JP2002364617A

JP2002364617A - セルフピアスリベット

Info

Publication number: JP2002364617A
Application number: JP2001169934A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Aono; 雅路青野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】リベットの座屈を防止できると共に、必要十
分な接合強度を得ることができるセルフピアスリベット
を提供する。【解決手段】本リベットは、円筒状の軸部１１と、そ
の上面１２ａの中央に円錐状の欠肉部１２１を形成した
頭部１２とを備えるアルミニウム合金製のセルフピアス
リベット１である。このリベット１を被締結材に打込む
際、軸部１１が拡がり始めるのと略同時に、欠肉部１２
１によって頭部１２が中心側へ縮径する。この頭部１２
の縮径によって軸部１１が拡がり易くなり、従って必要
十分な接合強度が得られる。本リベットは、被締結部と
してアルミニウム合金材２の締結に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
製のセルフピアスリベットに関し、更に詳しくは、リベ
ットの座屈を防止できると共に、必要十分な接合強度を
得ることができるセルフピアスリベットに関する。本発
明のセルフピアスリベットは、アルミニウム合金材等の
締結及びこれに関連する分野に広く利用される。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金からなる部材同士を締
結するためのセルフピアスリベットとしては、リサイク
ル性や電気化学的腐食の防止性の点から、アルミニウム
合金製のセルフピアスリベットを用いることが好まし
い。しかし、従来の鉄製等のセルフピアスリベットに代
えてアルミニウム合金製のものを用いると、一般にアル
ミニウム合金は鉄等に比べて強度が低く、リベット打ち
込み時に座屈し易い。そのためリベットの肉厚を大きく
する必要があるが、この厚肉化に伴ってリベットの軸部
が拡がりにくくなり、接合強度が低下するといった問題
があった。そこで、この問題を克服する従来技術とし
て、リベットの軸部に軸端側で拡開するテーパ穴を設
け、リベット打ち込み時に軸部が容易に拡がるようにし
た打込リベットが知られている（特開平９−３１７７３
０号公報）。しかし、この従来技術では、ある程度の接
合強度は得られるが、必ずしも十分満足できる接合強度
ではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上より本発明は、リ
ベットの座屈を防止できると共に、必要十分な接合強度
を得ることができるセルフピアスリベットを提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本出願人により、軸部の
先端に周方向の切刃機能を有する切刃部を設け、頭部に
設けた穴部に回転式圧子を係合させ、先ず、リベットを
回転させながら打ち込み、その後、リベットの回転を止
めてさらに打ち込むようにしたセルフピアスリベットが
開発されている（特願２０００−３７１９６８号発
明）。この技術では、リベット軸部の座屈を防止でき、
良好な接合強度が得られるといった優れた効果を備える
が、リベット打込み用の特殊な接合装置や工程が必要で
あった。そこで、本発明者は、特殊な接合装置や工程を
必要とせず、座屈防止と共に接合強度の向上を成し得る
セルフピアスリベットを提供すべく検討した結果、リベ
ット打込みの際、頭部を縮径させて軸部を拡がり易くす
ればよいことを知見し、本発明を完成させるに至った。

【０００５】請求項１記載の発明は、軸部と頭部とを有
するアルミニウム合金製のセルフピアスリベットであっ
て、前記頭部は、中央側に設けられる縮径機能部を備え
ることを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のセ
ルフピアスリベットにおいて、前記縮径機能部を備える
セルフピアスリベットで被締結材を締結した際の該リベ
ットの軸部の拡開径（ＳＢ）に対する、前記縮径機能を
備えていないセルフピアスリベットで被締結材を締結し
た際の該リベットの軸部の拡開径（ＳＡ）の比（ＳＡ／
ＳＢ）が１未満であることを特徴とする。

【０００７】上記「縮径機能部」とは、リベット打込み
の際、頭部を中心側へ変形（縮径）させ得る機能を有す
る部位を示し、この縮径機能により軸部を拡がり易くす
ることができる。この縮径機能を発揮できる限りにおい
て縮径機能部の形状、大きさ、個数、形成位置等は特に
限定されず、適宜設定することができる。例えば、縮径
機能部としては、円錐状、円錐台状、円柱状、半球状等
の欠肉部、又はリベットの軸方向に貫通して形成された
貫通孔のうち頭部に対応する部位（頭部内に形成された
空間部）を挙げることができる。また、上記「比（ＳＡ
／ＳＢ）」としては、好ましくは０．９５以下であり、
より好ましくは０．９０以下である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を具体
的に説明する。本発明のセルフピアスリベットを図１，
２に示す。このセルフピアスリベット１はアルミニウム
合金からなり、軸部１１と頭部１２とを備える。

【０００９】軸部１１は円筒状であり、図２に示すよう
に、その軸部厚さｃはリベット打込みの際、リベット１
の座屈を防止し得る適宜厚さ寸法に設定されている。ま
た、軸部１１の軸孔１１ａの先端側は、先端に向けて拡
径するテーパ面１１１となっている。このようにテーパ
面１１１とすることにより、後述するリベット打込みの
際、軸部１１が拡がり易くなる。なお、上記テーパ面１
１１の高さ寸法やテーパ角等は適宜設定できる。さら
に、軸部１１の軸孔１１ａを単一のテーパ面で構成した
り、異なるテーパ角の複数のテーパ面を連ねて構成した
りできる。また、軸部１１の軸孔１１ａにテーパ面１１
１を形成しない場合でも、即ち軸部１１の軸孔１１ａが
円柱状の場合であっても、座屈防止及び接合強度の向上
といった本発明の効果を得ることができる。

【００１０】頭部１２は、軸部１１の上端側に延設され
ており、その形状は軸部１１に向かって次第に縮径する
円盤状である。頭部１２の上面１２ａの中央には、縮径
機能部として、円錐状の欠肉部１２１が形成されてい
る。ここで、上記縮径機能部として、円柱状の欠肉部１
２２｛図３(ａ)参照｝としたり、円錐台状の欠肉部１２
３｛図３(ｂ)参照｝としたり、半球状の欠肉部１２４
｛図３(ｃ)参照｝としたりできる。さらに、縮径機能部
として、角錐状、角柱状、楕円錐状、楕円柱状、楕円球
状等の欠肉部とすることもできる。これらのうち、頭部
１２の均一な縮径を実現できるといった観点から、横断
面が真円となる円錐状、円柱状、円錐台状又は半球状の
欠肉部であることが好ましい。なお、上記欠肉部は、リ
ベット１の頭部１２に対応する部位にのみ形成した例を
示したが、これに限定されることなく、即ち欠肉部の先
端部がリベット１の軸部１１に対応する部位にまで達す
るように形成してもよい。

【００１１】また、上記縮径機能部として、リベット１
の軸方向に貫通して形成される円柱状の貫通孔１３０の
うち頭部１２に対応する部位１３０ａ｛図３(ｄ)参照｝
としたり、円柱状の孔とテーパ状の孔とを組み合せてな
る貫通孔１３１，１３２のうち頭部に対応する部位１３
１ａ，１３２ａ｛図３(ｅ)，(ｆ)参照｝としたりでき
る。さらに、縮径機能部として、径の異なる複数の円柱
状の孔を組み合わせてなる貫通孔、あるいはテーパ角の
異なる複数のテーパ状の孔を組み合せてなる貫通孔のう
ち頭部に対応する部位とすることができる。

【００１２】次に、上述した円錐状の欠肉部を有するセ
ルスピアスリベット１（図１，２参照）によりアルミニ
ウム合金材２の上板２１と下板２２とを締結する方法に
つき、図４を用いて説明する。先ず、被締結材としての
アルミニウム合金材２をダイス３上にセットする。この
ダイス３には、環状凹部３１が設けられている。次い
で、上板２１上にリベット１を配置し、このリベット１
の頭部１２の上方より打込み圧子４（以下、圧子４と略
記する。）を下降させる｛図４(ａ)参照｝。なお、上記
ダイス３の環状凹部３１を構成する底面は平面状に形成
されているが、この底面に、軸部１１の拡開を促す凸部
を形成してもよい。

【００１３】その後、圧子４により押圧されるリベット
１がアルミニウム合金材２側に打込まれ、リベット１の
軸部１１先端が上板２１を切り込み、やがては上板２１
を貫通して下板２２を切り込んでいく。このようなリベ
ット打込みの際、リベット１の軸部１１は拡開すること
となるが、この軸部１１が拡がり始めるのと略同時に、
欠肉部１２１の周囲の材料が欠肉部１２１側へ移動し、
即ち頭部１２が中心側へ変形され、これにより軸部１１
の拡がりが助長される｛図４(ｂ)参照｝。

【００１４】そして、リベット打込みがさらに進むと、
環状凹部３１の形状にならって軸部１１が十分に拡開さ
れ、上板２１と下板２２とが強固に締結される｛図４
(ｃ)参照｝。なお、上記実施例ではリベット１が下板２
２を貫通しない締結状態とし、締結部のシール性や外観
に優れるものとしているが、リベット１をアルミニウム
合金材２の裏側まで貫通させてもよい。

【００１５】次に、図５に示すように、下記の具体的な
外形寸法で形成されたリベット１Ａ，１Ｂを上述の締結
方法で締結した際の軸部１１の各拡開径ＳＡ，ＳＢにつ
いて評価した。締結前の両リベット１Ａ，１Ｂは、頭部
径ａ：８．０ｍｍ、軸部径ｂ：６．０ｍｍ、軸部厚さ
ｃ：２．０ｍｍ、リベット高さｈ１：５．５ｍｍ、軸部
高さｈ２：４．０ｍｍで略同じ外形寸法に設定されてい
る。ただし、リベット１Ａの頭部には何ら欠肉部が形成
されておらず、即ちリベット１Ａは縮径機能部を備えて
いない。これに対して、リベット１Ｂは貫通孔の上部が
縮径機能部として機能する。また、被締結材として板
厚：１．４ｍｍのアルミニウム合金材２１と、板厚：
２．０ｍｍのアルミニウム合金材２２を用いた。締結後
の複数個のリベット１Ａ，１Ｂを測定した。リベット１
Ａでは、その拡開径ＳＡが約７．０〜７．５ｍｍの範囲
に分散し、締結前後の軸部の拡開率（拡開径ＳＡ／軸部
径ｂ）は１１７〜１２５％である。これに対してリベッ
ト１Ｂでは、その拡開径ＳＢが約８．０ｍｍの値を示
し、締結前後の軸部の拡開率（拡開径ＳＢ／軸部径ｂ）
は１３３％となる。このように縮径機能部を有するリベ
ット１Ｂでは、この縮径機能部により軸部１１が拡がり
易くなっており、即ち接合強度も高いものとなっている
ことが理解できる。ちなみに、両リベット１Ａ，１Ｂの
各拡開径ＳＡとＳＢの比（ＳＡ／ＳＢ）は０．８７５〜
０．９３８の範囲である。

【００１６】上記実施例で用いたセルフピアスリベット
１は、例えばＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金（ＪＩＳ合金記号
７０７５）等のアルミニウム合金を冷間鍛造等の方法に
より成型・加工して作製することができる。また、この
セルフピアスリベット１は、強度向上のための熱処理加
工等を特に必要としないが、溶体化処理および引き続い
て行われる時効硬化処理等の熱処理加工を施してもよ
い。また、上記実施例では、リベット１の頭部１２の上
面１２ａが平面状である例を示したが、曲面状であって
もよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明のセルフピアスリベットによる
と、リベットを座屈防止のために厚肉化しても、リベッ
ト打込みの際、頭部の縮径により軸部を十分に拡げるこ
とができ、必要十分な接合強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセルフピアスリベットを示す斜視図で
ある。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】リベットの他の実施形態を説明する説明図であ
り、（ａ）は円柱状の欠肉部を有するリベットを示し、
（ｂ）は円錐台状の欠肉部を有するリベットを示し、
（ｃ）は半球状の欠肉部を有するリベットを示し、
（ｄ）（ｅ）（ｆ）は貫通孔を有するリベットを示す。

【図４】本発明の締結方法を説明するための説明図であ
り、（ａ）はリベット打込み直前の状態を示し、（ｂ）
はリベット打込み途中の状態を示し、（ｃ）はリベット
打込み完了の状態を示す。

【図５】締結後のリベットの拡開径を説明するための説
明図であり、（ａ）は縮径機能部を備えないリベットの
仕様を示し、（ｂ）は縮径機能部を備えるリベットの仕
様を示す。

【符号の説明】

１；セルフピアスリベット、１１；軸部、１２；頭部、
１２１，１２２，１２３，１２４；欠肉部（縮径機能
部）、１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ；部位（縮径機能
部）、２；アルミニウム合金材（被締結材）、ＳＡ，Ｓ
Ｂ；拡開径。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸部と頭部とを有するアルミニウム合金
製のセルフピアスリベットであって、前記頭部は、中央
側に設けられる縮径機能部を備えることを特徴とするセ
ルフピアスリベット。
【請求項２】前記縮径機能部を備えるセルフピアスリ
ベットで被締結材を締結した際の該リベットの軸部の拡
開径（ＳＢ）に対する、前記縮径機能を備えていないセ
ルフピアスリベットで被締結材を締結した際の該リベッ
トの軸部の拡開径（ＳＡ）の比（ＳＡ／ＳＢ）が１未満
である請求項１記載のセルフピアスリベット。