JP2008534876A - ねじスタッドに適用するためのファスナ - Google Patents

Abstract

縦方向軸の方向に延びてねじスタッド（３１）を受け入れるキャビティ（５）、及び、前記キャビティ（５）内に突出し、ねじスタッド（３１）を把持するクランプ位置を帯びる傾向がある少なくとも１つの変形可能なクランプ領域をもつスリーブ状の保持要素（２）と、締結される物品（３２）に押し付けることができる、設置方向において、前記保持要素（２）の前端に配置されるフランジ（３）と、を有するねじスタッド（３１）に適用するためのファスナ（１）であって、前記フランジ（３）は、前記保持要素（２）から離れる方向に或る距離をおいて配置され、弾性湾曲アーム（４）によって前記保持要素（２）に取り付けられるファスナが開示される。

Description

本発明は、縦軸方向に延びてねじスタッドを受け入れるキャビティ、及び、前記キャビティ内に突出し、ねじスタッドを把持するクランプ位置をとることができる少なくとも１つの変形可能なクランプ領域をもつスリーブ状の保持要素と、設置方向にみて前記保持要素の前端に配置され、締結される物品に押し付けることができるフランジと、を有するねじスタッドに適用するためのファスナに関する。

特定の種類のファスナが、部品をねじスタッドに締結するために、特に自動車製造において用いられている。これらのファスナの特徴は、それらをねじスタッド上の締結位置に移動させ、軸方向運動のみによって、ねじスタッドに締結状態で取り付けることができることである。この接続は、ファスナをナットのようなねじスタッドから取り外すことによって、再び解除することができる。さらに、締め付け方向にファスナを回すことによって、確立された接続の軸方向のクランプ力を増加させることが可能である。
ＤＥ １０１ ３３ ０６３ Ａ１号により知られる特定の種類のファスナにおいては、保持要素は多角形断面を有し、その壁は、保持要素がねじスタッド上に押し付けられたときに半径方向外向きに変形する半径方向に弾性的な壁部分を有する。クランプ・スリーブは、折れることができるようにクランプ要素の一端に形成され、その内側断面は、それを保持要素の外側にわたって押し付けることができるような大きさにされ、それにより半径方向に弾性的な壁部分が内側に変形されて、ねじスタッドのねじ山を弾性壁部分に部分的に形成することができる。フランジは、直接、保持要素に締結される。このファスナにおいては、物品を締結するために、多数の組み立てステップ及び工具が必要である。

ＪＰ６１−７９０１８号により、部品をねじスタッドに締結するためのファスナが知られており、これは、縦方向スロットが形成されたスリーブ状の保持要素を有し、ねじスタッドを把持するために弾性保持フィンガがスロット内に配置されており、部品上に配置することができるフランジを有するものである。設置方向における保持要素の前端には傾斜クリップが配置されており、その端部はフランジから或る距離をおいて半径方向外向きに延びている。クリップの助けにより、ファスナは、クリップが組立体開口部の内縁の周りに係合する状態で、締結されるべき部品上に予め設置することができる。最終的な組み立てにおいては、予め設置されたファスナをもつ部品をねじスタッド上に押し付けることができ、これを基板に取り付ける。このファスナの欠点は、部品が基板上の最終位置に到達する前に、ねじスタッドが保持フィンガによって既に把持されていることである。このことが、その後の部品の位置合わせを妨げる。ねじスタッドはファスナの部品及びフランジによって隠されているため、ねじスタッドをファスナに挿入することもここでは困難である。

トリム・ストリップ又は本体パネルを自動車の本体に締結するためのプラスチックの「プッシュボタン」ファスナが、第ＥＰ ０，５６６，２９６ Ｂ１号により知られており、これは、ねじスタッドを把持するための保持フィンガが配置された円筒形シャンクを有する。設置方向におけるシャンクの後端には、平坦で円形の保持ヘッドが成形され、シャンクの他端には、設置方向において円錐形をなして外向きに開口し、準備組み立てのために締結される部品の取り付け穴にプッシュボタンを固定することができる多数のクランプをその周方向縁に有するスカートを有する。このようにして到達されるプッシュボタンの準備組み立て位置において、部品は、最初に、組み立て位置において位置合わせし、次いで、プッシュボタンを組み立て穴に完全に押し込み、ねじスタッド上に押し付けることによって恒久的に締結することができる。このファスナの欠点は、締結位置においては、ヘッドが、ねじ付きボルトが溶接されている表面からかなり距離があることである。したがって、締結される部品は、締結位置においてヘッドに接触することになる場合には、特別な曲率をもたなければならない。

本発明の目的は、締結される物品の上に予め設置することができ、かつ、準備組み立て位置において、締結される物品の配置及び位置合わせを容易にする、最初に述べられた種類のファスナを製造することである。さらに、工具を用いることなく手動でファスナとねじスタッドに接合することが可能であるものとする。
この目的は、請求項１に記載された本発明によって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項において示される。

本発明によれば、締結される物品に対して押し付けることができるファスナのフランジは、保持要素から離れる方向に或る距離をおいて配置され、弾性湾曲アームによって保持要素に取り付けられる。このように、フランジを締結される物品の上に予め設置する一方で、弾性湾曲アームによって保持される保持要素は、設置される物品から或る距離をおいたまま残ることができ、物品を基板上に設置する間、組み立て孔及びフランジを通して突出するねじスタッドがクランプ要素により把持されないように十分大きくすることができる。したがって、設置される物品は、最初にファスナをねじスタッド上ロックして、その結果、位置合わせの目的のために移動が妨げられる又は阻止されることなく、必要に応じて位置合わせし、移動させることができる。ファスナの誤った位置への早期ロックは、このようにして避けられる。位置合わせが達成されると、ファスナは、ねじスタッド上に手動で押し付けられて、弾性湾曲アームが弾性的に変形され、このようにして強められたばね力により、フランジを物品に対して押し付けることができる。この内容においては、弾性湾曲アームは、手動による変形が容易に可能であるように設計されている。

本発明のファスナは、さらに、フランジと保持要素との間の距離により、フランジの開口部がはっきりと見える自由空間が形成されるという利点を有する。このことは、部品の背後にあるスタッドをフランジの開口部を通して良好に見ることができるため、ねじスタッドに対するフランジの位置決めを容易にする。
本発明のさらなる提案によれば、フランジは、保持要素の前端より大きい半径方向範囲を有し、弾性湾曲アームは、およそ９０°湾曲した状態で、保持要素から半径方向外向きに延び、次いで、保持要素に面するフランジの背面まで延びるという備えがなされる。この設計は、弾性湾曲アームの変形を促し、締結位置において保持要素とフランジとの間で直接接触を可能にして、その結果、保持力を直接フランジに伝達できるようにする。

少なくとも２つの弾性湾曲アームが互いに向かい合って対称的な配置で設けられる場合には、十分かつ有利であることが証明されている。このように、ファスナは製造が簡単であり、弾性湾曲アームの対称的な配置は、保持要素がフランジ上に押し付けられたときに、この保持要素がフランジに対して中央に位置決めされた位置を維持することを補償する。しかし、この設計からの脱却を図って、２つより多い弾性湾曲アームも、もちろん設けることができる。１つの弾性湾曲アームだけによって保持要素をフランジに接合することも可能であるが、このことは、保持要素をねじ付スタッド上に押し付けるときに、さらに幾らかの技巧を必要とする。
キャビティの内径は、ねじ付スタッドの外径より大きいものであり、保持要素は、保持要素の縦方向軸に対して傾斜された、キャビティ内に延びる保持フィンガを有して、保持要素の前端から距離を増加させて、キャビティの壁からさらに離れることにより、ねじ付スタッドへの保持要素の確実な締結と組み合わされた低挿入力は、本発明の別の提案によって達成される。向上した付着性のためには、保持フィンガは、ねじ付スタッドのねじ溝に係合する自由端において歯を有することができる。

保持要素のキャビティへのねじスタッドの導入は、キャビティの入口開口部が円錐形をなして広がり、直径が外側の方向に増加する設計により容易にされる。
本発明の別の提案によれば、保持要素は、多角形の、より特定的には六角形の外形を有することができる。このことは、レンチの助けによりファスナを回転させることを可能にし、その結果、ねじスタッドに締結された後で、再び解放することができる。設置方向における保持要素の後端は閉鎖された端部、特定的には多角形又は六角形の端部を有することができ、これは、特に逆ねじ方向に回転して取り外すときに、保持要素を強化する助けとなる。

ファスナのフランジは、リング形状であり、保持要素の半径方向範囲より小さい中央開口部を有し、その背面は保持要素の前端のための接触面を形成する。フランジは、保持要素と締結されるべき物品との間にばねの予荷重を誘起させることができるばね座金のように設計されることが好ましい。所望のばね効果を達成するために、フランジは、強化された周方向縁と、開口部から本質的に半径方向に、周方向縁の方向に延びる多数のスロットとを有することができる。このようにして、線形ばね特性を実現することができる。
連結要素及び嵌合連結要素は、フランジ上と、さらにフランジに面する保持要素の端部上とに配置され、ファスナが組み立てられた状態でフランジが保持要素に当接しているときに互いに係合し、保持要素に対するフランジの回転を防止することにより、ファスナを逆ねじ方向に回転して取り外す間の弾性湾曲アームの望ましくない変形は、本発明の別の提案により避けられる。連結要素はフランジ上の軸方向突出部で構成することができ、嵌合連結要素は、突出部を受け入れる保持要素内の凹部で構成することができる。

緩みに対してクランプ要素を締結するために、フランジは、締結される部品と協働して、回転抵抗を生成する回転防止特徴を有することができる。
ファスナは、プラスチックの一体部品で製造されることが好ましい。このために、保持要素には、保持フィンガを形成するための成形コア用の横方向開口部が設けられる。

本発明は、図面に示される例示的な実施形態に基づいて以下に詳細に説明される。
図面に示されるファスナ１は、弾性湾曲アーム４によって互いに接合された、保持要素２とフランジ３とからなる。保持要素２は、キャビティ５を閉鎖する、六角形の断面をもつスリーブの形状をしており、このキャビティ５は、同様に、断面が六角形であり、六角形の端部６によって一端部が閉鎖されている。キャビティ５の２つの対向する壁７、８の各々には、キャビティ５の中に、端部６の方向に、保持要素２の縦方向軸に対しておよそ４５°の角度をなして延びる２つの保持フィンガ９、１０が設けられる。保持フィンガ９、１０は、それらの自由端において、各々がねじスタッドのねじ溝に係合するのにふさわしい分離を有する２つの歯をもつ。保持フィンガ９は、対向する保持フィンガ１０に対して、関連するスタッドのねじ山のピッチの半分の高さだけ軸方向にオフセットされる。端部６の反対側の保持要素２の端部には、フランジ３の方向に広がる円錐形の開口部１１が設けられており、これは、図３を参照されたい。壁７、８の側面において、保持要素２は、ファスナの製造中に成形コアを収容するように働く矩形の開口部１２、１３を有する。六角形の断面の少なくとも１つの角部に配置された、軸に対して平行なウェブ１４が、開口部１２、１３を互いに分離する。第２のウェブ１４は、図１では見えないが、ファスナの後方に鏡像配置で配置されている。

弾性湾曲アーム４は、保持要素２の開放端の外側の両側に成形され、設置方向において外側前方の方向に、四分の一の円にほぼ沿って、保持要素２から鏡像配置で延びて、フランジ３上に成形された端部がフランジ３の平坦な背面１５とほぼ垂直に交差するようになる。したがって、保持要素２とフランジ３との間の間隔は、弾性湾曲アーム４の曲率半径にほぼ等しい。弾性湾曲アーム４の両側においては、保持要素２は、フランジ３の背面１５上に保持要素２を支持することが意図される半径方向外向きに延びる突出部１６、１７を有する。いずれの場合にも、突出部１６、１７間には連結要素として機能する凹部１８が配置される。この凹部１８は、フランジ３の背面１５に配置されたキャッチ・ピン１９と共に作用し、嵌合連結要素を形成する。保持要素２がフランジ３に近づくにつれて、キャッチ・ピン１９は凹部１８に入り、これにより保持要素２とフランジ３との間のトルクの伝達を容易にする。

フランジ３は、直径が保持要素２の対向する側面間の距離（平面を横切る幅）にほぼ等しい中央開口部２０を有する。開口部２０から、４つのスロット２１が、フランジ３の半径方向幅のほぼ半分まで外向きに延びる。スロット２１は、フランジ３の内側周方向縁の弾力的な弾性を増加させる。フランジ３はさらに、保持要素２とは反対側のフランジ３の正面に隆起した接触面２２を形成する強化周方向縁２３を有する。フィンガ２４は、周方向縁２３上の２つの対向する点においてフランジ３上に成形されて、フランジ３を回転に対して締結する目的のために、周方向縁２３上にほぼ接線方向に延びる。

図３及び図４は、ファスナ１を用いた締結組立体を示す。ねじスタッド３１は、例えば、自動車の本体部分といった板金の基板３０に溶接することによって締結される。例えば、床下といったカバー・パネル３２は、締結位置において、ねじスタッド３１と共に作用する凹部３３を有し、この凹部内にねじスタッド３１が挿入される開口部３４を有する。組み立て準備のために、ファスナ１のフランジ３がカバー・パネル３２の凹部３３内に配置され、カバー・パネル３２上に設けられてフランジ３の外縁周りに係合する保持要素３５によって所定の位置にスナップ嵌めされる。保持要素３５におけるスナップ接続はこのようにして設計され、凹部３３は、フランジ３をカバー・パネル３２に対して半径方向に移動させて、寸法の変動について補償することができるのに十分なだけ大きい寸法にされる。

締結要素１をカバー・パネル３２上に予設置した後で、カバー・パネル３２は、基板３０上の取り付け位置に配置され、それは、図３に示されるように、基板３０当接する。ここでは、ねじスタッド３１は、カバー・パネル３２の開口部３４と、ファスナ１の開口部２０及び１１とを通して突出する。しかし、ねじスタッド３１の長さ、及びフランジ３の接触面２２から保持要素２の保持フィンガ９、１０までの間隔、並びに、フランジ３と基板３０との間に配置されたカバー・パネル３２の部分の厚さは互いに適合させられ、ねじスタッド３１が保持フィンガ９、１０によって把持されて、所定の位置に維持されることがないようにされる。このように、この組み立て状況においては、カバー・パネル３２は、正しい配置のために基板３０に対して移動させることができ、必要であれば、正しい位置合わせを容易にするために、再度、基板３０から取り外すことができる。

カバー・パネル３２の所望の位置が実現されると、それは、保持要素２をねじスタッド３１上に手動で押し付けられて、これにより、図４に示される位置にすることによって、ねじスタッド３１に締結される。このプロセスにおいては、弾性湾曲アーム４の内側端部は下向きに曲がり、保持要素２の前端及び突出部１６、１７はフランジ３の背面１５と接触する。ねじスタッド３１が保持要素２に入ると、保持フィンガ９、１０は、それらの歯が最終的な締結位置におけるねじスタッド３１のねじ溝に最終的に係止し、保持要素２がねじ付スタッド３１上に締結さするまで、離れるように押し付けられて、個々のねじ山の先端にスナップ嵌合する。締結位置においてより鋭く湾曲させられた弾性湾曲アーム４は、フランジ３の方向に向けられる軸方向のばね力を生成し、これによりフランジ３はカバー・パネル３２に押し付けられる。さらに、組み立て中は、保持要素２は、同様にフランジ３も弾性的に変形させ、これにより接触力を増加させて、図４に示されるものよりもカバー・パネル３２にさらに近づけることができる。このように、締結組立体は、締結位置においては、弾性予荷重下にあるまま残り、これにより振動及び回転に対して締結される。回転に対する付加的な保護は、凹部３３の縁内に食い込むフィンガ２４によって実現される。

締結位置においては、フランジ３上のキャッチ・ピン１９は、保持要素２上の凹部１８に係合し、これにより、たとえ弾性湾曲アーム４が、例えば石が打ち当たるといった外からの作用によって破壊されたとしても、フランジ３の助けにより、回転に対して保持要素２を締結する。
締結組立体は、レンチを用いて保持要素２を回転させることによって取り外すことができる。ここでは、凹部１８に係合するキャッチ・ピン１９によりトルクがフランジ３に伝達され、そのプロセスにおいては、フィンガ２４の制限された動作にも打ち勝つものでなければならない。

保持要素の設計の結果として、説明されたファスナは、保持フィンガが解放方向の荷重下にあるねじスタッドに対して締結するため、小さな組み立て力、及び、大きな引き離し力を可能にする。弾性湾曲アームは、組み立て前に、保持要素が常に正しい位置に配置されることを保証する。締結位置内に押し込まれた締結要素を逆ねじ方向に回転して取り外した後で、弾性湾曲アームは、それらの最初の位置に戻り、再び単純な設置を可能にする。弾性湾曲アーム及びフランジの弾性変形の助けにより、振動の影響から締結組立体を守る、比較的大きな接触力を組み立て中に生成することができる。

本発明によるファスナの側面図である。 図１からのファスナの平面図である。 予設置位置における、図１からのファスナを用いた締結組立体による断面図である。 最終設置位置における、図３からの締結組立体による断面図である。

Claims (17)

1. 縦軸方向に延びてねじスタッドを受け入れるキャビティと前記キャビティ内に突出してねじ付き本体を把持するクランプ位置をとることができる少なくとも１つの変形可能なクランプ領域とをもつスリーブ状の保持要素、及び、設置方向にみて前記保持要素の前端に配置されており、締結されるべき物品に押し付けることができるフランジを有する、ねじスタッドに適用するためのファスナであって、前記フランジ（３）は、前記保持要素（２）から離れて配置され、弾性湾曲アーム（４）によって前記保持要素（２）に取り付けられたことを特徴とするファスナ。
2. 前記フランジ（３）は、前記保持要素（２）の前記前端より大きい半径方向範囲を有し、前記弾性湾曲アーム（４）は、前記保持要素からおよそ９０°湾曲して半径方向外向きに延び、次いで、前記フランジ（３）の方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のファスナ。
3. 前記弾性湾曲アーム（４）は、前記保持要素（２）に面するフランジ（３）とは反対側のの背面（１５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載のファスナ。
4. 前記保持要素（２）は、前記保持要素（２）の縦軸に対して傾斜された、前記キャビティ（５）内に延びる保持フィンガ（９、１０）を有し、前記フィンガは前記保持要素（２）の前記前端からの距離が増加するに伴って、前記キャビティの壁（７、８）から遠ざかる方向に広がることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のファスナ。
5. 前記保持フィンガ（９、１０）の自由端は、前記ねじスタッドのねじ溝に係合するための歯を有することを特徴とする請求項４に記載のファスナ。
6. 前記キャビティ（５）の入口開口部は、外側方向に向けて直径が増加する円錐形に広がることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のファスナ。
7. 前記保持要素（２）は、多角形の、より特定的には六角形の外形を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のファスナ。
8. 前記設置方向にみて前記保持要素（２）の後端は、閉鎖された、特定的には多角形又は六角形の端部（６）を有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のファスナ。
9. 前記フランジ（３）はリング形状であり、前記保持要素（２）の前記半径方向範囲より小さい中央開口部（２０）を有しており、前記フランジ（３）の前記背面（１５）は、前記保持要素（２）の前記前端のための接触面を形成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のファスナ。
10. 前記フランジ（３）は、前記保持要素と締結されるべき前記物品との間に、締結位置において弾性的に予荷重を与えることができるばね座金状に設計されることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のファスナ。
11. 前記フランジ（３）は、強化周方向縁（２３）と、前記開口部から前記周方向縁（２３）の方向に本質的に半径方向に延びる多数のスロット（２１）とを有することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のファスナ。
12. 連結要素及び対応連結要素が、前記フランジ（３）上と、前記フランジ（３）に面する前記保持要素（２）の前記端部上とに配置され、前記ファスナ（１）が組み立てられた状態で前記フランジ（３）が前記保持要素（２）に当接しているときに互いに係合し、前記保持要素（２）に対する前記フランジ（３）の回転を防止することを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のファスナ。
13. 前記連結要素は前記フランジ（３）上のキャッチ・ピン（１９）からなり、前記嵌合連結要素は、前記フランジ（３）における前記キャッチ・ピン（１９）を受け入れる、前記保持要素（２）の凹部（１８）からなることを特徴とする請求項１２に記載のファスナ。
14. プラスチックの一体部品で製造されることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のファスナ。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のファスナ（１）と、ねじスタッド（３１）が溶接された基板（３０）と、前記ファスナ（１）により前記基板（３０）に締結される部品（３２）とを有する締結用組立体であって、前記部品（３２）は前記ねじスタッド（３１）の直径より大きい開口部（３４）を有し、前記ファスナ（１）のフランジ（３）は、前記開口部（３４）に対して本質的に同軸で、制限された範囲で移動可能なように前記部品（３２）の片側に保持されており、前記基板（３０）に面する前記部品（３２）の前記接触面からの前記ファスナ（１）の変形可能なクランプ領域の間隔は、前記ねじスタッド（３１）の長さより大きいことを特徴とする組立体。
16. 前記ファスナ（１）の前記キャビティ（５）の内径は、前記ねじスタッド（３１）の外径より大きいことを特徴とする請求項１５に記載の締結用組立体。
17. 前記ファスナ（１）の前記フランジ（３）は、前記部品（３２）における前記開口部（３４）と同じ大きさか又はそれより大きい開口部（２０）を有することを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれか１項に記載の締結用組立体。

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