JP2014121710A - Rivet and rivet joint structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1部材と、該第1部材と異種金属からなる第2部材とを連結するために用いられるリベット及びリベット接合構造に関する。 The present invention relates to a rivet and a rivet joining structure used for connecting a first member and a first member and a second member made of a different metal.
従来、自動車の車体は、高張力鋼板などの鉄鋼材料によって形成されるのが主流である。また、軽量化を目的として車体の一部、例えば、ルーフパネルやフードパネルをアルミニウム合金などの軽合金によって形成する場合がある。このような場合、鉄鋼材料からなるフレームと、軽合金からなるパネルとの異種金属材同士を接合する必要がある。 Conventionally, the body of an automobile is mainly formed of a steel material such as a high-tensile steel plate. Further, in order to reduce the weight, a part of the vehicle body, for example, a roof panel or a hood panel may be formed of a light alloy such as an aluminum alloy. In such a case, it is necessary to join dissimilar metal materials of a frame made of a steel material and a panel made of a light alloy.
異種金属材同士を接合する構造としては、例えば、特許文献1に示された鋼材と軽合金材とをリベットを用いて接合する構造がある。リベットは、鉄系材料からなり、略円筒状の軸部と、軸部の一端に配された円板状の頭部とを有している。軸部は、頭部と隣接する基端部と、基端部側と反対側に配され基端部の外径よりも大きい外径をなす先端部とを有している。また、頭部の裏面には、軸部における基端部との境界に沿うように円環状の凹溝部が形成されている。
As a structure for joining dissimilar metal materials, for example, there is a structure in which a steel material and a light alloy material disclosed in
特許文献1のリベットは、その軸部をパンチとして利用して、軽合金材に貫通孔を形成している。また、貫通孔に軸部を挿通配置した状態で、上型と下型との間にリベットと軽合金材とを挟み込んで、リベットを軽合金材にかしめ固定している。このとき、下型の凸部によって押圧することによって、頭部の凹溝部の内側へ、軽合金材における貫通孔周辺の材料部分を流入させている。
そして、軽合金材にかしめ固定されたリベットと鋼材とをスポット溶接することによって、リベットを介して鋼材と軽合金材とを連結している。
The rivet of
Then, the steel material and the light alloy material are connected via the rivet by spot welding the rivet and the steel material fixed by caulking to the light alloy material.
しかしながら、特許文献1の接合構造には以下の課題がある。
上記接続構造においては、リベットの軸部によって軽合金材に形成される貫通穴の内径は、軸部における先端部の外径と対応しているため、軸部における基端部の外径に比べて大きい。そして、リベットのかしめ固定を行う際には、凸部を有する下型を用いて、軸部の基端部と軸部の凹溝部とへ、軽合金材の材料部分を流入させる必要がある。したがって、リベットのかしめ固定を行うための下型の構造が複雑となり、容易にかしめ固定することができない。
However, the joint structure of
In the above connection structure, the inner diameter of the through hole formed in the light alloy material by the shaft portion of the rivet corresponds to the outer diameter of the distal end portion in the shaft portion, and therefore compared with the outer diameter of the proximal end portion in the shaft portion. Big. When the rivet is caulked and fixed, it is necessary to flow the material portion of the light alloy material into the base end portion of the shaft portion and the groove portion of the shaft portion using a lower mold having a convex portion. Therefore, the structure of the lower mold for performing caulking and fixing of rivets becomes complicated and cannot be caulked and fixed easily.
また、リベットの軸部をパンチとして利用して軽合金材に貫通穴を形成するためリベットの頭部は、加圧力に耐える強度を備える必要がある。さらに、リベットにおける頭部の裏面に凹溝部が形成されているため、頭部の強度を確保するためにその厚さが大きくなる。そのため、軽合金材の表面から頭部が大きく突出してしまう。 Further, since the through hole is formed in the light alloy material by using the shaft portion of the rivet as a punch, the rivet head needs to have a strength that can withstand the applied pressure. Furthermore, since the recessed groove part is formed in the back surface of the head in a rivet, the thickness becomes large in order to ensure the strength of the head. For this reason, the head part protrudes greatly from the surface of the light alloy material.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、頭部の突出量を低減すると共に、容易にかしめ固定可能なリベット及びリベット接続構造を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a rivet and a rivet connection structure that can be easily caulked and fixed while reducing the protrusion amount of the head.
本発明の一態様は、第1部材と、該第1部材とは異種金属からなる第2部材とを連結するために用いられるリベットであって、
上記第1部材と溶接可能で、かつ上記第2部材よりも硬度が大きい材料からなり、
上記第2部材に貫通形成された下穴に挿通配置され、上記第1部材に溶接される軸部と、該軸部の一端に配され、上記第1部材との間に上記第2部材を挟み込む頭部とを有しており、
上記軸部は、上記下穴の内径よりも小さい先端部と、上記下穴の内径よりも大きい基端部と、該基端部と上記先端部との間に該先端部よりも縮径して形成された縮径部とを有していることを特徴とするリベットにある(請求項1)。
One aspect of the present invention is a rivet used to connect a first member and a second member made of a metal different from the first member,
It is made of a material that can be welded to the first member and has a hardness higher than that of the second member.
A shaft portion that is inserted through a pilot hole that is formed through the second member and is welded to the first member, and is disposed at one end of the shaft portion, and the second member is disposed between the first member and the first member. With a sandwiched head,
The shaft portion has a distal end portion smaller than the inner diameter of the pilot hole, a proximal end portion larger than the inner diameter of the pilot hole, and a diameter smaller than the distal end portion between the proximal end portion and the distal end portion. The rivet is characterized in that it has a reduced diameter portion formed by the above method (claim 1).
本発明の他の態様は、上記リベットを上記第2部材にかしめ固定すると共に上記リベットの上記軸部と上記第1部材とを溶接することにより、上記第1部材と上記第2部材とを連結するリベット接合構造であって、
上記第2部材における上記下穴の縁部は、上記基端部に対向する材料部分が該基端部によって潰されると共に、上記縮径部に対向する部分が膨らんで、上記軸部に密着していることを特徴とするリベット接合構造にある(請求項4)。
According to another aspect of the present invention, the first member and the second member are connected by caulking and fixing the rivet to the second member and welding the shaft portion of the rivet and the first member. A rivet joint structure,
The edge portion of the pilot hole in the second member is crushed by the base end portion of the material portion facing the base end portion, and the portion facing the reduced diameter portion swells to closely contact the shaft portion. It is in the rivet joining structure characterized by the above-mentioned (Claim 4).
上記リベット及び上記リベット接合構造においては、上記リベットの軸部が、上記先端部、基端部及び縮径部を有していることにより、次の優れた作用効果を得ることができる。
すなわち、上記リベットの軸部を上記下穴に挿通配置して、上記リベットを軸方向に加圧することにより、上記基端部によって押圧された上記第2部材の材料部分が潰される。そして、この材料部分が潰される際に上記第2部材に生じる余肉は、上記縮径部と上記下穴の内周面との間に形成された空間へと流動する。これにより、上記縮径部と対向する上記第2部材の材料部分が上記軸部側へと膨らみ、上記リベットを上記下穴にかしめ固定することができる。このように、上記リベットの加圧方向と上記第2部材における余肉の流動方向とを同一方向とすることにより、余肉の流動性を向上させることができる。それゆえ、上記第2部材に上記リベットを容易にかしめ固定できる。
In the rivet and the rivet joint structure, the shaft portion of the rivet has the distal end portion, the proximal end portion, and the reduced diameter portion, whereby the following excellent operational effects can be obtained.
That is, the material portion of the second member pressed by the base end portion is crushed by inserting and arranging the shaft portion of the rivet into the pilot hole and pressurizing the rivet in the axial direction. And when this material part is crushed, the surplus thickness generated in the second member flows into a space formed between the reduced diameter portion and the inner peripheral surface of the pilot hole. Thereby, the material portion of the second member facing the reduced diameter portion swells toward the shaft portion, and the rivet can be caulked and fixed to the prepared hole. Thus, the fluidity of the surplus can be improved by making the pressing direction of the rivet and the flow direction of the surplus in the second member the same direction. Therefore, the rivet can be easily caulked and fixed to the second member.
また、上記リベットをパンチとして用いず、上記第2部材に予め形成された上記下穴に上記リベットの軸部をかしめ固定する。また、上記リベットにおける上記頭部の裏面に凹溝部を形成する必要がない。したがって、上記リベットにおける上記頭部の強度を確保するために、その突出量を大きくする必要がなく、上記頭部の突出量を低減することができる。 Further, the rivet shaft portion is caulked and fixed in the prepared hole formed in advance in the second member without using the rivet as a punch. Moreover, it is not necessary to form a concave groove part in the back surface of the said head in the said rivet. Therefore, in order to ensure the strength of the head in the rivet, it is not necessary to increase the protruding amount, and the protruding amount of the head can be reduced.
また、上記リベットの硬度は、上記第2部材の硬度よりも大きく設定してある。そのため、上記リベットの変形を防止し、上記第2部材を容易かつ確実に変形させることができる。 Moreover, the hardness of the rivet is set larger than the hardness of the second member. Therefore, deformation of the rivet can be prevented, and the second member can be easily and reliably deformed.
以上のごとく、上記リベット及び上記リベット接続構造によれば、頭部の突出量を低減すると共に、容易にかしめ固定することができる。 As described above, according to the rivet and the rivet connection structure, it is possible to reduce the amount of protrusion of the head and to easily fix it by caulking.
上記リベットにおいて、上記軸部は、上記先端部から上記縮径部を経由して上記基端部までの外径が、曲面状に変化して形成されていてもよい(請求項2)。この場合には、上記第2部材における余肉の流動をスムースに行うことができる。また、上記基端部によって押圧された上記第2部材の材料部分と、上記縮径部に対向して膨らむ材料部分とを上記軸部の外周面に容易に密着させることができる。それゆえ、上記第2部材に対して、上記リベットを、より強固にかしめ固定することができる。 In the rivet, the shaft portion may be formed such that an outer diameter from the distal end portion to the base end portion via the reduced diameter portion is changed into a curved surface shape. In this case, the surplus flow in the second member can be smoothly performed. In addition, the material portion of the second member pressed by the base end portion and the material portion that swells in opposition to the reduced diameter portion can be easily adhered to the outer peripheral surface of the shaft portion. Therefore, the rivet can be more firmly caulked and fixed to the second member.
また、上記軸部は、上記先端部と同じ外径で垂直に形成される仮想軸部に対して、該仮想軸部よりも縮径した部分の体積と、上記仮想軸部よりも拡径した部分の体積とが略同一になるよう形成されていてもよい(請求項3)。この場合には、上記基端部に対向する材料部分における変形量と、上記縮径部と対向する材料部分における変形量とを略同一とすることができる。これにより、上記第2部材における余肉の移動をスムースに行うと共に、上記縮径部と対向する上記材料部分を上記軸部の外周面に確実に密着させることができる。それゆえ、上記リベットと上記第2部材とを、より強固にかしめ固定することができる。 In addition, the shaft portion has a volume that is smaller than the virtual shaft portion and a diameter that is larger than the virtual shaft portion, with respect to a virtual shaft portion that is vertically formed with the same outer diameter as the tip portion. It may be formed so that the volume of the portion is substantially the same (claim 3). In this case, the deformation amount in the material portion facing the base end portion and the deformation amount in the material portion facing the reduced diameter portion can be made substantially the same. Thereby, while the surplus movement in the said 2nd member can be performed smoothly, the said material part facing the said reduced diameter part can be firmly stuck to the outer peripheral surface of the said axial part. Therefore, the rivet and the second member can be caulked and fixed more firmly.
(実施例1)
リベット及びリベット接続構造にかかる実施例について、図1〜図6を参照して説明する。
図6に示すごとく、リベット1は、第1部材2と、第1部材2とは異種金属からなる第2部材3とを連結するために用いられる。
Example 1
An embodiment relating to a rivet and a rivet connection structure will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, the
図1及び図5に示すごとく、リベット1は、第1部材2と溶接可能で、かつ第2部材3よりも硬度が大きい材料からなる。また、リベット1は、第2部材3に貫通形成された下穴31に挿通配置され、第1部材2と溶接される軸部12と、軸部12の一端に配され、第1部材2(図6)との間に第2部材3を挟み込む頭部11とを有している。
軸部12は、下穴31の内径よりも小さい先端部13と、下穴31の内径よりも大きい基端部15と、基端部15と先端部13との間に先端部13よりも縮径して形成された縮径部14とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
The
以下、さらに詳細に説明する。
図6に示すごとく、本例は、スポット溶接を行うことで、リベット1を第1部材2に接合し、鉄鋼材料からなる第1部材2と、軽合金材料からなる第2部材3とを、連結するリベット接合構造100に関するものである。
第1部材2は、鉄系材料であるSS材からなり、平板状をなしている。
This will be described in more detail below.
As shown in FIG. 6, in this example, spot welding is performed to join the
The
図4及び図5に示すごとく、第2部材3は、アルミニウム合金の平板からなり、貫通形成された下穴31を有している。下穴31は、円形状をなしており、その内径は、軸部12における先端部13の外径よりも若干大きく、基端部15の最大外径よりも小さく設定してある。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図1及び図4に示すごとく、第2部材3の下穴31にかしめ固定されるリベット1は、鉄系材料であるSS材からなり、下穴31に挿通配置される軸部12と、軸部12の一端に配された頭部11とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図1及び図2に示すごとく、頭部11は、略円板状をなしており、その上面における外周縁全周には面取りが施されている。本例において、頭部11における厚さt(軸方向寸法)は、0.4mmとした。尚、頭部11の厚さtは、t≦0.5mmの関係を有していることが好ましい。この場合には、頭部11の強度を確保しながら、頭部11の突出量を小さくすることができる。また、第1部材2と第2部材3との間、または、リベット1と第2部材との間へ水分等が流入することを防止するために、シール材を塗布する場合がある。このとき、頭部11の突出量が小さいとシール材が頭部11を覆うように配されるため、確実にシールすることができる。
厚さtが上記の範囲外にあった場合にも、上述の効果は得られるが、上記範囲内とすることがより効果的である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Even when the thickness t is out of the above range, the above-described effect can be obtained, but it is more effective to make it within the above range.
図1及び図2に示すごとく軸部12は、略円筒状をなしており、下穴31の内径よりも小さい先端部13と、下穴31の内径よりも大きい基端部15と、基端部15と先端部13との間に先端部13よりも縮径して形成された縮径部14とを有している。軸部12は、先端部13から縮径部14を経由して基端部15までの外径が、滑らかな曲面状に形成されている。尚、軸部12における、先端部13の端部と基端部15の端部との間の軸方向長さLは、第2部材3の板厚t2と略同一としてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図2に示すごとく、先端部13における端面には、軸方向において先端側に突出した略円錐状の突起部16が形成されている。これにより、スポット溶接の電流を、突起部16に集中させることができ、リベット1と第1部材2とを容易かつ確実に接合することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a substantially
図3に示すごとく、軸部12は、先端部13と同じ外径で垂直に形成される仮想軸部120に対して、仮想軸部120よりも縮径した部分の体積V1と、仮想軸部120よりも拡径した部分の体積V2とが略同一になるよう形成されている。
As shown in FIG. 3, the
上記のように形成されたリベット1は、図4及び図5に示すごとく、第2部材3にかしめ固定される。
まず、リベット1の軸部12を下穴31に挿通配置する。このとき、下穴31の縁部にリベット1の基端部15が当接する。図5に示すごとく、さらに、加圧しながらリベット1を軸方向の先端側に移動させることで、基端部15に対向する材料部分P1が基端部15によって潰される。これと共に、第2部材3において、材料部分P1を潰されて生じた余肉は、縮径部14に対向する部分へと移動し、下穴31の内周面の材料部分P2を軸部12側に膨らませる。これにより、下穴31の内周が軸部12に密着し、リベット1と第2部材3とをかしめ固定することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
First, the
図6に示すごとく、リベット1がかしめ固定された第2部材3に対して、リベット1の先端側に第1部材2を配する。この状態でリベット1の頭部11と、リベット1の先端部13と対向する第1部材2の裏面側とにそれぞれ図示しない電極を配する。そして、各電極を加圧しながら通電させることで、リベット1と第1部材2との当接部位を溶融凝固させたナゲット121が形成され、リベット1と第1部材2とがスポット溶接される。これにより、リベット1の頭部11と第1部材2との間に第2部材3が挟持され、第1部材2と第2部材3とが接合される。
As shown in FIG. 6, the
このように、リベット1の加圧方向と第2部材3における余肉の流動方向とを同一方向とすることにより、余肉の流動性を向上させることができる。それゆえ、第2部材3にリベット1を容易にかしめ固定できる。
Thus, the fluidity | liquidity of surplus can be improved by making the pressurization direction of the
また、リベット1の硬度は、第2部材3の硬度よりも大きく設定してある。そのため、リベット1の変形を防止し、第2部材3を容易かつ確実に変形させることができる。
Further, the hardness of the
また、リベット1をパンチとして用いず、第2部材3に予め形成された下穴31にリベット1の軸部12をかしめ固定する。また、リベット1における頭部11の裏面に凹溝部を形成する必要がない。したがって、リベット1における頭部11の強度を確保するために、その突出量を大きくする必要がなく、頭部11の突出量を低減することができる。
Further, the
また、軸部12は、先端部13から縮径部14を経由して基端部15までの外径が、曲面状に変化して形成されている。そのため、第2部材3における余肉の流動をスムースに行うことができる。また、基端部15によって押圧された第2部材3の材料部分P1と、縮径部14に対向して膨らむ材料部分P2とを軸部12の外周面に容易に密着させることができる。それゆえ、第2部材3に対して、リベット1を、より強固にかしめ固定することができる。
Further, the
また、軸部12は、先端部13と同じ外径で垂直に形成される仮想軸部120に対して、仮想軸部120よりも縮径した部分の体積V1と、仮想軸部120よりも拡径した部分の体積V2とが略同一になるよう形成されている。そのため、基端部15に対向する材料部分P1における変形量と、縮径部14と対向する材料部分P2における変形量とを略同一とすることができる。これにより、第2部材3における余肉の移動をスムースに行うと共に、縮径部14と対向する材料部分P2を軸部12の外周面に確実に密着させることができる。それゆえ、リベット1と第2部材3とを、より強固にかしめ固定することができる。
In addition, the
以上のごとく、本例のリベット1及びリベット接合構造100によれば、頭部11の突出量を低減すると共に、容易にかしめ固定をすることができる。
As described above, according to the
尚、本例においては、リベット1と第1部材2とを同一の材料としたが、これに限るものではなく、互いに溶接可能な材料であればリベット1と第1部材2とが異種材料であってもよい。
In this example, the
1 リベット
100 リベット接合構造
11 頭部
12 軸部
13 先端部
14 縮径部
15 基端部
16 突起部
120 仮想軸部
2 第1部材
3 第2部材
31 下穴
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記第1部材と溶接可能で、かつ上記第2部材よりも硬度が大きい材料からなり、
上記第2部材に貫通形成された下穴に挿通配置され、上記第1部材に溶接される軸部と、該軸部の一端に配され、上記第1部材との間に上記第2部材を挟み込む頭部とを有しており、
上記軸部は、上記下穴の内径よりも小さい先端部と、上記下穴の内径よりも大きい基端部と、該基端部と上記先端部との間に該先端部よりも縮径して形成された縮径部とを有していることを特徴とするリベット。 The first member and the first member are rivets used to connect the second member made of a dissimilar metal,
It is made of a material that can be welded to the first member and has a hardness higher than that of the second member.
The shaft member is inserted and arranged in a pilot hole formed through the second member, and is welded to the first member. The shaft member is disposed at one end of the shaft portion, and the second member is interposed between the first member and the shaft member. With a sandwiched head,
The shaft portion has a distal end portion smaller than the inner diameter of the pilot hole, a proximal end portion larger than the inner diameter of the pilot hole, and a diameter smaller than the distal end portion between the proximal end portion and the distal end portion. And a rivet characterized by having a reduced diameter portion formed.
上記第2部材における上記下穴の縁部は、上記基端部に対向する材料部分が該基端部によって潰されると共に、上記縮径部に対向する部分が膨らんで、上記軸部に密着していることを特徴とするリベット接合構造。 The rivet according to any one of claims 1 to 3 is caulked and fixed to the second member, and the shaft portion of the rivet and the first member are welded, whereby the first member and the second member are welded. A rivet joint structure for connecting members,
The edge portion of the pilot hole in the second member is crushed by the base end portion of the material portion facing the base end portion, and the portion facing the reduced diameter portion swells to closely contact the shaft portion. A rivet joint structure characterized by that.
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