JP2005537451A

JP2005537451A - 締結要素、特にブラインドリベット締結のための締結要素

Info

Publication number: JP2005537451A
Application number: JP2004533437A
Authority: JP
Inventors: ラインホルトオッペル
Original assignee: ニューフレイリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-12-08
Also published as: EP1534448A1; US20050271491A1; WO2004022260A1; AU2003266340A1

Abstract

本発明は、止め頭部（４）、変形部分（２）、及びシャンク端部（３）を有する、特にブラインドリベット締結のための締結要素（１）を述べ、該変形部分（２）は該止め頭部（４）と該シャンク端部（３）との間に配置されており、該締結要素（１）は内側が中空であり、任意的に、該締結要素の内側には、マンドレル頭部（２３）及びマンドレル足部（２４）を含むマンドレル（７）があり、該マンドレルは、少なくとも該シャンク端部（３）に耐引っ張りにより連結されている。シャンク端部（３）には、該シャンク端部（３）の最も外側の周辺部に本質的に沿って延びる打ち抜き縁（６）が形成されており、該打ち抜き縁（６）は該シャンク端部（３）の周面（２６）及び端面（２５）により形成されている。端面（２５）の中心には、止め頭部（４）とは反対側に、打ち抜き縁（６）がある面から突き出る突出部が形成されている。突出部は、円錐形の表面又はピラミッド型の表面により形成することができる。

Description

本発明は、締結要素に関し、具体的には、その自由端に止め頭部を含む中空シャンクを有し、該中空シャンクは、閉鎖頭部を形成する変形部分を有し、該シャンクの内側に形成された連結部分を有し、該連結部分は、マンドレル、特にマンドレルの足部との耐引っ張り連結を形成するように働き、該止め頭部とは反対側にあるシャンクには、該シャンク及び／又は該マンドレルの足部の最も外側の周辺部に実質的に沿って延びる打ち抜き縁が形成された、ブラインドリベット締めのための締結要素に関する。

上述された種類の締結要素は、ＤＥ１０１６０７７１Ａ１に記載されている。

本発明の目的は、上記主要な特許による締結要素を、その処理特性に関して改善することである。

この目的は、本発明により、請求項１の特徴を有する締結要素によって、又は、請求項２の特徴を有する締結要素によって、或いは、請求項５の特徴を有する締結要素によって達成される。有利な実施形態及び改良は、それぞれの従属項の内容になる。

本発明による締結要素は、その自由端に止め頭部を有する中空シャンクを含み、該中空シャンクは、閉鎖頭部を形成する変形部分と、該シャンクの内側に配置された、マンドレル、具体的には、マンドレルの足部に対する耐引っ張り連結のための連結部分とを含み、シャンク端部は、該シャンクの最も外側の周辺部に実質的に沿って延びる打ち抜き縁を含み、該打ち抜き縁は、該シャンク端部の周面及び端面により形成されており、該端面の中心には、打ち抜き縁がある平面から該止め頭部とは反対側に突き出る突出部を有する。

或いは、本発明による締結要素、特にブラインドリベット締めのための締結要素は、自由端に止め頭部を含む中空シャンクが形成されており、該中空シャンクには、閉鎖頭部を形成する変形部分が形成されており、該シャンクの内側には、マンドレル頭部及びマンドレル足部を含むマンドレルがあり、該足部が、少なくとも、該止め頭部とは反対側のシャンク端部に耐引っ張りにより連結されており、該マンドレル足部の最も外側の周辺部に本質的に沿って延びる打ち抜き縁を含み、該打ち抜き縁は、該マンドレル足部の周面及び端面により形成されており、該端面の中心には、打ち抜き縁がある平面から該止め頭部とは反対側に突き出る突出部が形成されている。

この第２の選択肢においては、マンドレルは締結要素の一部であるが、第１の選択肢においては、該マンドレルは締結要素の一部でもあり、かつ工具、具体的には取り付け装置の一部でもあり、付加的な取り付け工程において再使用することができる。

締結要素の両方の選択肢においては、本発明による形態は、リベット穴を部品に打ち抜く際の改善をもたらす。面に配置された突出部は、打ち抜き工程が始まる前に、打ち抜かれるべき部品を、当接部として働くダイの方向に、ある程度変形させる。このようにして、締結要素が工作物に当たることによる圧力上昇が緩和され、該締結要素は、該工作物に対して、その位置が横方向に曲がることに対して安定する。工作物の変形は、さらに、ダイ側にも影響を与え、工作物に対して横向きに移動する複数の部分を含むダイを用いる場合には、該部分を、締結要素の打ち抜き縁の中心に置くことを改善する。概して、工作物における断面の表面構成が良好になり、次いで、打ち抜き開口部に入る締結要素のシャンク表面が、損傷することがなくなる。

このことは、締結要素の表面保護が損なわれないようにするのに重要である。同様に、打ち抜き穴付近の亀裂形成が避けられ、したがって、リベット締め連結の品質が改善される。本発明による打ち抜き縁の構成は、切り離された打ち抜き屑が打ち抜き縁に付着することがなく、容易に処分できるというさらに別の利点を有する。

本発明による締結要素の突出部は、切り離された打ち抜き屑が自動的に取れて、端面に付着したままにならない大きさ及び形状であることが好ましい。突出部は、段で端面から仕切ってもよいし、或いは、端面は、打ち抜き縁から突出部まで滑らかに遷移していてもよい。打ち抜き方向に下方に先細になる円錐形の表面又はピラミッド型の表面と一致する端面の形態が、高度に有利であり、端面の中心は平らであってもよいし、又は尖っていてもよい。

打ち抜き縁がある平面から測定した突出部の高さが、該打ち抜き縁の直径又は平均直径の２．５％から５％までである場合に、特に良好な結果が得られた。さらに、端面の、少なくとも、打ち抜き縁と境を接する領域と周囲表面とが、互いに９３°から９６°までの内角を形成する場合に有利である。打ち抜き縁の高さには明らかな影響がないこのような構成により、工作物の鈍い切縁の平滑面の形成が好都合になる。

本発明のさらに別の提案によれば、締結要素のシャンク端部又はマンドレル足部、特に、打ち抜き縁領域は、より強度があり、具体的には、硬化するように形成することができる。さらに、この尺度により、より強い材料からなる部品の場合には、満足できる打ち抜きカット及び滑らかな断面表面が確実になる。打ち抜き工程を損なうことがある打ち抜き縁の変形は避けられる。

本発明による締結要素は、内側が中空であるため、少なくともマンドレル足部とシャンク端部との耐引っ張り連結を達成するために、マンドレルを止め頭部及び変形部分に通すことができる。打ち抜き縁により、締結要素が部品を通して押し付けられている間、穴が工作物に打ち抜かれる。ここでは、もちろん、変形部分は打ち抜き力を伝達することはできないため、打ち抜き力は、マンドレルにより、シャンク端部に伝達されなければならない。本発明による締結要素の構成のために、工作物に作用する打ち抜き力は小さいまま維持され、したがって、鈍い切縁をもつ滑らかな断面表面が該工作物に得られて、開口部に入るシャンクの表面は損傷しない。

工作物に対して横向きに移動する複数の部分を含むダイを用いて、打ち抜き工程中に工作物を支持することにより、さらに、本発明による面の形態は、切断工程前に、より良好に、部分を打ち抜き縁の中央に置くことが可能になるように働くことがわかった。

本発明による締結要素により、閉鎖頭部は引張応力により形成されるため、ブラインドリベット連結に似たリベット締結連結が得られる。しかし、打ち抜き工程は、工作物に対して双方向からのアクセスを必要とするため、このことは、厳密に、ブラインドリベット締結工程だけについてのものではない。

変形部分は、中空シャンクの中に導入されたマンドレルの助けによって、シャンク端部が止め頭部の方向に引き込まれることにより変形し、これにより連結部分との耐引っ張り連結が生成される。変形部分の変形により、閉鎖頭部が形成される。閉鎖頭部により、例えば、２つの部品を互いに連結することができる。変形部分は、止め頭部又はシャンク端部より軟らかい材料で作られるか、又は、例えば、変形部分におけるより薄い壁厚及び／又は孔、及び／又は折り曲げ部のような好適な形状付けによって、より容易に変形可能なものにされる。

打ち抜きリベットとは対照的に、ブラインドリベットは、より高い張力及び剪断応力を受けることができる連結部を生み出す。さらに、打ち抜きリベット工程は、さらに、特定の最小厚さをもたなければならないダイ側に柔軟な材料を要求する。このことは、組み合わされた構成には不利である。本発明により、この利点は、締結要素が挿入されるべき予め穿孔された孔を探す必要がないというさらに別の利点と組み合わせられる。さらに、穴の穿孔によるどのような切り屑も避けられる。締結要素の自己打ち抜きは、許容可能な最大の張力及び剪断に対して、リベット締結連結の特に有利な特性を与える内壁をもたらす。

マンドレルの助けにより、第１に、締結要素のための穴を打ち抜くのに必要な力を工作物に伝達することができ、第２に、マンドレルの助けにより、シャンク端部が止め頭部の方向に引き込まれる。変形部分の一部が工作物の後方に突き出る場合には、マンドレルに対する張力により変形され、すなわち、具体的には拡げられる。変形部分が後方に突き出ないで、工作物の内側に配置される場合には、該変形部分は、該工作物の内部で変形し、この拡がりは、クランピング、すなわち、具体的には、締結要素と部品との間の正の動的連結に影響を与える。

本発明の有利な実施形態は、図面を参照して以下に示される。図面は、本発明の特別な例示的な例として理解されるもとのし、本発明の範囲を制限するものではないことを理解されたい。

図１は、止め頭部４、変形部分２、及び打ち抜き縁６及び雌ねじ５をもつ端部３を含む中空シャンク２７を有する本発明による締結要素１を示し、この中に、頭部２３及び足部２４をもつマンドレル７がねじ込まれる。マンドレル７とシャンク２７との間の耐引っ張り連結は、連結部分２８により形成される。連結部分２８は、シャンク２７の雌ねじ５により形成される。雌ねじ５は、マンドレル７上の雄ねじ２９の中にねじ込まれる。締結要素１は、第１部品及び第２部品を通して打ち抜かれ、これら２つの部品８、９は、一方の上に他方が置かれたシート形態を有する。締結要素１は、部品８、９を通して、これ自体の穴１１を打ち抜く。シャンク端部３及び変形可能部分２の一部は、第２部品９の裏１０に配置される。変形部分２は、シャンク端部３より小さい壁厚を有する。マンドレル７は、頭部２３を含み、これにより、第１に、図３に示されるような付加的な部品２２を締結することができ、該マンドレル７を止め頭部４の方向に引き込むことができる。止め頭部４は、第１部品８上にしっかりと置かれる。

シャンク２７は、円筒形の周面２６を有し、その端部３には環状端面２５を有し、これらが共に打ち抜き縁６を形成する。端面２５の中心には、マンドレルの足部２４上に構成された端面３２がある。２つの端面２５、３２は、滑らかに互いの中に通り、これらが共に、平らな円錐形の表面を形成し、その外向きに突出する点は、マンドレル７の中心線上にある。このようにして、端面３２は、具体的にはその先端部により、止め頭部とは反対側の締結要素上の、打ち抜き縁６がある平面から突き出る突出部を形成し、この突出部は、打ち抜き工程においては、該打ち抜き縁６が工作物に到達する前に、該工作物に当たる。端面２５及び３２により形成された円錐表面の傾斜は、該面２５が周面２６と９３°から９６°までの内抱角Ｘを形成するような寸法にされる。

図２は、本発明による締結要素１を取り付ける手順を述べる。保持工具１３により保持された締結要素１の中にマンドレル７がねじ込まれる。移動手段１９の助けにより、締結要素１は、第１部品８上に取り付けられ、これは次いで、第２部品９に連結される。部品８、９に対する締結要素１の位置は、位置決め手段１９の助けにより得られる。部品８、９は、第１に、打ち抜かれた部品１８のための処分通路１７を含むダイ１４上に置かれる。次いで、締結要素１は、保持工具１３の助けにより、該締結要素１のシャンク端部３が端面３２の点において第１部品と接触するように、該第１部品８上に取り付けられる。次いで、スタンプ１２の助けにより、力がマンドレル７上に部品８、９に対して作用して、シャンク端部３が該部品８、９を通して押し付けられる。この工程においては、第１に、部品８、９は、突出端面３２の領域において変形し、次いで、打ち抜き縁６によって切断される。

スタンプ１２の移動中は、保持工具１３及び引っ張り工具１５も併せて運ばれる。打ち抜かれた部品１８は、処分通路１７の中に落ちて、これらは、ここで、好ましくは正であるか又は負の気圧線の助けにより処分される。次いで、ダイ１４が部品８、９から取り除かれて、シャンク端部又は突出変形部分が自由になる。主要な特許に示されるように、ダイの取り除きが半径方向に曲がって行われる場合には、このことは省いてもよい。次いで、引っ張り工具１５がマンドレル７を引張り、保持工具１３は止め頭部を第１部品８に対して押し付ける。張力は変形部分２を変形させるが、シャンク端部３が可塑的に変形することはない。応力センサ２１の助けにより、引き込み及び打ち抜きが監視され、該応力センサ２１により検出されたデータによって、引っ張り工具及び／又は保持工具の移動を制御する。最後に、マンドレル７を締結要素１から外すか、又は付加的な部品を締結するのに用いる。

図３は、述べられた方法により生成されたリベット締めされた連結を示し、締結要素１は、その変形部分２が変形されている。マンドレル７及びその頭部２３により、取付装置とすることができる付加的な部品２２が部品８、９に取り付けられる。部品８、９は、止め頭部４と変形部分２との間にしっかりとクランプされる。

図４は、締結要素を取り付けるための装置の詳細図を示す。締結要素１は、保持工具１３の助けにより、該締結要素１の中にねじ込まれたマンドレル７上に保持される。引っ張り工具１５は、マンドレル７の頭部２３を掴む。スタンプ１２は、マンドレル７の頭部を押し付ける。部品８、９は、締結要素１とダイ１４との間に配置され、該ダイ１４は、第２部品９の裏１０から、マンドレル７を介して、部品８、９上にスタンプ１２により作用される力を受ける。

図５は、マンドレル７が２つの部品８、９の中に打ち抜かれた代替的な締結要素１ａを示す。穴１１は、マンドレルの足部２４上に構成された打ち抜き縁６が状態により、部品８、９に打ち込まれた。打ち抜き縁６は、マンドレルの足部２４の円筒形周面３４及び平らな端面３２により形成されており、鋭利な本質的には長方形の形状を有する。端面３２の中心には、段により区切られた突出部３３が形成されており、切断前に部品を変形させる。頭部２３により、マンドレル７を引き戻して、第１に変形部分２を変形させ、次いで、マンドレル頭部２３が脆弱点２５で足部２４から離れるようにすることができる。マンドレル７とシャンク［２］７との間の耐引っ張り連結は連結部分２８により形成される。

図６は、孔が、止め頭部４とは反対側にあるシャンク端部３の底部３５により閉じられた中空円筒形シャンク２７を有する締結要素１ｂを示す。シャンク端部３は、雌ねじ５が形成された連結部分２８を形成する。雌ねじ５は、部品を貫通させるための打ち抜き力、及び変形部分２を変形させるための取り付け力を締結要素１ｂに伝達する工具マンドレルをねじ込むように働く。取り付け後には、工具マンドレルは取り除かれて、ねじが雌ねじ５の中にねじ込まれて部品を締結する。締結要素１ｂの底部の外側には円錐面２５が形成されて、円筒形周辺部２６と共に鈍角を形成する。打ち抜き縁６の角度はＸにより示され、これは９３°から９６°までであることが好ましい。

マンドレルが部品に挿入された、本発明による締結要素を示す。マンドレルを含む締結要素が締結要素を部品に取り付けるための装置によって取り付けられる、本発明による手順を示す。付加的な部品がマンドレルにより工作物に取り付けられている、本発明によるリベット締め連結を示す。締結要素が取り付けられる直前の締結要素を取り付けるための本発明による装置の一部を、締結要素及び部品と併せて示す。マンドレルが、打ち抜き縁が構成された足部を有する、本発明による締結要素を示す。閉鎖した底部をもつ本発明による締結要素を示す。

Claims

締結要素（１）、特にブラインドリベット締結のための締結要素であって、その自由端に止め頭部（４）を含む中空シャンク（２７）を有し、前記中空シャンクは、閉鎖頭部を形成する変形部分（２）を有し、該シャンク（２７）の内側に形成され、マンドレル（７）、特に、前記マンドレルの足部（２４）との間で耐引っ張り連結を形成する連結部分（２８）を有し、前記止め頭部（４）の反対側にあるシャンク端部（３）には、該シャンク（２７）の最も外側の周辺部に本質的に沿って延びる打ち抜き縁（６）を含み、前記打ち抜き縁は、前記シャンク端部（３）の周面（２６）及び端面（２５）により形成されており、前記端面（２５）の中心には、該打ち抜き縁（６）がある平面から前記止め頭部（４）とは反対側に突き出る突出部が形成されたことを特徴とする締結要素（１）。
締結要素（１）、特にブラインドリベット締結のための締結要素であって、その自由端に止め頭部（４）を含む中空シャンク（２７）を有し、前記中空シャンクは、閉鎖頭部を形成する変形部分（２）を有し、該シャンク（２７）の内側に、マンドレル頭部（２３）及びマンドレル足部（２４）を含むマンドレル（７）を有し、前記マンドレル足部が、少なくとも、前記止め頭部（４）とは反対側のシャンク端部（３）に耐引っ張り連結されており、前記シャンク端部（３）が、該シャンク（２７）の最も外側の周辺部に実質的に沿って延びる打ち抜き縁（６）を含み、前記打ち抜き縁は、該シャンク端部（３）の周面（２６）及び端面（２５）により形成されており、前記端面（２５）の中心には、前記打ち抜き縁（６）がある平面から前記止め頭部（４）とは反対側に突き出る突出部が形成されたことを特徴とする締結要素（１）。
前記止め頭部（４）とは反対側の前記シャンク端部（３）が開いており、前記突出部が前記マンドレルの足部（２４）に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素。
前記止め頭部（４）とは反対側の前記シャンク端部（３）が閉じており、底部（３５）により突出部が形成されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素。
前記シャンク（２７）の内側に連結部分（２８）が形成されて、前記マンドレル（７）、具体的には該マンドレルの足部（２４）との耐引っ張り連結を形成するようになったことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素。
締結要素（１）、特にブラインドリベット締結のための締結要素であって、その自由端に止め頭部（４）を含む中空シャンク（２７）を有し、前記中空シャンクは、閉鎖頭部を形成する変形部分（２）を有し、該シャンク（２７）の内側に、マンドレル頭部（２３）及びマンドレル足部（２４）を含むマンドレル（７）を有し、
前記マンドレル足部（２４）が、少なくとも、前記止め頭部（４）とは反対側のシャンク端部（３）に耐引っ張り連結されており、
該マンドレル足部（２４）の最も外側の周辺部に実質的に沿って延びる打ち抜き縁（６）を含み、前記打ち抜き縁は該マンドレル足部（２４）の周面（３４）及び端面（３２）により形成されており、前記端面（３２）の中心には、前記打ち抜き縁（６）がある平面から前記止め頭部（４）とは反対側に突き出る突出部（３３）が形成されたことを特徴とする締結要素（１）。
前記突出部（３３）が、段により前記端面からオフセットされたことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記端面（２５）が前記打ち抜き縁（６）から前記突出部の中に滑らかに通ることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記打ち抜き縁がある平面から測定した前記突出部の高さが、該打ち抜き縁の直径又は平均直径の２．５％から５％までであることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記端面（２５、３２）が、打ち抜き方向に下方に先細になる円錐形の面又はピラミッド型の面に一致する形状を有することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記締結要素（１）の断面が実質的に円形であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記面及び周面（２６）が、互いに９３°から９６°までの内角を形成することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記締結要素（１）の断面が実質的に多角形であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記マンドレル頭部（２３）が広幅であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。
前記シャンク端部（３）又は前記マンドレル足部（２４）が、少なくとも前記打ち抜き縁（６）領域において、より強く、具体的には硬化されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の締結要素（１）。