(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延びるピンと、を備える、ポップイン式機械的ファスナーであって、
前記ピンは、
前記基部から延び、先端に挿入縁部を有する壁と、
前記壁によって環囲されて該壁の内側に画定された中央開口部と、
前記中央開口部へ向かって回動可能に前記挿入縁部に接続された少なくとも１つのロックタブと、を有し、
前記ピンは、対応する部品のロック孔に挿入されて前記基部の上面で該部品を保持し、
前記ロックタブは、挿入表面およびロック表面を含む翼部を有し、
前記ロック表面は、
翼軸に対して第１の角度を形成する第１の傾斜状止め部と、
前記翼軸に対して第２の角度を形成する第２の傾斜状止め部と、を含み、
前記ピンが前記部品のロック孔に挿入されると、前記部品のロック孔の上縁部は、前記ロック表面に接触し、
前記翼軸は、前記基部に対して垂直である挿入軸に対して垂直であり、
前記第１の角度は、少なくとも５度であり、前記第２の角度は、前記第１の角度より少なくとも５度大きい、ポップイン式機械的ファスナー。
【請求項２】
前記翼部が、前記挿入表面を前記ロック表面に接続する肩部と、前記ロック表面から前記基部の方向に延びる末端ステムを更に備える、請求項１に記載のポップイン式機械的ファスナー。
【請求項３】
前記第１の角度が、少なくとも１５度であり、かつ４０度以下であり、前記第２の角度が、少なくとも２５度であり、かつ６５度以下である、請求項１又は２に記載のポップイン式機械的ファスナー。
【請求項４】
前記ロック表面が、前記第１の傾斜状止め部と前記第２の傾斜状止め部との間に段を更に備える、請求項１又は２に記載のポップイン式機械的ファスナー。
【請求項５】
基部と、
前記基部から延びるピンと、を備える、ポップイン式機械的ファスナーであって、
前記ピンは、
前記基部から延び、先端に挿入縁部を有する壁と、
前記壁によって環囲されて該壁の内側に画定された中央開口部と、
前記中央開口部へ向かって回動可能に前記挿入縁部に接続された少なくとも１つのロックタブと、を有し、
前記ピンは、対応する部品のロック孔に挿入されて前記基部の上面で該部品を保持し、
前記ロックタブは、挿入表面およびロック表面を含む翼部を有し、
前記ロック表面は、前記基部に対して凹面の弓状止め部を含み、
前記ピンが前記部品のロック孔に挿入されると、前記部品のロック孔の上縁部は、前記ロック表面に接触する、ポップイン式機械的ファスナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１１月１５日出願の米国特許出願第１１／９４０，５１４号の優先権を主張し、参照によりその全体が本書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、ポップイン（pop-in）式の機械的ファスナーに関する。機械的ファスナーは、少なくとも２つの傾斜状止め部を有するロック表面を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
要約すると、１つの態様において、本開示は、ピンに接続された基部を備えるポップイン式機械的ファスナーを提供する。ピンは、挿入縁部と挿入縁部に回動可能に接続された少なくとも１つのロックタブとを備える。ロックタブは、挿入表面と、翼軸に対して第１の角度を形成する第１の傾斜状止め部と翼軸に対して第２の角度を形成する第２の傾斜状止め部とを有するロック表面と、を有する翼部を備え、翼軸は基部に対して垂直である挿入軸に対して垂直である。一般に、第１の角度は少なくとも５度であり、第２の角度は第１の角度より少なくとも５度大きい。
【０００４】
本開示の様々な実施形態によるポップイン式機械的ファスナーを提供するよう、以下の更なる特徴が単独で又は組み合わせて含まれてよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、ポップイン式機械的ファスナーは、挿入表面をロック表面に接続する肩部と、ロック表面から基部の方向に延びる末端ステムを更に備える。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ロック表面は、第１の傾斜状止め部及び第２の傾斜状止め部からなる。いくつかの実施形態では、ロック表面は、第１の傾斜状止め部と第２の傾斜状止め部との間に段を更に備える。いくつかの実施形態では、ロック表面は、３つ以上の傾斜状止め部を備える。いくつかの実施形態では、第１の角度は、少なくとも１５度であり、かついくつかの実施形態では、４０度以下であってよい。いくつかの実施形態では、第２の角度は少なくとも２５度であり、かついくつかの実施形態では、６５度以下であってよい。いくつかの実施形態では、第１の角度は２０〜３０度であり、第２の角度は４０〜５０度である。
【０００７】
いくつかの実施形態では、挿入表面は、挿入軸に対して挿入角度を形成し、挿入角度は４５度以下であり、いくつかの実施形態では、挿入角度は２０〜２５度である。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本開示のポップイン式機械的ファスナーは、少なくとも３つのタブを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタブは、ステムの少なくとも１つの他のタブの反対側に位置する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本開示によるポップイン式機械的ファスナーは、ピンと反対側にある、基部に接合される、噛合式機械的ファスナーの片方を更に備える。いくつかの実施形態では、第２のポップイン式機械的ファスナーの基部は、第１のポップイン式機械的ファスナーの基部に接合される。
【００１０】
別の態様において、本開示は、挿入縁部と挿入縁部に回動可能に接続された少なくとも１つのロックタブとを備えるピンに接続された基部を備えるポップイン式機械的ファスナーを提供し、そのロックタブは、挿入表面と基部に対して凹面の弓状止め部を有するロック表面とを有する翼部を備える。いくつかの実施形態では、翼部は、挿入表面をロック表面に接続する肩部及びロック表面から基部の方向に延びる末端ピンを更に備える。いくつかの実施形態では、ロック表面は弓状止め部からなり、いくつかの実施形態では、ロック表面は、翼軸に対して角度を形成する少なくとも１つの傾斜状止め部を更に備え、翼軸は、基部に対して垂直である挿入軸に対して垂直である。
【００１１】
別の態様において、本開示は、部品の接合位置を供給する方法において、本開示によるポップイン式機械的ファスナーを提供することと、部品のロック孔にポップイン式機械的ファスナーの挿入縁部を挿入することと、タブをピン内に曲げるようポップイン式機械的ファスナーを孔内に押し込むことと、タブがピンから弾き出て孔の外縁部がタブのロック表面の少なくとも一部分と接触するまで、ポップイン式機械的ファスナーを孔内に更に押し込むことと、を含む方法を提供する。
【００１２】
上記の本開示の要約は、本発明の各実施形態を説明するものではない。本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、更に以下で説明される。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明及び請求項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】噛合式機械的ファスナー。
【図２ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的なポップイン式機械的ファスナー。
【図２ｂ】図２ａの例示的なポップイン式機械的ファスナーの部品への挿入。
【図２ｃ】図２ａの例示的なポップイン式機械的ファスナーが更に部品に挿入される時のタブの偏向。
【図２ｄ】完全に部品に挿入された後の、図２ａの例示的なポップイン式機械的ファスナー。
【図３ａ】先行技術のロックタブ。
【図３ｂ】図３ａの先行技術のロックタブのロック表面。
【図４ａ】図３ｂの先行技術のロックタブのロック表面と厚い部品との相互作用。
【図４ｂ】図３ｂの先行技術のロックタブのロック表面と中間の厚さの部品との相互作用。
【図４ｃ】図３ｂの先行技術のロックタブのロック表面と薄い部品との相互作用。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による例示的な２つの角度のロックタブ。
【図６ａ】図５の例示的なロックタブのロック表面と中間〜厚い部品の相互作用。
【図６ｂ】図５の例示的なロックタブのロック表面と中間〜薄い部品の相互作用。
【図７】本開示のいくつかの実施形態による例示的な多角度のロックタブ。
【図８】本開示のいくつかの実施形態による別の例示的な多角度のロックタブ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
一般に、フックアンドループ式製品及びスリーエム（商標）デュアルロック（商標）開閉自在ファスナー等の噛合式機械的ファスナーは、接着剤及び溶接等の従来の取り付け手段の代替を提供する。例示的な噛合式機械的ファスナーが、図１に図示される。噛合式機械的ファスナーの第１の片面１１は、第１の部品２１及び第１のステム１３（例えば頭部がきのこ型のステム）に付着される第１の基部１５を含む。噛合式ファスナーの第２の片面１２は、第２の部品２２及び第２のステムに付着される第２の基部１６を含む。一般に、第１のステム１３及び第２のステム１７のステムの設計（例えば頭部とステムの形状、空間的分布、及び配向）は、第１のステム１３が第２のステム１７と噛合して第１の部品２１を第２の部品２２に機械的に連結させる時に所望の係合力及び除去力を達成するように選択される。
【００１５】
そのような噛合式機械的ファスナーは、部品が互いに解除可能かつ再位置決め可能に機械的に連結するための有効な手段を提供する。一般に、そのような噛合式機械的ファスナーの２つの噛合する面は、片面同士が接続して部品が互いに機械的付着を完了する前に、それぞれの部品に取り付けられる。噛合式機械的ファスナーの各面をそれぞれの部品に取り付けるのに接着剤が使用されることが多く、噛合式機械的ファスナーによって１つの部品がもう１つの部品に解除可能かつ再位置決め可能に接続される時に噛合式機械的ファスナーは部品に固着したままである。
【００１６】
接着剤等を使用して噛合式機械的ファスナーの一部を直接部品に付着させる代わりに、噛合式機械的ファスナーが取り付けられ得る、例えば付着できる固定点を提供するためにポップイン式機械的ファスナーが使用されてきた。本開示のいくつかの実施形態による例示的なポップイン式機械的ファスナーが図２ａ〜２ｄに示されている。
【００１７】
図２ａを参照すると、例示的なポップイン式機械的ファスナー１００は、基部１４０と基部に接続されたピン１０５とを備える。ピン１０５は、挿入縁部１１０と基部１４０にほぼ垂直であるが他の配向も可能である挿入軸１０１に対して外向きに延びる少なくとも１つのロックタブ１１５とを含む。ロックタブ１１５は、挿入縁部１１０に回動可能に接続され、翼部１２０と末端ステム１３０とを含む。翼部１２０は、挿入表面１２１とロック表面１２７とを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ポップイン式機械的ファスナーは、少なくとも２つのロックタブを含み、いくつかの実施形態では、少なくとも３つのロックタブを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのロックタブ、例えばロックタブ１１５ａは、ピン１０５の側面で少なくとも１つの他のロックタブ、例えばロックタブ１１５ｂと反対側に配置される。
【００１９】
図２ｂを参照すると、ポップイン式機械的ファスナー１００は、ピン１０５をロック孔１６５に挿入することにより部品１６０に接続することができる。挿入縁部１１０がロック孔１６５を挿通した後、ロック孔１６５の外縁部１６６が挿入表面１２１に遭遇する。
【００２０】
図２ｃを参照すると、挿入力が加えられてピン１０５をロック孔１６５に挿入し続ける。一般に、挿入力は、ロックタブ１１５（単数又は複数）がピン１０５の中央開口部に押し込まれて、ピン１０５をロック孔１６５に挿通させる時の、１つ以上のロックタブ１１５が挿入縁部１１０の周りを回動するのに必要な力によって決まる。
【００２１】
図２ｄを参照すると、基部１４０が部品１６０と接触する時、ポップイン式機械的ファスナー１００は完全に挿入される。一般に、ポップイン式機械的ファスナー１００の設計は、ロックタブ１１５がピン１０５の中央から弾き出るように、ロック孔１６５及び部品１６０の寸法を基準として選択される。いくつかの実施形態では、ロック孔１６５の外縁部は、翼部１２０のロック表面１２７と接触して、ポップイン式機械的ファスナー１００を部品１６０にしっかりと保持する。
【００２２】
先行技術のロックタブ３１５の断面が図３ａに示されている。ロックタブ３１５は、挿入縁部３１０からポップイン式機械的ファスナーの基部３４０に隣接する末端ステム３３０まで延びる翼部３２０を含む。翼部３２０は、挿入表面３２１と、肩部３２２と、ロック表面３２７とを含む。ロック表面３２７は、第１の傾斜状止め部３２３、第２の傾斜状止め部３２５、及びそれらを接続する段３２４からなる。
【００２３】
挿入表面３２１は、基部３４０に対して垂直である挿入軸３０１に対して角度Ａを形成する。角度Ａが大きいほど、ポップイン式機械的ファスナーを所定の位置に押し込む際により大きな挿入力が必要とされる。更に、角度Ａが大きいほど、ロックタブ３１５の最大幅Ｗが大きい。
【００２４】
図３ｂを参照すると、第１の傾斜状止め部３２３及び第２の傾斜状止め部３２５の両方は、挿入軸３０１に対して垂直である翼軸３０２ａ及び３０２ｂに対して同じ角度Ｂを形成する。角度Ｂが浅いほど、ポップイン式機械的ファスナーを取り外す際により大きな抜去力が必要とされる。しかしながら、角度Ｂが小さくなるにつれて、第１の傾斜状止め部３２３に同じ範囲の高さＨ１及び第２の傾斜状止め部３２５に同じ範囲の高さＨ２を提供するために翼部３２０のより大きい幅Ｗが必要とされる。更に、翼部３２０の幅が増大するにつれて、一定の高さのファスナーに必要な角度Ａがより大きくなり、上述したように挿入力の望ましくない増大をもたらす。
【００２５】
図４ａを参照すると、部品３９０ａは、距離４２２と距離４２３との間に位置する厚さＴａを有する。第２の表面３９７ａが基部３４０と接触すると（つまりポップイン式機械的ファスナーが完全に挿入されると）、第１の表面３９６ａが肩部３２２を越えて進んでおり第１の表面３９６ａが第１の傾斜状止め部３２３と係合するまでロックタブ３１５が所定の位置に弾いて、部品３９０ａを適所に保持する。
【００２６】
図４ｂを参照すると、部品３９０ｂは距離４２３と距離４２４との中間に位置する厚さＴｂを有する。第２の表面３９７ｂが基部３４０と接触すると、第１の表面３９６ｂが肩部３２２を越えて進んでおり、ロックタブ３１５が所定の位置に弾く。部品３９０ｂの厚さＴｂは距離４２３より短いので、第１の表面３９６ｂは第１の傾斜状止め部３２３と係合せず、逆に段３２４がロック孔３６５ｂの外縁部に遭遇するまでロックタブ３１５が外向きに弾き出る。部品３９０ｂは基部３４０の近くで適所に保持されるが、部品３９０ｂの厚さＴｂと距離４２３との間の差に等しい、基部３４０に対して垂直のいくらかの望ましくない動きが生じる場合がある。
【００２７】
図を４ｃ参照すると、部品３９０ｃは、距離４２４と４２５との中間に位置する厚さＴｃを有する。ポップイン式機械的ファスナーがロック孔３９５ｃに押し込まれると、第１の表面３９６ｃは、肩部３２２を越えて進みロックタブ３１５は、所定の位置に弾き始める。最初に、段３２４がロック孔３９５ｃの外縁部に遭遇すると、タブの動きが止まる。更なる挿入力を加えることにより、第２の表面３９７ｃが基部３４０と接触し、第１の表面３９６ｃが段３２４を越えて進み、第１の表面３９６ｃの上部が第２の傾斜状止め部３２５と係合するまでロックタブ３１５が所定の位置に弾き終えることが可能になり、部品３９０ｃを適所に保持する。
【００２８】
本発明者は、先行技術のロックタブを採用するポップイン式機械的ファスナーに様々な欠陥を確認した。例えば、ある部品の厚さに関して、基部に対して垂直な著しくかつ望ましくない動きが生じる場合がある。更に、２つの傾斜状止め部の間に段が存在することは、第２の傾斜状止め部に進んでいく代わりにタブが段でつかえてしまう、又は進行が妨げられる可能性があるので、不適切な挿入に終わる場合がある。これは、ゆるい嵌合、不十分な抜去力、更には故障をまねく場合がある。最後に、それぞれが同じ角度を有する２つの傾斜状止め部を使用することは、挿入力の許容レベルを維持する一方で、好適な部品の厚さの範囲を制限する可能性がある。
【００２９】
本開示のいくつかの実施形態によるロックタブ５１５の断面図が図５に示される。ロックタブ５１５は、挿入縁部５１０からポップイン式機械的ファスナーの基部５４０に隣接する末端ステム５３０まで延びる翼部５２０を含む。翼部５２０は、挿入表面５２１と、肩部５２２と、ロック表面５２７とを含む。ロック表面５２７は、第１の傾斜状止め部５２３及び第２の傾斜状止め部５２５からなる。
【００３０】
挿入表面５２１は、挿入軸５０１に対して角度Ｃを形成する。角度Ｃが大きいほど、ポップイン式機械的ファスナーを所定の位置に押し込む際により大きな挿入力が必要とされる。
【００３１】
第１の傾斜状止め部５２３は、挿入軸５０１に対して垂直である翼軸５０２ａに対して角度Ｄを形成する。同様に、第２の傾斜状止め部５２５は、翼軸５０２ｂに対して角度Ｅを形成する。角度Ｄ及びＥが浅いほど、ポップイン式機械的ファスナーを取り外す際により大きな抜去力が必要とされる。しかしながら、角度Ｄが小さくなるにつれて、第１の傾斜状止め部５２３に同じ範囲の高さＨ１を提供するために翼部５２０のより大きい幅Ｗが必要とされる。同様に、抜去力を増大させるためにより浅い角度Ｅが望ましい場合があるが、角度Ｅが小さくなるにつれて、第２の傾斜状止め部５２５に同じ範囲の高さＨ２を提供するために翼部５２０のより大きい幅Ｗが必要とされる。更に、翼部５２０の幅が増大するにつれて、一定の高さのファスナーに必要な角度Ｃがより大きくなり、上述したように挿入力の望ましくない増大をもたらす。
【００３２】
いくつかの実施形態では、角度Ｅは角度Ｄより大きく、より急勾配を第２の傾斜状止め部５２５に提供する。本発明の発明者らは、第２の傾斜状止め部と係合することになるより薄い部品に関して、より急勾配の角度がやはり十分に高い除去力を提供することを発見した。いくつかの実施形態では、第１の傾斜状止め部５２３によって適所に保持されることになるより厚い部品に対して許容できる除去力を維持するために、より浅い角度Ｄが必要とされる場合がある。したがって、より急勾配の角度の第２の段とより浅い角度の第１の段とを組み合わせることによって、翼部５２０の幅Ｗに望ましくない増大を必要とせず、角度Ｃの増大に付随する望ましくない挿入力の増大なしで、より広い範囲の部品の厚さに対応することができる。
【００３３】
図６ａを参照すると、部品５９０ａは、最大の止め部の高さ６２２（この実施形態では、第１の傾斜状止め部と肩部との間の交点に一致する）と第１の中間の止め部の高さ６２３（基部５４０と第１の傾斜状止め部５２３との間の最小距離に一致する）との中間に位置する厚さＴａを有する。第２の表面５９７ａが基部５４０と接触すると（つまりポップイン式機械的ファスナーが完全に挿入されると）、第１の表面５９６ａが肩部５２２を越えて進んでおり、第１の表面５９６ａの上部が第１の傾斜状止め部５２３と係合するまでロックタブ５１５が所定の位置に弾いて、部品５９０ａを適所にしっかりと保持する。したがって、第１の中間の止め部の高さ６２３と最大の止め部の高さ６２２との間の厚さを有する部品に関して、ポップイン式機械的ファスナーは、ファスナーの上下の動きが実質的になしに（例えば、なしに）第１の傾斜状止め部５２３によって適所にしっかりと保持される。
【００３４】
図６ｂを参照すると、部品５９０ｂは、基部５４０と第２の傾斜状止め部５２５との間の最大距離に一致する第２の中間の止め部の高さ６２４と、基部５４０と第２の傾斜状止め部５２５（この実施形態では、第２の傾斜状止め部が末端ステムと交差する点に一致する）との間の最小距離に一致する最小の止め部の高さ６２５との中間に位置する厚さＴｂを有する。ポップイン式機械的ファスナーがロック孔５９５に押し込まれると、第１の表面５９６ｂが肩部５２２を越えて進み、ロックタブ５１５が所定の位置に弾き始める。
【００３５】
最初に、タブの動きは、第１の傾斜状止め部との接触によって誘導されてもよい。第１の傾斜状表面と第２の傾斜状表面との間に段が含まれた先行技術のロックタブと異なり、第１の傾斜状止め部５２３と第２の傾斜状止め部５２５との間の移行において、追加の挿入力をほとんど又はまったく必要としない。第１の傾斜状止め部５２３と第２の傾斜状止め部５２５との間にそのような段が存在しないと、第１の中間の止め部の高さ６２３（基部と第１の傾斜状止め部との間の最小距離に一致する）は、第２の中間の止め部の高さ６２４（基部と第１の傾斜状止め部との間の最大距離に一致する）と等しい。いくつかの実施形態では、例えば製造精度のばらつきにより、わずかな段が第１の傾斜状止め部と第２の傾斜状止め部との間に存在してもよい。そのような実施形態では、第１の中間の止め部の高さは第２の中間の止め部の高さを、それらの間の段の高さに等しい分だけ超えることになる。
【００３６】
第２の表面５９７ｂが基部５４０と接触すると、第１の表面５９６ｂが第２の傾斜状止め部５２５と係合するまでロックタブ５１５が所定の位置に弾き終わり、部品５９０ｂを適所に保持する。
【００３７】
特定のポップイン式機械的ファスナーで使用するのに好適な部品の厚さの範囲は、一部はロック表面の設計によって決まる。特に、部品の厚さの範囲は一般に、最大の止め部の高さ６２２と最小の止め部の高さ６２５との間の差に等しい。一般に、実際の最大の部品の厚さ及び最小の部品の厚さは、末端ステムと基部との間のギャップ並びに末端ステムの高さの影響を受けるが、部品の高さの範囲（つまり最大の止め部の高さと最小の止め部の高さとの間の差）はそれらのパラメーターの影響を受けない。
【００３８】
したがって、ロック表面の設計を変更することなしに、また対応可能な部品の高さの範囲に影響を与えることなしに、本開示によるポップイン式機械的ファスナーは、末端ステムと基部との間のギャップ及び／又は末端ステムの長さを調節することで、異なる最小及び最大の部品の高さに対応できるように容易に修正可能である。例えば、ポップイン式機械的ファスナーは、ロック表面が最大の止め部の高さと最小の止め部の高さとの間に１．２ｍｍの差を提供するように設計することが可能である。ギャップ及び末端ステムの長さの合計が１ｍｍになるように選択することで、そのようなファスナーは厚さが約１ｍｍ〜約２．２ｍｍの範囲の部品に対応することになる。単にギャップ及び末端ステムの長さの合計が３ｍｍになるように選択することで、同じ設計のファスナーは厚さが約３ｍｍ〜約４．２ｍｍの範囲の部品に対応することになる。
【００３９】
図２ａを参照すると、スプリングタブ１５０の使用によって、特定のロック表面の設計用の部品の厚さの有効範囲を拡張することができる。一般に、スプリングタブ１５０は、基部１４０の上面に回動可能に接続される。挿入前に、スプリングタブは、基部の表面から離れて上向きの角度を付けられるが、スプリングタブの下方に空間があり、基部の上面と同一平面上になるようにスプリングタブを基部の中に偏向させる。
【００４０】
図６ｂを参照すると、部品の厚さが最小の止め部の高さ６２５を超える場合、部品の底面が基部５４０を圧迫する時に部品５９０ｂの上部はロック表面５２７に係合することになる。しかしながら、部品の厚さが最小の止め部の高さ未満である場合、部分の上部はロック表面よりも下方のどこかに位置することになり、ある程度の望ましくない上下の動きを可能にする。スプリングタブ１５０を含むことで、より薄い部品はスプリングタブの上部に置かれることになり、基部の上面より上方に持ち上げられる。したがって、これらのより薄い部品はロック表面と接触し、上下の動きがなくなる。スプリングタブは基部の中に曲がり基部と同一平面上になることができるので、スプリングタブの存在は、使用可能な部品の厚さの上限を変えない。更に、スプリングタブが曲がってより厚い部品に対応する場合、スプリングタブの屈曲抵抗は、部品をロック表面に圧迫させるいくらかの上向きの力を提供することができるので、いかなる上下の動きをも更に最小限にする。
【００４１】
上述の２つの角度のタブは多くの場合に十分であるが、２つを超える、例えば３つ又は更に４つ以上の傾斜状止め部を含むことが望ましい場合がある。極端な場合、ロック表面は、無限数の傾斜状止め部を有する曲線状止め部を含むことが可能である。そのような実施形態が、以下で図７及び８にて例示される。
【００４２】
本開示のいくつかの実施形態によるロックタブ７１５の断面図が図７に示される。ロックタブ７１５は、挿入縁部７１０からポップイン式機械的ファスナーの基部７４０に隣接する末端ステム７３０まで延びる翼部７２０を含む。翼部７２０は、挿入表面７２１と、肩部７２２と、ロック表面７２７とを含む。ロック表面７２７は、第１の傾斜状止め部７２３、第２の傾斜状止め部７２５、及び第３の傾斜状止め部７２６からなる。
【００４３】
挿入表面７２１は、挿入軸７０１に対して角度Ｊを形成する。角度Ｊが大きいほど、ポップイン式機械的ファスナーを所定の位置に押し込む際により大きな挿入力が必要とされる。
【００４４】
第１の傾斜状止め部７２３は、挿入軸７０１に対して垂直である翼軸７０２ａに対して角度Ｋを形成する。同様に、第２の傾斜状止め部７２５は、翼軸７０２ｂに対して角度Ｌを形成し、第３の傾斜状止め部７２６は、翼軸７０２ｃに対して角度Ｍを形成する。角度Ｋ、Ｌ、及びＭが浅いほど、ポップイン式機械的ファスナーを取り外す際により大きな抜去力が必要とされる。しかしながら、角度が小さくなるにつれて、対応する傾斜状止め部のそれぞれに同じ範囲の高さを提供するために翼部７２０の幅Ｗは増大しなければならない。更に、翼部７２０の幅が増大するにつれて、一定の高さのファスナーに必要な角度Ｊがより大きくなり、上述したように挿入力の望ましくない増大をもたらす。
【００４５】
いくつかの実施形態では、角度Ｌは角度Ｋより大きく、より急勾配を第２の傾斜状止め部７２５に供給する。いくつかの実施形態では、角度Ｍは角度Ｌより大きく、より急勾配を第３の傾斜状止め部７２６に供給する。いくつかの実施形態では、傾斜状止め部の数に関係なく、止め部が肩部からタブの末端ステムに進むにつれて止め部の角度は増大する。図７を参照すると、これは、角度Ｌが角度Ｋより大きく、角度Ｍが角度Ｌより大きいとう結果となる。一般に、本発明の発明者らは、より急勾配の傾斜状止め部に係合することになるより薄い部品に関して、より急勾配の角度が十分に高い除去力を提供することを発見した。いくつかの実施形態では、角度が段階的により浅くなる傾斜状止め部によって適所に保持されることになる、より厚い部品に対して、許容できる除去力を維持するために、より浅い角度が必要とされる場合がある。したがって、角度が段階的に進行する傾斜状止め部を提供することによって、翼部７２０の幅Ｗに望ましくない増大を必要とせず、角度Ｊの増大に付随する望ましくない挿入力の増大なしで、より広い範囲の部品の厚さに対応することができる。
【００４６】
この発見は、図８に図示されるような曲線状ロック表面を有するポップイン式機械的ファスナーまで適用され得る。一般に、曲線に沿った任意の点との接線は傾斜状止め部を画定する。したがって、曲線状表面は、無限数の傾斜状止め部を有すると見なすことができる。図８は単一の曲線からなるロック表面を図示するが、直線状及び曲線状止め部を組み合わせたロック表面、並びに複合曲線状ロック表面が使用されてもよい。
【００４７】
図８を参照すると、ロックタブ８１５は、挿入縁部８１０からポップイン式機械的ファスナーの基部８４０に隣接する末端ステム８３０まで延びる翼部８２０を含む。翼部８２０は、挿入表面８２１と、肩部８２２と、曲線状ロック表面８２７とを含む。
【００４８】
挿入表面８２１は、挿入軸８０１に対して角度Ｐを形成する。角度Ｐが大きいほど、ポップイン式機械的ファスナーを所定の位置に押し込む際により大きな挿入力が必要とされる。
【００４９】
線８０３ａは肩部８２２の近くでロック表面８２７に接し、挿入軸８０１に対して垂直である翼軸８０２ａに対して角度Ｑを形成する。同様に、線８０３ｃは末端ステム８３０の近くでロック表面８２７に接し、翼軸８０２ｃに対して角度Ｓを形成する。それぞれが挿入軸８０１に対して垂直な翼軸に対して角度を形成する無限数の接線を、線８０３ａと８０３ｃとの間に引くことができる。例えば、線８０３ｂは、線８０３ａと８０３ｃとの間の任意の位置においてロック表面８２７に接し、翼軸８０２ｂに対して角度Ｒを形成する。いくつかの実施形態では、ロック表面８２７は凹面である。すなわち、ロック表面８２７に接する線の角度は、肩部８２２から末端ステム８３０までのロック表面８２７の進路に沿って増大する。
【００５０】
ポップイン式機械的ファスナーは、任意の既知の手段、例えば、射出成型によって作ることができる。所望の部品設計を形成するために、標準プロセスを使用して射出成型を製造してもよい。一般に、ポップイン式機械的ファスナーは、例えば熱可塑性樹脂、エラストマー、熱可塑性エラストマー、硬化性樹脂（例えば、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、及び放射線硬化性樹脂）等を含む任意の適した材料から形成（例えば射出成型）することができる。いくつかの実施形態では、優れた弾性回復特性及び引張り強度を示す材料（例えば熱可塑性ポリマー）を使用することができる。いくつかの実施形態では、湿度に比較的無反応で１２０Ｃ（摂氏）（華氏２５０度）まで適した引張り特性を有するポリマーを使用することができる。使用することができる好適な熱可塑性樹脂の例には、ポリプロピレン、半結晶性ポリマー樹脂、例えばポリオレフィン及びポリオレフィンコポリマー（例えば２〜８個の炭素原子を有するモノマーに基づくポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマー等）、ポリエステル、コポリエステル、ナイロン、ポリアミド、コポリアミド、フッ素化ホモポリマー及びコポリマー、ポリアルキレンオキシド（例えばポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシド）、イオノマー（例えば塩基又は塩で中和されたエチレンメタクリル酸コポリマー）、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリウレタン、エポキシ（例えば芳香族エポキシ）、ポリカーボネート、非晶質ポリエステル、非晶質ポリアミド、ＡＢＳコポリマー、並びにポリフェニレンオキシドアロイが挙げられる。いくつかの実施形態では、ポリプロピレンが好まれ得る。
【００５１】
一般に、ポップイン式機械的ファスナーが一旦形成されると、ピンの挿入に適した開口部を有する任意の部品に取り付けられてよい。ピンと反対側にある、基部の主表面（つまり基部の露出した主表面）は次いで、例えば接着剤による別の部品への取り付けを含む、任意の望ましい使用に利用可能である。
【００５２】
いくつかの実施形態では、噛合式機械的ファスナーの片方は、基部の露出した主表面に取り付けられてよい。機械的ファスナーの取り付けに適した方法は、接着剤（例えば感圧性接着剤）、超音波接合、インサート成形、及びファスナーを基部に接合する溶融ポリマー層の押出しを含む。一般に、噛合式機械的ファスナーの基部への接合が、ポップイン式機械的ファスナーの離脱の強度（つまりポップイン式機械的ファスナーの取り外し（又は取り外しを試みている間の破壊）に必要な力）より強いことが好ましい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、同じ又は異なる設計の２つのポップイン式機械的ファスナーを組み合わせることが有用な場合がある。例えば、２つの部品を一緒に接合する場合、第１のポップイン式機械的ファスナーを第１の部品の厚さの典型的な範囲で使えるように設計することが有用な場合がある。第２のポップイン式機械的ファスナーを第２の部品の厚さの典型的な範囲で用いるように設計することができる。これらの２つのポップイン式機械的ファスナーの基部は、直接的又は間接的（例えば接着剤の使用により）に互いに接合することができる。使用中、第２のポップイン式機械的ファスナーのステムを露出したままにして、第１のポップイン式機械的ファスナーのステムは、第１の部品の適切な孔に挿入されることになる。次に、第２の部品の適切な孔は、第２のステムと整合することができ、第２の部品は所定の位置に押さ込まれて第２のポップイン式機械的ファスナーによって保持される。基部の厚さを適切に選択することによって、部品間の望ましい度合いのセットオフを達成することができる。更に、両方のポップイン式機械的ファスナーの適切な設計によって、幅広い厚さの部品が、最低限の上下の動きで又は上下に動かずに、しっかりと適所に保持されることができる。
【００５４】
一般に、本開示の機械的ファスナーは、連続的に又は個別に製造することができる。いくつかの実施形態では、ポップイン式機械的ファスナーは整合され、噛合式機械的ファスナーの片方の連続的なストリップを基部の露出した主表面に積層する積層装置に送り込まれる。次に個々のポップイン式機械的ファスナーは、噛合式機械的ファスナーの片方が取り付けられた個々のポップイン式機械的ファスナーに分離することができる。
【００５５】
一般に、本開示によるポップイン式機械的ファスナーのさまざまな部品の寸法は、ポップイン式機械的ファスナーが対応できる部品の厚さの範囲及びピンを挿入させるために必要な部品の孔の許容寸法を含む、多くの要因によって決まる。
【００５６】
以下の寸法に制限されないが、寸法を選択する際に当業者の手引きとなる特定の用途の設計基準を説明する。自動車産業において、大部分の部品（例えばパネル）の厚さは、０．７０ｍｍ〜１．２０ｍｍで変化する。したがって、パネルの厚さの全範囲に対応でき、しかも現在の設計で典型的な上下の動き及び左右の動きのどちらも示さないことは、１つのポップイン式機械的ファスナーの設計に有利な場合がある。機械的ファスナーの動きはガタつき及び雑音を生じる可能性があり、それは例えば自動車産業では容認できないことである。
【００５７】
通常、基部の寸法は重大ではなく、接合に必要な表面積、機械的強度、及びコスト等のよく理解されている基準に基づいて選択することができる。一般に、多くの寸法は相互関係にあり、１つの寸法（例えばピンの幅）の選択は他の寸法（例えば挿入角度）の選択を制限し得るので、ピンの寸法は更なる基準に基づいて選択されることになる。
【００５８】
「ピンの全高」は、基部の上面からピンの上縁部までの距離として定義される。一般に、コスト及び空間という両検討事項の理由から、この寸法を最小限にすることが望ましい。例えば、ピンは孔を通って延びるので、ピンを収容できるようにパネルの後方に十分な空間がなければならない。しかしながら、最小のピンの全高は、遭遇しそうな全範囲のパネルの厚さに対応すべきである。いくつかの実施形態では、ピンの全高は、意図するパネルの最大の厚さの少なくとも５倍、例えばパネルの最大の厚さの少なくとも６倍、又は更には７倍にすることができる。いくつかの実施形態では、ピンの全高は、意図するパネルの最大の厚さの１０倍以下、例えば９倍以下、又は更には８倍以下にすることができる。例えば、上述の自動車用途に関しては、８〜９ｍｍ（例えば８．５５ｍｍ）のピンの全高は、１．２ｍｍの意図するパネルの最大の厚さで使用することができる。
【００５９】
一般に、ピンの壁は、ピンの中央開口部を取り囲み、ピンの形状を画定する。ピンの幅は、タブと平行に測定される。ピンの厚さは、ピンの壁の厚さとして定義される。いくつかの実施形態では、ピンの壁はピンの高さに沿って一定の厚さを有する。いくつかの実施形態では、ピンの壁は、挿入縁部の近くで先細になっている。一般に、部品の孔内でのピンのぴったりとした嵌合は、動きを防ぐ又は最小限にするために望ましい。しかしながら、より容易にピンを孔の中に挿入し始められるように挿入縁部を先細にすることが望ましい場合がある。
【００６０】
前述のように、タブの幅は、ピンの高さ、挿入角度、傾斜状止め部の高さ、及び傾斜状止め部の相対角度のうちの少なくとも１つの要因によって決まる。更に、ピンの最大幅は、ピン内の利用可能な空間の影響を受ける。
【００６１】
ピンの幅及びピンの厚さは、タブの大きさを制限する、ピン内の開口部の幅を制御する。特に、ピンが部品の孔に挿入されるにつれて、タブ（単数又は複数）はピンの中央開口部内に偏向する。タブは、ピンの反対側にある内表面に遭遇すると、もはや曲がることはできない。したがって、タブの最大幅は、タブの偏向と平行であるピン内の開放領域の影響を受ける。
【００６２】
挿入角度は、例えばピンの高さ、タブの望ましい幅、ピン内の偏向に利用可能な空間、及び望ましい挿入力に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態では、挿入角度は、４５度以下、例えば３０度以下、又は更には２５度以下である。いくつかの実施形態では、挿入角度は、少なくとも１３度、例えば少なくとも１８度である。いくつかの実施形態では、挿入角度は、２０〜２５度、例えば２３度である。
【００６３】
一般に、第１の傾斜状止め部の角度は、挿入角度、第１の傾斜状止め部の望ましい高さ、及びピン内の偏向に利用可能な空間に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態では、第１の角度は、少なくとも１度、例えば少なくとも５度、又は更には少なくとも１５度である。いくつかの実施形態では、第１の角度は、４５度以下、例えば４０度以下である。いくつかの実施形態では、第１の角度は２０〜３０度、例えば２７度である。同様に第２の傾斜状止め部の角度は、挿入角度、第２の傾斜状止め部の望ましい高さ、及びピン内の偏向に利用可能な空間に基づいて選択することができる。第２の角度は第１の角度より大きいが、９０度未満である。いくつかの実施形態では、第２の角度は、第１の角度より少なくとも５度、例えば少なくとも１０度、又は更には少なくとも２０度大きい。いくつかの実施形態では、第２の角度は少なくとも２５度、例えば少なくとも３５度である。いくつかの実施形態では、第２の角度は、７０度以下、例えば６５度以下である。いくつかの実施形態では、第２の角度は、２７〜６５度、例えば４０〜５０度、例えば４７度である。
【００６４】
第１の傾斜状止め部の高さは典型的に、ピンの全高、ピン内の偏向に利用可能な空間、第１の傾斜状止め部の角度及び第２の傾斜状止め部の角度、並びに部品の厚さの望ましい範囲に基づいて選択される。同様に、第２の傾斜状止め部の高さは典型的に、ピンの全高、ピン内の偏向に利用可能な空間、第１の傾斜状止め部の角度及び第２の傾斜状止め部の角度、並びに部品の厚さの望ましい範囲に基づいて選択される。
【００６５】
前述の自動車の実施例では、第１の傾斜状止め部の高さは０．２５〜０．３５ｍｍ、例えば０．３１ｍｍであってよい。第２の傾斜状止め部の高さは、０．７５〜０．９ｍｍ、例えば０．８〜０．８５ｍｍ、例えば０．８２ｍｍであってよい。
【００６６】
一般に、傾斜状止め部の全高（つまり第１の傾斜状止め部の高さと第２の傾斜状止め部の高さとの合計）は、予期される部品の最大の厚さより大きく、望ましい範囲の部品の厚さに対応するのに十分であるべきである。予期されるパネルの厚さが０．７０〜１．２０ｍｍの範囲である自動車の実施例では、傾斜状止め部の全高は０．５０ｍｍに及ぶべきである。例えば、全高１．１３ｍｍは、０．６５〜１．３０ｍｍの部品の厚さの範囲、又は０．６５ｍｍの全範囲をカバーすることが示されている。
【実施例】
【００６７】
実施例：ポップイン式機械的ファスナーは、表１に記載の寸法に従って設計された。ファスナーは、実質的に同一の寸法を有する３つのタブを含んでいた。２つのタブは、ピンの片側に位置し、第３のタブはピンの反対側に位置した。この例示的なポップイン式機械的ファスナーは図２ａに示され、タブは図５に図示される。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
＊基部はピンの下方２ｍｍの厚さから縁部の１．７７ｍｍまで先細になる。
【００７０】
ポリプロピレン樹脂（デラウェア州ウィルミントン（Wilmington, Delaware）のハイモントＵ．Ｓ．Ａ．社（Himont U.S.A., Inc.）から入手されるポリプロピレン樹脂ＰＲＯＦ−ＦＡＸ  ６５２３）は、ポリプロピレン樹脂１００部に対し２部の黒色濃縮物（ノースカロライナ州シャーロット（Charlotte, North Carolina）のクラリアント社（Clariant Corp.）から入手されるＣＢＫ０００１０ブラック）で着色された。着色された樹脂は所望の寸法で射出成型された。図２ａを参照すると、基部１４０の上面の溝１４１は、ポップイン式機械的ファスナー作製に使用される射出成型プロセス中に材料が流れるように設けられた。そのような溝は、厚さが非常に薄い（例えば１ｍｍ未満の）部品用に設計されたポップイン式機械的ファスナーのロックタブを形成する際に望ましい場合がある。他の形成方法又はファスナーの設計は、そのような溝を要求としない場合がある。
【００７１】
噛合式機械的ファスナーの片方（スリーエム（商標）デュアルロック（商標））は、次のようにポップイン式機械的ファスナーの露出した基部に取り付けられた。ポップイン式機械的ファスナーの基部の露出面は、４２９８ＵＶプロモーター（Promoter）（ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）のスリーエム社（3M Company）から入手可能）でプライマー処理され、２５．４ｍｍ×２６ｍｍ片のクリアデュアルロック（商標）ＳＪ３５６０（スリーエム社（3M Company）から入手可能）を基部のプライマー処理した表面に接合した。十分な／最大の接着接触を確実にし空気の封入を最小限にするために、注意を払った。試料を試験前に室温で約１６時間滞留させた。
【００７２】
３つの楕円形の孔を様々な厚さの金属パネルに圧延した。それぞれの孔は、２１．５ｍｍの主軸（つまり孔の長さ）を有した。孔の短軸（つまり孔の幅）は５．２５ｍｍ、５．７５ｍｍ、及び６．２５ｍｍであった。一般に、より薄いパネルは、上下及び左右の動きの両方を最小限にする、又は防ぐために、より狭い幅の孔を必要とする。より厚いパネルは、タブが開くために、より幅の広い孔を必要とする。より厚いパネルでは、タブが開きパネルに掛止することで、上下及び左右の両方の動きがなくなる又は最小限になる。
【００７３】
概して、実施例の設計では、パネルの最小の厚さは５．２５ｍｍの孔の幅に対して０．６５ｍｍであった。これにより最小の上下及び左右の動きがもたらされた。タブが孔から除かれて挿入時にスナップして開くためには、パネルの厚さが約１．０ｍｍを超えて増大するにつれて、孔の幅を５．２５ｍｍから５．７５ｍｍに増大する必要があった。パネルの最大の厚さは、６．２５ｍｍの孔の幅で１．３５ｍｍであった。この厚さで、タブがパッと開くにはパネルを左右に動かす必要があった。タブの少ない量／面積しか孔の外縁部に掛止しないので、抜き取り能力が減少することが予想された。
【００７４】
実施例のポップイン式機械的ファスナーを用いて以下の試験手順に従って、挿入力及び抜去力の測定を行った。
【００７５】
挿入力の試験方法  噛合式機械的ファスナーの片方が、実施例に記述されたとおりに、ポップイン式機械的ファスナーの基部の露出表面に付着された。挿入力の試験中に、孔に対してポップイン式機械的ファスナーの望ましい配向を維持するのを補助するために、噛合式機械的ファスナーの第２の片面が第１の片面に取り外し可能に取り付けられた。
【００７６】
ポップイン式機械的ファスナーのピンを試験パネルの孔に対して垂直に位置合わせして、チャティロン（Chatillon）引張り試験機（ニューヨーク州（New York）のジョン・チャティロン・アンド・サンズ（John Chatillon & Sons）から入手可能なモデルＵＴＳＭ）を使用して、ポップイン式機械的ファスナーを挿入した。ポップイン式機械的ファスナーを約３．８ｃｍ／分（１．５インチ／分）の速度で挿入し、「ピーク圧縮モード」に設定したチャティロン・デジタル・フォース・ゲージ（Chatillon Digital Force Gauge）（モデル番号ＤＦＧＳ１００）を使用してピーク挿入力を測定した。
【００７７】
嵌合試験ポップイン式機械的ファスナーが孔に完全に挿入されると、相対嵌合が定性的に評価された。上下の動き（つまり部品に対して垂直な動き）及び左右の動き（つまりピンの幅に対して平行な動き）の両方が評価された。ピンの長さに対して平行な動きは、ピンの長さの寸法に対する孔の寸法によって決まるので評価されなかったことに留意されたい。
【００７８】
抜去力の試験方法  ホットメルト接着剤を相補的な（complimentary）噛合式機械的ファスナー（スリーエム（3M）から入手可能なＳＪ３２２１）の第２の片面に適用した。この相補的な（complimentary）片面は、ポップイン式機械的ファスナーの基部に接合された噛合式機械的ファスナーの第１の片面に機械的に係合された。抜き取り試験中に嵌脱しないように、接着剤は部品を共にしっかりと保持した。
【００７９】
ポップイン式機械的ファスナーは次に、金属試験パネルの孔と整合したピンでチャティロン引張り試験機（Chatillon Tensile Tester）及び「ピーク引張モード」に設定したチャティロン・デジタル・フォース・ゲージ（Chatillon Digital Force Gauge）を使用して約３０ｃｍ／分（１２インチ／分）の速度で抜き取られた。最大抜去力が測定され、試験終了モードが記録された。ポップイン式機械的ファスナーが孔から抜き取られた時にピーク抜去力が発生した場合、試験終了モードは「除去」と記録された。ポップイン式機械的ファスナーが抜き取られずにピーク抜去力が発生した場合（例えば接着剤破損）、終了モードは「破壊」と記録された。終了モードにかかわらず、試料はすべて、少なくとも３１１Ｎ（７０重量ポンド）の抜去力を示し、試料の大半は、３８０Ｎ（８５重量ポンド）を超える抜去力で、抜き取られるのではなく破壊された。
【００８０】
これらの試験の結果を表２に要約する。報告値は２つの反復の平均値である。
【００８１】
【表２】
0005677848.tif 000003
【００８２】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な変更及び修正が当業者には明白となるであろう。
【図１】
0005677848.tif 000004
【図２ａ】
0005677848.tif 000005
【図２ｂ】
0005677848.tif 000006
【図２ｃ】
0005677848.tif 000007
【図２ｄ】
0005677848.tif 000008
【図３ａ】
0005677848.tif 000009
【図３ｂ】
0005677848.tif 000010
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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