JP2013538323A - 締結要素 - Google Patents

Abstract

【課題】 穿孔されていないワークピースへ打ち込むために適しており、しかも、簡単な構造において、締結要素により引き起こされる締結領域におけるワークピースの変形が減少する締結要素を提案する。
【解決手段】 打ち込むための締結要素が、前記締結要素が締結要素本体（１）を具備し、この締結要素本体が、当接肩部（３）を自らの下面に備えた頭部（２）を有し、前記締結要素が、前記締結要素の前端を形成する打ち抜き尖端（９）を具備し、この打ち抜き尖端が、周縁エッジ（１１）によって画定された端面（５）を有し、この端面が、最初にワークピースに衝突する打ち抜き部分と、最後に前記ワークピースに衝突する押圧部分とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、穿孔されていない基材に急激な動きで打ち込まれる締結要素に関する。

穿孔されていないワークピースに打ち込み装置を用いて打ち込まれるガンリベットが既に公知である。このリベットマンドレルは、ワークピースの方を向いたその端部に尖端を有しており、この尖端はピラミッド形状に形成しておくことも可能である（特許文献１）。ガンリベットの場合に通例であるこのような尖端は、穿孔されていないワークピースへの入り込みを容易にする。

しかし、ある種の利用例において、締結箇所付近にこのような尖端により生じたワークピースの変形が不都合な結果をもたらすことが判明している。

欧州特許第１０８５９５２号明細書

本発明の根底をなす課題は、穿孔されていないワークピースへ打ち込むために適しており、しかも、簡単な構造において、締結要素により引き起こされる締結領域におけるワークピースの変形が減少する締結要素を提案することである。

この課題を解決するために、本発明は、請求項１に挙げる特徴を備えた締結要素を提案する。本発明のその他の態様は従属請求項に記載されている。

前記締結要素は、ワークピースの方を向いた尖端としての前端領域に、端面を備えた打ち抜き部分を有し、この端面が周縁エッジによって画定されている。この端面と従ってまたそれを限定する周縁エッジとは、長手軸線に対して垂直に延びる平面には位置していない。このことにより、前記端面は、まずその周縁エッジが、ある一箇所でワークピースに衝突することになり、これにより、そこの一箇所からワークピースの開口が始まる。この打ち抜き部分が更に深く進んでいく際、徐々に前記周縁エッジの全ての箇所がワークピースに接触し、これにより、剪断分離するようにして開口部が徐々に生成される。このことにより、一方では、ワークピースが開口部の領域において変形される度合が減少し、もう一方では、前記締結要素の余りに強い制動が引き起こされることがなくなる。また、ワークピースの一部分を剪断分離することにより、きれいなエッジを有する穿孔が生成される。このようなきれいなエッジでは、尖端により穿孔が形成される際に生じる恐れのある裂け目が発生しにくい。

前記穿孔がほぼ完全に形成されるとすぐに、前記打ち抜き尖端の押圧部分が金属薄板の表面に突き当り、まだ金属薄板に掛着している打ち抜き片を打ち込み方向における前方に押圧し、これにより、この打ち抜き片は立て起こされ、方向が変えられる。前記打ち抜き尖端の前記押圧部分も前記周縁エッジによって画定されるので、この周縁エッジが打ち抜き片に作用して、打ち抜き片を下部金属薄板の裏面方向に折り曲げる。

前記打ち抜き尖端の前述の押圧部分は、最初にワークピースに突き当たる打ち抜き部分よりも前記端面のこの領域が小さい傾斜で延在することによって形成され得る。例えば、前記押圧部分は、前記締結要素の垂直の横方向平面に対して約１０°の角度で延在することが可能である。

また、前記押圧部分が、前記締結要素の長手軸線に対して垂直方向に延びる平面に位置することも可能である。

本発明では、前記押圧部分が、前記締結要素の頭部に最も近い位置にある前記端面端部の領域に、前記締結要素の頭部から遠ざかる方向を向いた短い突起部を形成する。前記周縁エッジが付設された前記端面のこの端部がワークピースに達したとき、穿孔の形成のために剪断分離されるワークピース部分はほとんど完全にワークピースから分離される。この最後の短い突起部も同様に前記打ち抜き片をワークピースの裏面方向へ向けさせる。

前記押圧部分の開始部、または別の表現をすれば、前記打ち抜き尖端の前記打ち抜き部分と前記押圧部分との間の境界は、例えば、前記打ち抜き面の直径の２５％以下の箇所またはほぼ２５％である箇所に位置することができる。

困難な条件下でもこのようなきれいな穿孔を打ち抜くことができるように、本発明の更に別の態様では、前記締結要素の前部打ち抜き尖端がシリンダ状の外輪郭、特に円柱形の外輪郭を有することが実現可能である。

本発明の更に別の態様では、前記周縁エッジを、前記締結要素の前記端面と前記締結要素のシリンダ状の外輪郭との間の切断線によって、好ましくは前記打ち抜き尖端のシリンダ状の外輪郭によって形成することが可能である。

本発明の更に別の態様では、前記打ち抜き尖端が前記締結要素の本体自体よりも小さな断面を有することが可能である。前記締結要素の断面よりも小さな断面を有する穿孔を形成することで、締結部の仕上がりにおいて良好な結果が生じ、しかも、このような締結要素を打ち込むためのコストが余り大きくならないことが明らかになっている。

これを達成するために、本発明では、前記前部打ち抜き尖端と前記締結要素本体との間に移行部分を配置しておくことができ、この移行部分は、前記大きい方の断面と前記小さい方の断面との間の移行部を形成する。

この移行部分は様々な形状を有することができる。例えば、前記移行部分は円錐状に延びること、すなわち直線状に延びる側線を有することができる。

また、前記移行部分が弾道状に延びること、従って、前記側線が凸状に湾曲していることも可能であり、また、これは本発明によって提案される、
本発明によって提案される更に別の可能な方法は、前記移行部分が凹状に湾曲した側線を有することである。

特に、前記移行部分の側線を相異なる構成の諸部分で構成すること、すなわち、弾道状の部分、円錐状の部分および凹状の部分で構成することも可能である。

前記打ち抜き部分および／または押圧部分は、長手軸線に対してそれぞれ平面的に延びること、および、それぞれ傾斜して延びること、特に様々な角度で延びることが可能である。

しかし、前記端面は必ずしも平面的である必要はなく、他の形状を有してもよい。例えば、前記打ち抜き尖端の前端が追加的な切断エッジを有し、この切断エッジが前記前端全体にわたって延在し、前記端面を２つの部分に分割することが可能であり、また、これは本発明によって提案される。前記切断エッジは、前記周縁エッジの一部分から前記周縁エッジの対向部分へ延びており、従って、その両端において前記周縁エッジへ移行する。前記端面は、前記切断エッジの両側にそれぞれ平面的に形成しておくことも可能である。しかし、これは単に１つの可能な方法であるに過ぎない。

本発明では、この切断エッジを前記締結要素の長手軸線に対して垂直に延在させることが可能である。その際、前記開口部の形成は前記打ち抜き片の中央から始まる。

しかし、この切断エッジが、前記締結要素の長手軸線に対して斜めに延在することも可能であり、また、これは本発明によって提案される。

有用であるのは、本発明の更に別の特徴に従って、前記切断エッジが前記締結要素の中心軸線を通って延在する場合である。

本発明では、この切断エッジが直線状のエッジを形成することが実現可能である。

しかし、前記締結要素の側面図において、この切断エッジを湾曲させて形成しておくことも可能であり、また、これは本発明によって提案される。この場合も、前記締結要素の正面図において、前記切断エッジは直線状に延在していなければならない。

場合によって、特に直径が比較的大きい場合に、前記締結要素がこの種の切断エッジを複数有することも有用であり得る。

正面図で見たとき、前記周縁エッジは、閉じた線、好ましくは円環線に沿って延在する。

前記締結要素は、例えばガンリベットとして形成しておくことができる。しかしまた、前記締結要素はねじとして形成しておくことも可能であり、このねじは、ワークピースに鳩目構造の開口部が形成されるまでワークピースに打ち込むことができ、この開口部にねじ山を螺入することで、そこに相手ねじ山を成形することができる。

前記締結要素が周回状の溝を有することも考えられ、これらの溝はねじ山を形成しないが、固定の改善に貢献できる。

本発明のその他の特徴、詳細および利点については、本明細書の内容と関連付けて文言が作成されている請求項および要約、本発明の好ましい実施形態に関する以下の説明ならびに図面に基づいて明らかにする。

中空リベットの形態の締結要素を示す側面図である。 前記締結要素を別の方向から見た側面図である。 図２の実施形態に変更が加えられた締結要素の前端を示す。 更に変更が加えられた実施形態を示す、図３と同様の図である。 移行領域を有する締結要素を示す側面図である。 図５の締結要素を別の方向から見た側面図である。 図５および６の実施形態を示す斜視図である。 第３の実施形態を示す側面図である。 図８の実施形態を別の方向から見た側面図である。 図８および９の実施形態を示す斜視図である。

図１は、本発明によって提案される締結要素の例として、本体１を備えた中空リベットを示し、この本体の一端に頭部２が形成されている。前記頭部２は、径方向に前記本体１の円筒部分を越えて張り出している。その下面は当接肩部３を形成し、この当接肩部は、締結された状態においてワークピースの上面に当接する。前記締結要素は、ワークピースの方を向いた前端４の領域に端面５を有するが、この端面は、ここでは概略的にのみ示されている。

本発明が利用可能である締結要素の種類の第２の例は、ブレークステムリベットである。

本発明を実施できる締結要素の第３の例は、打ち抜きねじである。

前記締結要素の前端領域、すなわち、ねじ頭部２とは反対側の端部領域には、打ち抜き尖端９が形成されており、この打ち抜き尖端は、斜めに延びる端面５によって画定される。

前記端面５は平面的であり、中空リベットとして形成された締結要素の長手軸線に対して約４５°の角度で延びている。前記打ち抜き尖端９は、この実施形態の場合、前記中空リベットの本体１の円筒部分と同じ断面形状および同じ直径を有する。

前記打ち抜き尖端９において、前記締結要素頭部２の当接肩部３からの距離が最大である箇所が、尖端１２を形成する。図１から分かるように、周縁エッジ１１はこの箇所において当然湾曲しているが、しかし、尖端１２が形成されている。この尖端１２に隣接する打ち抜き尖端９の領域は、打ち抜き部分１３を形成する。前記打ち抜き尖端９がワークピースに入り込む際、前記周縁エッジ１１によって打ち抜き工程が実施される。

前記端面５において前記最尖端１２から最も離れている箇所に、前方へ突出する短い突起部１６が押圧部分として形成されている。この突起部１６は、リベットの頭部２から遠ざかるようにワークピースの方向へ向けられている。ワークピースの貫通時、打ち抜き片は、まずリベットの前記尖端１２で分離される。この打ち抜き片がほとんど完全に剪断分離される直前に、前記突起部１６はこの打ち抜き片に衝突する。この突起部のおかげで、完全に貫通する直前に前記打ち抜き片が完全にもぎ取られことなく、立ち起こされて側方に曲げられ、ワークピースの裏面方向へ折り返される。

図３は、図２と同様の図であるが、別の実施形態に係る締結要素の本体１の前部領域のみを示す。図１および図２の実施形態の場合、前記打ち抜き尖端９の前記押圧部分が、締結要素の頭部２から遠ざかる方向を向いた突起部１６によって形成されているが、図３の実施形態に見られる押圧部分２３は、長手軸線に対して垂直に延びる端面を有する。この実施形態の場合、打ち込み工程の終了近くにこの端面が同時に打ち抜き片に衝突する。またこれにより、前記打ち抜き片が分離されず、折り曲げられることが達成される。

図４は更に別の実施形態を示し、この実施形態の場合、前記押圧部分２３が有する端面が、前記打ち抜き部分１３の前記端面５と同じ方向に傾斜しているが、長手軸線に対して垂直に延びる横方向平面に明らかに一層接近するように整向されている。この端面２３がこの横方向平面と作る角度は、例えば約１０°である。

図１〜図４の実施形態の場合、前記打ち抜き尖端９が前記締結要素本体１の円筒形の延設部であるが、以下の図では、前記締結要素の本体１と前記打ち抜き尖端９との間に移行部分１０が配置された実施形態が示されている。この移行部分１０によって、前記打ち抜き尖端９は、その直径あるいはその断面サイズが、前記締結要素の本体１の直径よりも明らかに小さくなる。これにより、前記打ち抜き尖端９によって形成された穿孔を、前記締結要素本体の直径よりも小さくすることが実現できる。これによって、前記移行部分１０は打ち抜き形成された穿孔を拡張させることになり、このことが、前記穿孔の縁端領域に鳩目を形成させる。この鳩目の形成によって、金属薄板要素の縁端領域における前記締結要素の保持を改善することができる。

図５〜図７の実施形態の場合、前記打ち抜き尖端９の前部は、先述の図１および図２の実施形態の場合と同じ形状を有する。すなわち、前記打ち抜き部分の前端に平面的な斜めに延びる面５が形成されており、この面が周回状の打ち抜きエッジ１１を有する。頭部２の前記下面３の最も近くにある箇所１２に、既に述べた、前方を向いた短い突起部１６が形成されている。ここでも、前記端面５の平面は、長手軸線に対して約４５°の角度で延びている。

図７は、前記締結要素の前部領域のみを示す斜視図である。

これまで扱ってきた図では、前記端面５は平面として形成されている。しかし、この端面は、湾曲した面として形成しておくことも可能であろう。

締結要素の図８〜図１０に示された更に別の実施形態は、前記打ち抜き尖端の前端に２つの平らな端面１５が形成されている点で、図５〜図７の実施形態と異なっている。両端面とも長手軸線に対して約４５°の角度で延びており、これにより、この両端面は互いに対して約９０°の角度を形成する。これにより前記打ち抜き尖端の前端に形成された切断エッジ１４は、図示された例では長手軸線に対して垂直方向に延びている。前記切断エッジ１４の両側にある両端面１５は、互いに対称的に配置されている。この実施形態の場合、前記打ち抜き片は、まず中央が貫通され、その後、前記切断エッジ１４によって生成された分離線の両側において徐々に剪断分離される。これにより、最も好都合な場合、２つの打ち抜き片が生じ、次に、これらの打ち抜き片は、完全に貫通される直前に前記突起部１６によって方向が変えられる。

図８においてリベットの長手軸線に対して垂直に示された切断エッジ１４は、前記締結要素の長手軸線に対して斜めに延在することも可能であり、これにより、形成されるべき穿孔の縁端部から貫通を開始することができる。この切断エッジは、多かれ少なかれ凹状または凸状に湾曲させておくことも可能であろう。

既に言及したように、前記締結要素の本体１と前記打ち抜き尖端９、１９との間の前記移行部分１０は、前記打ち抜き尖端９、１９によって生成された穿孔の縁端部を変形することに用いられ、これにより、穿孔を拡大することができる。前記移行部分１０の形状は、図示されたこれらの実施例では、凸状の側部輪郭を有するように形成されている。その代わりに、前記移行部分を円錐状に形成しておくことも可能であり、これにより、その側部輪郭は直線状に延びる。

また、凹状の側部輪郭も有用である。

各々の場合の事情に応じて、これらの形状の組み合わせを利用することも可能である。

図５〜図１０に係る実施形態の打ち抜き尖端９の押圧部分は、図１および図２の実施形態の押圧部分に等しい。これらの実施形態の場合にも、前記押圧部分は、図３および図４の実施形態の場合と同じ形状および配置を有すること可能であろう。しかし、これは具体的に図示されてはいない。

１ 本体
２ 頭部
３ 当接肩部、下面
４ 前端
５ 端面
９ 打ち抜き尖端
１０ 移行部分
１１ 周縁エッジ、打ち抜きエッジ
１２ 尖端
１３ 打ち抜き部分
１４ 切断エッジ
１５ 端面
１６ 突起部
１９ 打ち抜き尖端
２３ 押圧部分、端面

Claims (14)

1. 打ち込むための締結要素であって、
   １．１ 前記締結要素が締結要素本体（１）を具備し、この締結要素本体が、
   １．２ 当接肩部（３）を自らの下面に備えた頭部（２）を有し、かつ、
   １．３ 前記締結要素が、前記締結要素の前端を形成する打ち抜き尖端（９）を具備し、この打ち抜き尖端が、
   １．４ 周縁エッジ（１１）によって画定された端面（５）を有し、この端面が、
   １．５ 最初にワークピースに衝突する打ち抜き部分と、
   １．６ 最後に前記ワークピースに衝突する押圧部分とを有する、
   締結要素。
2. 前記打ち抜き尖端（９）がシリンダ状の外輪郭、特に円柱状の外輪郭を有する、請求項１に記載の締結要素。
3. 前記周縁エッジ（１１）が前記端面（５）と前記締結要素のシリンダ状の外輪郭との間の切断線によって、好ましくは前記打ち抜き尖端（９）のシリンダ状の外輪郭によって形成される、請求項１または２に記載の締結要素。
4. ４．１ 前記打ち抜き尖端（９）と前記締結要素本体（１）との間に配置された移行部分（１０）を具備し、
   ４．２ 前記打ち抜き尖端（９）の断面が前記締結要素本体（１）の断面よりも小さい、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の締結要素。
5. 前記移行部分（１０）が少なくとも部分的に円錐状または凹状に延びている、請求項４に記載の締結要素。
6. 前記移行部分（１０）が少なくとも部分的に弾道状に形成されている、請求項４または５に記載の締結要素。
7. 前記端面（５）の前記打ち抜き部分および／または前記押圧部分がそれぞれ平面的に形成されており、かつ、それぞれ前記締結要素の長手軸線に対して斜めに、特に様々な角度で延びている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の締結要素。
8. 前記端面（１５）を分割し、両端部において前記周縁エッジ（１１）へ移行する少なくとも１つの切断エッジ（１４）を具備する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の締結要素。
9. 前記切断エッジ（１４）が前記締結要素の長手軸線に対して垂直にまたは斜めに延びている、請求項８に記載の締結要素。
10. 前記切断エッジ（１４）が直線状にまたは湾曲して形成されている、請求項８または９に記載の締結要素。
11. 前記切断エッジ（１４）が前記締結要素の中心軸線を通って延びている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の締結要素。
12. 前記周縁エッジ（１１）が、正面図で見たとき、閉じた円環線に沿って延びている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の締結要素。
13. 前記締結要素本体がねじとして形成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の締結要素。
14. 前記締結要素本体がリベット本体として形成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の締結要素。

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