JP2006017207A - セルフピアスリベットとそれによる接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち込み直前におけるリベットの倒れ現象を未然に防止し、併せて軸部だけでなく頭部についても積極的にかしめ効果を発揮させて接合強度の向上に寄与できるセルフピアスリベットを提供する。
【解決手段】予め頭部２と軸部３の外径を共に同じ大きさとしたセルフピアスリベット１を被接合物Ｗ１，Ｗ２に打ち込み、被接合物Ｗ１，Ｗ２への打ち込みの進行に伴って頭部２を軸部３と共に拡径させて頭部２本来の機能を発揮させる。また、その外径ａを全長ｂよりも予め小さく設定しておくとともに、頭部２に凹陥部４を形成し、その凹陥部４の深さが頭部２の中心から周縁部に向かって漸次浅くなるように設定しておく。
【選択図】 図２

Description

本発明は、セルフピアスリベットとそれによる接合方法に関し、特にセルフピアスリベットを被接合物に打ち込む直前にそのセルフピアスリベットがいわゆる倒れ現象を生じるのを未然に防止するように考慮されたセルフピアスリベットとそれによる接合方法に関する。

この種のセルフピアスリベットによる接合技術として例えば特許文献１〜３に記載のものが提案されている。これらの技術におけるセルフピアスリベットの形状としては、皿頭状の頭部と軸部とが一体となった中空円筒状もしくは有底中空円筒状のものが多く使用され、なかには頭部の直径が全長寸法と同等もしくはそれよりも大きい寸法のものが存在する。そして、セルフピアスリベットの被接合物への打ち込み時には、軸部が徐々に拡径するように潰れ変形して、最終的には拡径した軸部と頭部とをもって被接合物を圧締するようなかたちで締結することになる。
特開２００１−１２４０３５号公報（図１） 特開２００２−３６４６１７号公報（図４） 特開２００３−３０５５３１号公報（図５〜図８）

先に述べたような従来のセルフピアスリベットの構造では、軸部については積極的に拡径しつつ潰れ変形してかしめ効果を発揮することになるものの、頭部については被接合物に密着するだけで軸部のようないわゆるかしめ効果を期待することはできない。そのため、頭部は被接合物を押さえる機能は発揮し得たとしても接合強度への貢献が乏しく、接合強度の向上の上でなおも改善を余地を残している。

また、頭部の直径が全長寸法と同等もしくはそれよりも大きい寸法のセルフピアスリベットの場合、それ自体の姿勢が不安定であるために、例えば頭部外周を拘束した状態で被接合物上に供給したとしても、被接合物上にてリベットのいわゆる転び現象が発生し、被接合物に打ち込まれる際にそのまま傾いた状態で打ち込まれて接合不良となることがある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、軸部だけでなく頭部についても積極的にかしめ効果を発揮させて接合強度の向上を図り、併せて特に打ち込み直前におけるリベットの倒れ現象を未然に防止できるようにしたセルフピアスリベットとそれによる接合方法を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、頭部と軸部とを有するセルフピアスリベットであって、被接合物への打ち込みの進行に伴って頭部が軸部と共に拡径して頭部本来の機能を発揮するように形成したことを特徴とする。

この場合、請求項２に記載のように、頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとする一方、請求項３に記載のように、全体形状が円筒状のセルフピアスリベットであって、その外径を全長よりも小さく設定するとともに、請求項４に記載のように、頭部に凹陥部を形成し、その凹陥部の深さが頭部の中心から周縁部に向かって漸次浅くなるように設定することが望ましい。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の技術をセルフピアスリベットによる接合方法として捉えたものであって、予め頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとしたセルフピアスリベットを被接合物に打ち込み、被接合物への打ち込みの進行に伴って頭部を軸部と共に拡径させて頭部本来の機能を発揮させることを特徴とする。

したがって、請求項１，７に記載の発明では、打ち込み段階において軸部が拡径しつつ潰れ変形するいわゆるかしめの挙動は基本的に従来と同様であるものの、頭部についても軸部と同様に打ち込みの進行に伴い徐々に拡径しつつ潰れ変形して、いわゆるかしめ効果を発揮することになる。

また、請求項２，７に記載のように頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとした場合、その姿勢が安定化し、その円筒外周面を拘束するようにして被接合物上に供給すれば、セルフピアスリベットのいわゆる転び現象が発生するようなことはなくなる。

請求項１，７に記載の発明によれば、被接合物への打ち込みの進行に伴って頭部が軸部と共に拡径して頭部本来の機能を発揮するようにしたことから、頭部が軸部と同様に変形していわゆるかしめ効果を発揮する故に接合強度が向上するほか、特に請求項２，７に記載のように、頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとすれば、セルフピアスリベットそのものの姿勢が安定化していわゆる転び現象の発生がなくなり、併せて接合不良の発生を未然に防止できる。

図１〜３は本発明に係るセルフピアスリベットのより具体的な実施の形態を示す図であり、特に図１はセルフピアスリベット１そのものの構成を、図２，３はそのセルフピアスリベット１による段階的な接合過程をそれぞれ示している。

図１に示すように、セルフピアスリベット１は円筒状の頭部２とこれと一体の有底中空円筒状の軸部３とを備えていて、頭部２と軸部３とはその外径寸法ａが共に同じ大きさに設定されているとともに、その外径寸法ａはセルフピアスリベット１そのものの全長寸法ｂよりも小さく設定されている（ａ＜ｂ）。そして、頭部２にはテーパ状の凹陥部４が形成されていて、凹陥部４の底部中心側から外周側に向かってその深さが漸次浅くなるように設定されているとともに、軸部３の先端にもテーパ面５が形成されている。

このようなセルフピアスリベット１を用いた接合方法によれば、図２に示すように、接合対象となる被接合物Ｗ１，Ｗ２が位置決め載置されることになるダイ６と対向するように上下動可能な中空円筒状のパッド７が用意され、さらにそのパッド７には上下動可能なパンチ８が同芯状に内挿されている。なお、パッド７の内径寸法はセルフピアスリベット１を受容し得る大きさに設定されているとともに、その内周面の下端には予めテーパ面９が形成されており、このテーパ面９は後述するように頭部２が拡径変形するのを許容することになる。

図２に示すように、パッド７とパンチ８とのなす空間にセルフピアスリベット１を受容した状態で、そのセルフピアスリベット１をダイ６上に位置決めされている被接合物Ｗ１，Ｗ２上にパッド７とともに押し付けて位置決めする。この時、同図に示すようにパッド７に内接するような形態でセルフピアスリベット１を拘束することにより、セルフピアスリベット１が転び現象を生ずる余地はない。

次いで、図３の（Ａ）に示すように、パッド７に対して相対的にパンチ８を下降させて、セルフピアスリベット１を被接合物Ｗ１，Ｗ２に徐々に打ち込む。この段階では、被接合物Ｗ１，Ｗ２への軸部３の食い込み進入に伴い、ダイ６の成形面６ａに倣うようして被接合物Ｗ１，Ｗ２が塑性変形する一方、軸部３が拡径し始める。

なおも打ち込み動作が進行すると、同図（Ｂ）に示すように、軸部３が一段と拡径しながら潰れ変形してかしめ効果を発揮するようになる一方、頭部２もまた外周側より拡径しながら徐々に潰れ変形するかたちとなる。この時、頭部２の拡径による張り出しは、パッド７側に予めテーパ面９が形成されていることで許容される。

そして、最終的には、同図（Ｃ）に示すように、軸部３が下側の被接合物Ｗ２を貫通する直前まで拡径しつつ潰れ変形する一方、頭部２もまた被接合物Ｗ１の最上面とほぼ面一状態となるまで一段と拡径しつつ潰れ変形して被接合物Ｗ１に密着し、頭部２までもが軸部３と同様にかしめ効果を発揮する状態をもってセルフピアスリベット１の打ち込みが完了する。

このように本実施の形態によれば、被接合物Ｗ１，Ｗ２上へのセルフピアスリベット１の供給および打ち込み開始段階では、その外周円筒面がパッド７にて完全に拘束されているので、セルフピアスリベット１が転び現象を生ずることがなく、またセルフピアスリベット１の頭部２までもが軸部３とともに拡径しつつ潰れ変形することになるので、そのセルフピアスリベット１によってもたらされるいわゆるかしめ効果が大きく、セルフピアスリベット１による被接合物Ｗ１，Ｗ２の接合強度が一段と向上するようになる。

図４は本発明の第２の実施の形態を示し、セルフピアスリベット１１の円筒外周面において、頭部２と軸部３との境界位置に拡径起点部として予め断面Ｖ字状の周溝１０を形成したものである。なお、拡径起点部としては応力が集中する構造となっていれば良く、例えば境界位置がポーラス状となっていて、その部分が潰れ変形の起点となる構造でも良い。

この実施の形態によれば、頭部２の拡径と潰れ変形がより安定して確実に行われるようになる利点がある。

本発明のより具体的な第１の実施の形態を示すセルフピアスリベットの断面図。 図１のセルフピアスリベットを用いた接合過程の初期段階の工程説明図。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）ともに図２に続くセルフピアスリベットの接合過程の工程説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すセルフピアスリベットの断面図。

符号の説明

１…セルフピアスリベット
２…頭部
３…軸部
４…凹陥部
６…ダイ
７…パッド
８…パンチ
９…テーパ面
１０…周溝（拡径起点部）
１１…セルフピアスリベット
Ｗ１，Ｗ２…被接合物

Claims (7)

1. 頭部と軸部とを有するセルフピアスリベットであって、
   被接合物への打ち込みの進行に伴って頭部が軸部と共に拡径して頭部本来の機能を発揮するように形成したことを特徴とするセルフピアスリベット。
2. 頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとしたことを特徴とする請求項１に記載のセルフピアスリベット。
3. 全体形状が円筒状のセルフピアスリベットであって、その外径を全長よりも小さく設定したことを特徴とする請求項２に記載のセルフピアスリベット。
4. 頭部に凹陥部を形成し、その凹陥部の深さが頭部の中心から周縁部に向かって漸次浅くなるように設定したことを特徴とする請求項３に記載のセルフピアスリベット。
5. 軸部を有底状で且つ中空円筒状のものとして形成したことを特徴とする請求項４に記載のセルフピアスリベット。
6. 円筒外周面のうち頭部と軸部との境界位置に拡径起点部を形成したことを特徴とする請求項５に記載のセルフピアスリベット。
7. 予め頭部と軸部の外径を共に同じ大きさとしたセルフピアスリベットを被接合物に打ち込み、被接合物への打ち込みの進行に伴って頭部を軸部と共に拡径させて頭部本来の機能を発揮させることを特徴とするセルフピアスリベットによる接合方法。

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