JP5347336B2 - 内外部材の固定構造及びこれに使用する内外部材の固定構造の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部材の少なくとも一部を外部材の内孔に挿入し、互いに対峙する壁面の凹凸関係によって嵌合する内外部材の固定構造に関する。

従来、内部材を外部材の内孔に挿入して固定する方法として、内外径を圧入関係とすることによる圧入や、それぞれの外面と内面に凸部を形成して乗り越えによる嵌合などが知られている。
また、特開２００６−０１５０６１号公報には、他方の部材の内孔に挿入する部材の挿入部分に、治具を押し付けることによる圧痕バリを発生させ、他方部材の内孔の壁に対する食いつき部分とする固定方法が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００６−０１５６０１号公報

特許文献１に記載の発明では、単に凸となった部分が外部材に食い込むのみで強い固定が得られなかった。

本発明は、内部材の少なくとも一部を外部材の内孔に挿入し、互いに対峙する壁面の凹凸関係によって嵌合する内外部材の固定構造において、前記外部材内孔径に対する重なり代部分となる外径を有する前記内部材の挿入部の先端外面に先端面に開口する部分的な凹部を周状に形成すると共に、この凹部の後方に凸部を形成し、前記外部材の内孔の壁を凹部内に位置させた内外部材の固定構造を要旨とするものである。

挿入部の先端に部分的な凹部を形成するので、挿入の際に外部材の肉が変形して凹部に逃げることになり、圧入の重なり代分の肉が凹部内に圧入状に進入するので、部分的な圧入状態が得られる。又、凸部の周囲にも外部材の肉が回り込むため、この突起を周囲から押さえつける状態が形成される。この凹部における部分的な圧入状態と凸部を周囲から押さえつける状態が互い違いに形成されるので、周状に形成した凹凸関係や凸部を形成しただけのものよりも高い固定力が得られる。即ち、単なる円筒形の材料同士の圧入関係のような、径方向のみの押さえつけよりも、凹部に進入する肉部分でも圧入関係が形成されるので、圧入される壁の表面積も多くなり、より緩みにくい固定構造となる。特に、外部材となる部材の材料を比較的軟質のものとすることにより、凹部に入り込む樹脂の押し付けられる力が増大することになり好ましい。
更に、前記凹部を内部材の先端に形成するので内部材の端部をせん断加工することで凹部を簡単に形成することが出来ると共に、凹部の部分にあった肉を寄せて凸部を形成するので、凸部となる部分の材料が圧縮されて加工硬化が起こり硬い凸部とすることが出来るし、凹部分の高い凸部を形成することができ好ましい。更に、凹部の周囲を囲うようにせん断バリを発生させることができ、外部材の内壁に食い込ませることによって高い固定力を得ることもできる。また、凸部を切削で形成するような切削カスも発生しない。

本発明の部材の固定構造は、両部材の凹凸が嵌め合わさる関係となることによって固定されるので、両者の寸法精度を吸収する意味でも、比較的軟質部材と比較的硬質の部材の組み合わせであることが好ましい。そして、縮径する場合よりも拡径する場合のほうが比較的破損に耐えやすいので、変形を受ける比較的軟質の部材は、外部材とすることが好ましいといえる。例えば、外部材となる、内孔を有する部材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレートなどの合成樹脂が、内部材となる、内孔に挿入する部材は、ステンレスや洋白などの合金や、外部材と比較して硬質の部材であることが好ましい。

外部材と内部材との、内外径の差は、重なり代部分となり、外部材の内壁が変形される部分となるが、内部材の、外部材の内孔への挿入部の先端に形成した部分的な凹部に外部材を位置させるために、外部材の内径を、この凹部の底に相当する位置になるように互いの径を設定することが好ましい。

外部材の内孔に挿入される内部材に、前述の部分的な凹部と、この凹部の後方に凸部を形成する方法としては、内部材の先端に、部分的に当接する剪断加工刃を押し付け、部材の長手方向に押し進めることによって、該部の肉を剪断しながら押しのけて凹部としつつ、加工終了位置に押しのけられた肉を盛り上がった状態に寄せて形成できる。この際、凹部の周囲に寄せられた肉がはみでてバリ状に盛り上がっても良い。

図１に示したものは、本発明をボールペンにおける、ボールペンチップとその接続部材に適用した一例である。
即ち、ペン先であるボールペンチップ１を接続部材であるチップホルダー２を介してインキタンク３と接続した、所謂リフィルと呼ばれるものであり、図示はしないが、種々の外装部材に内装されて筆記具として提供されるものである。勿論、このリフィルの状態でも把持して筆記できるという筆記具としての最低限の機能は備えているので、部材の形状を把持しやすいとか筆記しやすいように工夫して、この部品構成で筆記具として成立させることもできる。
外部材となるチップホルダー２の内孔２ａに、ボールペンチップ１に段状に縮径して形成した挿入部１ａを挿入している。
ボールペンチップ１は、その後端に、チップホルダー２の内孔２ａに対する挿入案内部となる傾斜部１ｂを有しており、この傾斜部１ｂの最小外形部分はボールペンチップ１の最後端部であって、チップホルダー２の内孔２ａの開口径よりも小径である。

ボールペンチップ１とチップホルダー２との接続前の状態を示す図２と、図２のＩ部拡大図である図３に示すように、ボールペンチップ１（半断面図）は、挿入部１ａの傾斜部１ｂの途中から凹部１ｃが形成され、その周囲を凸部１ｄが囲んでいる。外部材となるチップホルダー２（縦断面図）の先端は、ポリプロピレンなどの合成樹脂製で、円筒形であり、内孔２ａの径がボールペンチップ１の凹部１ｃの底面１ｅに該当する位置に内孔２ａ内面が位置するようになっている。ボールペンチップ１とチップホルダー２とが接続完了した状態である図１のＩＩ部を拡大した図４に示すように、金属製のボールペンチップ１の挿入部１ａが、比較的軟質であるチップホルダー２の内側部分を変形させつつ挿入される。変形された肉部分は外側に膨れる方向に変形しつつ空間部分である凹部１ｃにも変形された材料が圧入状に進入する。また、これにより、凸部１ｄの周囲にもチップホルダー２の肉が回り込み、凸部１ｄを周囲から押さえつける状態となり、更に、凹部１ｃの周囲を囲う凸部１ｄがチップホルダー２の内壁に食い込み高い固定力が得られる。

次に、上述の一例におけるボールペンチップ１の製造方法の一部を説明する。挿入部１ａに凹部１ｃと、周囲を囲む凸部１ｄとを形成する工程を説明するものである。
即ち、図５に示すように、ボール４を抱持し、挿入部１ａ、傾斜部１ｂを形成したボールペンチップ１を上側押さえ治具５及び側部押さえチャック６に挟んで設置固定し、下部から凹部形成治具７を上昇させ加工を施す。加工部分（ＩＩＩ部）の拡大図である図６に示すように、凹部形成治具７は、加工部として漏斗状に拡径した傾斜部７ａを有しており、内孔７ｂとの境界である角部７ｃにてせん断力を付与しながら圧延加工を施し、挿入部１ａの外側部分を押し上げて変形させ、凹部１ｃを形成する。図７に凹部形成治具７の斜視図を示す。傾斜部７ａには、四方向からの横穴７ｄが開口しており、横穴７ｄの間の傾斜部７ａにて凹部１ｃを形成するものである。この横穴の数や形状、位置、大きさを調整することによって、凹部１ｃの数、形状、位置、大きさを適宜調整することが可能である。尚、挿入部１ａ及びそれよりも前部分となる部分については、切削や塑性変形など従来公知の方法によって形成されるが、それは、凹部１ｃ、凸部１ｄを形成する前に作っても、後に作ってもよい（但し、挿入部１ａは事前に形成しておく必要がある。）。

図８に他の一例を示す。上述の図４に相当する図として示してある。
ボールペンチップ１に形成した凸部１ｄのボール先側面１ｆを直立状に形成し、チップホルダー２と接続が完了した状態で、面１ｆに回り込んで位置するチップホルダー２の材質部分が、チップホルダー２とボールペンチップ１とが離反する方向に対して大きな障害部分となるようにしてある。このような面１ｆを形成する方法としては、図９に示すように、ボールペンチップ１を挟む部分押さえチャック６に一体に形成した、先端に壁部６ａを有する筒部６ｂを挿入部１ａに沿って配置しつつ、凹部１ｃを形成する加工を行う。凹部１ｃが形成されることによって変形された材料は、凸部１ｄとして盛り上がるが、壁部６ａと当接することによって、それよりも前進することはできず、直立した面１ｆが形成されるものである。

図１０に更に他の一例を示す。上記の一例と同様に、図４に相当する図として示してある。
本例では、凹部１ｃを、ボール側に向かうに従って深くなるように底面１ｅを傾斜させて形成したものである。即ち、凹部１ｃの底面１ｅの先端部が、最も凹部として浅い部分となるので、該部に進入したチップホルダー２の材料が、ボールペンチップ１とチップホルダー２とを離反させる方向に向かう際に障害となる部分として形成されるものである。このような底面１ｅを形成するには、加工治具である、凹部形成治具７の内孔７ｂを傾斜させた状態で当て、斜めに押圧することで容易に形成することができる。その際、凹部形成治具７は、加工部分が一体の部材である必要はない。

一例を示す要部断面図。 一例を示す要部拡大断面図。 図２のＩ部拡大図。 図１のＩＩ部拡大図。 製造方法を示す縦断面図。 図５のＩＩＩ部拡大図。 凹部形成治具の斜視図。 他の一例を示す図４相当図。 製造方法を示す縦断面図。 更に他の一例を示す図４相当図。

符号の説明

１ ボールペンチップ
２ チップホルダー
３ インキタンク
４ ボール
５ 上側押さえ治具
６ 側部押さえチャック
７ 凹部形成治具
１ａ 挿入部
１ｂ 傾斜部
１ｃ 凹部
１ｄ 凸部
１ｅ 底面
１ｆ ボール先側面
６ａ 壁部
６ｂ 筒部
７ａ 傾斜部
７ｂ 内孔
７ｃ 角部
７ｄ 横穴

Claims (3)

1. 内部材の少なくとも一部を外部材の内孔に挿入し、互いに対峙する壁面の凹凸関係によって嵌合する内外部材の固定構造において、前記外部材内孔径に対する重なり代部分となる外径を有する前記内部材の挿入部の先端外面に先端面に開口する部分的な凹部を周状に形成すると共に、この凹部の後方に凸部を形成し、前記外部材の内孔の壁を凹部内に位置させた内外部材の固定構造。
2. 前記内部材よりも、その部材が挿入される外部材が軟質の材料である請求項１に記載の部材の固定構造。
3. 前記内部材の凹部を圧延加工で形成し、凹部の周囲に外部材の内径よりも大径となる加工変形のバリを凸部として形成し、外部材の内孔に内部材を、外部材の内壁を変形させながら圧入し、押し退けられた外部材の材料が内部材の凹部に進入するようなした請求項１又は請求項２に記載の内外部材の固定構造の形成方法。