JP2005069451A - 重ね合せられたｆｒｐ板の締結方法およびその締結構造 - Google Patents

重ね合せられたｆｒｐ板の締結方法およびその締結構造 Download PDF

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Abstract

【課題】セルフピアスリベットによるＦＲＰ板の締結を実現する。
【解決手段】リベット頭部６およびそのリベット頭部６に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部７を有するセルフピアスリベット５を用いて，重ね合せられた２枚のＦＲＰ板１，２を締結する。先ず，一方のＦＲＰ板２の被締結部３に金属板４を密着させ，次いで他方のＦＲＰ板１の被締結部８から両ＦＲＰ板１，２にセルフピアスリベット５を打込んでリベット頭部６を他方のＦＲＰ板１の被締結部８に密着させ，また両ＦＲＰ板１，２を貫通したリベット胴部７の環状先端部分９を金属板４に食い込ませて拡径変形させる。
【選択図】 図６

Description

本発明は重ね合せられたＦＲＰ板の締結方法およびその締結構造に関する。
従来，締結具として，リベット頭部およびそのリベット頭部に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部を有するＡｌ合金製セルフピアスリベットを用いて，重ね合せられた２枚のＡｌ合金板を締結する方法が知られている。この方法の実施に当っては，一方のＡｌ合金板の被締結部からセルフピアスリベットを打込んで，そのリベット頭部を被締結部に密着させると共に一方のＡｌ合金板を貫通したリベット胴部の環状先端部分を他方のＡｌ合金板に食込ませて拡径変形させるものである（例えば，特許文献１参照）。
特開２００２−３６４６１７号公報
前記のように，セルフピアスリベットによる締結においては両Ａｌ合金板にリベット孔を形成する必要がない，といった利点があるが，前記締結は，リベット胴部の環状先端部分が他方のＡｌ合金板に食込んで拡径変形すること，つまり他方のＡｌ合金板の塑性変形能を利用することによって行われているので，塑性変形能を持たないＦＲＰ板の締結にセルフピアスリベットを適用しても，そのリベット胴部が両ＦＲＰ板を貫通するか，またはリベット打込み側と反対側のＦＲＰ板を破壊してしまうため締結を行うことができない，という問題があった。
本発明はセルフピアスリベットによるＦＲＰ板の締結を実現した前記締結方法およびその締結構造を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため第１発明によれば，リベット頭部およびそのリベット頭部に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部を有するセルフピアスリベットを用いて，重ね合せられた少なくとも２枚のＦＲＰ板を締結するに当り，一方の前記ＦＲＰ板の被締結部に金属板を密着させ，次いで他方の前記ＦＲＰ板の被締結部から両ＦＲＰ板に前記セルフピアスリベットを打込んで前記リベット頭部を他方の前記ＦＲＰ板の前記被締結部に密着させると共に両ＦＲＰ板を貫通した前記リベット胴部の環状先端部分を前記金属板に食込ませて拡径変形させる，重ね合せられたＦＲＰ板の締結方法が提供される。
また第２発明によれば，前記他方のＦＲＰ板の前記被締結部に前記リベット胴部を通す貫通孔を予め設ける，重ね合せられたＦＲＰ板の締結方法が提供される。
さらに第３発明によれば，重ね合せられた少なくとも２枚のＦＲＰ板と，一方の前記ＦＲＰ板の被締結部に密着する金属板と，その金属板と協働して両ＦＲＰ板を締結するセルフピアスリベットとよりなり，そのセルフピアスリベットは，リベット頭部およびそのリベット頭部に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部を有し，前記リベット頭部は他方の前記ＦＲＰ板の被締結部に密着し，前記リベット胴部は両ＦＲＰ板を貫通していて，そのリベット胴部の環状先端部分は前記金属板に食込んで拡径変形している，重ね合せられたＦＲＰ板の締結構造が提供される。
第１発明によれば，重ね合せられたＦＲＰ板を，セルフピアスリベットと金属板との協働で確実に締結することができる。
第２発明によれば，ＦＲＰ板に対するリベット胴部のピアシングにより生じてそのリベット胴部内に進入するＦＲＰくずの量を減らし，これにより環状先端部分の金属板への食込みに対する反力を減少させて，その環状先端部分の拡径変形をスムーズに，且つ的確に行わせることができる。これは，ＦＲＰ板の締結力を高める上で有効である。
第３発明によれば，構成が簡単で，且つ高い締結力を有する締結構造を提供することができる。
図１〜３に示す，重ね合せられたＦＲＰ板の締結構造において，その締結構造は，重ね合せられた少なくとも２枚，実施例では２枚のＦＲＰ板１，２と，一方のＦＲＰ板２の被締結部３に密着する円形の金属板４と，その金属板４と協働して両ＦＲＰ板１，２を締結するセルフピアスリベット５とよりなる。そのセルフピアスリベット５は，リベット頭部６およびそのリベット頭部６に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部７を有し，そのリベット頭部６は他方のＦＲＰ板１の被締結部８に密着し，リベット胴部７は両ＦＲＰ板１，２を貫通していて，そのリベット胴部７の環状先端部分９は金属板４に食込んで拡径変形している。この場合，リベット胴部７の穴１０内には両ＦＲＰ板１，２に対するピアシングにより生じたＦＲＰくず１１，１２および金属板４の中心部分１３が進入しており，また中心部分１３の周辺領域はリベット胴部７の環状先端部分９の食込みにより外方へ膨出して環状突出部１４を形成している。
この締結構造は構成が簡単で，且つ高い締結力を有する。実施例において，ＦＲＰ板１，２は，炭素繊維製織布とエポキシ樹脂とよりなる積層板であり，また金属板４はＡｌ合金（例えば，ＪＩＳ Ａ５０５２−Ｏ材）よりなり，さらにセルフピアスリベット５は鋼（例えば，ＪＩＳ ＳＣＭ４３５）よりなる。
前記締結構造は次のような方法によって得られる。
図４，５において，セルフピアスリベット５のリベット頭部６は円盤状をなし，そのリベット頭部６およびリベット胴部７間のフィレット部分１５におけるアールは，実施例ではゼロ，つまりフィレット部分１５はアール無に形成されている。フィレット部分１５にアールを付す場合，そのアールは，例えばＲ０．５以下に設定される。またリベット胴部７の外周面１６はその全体が円筒面であり，その穴１０の内面は，軸線方向中間部に存する等径内周面１７と，リベット頭部６側に在る半球状内端面１８と，先端側に在って，等径内周面１７から末広がりのラッパ形内周面１９とよりなる。このラッバ形内周面１９とそれに対応する外周面の一部との間の部分が環状先端部分９であって，その環状先端部分９は，その肉厚が等径内周面１７側より漸減することによって，刃先２０を付されて食込み性を高められ，また拡径変形し易いようになっている。
図６（ａ）に示すように，ダイス２２において，その上面に開口し，且つ環状底面２６を有する円形の第１凹部２１内に円形の金属板４を嵌め，次いでその金属板４の上に２枚のＦＲＰ板１，２を重ね合せて載せて両ＦＲＰ板１，２をダイス２２に固定する。これにより下側のＦＲＰ板２の被締結部３に金属板４が密着する。ダイス２２において，環状底面２６の内周縁は円形の第２凹部２７の開口縁であって，その第２凹部２７は環状底面２８と，その内周縁より隆起する断面欠円形の凸起２９とを有する。
図６（ｂ）に示すように，上側のＦＲＰ板１の被締結部８から両ＦＲＰ板１，２にセルフピアスリベット５を打込む。リベット胴部７のピアシングによって両ＦＲＰ板１，２に貫通孔２３，２４が形成されると共にＦＲＰくず１１，１２がリベット胴部７の穴１０内に収められ，次いでリベット胴部７の環状先端部分９が金属板４の中心部分１３の周辺領域に食込んでその周辺領域を凹部２１内に押込む。この押込みと凸起２９との協働で金属板４の中心部分１３がリベット胴部７の環状先端部分９内に進入するため，環状突出部１４が形成されると共に環状先端部分９が拡径変形して，下側のＦＲＰ板２に対する金属板４の密着が保持され，またリベット頭部６が上側のＦＲＰ板１の被締結部８に密着する。この締結作業は両ＦＲＰ板１，２の必要箇所に繰返して行われる。
前記方法によれば，重ね合せられた両ＦＲＰ板１，２を，セルフピアスリベット５と金属板４との協働で確実に締結することができる。
セルフピアスリベット５のフィレット部分１５のアールが大，例えばＲ０．５を上回ると，図７に示すように，特に上側のＦＲＰ板１において，その貫通孔２３周りの部分がフィレット部分１５に倣うように変形し，その結果，貫通孔２３周りに層間剥離を生じるおそれがある。前記のようにフィレット部分１５におけるアールを無しにするか，またはＲ０．５以下に設定すると，貫通孔２３周りの前記変形を大いに抑制して，その部分の層間剥離を防止することができる。
図８は，上側のＦＲＰ板１の被締結部８にリベット胴部７を通す貫通孔２５を予め設けるようにしたものである。
このような手段を採用すると，そのリベット胴部７内に進入するＦＲＰくず１２の量を減らし，これにより環状先端部分９の金属板４への食込みに対する反力を減少させて，その環状先端部分９の拡径変形をスムーズに，且つ的確に行わせることができる。これは，両ＦＲＰ板１，２の締結力を高める上で有効である。
図９は，セルフピアスリベット５において，そのリベット胴部７の穴１０を延長してリベット頭部６頂面に開口させ，その穴１０を貫通穴にしたものである。
このような手段を採用すると，ＦＲＰ板１，２に対するリベット胴部７のピアシングにより生じてそのリベット胴部７内に進入したＦＲＰくず１１，１２に起因した，環状先端部分９の金属板４への食込みに対する反力を大幅に減少させて，その先端部分９の拡径変形をスムーズに，且つ的確に行うことができる。
なお，セルフピアスリベット５としては，アルミニウム合金より構成されたものも適用される。
締結構造の一例の平面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の３矢視図である。 セルフピアスリベットの斜視図である。 図４の５−５線断面図である。 締結方法の第１例の説明図である。 締結構造の比較例の要部断面図で，図２に対応する。 締結方法の第２例の説明図である。 締結方法の第３例の説明図である。
符号の説明
１………ＦＲＰ板
２………ＦＲＰ板
３………被締結部
４………金属板
５………セルフピアスリベット
６………リベット頭部
７………リベット胴部
８………被締結部
９………環状先端部
２５……貫通孔

Claims (3)

  1. リベット頭部（６）およびそのリベット頭部（６）に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部（７）を有するセルフピアスリベット（５）を用いて，重ね合せられた少なくとも２枚のＦＲＰ板（１，２）を締結するに当り，一方の前記ＦＲＰ板（２）の被締結部（３）に金属板（４）を密着させ，次いで他方の前記ＦＲＰ板（１）の被締結部（８）から両ＦＲＰ板（１，２）に前記セルフピアスリベット（５）を打込んで前記リベット頭部（６）を他方の前記ＦＲＰ板（１）の前記被締結部（８）に密着させると共に両ＦＲＰ板（１，２）を貫通した前記リベット胴部（７）の環状先端部分（９）を前記金属板（４）に食込ませて拡径変形させることを特徴とする，重ね合せられたＦＲＰ板の締結方法。
  2. 前記他方のＦＲＰ板（１）の前記被締結部（８）に前記リベット胴部（７）を通す貫通孔を予め設ける，請求項１記載の重ね合せられたＦＲＰ板の締結方法。
  3. 重ね合せられた少なくとも２枚のＦＲＰ板（１，２）と，一方の前記ＦＲＰ板（２）の被締結部（８）に密着する金属板（４）と，その金属板（４）と協働して両ＦＲＰ板（１，２）を締結するセルフピアスリベット（５）とよりなり，そのセルフピアスリベット（５）は，リベット頭部（６）およびそのリベット頭部（６）に連なり，且つ先端面を開放した中空のリベット胴部（７）を有し，前記リベット頭部（６）は他方の前記ＦＲＰ板（１）の被締結部（８）に密着し，前記リベット胴部（７）は両ＦＲＰ板（１，２）を貫通していて，そのリベット胴部（７）の環状先端部分（９）は前記金属板（４）に食込んで拡径変形していることを特徴とする，重ね合せられたＦＲＰ板の締結構造。
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