JP4020022B2 - 圧潰量算出方法及び圧潰支持構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の被固定部材の一部を圧潰させて金属製の固定部材に対して被固定部材を仮保持させる際の圧潰量算出方法及びそれを用いた圧潰支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、凹凸の嵌合により部品の支持を行うものが知られている（例えば、特許文献１）。このものは、固定部材１側には一対の凹部２が対面して設けれる一方、被固定部材５の左右両側面には凹部２に対して嵌合可能な一対の凸部６を設けられており、被固定部材５の凸部６を固定部材１の凹部２に図１７の下側から差し込むことで組み付けを行うようになっている。また、このものにおいては、ロック手段、すなわち固定部材１側には突起部３が設けられる一方、被固定部材５には突起部３に対して係止可能な段差部７が設けられており、被固定部材５を固定部材１に組み付けると同時に、被固定部材５が固定部材１にロックされるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４５６５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造では凹部２と凸部６との間には、通常、組み付けを円滑に行うためにある程度の隙間が設定されるが、取り付け後、この隙間分被固定部材５がガタついてしまうという問題がある。
また、上記構造では組み付け動作と同時に、被固定部材５が固定部材１にロックされる構成であるが、ロック手段が被固定部材５あるいは固定部材１と別に構成されている場合には、ロック手段による本支持が行われるまでの間、被固定部材５を固定部材１に仮保持させておく必要がある。このような要請に応ずるには、凹部２に対する組み付けの際に凸部６を部分的に圧潰させるようにすればガタつきをなくすも出来るし、適度な保持力も得られる。しかしながら、圧潰量が多すぎると挿入力が高くなってしまうし、圧潰量が少ないと保持力が小さくなってしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、必要な保持力を確保した上で、なおかつ適度な挿入力をもって組み付けが可能な圧潰量を算出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、金属製の固定部材に設けられる溝部に対して樹脂製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対してθ°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際の前記圧潰突部の圧潰量算出方法であって、前記溝部に対する前記支持片の圧潰時の挿入力をＦとし、前記内壁により圧潰された前記圧潰突部の圧潰面において前記圧潰突部から前記溝部の内壁に働く反力をＰとし、同圧潰面における前記溝部の内壁の垂直抗力をＮとし、同圧潰面における摩擦係数をμとした場合に、前記各力Ｆ、Ｐ、Ｎの垂直方向の釣り合い式である▲１▼式及び水平方向の釣り合い式である▲２▼式より、前記挿入力Ｆと前記反力Ｐとの相関を表す▲３▼式を算出する一方、前記固定部材と同じ材料からなる金属材と前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似反力測定モデルを用いて、前記金属材に対して前記被固定部材を押圧して当該樹脂材を圧潰させる圧潰試験を行い、得られた試験データに基づいて圧潰量−反力相関特性を得るとともに、この圧潰量−反力相関特性と前記▲３▼式とに基づいて圧潰量−挿入力相関特性を算出し、前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際に必要とされる前記溝部に対する前記支持片の保持力の大きさを前記反力の下限値とみなし、この反力の下限値に対応する圧潰量Ａを前記圧潰量−反力相関特性から算出するとともに、前記挿入力Ｆを所定荷重の範囲内に設定した場合に、前記圧潰量−挿入力相関特性から前記挿入力Ｆの上限値に対応する圧潰量Ｂを算出するとともに、これら圧潰量Ａ、圧潰量Ｂをそれぞれ前記圧潰量の下限値、上限値とすることで前記圧潰量の許容範囲を算出するところに特徴を有する。
Ｆ＋Ｐ×ｓｉｎθ＝μ×Ｎ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ・・・・・▲１▼式
Ｎ×ｃｏｓθ＝μ×Ｎ×ｓｉｎθ＋Ｐ×ｃｏｓθ・・・・・・・▲２▼式
Ｆ＝（μ/（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ））×Ｐ・・・・・・・・・・・▲３▼式
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記固定部材と同じ材料からなる金属材と、前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似摩擦係数測定モデルを用いて、前記金属材上において前記樹脂材の一端側を引っ張って前記樹脂材をスライドさせる引っ張り試験を行い、その際の引っ張り荷重を樹脂材の重量Ｍの大きさを種々変えて測定するとともに、得られた測定荷重をＹとし、前記樹脂材から前記金属材に向けて加わり、かつ前記樹脂材が移動する金属材上の移動面にほぼ直交する向きに働く力をＲとした場合に▲６▼式に基づいて、前記直交する向きに働く力−摩擦係数相関特性を算出するとともに、前記反力Ｐを前記直交する向きに加わる力Ｒとみなして当該反力Ｐの大きさに応じた摩擦係数μｐを前記直交する向きに加わる力−摩擦係数相関特性より算出し、得られた摩擦係数μｐ及び前記反力Ｐをそれぞれ前記▲３▼式に代入することで前記挿入力Ｆを算出するところに特徴を有する。
μ＝Ｙ／Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲６▼式
【０００７】
請求項３の発明は、アルミ製の固定部材に設けられる溝部に対してポリブチレンテレフタレート製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対して１．５°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる圧潰支持構造であって、前記圧潰突部は断面が前記溝部の内壁に向かってほぼ６０°の角度をなして先細りするような略三角形状をなすとともに、前記圧潰突部は前記圧潰量とされた挿入方向前端の圧潰高さが０．３ｍｍから０．３５ｍｍの範囲内にあるところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、圧潰量の上限値は支持部の挿入力が所定荷重内に収まるように設定されるから適度な挿入力が保証され組み付け効率の低下を招くこともないし、圧潰量の下限値は仮保持に必要とされる保持力が確保されるように設定されているから、仮保持に対する信頼性が高まる。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
発明者の知見によれば、圧潰された際に圧潰突部に生ずる反力の大きさによって、圧潰面における摩擦係数が変動する場合（主に、圧潰面の微細な凹凸に起因する）があり、挿入力を計算によって算出する際に摩擦係数を一定値（定数）として算出すると、算出された挿入力と実際の挿入力とが合致しない場合がある。しかし、予め引っ張り実験を行うことで反力Ｐごとの摩擦係数μｐを算出しておけば、こうした摩擦係数による誤差を排斥することが出来る。従って、信頼性の高い圧潰量−挿入力相関特性が得られる。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、圧潰高さが０．３５ｍｍの場合には、挿入力の大きさはほぼ３０〜３５（Ｎ）となるため、作業者の組み付け性を損ねることがない。また、圧潰高さが０．３ｍｍの場合においては、押しつけ力Ｐの大きさはほぼ１５〜２０（Ｎ）となり溝部に対する十分な反力（保持力）が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図１６によって説明する。
図１における１０は金属製（アルミダイキャスト製）のケーシング（本発明の固定部材に相当する）であって、一側面１１が前後に開放するとともに全体としては箱形に形成され、内部に電気回路基板（図示せず）を収容可能としている。一側面１１の開口部分は、次述する待ち受け側コネクタを取り付けるための取り付け部１２とされている。以下、図１の手前側を前側として説明する。
【００１２】
待ち受け側コネクタ２０は合成樹脂製（ポリブレチンテレフタレート製）であって、その前面には横長角筒状の第１のフード部２２と、この第１のフード部２２より小さな角筒状の第２フード部２３とが並んで形成され、各フード部２２，２３内にそれぞれ前方から相手側コネクタ（図示せず）を嵌合可能とされている。各フード部２２，２３の奥端面２１には、複数の端子取付孔２４が前後に貫通して形成されている。各端子取付孔２４は横方向に所定ピッチで並んで第１フード部２２に上下３段、第２フード部２３に上下２段設けられるとともに、そこには、端子金具３０が圧入されている。
【００１３】
端子金具３０は細長い金属棒からなり、端子取付孔２４に後方から貫通させた状態で圧入係止される。端子金具３０のうち端子取付孔２４からフード部２２，２３内に突出した一端部は、フード部２２，２３に嵌合される相手側コネクタの備える雌端子金具（図示せず）に電気的に接続されるようになっている。また、詳細には後述するが、端子金具３０のうち待ち受け側コネクタ２０の背面側に延出された部分は、その先端側が直角曲げ（Ｌ字状）されるとともにケーシング１０側の電気回路基板に接続されるようになっている。
【００１４】
待ち受け側コネクタ２０の背面には、垂直な板状の端子保護壁２５Ａ，２５Ｂが計５枚後方へ延設されている。各端子保護壁２５Ａ，２５Ｂは、各端子金具３０を間に挟むようにして、所定間隔で互いに離間して設けられている。各端子保護壁２５Ａ，２５Ｂは長方形状をなし、その上端は間に挟まれた端子金具３０の上部側をほぼ覆い、その後端は端子金具３０の後端よりも後方に張り出している。すなわち、各端子金具３０の大部分が端子保護壁２５Ａ，２５Ｂによって左右両側方から覆われ、先端部のみが端子保護壁２５Ａ，２５Ｂよりも上方に突出している。
【００１５】
一対の端子保護壁２５Ａは、他の端子保護壁２５Ｂよりも厚くされ、その上端には、電気回路基板の取付孔（図示せず）に嵌合される取付突起２６、及びねじ孔２７が形成されている。電気回路基板は、取付孔が取付突起２６に嵌め合わされた状態でねじ締めされ、待ち受け側コネクタ２０の上面の後部側に固定されるようになっている。この状態において待ち受け側コネクタ２０の端子金具３０の端部が電気回路基板のスルーホイールに対して進入するようになっており、端子金具３０が半田付けにより電気回路基板上の回路に電気的に接続されるようになっている。また、図示していないが、ケーシング１０の内面には、電気回路基板を下支えするための受け部（図示せず）が突出形成されるとともに、ケーシング１０は電気回路基板を収めた状態で上面側を図示しない蓋部材によって封止されるようになっている。
【００１６】
続いて、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の取り付け構造（仮保持構造）について説明する。
取り付け部１２の左右両内壁には、上下方向に沿って伸びる一対のレール片１３、１４が形成されている。レール片１３、１４は取り付け部１２の全高に亘って形成されるとともに上端側が開口している。これら両レール片１３、１４の対向する両壁面１３Ａ、１４Ａに挟まれた部分は支持溝（本発明の溝部に相当する）１５を形成しており、詳細には後述するが、そこには、待ち受け側コネクタ２０の支持片４２が上方より挿入されるようになっている。
また、図５に示すように、上記した両壁面、すなわちケーシング１０の前面寄りに位置する壁面１３Ａ及び奥側に位置する壁面１４Ａはいずれも傾斜しており両壁面１３Ａ、１４Ａ間の間隔が下側（底側）に向かうにつれて徐々に狭くなるようになっている。
【００１７】
一方、待ち受け側コネクタ２０の左右両側面４１の奥行き方向の中央部分には、支持溝１５に対して挿通可能に形成された支持片４２が外方に張り出して形成されている。支持片４２は待ち受け側コネクタ２０の全高に亘って上下に形成されるとともに、両支持片４２の外縁間の幅寸法（図４に示すＡ寸法）は最も広い部位であっても両支持溝１５の奥壁１５Ａ間の幅寸法（図１に示すＢ寸法）より狭くなるような設定とされている。また、支持片４２の張り出し量、すなわち側面４１からの突出量は上端部分（挿入方向の後端）においてはほぼ一定幅を持って形成されているが、中央寄りの位置から下端部分（挿入方向の先端）にかけては徐々に突出量が減少している。このような構成とするのは、支持溝１５に対する挿入性を考慮したためである。
【００１８】
また、支持片４２の厚さは、下端側（支持溝１５に対する挿入方向の先端側）より徐々に肉厚が増し上端側が厚く形成され、レール片１３、１４の壁面１３Ａ、１４Ａに倣った傾斜状をなす。すなわち、図５に示すように、支持片４２の壁面のうち前側仮保持面４４は壁面１３Ａとほぼ同じ勾配をもって形成される一方、後側仮保持面４６は壁面１４Ａとほぼ同じ勾配をもって形成されている。
【００１９】
従って、支持片４２の前側仮保持面４４とレール片１３の壁面１３Ａとの間の隙間、並びに支持片４２の後側仮保持面４６とレール片１４の壁面１４Ａとの間の隙間は、支持片４２が支持溝１５に対して挿入される初期段階においては支持片４２の挿入動作が円滑に行えるように十分広く確保されるが、その隙間は、挿入動作が進むにつれて徐々に狭くなってゆく。また、取り付け状態において（図６参照）、支持片４２の前側仮保持面４４とレール片１３の壁面１３Ａとの間、及び支持片４２の後側仮保持面４６とレール片１４の壁面１４Ａとの間には支持片４２の全高に亘ってそれぞれほぼ均一な隙間が空いている。
一方、詳細には次述するが支持片４２には当接突部４７及び圧潰突部５５が設けられている。これら両突部４７、５５は組み付けの際には、壁面１３Ａ、１４Ａに摺動しながら支持溝１５内に差し込まれてゆき、組み付けが完了した時には前側仮保持面４４と壁面１３Ａとの間の隙間及び後側仮保持面４６と壁面１４Ａとの間の隙間を埋めるようになっている。
【００２０】
当接突部４７は支持片４２の後側仮保持面４６において上下一対設けられている。両当接突部４７Ｆ、４７Ｒは共に断面が半円形状をなすとともに（図４参照）、支持片４２の挿入方向に沿って設けられている。一方、圧潰突部５５は当接突部４７が設けられた後側仮保持面４６の反対側の前側仮保持面４４の中央部分において、当接突部４７と同様に支持片４２の挿入方向に沿って設けられている。圧潰突部５５は支持片４２の挿入方向に関して、両当接突部４７Ｆ、４７Ｒ間に挟まれて位置にており両突部４７、５５が挿入方向において重なり合わない配置とされている。
【００２１】
圧潰突部５５は平板状をなす座５１上に形成されており、壁面１３Ａに向かって先細りするような断面略三角形状をなす。前記したように支持片４２の前側仮保持面４４はレール片１３の壁面１３Ａに倣って傾斜しているが、図６、図７に示すように、座５１の上面５１Ａ及び圧潰突部５５の頂縁部５５Ａは壁面１３Ａの傾斜に倣っておらずいずれも鉛直に形成されている。
【００２２】
また、ケーシング１０に対して待ち受け側コネクタ２０が組まれた状態においては、頂縁部５５Ａの挿入方向前端部分（図７における下側）は壁面１３Ａに対して奥行き方向に関し干渉する設定とされている。従って、支持片４２を支持溝１５に対して挿入してゆくと、挿入動作の進行に伴って頂縁部５５Ａの前端が壁面１３Ａに当接し、終期においては当接した同部分が壁面１３Ａに沿って斜めに圧潰される（図７に示す斜線部）。尚、本実施形態において、壁面１３Ａと圧潰突部５５の頂縁縁５５Ａのなす角度θ２は１．５°の設定とされている。
【００２３】
このように支持片４２が支持溝１５に対して圧入・圧潰されることにより組み付けが完了したときには、待ち受け側コネクタ２０がケーシング１０に対してがたつきのない状態に仮保持されることとなる。本実施形態において仮保持とは、前述した蓋部材によってケーシング１０が塞がれるまでの間、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の脱落防止を図ることを意味しており、具体的には、ケーシング１０を振ったり或いは開口側を下向きにしても待ち受け側コネクタ２０が脱落しない程度の保持力が必要とされる。
【００２４】
また、詳細には次述するが、圧潰突部５５と壁面１３Ａとの干渉高さ、すなわち仮保持状態において圧潰突部５５が圧潰される高さｈ（図７参照）は、支持溝１５に対する支持片４２の挿入性、及び上記保持力を考慮して算出されるようになっている。尚、この圧潰高さｈが本発明の圧潰量に相当するものである。
【００２５】
圧潰高さｈは次に説明する圧潰時における力の釣り合い式と、擬似モデルを用いた試験に基づいて算出される。
図９は、圧潰突部５５が圧潰された状態における垂直方向の断面図を模式的に表したものであり、１００は圧潰突部（１００Ａは圧潰前の形状である）であり、１１０はレール片１３の壁面１３Ａであり、１２０は圧潰面である。
【００２６】
この時、圧潰面１２０における力の釣り合いを考えると、まず、挿入力Ｆが下向きに加わる。次に、圧潰突部１００から内壁１１０に作用する力としては圧潰突部１００の反力Ｐがある。これは圧潰突部１００が壁面１１０に押圧されることで生じる力であって、圧潰面１２０とほぼ直交する向きに働く。また、壁面１１０から圧潰突部１００に作用する力としては垂直抗力Ｎがあり、これも圧潰面１２０に対して直交する向きに働く。従って、圧潰面１２０における摩擦係数をμとすると、前記各力Ｆ、Ｐ、Ｎの垂直方向の釣り合いより▲１▼式が得られ、水平方向の釣り合いより▲２▼式が得られる。
Ｆ＋Ｐ×ｓｉｎθ＝μ×Ｎ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ・・・・・▲１▼式
Ｎ×ｃｏｓθ＝μ×Ｎ×ｓｉｎθ＋Ｐ×ｃｏｓθ・・・・・・・▲２▼式
そして、▲１▼式あるいは▲２▼式のいずれか一方側の式を、他方側の式に代入することによって、挿入力Ｆと反力Ｐとの相関を表す▲３▼式が得られる。
Ｆ＝（μ/（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ））×Ｐ・・・・・・・・・▲３▼式
【００２７】
続いて、圧潰高さｈと反力Ｐとの相関特性を得るための圧潰試験及び摩擦係数μと反力Ｐとの相関特性を得るための引っ張り試験について説明する。
圧潰試験は、アルミ製（ケーシング１０と同材料）の金属板１３１とポリブチレンテレフタレート製（待ち受け側コネクタ２０と同材料）の樹脂片１３５とからなる擬似反力測定モデル１３０によって行われる。図１０に示すように、樹脂片１３５の先端形状（圧潰される部分）は角錐状をなす。
なお、角錐部１３６の形状については一辺の頂角がほぼ６０°とするのが好ましい。というのも本実施形態において圧潰突部５５の断面形状は三角形状をなすが、その頂角θ１はほぼ６０°とされている。従って、一辺の頂角をほぼ６０°に設定しておけば、実際に圧潰突部５５が圧潰される際の圧潰状況と近似した圧潰状況が試験において再現される。
【００２８】
試験は樹脂片１３５を角錐部１３６の頂点側を下に向けて金属板１３１上にセットするとともに、その状態から樹脂片１３５を角錐部１３６の中心軸に沿って下降させてゆき、角錐部１３６の頂点部を金属板１３１に当接・圧潰させ、その圧潰面積Ｓの計測を行う（図１１参照）。これにより、樹脂片１３５に加えられる押圧荷重Ｗ及びそれに対応する圧潰面積Ｓの試験データが得られるから、これら実験データを計算機によってデータ処理することにより圧潰面積Ｓと押圧力Ｗとの相関特性（▲４▼−１式）が得られる。
Ｗ＝−０．３８８（Ｓ×Ｓ）＋９．１×Ｓ・・・・・・・・・▲４▼−１式
【００２９】
一方、発明者の知見によれば、圧潰面積Ｓとそのときの反力Ｐの大きさ並びに、押圧力Ｗとそのときの圧潰面積Ｓの大きさとの間にはいずれも対応関係があり、圧潰面積がＳ１である場合の樹脂片１３５の反力の大きさＰ１は樹脂片１３５を面積Ｓ１圧潰させるのに必要とされる押圧力Ｗ１と考えることが出来る。すなわち、Ｐ＝Ｗと考えることが出来る。
従って、▲４▼−１式のＷにＰを代入することで圧潰面積Ｓと反力Ｐとの相関特性（▲４▼−２式）が得られる。
Ｐ＝−０．３８８（Ｓ×Ｓ）＋９．１×Ｓ・・・・・・・・・▲４▼−２式
尚、図１３の（Ａ）は、圧潰面積Ｓと反力Ｐの相関関係をグラフによって表したものである。
【００３０】
一方、圧潰突部５５の圧潰高さｈと圧潰面積Ｓとの関係は計算機により算出することが出来る。すなわち、本実施形態においては、前記したように圧潰突部５５の頂角θ１は６０°であり、又圧潰突部５５とレール片１３の壁面１３Ａのなす角θ２は１．５度である。そのため、これらの条件が定まれば圧潰突部５５の断面形状、圧潰面の傾斜角が特定されることとなるから圧潰高さｈに対する圧潰面積Ｓは▲５▼式によって得られる。
Ｓ＝２２（ｈ×ｈ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲５▼式
従って、▲５▼式を▲４▼−２式に代入することで圧潰高さ−反力相関特性を得ることが出来る。尚、図１６の（Ａ）は圧潰高さ−反力相関特性をグラフによって表したものである。また、この圧潰高さ−反力相関特性が本発明における圧潰量−反力相関特性に相当するものである。
【００３１】
続いて、摩擦係数μと反力Ｐとの相関特性を得るための引っ張り試験について説明する。尚、ここで摩擦係数は一般に物質特有のものであり、例えば固定部の上面（摺動面）を可動部が移動する運動を考えた場合に摩擦係数は両部材の材質によって特定され、これら材質に変更がなければ、摺動面において可動部側から固定部側に向けて働く力、すなわち本実施形態における反力Ｐの大きさによって左右されるものではない。しかしながら、摺動面に微細な凹凸があると反力の大きさに応じて摩擦係数μの大きさが変動する場合がある。
【００３２】
引っ張り試験は、アルミ製（ケーシング１０と同材料）の金属台１４１とポリブチレンテレフタレート製（待ち受け側コネクタ２０と同材料）の樹脂片１４３とを備えた擬似摩擦係数測定モデル１４０によって行われる。樹脂片１４３は、図１４に示すように、平板状をなすものが使用される。試験はこの樹脂片１４３上に質量Ｍの重り１４５を載せた状態で金属片１４３の一端側を引っ張る。これを重りの重量Ｍを変えて行い、各重量Ｍでの引っ張り荷重を測定する。
測定された引っ張り荷重をＹ、樹脂片１４３側から金属台１４１側に垂直に働く力をＲとすると、摩擦係数μは次の▲６▼式により算出される。
μ＝Ｙ／Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・▲６▼式
これを計算機によってデータ処理することにより直交する向きに加わる力−摩擦係数相関特性（▲７▼式）が得られる。
μ＝０．０００１（Ｒ×Ｒ）＋０．０８２×Ｒ＋０．１７１・・▲７▼−１式
【００３３】
一方、この力Ｒは前述したように樹脂片１４３側から金属台１４１側に垂直に働く力であり、反力Ｐも同じく圧潰突部５５から壁面１３Ａに垂直に働く力である。すなわち、上記した力Ｒ及び反力Ｐは圧潰面（樹脂材が移動する摺動面）における力の作用を考えた場合に、共に可動側から固定側に作用し、その方向も共に可動側の移動方向に対して垂直である。そのため、上記した垂直に働く力Ｒと摩擦係数μとの相関特性は、そのまま反力と摩擦係数の相関特性（▲７▼−２式）と考えることが出来る。
μ＝０．０００１（Ｐ×Ｐ）＋０．０８２×Ｐ＋０．１７１・・▲７▼−２式
尚、▲７▼−２式により算出される各反力Ｐの大きさに応じた摩擦係数μが、本発明のμｐに相当するものである。また、図１５は、反力Ｐと摩擦係数μとの相関特性をグラフによって表したものである。
【００３４】
続いて、上記した▲３▼式、圧潰高さ−反力相関特性（▲４▼−２式、▲５▼式）、反力−摩擦係数相関特性（▲７▼−２式）に基づいて圧潰高さ−挿入力相関特性を算出する。例えば、圧潰高さｈｏの場合の挿入力Ｆｏを算出するためには、まず、反力Ｐｏ及び摩擦係数μｏを算出する。
反力Ｐｏを算出するには、▲５▼式にｈｏを代入してＳｏを算出する。続いて、得られたＳｏを▲４▼−２式に代入する。これにより、反力Ｐｏが算出される。
次に、摩擦係数μｏを算出するには、▲７▼−２式に得られたＰｏを代入すればよい。かくして、μｏ及びＰｏが算出されたらこれらの値を▲３▼式に代入すれば、圧潰高さｈｏに対応する挿入力Ｆｏが算出される。
【００３５】
一方、本実施形態において、支持片４２は待ち受け側コネクタ２０の左右に一対設けられているから、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇｏとしては挿入力Ｆｏを２倍する必要がある。
また、上記した挿入力Ｆｏは試験データより得られる相関特性に基づいて算出されているが、これら相関特性はいずれも試験データの平均値を基に導き出されている。従って、得られた挿入力Ｆｏも挿入力の平均値が算出されることとなる。しかしながら、現実には部品精度等のばらつきに起因して挿入力は変動するからケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇを考える場合には平均値でなく最大値で算出しておく必要がある。従って、本実施形態ではこのような平均値−最大値の変換（補正）を行うために挿入力Ｆを０．７１で除すこととしている。以上より、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇは、次の▲８▼式より得られる。
Ｇ＝２×Ｆ÷０．７１・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲８▼式
これより、各圧潰高さｈに対応する挿入力Ｇの大きさが算出されるから、圧潰高さ−挿入力相関特性が得られる（図１６の（Ｂ）参照）。尚、この圧潰高さ−挿入力相関特性が本発明の圧潰量−挿入力相関特性に相当するものである。
【００３６】
ところで、一般に、製造ライン等で作業者が組み付け作業で行う場合に、４０[Ｎ]以上の力を必要とする作業工程があると、その工程での作業を数時間継続して行うのが難しく作業効率が低下する。そこで、本実施形態においては待ち受け側コネクタ２０の挿入力の上限値を４０[Ｎ]に設定している。
従って、図１６の（Ｂ）に示す圧潰高さ−挿入力相関特性に基づいて圧潰高さｈの上限値が算出される。すなわち、挿入力が４０[Ｎ]以下となるには圧潰高さｈは０．４[ｍｍ]以下である必要がある。
【００３７】
一方、圧潰高さｈの下限値は、仮保持状態におけるケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の保持力に基づいて算出される。この保持力については反力Ｐが大きくなれば、その分待ち受け側コネクタ２０はケーシング１０に対して強く保持されることとなるから、反力Ｐを保持力とみなすことが出来る。一方、その大きさは、本実施形態においては、最低限蓋部材が組まれるまでの間、待ち受け側コネクタ２０をケーシング１０に対して仮保持可能であればよい。従って、壁面１３Ａに対する圧潰突部５５の反力Ｐを例えば、１カ所当たり１０Ｎ以上の設定とした場合には、図１６の（Ａ）に示す圧潰高さ−反力相関特性に基づいて圧潰高さｈの下限値を算出すことが出来る。すなわち、反力Ｐが１０Ｎ以上となるには圧潰高さｈは０．２５以上であることが必要がある。
従って、圧潰高さｈの許容範囲としては０．２５[ｍｍ]から０．４[ｍｍ]としてやればよいが、０．３[ｍｍ]から０．３５[ｍｍ]の範囲に設定してやれば、挿入力Ｇ及び保持力に対して幾らか余裕を持たすことが出来、望ましい。
【００３８】
従来であれば、こうした圧潰高さｈの設定は多くの場合、設計者が経験的にその値を決めていたが、実際に試作品により検証を行うと、挿入力Ｇ、保持力の双方の要件を同時に満たすのは難しく、挿入力Ｇが設定された範囲内に収まっても必要とされる保持力が得られなかったり、或いは保持力は得られるが挿入力Ｇが大きくなる場合がある。このような場合には、設計のやり直しをせまられることとなるが、本実施形態によれば、このような圧潰高さｈの許容範囲を、力の釣り合い式及び実験に基づく相関特性に従って算出することとしたから、上述した設計のやり直しが未然に防止される。
また、予め引っ張り実験を行うことで各反力Ｐごとの摩擦係数μを算出するようにしてあるから、壁面１３Ａの微細な凹凸等に起因する摩擦係数の変動による挿入力の誤差を排斥することが出来る。
【００３９】
加えて、本実施形態においては、圧潰突部５５の角度θ１を６０°、圧潰突部５５と壁面１３Ａのなす角θ２を１．５°として計算したが、仮に、これらの角度θ１、θ２を変更したときの圧潰高さｈを算出する場合には、変更された角度における圧潰高さｈと圧潰面積Ｓとの相関特性（▲５▼式に相当するもの）さえ新しく算出してやれば、あとは上述した力の釣り合い式、圧潰試験、引っ張り試験より得られた相関特性をそのまま使って、圧潰高さｈの許容範囲を算出することが出来る。
【００４０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４１】
（１）本実施形態では、摩擦係数μを各反力Ｐごとに算出し、それを用いて挿入力を算出したが、摩擦係数μの大きさを反力の大きさに拘わらない一定値として挿入力の算出を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における待ち受け側コネクタ及びケーシングの斜視図
【図２】待ち受け側コネクタの正面図
【図３】待ち受け側コネクタの側面図
【図４】待ち受け側コネクタの背面図
【図５】待ち受け側コネクタをケーシングに取り付ける前の状態を表す断面図
【図６】待ち受け側コネクタをケーシングに取り付けた状態を表す断面図
【図７】圧潰突部が圧潰された状況を表す拡大図
【図８】圧潰突部が圧潰された状況を表す水平断面図
【図９】圧潰面における力の釣り合いを表す模式図
【図１０】擬似反力測定モデルの斜視図
【図１１】圧潰面積、圧潰高さを表す斜視図
【図１２】同じく圧潰面積、圧潰高さを表す図
【図１３】圧潰面積−反力相関特性及び、圧潰高さ−圧潰面積相関特性を表すグラフ
【図１４】擬似摩擦力測定モデルの側面図
【図１５】摩擦係数−反力相関特性を表すグラフ
【図１６】圧潰高さ−反力相関特性、圧潰高さ−挿入力相関特性を表すグラフ
【図１７】従来例の斜視図
【符号の説明】
１０…ケーシング（固定部材）
１３Ａ…壁面
１４Ａ…壁面
１５…支持溝（溝部）
２０…待ち受け側コネクタ
４２…支持片（支持部）
５５…圧潰突部
１３０…擬似反力測定モデル
１４０…擬似摩擦係数測定モデル
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の被固定部材の一部を圧潰させて金属製の固定部材に対して被固定部材を仮保持させる際の圧潰量算出方法及びそれを用いた圧潰支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、凹凸の嵌合により部品の支持を行うものが知られている（例えば、特許文献１）。このものは、固定部材１側には一対の凹部２が対面して設けれる一方、被固定部材５の左右両側面には凹部２に対して嵌合可能な一対の凸部６を設けられており、被固定部材５の凸部６を固定部材１の凹部２に図１７の下側から差し込むことで組み付けを行うようになっている。また、このものにおいては、ロック手段、すなわち固定部材１側には突起部３が設けられる一方、被固定部材５には突起部３に対して係止可能な段差部７が設けられており、被固定部材５を固定部材１に組み付けると同時に、被固定部材５が固定部材１にロックされるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４５６５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造では凹部２と凸部６との間には、通常、組み付けを円滑に行うためにある程度の隙間が設定されるが、取り付け後、この隙間分被固定部材５がガタついてしまうという問題がある。
また、上記構造では組み付け動作と同時に、被固定部材５が固定部材１にロックされる構成であるが、ロック手段が被固定部材５あるいは固定部材１と別に構成されている場合には、ロック手段による本支持が行われるまでの間、被固定部材５を固定部材１に仮保持させておく必要がある。このような要請に応ずるには、凹部２に対する組み付けの際に凸部６を部分的に圧潰させるようにすればガタつきをなくすも出来るし、適度な保持力も得られる。しかしながら、圧潰量が多すぎると挿入力が高くなってしまうし、圧潰量が少ないと保持力が小さくなってしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、必要な保持力を確保した上で、なおかつ適度な挿入力をもって組み付けが可能な圧潰量を算出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、金属製の固定部材に設けられる溝部に対して樹脂製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対してθ°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際の前記圧潰突部の圧潰量算出方法であって、前記溝部に対する前記支持片の圧潰時の挿入力をＦとし、前記内壁により圧潰された前記圧潰突部の圧潰面において前記圧潰突部から前記溝部の内壁に働く反力をＰとし、同圧潰面における前記溝部の内壁の垂直抗力をＮとし、同圧潰面における摩擦係数をμとした場合に、前記各力Ｆ、Ｐ、Ｎの垂直方向の釣り合い式である▲１▼式及び水平方向の釣り合い式である▲２▼式より、前記挿入力Ｆと前記反力Ｐとの相関を表す▲３▼式を算出する一方、前記固定部材と同じ材料からなる金属材と前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似反力測定モデルを用いて、前記金属材に対して前記被固定部材を押圧して当該樹脂材を圧潰させる圧潰試験を行い、得られた試験データに基づいて圧潰量−反力相関特性を得るとともに、この圧潰量−反力相関特性と前記▲３▼式とに基づいて圧潰量−挿入力相関特性を算出し、前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際に必要とされる前記溝部に対する前記支持片の保持力の大きさを前記反力の下限値とみなし、この反力の下限値に対応する圧潰量Ａを前記圧潰量−反力相関特性から算出するとともに、前記挿入力Ｆを所定荷重の範囲内に設定した場合に、前記圧潰量−挿入力相関特性から前記挿入力Ｆの上限値に対応する圧潰量Ｂを算出するとともに、これら圧潰量Ａ、圧潰量Ｂをそれぞれ前記圧潰量の下限値、上限値とすることで前記圧潰量の許容範囲を算出するところに特徴を有する。
Ｆ＋Ｐ×ｓｉｎθ＝μ×Ｎ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ・・・・・▲１▼式
Ｎ×ｃｏｓθ＝μ×Ｎ×ｓｉｎθ＋Ｐ×ｃｏｓθ・・・・・・・▲２▼式
Ｆ＝（μ/（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ））×Ｐ・・・・・・・・・・・▲３▼式
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記固定部材と同じ材料からなる金属材と、前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似摩擦係数測定モデルを用いて、前記金属材上において前記樹脂材の一端側を引っ張って前記樹脂材をスライドさせる引っ張り試験を行い、その際の引っ張り荷重を樹脂材の重量Ｍの大きさを種々変えて測定するとともに、得られた測定荷重をＹとし、前記樹脂材から前記金属材に向けて加わり、かつ前記樹脂材が移動する金属材上の移動面にほぼ直交する向きに働く力をＲとした場合に▲６▼式に基づいて、前記直交する向きに働く力−摩擦係数相関特性を算出するとともに、前記反力Ｐを前記直交する向きに加わる力Ｒとみなして当該反力Ｐの大きさに応じた摩擦係数μｐを前記直交する向きに加わる力−摩擦係数相関特性より算出し、得られた摩擦係数μｐ及び前記反力Ｐをそれぞれ前記▲３▼式に代入することで前記挿入力Ｆを算出するところに特徴を有する。
μ＝Ｙ／Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲６▼式
【０００７】
請求項３の発明は、アルミ製の固定部材に設けられる溝部に対してポリブチレンテレフタレート製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対して１．５°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる圧潰支持構造であって、前記圧潰突部は断面が前記溝部の内壁に向かってほぼ６０°の角度をなして先細りするような略三角形状をなすとともに、前記圧潰突部は前記圧潰量とされた挿入方向前端の圧潰高さが０．３ｍｍから０．３５ｍｍの範囲内にあるところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、圧潰量の上限値は支持部の挿入力が所定荷重内に収まるように設定されるから適度な挿入力が保証され組み付け効率の低下を招くこともないし、圧潰量の下限値は仮保持に必要とされる保持力が確保されるように設定されているから、仮保持に対する信頼性が高まる。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
発明者の知見によれば、圧潰された際に圧潰突部に生ずる反力の大きさによって、圧潰面における摩擦係数が変動する場合（主に、圧潰面の微細な凹凸に起因する）があり、挿入力を計算によって算出する際に摩擦係数を一定値（定数）として算出すると、算出された挿入力と実際の挿入力とが合致しない場合がある。しかし、予め引っ張り実験を行うことで反力Ｐごとの摩擦係数μｐを算出しておけば、こうした摩擦係数による誤差を排斥することが出来る。従って、信頼性の高い圧潰量−挿入力相関特性が得られる。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、圧潰高さが０．３５ｍｍの場合には、挿入力の大きさはほぼ３０〜３５（Ｎ）となるため、作業者の組み付け性を損ねることがない。また、圧潰高さが０．３ｍｍの場合においては、押しつけ力Ｐの大きさはほぼ１５〜２０（Ｎ）となり溝部に対する十分な反力（保持力）が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図１６によって説明する。
図１における１０は金属製（アルミダイキャスト製）のケーシング（本発明の固定部材に相当する）であって、一側面１１が前後に開放するとともに全体としては箱形に形成され、内部に電気回路基板（図示せず）を収容可能としている。一側面１１の開口部分は、次述する待ち受け側コネクタを取り付けるための取り付け部１２とされている。以下、図１の手前側を前側として説明する。
【００１２】
待ち受け側コネクタ２０は合成樹脂製（ポリブレチンテレフタレート製）であって、その前面には横長角筒状の第１のフード部２２と、この第１のフード部２２より小さな角筒状の第２フード部２３とが並んで形成され、各フード部２２，２３内にそれぞれ前方から相手側コネクタ（図示せず）を嵌合可能とされている。各フード部２２，２３の奥端面２１には、複数の端子取付孔２４が前後に貫通して形成されている。各端子取付孔２４は横方向に所定ピッチで並んで第１フード部２２に上下３段、第２フード部２３に上下２段設けられるとともに、そこには、端子金具３０が圧入されている。
【００１３】
端子金具３０は細長い金属棒からなり、端子取付孔２４に後方から貫通させた状態で圧入係止される。端子金具３０のうち端子取付孔２４からフード部２２，２３内に突出した一端部は、フード部２２，２３に嵌合される相手側コネクタの備える雌端子金具（図示せず）に電気的に接続されるようになっている。また、詳細には後述するが、端子金具３０のうち待ち受け側コネクタ２０の背面側に延出された部分は、その先端側が直角曲げ（Ｌ字状）されるとともにケーシング１０側の電気回路基板に接続されるようになっている。
【００１４】
待ち受け側コネクタ２０の背面には、垂直な板状の端子保護壁２５Ａ，２５Ｂが計５枚後方へ延設されている。各端子保護壁２５Ａ，２５Ｂは、各端子金具３０を間に挟むようにして、所定間隔で互いに離間して設けられている。各端子保護壁２５Ａ，２５Ｂは長方形状をなし、その上端は間に挟まれた端子金具３０の上部側をほぼ覆い、その後端は端子金具３０の後端よりも後方に張り出している。すなわち、各端子金具３０の大部分が端子保護壁２５Ａ，２５Ｂによって左右両側方から覆われ、先端部のみが端子保護壁２５Ａ，２５Ｂよりも上方に突出している。
【００１５】
一対の端子保護壁２５Ａは、他の端子保護壁２５Ｂよりも厚くされ、その上端には、電気回路基板の取付孔（図示せず）に嵌合される取付突起２６、及びねじ孔２７が形成されている。電気回路基板は、取付孔が取付突起２６に嵌め合わされた状態でねじ締めされ、待ち受け側コネクタ２０の上面の後部側に固定されるようになっている。この状態において待ち受け側コネクタ２０の端子金具３０の端部が電気回路基板のスルーホイールに対して進入するようになっており、端子金具３０が半田付けにより電気回路基板上の回路に電気的に接続されるようになっている。また、図示していないが、ケーシング１０の内面には、電気回路基板を下支えするための受け部（図示せず）が突出形成されるとともに、ケーシング１０は電気回路基板を収めた状態で上面側を図示しない蓋部材によって封止されるようになっている。
【００１６】
続いて、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の取り付け構造（仮保持構造）について説明する。
取り付け部１２の左右両内壁には、上下方向に沿って伸びる一対のレール片１３、１４が形成されている。レール片１３、１４は取り付け部１２の全高に亘って形成されるとともに上端側が開口している。これら両レール片１３、１４の対向する両壁面１３Ａ、１４Ａに挟まれた部分は支持溝（本発明の溝部に相当する）１５を形成しており、詳細には後述するが、そこには、待ち受け側コネクタ２０の支持片４２が上方より挿入されるようになっている。
また、図５に示すように、上記した両壁面、すなわちケーシング１０の前面寄りに位置する壁面１３Ａ及び奥側に位置する壁面１４Ａはいずれも傾斜しており両壁面１３Ａ、１４Ａ間の間隔が下側（底側）に向かうにつれて徐々に狭くなるようになっている。
【００１７】
一方、待ち受け側コネクタ２０の左右両側面４１の奥行き方向の中央部分には、支持溝１５に対して挿通可能に形成された支持片４２が外方に張り出して形成されている。支持片４２は待ち受け側コネクタ２０の全高に亘って上下に形成されるとともに、両支持片４２の外縁間の幅寸法（図４に示すＡ寸法）は最も広い部位であっても両支持溝１５の奥壁１５Ａ間の幅寸法（図１に示すＢ寸法）より狭くなるような設定とされている。また、支持片４２の張り出し量、すなわち側面４１からの突出量は上端部分（挿入方向の後端）においてはほぼ一定幅を持って形成されているが、中央寄りの位置から下端部分（挿入方向の先端）にかけては徐々に突出量が減少している。このような構成とするのは、支持溝１５に対する挿入性を考慮したためである。
【００１８】
また、支持片４２の厚さは、下端側（支持溝１５に対する挿入方向の先端側）より徐々に肉厚が増し上端側が厚く形成され、レール片１３、１４の壁面１３Ａ、１４Ａに倣った傾斜状をなす。すなわち、図５に示すように、支持片４２の壁面のうち前側仮保持面４４は壁面１３Ａとほぼ同じ勾配をもって形成される一方、後側仮保持面４６は壁面１４Ａとほぼ同じ勾配をもって形成されている。
【００１９】
従って、支持片４２の前側仮保持面４４とレール片１３の壁面１３Ａとの間の隙間、並びに支持片４２の後側仮保持面４６とレール片１４の壁面１４Ａとの間の隙間は、支持片４２が支持溝１５に対して挿入される初期段階においては支持片４２の挿入動作が円滑に行えるように十分広く確保されるが、その隙間は、挿入動作が進むにつれて徐々に狭くなってゆく。また、取り付け状態において（図６参照）、支持片４２の前側仮保持面４４とレール片１３の壁面１３Ａとの間、及び支持片４２の後側仮保持面４６とレール片１４の壁面１４Ａとの間には支持片４２の全高に亘ってそれぞれほぼ均一な隙間が空いている。
一方、詳細には次述するが支持片４２には当接突部４７及び圧潰突部５５が設けられている。これら両突部４７、５５は組み付けの際には、壁面１３Ａ、１４Ａに摺動しながら支持溝１５内に差し込まれてゆき、組み付けが完了した時には前側仮保持面４４と壁面１３Ａとの間の隙間及び後側仮保持面４６と壁面１４Ａとの間の隙間を埋めるようになっている。
【００２０】
当接突部４７は支持片４２の後側仮保持面４６において上下一対設けられている。両当接突部４７Ｆ、４７Ｒは共に断面が半円形状をなすとともに（図４参照）、支持片４２の挿入方向に沿って設けられている。一方、圧潰突部５５は当接突部４７が設けられた後側仮保持面４６の反対側の前側仮保持面４４の中央部分において、当接突部４７と同様に支持片４２の挿入方向に沿って設けられている。圧潰突部５５は支持片４２の挿入方向に関して、両当接突部４７Ｆ、４７Ｒ間に挟まれて位置にており両突部４７、５５が挿入方向において重なり合わない配置とされている。
【００２１】
圧潰突部５５は平板状をなす座５１上に形成されており、壁面１３Ａに向かって先細りするような断面略三角形状をなす。前記したように支持片４２の前側仮保持面４４はレール片１３の壁面１３Ａに倣って傾斜しているが、図６、図７に示すように、座５１の上面５１Ａ及び圧潰突部５５の頂縁部５５Ａは壁面１３Ａの傾斜に倣っておらずいずれも鉛直に形成されている。
【００２２】
また、ケーシング１０に対して待ち受け側コネクタ２０が組まれた状態においては、頂縁部５５Ａの挿入方向前端部分（図７における下側）は壁面１３Ａに対して奥行き方向に関し干渉する設定とされている。従って、支持片４２を支持溝１５に対して挿入してゆくと、挿入動作の進行に伴って頂縁部５５Ａの前端が壁面１３Ａに当接し、終期においては当接した同部分が壁面１３Ａに沿って斜めに圧潰される（図７に示す斜線部）。尚、本実施形態において、壁面１３Ａと圧潰突部５５の頂縁縁５５Ａのなす角度θ２は１．５°の設定とされている。
【００２３】
このように支持片４２が支持溝１５に対して圧入・圧潰されることにより組み付けが完了したときには、待ち受け側コネクタ２０がケーシング１０に対してがたつきのない状態に仮保持されることとなる。本実施形態において仮保持とは、前述した蓋部材によってケーシング１０が塞がれるまでの間、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の脱落防止を図ることを意味しており、具体的には、ケーシング１０を振ったり或いは開口側を下向きにしても待ち受け側コネクタ２０が脱落しない程度の保持力が必要とされる。
【００２４】
また、詳細には次述するが、圧潰突部５５と壁面１３Ａとの干渉高さ、すなわち仮保持状態において圧潰突部５５が圧潰される高さｈ（図７参照）は、支持溝１５に対する支持片４２の挿入性、及び上記保持力を考慮して算出されるようになっている。尚、この圧潰高さｈが本発明の圧潰量に相当するものである。
【００２５】
圧潰高さｈは次に説明する圧潰時における力の釣り合い式と、擬似モデルを用いた試験に基づいて算出される。
図９は、圧潰突部５５が圧潰された状態における垂直方向の断面図を模式的に表したものであり、１００は圧潰突部（１００Ａは圧潰前の形状である）であり、１１０はレール片１３の壁面１３Ａであり、１２０は圧潰面である。
【００２６】
この時、圧潰面１２０における力の釣り合いを考えると、まず、挿入力Ｆが下向きに加わる。次に、圧潰突部１００から内壁１１０に作用する力としては圧潰突部１００の反力Ｐがある。これは圧潰突部１００が壁面１１０に押圧されることで生じる力であって、圧潰面１２０とほぼ直交する向きに働く。また、壁面１１０から圧潰突部１００に作用する力としては垂直抗力Ｎがあり、これも圧潰面１２０に対して直交する向きに働く。従って、圧潰面１２０における摩擦係数をμとすると、前記各力Ｆ、Ｐ、Ｎの垂直方向の釣り合いより▲１▼式が得られ、水平方向の釣り合いより▲２▼式が得られる。
Ｆ＋Ｐ×ｓｉｎθ＝μ×Ｎ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ・・・・・▲１▼式
Ｎ×ｃｏｓθ＝μ×Ｎ×ｓｉｎθ＋Ｐ×ｃｏｓθ・・・・・・・▲２▼式
そして、▲１▼式あるいは▲２▼式のいずれか一方側の式を、他方側の式に代入することによって、挿入力Ｆと反力Ｐとの相関を表す▲３▼式が得られる。
Ｆ＝（μ/（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ））×Ｐ・・・・・・・・・▲３▼式
【００２７】
続いて、圧潰高さｈと反力Ｐとの相関特性を得るための圧潰試験及び摩擦係数μと反力Ｐとの相関特性を得るための引っ張り試験について説明する。
圧潰試験は、アルミ製（ケーシング１０と同材料）の金属板１３１とポリブチレンテレフタレート製（待ち受け側コネクタ２０と同材料）の樹脂片１３５とからなる擬似反力測定モデル１３０によって行われる。図１０に示すように、樹脂片１３５の先端形状（圧潰される部分）は角錐状をなす。
なお、角錐部１３６の形状については一辺の頂角がほぼ６０°とするのが好ましい。というのも本実施形態において圧潰突部５５の断面形状は三角形状をなすが、その頂角θ１はほぼ６０°とされている。従って、一辺の頂角をほぼ６０°に設定しておけば、実際に圧潰突部５５が圧潰される際の圧潰状況と近似した圧潰状況が試験において再現される。
【００２８】
試験は樹脂片１３５を角錐部１３６の頂点側を下に向けて金属板１３１上にセットするとともに、その状態から樹脂片１３５を角錐部１３６の中心軸に沿って下降させてゆき、角錐部１３６の頂点部を金属板１３１に当接・圧潰させ、その圧潰面積Ｓの計測を行う（図１１参照）。これにより、樹脂片１３５に加えられる押圧荷重Ｗ及びそれに対応する圧潰面積Ｓの試験データが得られるから、これら実験データを計算機によってデータ処理することにより圧潰面積Ｓと押圧力Ｗとの相関特性（▲４▼−１式）が得られる。
Ｗ＝−０．３８８（Ｓ×Ｓ）＋９．１×Ｓ・・・・・・・・・▲４▼−１式
【００２９】
一方、発明者の知見によれば、圧潰面積Ｓとそのときの反力Ｐの大きさ並びに、押圧力Ｗとそのときの圧潰面積Ｓの大きさとの間にはいずれも対応関係があり、圧潰面積がＳ１である場合の樹脂片１３５の反力の大きさＰ１は樹脂片１３５を面積Ｓ１圧潰させるのに必要とされる押圧力Ｗ１と考えることが出来る。すなわち、Ｐ＝Ｗと考えることが出来る。
従って、▲４▼−１式のＷにＰを代入することで圧潰面積Ｓと反力Ｐとの相関特性（▲４▼−２式）が得られる。
Ｐ＝−０．３８８（Ｓ×Ｓ）＋９．１×Ｓ・・・・・・・・・▲４▼−２式
尚、図１３の（Ａ）は、圧潰面積Ｓと反力Ｐの相関関係をグラフによって表したものである。
【００３０】
一方、圧潰突部５５の圧潰高さｈと圧潰面積Ｓとの関係は計算機により算出することが出来る。すなわち、本実施形態においては、前記したように圧潰突部５５の頂角θ１は６０°であり、又圧潰突部５５とレール片１３の壁面１３Ａのなす角θ２は１．５度である。そのため、これらの条件が定まれば圧潰突部５５の断面形状、圧潰面の傾斜角が特定されることとなるから圧潰高さｈに対する圧潰面積Ｓは▲５▼式によって得られる。
Ｓ＝２２（ｈ×ｈ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲５▼式
従って、▲５▼式を▲４▼−２式に代入することで圧潰高さ−反力相関特性を得ることが出来る。尚、図１６の（Ａ）は圧潰高さ−反力相関特性をグラフによって表したものである。また、この圧潰高さ−反力相関特性が本発明における圧潰量−反力相関特性に相当するものである。
【００３１】
続いて、摩擦係数μと反力Ｐとの相関特性を得るための引っ張り試験について説明する。尚、ここで摩擦係数は一般に物質特有のものであり、例えば固定部の上面（摺動面）を可動部が移動する運動を考えた場合に摩擦係数は両部材の材質によって特定され、これら材質に変更がなければ、摺動面において可動部側から固定部側に向けて働く力、すなわち本実施形態における反力Ｐの大きさによって左右されるものではない。しかしながら、摺動面に微細な凹凸があると反力の大きさに応じて摩擦係数μの大きさが変動する場合がある。
【００３２】
引っ張り試験は、アルミ製（ケーシング１０と同材料）の金属台１４１とポリブチレンテレフタレート製（待ち受け側コネクタ２０と同材料）の樹脂片１４３とを備えた擬似摩擦係数測定モデル１４０によって行われる。樹脂片１４３は、図１４に示すように、平板状をなすものが使用される。試験はこの樹脂片１４３上に質量Ｍの重り１４５を載せた状態で金属片１４３の一端側を引っ張る。これを重りの重量Ｍを変えて行い、各重量Ｍでの引っ張り荷重を測定する。
測定された引っ張り荷重をＹ、樹脂片１４３側から金属台１４１側に垂直に働く力をＲとすると、摩擦係数μは次の▲６▼式により算出される。
μ＝Ｙ／Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・▲６▼式
これを計算機によってデータ処理することにより直交する向きに加わる力−摩擦係数相関特性（▲７▼式）が得られる。
μ＝０．０００１（Ｒ×Ｒ）＋０．０８２×Ｒ＋０．１７１・・▲７▼−１式
【００３３】
一方、この力Ｒは前述したように樹脂片１４３側から金属台１４１側に垂直に働く力であり、反力Ｐも同じく圧潰突部５５から壁面１３Ａに垂直に働く力である。すなわち、上記した力Ｒ及び反力Ｐは圧潰面（樹脂材が移動する摺動面）における力の作用を考えた場合に、共に可動側から固定側に作用し、その方向も共に可動側の移動方向に対して垂直である。そのため、上記した垂直に働く力Ｒと摩擦係数μとの相関特性は、そのまま反力と摩擦係数の相関特性（▲７▼−２式）と考えることが出来る。
μ＝０．０００１（Ｐ×Ｐ）＋０．０８２×Ｐ＋０．１７１・・▲７▼−２式
尚、▲７▼−２式により算出される各反力Ｐの大きさに応じた摩擦係数μが、本発明のμｐに相当するものである。また、図１５は、反力Ｐと摩擦係数μとの相関特性をグラフによって表したものである。
【００３４】
続いて、上記した▲３▼式、圧潰高さ−反力相関特性（▲４▼−２式、▲５▼式）、反力−摩擦係数相関特性（▲７▼−２式）に基づいて圧潰高さ−挿入力相関特性を算出する。例えば、圧潰高さｈｏの場合の挿入力Ｆｏを算出するためには、まず、反力Ｐｏ及び摩擦係数μｏを算出する。
反力Ｐｏを算出するには、▲５▼式にｈｏを代入してＳｏを算出する。続いて、得られたＳｏを▲４▼−２式に代入する。これにより、反力Ｐｏが算出される。
次に、摩擦係数μｏを算出するには、▲７▼−２式に得られたＰｏを代入すればよい。かくして、μｏ及びＰｏが算出されたらこれらの値を▲３▼式に代入すれば、圧潰高さｈｏに対応する挿入力Ｆｏが算出される。
【００３５】
一方、本実施形態において、支持片４２は待ち受け側コネクタ２０の左右に一対設けられているから、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇｏとしては挿入力Ｆｏを２倍する必要がある。
また、上記した挿入力Ｆｏは試験データより得られる相関特性に基づいて算出されているが、これら相関特性はいずれも試験データの平均値を基に導き出されている。従って、得られた挿入力Ｆｏも挿入力の平均値が算出されることとなる。しかしながら、現実には部品精度等のばらつきに起因して挿入力は変動するからケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇを考える場合には平均値でなく最大値で算出しておく必要がある。従って、本実施形態ではこのような平均値−最大値の変換（補正）を行うために挿入力Ｆを０．７１で除すこととしている。以上より、ケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の挿入力Ｇは、次の▲８▼式より得られる。
Ｇ＝２×Ｆ÷０．７１・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲８▼式
これより、各圧潰高さｈに対応する挿入力Ｇの大きさが算出されるから、圧潰高さ−挿入力相関特性が得られる（図１６の（Ｂ）参照）。尚、この圧潰高さ−挿入力相関特性が本発明の圧潰量−挿入力相関特性に相当するものである。
【００３６】
ところで、一般に、製造ライン等で作業者が組み付け作業で行う場合に、４０[Ｎ]以上の力を必要とする作業工程があると、その工程での作業を数時間継続して行うのが難しく作業効率が低下する。そこで、本実施形態においては待ち受け側コネクタ２０の挿入力の上限値を４０[Ｎ]に設定している。
従って、図１６の（Ｂ）に示す圧潰高さ−挿入力相関特性に基づいて圧潰高さｈの上限値が算出される。すなわち、挿入力が４０[Ｎ]以下となるには圧潰高さｈは０．４[ｍｍ]以下である必要がある。
【００３７】
一方、圧潰高さｈの下限値は、仮保持状態におけるケーシング１０に対する待ち受け側コネクタ２０の保持力に基づいて算出される。この保持力については反力Ｐが大きくなれば、その分待ち受け側コネクタ２０はケーシング１０に対して強く保持されることとなるから、反力Ｐを保持力とみなすことが出来る。一方、その大きさは、本実施形態においては、最低限蓋部材が組まれるまでの間、待ち受け側コネクタ２０をケーシング１０に対して仮保持可能であればよい。従って、壁面１３Ａに対する圧潰突部５５の反力Ｐを例えば、１カ所当たり１０Ｎ以上の設定とした場合には、図１６の（Ａ）に示す圧潰高さ−反力相関特性に基づいて圧潰高さｈの下限値を算出すことが出来る。すなわち、反力Ｐが１０Ｎ以上となるには圧潰高さｈは０．２５以上であることが必要がある。
従って、圧潰高さｈの許容範囲としては０．２５[ｍｍ]から０．４[ｍｍ]としてやればよいが、０．３[ｍｍ]から０．３５[ｍｍ]の範囲に設定してやれば、挿入力Ｇ及び保持力に対して幾らか余裕を持たすことが出来、望ましい。
【００３８】
従来であれば、こうした圧潰高さｈの設定は多くの場合、設計者が経験的にその値を決めていたが、実際に試作品により検証を行うと、挿入力Ｇ、保持力の双方の要件を同時に満たすのは難しく、挿入力Ｇが設定された範囲内に収まっても必要とされる保持力が得られなかったり、或いは保持力は得られるが挿入力Ｇが大きくなる場合がある。このような場合には、設計のやり直しをせまられることとなるが、本実施形態によれば、このような圧潰高さｈの許容範囲を、力の釣り合い式及び実験に基づく相関特性に従って算出することとしたから、上述した設計のやり直しが未然に防止される。
また、予め引っ張り実験を行うことで各反力Ｐごとの摩擦係数μを算出するようにしてあるから、壁面１３Ａの微細な凹凸等に起因する摩擦係数の変動による挿入力の誤差を排斥することが出来る。
【００３９】
加えて、本実施形態においては、圧潰突部５５の角度θ１を６０°、圧潰突部５５と壁面１３Ａのなす角θ２を１．５°として計算したが、仮に、これらの角度θ１、θ２を変更したときの圧潰高さｈを算出する場合には、変更された角度における圧潰高さｈと圧潰面積Ｓとの相関特性（▲５▼式に相当するもの）さえ新しく算出してやれば、あとは上述した力の釣り合い式、圧潰試験、引っ張り試験より得られた相関特性をそのまま使って、圧潰高さｈの許容範囲を算出することが出来る。
【００４０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４１】
（１）本実施形態では、摩擦係数μを各反力Ｐごとに算出し、それを用いて挿入力を算出したが、摩擦係数μの大きさを反力の大きさに拘わらない一定値として挿入力の算出を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における待ち受け側コネクタ及びケーシングの斜視図
【図２】待ち受け側コネクタの正面図
【図３】待ち受け側コネクタの側面図
【図４】待ち受け側コネクタの背面図
【図５】待ち受け側コネクタをケーシングに取り付ける前の状態を表す断面図
【図６】待ち受け側コネクタをケーシングに取り付けた状態を表す断面図
【図７】圧潰突部が圧潰された状況を表す拡大図
【図８】圧潰突部が圧潰された状況を表す水平断面図
【図９】圧潰面における力の釣り合いを表す模式図
【図１０】擬似反力測定モデルの斜視図
【図１１】圧潰面積、圧潰高さを表す斜視図
【図１２】同じく圧潰面積、圧潰高さを表す図
【図１３】圧潰面積−反力相関特性及び、圧潰高さ−圧潰面積相関特性を表すグラフ
【図１４】擬似摩擦力測定モデルの側面図
【図１５】摩擦係数−反力相関特性を表すグラフ
【図１６】圧潰高さ−反力相関特性、圧潰高さ−挿入力相関特性を表すグラフ
【図１７】従来例の斜視図
【符号の説明】
１０…ケーシング（固定部材）
１３Ａ…壁面
１４Ａ…壁面
１５…支持溝（溝部）
２０…待ち受け側コネクタ
４２…支持片（支持部）
５５…圧潰突部
１３０…擬似反力測定モデル
１４０…擬似摩擦係数測定モデル
Claims (3)
- 金属製の固定部材に設けられる溝部に対して樹脂製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対してθ°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際の前記圧潰突部の圧潰量算出方法であって、
前記溝部に対する前記支持片の圧潰時の挿入力をＦとし、前記内壁により圧潰された前記圧潰突部の圧潰面において前記圧潰突部から前記溝部の内壁に働く反力をＰとし、同圧潰面における前記溝部の内壁の垂直抗力をＮとし、同圧潰面における摩擦係数をμとした場合に、前記各力Ｆ、Ｐ、Ｎの垂直方向の釣り合い式である▲１▼式及び水平方向の釣り合い式である▲２▼式より、前記挿入力Ｆと前記反力Ｐとの相関を表す▲３▼式を算出する一方、
Ｆ＋Ｐ×ｓｉｎθ＝μ×Ｎ×ｃｏｓθ＋Ｎ×ｓｉｎθ・・・・・▲１▼式
Ｎ×ｃｏｓθ＝μ×Ｎ×ｓｉｎθ＋Ｐ×ｃｏｓθ・・・・・・・▲２▼式
Ｆ＝（μ/（ｃｏｓθ−ｓｉｎθ））×Ｐ・・・・・・・・・・・▲３▼式
前記固定部材と同じ材料からなる金属材と前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似反力測定モデルを用いて、前記金属材に対して前記被固定部材を押圧して当該樹脂材を圧潰させる圧潰試験を行い、得られた試験データに基づいて圧潰量−反力相関特性を得るとともに、この圧潰量−反力相関特性と前記▲３▼式とに基づいて圧潰量−挿入力相関特性を算出し、
前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる際に必要とされる前記溝部に対する前記支持片の保持力の大きさを前記反力の下限値とみなし、この反力の下限値に対応する圧潰量Ａを前記圧潰量−反力相関特性から算出するとともに、
前記挿入力Ｆを所定荷重の範囲内に設定した場合に、前記圧潰量−挿入力相関特性から前記挿入力Ｆの上限値に対応する圧潰量Ｂを算出するとともに、これら圧潰量Ａ、圧潰量Ｂをそれぞれ前記圧潰量の下限値、上限値とすることで前記圧潰量の許容範囲を算出することを特徴とする圧潰量算出方法。 - 前記固定部材と同じ材料からなる金属材と、前記被固定部材と同じ材料からなる樹脂材よりなる擬似摩擦係数測定モデルを用いて、前記金属材上において前記樹脂材の一端側を引っ張って前記樹脂材をスライドさせる引っ張り試験を行い、その際の引っ張り荷重を樹脂材の重量Ｍの大きさを種々変えて測定するとともに、得られた測定荷重をＹとし、前記樹脂材から前記金属材に向けて加わり、かつ前記樹脂材が移動する金属材上の移動面にほぼ直交する向きに働く力をＲとした場合に▲６▼式に基づいて、前記直交する向きに働く力−摩擦係数相関特性を算出するとともに、
μ＝Ｙ／Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・▲６▼式
前記反力Ｐを前記直交する向きに加わる力Ｒとみなして当該反力Ｐの大きさに応じた摩擦係数μｐを前記直交する向きに加わる力−摩擦係数相関特性より算出し、得られた摩擦係数μｐ及び前記反力Ｐをそれぞれ前記▲３▼式に代入することで前記挿入力Ｆを算出することを特徴とする請求項１記載の圧潰量算出方法。 - アルミ製の固定部材に設けられる溝部に対してポリブチレンテレフタレート製の被固定部材に設けられる支持片を挿入させる過程で、前記支持片に設けられた圧潰突部の先端部分が前記挿入方向に対して１．５°の角度をもって前記溝部の内壁に当接・圧潰されることで前記被固定部材を前記固定部材に仮保持させる圧潰支持構造であって、
前記圧潰突部は断面が前記溝部の内壁に向かってほぼ６０°の角度をなして先細りするような略三角形状をなすとともに、前記圧潰突部は前記圧潰量とされた挿入方向前端の圧潰高さが０．３ｍｍから０．３５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする圧潰支持構造。
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