JP2006170232A - Joining structure and joining method with self-piercing rivet and device for filling adhesive agent to self-piercing rivet-joined part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルフピアスリベットによる接合構造とその接合のための方法、および上記のセルフピアスリベットによる接合部に接着剤を充填する装置に関するものである。 The present invention relates to a joining structure using a self-piercing rivet, a method for joining the same, and an apparatus for filling an adhesive into the joining part using the self-piercing rivet.
アルミニウム板と鋼板等のように異材質の金属板同士を重ね合わせてリベットにて締結接合した場合には、金属板同士の接合界面に雨水等が浸入した際に、それぞれの金属板が有する電位差によっていわゆる電食と称される金属腐食が発生することがある。 When metal plates of different materials such as aluminum plates and steel plates are overlapped and fastened with rivets, the potential difference of each metal plate when rainwater enters the joint interface between the metal plates May cause metal corrosion called so-called electrolytic corrosion.
その対策として、例えばセルフピアスリベットによる接合方法では、特許文献1に記載のように、互いに重ね合わせた二枚の金属板のうち下側の金属板に凹部を形成するとともに、その凹部に予め接着剤を充填した上で上側の金属板を重ね合わせ、その上側の金属板のうち上記凹部に対応する部分にセルフピアスリベットを打ち込むことで、凹部に充填されていた接着剤がリベットと上下の金属板同士の間に広がるようにして効率良く充填され、その結果として上記のような電食を防止できるとされている。
上記のような従来のセルフピアスリベットによる締結接合方法では、上下の金属板同士の接合界面に接着剤が介在していることから、その分だけ下側の金属板に対するセルフピアスリベットの食い込み量が減少することになり、接合強度が低下するおそれがある。特に、下側の金属板の板厚が小さい場合には、上記界面での接着剤の溜まりあるいは保有のためにその板厚が局部的に減少し、その板厚減少部分に亀裂が発生することがある。そして、セルフピアスリベット接合後の金属板に後工程にて塗装を施す場合には、上記亀裂部分には塗膜が付着しないため、外観品質の低下が危惧される。 In the conventional fastening method using the self-piercing rivet as described above, since the adhesive is present at the joining interface between the upper and lower metal plates, the amount of biting of the self-piercing rivet into the lower metal plate is correspondingly increased. As a result, the bonding strength may decrease. In particular, when the plate thickness of the lower metal plate is small, the plate thickness decreases locally due to the accumulation or holding of the adhesive at the interface, and cracks occur in the plate thickness reduction portion. There is. And when coating a metal plate after self-piercing rivet bonding in a subsequent process, since the coating film does not adhere to the cracked portion, there is a concern that the quality of the appearance is deteriorated.
その上、セルフピアスリベットの打ち込みに伴う接着剤の広がりもしくは伸びについては特に管理していないため、場合によっては金属板の端末からはみ出して他の部位に付着したり美観を損なうおそれがあるほか、本来のシール効果が低下してしまうことになる。 In addition, there is no particular control over the spread or elongation of the adhesive accompanying the driving of the self-piercing rivet, so in some cases it may stick out of the end of the metal plate and adhere to other parts or impair the beauty. The original sealing effect will be reduced.
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、とりわけセルフピアスリベットによる接合部での接着剤の介在に伴う二次的不具合の発生を解消しつつ、なお且つ接合強度の低下や電食の発生を未然に防止できるようにしたセルフピアスリベットによる接合構造とその接合のための方法のほか、上記のセルフピアスリベットによる接合部に接着剤を充填する装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, in particular, while eliminating the occurrence of secondary problems associated with the intervention of adhesive at the joint by self-piercing rivets, while also reducing the bonding strength and In addition to the bonding structure using self-piercing rivets that can prevent the occurrence of electric corrosion and the method for bonding, an apparatus for filling the bonding portion using the self-piercing rivets with an adhesive is provided. is there.
請求項1に記載の発明は、異材質の金属板同士を重ね合わせた上で両者の重合部にセルフピアスリベットを打ち込んで接合した構造を前提として、上記重合部のうちセルフピアスリベットによる接合部から所定距離離れた位置にビード部を膨出形成し、このビード部をもって形成された閉空間に事後的に接着剤を充填してメインシール部を形成するとともに、このメインシール部を挟んでセルフピアスリベット接合部と反対側の金属板端末部に、金属板同士の隙間をシールする補助シール部を形成したことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4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を打ち込んで接合する方法として捉えたものであって、セルフピアスリベットによる接合部となるべき位置から所定距離離れた位置に予めビード部を膨出形成してある一方の金属板と他方の金属板とを重ね合わせた上で、両者に重合部にセルフピアスリベットを打ち込んで接合しつつ、上記ビード部と他方の金属板とをもって閉空間を形成する工程と、上記閉空間に事後的に接着剤を充填してメインシール部を形成するメインシール工程と、上記メインシール部を挟んでセルフピアスリベット接合部と反対側の金属板端末部に、金属板同士の隙間にシール材を充填して補助シール部を形成する補助シール工程とを含むことを特徴とする。
Further, the invention described in
この場合、空気を巻き込むことなく閉空間内にフルに接着剤を充満させる上では、請求項5に記載のように、上記メインシール工程では、ビード部をもって形成された閉空間の一端から接着剤を充填しながら、その閉空間の他端に負圧吸引力を作用させることが望ましい。
In this case, in order to fully fill the adhesive in the closed space without entraining air, as described in
したがって、少なくとも請求項1,4に記載の発明では、セルフピアスリベットによる接合部では接着剤が直接的には介在してはいないもの、そのセルフピアスリベット接合部から所定距離離れたビード部たるメインシール部において、その閉空間に充填された接着剤によってシール性が確保されるとともに、さらにそのシール部から所定距離離れた補助シール部においても同様にシール性が確保されることになる。
Therefore, in the inventions described in at least
さらに、請求項9に記載の発明は、請求項1に記載のセルフピアスリベットによる接合構造を前提として、ビード部をもって形成された閉空間に接着剤を充填する装置であって、上記閉空間の一端に接続された充填ノズルを介して接着剤圧送手段により圧送されてくる接着剤をその閉空間に充填するのと並行して、上記閉空間の他端に接続された負圧吸引ノズルを介してその他端に負圧吸引手段による負圧吸引引力を作用させるようになっていることを特徴とする。
Furthermore, the invention described in
したがって、この請求項9に記載の発明では、空気を巻き込むことなしにビード部をもって形成された閉空間にフルに接着剤を充満させることができるようになる。
Therefore, in the invention described in
請求項1,4に記載の発明によれば、セルフピアスリベットによる接合部では接着剤が直接的には介在してはいないもの、そのセルフピアスリベット接合部から所定距離離れたビード部たるメインシール部および補助シール部においてそれぞれにシール性が確保されていることから、セルフピアスリベット接合部に直接接着剤を介在させた場合のような二次的不具合の発生を未然を防止して、電食の発生を確実に防止できるようになる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, the adhesive is not directly interposed in the joint portion by the self-piercing rivet, and the main seal is a bead portion that is a predetermined distance away from the self-piercing rivet joint portion. Since the sealability is secured in each of the part and the auxiliary seal part, it is possible to prevent the occurrence of secondary troubles such as when an adhesive is directly interposed in the self-piercing rivet joint, Can be reliably prevented.
また、請求項9に記載の発明によれば、ビード部をもって形成された閉空間の一端から接着剤を充填するのと並行して反対側には負圧吸引力を作用させるようにしたので、接着剤の充填効率が向上し、特に空気の巻き込みを未然を防止できる利点がある。
Further, according to the invention described in
図1は本発明のより具体的な実施の形態として例えば自動車の外板パネル同士のセルフピアスリベットによる接合構造(いわゆるセルフピアスリベット継手構造)の断面図を示し、図2は図1のA部の拡大図を示している。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a joining structure (so-called self-piercing rivet joint structure) using, for example, self-piercing rivets between outer panel panels of an automobile as a more specific embodiment of the present invention, and FIG. FIG.
図1に示すように、例えば鋼板をもって予め所定形状に成形された下側のパネルW1の上に、アルミニウム合金板をもって予め所定形状に成形された上側のパネルW2のフランジ部Fを重ね合わせた上で、その重合部にフランジ部Fの長手方向に沿って所定のピッチで複数のセルフピアスリベット1,1‥を打ち込むことで双方のパネルW1,W2同士をリベット締結にて接合してある。なお、セルフピアスリベット1はその名の通り自己穿孔作用をなすものの、下側のパネルW2の裏面には貫通しない。
As shown in FIG. 1, for example, a flange F of an upper panel W2 previously formed into a predetermined shape with an aluminum alloy plate is overlaid on a lower panel W1 previously formed into a predetermined shape with a steel plate, for example. Then, a plurality of self-piercing rivets 1, 1... Are driven into the overlapped portion along the longitudinal direction of the flange portion F at a predetermined pitch so that both panels W1, W2 are joined by rivet fastening. Although the self-
そして、上側のパネルW2のフランジ部Fには、セルフピアスリベット1,1‥による接合部P(以下、単に「リベット接合部」という)から所定距離Lだけ離れた位置にその長手方向に沿ってビード部2を予め膨出形成してあるとともに、ビード部2を挟んでリベット接合部Pと反対側の一般部6は着座面3として下側のパネルW1に圧接させ、もってそのビード部2と下側のパネルW1とをもって形成された閉空間Rには例えばエポキシ樹脂系あるいはアクリル樹脂系等の接着剤4をフルに充填してある。これによってメインシール部5を形成してある。
Further, the flange portion F of the upper panel W2 is located along the longitudinal direction at a position separated by a predetermined distance L from the joint portion P (hereinafter simply referred to as “rivet joint portion”) by the self-
さらに、上記の一般部6に隣接する端末部には下側のパネルW1から所定距離だけ浮上するようなエンドフランジ部7を予め曲折形成しておき、このエンドフランジ部7と下側のパネルW1とをもって形成された空隙Gにはシール材8をビード状に充填・塗布してある。これによって補助シール部9を形成してある。その結果として、リベット接合部Pを電食等から保護するために、メインシール部5と補助シール部9とをもっていわゆる二重シール構造としてある。
Further, an
ここで、万が一メインシール部5まで例えば電食による穴あきが進行した場合であっても、所定のリベット接合強度を維持するために上記の離間距離Lは最低でも10mmは確保することが望ましい。
Here, it is desirable that the separation distance L is at least 10 mm in order to maintain a predetermined rivet joint strength even if, for example, perforation by electric corrosion progresses to the
また、上記のような継手構造においては、ビード部2をもって形成される閉空間Rの密閉性が重要であることから、図3に示すように上側のパネルW2におけるフランジ部Fの一般部6aと着座面3との間に段差Sを予め設定しておき、セルフピアスリベット1による締結をもって上下のパネルW1,W2同士を締結接合した時点で、上側のパネルW2のフランジ部Fの自己弾性力をもって上記着座面3を下側のパネルW1に圧接させることが望ましい。そして、セルフピアスリベット1による接合後に、そのビード部2をもって形成した閉空間Rに事後的に接着剤4を充填するものとする。
Further, in the joint structure as described above, since the hermeticity of the closed space R formed with the
なお、上記のビード部2およびエンドフランジ部7の成形は上側のパネルW2そのものを所定形状にプレス成形する際に同時に行われる。また、上記のようなセルフピアスリベット継手を有する自動車の車体は後工程にて塗装が施されることから、ビード部2をもって形成されて閉空間Rへの接着剤4の充填は塗装工程以前に行われる一方、エンドフランジ部7をもって形成された空隙Gへのシール材8の充填塗布は塗装工程の少なくとも中塗りもしくは上塗りの前に行われる。
The
このようなセルフピアスリベット継手の構造によれば、図1から明らかなように、リベット接合部Pから所定距離Lだけ離れた位置のメインシール5部と、さらにそこから所定距離だけ離れた補助シール部9とによって、実質的に二重シール構造をもってリベット接合部Pが保護されているので、雨水等の浸入やそれを原因とする電食からリベット接合部Pを確実に保護することができるほか、少なくともメインシール部5からの接着剤4のはみ出し等の二次的不具合は発生しない。
According to such a structure of the self-piercing rivet joint, as is clear from FIG. 1, the
しかも、本来のリベット接合部Pにおいては上下のパネルW1,W2相互間に接着剤4が介在していないので、従来のような接合強度の低下や亀裂の発生等の二次的不具合もまた全く発生しない。 Moreover, since the adhesive 4 is not interposed between the upper and lower panels W1 and W2 in the original rivet joint P, secondary problems such as a decrease in joint strength and the occurrence of cracks as in the prior art are also completely eliminated. Does not occur.
図4は上記のようなセルフピアスリベット継手の構造において、ビード部2をもって形成された閉空間Rに接着剤4を充填するシステムの一例を示している。
FIG. 4 shows an example of a system in which the
同図から明らかなように、接着剤4を貯留しておくサージタンク10のほか、サージタンク10から接着剤4を吸い上げてビード部2側の閉空間Rに圧送充填する接着剤圧送手段としての接着剤充填ポンプ11と、その接着剤充填ポンプ11から送り出された接着剤4の圧力P1を測定するための充填側圧力室12、およびその充填側圧力室12の後段側に用意された充填ノズル13をもって接着剤充填供給系が形成されている。
As is apparent from the figure, in addition to the
他方、これらとは別に、負圧吸引ノズル14と、その負圧吸引ノズル14の後段側にあって且つ負圧吸引ノズル14により吸引した接着剤4の圧力P2を測定するための吸引側圧力室15と、その後段側にあって吸引側圧力室15に負圧吸引力を作用させる負圧吸引手段としての負圧吸引ポンプ16とをもって負圧吸引系が形成されている。なお、負圧吸引ポンプ16は後述するように負圧吸引力をもって吸引した接着剤4をサージタンク10側に戻すべく循環させるための循環用ポンプを兼ねているとともに、負圧吸引ポンプ16の吐出側には排気経路17を開閉する排気バルブ18と、循環経路19を開閉する循環バルブ20とが並設されている。
On the other hand, separately from these, the negative
そして、上記の接着剤充填供給系と負圧吸引系とが循環経路19を介して閉ループ状に接続されていて、その循環経路19には接着剤4の循環を補助するための循環用ポンプ21が介装されている。
The adhesive filling supply system and the negative pressure suction system are connected in a closed loop via a
ここで、図5に示すように、充填ノズル13および負圧吸引ノズル14には予めシール用パッキン22が付設されているとともに、共にビード部2をもって形成された閉空間Rの開口端部に圧入したときに所定のシール性が確保できるよう可撓性材料をもって形成されている。なお、これらの充填ノズル13および負圧吸引ノズル14の断面形状はビード部2の断面形状に合致する形状としておくことが望ましいが、上記のように所定のシール性さえ確保できれば円筒形状等であってもよい。
Here, as shown in FIG. 5, the packing
このような接着剤充填システムによれば、充填ノズル13をビード部2をもって形成された閉空間Rの一端に、負圧吸引ノズル14を閉空間Rの他端にそれぞれ圧入し、上記の接着剤充填供給系と負圧吸引系に閉空間Rを加えて閉ループ状の経路を形成する。次いで、負圧吸引ポンプ16の排気バルブ18を開き、循環バルブ20を閉じた状態で負圧吸引ポンプ16を起動して、吸引側圧力室15ひいてはビード部2をもって形成された閉空間Rに負圧吸引力を作用させる。これにより、閉空間Rは所定に負圧下におかれることになる。
According to such an adhesive filling system, the filling
この負圧吸引力を作用させた状態で接着剤充填ポンプ11を起動して、充填ノズル13から閉空間R内に接着剤4を充填する。そして、充填側圧力室12および吸引側圧力室15の圧力P1,P2を図示しない圧力計等にて監視しながら、閉空間R内でのエア溜まりを確実になくすために、充填側圧力室12および吸引側圧力室15の圧力P1,P2が共に等しくなるまで双方のポンプ11,16を作動させる。
The
充填側圧力室12および吸引側圧力室15の圧力P1,P2が共に等しくなったならば、排気バルブ18を閉じる一方で循環バルブ20を開き、充填側圧力室12から閉空間Rを経て吸引側圧力室15に至るまでの経路に接着剤4を完全に充満させた後に直ちに双方のポンプ11,16を停止する。以上により、ビード部2をもって形成された閉空間Rに接着剤4が充填されたことになる。なお、循環経路19側に送り込まれた接着剤4は循環用ポンプ21によりサージタンク10側に戻されてされて循環再使用される。
If the pressures P1 and P2 of the filling
以上により、ビード部2をもって形成された閉空間Rへの接着剤4の充填作業が完了し、例えば塗装後のパネルW1,W2を焼き付け用のオーブンにて加熱することにより接着剤4が硬化することになる。さらに、焼き付け後に図1に示すような補助シール部9となるき部位にシール材8を塗布することにより補助シール部9が形成され、セルフピアスリベット接合部Pに関する一連のシール作業が完了することになる。
Thus, the filling operation of the adhesive 4 into the closed space R formed with the
1…セルフピアスリベット
2…ビード部
3…着座面
4…接着剤
5…メインシール部
6,6a…一般部
7…エンドフランジ部
8…シール材
9…補助シール部
10…サージタンク
11…接着剤充填ポンプ(接着剤圧送手段)
13…充填ノズル
14…負圧吸引ノズル
16…負圧吸引ポンプ(負圧吸引手段)
17…排気経路
18…排気バルブ
19…循環経路
20…循環バルブ
G…空隙
P…セルフピアスリベット接合部
R…閉空間
W1…下側のパネル
W2…上側のパネル
DESCRIPTION OF
13 ... Filling
17 ...
Claims (10)
上記重合部のうちセルフピアスリベットによる接合部から所定距離離れた位置にビード部を膨出形成し、
このビード部をもって形成された閉空間に事後的に接着剤を充填してメインシール部を形成するとともに、
このメインシール部を挟んでセルフピアスリベット接合部と反対側の金属板端末部に、金属板同士の隙間をシールする補助シール部を形成したことを特徴とするセルフピアスリベットによる接合構造。 It is a structure in which self-piercing rivets are driven and joined to the overlapping part of both metal plates after overlapping metal plates of different materials,
The bead portion bulges at a predetermined distance away from the joint portion by the self-piercing rivet among the overlapping portions,
The closed space formed with this bead part is subsequently filled with adhesive to form the main seal part,
A joining structure using self-piercing rivets, wherein an auxiliary sealing portion for sealing a gap between metal plates is formed on a metal plate terminal portion opposite to the self-piercing rivet joining portion across the main seal portion.
セルフピアスリベットによる接合部となるべき位置から所定距離離れた位置に予めビード部を膨出形成してある一方の金属板と他方の金属板とを重ね合わせた上で、両者に重合部にセルフピアスリベットを打ち込んで接合しつつ、上記ビード部と他方の金属板とをもって閉空間を形成する工程と、
上記閉空間に事後的に接着剤を充填してメインシール部を形成するメインシール工程と、
上記メインシール部を挟んでセルフピアスリベット接合部と反対側の金属板端末部に、金属板同士の隙間にシール材を充填して補助シール部を形成する補助シール工程と、
を含む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。 It is a method in which self-piercing rivets are driven and joined to the overlapping part of both metal plates after overlapping metal plates of different materials,
One metal plate with a bead portion bulging in advance from a position that should be a predetermined distance away from the position where the self-piercing rivet should become a joint is overlapped with the other metal plate, and then the self-adhesive part is placed on both. Forming a closed space with the bead portion and the other metal plate while driving and joining the pierce rivets;
A main sealing step of forming a main seal portion by subsequently filling the closed space with an adhesive;
Auxiliary sealing step of forming an auxiliary seal part by filling the gap between the metal plates with a sealing material on the metal plate terminal part opposite to the self-piercing rivet joint part across the main seal part,
A bonding method using a self-piercing rivet characterized by comprising:
ビード部をもって形成された閉空間の一端から接着剤を充填しながら、その閉空間の他端に負圧吸引力を作用させる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による接合方法。 In the main sealing process,
5. The joining method using a self-piercing rivet according to claim 4, wherein a negative pressure suction force is applied to the other end of the closed space while filling the adhesive from one end of the closed space formed with the bead portion.
上記閉空間の一端に接続された充填ノズルを介して接着剤圧送手段により圧送されてくる接着剤をその閉空間に充填するのと並行して、
上記閉空間の他端に接続された負圧吸引ノズルを介してその他端に負圧吸引手段による負圧吸引力を作用させるようになっていることを特徴とするセルフピアスリベット接合部への接着剤充填装置。 In the joining structure by the self-piercing rivet according to claim 1, an apparatus for filling an adhesive into a closed space formed with a bead portion,
In parallel with filling the closed space with the adhesive pumped by the adhesive pumping means through the filling nozzle connected to one end of the closed space,
Adhesion to a self-piercing rivet joint, wherein a negative pressure suction force is applied to the other end via a negative pressure suction nozzle connected to the other end of the closed space. Agent filling device.
循環経路側に切り換えたときには負圧吸引手段が吸引した接着剤を接着剤圧送手段の上流側に回収するようになっていることを特徴とする請求項9に記載のセルフピアスリベット接合部への接着剤充填装置。 The discharge side of the negative pressure suction means can be switched between an exhaust path and an adhesive circulation path,
The self-piercing rivet joint according to claim 9, wherein the adhesive sucked by the negative pressure suction means is collected upstream of the adhesive pressure feeding means when switched to the circulation path side. Adhesive filling device.
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