本体部５８は、内側側面７１（下側側面）と、外側側面７２（上側側面）と、を有する。内側側面７１は、その先端（前端）Ｐ１から基端（後端）にわたって直線状に延び、係止部材５４及び被係止部材５６の相対的移動方向（即ち、矢印２０及び２２で示す方向）に平行に延びている。一方、外側側面７２は、先端側の第１部分７４と、基端側の第２部分７６とを有し、第１部分７４及び第２部分７６が連続して延びている。

外側側面７２の第１部分７４は、係止本体部５８の基端側に向けて外側に傾斜して直線状に延びている。ここで、相対的移動方向に延びる軸線Ｌ１に対する第１部分７４の傾斜角度αは、１．５度〜８度（１．５°≦α≦８°）であるのが好ましい。傾斜角度αが大きくなると係止本体部５８の先端側の強度が相対的に弱くなり、傾斜角度αが小さくなると係止本体部５８の基部側が相対的に弱くなる。

一方、外側側面７２の第２部分７６は、凹状に湾曲しながら係止本体部５８の第１部分７４から基部側に向けて延びている。なお、第２部分７６の湾曲面は、曲率連続曲線（第３曲率連続曲線）により規定されるのが好ましい。曲率連続曲線とは、曲線上の連続する点における曲率が連続的に変化する曲線をいう。係止本体部５８をこのような形状に構成することによって、係止爪部６０が被係止部材５６から離脱する際に生じる応力は、係止本体部５８の長さ方向（前後方向）にほぼ均一となり、局部的に大きな応力が発生するのを防止できる。

係止爪部６０は、係止本体部５８の先端に一体的に設けられている。係合爪部６０は、係止本体部５８と連続する基部６０ｂと、上述した突出部６０ａとを有する。突部６０ａは、係止本体部５８の内側側面７１よりも内側（下方）に突出し、その内面（後面）は係止面８４として機能する。係止面８４は、凹状の曲率連続曲線（第１の曲率連続曲線）により形成され、係止本体部５８の内側側面７１の先端Ｐ１（係止面８４の上端Ｐ１）から係合爪部６０ａの先端Ｐ２（係止面８４の下端Ｐ２）まで延びている。また、係止面８４の上端Ｐ１は、係合面８４の下端Ｐ２よりも所定距離Ｄだけ基端側（後方）に位置している。

ここで、相対移動方向に垂直な面であって、係合面８４の下端Ｐ２を通る面を第１基準面ＰＬ１とし、第１基準面ＰＬ１に垂直な面であって、係止面８４の上端Ｐ１を通る面を第２基準面ＰＬ２としたとき、係止爪部６０は、係止面８４の下端Ｐ２を通る係止面８４の接平面ＰＬ３が、第２基準面ＰＬ２に対して傾斜角度βで傾斜するように形成される。傾斜角度βは、６０°〜９０°未満（６０°≦β＜９０°）であるのが好ましく、６５°〜８０°（６５≦β≦８０°）であるのが更に好ましい。傾斜角度βが大きくなると、係止爪部６０の突出部６０ａにおける係止凹部８０の深さが浅くなり、係止部材５４と被係止部材５６との係止状態が外れ易くなる。一方、傾斜角度βが小さくなると、突出部６０ａの係止凹部８０の深さが深くなり、上述した係止状態が外れ難くなって離脱の際に係止部材５４が破損し易くなる。

また、係合爪部６０は、係合面８４の上端Ｐ１を通る係合面８４の接平面と係合本体部５８の内側側面７１とが一致するように形成されている。即ち、係合本体部５８の内側側面７１は、係合面８４の上端Ｐ１を通る係合面８４の接平面に位置し、係合本体部５８の内側側面７１と係合爪部６０の係合面８４とは１８０°の角度で接続する。当該構成により、係合爪部６０の係合面８４の上端Ｐと係合本体部５８の内側側面７１との接続がスムーズになり、これによって係合面８４の上端Ｐ１付近における応力集中が回避される。

更に、第１基準面ＰＬ１において、第２基準面ＰＬ２と係止面８４の下端Ｐ２との距離Ｌ、即ち係止爪部６０の突出長さＬ（突出部６０ａの上下方向長さ）は、第２基準面ＰＬ２と係止部材５４の外面と距離Ｔの０．３〜１．２倍（０．３Ｔ≦Ｌ≦１．２Ｔ）であるのが好ましく、０．５〜１．０倍（０．５Ｔ≦Ｌ≦１．０Ｔ）であるのが更に好ましい。係止爪部６０の突出長さＬが距離Ｔに対して小さくなり過ぎると、係止爪部６０が相対的に小さくなって離脱の際に弾性変形し難くなり、係止爪部６０が破損し易くなる。一方、係止爪部６０の突出長さＬが距離Ｔに対して大きくなり過ぎると、係止爪部６０が弾性変形し易くなって係止部材５４と被係止部材５６との係止状態が外れ易くなり、比較的大きな係止力を得ることが難しくなる。

また、上記所定距離Ｄは、上記距離Ｔの０．１〜１．０倍（０．１Ｔ≦Ｄ≦１．０Ｔ）であるのが好ましく、距離Ｔの０．３〜０．７倍（０．３Ｔ≦Ｄ≦０．７Ｔ）であるのが更に好ましい。

また、図３に示すように、被係止部材５６の被係止部６８は、外側（前方）に弧状に突出するように延びる内面（前面）を有し、この内面は、係止爪部６０の係止面８４と係合（接触）する係止面８２として機能し、曲率連続曲線（第２の曲率連続曲線）
により規定されている。

更に、本実施形態においては、図３及び図５に示すように、係止爪部６０と被係止部６８が係止してから係止部材５４が被係止部材５６に対して相対的に矢印２０で示す方向に移動して（この実施形態では、被係止部５６が矢印２２で示す方向に移動して）離脱するまで間、換言すると、係止面８４と被係止面８２とが係止してから離脱するまでの間にわたって、係止面８４と被係止面８２とが線状接触域にて線接触するように構成されている。

より具体的に、係止爪部６０が被係止部６８から離脱する際における係止面８４と被係止面８２との線状接触域は、線状接触域Ｑ０から線状接触域Ｑ１及びＱ２を経て線状接触域Ｑ３へ、係止面８４に沿って係止爪部６０の先端Ｐ２へ向かって移動する（図５参照）。係止面８４及び被係止面８２は、このように移動する線状接触域において、係止面８４の曲率の方が被係止面８２の曲率よりも常に小さくなるように構成されている。よって、係止面８４と被係止面８２とは、このように移動する線状接触域以外の他の部位で接触乃至当接することがなく、これによって、係止部材５４は被係止部材５６から離脱する際に安定的に弾性変形し、係止部材５４において局部的に応力が集中するのを防止できる。

ここで、係止面８４及び被係止面８２は左右方向（図５の紙面に垂直な方向）に所定幅を有することから、線状接触域も左右方向に所定幅を有するが、係止面８４の湾曲方向について言えば、係止面８４は単一の点において被係合面８２と接触する。

また、係止部材５４の係止爪部６０は外面（前側の面）８５を有する。この外面８５は、係止爪部６０の係止面８４の下端Ｐ２から係止本体部５８の外側側面７２の先端まで、外側に弧状に突出するように延びている。換言すると、本実施形態における係止爪部６０の先端Ｐ２とは、係止面８４と外面８５とが交わる部分をいう。係止爪部６０の突出部６０ａの肉厚（前後方向における係止面８４と外面８５との距離）は、基部６０ｂに向かって漸増するように構成され、これにより、係止爪部６０が被係止部６８から離脱する際に係止爪部６０の突出部６０ａに作用する応力をほぼ均一にすることができる。なお、係合爪部６０の外面８５と係合本体部５８の外側側面７２により係合部材５４の外面が構成される。

この係止具５２ａ（５２ｂ）においては、係止部材５４と被係止部材５６との係止状態の解除は、次のように行われる。引出し４ａ（４ｂ）をボックス本体２内に収納した収納状態においては、係止部材５４及び被係止部材５６は、図３及び図５（ａ）に示す係止状態に保持される。かかる係止状態においては、係止部材５４の係止爪部６０の係止面８４と被係止部材５６の被係止面８２とは線状接触域Ｑ０にて接触する。上述したように、この線状接触域Ｑ０において、係止面８４を規定する曲率連続曲線の曲率は被係止部６８の被係止面８２を規定する曲率連続曲線の曲率よりも小さい。よって、この状態において、係止面８４と被係止面８２とは、線状接触域Ｑ０以外の部位で接触することがない。

この収納状態から引出し４ａ（４ｂ）を矢印２２で示す方向に引き出すと、係止部材５４が被係止部材５６に対して矢印２０で示す方向に相対的に移動する。このように移動すると、図５（ｂ）で示すように、係止部材５４の係止本体部５８の先端部及び係止爪部６０が幾分弾性変形し、係止部材５４の係止面８４と被係止部材５６の被係止面８２との線状接触域も、線状接触域Ｑ０から線状接触域Ｑ１へ、係止面８４に沿って係止爪部６０の先端Ｐ２側に幾分移動する。この線状接触域Ｑ１においても、係止面８４を規定する曲率連続曲線の曲率は被係止部６８の被係止面８２を規定する曲率連続曲線の曲率よりも小さい。よって、この状態において、係止面８４と被係止面８２とは、線状接触域Ｑ１以外の部位で接触することがない。

引出し４ａ（４ｂ）を矢印２２で示す方向に更に引き出すと、係合具５２ａ（５２ｂ）は図５（ｂ）で示す状態から図５（ｃ）で示す状態となる。図５（ｃ）で示す状態では、係止部材５４の係止本体部５８及び係止爪部６０が幾分大きく弾性変形し、係止部材５４の係止面８４と被係止部材５６の被係止面８２とは、線状接触域Ｑ２にて接触する。この状態から引出し４ａ（４ｂ）を更に矢印２２で示す方向に引き出すと、係合具５２ａ（５２ｂ）は図５（ｄ）で示す状態になる。図５（ｄ）で示す状態では、係止爪部６０及び係止本体部５８が反るように大きく弾性変形し、係止部材５４の係止面８４と被係止部材５６の被係止面８２とは、線状接触域Ｑ３において接触する。その後、引出し４ａ（４ｂ）を更に矢印２２で示す方向に引き出すと、係止部材５４の係止爪部６０と被係止部材５６の被係止部６８との係止状態が完全に解除されて両者が離れる。

上述したように、線状接触域Ｑ２（Ｑ３）においても、線状接触域Ｑ０及びＱ１の場合と同様に、係止爪部６０の係止面８４と被係止部６８の被係止面８２とは線状接触域Ｑ２（Ｑ３）においてのみ接触する。即ち、線状接触域Ｑ２（Ｑ３）においても、係止面８４を規定する曲率連続曲線の曲率は被係止部６８の被係止面８２を規定する曲率連続曲線の曲率よりも小さく、従って係止爪部６０の係止面８４と被係止部６８の被係止面８２とは線状接触域Ｑ２（Ｑ３）以外の部位で接触することがない。

即ち、引出し４ａ（４ｂ）を引き出すと、係止部材５４は上述したように弾性変形するとともに、係止爪部６０の係止面８４と被係止部６８の被係止面８２とは一の線状接触域でのみ線接触するので、係止部材５４と被係止部材５６の離脱の際に生じる応力は、係止部材５４の全体に分散されて局所的に大きな応力が集中することがなく、係止、離脱を繰り返し行っても係止部材５４（特に係止爪部６０）が破損するのを防止できる。

反対に、引出し４ａ（４ｂ）を引き出した状態から矢印２０で示す収納方向に移動させると、被係止部材５６の被係止部６８によって係止部材５４が大きく弾性変形された後に、図５（ｄ）で示すように、被係止部材５６の被係止部６８が係止部材５４の係止爪部６０の先端部位に係止される。その後、引出し４ａ（４ｂ）を収納状態まで移動させると、図５（ｃ）で示す状態及び図５（ｂ）で示す状態を経て図５（ａ）に示す状態となり、被係止部６８の被係止面８２に係止爪部６０の係止面８４が係止される。

次に、係止具５２ａ（５２ｂ）の係合／係合解除の原理について図６を参照して説明する。なお、説明を容易にするため、図６においては、係止部材５４及び被係止部材５６の形状を変えて示す。図６において、相対移動方向（方向２０、２２と平行な方向）をＤ１とし、相対移動方向Ｄ１に対して垂直且つ係合面８４と被係合面８２との接点Ｐoを通る直線をＤ２とする。また、接点Ｐoを通る係合面８４の接線をＤ３、直線Ｄ２に対する接線Ｄ３の傾き角度をθ、係合部材５４と被係合部材５６との間の摩擦係数をμとする。

θ = tan^-1μ
の関係が成り立つとき、係合部材５４は被係合面８２に沿って移動せず、静止状態となる。しかしながら、より大きな応力が働くと、θは tan^-1μより大きくなり（θ＞tan^-1μ）、係合部材５４は被係合部材５６から外れる方向（図６における右方向）へ被係合面８２に沿って移動する。一方、応力が小さくなると、θは tan^-1μより小さくなり（θ＜tan^-1μ）、係合部材５４は被係合面８２に沿って係合方向（図６における左方向）へ移動し、被係合部材５６とより深く係合する。

更に、係合本体部５８と係合爪部６０の弾性変形限界（係合本体部５８と係合爪部６０が損傷することなく弾性変形可能な量）は、θ = tan^-1μの関係が成り立つ際における係合本体部５８及び係合爪部６０の弾性変形量よりも大きく設定されている。

以上、本発明に従う係止具の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

例えば、上記実施形態においては、係合本体部５８の内側側面７１は相対移動方向に対して平行とされたが、図４に点線で示すように、係合本体部５８の内側側面７１は、その基端側（後側）に向かうに従い外側側面７６側へ傾斜して形成されてもよい。このとき、内側側円７１の相対移動方向に対する傾き角度δは５度以下であるのが好ましく、３度以下であるのがより好ましい。換言すると、相対移動方向に対する内側側面７１の傾き角度δは、０度〜５度であるのが好ましく、０度〜３度であるのがより好ましい。

また、上記実施形態における係合部材５４の係合本体部５８は、図４に示すように、その基端側に向かうに従って肉厚に形成されているが、その長さ方向全体に亘って同一の肉厚を有する係合本体部を用いることもでき、この場合には、係合本体部は基端側に向かうに従い幅広となるように形成されるのが好ましい。即ち、図７に示す係合部材５４Ａの係合本体部５８Ａは、上下方向における肉厚が、その長さ方向全体に亘って同一とされ、その左右側面７９，７９の各々は、先端側の第１部分７９ａと、基端側の第２部分７９ｂと、を有する。第１部分７９ａは、係止本体部５８Ａの基部側に向けて外側に傾斜して直線状に延び、第２部分７９ｂは、曲率連続曲線（第３曲率連続曲線）で凹状に湾曲しながら第１部分７９ａから基部側に向けて延びている。このような構成によっても、上述したのと同様の効果を得ることができる。

本実施形態にかかる係止具は、例えば、図８に示すような開閉型の容器の係止構造、工具の取付構造、ドアを開状態に保持するための保持構造、電灯カバーの取付構造、散水ホースの接続構造、容器同士を連結させるための連結構造などに広く適用することができる。

このような本実施形態に係る係止具の適用例を図８を参照して説明する。図８に示す開閉型容器９０は、上面が開放された容器本体９１と、容器本体９１の上面開口を覆うように装着される蓋本体９２と、係止具９３と、を備える。係止具９３は係止部材９４と被係止部材９５とから構成され、これら係止部材９４及び被係止部材９５はそれぞれ、上述した係合部材５４及び被係止部材５６と同様に形成されている。被係止部材９５は、容器本体９１の側壁９６と一体的に設けられ、係止部材９４は、蓋本体９２の側壁９７と一体的に設けられている。また、容器本体９１の側壁の上端面（被係止部材９５が設けられた部位を除く）には案内突部９８が設けられ、この案内突部９８に対応して、蓋本体９２の側壁の下端面（係止部材９４が設けられた部位を除く）に受け凹部９９が設けられている。

この開閉型容器９０において、蓋本体９２の受け凹部９９を容器本体９１の案内突部９８に沿わせながら、蓋本体９２を容器本体９１の装着位置（図８に示す位置）へ装着させると、案内突部９８が受け凹部９９に収容されるとともに、係止部材９４が外側に弾性変形した後に被係止部材９５に係止され、蓋本体９２が容器本体９１に着脱自在に取り付けられる。

容器本体９１に対して蓋本体９２を上方に持ち上げると、係止部材９４が外側に弾性変形し、係止部材９４と被係止部材９５との係止状態が解除され、容器本体９１から蓋本体９２を外して容器本体９１の開口部を開放することができる。

［光弾性試験］
本発明の実施形態に係る係止具（特に、係止部材）の効果を確認するために、図９に示す試験装置を用いて光弾性試験１〜３を行った。図９に示す試験装置は、床面又はテーブルなどに載置されるベース部材２０２と、ベース部材２０２の片側に並べて固定配置された取付部材２０４及び支柱２０６と、を備える。取付部材２０４の先端部には取付部２０８が設けられ、この取付部２０８に、試験対象となる係止具の係止部材２１０が固定ねじ２１２により固定される。このとき、係止部材２１０は、その係止本体部２１４が垂直下方に延び、その係止爪部２１６が支柱２０６側に突出するように固定される。

試験装置は更に、リニアガイド機構２１８と空圧シリンダ機構２３２とを備える。リニアガイド機構２１８は、固定ガイド２２０と、可動スライド２２２と、を有する。固定ガイド２２０は支柱２０６に取り付けられ、可動スライド２２２は固定ガイド２２０に移動自在に支持されている。可動スライド２２２の下端部には、係止具の被係止部材２２６が固定ねじ２２８により固定される。このとき、被係止部材２２６は、その被係止部２３０が係止部材２１０に向かって延びるように固定される。

空圧シリンダ機構２３２は、支柱２０６に取り付けられたシリンダ本体２３４と、可動スライド２２２に連結された出力ロッド２３６と、を有する。出力ロッド２３６が収縮した状態では、可動スライド２２２は図９に示す上昇位置に位置し、被係止部材２２６の被係止部２３０は、係止部材２１０の係止爪部２１６の上方に位置する。一方、出力ロッド２３６が伸張すると、可動スライド２２２は固定ガイド２２０に沿って下方に図９に一点鎖線で示す加工位置まで移動し、被係止部材２２６の被係止部２３０は、係止部材２１０の係止爪部２１６に衝突しながら係止爪部２１６の下方位置まで移動する。

光弾性試験１では、図３に示す本発明の実施形態に係る係止具（係止部材５４及び被係止部材５６）を用いた。光弾性試験１で用いた係止部材５４及び被係止部材５６の形状及び寸法等を図１０（ａ）及び表１に示す。

光弾性試験２を、図１１に示す従来の係止具（係止部材及１０２び被係止部材１０４）を用いて行った。光弾性試験２で用いた係止部材１０２及び被係止部材１０４の形状及び寸法等を図９（ｂ）及び表２に示す。

光弾性試験１においては、係止部材５４を試験装置の取付部材２０４に取り付け、被係止部材５６を可動スライド２２２に取り付け、空圧シリンダ機構２３２を伸張させて被係止部材５６の被係止部６８を係止部材５４の係止爪部６０に衝突させながら、係止爪部６０の下方まで移動させた。このときの通過状態をビデオで録画し観察した。

また、光弾性試験２においては、係止部材１０２を試験装置の取付部材２０４に取り付け、被係止部材１０４を可動スライド２２２に取り付けて、光弾性試験１と同様にして行った。

光弾性試験１では、被係止部６８が係止爪部６０に衝突したときに発生する力は、その一部が係止本体部５８にまで分散され、被係止部６８が係止爪部６０から離れるときに発生する力は、係止爪部６０から係止本体部５８まで伝わって分散され、係止部材５４全体にわたってほぼ均一な応力が作用しているのが確認された。なお、被係止部６８が係止爪部６０から離れるときが、係止部材５４の弾性変形が最も大きく、係止部材５４に最大の力が作用する。これに対して、光弾性試験２では、被係止部１０４が係止爪部１０８に衝突したときの力、また被係止部１１０が係止爪部１０８から離れるときの力は係止爪部１０８に集中し、係止本体部１０６にほとんど伝達されていないことが確認された。

更に、光弾性試験３として、光弾性試験１で用いた係止部材５４を試験装置の取付部材２０４に取り付け、光弾性試験２で用いた被係止部材１０４を可動スライド２２２に取り付けて、光弾性試験１及び２と同様にして行った。

被係止部１０４が係止爪部６０に衝突したときの力は、係止本体部５８にまでバランス良く伝達されておらず、被係止部１０４が係止爪部６０から離れるときの力は、係止本体部５８まで伝わって分散されてはいるが、均一には分散されていないことが確認できた。

以上のことから、本発明の実施形態に係る係止具（特に、係止部材）の構成を採用することにより、係止部材及び被係止部材の係止、係止離脱時に作用する力を係止爪部から係止本体部に分散させ、両者の離脱時に作用する大きな力については、係止爪部及び係止本体部にわたってほぼ均一に分散させ、局部的も応力が集中するのを抑えることができることが確認できた。

［耐久試験］
また、本発明の実施形態に係る係止部材の耐久性を確認するため、次の耐久試験１〜８を行った。これら耐久試験では、図９に示す試験装置から空圧シリンダ機構２３２を取り外して使用した。耐久試験においては、取付部材２０４に係止部材を取り付けておき、リニアガイド機構２１８の可動スライダ２２２を係止部材の係止爪部の上方８０〜９０ｃｍの落下位置から落下させることにより、被係止部材の被係止部を係止部材の係止爪部に衝突させながら落下させた。このような落下動作を繰り返し行い、係止部材が破損するまでの回数を最大５００００回までカウントした。

耐久試験１〜４では、光弾性試験１で用いたのと同様の形状・寸法の係止部材を用いたが、その材質についてはそれぞれ異なるものを用いた。即ち、耐久試験１ではアクリル樹脂から形成したもの、耐久試験２ではＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）から形成したもの、耐久試験３ではポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）から形成したもの、耐久試験４ではポリプロピレン樹脂（ＰＰ）から形成したものを用いた。また、これら全ての耐久試験１〜４において、光弾性試験１で用いたものと同一の被係止部材を用いた。

また、耐久試験５〜８では、光弾性試験２で用いたのと同様の形状・寸法の係止部材を用いたが、その材質についてはそれぞれ異なるものを用いた。即ち、耐久試験５ではアクリル樹脂から形成したもの、耐久試験６ではＡＢＳ樹脂から形成したもの、耐久試験７ではポリカーボネイト樹脂から形成したもの、耐久試験８ではポリプロピレン樹脂から形成したものを用いた。また、これら全ての耐久試験５〜８において、光弾性試験２で用いたものと同一の被係止部材を用いた。

耐久試験１〜８の結果は表３に示す通りであった。

表３から明らかなように、実施形態の係止部材を用いた耐久試験１〜４の方が、従来の係止部材を用いた耐久試験５〜８と比較して、係止部材の破損までの繰り返し回数が６〜１０倍以上多かった。また、耐久試験８では、係合爪部１０８の先端部位における摩耗が観察され、係合本体部１０６における応力白化が観察された。これに対し耐久試験４では、係合爪部６０の先端部位における摩耗も係合本体部５８における応力白化も殆ど観察されなかった。これらのことから、本発明の実施形態に係る係止具（特に、係止部材）を採用することにより、係止具の耐久性を著しく向上させることができ、長期にわたって使用可能な係止具が得られることが確認できた。

５２ａ，５２ｂ係止具
５４，５４Ａ係止部材
５６被係止部材
５８係止本体部
６０係止爪部
６０ａ突出部
６０ｂ基部
６８被係止部
７１内側側面
８２被係止面
８４係止面
Ｌ２基準面
Ｌ３接平面

Claims

第１部材に設けられた係止部材と、第２部材に設けられた被係止部材と、を備える係止具であって、
前記係止部材は、前記第１部材が前記第２部材に対して所定方向に相対的に移動することにより、前記被係止部材に解除自在に係止され、
前記係止部材は、係止本体部と、前記係止本体部の先端部に設けられた係止爪部とを有し、前記係止本体部及び前記係止爪部は弾性変形可能に構成され、
前記被係止部材は、前記係止部材の前記係止爪部に係止される被係止部を有し、
前記係止部材の前記係止爪部には、第１の曲率連続曲線により規定された凹状の係止面が設けられ、
前記被係止部材の前記被係止部には、前記係止爪部の前記係止面に作用する凸状の被係止面が設けられ、前記被係止面は第２の曲率連続曲線により規定され、
前記係止爪部が前記被係止部に係止してから離脱するまでの間にわたって、前記係止面と前記被係止面とは線状接触域において線接触し、前記線状接触域において前記係止面の曲率は前記被係止面の曲率よりも小さいことを特徴とする係止具。
前記係止本体部の内側側面は、その先端部からその基端部にわたって直線状に延び、
前記内側側面の前記所定方向に対する傾き角度は０°〜５°であり、
前記係止本体部の外側側面は、先端側に設けられた第１部分と、前記第１部分の基端側に前記第１部分と連続して設けられた第２部分とを有し、前記第１部分は、その先端部から前記基端部に向けて外側に傾斜して直線状に延び、前記第２部分は第３の曲率連続曲線により凹状に規定されていることを特徴とする請求項１に記載の係止具。
前記係止面は、前記係止本体部の前記内側側面の先端から前記係止爪部の先端まで延び、
前記所定方向に垂直であって前記係止爪部の先端を通る面を第１基準面とし、前記第１基準面に垂直であって前記内側側面の先端を通る面を第２基準面としたとき、
前記係止爪部の先端を通る前記係止面の接平面は、前記第２基準面に対して所定の第２角度βで傾斜し、
前記所定の第２角度βが６０°≦β＜９０°であることを特徴とする請求項２に記載の係止具。
前記第１基準面において、前記係止部材の外面から前記第２基準面までの距離Ｔと、前記第２基準面から前記係止爪部の先端までの距離Ｌとは、０．３Ｔ≦Ｌ≦１．２Ｔであることを特徴とする請求項３に記載の係止具。
前記係止爪部は、前記係止本体部に一体的に設けられた基部と、前記基部から突出する突出部と、を有し、前記突出部に前記係止面が設けられ、前記係止爪部の外面は外側に弧状に突出し、前記突出部の肉厚は、前記基部側に向けて漸増していることを特徴とする請求項１に記載の係止具。
前記係止本体部の内側側面は、その先端部からその基端部にわたって直線状に延び、
前記内側側面の前記所定方向に対する傾き角度は０°〜５°であり、
前記係止本体部の左右側面の各々は、先端側に設けられた第１部分と、前記第１部分の基端側に前記第１部分と連続して設けられた第２部分とを有し、前記第１部分は、その先端部から前記基端部に向けて外側に傾斜して直線状に延び、前記第２部分は第３の曲率連続曲線により凹状に規定されていることを特徴とする請求項１に記載の係止具。