(57)【要約】  筒状バレル部（２６）の自由開放端（２８）が平坦なダイ面（６６）に当接して、軸方向及び半径方向の外側に向かって成形され変形され、パネル（４８）を支持する平坦な支持面（７６）と平坦な端面（７８）を有する環状をなす自己装着ファスナ付きパネル組立体。中央ポストとダイの長さ軸に実質的に垂直な方向に広がる環形をなす平坦なダイ面（６６）とを有するダイ（５２）。（筒状）バレル部（２６）を軸方向及び半径方向に向かって成形し、変形して、（筒状）バレル部（２６）の亀裂の発生と摩擦抵抗とフープ応力を排除する装着方法。【選択図】図５【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に配置されるファスナ部と、前記ファスナ部と同軸に配置されて、前記ファスナ部から半径方向に張り出す放射状フランジ部と、前記ファスナ部と一体に成形されて、前記放射状フランジ部と同軸に配置されて半径方向に張り出す環状バレル部を有し、前記環状バレル部は、前記放射状フランジ部より大きな直径を有するとともに、前記放射状フランジ部に隣接して前記放射状フランジ部を取り囲む平坦で環状をなす放射状支持面を有する自己装着ファスナと、
前記環状バレル部を受け入れる開口と、前記開口を取り囲むとともに、前記放射状支持面の上に置かれて、前記放射状支持面と噛み合う平坦部を有するパネルを備える
自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項２】
前記環状バレル部は、実質的に平坦で、前記放射状支持面に実質的に平行な端面を有する
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項３】
前記放射状フランジ部は、前記開口に受け入れられ、
前記パネルの平坦部は前記放射状フランジ部の外面と噛み合う
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項４】
前記環状バレル部は、前記放射状フランジ部と間隔を空けて隣接し、
前記パネルは、前記環状バレル部と前記放射状フランジ部の間に受け入れられる
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項５】
前記環状バレル部は、前記放射状フランジ部より大きな厚さを有する
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項６】
前記ファスナ部は、前記放射状フランジと同軸に配置されて、前記放射状フランジ部から延びる円筒状の軸である
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項７】
前記ファスナ部は、前記環状バレル部と同軸に配置される胴体部を備え、前記胴体部は前記胴体部を貫く穴を有する
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項８】
前記前記環状バレル部は、円錐台形状の外面を有する
請求項１に記載の自己装着ファスナ付きパネル組立体。
【請求項９】
軸部と、前記軸部と一体かつ同軸に配置されて、前記軸部より大きな直径を有する放射状フランジ部と、前記放射状フランジ部より大きな直径を有する環状バレル部を有し、前記環状バレル部は、平坦な端面と前記放射状フランジ部に隣接して前記放射状フランジ部を取り囲む平坦で環状をなす放射状支持面を有する自己装着ファスナと、
パネルを貫いて前記放射状フランジ部を受け入れる開口と、前記開口を取り囲むとともに、前記放射状支持面の上に置かれて、前記放射状支持面と噛み合う平坦部を有するパネルを備える
自己装着スタッドファスナ付きパネル組立体。
【請求項１０】
前記環状バレル部は、前記放射状フランジ部と間隔を空けて隣接し、
前記パネルの平坦部は、前記環状バレル部と前記放射状フランジ部の間で変形している
請求項９に記載の自己装着スタッドファスナ付きパネル組立体。
【請求項１１】
前記環状バレル部は、前記放射状フランジ部より大きな厚さを有する
請求項９に記載の自己装着スタッドファスナ付きパネル組立体。
【請求項１２】
前記前記環状バレル部は、円錐台形状の外面を有する
請求項９に記載の自己装着スタッドファスナ付きパネル組立体。
【請求項１３】
前記前記環状バレル部は、前記パネルの平坦部に当接して成形されている
請求項９に記載の自己装着スタッドファスナ付きパネル組立体。
【請求項１４】
ファスナ部と、前記ファスナ部と一体に成形された筒状バレル部を備え、前記筒状バレル部は自由開放端を有する自己装着ファスナを製造し、
前記自己装着ファスナの前記筒状バレル部をパネルの開口に受け入れて、
前記筒状バレル部の自由開放端を、ダイ部材の実質的に平坦な面に押し付けて、前記パネルに向かう軸に対して放射状に成形し、変形し、前記パネルを貫く前記開口を取り囲む前記パネルに対向する平坦で環状をなす放射状支持面を形成する
自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項１５】
前記筒状バレル部の自由開放端を、成形し、変形して、平坦な端面を形成し、前記筒状バレル部が実質的に放射状に変形される、
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項１６】
前記パネルを貫く開口を形成し、その後に、前記筒状バレル部を前記パネルの開口に受け入れる
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項１７】
前記自己装着ファスナは、前記ファスナ部と一体かつ同軸に配置された放射状フランジ部を備え、
前記放射状フランジ部は、前記ファスナ部より大きな直径と、前記ファスナ部を取り囲む環状面を有し、
前記放射状フランジ部の前記環状面にプランジャーを押しつけることによって、前記筒状バレル部の自由開放端を、前記ダイ部材の実質的に平坦な面に押し付ける
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項１８】
前記ダイ部材は、その外径が前記筒状バレル部の自由開放端の内径にほぼ等しい中央ポストと、前記中央ポストを取り囲む平坦なダイ面を有し、
前記筒状バレル部の自由開放端を前記中央ポストに対して位置決めして、前記筒状バレル部の自由開放端を前記ダイ部材の前記平坦な面に向かい合わせる
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項１９】
前記ファスナ部を円筒状の軸部とするとともに、前記軸部と一体にされて前記軸部を取り囲む放射状フランジ部を備える自己装着ファスナを製造する
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２０】
前記ダイ部材は、前記平坦なダイ面を取り囲むパネル支持面を備え、前記パネル支持面は、平坦な前記ダイ面の平面より高い位置にあって、
前記ダイ部材の前記パネル支持面に前記パネルを載置する
請求項１４に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２１】
ファスナ部と、前記ファスナ部と一体かつ同軸に成形された筒状バレル部を備え、前記筒状バレル部は自由開放端を有するファスナを製造し、
パネルを貫くとともに、前記筒状バレル部と等しいかそれよりも大きな直径を有する開口を形成し、
パネル支持面の平面より低い位置にあって、実質的に平坦なダイ面を取り囲むダイ部材のパネル支持面に、前記パネルを載置し、
前記筒状バレル部の自由開放端を、前記パネルの前記開口を通して、実質的に平坦な前記ダイ面に押し付けて、前記筒状バレル部を軸方向及び半径方向の外側に成形し、変形し、実質的に平坦な端面を形成し、前記ファスナ部及び前記パネルを貫く前記開口より大きな直径を有して、前記前記パネルを貫く前記開口を取り囲む前記パネルを支持する実質的に平坦な環状をなす放射状支持面を形成する
自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２２】
前記ファスナ部及び前記筒状バレル部と一体かつ同軸に配置される放射状フランジ部を備え、前記放射状フランジ部は前記筒状バレル部より大きな直径を有する自己装着ファスナを製造し、
プランジャーを前記放射状フランジ部の環状面に押し当てることによって、前記筒状バレル部の自由開放端を、ダイ部材の実質的に平坦な面に押し当てる
請求項２１に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２３】
前記ダイ部材は、実質的に平坦な前記ダイ面から延びる中央ダイポストを備えて、前記中央ダイポストは前記筒状バレル部の自由開放端の内径と等しいかそれよりも小さい外径を有し、前記筒状バレル部の自由開放端を受け入れるように構成されて、
前記筒状バレル部の自由開放端を前記中央ダイポストに対して位置決めする
請求項２１に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２４】
前記ファスナ部を円筒状の軸部とするとともに、前記軸部と一体にされて前記軸部を取り囲む放射状フランジ部を備える自己装着ファスナを製造する
請求項２１に記載の自己装着ファスナをパネルに装着する方法。
【請求項２５】
ファスナ部と、前記ファスナ部と一体に成形された筒状バレル部を備え、前記筒状バレル部は自由開放端を有する自己装着ファスナをパネルに装着するためのダイ部材において、
前記筒状バレル部の自由開放端の内径と等しいかそれよりも小さい外径を有して、前記筒状バレル部の自由開放端を受け入れるように構成される中央ダイポストと、
前記中央ダイポストの軸に垂直な方向に広がり、前記中央ダイポストを取り囲み、前記中央ダイポストの自由端より低い位置にあって、前記筒状バレル部を軸方向および半径方向の外側に向けて、成形し変形するのに適合した、平坦なダイ面と、
平坦な前記ダイ面より上方にあって、平坦な前記ダイ面を取り囲む平坦なパネル支持面を備える
ダイ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファスナをパネルに永久結合した自己装着ファスナ付きパネル組立体、自己装着ファスナをパネルに装着する方法、及び、自己装着ファスナ付きパネル組立体の製造と本発明の方法に適合するダイ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の譲受人の前身であるMultifastener  Corporation社は、５０年以上前、初めて自己装着ファスナを発明した。ここでいうところの、自己装着ファスナという用語は、自ら穿孔して、かつ自らを緊結する雄型および雌型のファスナであって、パネルに永久に結合されるファスナを指し、ピアスアンドクリンチナットスタッド、ボルトの類、及び、ピアスアンドクリンチナット並びにこれと同種の雌型のファスナが含まれる。自己装着ファスナは、雄型のファスナならば、ねじ溝がある軸部材、あるいはねじ溝がない軸部材、雌型のファスナならば、ねじ溝がある管部材、あるいはねじ溝がない管部材のようなファスナ部を備える。典型的な適用例では、通常、自己装着ファスナは上部ダイシュー又はダイプレスのダイプラテン、または下部ダイシューあるいはダイプラテンに配置されたダイ部材またはダイボタンに配置された装着ヘッドに供給される。典型的には、装着ヘッドはプランジャーを備え、ダイボタンに支持されたパネルに自己装着ファスナを永久結合する装着工程においてプレスが往復するたびに、プランジャーはプランジャー通路を通って往復動作する。この技術分野の当業者ならば理解出来ることだが、この配置は逆にしてもよいし、自己装着ファスナはどんな種類のプレスにも取り付けることが出来る。
【０００３】
ここで開示される式の自己装着ファスナは、本願の譲受人の前身に譲渡された米国特許第４，５４３，７０１号（特許文献１）で、初めて開示された。特許文献１による開示を参考のために引用する。この形式の自己装着ファスナは、ファスナ部と、開放された自由端を備える管状バレル部を備え、前記バレル部は、パネルに明けられた開口に挿入され、ダイボタンによって半径方向の外側に向けて変形されて、ファスナをパネルに永久に結合する。特許文献１で開示された自己装着ファスナ付きパネル組立体と結合方法の実施例によれば、管状バレル部の自由端は、半径方向の外側に向けてＬ字形に変形されて、パネルは自己装着ファスナの放射状フランジとＬ字形をなしたバレル部に挟まれる。しかしながら、この自己装着ファスナ付きパネル組立体は、商業上の十分な完成度を備えていなかった。
【０００４】
米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）も本願の譲受人の前身に譲渡された特許であり、その開示事項は本願に関連し、改良された装着方法、組立方法、及びダイ部材について、開示している。すなわち、特許文献２には、管状バレル部の自由端を半径方向および上方に向けて変形して、環状溝形あるいはその逆の形状にするともに、開口を取り囲むパネルが、前記バレル部の環状溝形の中に入るように変形させて、自己装着ファスナをパネルに永久に結合することが開示されている。特許文献２に開示されたダイボタンは、中央ダイポストと半球状の凹面が環状をなすダイ面を有し、そのダイ面は前記管状バレル部と当接して、前記管状バレル部を、環状溝形に変形される。同時に、パネルの開口の周辺部は、溝形を形成しつつある前記管状バレル部に押し込まれてしっかりと結合される。特許文献２で開示された自己装着ファスナ付きパネル組立体の実施例はすでに商業的な成功をおさめ、また、現に成功を続けている。
【特許文献１】米国特許第４，５４３，７０１号公報
【特許文献２】米国特許第４，９１５，５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示された方法には、次のような問題があった。第一に、管状バレル部が環状半球状の前記ダイ面で変形されるとき、特に曲げ径がある値を超えると、前記管状バレル部には亀裂が生じやすかった。自明のことだが、前記管状バレル部が環状半球状の前記ダイ面に当たって、環状半球状に変形するときに、前記管状バレル部には大きな摩擦抵抗とフープ応力が加わる。この摩擦抵抗を緩和するため、前記管状バレル部を潤滑剤で被覆すれば、コストが増大する。加えて、自己装着ファスナとバレルの間の摩擦を最小にするために、半球状の凹面が環状をなす前記ダイ面を研磨しなければならないので、ダイボタンの構造が複雑になり、製造費が比較的高価になる。また、適切に装着するためには正確な寸法が要求される。また、特許文献２で開示された装着方法には、装着の際に管状バレル部に亀裂が生じるという問題もあった。自己装着ファスナの応用例の多くでは、管状バレル部の自由端を受け入れる開口をパネルに穿孔することが求められていないことに注目すべきである。これに対して、特許文献２に開示された自己装着ファスナは、パネルには事前に開口が切り明けられ、あるいは押し開けられていて、この事前に形成された開口に管状部が受け入れられて、噛み合っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述したように、本発明は、自己装着ファスナ付きパネル組立体、自己装着ファスナをパネルに永久に装着する方法、及び、本発明の方法で、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体を生産するのに使用する、比較的安価で頑丈なダイボタンに関連する。これも前述しているが、ここでいうところの自己装着ファスナという用語には、雄型および雌型のファスナが包含され、パネルに穴を明けるために使用するバレル部を備える自己穿孔型ファスナ、及びパネルにファスナを永久結合するのに先立ってパネルに穴を明ける自己かしめ型ファスナが含まれる。後で説明するように、本発明の自己装着ファスナをパネルに装着する方法は、バレル部でパネルに穴を明ける必要はないが、この本発明の方法は自己穿孔型にも応用できると確信する。
【０００７】
本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体は、中心に配置されるファスナ部材を有する自己装着ファスナ、前記ファスナ部材と同軸に配置されて、前記ファスナ部材を中心に放射状に広がる放射状フランジ部、及び前記ファスナ部材と同軸に配置され前記ファスナ部材と一体に形成された環状バレル部を備え、前記環状バレル部は前記放射状フランジ部より大きな直径を有し、また前記環状バレル部は前記放射状フランジ部に隣接して、前記放射状フランジ部を取り囲み、平坦で環状をなす放射状支持面を有している。自己装着ファスナ付きパネル組立体のパネルは、環状バレル部を受け入れる開口を有し、その開口の周りには平坦な部位があって、その平坦な部位は環状バレル部の平坦で環状をなす放射状支持面に重なって、前記放射状支持面と噛み合う。本発明の装着方法について後述するように、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体と装着方法の重要な利点のひとつは、自己装着ファスナが前述の米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示された自己装着ファスナと同一であることである。すなわち、後述するように、この自己装着ファスナは、装着前には実質的に円筒状をなす内面と外面を有する筒型バレル部を備える。ここで、“形成される”いう用語は、例えば、筒型バレル部が軸方向に変形され、あるいは平たくされるプロセスをいう。しかしながら、本発明の好適な実施形態では、筒型バレル部は、放射状に広がるように形成あるいは変形されて、放射状フランジ部に隣接して、前記放射状フランジ部を取り囲む平板状で環状をなす放射状支持面を形成し、その放射状支持面はパネルの開口の周りの平坦な部位に押し付けられる。
【０００８】
本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体の好適な実施形態では、環状バレル部は、実質的に平坦な端面を有し、開示された実施形態においては、その端面は、放射状支持面と実質的に平行である。これは、自己装着ファスナを好適な方法でパネルに装着する際の形成プロセスの結果である。この平坦な端面には、別の利点がある。まず、頑丈になり、接続される組み立て部品を変形することがない。さらに、外観上の見栄えが良くなる。その上、形成された環状バレル部は亀裂の発生がなく、自己装着ファスナとパネルの結合を非常に緊密することができる。
【０００９】
本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体の好適な実施形態では、放射状フランジ部はパネルの開口に受け入れられて、パネルの平坦な部位が放射状フランジ部の外側の面と噛み合う。実施形態のひとつにおいて、放射状フランジ部はパネルの開口の内面に押し付けられ、あるいは、パネルの開口の内面が放射状フランジ部に押し付けられる。さらに、自己装着ファスナ付きパネル組立体の好適な実施形態では、環状バレル部が放射状フランジ部に間隔を明けて隣接している。また、パネルの開口に隣接するパネルの部位は、環状バレル部と放射状フランジ部の間に挟まれて変形し、押し込み力に対する強度が改善される。環状バレル部の幅と厚さは、ダイの表面または環状凹部の深さ及び筒型バレル部の長さによって決まるが、後述するように、好適な一実施形態では、環状のバレル部の厚さあるいは幅は、放射状フランジ部のそれより大きい。前述したように、本発明の自己装着ファスナは雄型ファスナあるいは雌型ファスナのいずれであってもよいが、雄型の自己装着ファスナの好適な実施形態のひとつにおいては、ファスナは放射状フランジ部に同軸に取り付けられて、放射状フランジ部から延びる軸部材を備える。別の好適な実施形態において、ファスナ部は、環状のバレル部と同軸に取り付けられた胴体部を備え、その胴体部は、ねじ切りされた穴、あるいはねじ切りされていない穴を有する。さらに後述するように、ダイ部材の好適な実施形態では、ダイ部材の環状凹部は、平坦なダイ面を有し、環状バレル部の放射方向の変形あるいは形成は“制御されない”。すなわち、環状凹部の直径は環状バレル部のラジアル直径より大きく、そのために、環状バレル部の直径は、筒型バレル部の長さ方向あるいは軸方向の長さと環状凹部の深さに依存している。
【００１０】
本発明の自己装着ファスナのパネルへの装着方法は以下のステップから構成される。本発明の方法では、まずファスナ部とこのファスナ部に同軸に配置されて一体にされるとともに、開放された自由端を有する筒型バレル部とを備えるファスナを製造する。次に、本発明の方法では、前記筒型バレル部の直径に等しいかあるいはそれより大きい直径を有する開口をパネルに開ける。前述したように、このパネルの開口は、その開口にファスナを取り付ける前に穿孔される。比較的に厚いパネルや重いパネルにファスナを取り付けるのには不向きかもしれないが、これに代えて、筒型バレル部の自由端を使って開口を穿孔してもよい。そして、本発明の方法では、筒型バレル部の開放端をパネルの開口を受け入れて、ダイ部材の実質的に平坦な面に向けて押し出すと、筒型バレル部はパネルに向かって軸方向に変形あるいは形成され、外側へ放射状に広がる。そして、筒型バレル部の開放端は平板状で環状をなす放射状支持面を形成し、この放射状支持面は、パネル開口の周囲のパネルを支持する。前述したように、本発明のファスナのパネルへの装着方法によれば、取り付け中の亀裂の発生を排除し、ファスナとパネルの結合を非常に緊密することができる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、パネルの開口を通して、筒型バレル部の開放自由端をダイ部材の平坦な面に向けて押し出すが、本発明の方法では、平坦なダイ面に沿うように、筒型バレル部の開放端を成形する。また、開示された実施形態では、通常この成形された開放自由端は平板状で環状をなす前記放射状支持面に平行なので、非常に頑丈な組み付けがなされる。本発明の方法の好適な実施形態のひとつにおいては、自己装着ファスナに放射状フランジを備えるが、この実施形態では、放射状フランジはパネルに開けられた開口に押し入れられて、そのパネルの開口の内面と噛み合う。後述するように、ダイ部材は、センターポストあるいはランドを備え、また、本発明の方法には、筒型バレル部をセンターポストあるいはランドに対して位置合わせすることが含まれているが、そのランドの直径は筒型バレル部の内径に等しいか、わずかに小さくするのが一般に望ましい。さらにダイ部材またはダイボタンの好適な実施形態のひとつでは、環状凹部又ダイ面を取り囲む環状面を環状凹部の平坦面より高位置に備えるが、本発明の方法には、環状凹部を取り囲むその面で、パネルを支持することが含まれる。
【００１２】
ファスナ部と、開放された自由端を有して前記ファスナ部と一体化された筒型バレル部を備える自己装着ファスナをパネルに取り付けるための、本発明のダイ部材は、センターダイポストあるいはランドを備え、そのランドの直径を筒型のバレル部の開放端の内径に等しく、あるいはわずかに小さくして、筒型バレル部の開放端を受け入れられるように構成する。また、前記ダイ部材は、前述したように、筒型バレル部を軸方向及び放射方向に変形し形成するための環状凹部または樋を備えて、その環状凹部または樋は、前記センターダイポストの中心軸に対しておよそ垂直な方向に広がって、前記センターダイポストの周囲をとり囲むととともに、前記センターダイポストの自由端の下方に位置する平坦なダイ面を有する。また、前記ダイ部材は、前記ダイ面を取り囲むとともに、前記ダイ面より高い位置にある環状をなして平坦なパネル支持面を有する。本発明に係る分野の当業者ならば理解できることだが、本発明のダイ部材あるいはダイボタンの好適な実施形態は、先に引用した米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示されたダイボタンよりも著しく安価である。自明のことだが、平面状のダイ面は、前記特許に開示された、環状をなす半球凹面に比べてより容易に成形することができ、また亀裂や磨耗のおそれも小さい。また、先に引用した米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示されたように、筒型バレル部がダイの半球状の空所の中で捲り返されることがないから、ほとんどの場合、筒型バレル部を潤滑する必要がない。
【００１３】
本発明に係る分野の当業者ならば理解でき、また、後でも説明するように、添付された特許請求の範囲の限りにおいて、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及び型部材は様々に変形することができる。後に掲げる好適な実施形態で開示する本発明の実施形態と図面は説明の目的のためにだけにあり、これらによって本発明の範囲が限定されることはない。本発明の利点と有益な特性は、後に掲げる本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及び型部材の好適な実施形態についての説明と、添付された特許請求の範囲及び図面から十分に理解することができる。
【００１４】
（発明の効果）
本発明に係る自己装着ファスナの装着方法によれば、ファスナのバレル部とパネルアセンブリの亀裂を実質的に排除するとともに、バレル部の潤滑を不要にすることによってファスナの製造コストを削減し、ダイボタンの設計を単純にし、頑丈にし、安価にしてコストと寿命を顕著に削減することができる。
【００１５】
既に述べているし、後でも説明するが、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及びダイ部材の実施形態は、説明のためだけに開示するものであり、これらによって本発明の範囲が限定されることはない。ただし、添付された特許請求の範囲についてはこの限りではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１及び図２に、本発明の装着方法でもって、自己装着ファスナ付きパネル組立体を生産するのに使用する雄型の自己装着ファスナの好適な実施形態のひとつを示す。既に述べたように、本発明の装着方法とダイ部材の利点のひとつは、“従来の” 自己装着ファスナを本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体の製造に利用できることにある。図１及び図２に示した自己装着ファスナ付の実施形態は、２００４年１０月８日に出願して、審査係属中の米国特許出願第１０／９６１，８０３号に開示された実施形態と同一であり、これの開示が参照される。また、後述するように、この自己装着ファスナ付は、米国特許第４，５４３，７０１号（特許文献１）あるいは米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献１）に開示されたに自己装着ファスナとも同一である。
【００１７】
図１及び図２に示す自己装着ファスナ２０は、ファスナ部２２、筒型バレル部２６及び放射状フランジ部３０を備える。なお、本実施形態においては、ファスナ部２２はその外周にねじを切った軸２４である。また、筒型バレル部２６は開放された自由端２８を有する。好適な実施形態では、筒型バレル部２６は、放射状フランジ部３０と同軸に配置され、ファスナ部２２と一体に組み立てられている。また、軸２４にねじを切らないでおいて、ねじ切りの機能を備えた雌型のファスナを受け入れるようにしてもよいし、他の手段、例えばボールジョイントで相手方と結合するようにしてもよい。本実施形態の自己装着ファスナ２０では、放射状フランジ部３０は、放射状フランジ部３０の外周面の円周上に間隔を空けて配置された複数の放射状の歯３２を備える。図２に最良に示しているように、本実施形態では、放射状の歯３２は、半径面３４と平坦端面３６を有する。しかしながら、先に引用した２００４年１０月８日に出願されて審査係属中の米国特許出願第１０／９６１，８０３号の開示によれば、放射状の歯３２は様々な形態をとることができる。更に言えば、放射状の歯は任意的な構成要素である。すなわち、以後の装着作業において、パネルの中での自己装着ファスナ２０の相対的な回転を抑止する手段であれば、他の手段を用いてもよい。
【００１８】
図３に最良に示されているように、放射状フランジ部３０はバレル部２６を取り囲む環状の支持面あるいは被駆動面３８とそれに対向する駆動面４０を備える。自己装着ファスナ２０の好適な実施形態において、放射状フランジ部３０はファスナ部２２や筒型バレル部２６より大きな直径を備える。ここで開示された自己装着ファスナ２０の実施形態において、筒型バレル部２６は円筒状の内面４２、前記内面と同心に配置された円筒状の外面４４及び開放された自由端２８に隣接するアーチ状の外方被駆動面４６を備える。応用例によっては、これに代えて、内面４２及び外面４４を円錐台形にしてもよい。
【００１９】
図３は、パネル４８の自己装着ファスナ２０のような、雄型のファスナ要素を装着するための装着器具の好適な実施形態のひとつを示すものである。典型的な応用例において、パネル４８は、自動車産業のような大量生産の場で使用される鋼板パネルである。もっとも、パネル４８は他の素材、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金あるいはプラスチックであっても構わない。図３に示した装着器具には、プランジャー５０とダイ部材あるいはダイボタン５２が含まれる。図３に開示された実施形態において、プランジャー５０は、円筒穴あるいは内腔５４を備え、その内腔５４は、放射状フランジ部３０の支持面あるいは被駆動面３８に当接して被駆動面３８を押し出す環状駆動面５６を有して、自己装着ファスナ２０のファスナ部２２を受け入れられるように構成されている。開示された実施形態では、プランジャー５０の内腔５４は環状駆動面５６に隣接する円錐台形のカウンタボア５８を備える。開示された実施形態のダイボタン５２は中央ダイポスト６０を備え、その中央ダイポスト６０は、平面端部あるいは環状頂面６２と円錐台形状の側面６４を有する。普通、平面端部あるいは環状頂面６２はランドと呼ばれる。ダイボタン５２の好適な実施形態において、底面あるいはダイ面６６は、ダイボタンの長さ軸“Ａ”に対して実質的に垂直になる方向に広がる平面である。中央ダイポスト６０を取り巻くダイキャビティは、普通、樋あるいは環状凹部と呼ばれる。好適な実施形態のひとつにおいて、ダイボタン５２は環状をなすとともに平坦な支持面６８を備え、図３に示すように、装着作業の間、この支持面６８でパネル４８を支持する。典型的な応用例において、パネル４８は、クランプあるいはその他の固定手段によって支持面６８に固定される。また、後述するように、ダイボタン５２の樋あるいは環状凹部の外周面７０はどうような形にしても構わない。なぜなら、都合のよいことに、装着作業の間、筒型バレル部２６は半径方向外側に無制限に流れるが、外周面７０には当たらないからである。開示された実施例では、外周面７０は円錐台形状をなしている。好適な実施形態において、ダイボタン５２はさらに中央内腔７２を備えて、装着作業中にそこから空気を逃がすようにしている。
【００２０】
図３に示すように、ファスナ２０をパネル４８に装着する方法の最初のステップは、例えば、筒型バレル部２６をダイボタン５２の中央ダイポスト６０に合わせて、中央ダイポスト６０の側面６４が筒型バレル部２６の内面４２に受け入れられるように位置決めして、自己装着ファスナ２０が軸Ａに沿うようにすることである。本発明の分野の当業者ならば理解できることであるし、先に引用した米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）にも開示されていることだが、自己装着ファスナ２０は通常はプランジャー５０を備える装着ヘッドに受け入れられる。ここで、装着ヘッド（図示せず）はダイプレスの上部ダイシューあるいはダイプラテンに固定され、ダイボタン５２はダイプレス（図示せず）の下部ダイシューあるいはダイプラテンに固定される。しかしながら、どんな形式のプレスでも、自己装着ファスナ２０をパネル４８に装着することができる。また、後述するように、自己装着ファスナ２０は、自己装着ファスナ２０をパネル４８に装着する時に、パネル４８に開口を穿孔するのに使うことができると信じられている。しかしながら、ここで開示された方法の実施形態では、開口７４は、事前にパネルに形成され、又は穿孔され、あるいは打ち抜かれていて、その開口の内径は、筒型バレル部２６の外面４４の直径より大きいが、放射状フランジ部３０の外径よりは小さい。典型的な応用例において、自己装着ファスナ２０のファスナ部２２は、まず装着ヘッド（図示せず）のプランジャー５０の内腔５４に受け入れられて、次に、プレスが閉じると、プレスの上部ダイシューあるいはダイプラテンに固定されたプランジャーが、ダイボタン５２及びダイボタンの環状をなす平坦な支持面６８に支持されたパネル４８に向けて押し出される。しかしながら、前述したように、この配置は逆にしても良い。ダイボタン５２をプレスの上部ダイシューあるいはダイプラテンに固定してもよい。あるいは、いずれか任意のプレスで水平方向に取り付けてもよい。
【００２１】
そして、図４に示すように、プランジャー５０によって、筒型バレル部２６の自由端２８は開口７４を通ってパネル４８に押し込まれ、ダイボタン５２の樋あるいは環状凹部の平らなダイ面６６に当接する。ダイボタン５２の樋あるいは環状凹部の底面６６は、ダイボタンの長さ軸Ａに実質的に垂直な平面なので、筒型バレル部２６の自由端２８は、放射状フランジ部３０に向かって、軸方向に変形あるいは成形される。さらに中央ダイポスト６０の外面６４で半径方向の内側への変形が妨げられるので、同時に、筒型バレル部２６の自由端２８は半径方向の外側に向かって変形して、図４の２８ａに示す位置に移動する。本発明の分野の当業者ならば理解できるように、筒型バレル部２６が平らなダイ面６６に押し当てられると、筒型バレル部２６の自由端２８はその降伏点を超えて圧縮される。さらに、自由端２８は平らなダイ面６６に当たって平らになる。
【００２２】
最後に、図５に示すように、筒型バレル部２６を、ダイボタン５２の樋又は環状凹部の平坦な底面６６に押し当てて、成形と平板化を続けると、実質的に平坦な円形面７６が形成される。この円形面７６はパネル開口７４を取り巻くパネル面４８の下で放射状に変形あるいは成形される。パネル開口７４は図５に示すように、パネル面４８ａに押される。図３に示した筒型バレル部２６の自由端２８も平らにされ、パネル４８を支持する平坦な円形面７６に平行な平坦端面７８が形成される。図４に示す隔離空間８０に捕らえられた空気は内腔７２から逃すことができる。
【００２３】
図５に示すように、自己装着ファスナ付きパネル組立体の好適な実施形態において、環状バレル部２６の幅”Ｗ”あるいは厚さは放射状フランジ部３０より大きく、非常に頑丈でしっかりした取り付けができる。さらに、図５に示すように、形成された環状バレル部２６は放射状フランジ部３０から間隔を開けて、放射状フランジ部３０と環状バレル部２６の間でパネルメタル４８ｂが半径方向に変形するようにしているので、押し出し強度が大きくなる。さらに、放射状フランジ部３０はパネル４８に開けた開口よりも大きな直径を有するので、放射状フランジ部３０がパネルに押し込まれて、さらに押し出し強度が大きくなる。図１及び図２に示すように、放射状フランジ部３０に放射状の歯３２を備えれば、その放射状の歯（図５において図示しない）がパネルに押し込まれて、自己装着ファスナ２０とパネル４８が、回転するのを防いでいる。図５に示すように、バレル部２６が半径方向に変形しても、ダイボタン５２の樋又は環状凹部の外周面７０に接触しないことに注目すべきである。すなわち、環状バレル部２６の半径方向の変形は、ダイボタン２６の樋あるいは環状凹部の中だけで許されているので、バレル部２６の外面８２がダイボタンの環状凹部の外周面７０に噛み合わない。しかしながら、図５に示すように、環状バレル部２６の半径方向の変形は制限されないし、平坦なダイ面６６に当接して変形する。また外面８２は円錐台形である。
【００２４】
図６及び図７に、前述のダイボタン５２の好適な実施形態のひとつを図示する。ダイボタン５２は、下部ダイプラテン（図示しない）の円筒状の開口に受け入れられて、ダイボタンをダイシューにしっかりと保持する円筒状の外面を備えてもよい。ダイボタン５２は、環状のパネル支持面６８と中央ダイポスト６０を備え、中央ダイポスト６０は端面６２と円錐台形の側面６４を有する。ダイポスト６０を取り囲む環状凹部又は樋８６の環状の底面６６は、ダイボタン５２の長さ軸Ａに対して垂直方向に広がる実質的な平面であることが望ましい。開示されたダイボタン５２の実施形態において、図５に示すように、環状凹部８６の外周面７０は円錐台形であって、環状バレル部２６の外面８２の円錐台形と一致しているが、環状バレル部２６の半径方向の変形あるいは半径方向の形成を制限しない形ならばどんな形でもよい。また、前述しているように、ダイボタン５２の好適な実施形態は、空気の逃げを許すための軸方向内腔７２を備える。ダイボタン５２は硬化処理された鋼で作られ、底面６６が研磨されていることが望ましいが、多くの応用例では研磨は不要である。本発明の分野の当業者ならば解ることだが、ダイボタン５２は、先に引用した審査係属中の米国特許出願で開示されたダイボタンに比べて実質的に安価である。またダイボタン５２は製造が実質的により容易であり、摩耗が少ない。
【００２５】
図８ないし図１０に、前述したダイボタン５２と本発明の装着方法を使って自己装着ファスナ付きパネル組立体を製造するのに使われる雌型の自己装着ファスナ１２０を図示する。雌型の自己装着ファスナ１２０の構成要素の多くは前述した雄型の自己装着ファスナ２０と同じなので、共通する構成要素には雄型の自己装着ファスナ２０と同じ符号を付ける、ただし、雄型の自己装着ファスナ２０の符号に１００を加える。雌型の自己装着ファスナ１２０は、ファスナ部１２２を備えるが、開示された実施形態では、ファスナ部１２２は、内面をねじ切りされた中空円筒であり、図９又は図１０において１２４で示す。しかしながら、中空円筒をねじ切りしないで、スタッドのような、雄型のねじ形成型あるいはねじ転造型のファスナを受け入れるようにしてもよい。また、雌型の自己装着ファスナ１２０は、筒型バレル部１２６を備え、筒型バレル部１２６は開放された自由端１２８を有する。しかし、本実施形態では、内面１４２は円筒状であり、外面１４４は円錐台面１４５を有する。さらに、内面１４２は自由端１２８に隣接する円錐台面１４３を有する。また、雌型の自己装着ファスナ１２０は、放射状フランジ部１３０を備える。しかし、本実施形態では、放射状フランジ部には図１および図２に示すような放射状の歯３２はない。トルクに対する抵抗を与えるために、円錐台面１４５上にリブ（図示せず）を備えることや、放射面１７６の外周面を多角形にすることなど、各種の手段を備えてよい。本実施形態では、図９に示すように、平坦な端面１５６を備えるプランジャー１５０を受け止められるように、放射状フランジ部１３０の端面１３８を平坦にしている。このようにしているので、雌型の自己装着ファスナ１２０は、先に引用した審査係属中の米国特許出願第１０／９６１，８０３号に開示された雌型の自己装着ファスナと実質的に同一である。また、放射状フランジ部１３０には、前記の審査係属中の米国特許出願に開示されているように、放射状の歯を備えてもよい。
【００２６】
図９及び図１０に示した、自己装着ファスナ１２０を装着する方法は、前述の方法と同一であってもよい。すなわち、まず、自己装着ファスナを、長さ軸Ａに対して実質的に垂直な平底ダイ面６６を有するダイボタン５２に対して位置決めして、次に側面６４を有する中央ダイポスト６０が筒型バレル部１２６と同軸になるように位置決めする。なお、通常は、側面６４の直径は円筒状の内面１４２の直径に等しいか、僅かに大きい。パネル１８８は前述したようにダイボタン５２の環状平板支持面６８で支持される。そして、筒型バレル部１２６の自由端１２８がプランジャー１５０によって、ダイボタン５２の平坦なダイ面６６にパネルの開口１９０を通して、押し込まれる。本実施形態においては、パネル１８８に開かれた開口１９０はパイロット部１２６の自由開放端１２８の直径よりも大きいが、外周の円錐台面１４５の大きい方の直径よりも小さい。もちろん、それは放射状フランジ部１３０の直径よりも小さい。先に、図４及び図５を参照して説明したように、筒型バレル部１２６の自由端１２８はダイボタン５２の底面６６に押しつけられるので、バレル部１２６はダイ面６６に当接して、軸方向および半径方向に形成され変形され、平坦な放射面１７６が形成され、放射面１７６はパネル１８８の面１８８ａの下面にあって当接する。そして端面１７８は平坦な端面１７８に変えられ、非常に強固な結合が形成される。しかし、本実施形態においては、パネル１８８はさらに押圧力を加えることによって、バレル部の円錐台面１４５の真下に変形される。前述したように、半径方向の内側への変形は、図９に示すように、中央ダイポスト６０の側面６４で抑制される。これも前述したことだが、環状バレル部１６６の外面１８２はダイボタンの外周面７０によって制限されない。したがって、雌型の自己装着ファスナ１２０の取り付け方法は雄型の自己装着ファスナ２０の取り付け方法と同一であるといえるので、この方法についてさらに説明する必要はない。
【００２７】
本発明の分野の当業者なら理解できることだが、添付した特許請求の範囲の限りにおいて、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及びダイ部材について開示された実施形態に対して様々な変形を加えることができる。本発明の自己装着ファスナをパネルに装着する方法では、装着に先だって、パネルに開口を開けることによって、より厚く、より重いパネルに自己装着ファスナを取り付けることができるようにしているが、前に引用した米国特許で開示されているように、パネルに開口を開けるのに自己装着ファスナを使用してもよい。しかしながら、この方法は、先に引用した米国特許第４，５４３，７０１号（特許文献１）に開示されているように、分離型の往復動ダイポストを要する場合がある。すなわち、ダイポスト６０がダイボタンの他の部分から分離されていて、ダイボタンの他の部分に対して相対的に動くように構成されていればよい。また、前述したように、装着した後で自己装着ファスナがパネルに対して相対的に回転するのを防ぐために、様々な回り止め手段を利用できる。放射状フランジ部３０から放射状の歯３２を突出させることは任意的であるが、多くの場合、望ましい。また、筒型バレル部は、ダイ面の環状半球状凹面に逆らって、バレル部の自由端が裏返って、先に引用した米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示されているような環状鈎型になることはないので、実質的な摩擦抵抗は排除され、例えば多角形の筒型バレル部を含む、様々な形状のバレル部が許容される。応用例によっては、バレル部は、楕円形あるいはその他の形状であってもよい。また、前述したように、ファスナ部と筒型バレル部を有する自己装着ファスナであれば、雄型であっても雌型であっても、どのような自己装着ファスナであっても使用することができる。放射状フランジ部を備える自己装着ファスナも好適であるが、放射状フランジ部は必須ではない。また前述したように、装着器具は適用例に応じて変更できるし、水平プレスやダイボタン５２を上部プラテンに取り付けたプレスを含む、どのようなプレスでも使用できる。
【００２８】
本発明の概要で述べたように、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及びダイボタンは、先に引用した米国特許を含む先行技術を凌駕するいくつもの重要な利点を備える。本発明の装着方法は、それだけではないが、自動車産業で利用される大量生産分野において顕著である。また、ダイプレスのストローク毎に１個あるいは複数個の自己装着ファスナを取り付けることができ、同時にパネルを所望の形状に成型することもできる。本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体と装着方法によれば、装着の過程で筒型バレル部に亀裂が発生することを実質的に排除できる。また、前述したように、本発明の自己装着ファスナの装着方法によれば、先述の米国特許第４，９１５，５５８号（特許文献２）に開示されているような、筒型バレル部の自由端を逆鈎型に変形させる、ダイ面の環状半球状凹面の非常に大きな摩擦抵抗を排除するので、バレル部での亀裂の発生を排除し、ダイボタンの製造コストを顕著に削減する。以上、本発明の自己装着ファスナ付きパネル組立体、装着方法及びダイボタンの好適な実施例について説明した。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態、すなわち、本発明の装着方法でもって、自己装着ファスナ付きパネル組立体を生産するのに使用する雄型の自己装着ファスナを示す斜視図である。
【図２】図１に示した自己装着ファスナの平面図である。
【図３】図１及び図２に示した自己装着ファスナと本発明の型部材を、装着のために、パネルおよび装着器具と並べて示す部分断面図である。
【図４】自己装着ファスナをパネルに取り付ける途中に於ける図３の部分断面図である。
【図５】図３及び図４に示した装着器具の部分断面図である。
【図６】図３ないし図５に示したダイ部材を上方から見た斜視図である。
【図７】図３ないし図６に示したダイ部材の側断面である。
【図８】本発明の別の実施形態、すなわち、本発明の装着方法でもって、自己装着ファスナ付きパネル組立体を生産するのに使用する雌型の自己装着ファスナを示す斜視図である。
【図９】図８に示した雌型の自己装着ファスナをパネルに装着するために、装着器具と並べて示す部分断面図である。
【図１０】パネルに取り付けられた自己装着ファスナの部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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