JP2018176235A - 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ためのリベット接合用金型に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a riveting mold for joining a plurality of members to be joined together with a self-piercing rivet.
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。 Heretofore, in order to join a plurality of members to be joined, a self-piercing rivet may be used, and in the case of joining by the self-piercing rivet, a rivet bonding die is used.
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 joint 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 bonding 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 to-be-joined members by a self-piercing rivet, in the part where the self-piercing rivet is driven in the plurality of to-be-joined members, A riveting die is placed, and a self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be joined toward the riveting die.
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。 Generally, in a die for riveting, expansion of a member to be joined (hereinafter referred to as a die-side member to be joined) closest to the die for riveting among a plurality of members to be joined by driving a self-piercing rivet. Since the recessed cavity is provided to allow the ejection deformation, when the self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be joined, the mold side member to be joined bulges and deforms into the cavity. And while the leg part of a self-piercing rivet penetrates to-be-joined members other than the said mold side to-be-joined member, the said some to-be-joined members are joined by biting in in the said mold side to-be-joined member. Further, when the leg portion of the self-piercing rivet bites into the mold-side joined member, the leg portion is deformed so as to expand in diameter, whereby the plurality of joined members 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 of the inventors of the present invention, when the self-piercing rivet is punched into the plurality of members to be joined in order to join the plurality of members to be joined by the self-piercing rivet, It was found that cracking 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と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 invention further studied, the crack of the die-side joined member corresponds to a portion corresponding to the leg portion of the self-piercing rivet in the die-side joined member (hereinafter referred to as a leg portion) When it is intended to stretch and deform radially outward of the cavity in the cavity, the elongation may be caused by the rivet jointing mold, specifically, the portion constituting the cavity in the rivet jointing mold. It is the cause that 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 above-mentioned mold side joined member I found 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。 This invention is made in view of such a point, The place made into the objective is the metal for riveting joining among several to-be-joined members, when joining several to-be-joined members by a self-piercing rivet. For riveting, it is possible to suppress the deformation of the mold side joining member which is the closest joint member to the mold as much as possible, and to suppress the occurrence of cracks in the mold side joining member It is to provide a mold.
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、キャビティ側面とにより構成され、上記キャビティ底面は、該キャビティ底面の中心又は該中心を含む中心近傍部分が、最も上記軸方向の上記一側に位置するように、上記軸方向の上記一側に向かって突出した形状をなしており、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、上記キャビティ底面の径方向の外側の端部である外側端部と、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分とは、上記外側端部から、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分に向かって、上記軸方向の上記一側に傾斜した傾斜面部により連結されている、という構成とした。 In order to solve the above problems, the present invention relates to bonding together a plurality of members to be joined with a self-piercing rivet having substantially cylindrical legs in a state in which the plurality of members to be joined are stacked. The end face of one side of the plurality of members to be joined is an axial end face of a rivet bonding mold disposed on the side opposite to the self-piercing rivet in the portion where the self-piercing rivet is driven. A pillar-shaped die main body portion is in contact with the die-side joined member which is the above-mentioned joined member closest to the above-mentioned die, and the above-mentioned die main body portion In order to allow bulging deformation of the mold side joining member to the other side in the axial direction due to the driving of the self-piercing rivet in the portion excluding the peripheral portion, the end face is directed to the other side in the axial direction. I was depressed, The cavity has a circular shape as viewed from the axial direction, and the cavity is constituted by a cavity bottom surface circular as viewed from the axial direction and a cavity side surface, and the cavity bottom surface is a center of the cavity bottom surface. Alternatively, it has a shape projecting toward the one side in the axial direction so that a portion near the center including the center is located on the one side in the axial direction, passing through the center of the bottom of the cavity and In a cross section obtained by cutting the mold body with the plane extending in the axial direction, the outer end which is the radial outer end of the cavity bottom, and the center of the cavity bottom or the vicinity thereof It is connected by the sloped surface part which inclined to the said one side of the said axial direction toward the center of the said cavity bottom face or the said center vicinity from an outer side edge part, It was.
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 the plurality of members to be joined are joined together by the self-piercing rivet, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the die-side joined member.
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, since the mold main body portion is provided with a cavity which is recessed to allow expansion deformation to the other side of the mold-side joined member in the axial direction, the plurality of joined members can be obtained. In the superposed state, when the self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be joined toward the rivet bonding die, the plurality of members to be joined bulge out into the cavity of the die main body. Transform into At this time, a portion (hereinafter referred to as a leg portion corresponding portion) corresponding to the leg portion of the self-rears rivet in the die-side joined member is stretched and deformed radially outward of the bottom surface of the cavity. Further, in the die-side joined member, a portion on the inner side in the radial direction (hereinafter referred to as an inner deformation portion) of the leg portion is also stretched and deformed to the outer side in the radial direction as in the leg portion corresponding portion. Ru. On the other hand, in the die-side joined member, the radial direction is more than the boundary portion between the cavity side surface and the end surface of the mold main body in the axial direction on the outer side than the leg in the radial direction. 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、キャビティ底面は、該キャビティ底面の中心又は該中心を含む中心近傍部分が最も上記軸方向の上記一側に位置するように、上記軸方向の上記一側に向かって突出した形状をなしており、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金型本体部を切断した断面において、キャビティ底面の外側端部と、キャビティ底面の中心又は中心近傍部分とは、キャビティ底面の外側端部から、キャビティ底面の中心又は中心近傍部分に向かって、上記軸方向の上記一側に傾斜した傾斜面部により連結されているため、上述のように、金型側被接合部材がキャビティ内に向かって膨出するように変形すると、金型側被接合部材の内側変形部及び脚部対応部は、金型側被接合部材の外側変形部よりも先にキャビティ底面と当接する。一方で、上記内側変形部及び脚部対応部がキャビティ底面と当接し始めた時には、金型側被接合部材の外側変形部は、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。これにより、金型側被接合部材と、キャビティ底面の傾斜面部における上記径方向の外側の部分との間に隙間が形成される。 Further, the bottom surface of the cavity has a shape projecting toward the one side in the axial direction such that the center of the bottom surface of the cavity or a portion near the center including the center is located most on the one side in the axial direction. In the cross section of the mold body cut through the center of the bottom of the cavity in the plane passing through the center of the bottom of the cavity, the outer end of the bottom of the cavity and the center or near central portion of the bottom of the cavity are the outer ends of the bottom of the cavity Since the part is connected to the center of the cavity bottom surface or to a part near the center by the inclined surface part inclined to the one side in the axial direction, as described above, the mold-side joined member moves into the cavity When it is deformed so as to bulge, the inner deformation portion and the leg portion corresponding portion of the mold side bonding member abut on the cavity bottom surface earlier than the outer deformation portion of the mold side bonding member. On the other hand, when the inner deformation portion and the leg corresponding portion start to abut on the cavity bottom surface, the outer deformation portion of the die-side joined member is not yet in contact with the cavity bottom surface and the cavity side surface. Thus, a gap is formed between the mold-side workpiece and the radially outer portion of the inclined surface portion of the bottom surface of the cavity.
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、上記径方向の外側に向かって押し出されるように移動するとともに、上記軸方向の上記他側に曲げ変形される。 From the above state, when the self-piercing rivet is further driven toward the riveting mold, the mold-side joined member is further deformed so as to bulge into the cavity. At this time, the leg corresponding portion of the die-side joined member is extended and deformed to the outside in the radial direction. This is because deformation of the leg corresponding portion is allowed by the gap. The inner deformation portion of the mold-side workpiece also extends and deforms in the radial direction in the same manner as the leg portion corresponding portion. The outer deformation portion of the mold side joined member moves so as to be pushed outward in the radial direction along with the elongation deformation of the leg portion corresponding portion, and is bent and deformed to the other side in the axial direction. Be done.
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。このとき、金型側被接合部材の内側変形部及び脚部対応部は、上記脚部の変形に伴い上記径方向に伸び変形する。一方で、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に押し出される。 From the above state, when the self-piercing rivet is further driven toward the riveting mold, the leg portion of the self-piercing rivet penetrates the members to be joined other than the mold-side joined member. Thereafter, when the self-piercing rivet is further driven, the leg portion of the self-piercing rivet bites into the mold side workpiece while being deformed so as to expand in diameter radially outward by the repulsive load from the rivet bonding mold. . At this time, the inner deformation portion and the leg portion corresponding portion of the die-side joined member are expanded and deformed in the radial direction as the leg portion is deformed. On the other hand, the outer deformation portion of the mold-side joined 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.
よって、本発明のリベット接合用金型では、金型側被接合部材の脚部対応部がキャビティ底面に当接した時に、金型側被接合部材と、キャビティ底面の傾斜面部における径方向の外側の部分との間に、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 joint mold of the present invention, when the leg corresponding portion of the mold side joint member abuts on the cavity bottom surface, the radial outer side of the mold side joint member and the inclined surface portion of the cavity bottom surface A gap is formed between the lower portion and the second portion to allow deformation of the leg corresponding portion. Thereby, when joining a plurality of members to be joined together by the self-piercing rivet, it is possible to suppress the deformation of the die-side members to be restrained as much as possible, and as a result, the die-side members to be joined Cracking can be suppressed.
上記リベット接合用金型において、上記キャビティの最も深い位置からの上記キャビティ底面の中心の高さは、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、ことが望ましい。 In the riveting mold, the height of the center of the bottom of the cavity 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 It is desirable that it is done.
すなわち、上記金型側被接合部材のひび割れを適切に防止するためには、金型側被接合部材と、キャビティ底面の傾斜面部における径方向の外側の部分との間に、出来る限り大きな隙間を形成する必要がある。このため、キャビティの最も深い位置からのキャビティ底面の中心の高さを、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することで、セルフピアスリベットを複数の被接合部材に打ち込んで、金型側被接合部材の内側変形部及び脚部対応部がキャビティ底面と当接した時に、金型側被接合部材と、キャビティ底面の傾斜面部における径方向の外側の部分との間に、出来る限り大きな隙間が形成されるようにする。これにより、上記脚部対応部が変形しやすくなり、該金型側被接合部材にひび割れが生じるのを効果的に抑制することができる。 That is, in order to appropriately prevent the cracking of the die-side joined member, a gap as large as possible is formed between the die-side joined member and the radially outer portion of the inclined surface portion of the bottom surface of the cavity. It needs to be formed. Therefore, by setting the height of the center of the bottom of the cavity from the deepest position of the cavity to a height greater than 30% with respect to the depth of the cavity at the deepest position of the cavity, the self piercing rivet is obtained. When the inner deformation portion and the leg portion corresponding portion of the mold side bonding member abut against the cavity bottom surface by driving into the plurality of members to be bonded, the radial direction of the mold side bonding member and the inclined surface portion of the cavity bottom surface A gap as large as possible is formed between the outer part. As a result, the leg portion corresponding portion is easily deformed, and it is possible to effectively suppress the occurrence of a crack in the mold side bonded member.
上記リベット接合用金型の一実施形態では、上記キャビティ底面は、該キャビティ底面の中心が頂部となるような球面形状をなしており、上記キャビティ底面の上記傾斜面部は、上記外側端部と上記頂部とを連結する傾斜曲面である。 In one embodiment of the riveting mold, the bottom surface of the cavity has a spherical shape such that the center of the bottom surface of the cavity is at the top, and the inclined surface portion of the bottom surface of the cavity is the outer end and the above It is an inclined curved surface which connects with the top.
この構成によると、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て、金型側被接合部材の内側変形部及び脚部対応部がキャビティ底面と当接したときには、該内側変形部及び脚部対応部を上記傾斜面部に沿って適度に変形させることができるため、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。 According to this configuration, when the self-piercing rivet is driven into the plurality of members to be joined, and the inward deformation portion and the leg corresponding portion of the mold side adhesion member abut against the cavity bottom surface, the inward deformation portion and the legs Since the corresponding portion can be appropriately deformed along the inclined surface portion, it is possible to more appropriately suppress the occurrence of a crack in the mold side bonded member.
また、キャビティ底面に尖った部分がなくなるめ、キャビティ底面が上記金型側被接合部材に食い込むことがなく、該金型側被接合部材のひび割れをより効果的に抑制することができる。 In addition, since no sharp portion is present on the bottom of the cavity, the bottom of the cavity does not bite into the mold-side workpiece, and cracking of the mold-side workpiece can be more effectively suppressed.
上記リベット接合用金型では、上記キャビティ側面は、上記キャビティ底面の上記外側端部から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る、ことが望ましい。 In the riveting mold, it is desirable that the side surface of the cavity is inclined outward in the radial direction from the outer end of the bottom surface of the cavity toward the one side in the axial 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。 As a result, when the leg portion of the self-piercing rivet is deformed so as to expand in diameter, the outer deformation 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 restraint of the deformation of the die-side to-be-joined member, and it is possible to more effectively suppress the occurrence of cracks in the die-side to-be-joined 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、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は、該キャビティ底面の中心又は該中心を含む中心近傍部分が最も上記軸方向の上記一側に位置するように、上記軸方向の上記一側に向かって突出した形状をなしており、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、上記キャビティ底面の径方向の外側の端部である外側端部と、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分とは、上記外側端部から、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分に向かって、上記軸方向の上記一側に傾斜した傾斜面部により連結されているため、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 of the present invention, the bottom surface of the cavity formed on the end surface on one side in the axial direction of the mold body portion is the center of the bottom surface or the center And a shape projecting toward the one side in the axial direction so that a portion near the center including the second end is located most on the one side in the axial direction, passing through the center of the bottom of the cavity and in the axial direction In a cross section obtained by cutting the mold main body with an extending plane, an outer end which is an outer end of the cavity bottom in the radial direction and a center of the cavity bottom or a portion near the center are from the outer end A plurality of self-piercing rivets, since they are connected by the inclined surface portion inclined to the one side in the axial direction toward the center of the bottom surface of the cavity or the vicinity of the center When joining the workpieces together, the deformation of the mold-side workpieces may be suppressed as much as possible to be bound, it is possible to suppress cracks from occurring in the mold side members to be joined.
図1は、本発明の実施形態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。
FIG. 1 shows a rivet bonding mold 1 (hereinafter simply referred to as a mold 1) according to an embodiment of the present invention. The
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。
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における周縁部分を除く部分には、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。
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 joined 60 are actually joined 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 bonding 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さらに高い。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 joining together a plurality of joined
そこで、本実施形態では、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 present embodiment, by devising the shape in the
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
尚、上記キャビティ20の開口端における直径は、SPR50の脚部52の径に対応して決定されており、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 at the open end of the
本実施形態では、キャビティ底面21は、図3に示すように、径方向の中心が最も上側に位置するように、上側に向かって突出した形状をなしている。より具体的には、キャビティ底面21は、該キャビティ底面21の中心24が頂部となるような球面形状をなしている。これにより、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、キャビティ底面21は、円弧状をなすようになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、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、外側端部25とキャビティ底面21の中心24とは、外側端部25からキャビティ底面21の中心24に向かって、上側に傾斜した傾斜面部26により連結される。傾斜面部26は、図3に示すように、傾斜曲面となっている。また、傾斜面部26における上記外側端部25の近傍部分は、該外側端部25に連続するように傾斜が緩くなっている。
Further, in the cross section obtained by cutting the
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、キャビティ底面21の外側端部25)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、上記外側端部25と上側側面部31の下側端とを繋ぐように延びる下側側面部32とを有している。下側側面部32は、大部分が傾斜平面となっており、上記外側端部25の近傍部分は、該外側端部25に連続するような傾斜曲面となっている。
The
キャビティ底面21の傾斜面部26における上記外側端部25の近傍部分が、該外側端部25に連続するように傾斜が緩くなっているとともに、キャビティ側面30の下側側面部32が該外側端部25に連続するような傾斜曲面を有していることから、キャビティ底面21とキャビティ側面30とは、図3に示すように、上記外側端部25の位置が最も下側に位置するように凹んだ曲面によって連続するようになっている。
The portion near the
本実施形態では、キャビティ20の最も深い位置からのキャビティ底面21の中心の高さ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%より大きい高さに設定されている。本実施形態では、キャビティ20の最も深い位置は、外側端部25の位置であるため、外側端部25からのキャビティ底面21の中心24の高さHが、外側端部25の位置におけるキャビティ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。
In the present embodiment, the height H of the center of the cavity bottom 21 from the deepest position 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, referring to FIGS. 5 to 8, movements 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の傾斜面部26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 joining two members to be joined 60 by
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
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の内側変形部61cは、キャビティ底面21の球面形状に沿って曲げ変形される。金型側被接合部材61の脚部対応部61aは、僅か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の外側変形部61cは、上記脚部対応部61aの上記伸び変形に伴い、上記径方向の外側に向かって押し出されるように移動するとともに、下側に曲げ変形される。
When the
また、図7に示すように、金型側被接合部材61の内側変形部61c及び脚部対応部61aがキャビティ底面21に当接した状態において、金型側被接合部材61と、キャビティ底面21の傾斜面部26における上記径方向の外側の部分との間には、隙間が形成される。
Further, as shown in FIG. 7, in a state where 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の内側変形部61c及び脚部対応部61aは、上記脚部52の変形に伴い、上記径方向に伸び変形する。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。一方で、金型側被接合部材61の外側変形部61bは、上記隙間を埋めるように、下側に向かって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。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がキャビティ底面21に当接した時に、金型側被接合部材61と、キャビティ底面21の傾斜面部26における上記径方向の外側の部分との間に、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、キャビティ20の最も深い位置からの該キャビティ底面21の中心24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がキャビティ底面21と当接した時に、金型側被接合部材61と、キャビティ底面21の傾斜面部26における上記径方向の外側の部分との間に、十分な大きさの上記隙間が形成されない。そのため、本実施形態では、キャビティ20の最も深い位置(キャビティ底面21の外側端部25の位置)からの該キャビティ底面21の中心24の高さHを、キャビティ20の最も深い位置におけるキャビティ20の深さDに対して30%よりも大きい高さに設定している。
Here, when the height H of the
また、本実施形態では、キャビティ底面21が、該キャビティ底面21の中心24が頂部となるような球面形状をなしているため、SPR50が複数の被接合部材60に打ち込まれたときには、金型側被接合部材61の内側変形部61c及び脚部対応部61aをキャビティ底面21に沿って適度に変形させることができる。これにより、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。また、キャビティ底面21に尖った部分がなくなるめ、キャビティ底面21が金型側被接合部材61に食い込むことがなく、該金型側被接合部材61のひび割れをより効果的に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, since the cavity bottom 21 has a spherical shape such that the
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の径方向の外側の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の変形がキャビティ30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。
Furthermore, in the first embodiment, since 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32)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は、径方向の中心が最も上記軸方向の上記一側に位置するように、上記軸方向の上記一側に向かって突出した形状をなしており、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、外側端部25と、キャビティ底面21の中心とは、外側端部25からキャビティ底面の中心に向かって、上記軸方向の上記一側に傾斜した傾斜面部26により連結されているため、SPR50により複数の被接合部材60同士を接合する場合に、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 mold
図9は、本実施形態の変形例を示し、この変形例では、キャビティ底面21は、キャビティ底面21の中心を含む中心近傍部分27が、最も上側に位置するように突出した形状をなしている。
FIG. 9 shows a modification of this embodiment, and in this modification, the cavity bottom 21 has a shape in which the
上記中心近傍部分27は、上記軸方向と直交する方向に広がる平面となっている。図示は省略しているが、中心近傍部分27は、上記軸方向から見て円形をなしている。
The
また、中心近傍部分27と外側端部25とは、傾斜面部28により連結されている。傾斜面部28は大部分が傾斜平面をなしており、傾斜面部28と中心近傍部分27との間の部分は、該中心近傍部分27に連続するような傾斜曲面となっている。また、傾斜面部28における、キャビティ底面21の外側端部25の近傍部分は、該外側端部25に連続するような傾斜曲面となっている。
Further, the
これらのことにより、図9に示すように、この変形例では、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、キャビティ底面21は、台形状をなすようになる。
As a result, as shown in FIG. 9, in this modification, the cavity bottom 21 has a trapezoidal shape in a cross section obtained by cutting the
この変形例でも、キャビティ底面21の外側端部25からのキャビティ底面21の中心の高さH’は、キャビティ底面21の外側端部25の位置におけるキャビティ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。また、中心近傍部分27の径Wは、SPR50の脚部52の外径と同程度か又は該脚部52の外径よりも小さい径に設定されている。
Also in this modification, the height H 'of the center of the cavity bottom 21 from the
キャビティ底面21の形状を、上記のような形状にしたとしても、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がキャビティ底面21に当接した時には、金型側被接合部材61と、キャビティ底面21の傾斜面部28における上記径方向の外側の部分との間に、上記脚部対応部61aの変形を許容するような隙間を形成することができる。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にひび割れが生じるのを抑制することができる。
Even if the shape of the
尚、上記の変形例において、キャビティ底面21は、円錐面の先端部分を球面状にしたような形状、具体的には、中心近傍部分27がキャビティ底面21の中心24を頂部とする球面形状をなしかつ傾斜面部28が上記のような傾斜平面を有する形状であってもよい。また、キャビティ底面21は、該キャビティ底面21の中心24を頂部とする球面形状のうち、該頂部の近傍部分を平面上に切り欠いたような形状、具体的には、中心近傍部分27が上記軸方向と直交する方向に広がる平面をなしかつ傾斜面部28が球面形状の一部をなすような傾斜曲面で構成された形状であってもよい。
In the above modification, the
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。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be substituted without departing from the scope 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を用いることができる。 For example, in the above embodiment, the case where two members to be joined 60 are joined has been described, but the invention is not limited thereto, and the riveting mold of the present invention may be applied to the case where three or more members to be joined 60 are joined. 1 can be used.
また、上記実施形態では、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を形成することができれば角柱状であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the metal mold | die
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 embodiments described above are merely illustrative and should not be construed as limiting the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the claims, and all variations and modifications that fall within the equivalent scope of the claims fall 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ためのリベット接合用金型として有用である。 The present invention is useful as a riveting mold for joining a plurality of members to be joined together by a self-piercing rivet.
1 リベット接合用金型
2 金型本体部
10 上面部(当接面部)
20 キャビティ
21 キャビティ底面
24 キャビティ底面の中心
25 外側端部(キャビティ底面の径方向の外側の端部)
26,28 傾斜面部
27 中心近傍部分
30 キャビティ側面
50 セルフピアスリベット
60 被接合部材
61 金型側被接合部材
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
H,H’ キャビティの最も深い位置からのキャビティ底面部の中心の高さ
1
20
26, 28
Claims (4)
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、キャビティ側面とにより構成され、
上記キャビティ底面は、該キャビティ底面の中心又は該中心を含む中心近傍部分が、最も上記軸方向の上記一側に位置するように、上記軸方向の上記一側に向かって突出した形状をなしており、
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、上記キャビティ底面の径方向の外側の端部である外側端部と、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分とは、上記外側端部から、上記キャビティ底面の中心又は上記中心近傍部分に向かって、上記軸方向の上記一側に傾斜した傾斜面部により連結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 together by a self-piercing rivet having a substantially cylindrical leg portion in a state in which the plurality of members to be joined are overlapped, the self-piercing rivet in the plurality of members to be joined is A riveting mold disposed on the side opposite to the self-piercing rivet in the portion to be driven, which is a riveting mold,
It has a columnar mold main body portion in which an end face on one side in the axial direction is in contact with the mold side joint member which is the joint member closest to the mold;
The mold main body portion bulges the other side of the axial direction of the mold side joining member by driving the self-piercing rivet in a portion excluding the outer peripheral edge portion of the end face on the one side in the axial direction. In order to allow deformation, it has a cavity which is recessed from the end face toward the other side in the axial direction and has a circular shape as viewed from the axial direction;
The cavity is constituted by a cavity bottom which is circular as viewed from the axial direction, and a cavity side,
The bottom surface of the cavity has a shape projecting toward the one side in the axial direction such that the center of the bottom surface of the cavity or a portion near the center including the center is located on the one side in the axial direction most Yes,
In a cross section obtained by cutting the mold body in a plane passing through the center of the bottom of the cavity and extending in the axial direction, an outer end which is a radial outer end of the bottom of the cavity, a center of the bottom of the cavity or The rivet is characterized in that the portion near the center is connected by an inclined surface portion inclined to the one side in the axial direction toward the center of the bottom surface of the cavity or the portion near the center from the outer end portion. Bonding mold.
上記キャビティの最も深い位置からの上記キャビティ底面の中心の高さは、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。 In the rivet joint mold according to claim 1,
The height of the center of the bottom of the cavity 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 for riveting.
上記キャビティ底面は、該キャビティ底面の中心が頂部となるような球面形状をなしており、
上記キャビティ底面の上記傾斜面部は、上記外側端部と上記頂部とを連結する傾斜曲面であることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet joint mold according to claim 1 or 2,
The bottom surface of the cavity has a spherical shape such that the center of the bottom surface of the cavity is at the top,
The riveting mold according to claim 1, wherein the inclined surface portion of the bottom surface of the cavity is an inclined curved surface connecting the outer end portion and the top portion.
上記キャビティ側面は、上記キャビティ底面の上記外側端部から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ることを特徴とするリベット接合用金型。 In the rivet joint mold according to any one of claims 1 to 3,
The mold for riveting, wherein the side surface of the cavity is inclined outward in the radial direction from the outer end of the bottom surface of the cavity toward the one side in the axial direction.
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