JP2018176234A - Rivet joining mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルフピアスリベットにより複数の被接合部材同士を接合する際に用いられるリベット接合用金型に関する。 The present invention relates to a rivet joining mold used when joining a plurality of members to be joined by self-piercing rivets.
従来より、複数の被接合部材を接合するためにセルフピアスリベットが用いられることがあり、該セルフピアスリベットによる接合の際にはリベット接合用金型が用いられている。 Conventionally, a self-piercing rivet is sometimes used to join a plurality of members to be joined, and a rivet joining mold is used for joining with the self-piercing rivet.
特許文献1に記載のリベット接合用金型では、セルフピアスリベットによる接合の際に、複数の被接合部材のうち金型に最も近い被接合部材である金型側被接合部材と当接する基部本体を備え、該基部本体には、セルフピアスリベットが打ち込まれることによる金型側被接合部材の膨出変形を許容する凹部(キャビティ)が形成され、該凹部の底面部における中央領域に環状の隆起部が設けられている。
In the rivet joining mold described in
また、特許文献1に記載のリベット接合用金型では、セルフピアスリベットが打ち込まれる際に、金型側被接合部材が、上記隆起部よりも径方向の内側から該径方向の外側に向かって流出するのを該隆起部によって抑制している。
Further, in the rivet joining mold described in
ところで、セルフピアスリベットによる複数の被接合部材同士の接合を行う場合には、該複数の被接合部材における、セルフピアスリベットが打ち込まれる部分において、該セルフピアスリベットの上記打ち込み側とは反対側にリベット接合用金型を配置して、セルフピアスリベットを、リベット接合用金型に向かって、複数の被接合部材に打ち込む。 By the way, when joining a plurality of members to be joined by self-piercing rivets, in the portion where the self-piercing rivet is driven in the plurality of members to be joined, the self-piercing rivet is opposite to the driving side. The rivet joining mold is arranged, and the self-piercing rivet is driven into a plurality of members to be joined toward the rivet joining mold.
リベット接合用金型には、一般に、セルフピアスリベットが打ち込まれることによる、複数の被接合部材のうちリベット接合用金型に最も近い被接合部材(以下、金型側被接合部材という)の膨出変形を許容するべく凹んだキャビティが設けられているため、セルフピアスリベットが複数の被接合部材に打ち込まれると、上記金型側被接合部材はキャビティ内に向かって膨出変形する。そして、セルフピアスリベットの脚部が、上記金型側被接合部材以外の被接合部材を貫通するとともに、該金型側被接合部材に食い込むことで、上記複数の被接合部材が接合される。また、セルフピアスリベットの脚部が上記金型側被接合部材に食い込む際に、該脚部が拡径するように変形することで、上記複数の被接合部材が強固に接合される。 In general, a self-piercing rivet is driven into a rivet-bonding die, and a swelled member to be bonded closest to the rivet-bonding die among a plurality of members to be bonded (hereinafter referred to as a mold-side bonded member). Since the cavity recessed so as to allow the deformation is provided, when the self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be bonded, the mold side bonded member bulges and deforms into the cavity. Then, the legs of the self-piercing rivet penetrate the member to be joined other than the mold side joined member, and the plurality of members to be joined are joined by biting into the mold side joined member. Moreover, when the leg part of the self-piercing rivet bites into the mold side member to be joined, the leg part is deformed so as to expand its diameter, whereby the plurality of members to be joined are firmly joined.
しかしながら、本願発明者らの検討によれば、セルフピアスリベットによって複数の被接合部材を接合するために、セルフピアスリベットを複数の被接合部材に打ち込んだ際に、上記金型側被接合部材にひび割れが生じることがあることが分かった。 However, according to the study by the inventors of the present application, in order to join a plurality of members to be joined by self-piercing rivets, when the self-piercing rivets are driven into the plurality of members to be joined, It has been found that cracks may occur.
また、本願発明者らがさらに検討を進めたところ、上記金型側被接合部材のひび割れは、上記金型側被接合部材におけるセルフピアスリベットの脚部に対応する部分(以下、脚部対応部という)が、キャビティ内で該キャビティの径方向の外側に向かって伸び変形しようとする際に、リベット接合用金型、具体的には、リベット接合用金型におけるキャビティを構成する部分によって該伸び変形が抑えられて、上記金型側被接合部材の脚部対応部に、セルフピアスリベットからの打ち込み荷重とキャビティを構成する側壁からの反発荷重との両方が入力されてしまうことが原因であることが分かった。 Further, when the inventors of the present application have further studied, the cracks in the mold-side bonded member are portions corresponding to the legs of the self-piercing rivet in the mold-side bonded member (hereinafter referred to as leg corresponding portions). However, when trying to stretch and deform in the cavity toward the outside in the radial direction of the cavity, the elongation is caused by the rivet bonding mold, specifically, the portion constituting the cavity in the rivet bonding mold. This is because the deformation is suppressed, and both the driving load from the self-piercing rivet and the repulsive load from the side wall constituting the cavity are input to the leg corresponding portion of the mold side bonded member. I understood that.
特許文献1では、環状の隆起部によって、セルフピアスリベットを打ち込む際の金型側被接合部材の流出を抑制している。しかし、特許文献1のリベット接合用金型では、環状の隆起部によって、上記金型側被接合部材の脚部対応部の変形が拘束されて、環状の隆起部から上記金型側被接合部材の脚部対応部に反発荷重が入力される結果、該金型側被接合部材にひび割れが生じるおそれがある。
In
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セルフピアスリベットにより複数の被接合部材同士を接合する場合に、複数の被接合部材のうちリベット接合用金型に最も近い被接合部材である金型側被接合部材の変形が拘束されるのを出来る限り抑制して、該金型側被接合部材にひび割れが生じるのを抑制することができるリベット接合用金型を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a rivet bonding gold among a plurality of members to be bonded when bonding a plurality of members to be bonded by self-piercing rivets. For rivet bonding, which can suppress the deformation of the mold side bonded member that is the closest bonded member to the mold as much as possible, and can prevent the mold side bonded member from cracking. To provide molds.
上記課題を解決するために、本発明は、複数の被接合部材を重ね合わせた状態で、略円筒状の脚部を有するセルフピアスリベットにより該複数の被接合部材同士を接合する際に、該複数の被接合部材における、上記セルフピアスリベットが打ち込まれる部分において、上記セルフピアスリベットの上記打ち込み側とは反対側に配置されるリベット接合用金型を対象として、軸方向の一側の端面が上記金型に最も近い上記被接合部材である金型側被接合部材に当接される柱状の金型本体部を備え、上記金型本体部は、上記軸方向の上記一側の端面の外周縁部を除く部分に、上記セルフピアスリベットの打ち込みによる上記金型側被接合部材の上記軸方向の他側への膨出変形を許容すべく、上記端面から上記軸方向の上記他側に向かって凹んだ、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティを有し、上記キャビティは、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティ底面と、平面部を有するキャビティ側面とにより構成され、上記キャビティ底面には、上記セルフピアスリベットの脚部の内径と外径との平均の径を有しかつ上記キャビティ底面と同心の仮想円上に、上記軸方向の上記一側に突出した突出部が形成され、上記突出部は、上記仮想円上に連続して延びるように1つ設けられているか、又は、上記仮想円上に断続的に複数設けられており、上記突出部が1つである場合の当該突出部の突出先端面及び上記突出部が複数である場合の各突出部の突出先端面は、上記軸方向と略直交する方向に広がりかつ径方向に所定の幅を有する平面とされており、上記突出先端面の上記径方向の上記所定の幅は、上記キャビティ底面の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で上記金型本体部を切断した断面において、上記径方向の両側に位置する2つの上記キャビティ側面の平面部に沿って上記軸方向の上記一側に向かってそれぞれ延ばした2本の直線と、上記金型本体部の上記軸方向の上記一側の端面に沿って上記径方向に延ばした直線との2つの交点の間の長さで定義された、上記キャビティの開口端における直径に対して、10%以上の長さに設定され、上記キャビティの最も深い位置からの上記突出部の高さは、上記キャビティの最も深い位置における該キャビティの深さに対して30%よりも大きい高さに設定されている、という構成とした。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method for joining a plurality of members to be joined by a self-piercing rivet having a substantially cylindrical leg in a state where the plurality of members to be joined are overlapped. In a portion where the self-piercing rivet is driven in a plurality of members to be joined, an end face on one side in the axial direction is intended for a rivet-joining mold disposed on the side opposite to the driving side of the self-piercing rivet. A columnar mold main body that is in contact with a mold-side bonded member that is the member to be bonded closest to the mold; and the mold main body is located outside the end surface on the one side in the axial direction. From the end face to the other side in the axial direction, in order to allow bulging deformation of the mold side joined member to the other side in the axial direction due to the driving of the self-piercing rivet in a portion excluding the peripheral portion. Indented, The cavity has a circular shape when viewed from the axial direction, and the cavity includes a circular cavity bottom surface when viewed from the axial direction and a cavity side surface having a flat portion. A projecting portion projecting to the one side in the axial direction is formed on a virtual circle having an average diameter of the inner diameter and the outer diameter of the legs of the self-piercing rivet and concentric with the bottom surface of the cavity. One part is provided so as to continuously extend on the virtual circle, or a plurality of parts are provided intermittently on the virtual circle, and the protrusion is provided when the number of the protrusions is one. In the case where there are a plurality of protruding tip surfaces and a plurality of protruding portions, the protruding tip surface of each protruding portion is a flat surface extending in a direction substantially orthogonal to the axial direction and having a predetermined width in the radial direction. The radial direction of the tip surface The predetermined width is along the plane portions of the two side surfaces of the cavity located on both sides in the radial direction in a cross section obtained by cutting the mold main body by a plane passing through the center of the cavity bottom surface and extending in the axial direction. And two intersections of two straight lines extending toward the one side in the axial direction and a straight line extending in the radial direction along the end surface on the one side in the axial direction of the mold main body. The height of the protrusion from the deepest position of the cavity is set to a length of 10% or more with respect to the diameter at the open end of the cavity defined by the length between The height is set to be higher than 30% with respect to the depth of the cavity at the deepest position.
この構成によると、セルフピアスリベットにより複数の被接合部材同士を接合する場合に、金型側被接合部材にひび割れが生じるのを抑制することができる。 According to this configuration, when a plurality of members to be joined are joined by self-piercing rivets, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the mold side joined members.
具体的には、金型本体部には、金型側被接合部材の軸方向の他側への膨出変形を許容すべく凹んだキャビティが設けられているため、上記複数の被接合部材を重ね合わせた状態で、セルフピアスリベットを、リベット接合用金型に向かって上記複数の被接合部材に打ち込むと、複数の被接合部材は、金型本体部のキャビティ内に向かって膨出するように変形する。このとき、金型側被接合部材における、セルフリアスリベットの脚部に対応する部分(以下、脚部対応部という)は、キャビティ底面の径方向の外側に伸び変形される。また、金型側被接合部材における、上記脚部よりも上記径方向の内側の部分(以下、内側変形部という)も、上記脚部対応部と同様に、上記径方向の外側に伸び変形される。一方で、金型側被接合部材における、上記脚部よりも上記径方向の外側でかつキャビティ側面と金型本体部の上記軸方向の上記一側の端面との境界部分よりも上記径方向の内側の部分(以下、外側変形部という)は、上記軸方向の上記他側に向かって曲げ変形される。 Specifically, the mold main body portion is provided with a cavity that is recessed to allow bulging deformation to the other side in the axial direction of the mold-side bonded member. When the self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be bonded toward the rivet bonding mold in the overlapped state, the plurality of members to be bonded bulge out into the cavity of the mold body. Transforms into At this time, a portion (hereinafter referred to as a leg portion corresponding portion) corresponding to the leg portion of the self-reliable rivet in the mold side bonded member is extended and deformed radially outward of the cavity bottom surface. Further, in the mold side bonded member, a portion on the inner side in the radial direction from the leg portion (hereinafter referred to as an inner deformed portion) is also extended and deformed outward in the radial direction in the same manner as the leg portion corresponding portion. The On the other hand, in the mold side bonded member, the radial direction is more outward than the leg part and the radial side than the boundary part between the cavity side surface and the one end face in the axial direction of the mold main body part. An inner portion (hereinafter referred to as an outer deformation portion) is bent and deformed toward the other side in the axial direction.
また、キャビティ底面には、セルフピアスリベットの脚部の内径と外径との平均の径を有しかつキャビティ底面と同心の仮想円上に突出部が形成されているため、金型側被接合部材の脚部対応部は、キャビティ底面の突出部における突出先端面と当接する。一方で、上記脚部対応部が上記突出先端面と当接し始めた時には、金型側被接合部材の内側変形部及び外側変形部は、まだ、キャビティ底面及びキャビティ側面と当接していない状態となる。つまり、キャビティ底面における突出部よりも上記径方向の内側及び外側の部分並びにキャビティ側面と、金型側被接合部材との間に隙間が形成される。 In addition, the bottom of the cavity has an average diameter of the inner and outer diameters of the legs of the self-piercing rivet, and a protrusion is formed on a virtual circle concentric with the bottom of the cavity. The leg-corresponding portion of the member abuts on the protruding tip surface of the protruding portion on the bottom surface of the cavity. On the other hand, when the leg corresponding portion starts to contact the protruding tip surface, the inner deformed portion and the outer deformed portion of the mold side bonded member are not yet in contact with the cavity bottom surface and the cavity side surface. Become. That is, a gap is formed between the inner and outer portions in the radial direction and the side surface of the cavity with respect to the protrusion on the bottom surface of the cavity, and the mold side bonded member.
上記の状態から、セルフピアスリベットをさらにリベット接合用金型に向かって打ち込むと、金型側被接合部材は、さらにキャビティ内に向かって膨出するように変形する。このとき、金型側被接合部材の脚部対応部は、上記径方向の内側及び外側に向かって伸び変形する。これは、上記隙間によって、上記脚部対応部の変形が許容されるためである。金型側被接合部材の内側変形部は、上記脚部対応部の上記伸び変形に伴い、キャビティ底面における上記突出部よりも上記径方向の内側の部分に向かって移動する。金型側被接合部材の外側変形部は、上記脚部対応部の上記伸び変形に伴い、キャビティ底面における上記突出部よりも上記径方向の外側の部分及びキャビティ側面に向かって、上記軸方向の上記他側に曲げ変形される。 When the self-piercing rivet is driven further into the rivet-joining mold from the above state, the mold-side joined member is further deformed so as to bulge into the cavity. At this time, the leg corresponding portion of the mold side bonded member is extended and deformed toward the inner side and the outer side in the radial direction. This is because the leg corresponding portion is allowed to be deformed by the gap. The inner deformed portion of the mold side bonded member moves toward the radially inner portion of the cavity bottom surface with respect to the projecting portion in accordance with the elongation deformation of the leg corresponding portion. The outer deformed portion of the die-side bonded member is moved in the axial direction toward the radially outer portion and the side surface of the cavity with respect to the projecting portion on the cavity bottom surface along with the elongation deformation of the leg corresponding portion. It is bent and deformed to the other side.
そして、上記の状態から、セルフピアスリベットをさらにリベット接合用金型に向かって打ち込むと、セルフピアスリベットの脚部は、金型側被接合部材以外の被接合部材を貫通する。その後、セルフピアスリベットをさらに打ち込むと、セルフピアスリベットの脚部は、リベット接合用金型から反発荷重により上記径方向の外側に拡径するように変形しながら、金型側被接合部材に食い込む。これにより、セルフピアスリベットによる複数の被接合部材同士の接合が完了する。このとき、金型側被接合部材の外側変形部は、上記軸方向の上記他側にさらに曲げ変形されるとともに、上記脚部の食い込みにより僅かに上記径方向の外側へ押し出される。金型側被接合部材の脚部対応部は、上記脚部に押されて上記径方向の内側に移動する。 When the self-piercing rivet is driven further into the rivet-bonding die from the above state, the leg portion of the self-piercing rivet penetrates the member to be joined other than the die-side member to be joined. Thereafter, when the self-piercing rivet is further driven, the legs of the self-piercing rivet bite into the die-side bonded member while deforming so as to expand from the rivet-bonding die to the outside in the radial direction due to the repulsive load. . Thereby, joining of several to-be-joined members by a self-piercing rivet is completed. At this time, the outer deformed portion of the mold side bonded member is further bent and deformed to the other side in the axial direction, and is slightly pushed outward in the radial direction by the biting of the leg portion. The leg-corresponding part of the mold-side joined member is pushed by the leg part and moves inward in the radial direction.
よって、本発明のリベット接合用金型では、キャビティ底面に適切な大きさ及び形状の突出部(すなわち、突出先端面の上記径方向の所定の幅が、上記キャビティの開口端における直径の10%以上であり、かつ、キャビティの最も深い位置からの突出部の高さが、該キャビティの最も深い位置における該キャビティの深さに対して30%よりも大きい突出部)を設けることで、金型側被接合部材の脚部対応部が、突出部の突出先端面に当接した時に、キャビティ底面における突出部よりも上記径方向の内側及び外側の部分並びにキャビティ側面と、金型側被接合部材との間に上記脚部対応部の変形を許容するような隙間が形成される。これにより、セルフピアスリベットにより複数の被接合部材同士を接合する場合に、金型側被接合部材の変形が拘束されるのを出来る限り抑制することができ、この結果、金型側被接合部材にひび割れが生じるのを抑制することができる。 Therefore, in the rivet bonding mold according to the present invention, a protrusion having an appropriate size and shape on the bottom surface of the cavity (that is, the predetermined width in the radial direction of the protrusion tip surface is 10% of the diameter at the opening end of the cavity. And the height of the protrusion from the deepest position of the cavity is higher than 30% with respect to the depth of the cavity at the deepest position of the cavity). When the leg-corresponding portion of the side bonded member is in contact with the protruding front end surface of the protruding portion, the radially inner and outer portions of the cavity bottom surface and the cavity side surface with respect to the protruding portion on the cavity bottom surface, the mold side bonded member A gap is formed so as to allow deformation of the leg corresponding portion. Thereby, when joining a plurality of members to be joined by self-piercing rivets, it is possible to suppress deformation of the mold side joined member as much as possible, and as a result, the mold side joined member. It is possible to suppress the occurrence of cracks.
上記リベット接合用金型において、上記キャビティ底面は、上記径方向における上記突出部よりも内側に位置する中央底面部と、上記径方向における上記突出部よりも外側に位置する外側底面部とを有し、上記外側底面部には、上記径方向の中間部分が、上記径方向の両側の端部よりも上記軸方向の上記他側に位置するように湾曲して凹んだ湾曲部が形成されている、ことが望ましい。 In the rivet bonding mold, the bottom surface of the cavity has a central bottom surface portion located inside the projecting portion in the radial direction and an outer bottom surface portion located outside the projecting portion in the radial direction. The outer bottom surface portion is formed with a curved portion that is curved and recessed so that the radial intermediate portion is located on the other side in the axial direction with respect to the ends on both sides in the radial direction. It is desirable that
このことにより、金型側被接合部材の脚部対応部が突出部と当接した時に、金型側被接合部材と外側底面部との間に、出来る限り大きな隙間を形成することができる。これにより、セルフピアスリベットを複数の被接合部材に打ち込んだ際に、金型側被接合部材の脚部対応部が変形しやすくなる。また、セルフピアスリベットの脚部が拡径するように変形するときに、金型側被接合部材の外側変形部が伸び変形しやすくなる。この結果、金型側被接合部材にひび割れが生じるのをより適切に抑制することができる。 This makes it possible to form a gap as large as possible between the mold-side bonded member and the outer bottom surface when the leg-corresponding portion of the mold-side bonded member comes into contact with the protruding portion. Thereby, when the self-piercing rivet is driven into a plurality of members to be joined, the leg corresponding portions of the mold side members to be joined are easily deformed. Further, when the legs of the self-piercing rivet are deformed so as to expand in diameter, the outer deformed portion of the mold side joined member is easily stretched and deformed. As a result, it is possible to more appropriately suppress the occurrence of cracks in the mold side bonded member.
上記キャビティ底面が中央底面部及び外側底面部を有するリベット接合用金型において、上記中央底面部の位置における上記キャビティの深さは、上記外側底面部の位置における上記キャビティの深さよりも深くなっており、上記中央底面部からの上記突出部の高さは、上記中央底面部の位置における上記キャビティの深さに対して30%よりも大きい高さに設定されている、ことが望ましい。 In the rivet bonding mold in which the cavity bottom surface has a center bottom surface portion and an outer bottom surface portion, the depth of the cavity at the position of the center bottom surface portion is deeper than the depth of the cavity at the position of the outer bottom surface portion. Preferably, the height of the protruding portion from the central bottom surface portion is set to a height greater than 30% with respect to the depth of the cavity at the position of the central bottom surface portion.
このことにより、金型側被接合部材の脚部対応部が突出先端面と当接したときに、金型側被接合部材と中央底面部との間に、出来る限り大きな隙間を形成することができる。これにより、セルフピアスリベットを複数の被接合部材に打ち込んだ際に、金型側被接合部材の脚部対応部が変形しやすくなる。また、セルフピアスリベットの脚部が拡径するように変形する際に、金型側被接合部材の脚部対応部が上記径方向の内側に向かって移動しやすくなる。この結果、金型側被接合部材にひび割れが生じるのを一層効果的に抑制することができる。また、セルフピアスリベットの脚部が拡径するように変形しやくなるため、複数の被接合部材同士の接合強度を適切に確保することができる。 As a result, a gap as large as possible can be formed between the mold-side joined member and the center bottom surface when the leg-corresponding portion of the mold-side joined member comes into contact with the protruding tip surface. it can. Thereby, when the self-piercing rivet is driven into a plurality of members to be joined, the leg corresponding portions of the mold side members to be joined are easily deformed. Further, when the legs of the self-piercing rivet are deformed so as to expand in diameter, the leg-corresponding portion of the mold-side joined member is easily moved toward the inside in the radial direction. As a result, it is possible to more effectively suppress the occurrence of cracks in the mold side bonded member. Moreover, since it becomes easy to deform | transform so that the leg part of a self-piercing rivet may expand, the joint strength of several to-be-joined members can be ensured appropriately.
上記リベット接合用金型の一実施形態では、上記突出部は、上記仮想円の周方向全体に連続して延びる円環状をなしている。 In one embodiment of the rivet bonding mold, the protruding portion has an annular shape extending continuously over the entire circumferential direction of the virtual circle.
また、上記リベット接合用金型の他の実施形態では、上記突出部は、上記仮想円上に断続的に複数形成されており、上記複数の突出部は、上記仮想円の周方向に等間隔に並んでいる。 In another embodiment of the rivet bonding mold, the plurality of protrusions are intermittently formed on the virtual circle, and the plurality of protrusions are equally spaced in the circumferential direction of the virtual circle. Are lined up.
この構成によると、金型側被接合部材の脚部対応部の略全体を突出先端面に当接させて、金型側被接合部材の脚部対応部の変形を許容する隙間を適切に形成することができる。これにより、金型側被接合部材にひび割れが生じるのを一層効果的に抑制することができる。 According to this configuration, substantially the entire leg-corresponding part of the mold-side joined member is brought into contact with the protruding tip surface, and a gap that allows deformation of the leg-corresponding part of the mold-side joined member is appropriately formed. can do. Thereby, it can suppress more effectively that a crack arises in a metallic mold side joined member.
特に、突出部が、仮想円上に断続的に複数形成されている場合には、該仮想円の周方向において相隣接する突出部同士の間にも、金型側被接合部材の脚部対応部の変形を許容する隙間が形成されるため、金型側被接合部材にひび割れが生じるのをさらに効果的に抑制することができる。 In particular, when a plurality of protrusions are intermittently formed on the virtual circle, the mold-side bonded member legs also correspond to the protrusions adjacent to each other in the circumferential direction of the virtual circle. Since the clearance which accept | permits a deformation | transformation of a part is formed, it can suppress more effectively that a crack arises in a die side to-be-joined member.
上記リベット接合用金型では、上記キャビティ底面の直径は、上記キャビティの開口端における直径よりも小さい長さに設定されており、上記キャビティ側面は、上記軸方向の上記一側に向かって上記径方向の外側に傾斜していて、上記キャビティ側面の上記平面部は、傾斜平面部である、ことが望ましい。 In the rivet bonding mold, the diameter of the bottom surface of the cavity is set to a length smaller than the diameter at the opening end of the cavity, and the side surface of the cavity has the diameter toward the one side in the axial direction. It is desirable that the flat portion of the cavity side surface is an inclined flat portion that is inclined outward in the direction.
このことにより、セルフピアスリベットの脚部が拡径するように変形する際に、金型側被接合部材の外側変形部が上記径方向の外側に押し出されやすくなる。この結果、金型側被接合部材の変形が拘束されるのをより適切に抑制することができ、金型側被接合部材にひび割れが生じるのをより一層効果的に抑制することができる。 Accordingly, when the leg portion of the self-piercing rivet is deformed so as to expand in diameter, the outer deformed portion of the die-side joined member is easily pushed outward in the radial direction. As a result, it is possible to more appropriately suppress the deformation of the mold side bonded member, and it is possible to more effectively suppress the occurrence of cracks in the mold side bonded member.
以上説明したように、本発明に係るリベット接合用金型によると、柱状の金型本体部を備え、該金型本体部の軸方向の一側の端面に形成されたキャビティを構成するキャビティ底面には、上記セルフピアスリベットの脚部の内径と外径との平均の径を有しかつ上記キャビティ底面と同心の仮想円上に、上記軸方向の上記一側に突出した突出部が形成されており、該突出部における突出先端面は、上記軸方向と略直交する方向に広がりかつ径方向に所定の幅を有する平面とされており、該突出先端面の上記径方向の上記所定の幅は、上記キャビティ底面の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で上記金型本体部を切断した断面において、上記径方向の両側に位置するキャビティ側面の平面部に沿って上記軸方向に延ばした2本の直線と、上記金型本体部の上記軸方向の上記一側の端面に沿って上記径方向に延ばした直線との各交点の間の長さで定義した、上記キャビティの開口端における直径に対して、10%以上の長さに設定され、上記キャビティの最も深い位置からの上記突出部の高さは、上記キャビティの最も深い位置における該キャビティの深さ対して30%よりも大きい値に設定されているため、上記セルフピアスリベットによって複数の被接合部材同士を接合する場合に、金型側被接合部材の変形が拘束されるのを出来る限り抑制して、金型側被接合部材にひび割れが生じるのを抑制することができる。 As described above, according to the rivet bonding mold according to the present invention, the cavity bottom surface is provided with a columnar mold body portion and constitutes a cavity formed on one end face in the axial direction of the mold body portion. Are formed on a virtual circle having an average diameter of the inner diameter and the outer diameter of the legs of the self-piercing rivet and concentric with the bottom of the cavity, and projecting to the one side in the axial direction. The protruding tip surface of the protruding portion is a flat surface extending in a direction substantially orthogonal to the axial direction and having a predetermined width in the radial direction, and the predetermined width in the radial direction of the protruding tip surface Is extended in the axial direction along the plane part of the cavity side surface located on both sides of the radial direction in a cross section obtained by cutting the mold main body part in a plane passing through the center of the cavity bottom surface and extending in the axial direction. 2 straight lines and above 10% or more with respect to the diameter at the open end of the cavity defined by the length between each intersection with the straight line extending in the radial direction along the one end face in the axial direction of the mold body The height of the protrusion from the deepest position of the cavity is set to a value greater than 30% with respect to the depth of the cavity at the deepest position of the cavity. When joining a plurality of members to be joined by the self-piercing rivet, the deformation of the mold side joined member is restrained as much as possible to prevent the mold side joined member from cracking. can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るリベット接合用金型1(以下、単に金型1という)を示す。この金型1は、セルフピアスリベット50(図4参照。以下、SPR50という)により複数の板状の被接合部材60(図5〜図8参照)同士を接合する際に用いられる金型である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a rivet joining mold 1 (hereinafter simply referred to as a mold 1) according to
金型1は、円柱状の金型本体部2と、該金型本体部2よりも径が小さい円柱状の金型シャンク部3とを備えている。金型本体部2と金型シャンク部3とは同軸となるように一体に形成されている。金型本体部2及び金型シャンク部3の径は、接合に用いられるSPR50(図4参照)の大きさに応じた値に設定されている。尚、金型1は、使用状態では、金型本体部2が上側、金型シャンク部3が下側となるように配置されるため、以下の説明では、上記使用状態に合わせて、金型本体部2の軸方向における金型シャンク部3とは反対側を上側(軸方向の一側に相当)といい、金型シャンク部3側を下側(軸方向の他側に相当)という。
The
金型本体部2の上側の端面(つまり、軸方向の一側の端面)である上面10は、図5〜図8に示すように、SPR50によって被接合部材60同士を接合する際に、金型1に最も近い被接合部材60である金型側被接合部材61と当接する面である。上面10と金型本体部2の側面11との間の角部には、図1及び図2に示すように、上面10の周縁全周に亘って、面取り部12が形成されている。
As shown in FIGS. 5 to 8, the
図1及び図2に示すように、上面10の一部、詳しくは、上面10における外周縁部を除く部分には、上面10から下側に凹んだキャビティ20が形成されている。キャビティ20は、図2に示すように、上記軸方向から見て円形をなしている。本実施形態では、キャビティ20は、金型本体部2と同軸になるように形成されている。キャビティ20の詳細な構成については後述する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
上記SPR50は、例えばクロムモリブデン鋼で形成されており、図4に示すように、リベット頭部51と、該リベット頭部51から連続して設けられた脚部52とを有している。脚部52は、リベット頭部51よりも小さい径を有する円筒状をなしており、筒軸方向(SPR50全体の中心軸方向と一致)におけるリベット頭部51とは反対側が解放されている。脚部52の上記筒軸方向の長さは、複数の被接合部材60のトータルの厚みに応じて設定される。尚、脚部52は、厳密に円筒状である必要はなく、例えば、上記筒軸方向から見てC字状をなした形状でもよく、2つのU字状のものが互いのU字開口が対向して配置されたような形状であってもよい。
The
脚部52は、図4に示すように、一定の厚みで上記筒軸方向に延びる脚部基部52aと、該脚部基部52aにおけるリベット頭部51とは反対側の端から、該リベット頭部51とは反対側に向かうに連れて細くなる脚部先端部52bとを有している。より具体的には、脚部先端部52bは、径方向の外側の部分が上記筒軸方向に沿って真っ直ぐに伸びる一方、径方向の内側の部分がリベット頭部51とは反対側に向かうに連れて拡径するテーパー状になっており、厚みが径方向の外側に向かって徐々に薄くなるようになっている。脚部52が、上記のような形状をしていることによって、SPR50を被接合部材60に打ち込んだときには、脚部52は径方向の外側に向かって拡径するように変形し、該変形した脚部52によって、被接合部材60同士が強固に接合される。
As shown in FIG. 4, the
ここで、実際にSPR50によって複数の被接合部材60同士を接合するときには、図5に示すように、複数の被接合部材60を重ね合わせた状態で、SPR50と金型1とが複数の被接合部材60を挟んで対向するようにそれぞれ配置され、SPR50が、金型1に向かって、複数の被接合部材60に打ち込まれる。このとき、複数の被接合部材60は、キャビティ20内に向かって膨出するように変形する。つまり、キャビティ20は、SPR50が打ち込みによる複数の被接合部材60(特に、金型側被接合部材61)の下側(つまり、軸方向の他側)への膨出変形を許容するキャビティである。
Here, when the plurality of members to be bonded 60 are actually bonded to each other by the
そして、SPR50による接合が完了した状態では、図8に示すように、SPR50の脚部基部52aが金型側被接合部材61以外の被接合部材60を貫通するとともに、SPR50の脚部先端部52bが金型側被接合部材61に食い込んだ状態となる。
Then, in the state where the joining by the
上述のように、SPR50により複数の被接合部材60同士を接合するときには、SPR50が打ち込まれる際の金型側被接合部材61の変形が金型1により拘束されて、金型側被接合部材61にひび割れが生じる可能性がある。特に、金型側被接合部材61が、アルミニウムや、押し込み硬さがアルミニウムの押し込み硬さ以下である材料で構成されている場合は、ひび割れが生じる可能性が高い。金型側被接合部61にひび割れが発生すると、該ひび割れの部分から被接合部材60が腐食する可能性がある。このため、該ひび割れを適切に防止する必要がある。
As described above, when the plurality of members to be bonded 60 are bonded to each other by the
そこで、本実施形態1では、金型1におけるキャビティ20内の形状を工夫することで、金型側被接合部材61のひび割れを防止するようにしている。以下、キャビティ20の詳細な構成について説明する。
Therefore, in the first embodiment, the mold-side bonded
キャビティ20は、図2及び図3に示すように、上記軸方向から見て円形のキャビティ底面21と、キャビティ側面30とにより構成されている。キャビティ底面21の直径Di2は、キャビティ20の開口端における直径Di1よりも小さい値に設定されている。尚、キャビティ底面21の直径Di2は、図3に示すように、キャビティ底面21の後述する外側底面部23の径方向の外側端における直径である。キャビティ20の開口端における直径Di1の定義については後述する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、キャビティ底面21には、図2及び図3に示すように、SPR50の脚部52の内径と外径との平均の径を有しかつキャビティ底面21と同心の仮想円C上に、キャビティ底面21から上側に突出する突出部40が形成されている。
2 and 3, the
突出部40は、図2に示すように、上記仮想円Cの周方向全体に連続した円環形状をなしている。これにより、キャビティ底面21は、突出部40によって、上記径方向における突出部40よりも内側に位置しかつ上記軸方向から見て円形をなした中央底面部22と、上記径方向における突出部40よりもの外側に位置しかつ上記軸方向から見て円環形状をなした外側底面部23とに2分される。
As shown in FIG. 2, the
中央底面部22は、図2及び図3に示すように、上記軸方向と直交する方向(すなわち、水平方向)に広がる平面で形成されている。一方で、外側底面部23は、周方向全体に亘って、上記径方向の中間部が、該径方向の両側端よりも下側に位置するように湾曲した湾曲部により形成されている。これにより、突出部40よりも上記径方向の外側でかつ上記径方向の突出部40とキャビティ側面30との間の部分には、上記湾曲部が形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the center
キャビティ側面30は、図3に示すように、キャビティ底面21(厳密には、外側底面部23)の上記径方向の外側端から、上側に向かって上記径方向の外側に傾斜して延びている。より具体的には、キャビティ側面30は、図3に示すように、上記径方向に沿って切断した断面において、上面10に連続するような傾斜曲面をなした上側側面部31と、外側底面部23に連続するような傾斜曲面をなした下側側面部32と、上側側面部31の下側端と下側側面部32の上側端とを繋ぐように、上側に向かって上記径方向の外側に傾斜して延びる傾斜平面部33(平面部)とを有している。
As shown in FIG. 3, the
上記突出部40は、突出先端面41が上記軸方向に直交する方向(つまり、水平方向)に広がりかつ径方向に所定の幅Wを有する平面とされている。これにより、図3に示すように、突出部40は、金型本体部2の径方向に沿って切断した断面おいて台形状をなす。突出部40において、該突出先端面41よりも上記径方向の内側の部分は、上記径方向の内側に向かって下側に傾斜した内側傾斜部42となっており、上記突出先端面41よりも上記径方向の外側の部分は、上記径方向の外側に向かって下側に傾斜した外側傾斜部43となっている。
The
内側傾斜部42は、図3に示すように、上記径方向に沿って切断した断面において、略S字状をなしている。より具体的には、内側傾斜部42は、突出先端面41に連続するような傾斜曲面をなした上側傾斜曲面部42aと、中央底面部22に連続するような傾斜曲面をなした下側傾斜曲面部42bと、上側傾斜曲面部42aの下側端と下側傾斜曲面部42bの上側端とを繋ぐように、上側に向かって上記径方向の外側に傾斜して延びる傾斜平面部42cとを有している。
As shown in FIG. 3, the inner
一方、外側傾斜部43も、内側傾斜部42と同様に、上記径方向に沿って切断した断面において、略S字状をなしている。より具体的には、外側傾斜部43は、突出先端面41に連続するような傾斜曲面をなした上側傾斜曲面部43aと、中央底面部22に連続するような傾斜曲面をなした下側傾斜曲面部43bと、上側傾斜曲面部43aの下側端と下側傾斜曲面部43bの上側端とを繋ぐように、直線的に上記軸方向に延びかつ上側に向かって上記径方向の内側に傾斜して延びる傾斜平面部43cとを有している。
On the other hand, similarly to the inner
本実施形態1では、突出先端面41の上記径方向の上記所定の幅Wは、キャビティ20の開口端における直径Di1に対して、10%以上の長さに設定されている。
In the first embodiment, the predetermined width W in the radial direction of the protruding
具体的には、キャビティ20の開口端における直径Di1は、図3に示すように、キャビティ底面21の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で金型本体部2を切断した断面において、径方向の両側に位置するキャビティ側面30の傾斜平面部33に沿って上側に延ばした2つの直線L1と、上面10に沿って上記径方向に延ばした直線L2との各交点Pの間の長さで定義される。そして、上記のように定義されたキャビティ20の開口端における直径Di1に対して、突出先端面41の上記所定の幅Wが10%以上の長さに設定されている。
Specifically, the diameter Di1 at the open end of the
尚、上記キャビティ20の開口端における直径Di1は、SPR50の脚部52の径に対応して決定されている。具体的には、SPR50の脚部52が、複数の被接合部材60のうち上記金型側被接合部材61以外の被接合部材を貫通しやすくかつ拡径するように変形しやすいような適切な値に設定されている。
The diameter Di1 at the open end of the
また、本実施形態1では、キャビティ20の最も深い位置からの突出部40の高さHは、キャビティ20の最も深い位置における該キャビティの深さDに対して30%よりも大きい値に設定されている。本実施形態1では、中央底面部22の位置及び外側底面部23の湾曲部の位置におけるキャビティ20の深さが最も深く、各深さが同程度であるため、図3に示すように、中央底面部22からの突出部40の高さが、中央底面部22の位置におけるキャビティ20の深さに対して30%よりも大きい値に設定されている。
In the first embodiment, the height H of the
次に、図5〜図8を参照しながら、本実施形態1に係る金型1を用いて、SPR50によって2つの被接合部材60を接合したときの、SPR50及び2つの被接合部材60の動きについて説明する。以下の説明では、2つの被接合部材60のうち接合作業時にSPR50が配置される側の被接合部材をリベット側被接合部材62という(金型側及びリベット側被接合部材61,62を区別する必要がないときは、単に、被接合部材60という)。尚、本実施形態1では、金型側被接合部材61はアルミニウム板又はアルミニウム合金の板材であり、リベット側被接合部材62は鋼板である。また、詳細な記載を省略しているが、実際の接合作業は、一般的なリベット接合用装置を用いて行われる。
Next, with reference to FIGS. 5 to 8, the movement of the
SPR50によって2つの被接合部材60を接合する際には、先ず、図5に示すように、金型側被接合部材61とリベット側被接合部材62とを重ね合わせた状態で、金型側被接合部材61と金型1の上面10とが当接するように、両被接合部材61,62を配置する。次に、図5に示すように、SPR50を、両被接合部材61,62を挟んで金型1と対向するように配置する。つまり、金型1は、複数(ここでは2つ)の被接合部材60におけるSPR50が打ち込まれる部分において、SPR50の打ち込み側とは反対側に配置された状態となる。このとき、図5に示すように、SPR50の脚部52に対応する位置に、金型1の突出部40が位置するようになる。尚、実際には、上記リベット接合用装置に、金型1の位置を決めるガイド並びにSPR50の配置及び進入方向を案内するガイドが設けられているため、各ガイドに従って金型1及びSPR50を配置すれば、金型1及びSPR50は、図5に示すような位置関係になるようになっている。
When the two members to be bonded 60 are bonded by the
図5の状態から、SPR50を金型1に向かって打ち込むと、図6に示すように、両被接合部材61,62がキャビティ20内に向かって膨出するように変形する。このとき、金型側被接合部材61における、SPR50の脚部52に対応する部分(以下、脚部対応部61aという)は、キャビティ底面21の径方向の外側に伸び変形される。また、金型側被接合部材61における、上記脚部52よりも上記径方向の内側の部分(以下、内側変形部61cという)も、上記脚部対応部61aと同様に、上記径方向の外側に伸び変形される。一方で、金型側被接合部材61における、上記脚部52よりも上記径方向の外側でかつキャビティ側面30と金型本体部2の上面10との境界部分よりも上記径方向の内側の部分(以下、外側変形部61bという)は、下側に向かって曲げ変形される。
When the
また、金型側被接合部材61の脚部対応部61aは、図6に示すように、キャビティ底面21の突出部40における突出先端面41に当接する一方、金型側被接合部材61の外側変形部61b及び内側変形部61cは、キャビティ底面21及びキャビティ側面30とは当接しない。つまり、キャビティ底面21における突出部40よりも上記径方向の内側及び外側の部分(中央底面部22及び外側底面部23)並びにキャビティ側面30と、金型側被接合部材61との間に隙間が形成される。
Further, as shown in FIG. 6, the leg-corresponding
図6の状態から、SPR50をさらに金型1に向かって打ち込むと、図7に示すように、リベット側被接合部材62が、SPR50の脚部52によって破断される。一方で、金型側被接合部材61は、さらにキャビティ20内に向かって膨出するように変形する。このとき、金型側被接合部材61の脚部対応部61aは、上記径方向の内側及び外側に伸び変形する。これは、上記隙間によって、上記脚部対応部61aの変形が許容されるためである。金型側被接合部材61の内側変形部61cは、上記脚部対応部61aの上記伸び変形に伴い、中央底面部22に向かって押し出されるように移動して、該中央底面部22に当接する。また、金型側被接合部材61の外側変形部61bは、上記脚部対応部61aの上記伸び変形に伴い、外側底面部23及びキャビティ側面30に向かって、下側に曲げ変形される。
When the
図7の状態から、SPR50をさらに金型1に向かって打ち込むと、図8に示すように、SPR50の脚部52は、金型1からの反発荷重により上記径方向の外側に拡径するように変形しながら、金型側被接合部材61に食い込む。このとき、金型側被接合部材61の外側変形部61bは、下側に向かってにさらに曲げ変形されるとともに、上記脚部52の食い込みにより僅かに上記径方向の外側に押し出される。金型側被接合部材61の脚部対応部61aは、上記脚部52に押されて上記径方向の内側に移動する。そして、図8に示すように、SPR50の脚部52が、両被接合部材61,62に埋め込まれる程度にまでSPR50が打ち込まれれば、SPR50による、リベット側被接合部材62と金型側被接合部材61との接合が完了する。
When the
以上のようにして、SPR50による、リベット側被接合部材62と金型側被接合部材61との接合が完了する。本実施形態1の金型1によると、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出先端面41に当接した時に、突出部40よりも上記径方向の内側及び外側に、上記脚部対応部61aの変形を許容するような隙間が形成される。これにより、SPR50により複数の被接合部材60同士を接合する場合に、金型側被接合部材61の変形が拘束されるのを出来る限り抑制することができ、この結果、金型側被接合部材61にひび割れが生じるのを抑制することができる。
As described above, the joining of the rivet side joined
ここで、突出先端面41の、キャビティ底面21の径方向における上記所定の幅Wが狭すぎると、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出先端面41に当接した後、上記径方向の内側及び外側に向かって伸び変形しにくくなる。また、突出部40が金型側被接合部材61に食い込んで、金型側被接合部材61のひび割れの原因となるおそれも生じる。そのため、本実施形態では、突出先端面41の上記径方向の上記所定の幅Wを、上記キャビティ20の開口端における直径Di1に対して、すなわち、キャビティ底面21の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で金型本体部2を切断した断面において、上記径方向の両側に位置するキャビティ側面30の傾斜平面部33に沿って上側にそれぞれ延ばした2つの直線L1と、上面10に沿って上記径方向に延ばした直線L2との2つの交点Pの間の長さに対して、10%以上の長さに設定している。
Here, if the predetermined width W of the protruding
また、キャビティ20の最も深い位置からの突出部40の高さHが低すぎると、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出先端面41と当接した時に、突出部40よりも上記径方向の内側及び外側に、上記脚部対応部61aの変形を許容する隙間が十分に形成されなくなる。そのため、本実施形態1では、キャビティ20の最も深い位置からの突出部40の高さHは、キャビティ20の最も深い位置における該キャビティ20の深さDに対して30%よりも大きい値に設定されている。
Further, if the height H of the
また、本実施形態1では、内側及び外側傾斜部42,43が、突出先端面41に連続するような上側傾斜曲面部42a,43aを有しているため、金型側被接合部材61にひび割れが生じるのをより適切に抑制することができる。すなわち、仮に、内側及び外側傾斜部42,43と突出先端面41との間のそれぞれの角部にエッジが形成されているとすると、金型側被接合部材61が突出先端面41と当接した後、さらにSPR50が金型1に向かって打ち込まれたときに、上記エッジが金型側被接合部材61に食い込んで、このエッジの食い込みからひび割れが発生するおそれがある。本実施形態1のように、内側及び外側傾斜部42,43に上側傾斜曲面部42a,43aが形成されていれば、金型側被接合部材61に上記エッジが食い込むことがないため、金型側被接合部材61にひび割れが生じることがより適切に抑制される。
In the first embodiment, since the inner and outer
さらに、本実施形態1では、キャビティ側面30は、キャビティ底面21(厳密には、外側底面部23)の径方向の外側端から上側に向かって、該径方向の外側に傾斜しているため、SPR50が金型1に向かって打ち込まれたときに、特に、SPR50の脚部52が金型側被接合部材61に食い込むときに、金型側被接合部材61の外側変形部61bの変形が金型1によって拘束されにくく、上記外側変形部61が適度に上記径方向の外側に押し出される。これにより、キャビティ側面30からの反発荷重を適度に受け流すことができ、金型側被接合部材61にひび割れが生じるのを適切に抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the
したがって、本実施形態1では、軸方向の一側(上側)の端面(上面10)が金型被接合部材61に当接される円柱状の金型本体部2を備え、金型本体部2は、上記端面の周縁部を除く部分に、SPR50の打ち込みによる金型側被接合部材61の上記軸方向の他側への膨出変形を許容すべく、上記端面から上記軸方向の他側に向かって凹んだ、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティ20を有し、キャビティ20は、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティ底面21と、平面部(傾斜平面部33)を有するキャビティ側面30とにより構成され、キャビティ底面21には、SPR50の脚部52の内径と外径との平均の径を有しかつキャビティ底面21と同心の仮想円C上に、上記軸方向の上記一側に突出した突出部40が形成され、該突出部40は、上記仮想円C上の周方向全体に連続して延びた円環状をなしており、突出部40の突出先端面41は、上記軸方向と略直交する方向に広がりかつ上記径方向に所定の幅Wを有する平面とされており、突出先端面41の上記径方向の上記所定の幅Wは、キャビティ底面21の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で金型本体部2を切断した断面において、上記径方向の両側に位置する2つのキャビティ側面30の上記平面部に沿って上記軸方向の上記一側に向かってそれぞれ延ばした2本の直線L1と、金型本体部1の上記端面に沿って上記径方向に延ばした直線L2との2つの交点の間の長さで定義された、キャビティ20の開口端における直径Di1に対して、10%以上の長さに設定され、キャビティ20の最も深い位置からの突出部40の高さHは、キャビティ20の最も深い位置における該キャビティ20の深さDに対して30%よりも大きい高さに設定されているため、SPR50により複数の被接合部材60同士を接合する場合に、金型側被接合部材61の変形が拘束されるのを出来る限り抑制して、該金型側被接合部材61にひび割れが生じるのを抑制することができる。
Therefore, in the first embodiment, the end surface (upper surface 10) on one side (upper side) in the axial direction is provided with the cylindrical mold
(実施形態2)
図9は、本実施形態2に係るリベット接合用金型101(以下、金型101という)の金型本体部102を示す。図9において上記実施形態1と共通の部分については同じ符号を付している。以下の説明では、上記実施形態1と共通の部分については詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 shows a mold
本実施形態2では、キャビティ120のキャビティ底面121の形状が上記実施形態1及び2とは異なっている。
In the second embodiment, the shape of the
具体的には、本実施形態3では、図9に示すように、キャビティ底面121の中央底面部122が、キャビティ底面121の外側底面部123よりも下側に位置している。つまり、中央底面部122の位置におけるキャビティ120の深さD1が、外側底面部123の位置におけるキャビティ120の深さD2よりも深くなっている。
Specifically, in the third embodiment, as shown in FIG. 9, the central
このとき、キャビティ120の最も深い位置は中央底面部122になるため、キャビティ120の最も深い位置からの突出部140の高さH’は、中央底面部122からの突出部140の高さとなる。そして、該高さH’が、中央底面部122の位置におけるキャビティ120の深さD1に対して30%よりも大きい高さに設定されている。
At this time, since the deepest position of the
本実施形態2のように構成したとしても、SPR50が、金型1に向かって、複数の被接合部材60に打ち込まれて、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出部140に当接した時には、キャビティ底面121における突出部140よりも上記径方向の内側及び外側の部分(中央底面部122及び外側底面部123)並びにキャビティ側面30と、金型側被接合部材61との間に、金型側被接合部材61の脚部対応部61aの変形を許容する隙間が形成されるため、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Even if configured as in the second embodiment, the
また、本実施形態2では、上記実施形態1に比べて、中央底面部122の位置におけるキャビティ120の深さD1が深くなっているため、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出部40と当接したときに、中央底面部122と金型側被接合部材61との間に、出来る限り大きな隙間を形成することができる。これにより、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが変形しやすくなる。また、SPR50の脚部52が拡径するように変形する際に、上記脚部対応部61aが上記径方向の内側に向かって移動しやすくなる。この結果、金型側被接合部材61にひび割れが生じるのを一層効果的に抑制することができる。また、SPR50の脚部52が拡径するように変形しやくなるため、複数の被接合部材60同士の接合強度を適切に確保することができる。
Further, in the second embodiment, since the depth D1 of the
尚、中央底面部122の位置におけるキャビティ120の深さD1は、SPR50による複数の被接合部材60同士の接合が完了した状態で、金型側被接合部材61の内側変形部61cが中央底面部122に当接する程度の深さに設定されている。
The depth D1 of the
(実施形態3)
図10及び図11は、本実施形態3に係るリベット接合用金型201(以下、金型201という)の金型本体部202を示す。図10及び図11において上記実施形態1と共通の部分については同じ符号を付している。以下の説明では、上記実施形態1と共通の部分については詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
10 and 11 show a mold
本実施形態3では、キャビティ220のキャビティ底面221及び突出部240の形状の形状が上記実施形態1及び2とは異なっている。
In the third embodiment, the shapes of the
具体的には、本実施形態3では、図10に示すように、突出部240は、キャビティ底面221の中心周りの周方向に断続的に複数(本実施形態3では6つ)設けられている。より具体的には、該複数の突出部240は、仮想円C上に断続的に形成されている。
Specifically, in the third embodiment, as illustrated in FIG. 10, a plurality of
また、本実施形態3では、図11に示すように、キャビティ底面221における突出部240よりも、キャビティ底面221の径方向の外側の部分(上記実施形態1及び2の外側底面部に相当する部分)は、下側に湾曲しておらず平面になっている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 11, the portion on the outer side in the radial direction of the
本実施形態3の構成であっても、SPR50が、金型1に向かって、複数の被接合部材60に打ち込まれて、金型側被接合部材61の脚部対応部61aが突出部240に当接した時には、キャビティ底面221における突出部240よりも上記径方向の内側及び外側の部分並びにキャビティ側面30と、金型側被接合部材61との間に、金型側被接合部材61の脚部対応部61aの変形を許容する隙間が形成されるため、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Even in the configuration of the third embodiment, the
また、本実施形態3の構成では、仮想円Cの周方向において相隣接する突出部240同士の間の領域にも、金型側被接合部材61の脚部対応部61aの変形を許容する隙間を形成することができるため、金型側被接合部材61にひび割れが生じるのをさらに効果的に抑制することができる。
Further, in the configuration of the third embodiment, a gap that allows deformation of the
尚、図10では、複数の突出部240は、仮想円Cの周方向に等間隔に並んでいるが、必ずしも、各突出部240が上記周方向に等間隔に並んでいる必要はない。ただし、金型側被接合部材61の脚部対応部61a、外側変形部61b及び内側変形部61cを出来る限り均一に変形させるという観点からは、各突出部240が上記周方向に等間隔に並んでいることが望ましい。また、突出部240は、金型側側被接合部材61にひび割れが生じるのを防止できるのであれば、5つ以下でも、7つ以上でもよい。
In FIG. 10, the plurality of
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、2つの被接合部材60を接合させる場合を説明したが、これに限らず、3つ以上の被接合部材60を接合させる場合にも、本発明のリベット接合用金型1(101,201)を用いることができる。 For example, in the above-described embodiment, the case where two members to be bonded 60 are bonded has been described. 1 (101, 201) can be used.
また、上記実施形態1及び2では、突出部40(140)は、仮想円Cの周方向全体に連続して延びた円環状をなしていたが、これに限らず、仮想円Cの周方向の一部に連続して延びたC字状をなしていてもよい。
Moreover, in the said
さらに、上記実施形態1〜3では、金型本体部2は円柱状をなしていたが、これに限らず、上記軸方向から見て円形のキャビティ20(120,220)を形成することができれば角柱状であってもよい。
Further, in the first to third embodiments, the
また、上記実施形態1〜3では、突出先端面41は、金型本体部2の軸方向に直交する方向に広がる平面とされていたが、これに限らず、金型側側被接合部材61にひび割れが生じるのを防止できるのであれば、上記径方向の内側又は外側に向かって上側に僅かに傾斜していてもよい。
Moreover, in the said Embodiment 1-3, although the protrusion
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、セルフピアスリベットにより複数の被接合部材同士を接合する際に用いられるリベット接合用金型として有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful as a metal mold | die for rivet joining used when joining several to-be-joined members by a self-piercing rivet.
1,101,201 リベット接合用金型
2,102,202 金型本体部
10 上面(金型本体部の軸方向の一側の端面)
20,120,220 キャビティ
21,121,221 キャビティ底面
22,122 中央底面部
23,123 外側底面部
30 キャビティ側面
33 傾斜平面部(キャビティ側面の平面部)
40,140,240 突出部
41 突出先端面
50 セルフピアスリベット
52 脚部
60 被接合部材
61 金型側被接合部材
C 仮想円
D キャビティの最も深い位置におけるキャビティの深さ
D1 中央底面部の位置におけるキャビティの深さ
D2 外側底面部の位置におけるキャビティの深さ
Di1 キャビティの開口端における直径
Di2 キャビティ底面の直径
H,H’ キャビティの最も深い位置からの突出部の高さ
W 突出先端面の所定の幅
1,101,201 Rivet bonding mold 2,102,202 Upper surface of mold body 10 (end surface on one side in the axial direction of the mold body)
20, 120, 220
40, 140, 240
Claims (6)
軸方向の一側の端面が上記金型に最も近い上記被接合部材である金型側被接合部材に当接される柱状の金型本体部を備え、
上記金型本体部は、上記軸方向の上記一側の端面の外周縁部を除く部分に、上記セルフピアスリベットの打ち込みによる上記金型側被接合部材の上記軸方向の他側への膨出変形を許容すべく、上記端面から上記軸方向の上記他側に向かって凹んだ、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティを有し、
上記キャビティは、上記軸方向から見て円形をなしたキャビティ底面と、平面部を有するキャビティ側面とにより構成され、
上記キャビティ底面には、上記セルフピアスリベットの脚部の内径と外径との平均の径を有しかつ上記キャビティ底面と同心の仮想円上に、上記軸方向の上記一側に突出した突出部が形成され、
上記突出部は、上記仮想円上に連続して延びるように1つ設けられているか、又は、上記仮想円上に断続的に複数設けられており、
上記突出部が1つである場合の当該突出部の突出先端面及び上記突出部が複数である場合の各突出部の突出先端面は、上記軸方向と略直交する方向に広がりかつ径方向に所定の幅を有する平面とされ、
上記突出先端面の上記径方向の上記所定の幅は、上記キャビティ底面の中心を通りかつ上記軸方向に延びる平面で上記金型本体部を切断した断面において、上記径方向の両側に位置する2つの上記キャビティ側面の平面部に沿って上記軸方向の上記一側に向かってそれぞれ延ばした2本の直線と、上記金型本体部の上記軸方向の上記一側の端面に沿って上記径方向に延ばした直線との2つの交点の間の長さで定義された、上記キャビティの開口端における直径に対して、10%以上の長さに設定され、
上記キャビティの最も深い位置からの上記突出部の高さは、上記キャビティの最も深い位置における該キャビティの深さに対して30%よりも大きい高さに設定されていることを特徴とするリベット接合用金型。 When the plurality of members to be joined are joined to each other by the self-piercing rivet having a substantially cylindrical leg in a state where the plurality of members to be joined are overlapped, the self-piercing rivet in the plurality of members to be joined is In the portion to be driven, a rivet joining mold disposed on the side opposite to the driving side of the self-piercing rivet,
A column-shaped mold main body that is in contact with a mold-side bonded member, which is the bonded member closest to the mold, has an end surface on one side in the axial direction,
The mold main body bulges the mold-side joined member to the other side in the axial direction by driving the self-piercing rivet into a portion excluding the outer peripheral edge of the end surface on the one side in the axial direction. In order to allow deformation, it has a cavity that is recessed from the end face toward the other side in the axial direction, and has a circular shape when viewed from the axial direction,
The cavity is constituted by a cavity bottom surface having a circular shape when viewed from the axial direction, and a cavity side surface having a flat portion,
On the bottom surface of the cavity, a protruding portion having an average diameter of the inner diameter and the outer diameter of the legs of the self-piercing rivet and projecting to the one side in the axial direction on a virtual circle concentric with the bottom surface of the cavity Formed,
One of the protrusions is provided so as to continuously extend on the virtual circle, or a plurality of the protrusions are provided intermittently on the virtual circle,
The protrusion tip surface of the protrusion when there is one protrusion and the protrusion tip surface of each protrusion when there are a plurality of protrusions extend in a direction substantially orthogonal to the axial direction and in the radial direction. A plane having a predetermined width;
The predetermined width in the radial direction of the protruding tip surface is 2 located on both sides in the radial direction in a cross section obtained by cutting the mold main body by a plane passing through the center of the cavity bottom surface and extending in the axial direction. Two straight lines each extending toward the one side in the axial direction along the plane portion of the two cavity side surfaces, and the radial direction along the end surface on the one side in the axial direction of the mold body portion Set to a length of 10% or more with respect to the diameter at the open end of the cavity defined by the length between two intersections with a straight line extending to
The height of the protrusion from the deepest position of the cavity is set to a height greater than 30% with respect to the depth of the cavity at the deepest position of the cavity. Mold.
上記キャビティ底面は、上記径方向における上記突出部よりも内側に位置する中央底面部と、上記径方向における上記突出部よりも外側に位置する外側底面部とを有し、
上記外側底面部には、上記径方向の中間部分が、上記径方向の両側の端部よりも上記軸方向の上記他側に位置するように湾曲した湾曲部が形成されていることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet joining mold according to claim 1,
The cavity bottom surface has a central bottom surface portion located inside the projecting portion in the radial direction and an outer bottom surface portion located outside the projecting portion in the radial direction,
The outer bottom surface portion is formed with a curved portion that is curved so that the radial intermediate portion is positioned on the other side in the axial direction with respect to both ends in the radial direction. Die for rivet joining.
上記中央底面部の位置における上記キャビティの深さは、上記外側底面部の位置における上記キャビティの深さよりも深くなっており、
上記中央底面部からの上記突出部の高さは、上記中央底面部の位置における上記キャビティの深さに対して30%よりも大きい高さに設定されていることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet bonding mold according to claim 2,
The depth of the cavity at the position of the center bottom surface portion is deeper than the depth of the cavity at the position of the outer bottom surface portion,
The height of the projecting portion from the center bottom surface portion is set to a height greater than 30% with respect to the depth of the cavity at the position of the center bottom surface portion. Type.
上記突出部は、上記仮想円の周方向全体に連続して延びる円環状をなしていることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet bonding mold according to any one of claims 1 to 3,
The rivet-joining mold, wherein the protrusion has an annular shape extending continuously over the entire circumferential direction of the virtual circle.
上記突出部は、上記仮想円上に断続的に複数形成されており、
上記複数の突出部は、上記仮想円の周方向に等間隔に並んでいることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet bonding mold according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the protrusions are intermittently formed on the virtual circle,
The rivet joining mold, wherein the plurality of protrusions are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the virtual circle.
上記キャビティ底面の直径は、上記キャビティの開口端における直径よりも小さい長さに設定されており、
上記キャビティ側面は、上記軸方向の上記一側に向かって上記径方向の外側に傾斜していて、
上記キャビティ側面の上記平面部は、傾斜平面であることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet bonding mold according to any one of claims 1 to 5,
The diameter of the bottom surface of the cavity is set to a length smaller than the diameter at the open end of the cavity,
The cavity side surface is inclined outward in the radial direction toward the one side in the axial direction,
The mold for rivet bonding, wherein the flat portion on the side surface of the cavity is an inclined flat surface.
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