JP2971120B2

JP2971120B2 - リベッティングファスナ

Info

Publication number: JP2971120B2
Application number: JP2277952A
Authority: JP
Inventors: ハロルド・エイ・ラドウサー
Original assignee: MARUCHIFUASUNAA CORP
Current assignee: MARUCHIFUASUNAA CORP
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: US5020950A; CA2022715C; CA2022715A1; KR0162895B1; JPH03260407A; KR910017090A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、リベッティングファスナに関する。

［従来の技術］リベッティングファスナは、大量生産に広く使用され
ている。リベットが、例えば、雄ねじ付ボルトのような
ファスナ（固定具）でもある応用例の場合には、特に、
大量生産に利用する際には、回り止め又はトルク抵抗手
段を設けるのが通常である。例えば、自動車に応用する
場合、リベット結合されたファスナはエアガンや圧縮空
気ドライバに耐えられるようになっていなくてはならな
い。しかし、ファスナが緩みを生じることなく耐えなけ
ればならないトルクはそれら用いられる相手やファスナ
の寸法によって定まるものである。

例えば、米国特許第4,555,838号に開示されているス
タッド形の「ピアスフォーム」ファスナにおいては、8m
mのボルトは24乃至34N.M.（ニュートンメータ）に耐え
られなくてはならない。10mmのボルトは、自動車に応用
する時には、50乃至70N.M.（70N.M.は約52フットボンド
である）のトルクに耐えられなくてはならない。組み立
て中に、ナットを10mmの「ピアスフォーム」ボルトに螺
合させるために、一般に、エアガンや圧縮空気ドライバ
を約70N.M.にセットする。従って、自己リベッティング
ボルトは、70N.M.に耐えられないと、パネル内でねじ曲
げられて、組み立て品を破壊してしまう。

ここで述べる自己リベッティングファスナは、ボデー
部とこれよりも円周が小さい一体の管状胴部を有してい
る。望ましくは、胴部をパネル内に打込んでパネルにリ
ベッ接続させる。前記米国特許第4,555,838号に開示さ
れているようなスダッド形の「ピアスフォーム」ファス
ナでは、ボデー部はラジアル面又はフランジと、胴部に
共軸に延びると共にこの胴部に一体に結合されているス
タッド部とを有することが望ましい。更に一般的には、
米国特許第4,810,143号に開示しているように、回り止
め突起又は回り止め片をボデー部に隣接している胴部
か、胴部に隣接しているフランジ部に設けている。

これらのファスナは回転を止めるのに幾分かの効果が
あるが、これらの回り止め突起や回り止め片はパネル内
にストレスライザを生じさせ、又、パネルの厚さを減少
させ、その結果、特に、大量生産においてトルクを掛け
る作業をする場合、ファスナーパネルアセンブリを破損
することになる。上述の通り、リベッティングファスナ
がスタッド形の場合は、通常、ナットを圧縮空気ドライ
バでねじ付スタッドに打込む。回り止め突起及び回り止
め片はファスナーパネルアセンブリのトルクに耐えるも
のとしてあまり適したものでないことが分ってきた。そ
のことは、回り止め片が変形して破損したり、前記のス
トレスライザが生じたり、パネルを薄くしてしまった
り、回り止め片や回りめ止突起の間の空間でのパネルの
変形が不十分であったりすることに原因があり得る。回
り止め片がパネルに打込まれて行くにつれて、パネルの
壁厚が減少して、亀裂やストレスライザを生じさせるこ
とになる。パネルは組み立て中に又は動荷重（特に、震
動）が掛かった時に緩むことがあり得る。回り止ねナッ
トに関連したこのような問題を克服する試みとして、最
近、ナット形のファスナにチャンネルを回り止め手段と
して使用するようになって来ている。

前記の自己リベッティングファスナ、自己ピアシング
ファスナ及びリベッティングスタッドファスナ用の確実
な回り止手段を設けることが出来ないという問題は、特
に、ナットファスナを圧縮空気ドライバで大量生産でリ
ベット結合されたファスナに打込む場合には、解決され
ずに残っている。この問題には、トルク抵抗片やトルク
抵抗突起では解決されなかったものであるから、ファス
ナとパネルとの間をトルク抵抗を高めた機械的結合を行
なう必要性が未だに残っている。

［発明が解決しようとする課題］この発明は、高いトルク抵抗を有する機械的結合手段
を設けることによって、従来技術の問題点を解決するこ
とを課題にしている。

［課題を解決するための手段及び作用］以上の課題を解決するために、この発明に基づくリベ
ッティングファスナは、自由端を有する管状のリベッテ
ィング胴部とこの胴部よりも大きな直径を有するボデー
部とを有する。ボデー部は、側面と、前記胴部と前記側
面との間で半径方向に延びる面を有する。管状部は、パ
ネル内の開口を通して受けられ、パネルにリベット結合
するようになっている。胴部の自由端はピアシング面を
含んでもよい。自己ピアシングファスナをパネルに打込
むと、胴部の自由端のピアシング面はパネルからスラグ
を打抜き、次いで、胴部は打抜かれたパネルの開口を通
って打込まれる。しかし、この発明の、パネルアセンブ
リのトルク抵抗が高められたりリベッティングファスナ
は、予め開口を打抜いて置いたパネルにも使用できる。
パネルの開口は、胴部の外径に実質的に等しいか、それ
よりも小さくすることが望ましい。次いで、ボデー部を
パネルの開口に隣接するパネルの部分に打込む。ファス
ナのボデー部をパネルに実質的に面一になるように打込
む構成にするのが最もよい。

ボデー部の半径方向に延びる面（ラジアル面）、即
ち、ボデー部と実質的に直角な端面内に複数のポケット
を複数個離間して設けることによりトルク抵抗を高め
る。各ポケットはボデー部内のポケット内壁によって規
定されるが、このポケット壁は、ボデー部のラジアル面
の方向に延びてこれと交差していると共に、一般に、ボ
デー部側壁の方向に半径方向に拡がっていき、それと交
差している。ポケット内壁がボデー部側面及びラジアル
面と交差する部分はポケットの開口になっている。ファ
スナをパネルにリベット結合すると、パネル材は凹部内
で永久変形を起こし、ボデー部とパネルとの間に、パネ
ルに対してリベッティングファスナの回転に抗する機械
的結合部を形成する。回り止めポケットはアーチ状であ
り、ポケットは断面が概略半円筒形であり、ボデー部か
らほぼ等しく離間するように設けるのが望ましい。アー
チ状のポケットの内面は、管状の胴部の長手軸方向に対
して自由端に向けて内向きに傾斜していることが望まし
く、これによって、パネル材を回り止め凹部内に挿入し
てポケットを実質的に充填し、ボデー部とパネルとの間
に非常に確実な機械的接続部を形成する。ポケットは逆
半円錐台形にすることが最も望ましい。

リベッティングファスナが、胴部の自由端の反対側で
管状の胴部に一体的に結合されたラジアルフランジ部を
含むようにすることが望ましい。フランジ部は、管状胴
部から半径方向に延び、パネルの開口に隣接したパネル
の部分に打込まれる外周面を有している。この実施例で
は、回り止めポケットは、円周方向に離間した状態でこ
の外周面内に規定されている。各ポケットは半径外側に
開放し、ボデー側面と交差している。フランジ部がパネ
ル内に打込まれると、パネル材はフランジ部内のポケッ
ト内で永久変形して、望ましい機械的結合部を形成す
る。

この発明のリベテイングファスナのボデー部内の回り
止め凹部又はポケットには、上述の通り、公知のものに
用いられていた回り止め突起や回り止め片に対して驚異
的な改良が見られるものである。例えば、8mmの「ピア
スフォーム」スタッドでは、この発明の回り止め凹部又
はポケットは、ボデー部がパネル内で回転する前にフラ
ンジ部が脱落するほどにまで改良されていることが判明
した。従って、この発明による改良されたパネルアセン
ブリに高いトルク抵抗を与えるリベッティングファスナ
とこれを用いて得られたパネルアセンブリは公知技術、
特に、自動車産業のような大量生産に適用される場合に
問題になるトルク抵抗についての問題を解消するもので
ある。

上述の通り、この発明に基づく改良された高トルク抵
抗を有するリベッティングファスナとファスナーパネル
アセンブリは、自動車産業を含む大量生産に特に適して
いる。リベッティングファスナは予め打抜きをし又は予
め形成された開口に設けてもよく、又は、このファスナ
は、パネル内の開口に挿通されかつこの挿通された開口
を通して取付けられる自己ピアシング−リベッティング
ファスナであってもよい。

［実施例］以下、図面を参照して、この発明を実施例に基づいて
説明する。

第１図乃至第３図に示すように、この発明に基づく自
己ピアシング−リベッティングファスナ20は、管状の胴
部22を有する。この胴部22は、ピアシング面（打抜き
面）26とアーチ状の外側打込み面27とを含む自由端24を
有する。実施例では、胴部22は円筒形であるが、適用の
態様に応じて、多角形のような他の形状にしてもよい。
更に、胴部22の自由端24はリベッティングファスナの適
用の態様に応じた形状にするものである。例えば、リベ
ッティングファスナが予め打抜かれ又は形成された開口
に設けられる場合には、ピアシング面を必要としない。

この実施例においては、胴部22は、リベッティングフ
ァスナのボデー部29を形成するラジアルフランジ部28に
一体的に結合されている。フランジ部28は、胴部22側に
あってこの胴部22と実質的に直角になっている端面であ
る第１のラジアル面（又は押圧面）38と、ボデー部側面
（又はフランジ側面）39と、フランジ部28の他端面を形
成する第２のラジアル面（環状面）46から成る。フラン
ジ部28は、胴部22の自由端24と反対側の、底壁30を形成
する端に接続しており、胴部22の自由端で開口するソケ
ット31を規定する。リベッティングスタッド形ファスナ
においては、ソケット31の底面32は、図示の通り、凹
状、一般には、円錐形になっていことが望ましい。な
お、リベッティングファスナは任意の方向に向けて装着
されるから、ここで使用される「上」及び「下」という
用語は相対的なものに過ぎず、図示の関係上便宜的に用
いられている。更に、リベッティングファスナ20をダイ
プレスに取付ける場合は、リベッティングファスナ20を
下向きにして取付けヘッドを上型プラテン内に取付ける
か、リベッティングファスナを上向きにして取付けヘッ
ドを下型プラテン内に取付けるかする。

第１図乃至第３図に開示されているリベッティングフ
ァスナ20は、固定部として胴部22と一体で雄ねじ36が形
成されたスタッド部34が形成されている。しかしなが
ら、リベッティングファスナ20の固定部は、適用の態様
に応じた形をとるものであった。例えば、この発明のリ
ベッティングファスナは球継手として使用できるが、こ
の場合、スタッド部は球部材に代えられる。また、雌ね
じナットのような他の固定部にすることも出来る。これ
らの応用例は当業者にとって明らかなことであるから、
図示はしていない。

リベッティングファスナは互いに離間した複数の回り
止めポケット40を有することが望ましい。この実施例で
は、回り止めポケット40は、フランジ28の半径方向に延
びる面（第１のラジアル面、以下、場合に応じ、押圧面
ともいう）38内に形成される。これらの回り止めポケッ
ト40は、夫々、底壁（又は底面）42を有し、望ましく
は、アーチ状の内面（内壁面）44を有する。この内面44
は、実質的に断面が半円形をしており、それが規定する
ポケット40の開口は、ポケット40の内側の面よりも大き
な面積を有するようにすることが望ましい。更に、内面
は44、胴部22の自由端24に向って内側に傾斜する逆半円
錐台形を成していることが最も望ましく、この場合、こ
の傾角がドラフトアングルになっている。このような形
状にすると、パネルの材料が回り止めポケット40内に流
入してポケット40を実質的に充填することになる。

第４図を参照して、プレス加工の各サイクル毎に１個
又は複数後のリベッティングファスナ20をダイプレスに
取付けることを説明する。ファスナ取付けヘッド（図示
せず）を一方のダイブラテンに取付け、雌ダイ部材ない
しはダイボタン52を反対側のもう一方のダイプラテンに
取付ける。取付けヘッドは、内部に、往復動によってフ
ァスナをプレスのストローク度毎に取付ける環状の打込
み部材（ドライバ）ないしはプランジャ48を有してい
る。リベッティングファスナ20はプレンジャ48に共軸に
取付けヘッドに供給される。プランジャ48は環状自由端
50を有しており、この自由端50がスタッド部34を囲繞し
てフランジ部28の環状面46に係合する。

ダイボタン52は、中央ダイポスト56を囲繞する環状に
窪んだダイキャビティ54を有する。ダイポスト56の自由
端は円形のピアシング外縁（打抜き外縁）58を有し、こ
のピアシング外縁58が胴部22のピアシング面26と協同し
て、以下に述べるように、パネルからスラグを打抜く。
ダイボタン52は、パネル62を受ける環状支持面60を有す
る。パネル62は、リベッティングファスナ（特に、自己
ピアシングファスナ）20を取付けている間、クランプ手
段（図示せず）によってダイボタン52に固定される。

第４図に示すように、胴部22は環状凹状のダイキャビ
ティ54に共軸に配設され、プランジャ48をパネル62の方
へ駆動することによって、ダイポスト56の自由端を胴部
22内に受けると共に、胴部22の自由端をパネル62に押込
む。

第４図、第６図及び第７図を参照して、先ず、胴部22
の自由端24がパネル62を押込んでダイポスト56の自由端
に当て、続いて、ダイキャビティ54に押込まれる。次い
で、胴部22のピアシング面26がダイポスト56のピアシン
グ外縁58と協同して、ダイポスト56の自由端に受けられ
ているパネル62の部分をスラグ64としてパネル62から打
抜く。次に、胴部22の自由端24は穿孔されたパネル開口
（孔）を通して環状凹状ダイキャビティ54内に受けら
れ、このダイキャビティ54が胴部22を半径方向外側へ変
形してＵ字形のチャンネル66を形成する。穿孔されたパ
ネル開口に隣接するパネル62の部分は、これと同時に形
成されつつあるＵ字形チャンネル66に押込まれ、第６図
及び第７図に示すように、胴部22とパネル62との間に非
常に確実な機械的結合部を形成する。ダイポスト56は圧
力の逃道になる軸方向孔68を有している。

第６図及び第７図に示すように、胴部22が半径方向外
側へ変形されにつれて、フランジ部28の押圧面38がパネ
ル62へ打込まれて行き、第６図に示すように、同時にパ
ネル62が回り止めポケット40内へ変形されて行く。望ま
しい実施例では、回り止めポケット40のアーチ状の側面
44は傾斜しているので、パネル材は、ポケット40内での
パネル62の壁厚を減少させることなく実質的にポケット
40を充填するようにその中に押込まれて行く。第６図に
示すように、パネル62はポケット40内でその底面42及び
内面44それぞれに当って変形させられてポケット40を充
填し、最適なトルク抵抗が得られることになる。ポケッ
ト40を構成する内壁が内面（側面）44と底面42とから成
っていることが重要である。内面44は、一般には、半径
方向に投影した場合、ポケット40の開口に近付く程拡散
して行く半円錐面として形成することが出来る。胴部の
軸に沿って投影したときにポケット開口に近付くにつれ
て拡散するようにすることが望ましい。内面44を半径方
向及び軸方向の２つの投影面に沿ってポケット開口に接
近するにつれて拡散するように形成することは、パネル
62が内面44に押圧しながらポケット40内に押込まれて内
面に押圧する作用を高める。

ポケット40は、最大の回り止め抵抗が得られるように
慎重に設計される。例えば、フランジ部28がこれを貫通
して押圧面38から環状面46に至るチャンネル（図示せ
ず）を有するものである場合には、パネル62の軸方向の
移動を遮る底面42は無くても、胴部24が半径方向に変形
するにつれて、パネル62がポケット40内に押込まれて行
く。しかし、そうでなくて、底面42が存在すると、パネ
ル62は底面42に接触するまで軸方向に押される。そし
て、パネル62が、底面42に接触すると、半径方向に変形
しつつある胴部24に押されて、底面42に沿って内面44の
方へ移動する。ファスナの回転抵抗は、パネル62が内面
44にどの程度接触しているかでも決るものであるから、
この回転抵抗は、パネル62が内面44に当接してその移動
を軸方向から変えるに当っては、底面42が如何に効率的
に作用するかが影響する。即ち、パネル62が内面44に当
接して効果的にポケット40内に流れ込むようにすること
によって、内面44とパネル62とが確実に接触し、これに
よって、ファスナ20の回り止め能力が最高のものにな
る。

第１図乃至第７図に示すリベッティングスタッドファ
スナ20のフランジ部28内の回り止めポケット40の数は、
ファスナーパネルアセンブリに必要とされるトルクによ
って決る。最適なトルク抵抗を得るために、回り止めポ
ケット40を押圧面38の外周に等間隔に設けることが望ま
しい。例えば、ある適用分野においては、回り止めポケ
ット40が６個乃至10個必要であろう。回り止めポケット
40は、取付け作業中にパネルにより完全に充填されるよ
うに、押圧面38の面積に対して比較的小さな比率の面積
になっている。又、ポケット40が半円状断面を有してい
ることが、トルク抵抗を増大させることに特に有効なこ
とが分った。

例えば、0.030インチ（0.762mm）の厚さのパネルに取
付けられた8mmのスタッドにおいては、回り止めポケッ
ト40を設けたものでは、トルク抵抗が、同一数の突起又
は突設部を設けたものの250％に達する改善がなされ
た。又、185％のトルク抵抗の改良をみたものは、0.100
インチ（2.54mm）の厚さのパネルに同様に取付けたもの
であった。この予想外のトルク抵抗の改善は、特に自動
車装置に重要である。このトルク抵抗の改善は、ジョイ
ント（ファスナ）の本来の構造状の特性を弱めることな
しに達成され、突起状又は突設部でしばしば形成される
ストレスライザ又は亀裂を減少させるものであった。ト
ルク抵抗が高まるように改良されるということは、トル
ク抵抗が通常の取付けの状態でより小さくなる厚さ0.03
0インチ（0.762mm）のような比較的薄いパネルに取付け
る場合に特に重要である。上述の如く、取付けの回り止
めポケット40をパネル材で確実に完全に充填するために
は、これらポケット40を比較的小さく形成することが望
ましい。上述の例では、回り止めポケット40は底面42で
約1.0mm、頂部で約1.3mmの半径を持ち、内面44は胴部22
の長手方向軸に対して約23゜の角度で内側に傾いたもの
であった。この形状は、ポケット40を完全に充填するこ
とを保証し、その改良の程度は自動車産業へ適応する際
に予想されかった程高いものであった。

以上、改良された高いトルク抵抗を有するリベッティ
ングファスナとファスナーパネルアセンブリの望ましい
実施例について述べたが、この発明の要旨を逸脱しない
範囲の種々の変形例を包含することは勿論である。リベ
ッティングファスナの寸法は、適用対象及びパネルの厚
さによって定められる。しかし、前記の如く、この発明
のリベッティングファスナは、特に、自動車産業及び部
品・器具産業におけるボデーや部品に使用されるよう
な、比較的薄いパネルに永久的に取付けるのに適してい
る。この発明の改善されたトルク抵抗を有するリベッテ
ィングファスナ及びパネルアセンブリは、もとより、厚
さ0.125インチ（3.175mm）以上の厚いパネルに用いるこ
とが出来るが、トルク抵抗は0.040インチ（1.00mm）以
下の厚さの比較的薄いパネルに取付けるリベッティング
ファスナとして適する。自己リベッティングファスナ
は、表面硬さ、延性等の関係で熱処理出来る鋼鉄のよう
な変形可能な金属製であることが望ましい。ここで用い
られている「パネル」という用語は、改善された高いト
ルク抵抗を達成するために、回り止めポケットに変形し
て進入して行くのに十分に薄い厚さを有する板状体（プ
レート）、パネル又は金属シート等を総称するものとす
る。この発明のリベッティングファスナに適当な材料と
しては、SAE1022、1023及び1030鋼を含む典型的な中炭
素鋼がある。リベッティングファスナを自己ピアシング
−リベッティングファスナとして利用する場合は、前記
米国特許に示すようにファスナはパネルよりも硬度が高
くなくてはならない。

［効果］この発明のリベッティングファスナは、ボデー部に少
なくともその外周面と胴部側押圧面とで開口する回り止
めポケットを備え、パネルへの打込みによりパネル材が
この回り止めポケットへ流入し確実にこれを充填するか
ら、リベッティングファスナのパネルに対する回り止め
が確保され、高いトルク抵抗が維持されるという効果が
ある。また、比較的薄いパネルに対しても、回り止めの
ための高トルク抵抗を有するファスナとして用いること
が出来るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に基づくリベッティングファスナを自己
ピアシングリベッティングスタッド形ファスナで示す１
実施例を示し、第１図はそれを天地して示す斜視図、第
２図は底面図、第３図は第２図の３−３線に沿う一部断
面図、第４図はリベッティングファスナをパネルに固定
するために装着装置に取付けたときの部分断面図、第５
図はリベッティングファスナをパネルに装着した時の平
面図、第６図は第５図の６−６線に沿う断面図、第７図
は第５図の７−７線に沿う断面図である。 20……リベッティングファスナ、22……胴部、24……自
由端、28……フランジ面、29……ボデー、38……第１の
ラジアル面（押圧面）、39……ボデー側面、40……（回
り止め）ポケット、42……底壁（底面）、44……（アー
チ状の）側面（側壁）、46……第２のラジアル面、62…
…パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16B 35/04 F16B 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】環状の胴部と、該胴部の一端に形成される
とともに該胴部よりも大きな直径を有しかつ該胴部側の
端面を該胴部に実質的に直角に形成したボデー部とを含
み、該ボデー部に他端をパネルに打ち込んでいくにつれ
て、該パネルの開口を打ち抜き又は該パネルにあらかじ
め形成されていた開口を貫通し、ついで、前記胴部を半
径方向外側へ変形し、変形された該胴部と前記ボデー部
の前記胴部側の前記端面とで前記パネルの前記開口の縁
部を把持してパネルにリベット結合されるリベッティン
グファスナにおいて、前記ボデー部の前記胴部側の前記端面で開口し該胴部の
他端面側から該胴部側の該端面へ近づくにつれて断面積
が漸次増加する内壁面を有する回り止め用のポケットを
前記ボデー部内に形成し、前記リベッティングファスナ
が前記パネルに打ち込まれた時に、該パネルの前記ポケ
ットに対応する部分を該ポケットに充填して前記リベッ
ティングファスナを前記パネルに対して回り止めするこ
とを特徴とするリベッティングファスナ。
【請求項２】前記ポケットは、底面を有し、かつ、前記
ボデー部に円周方向に実質的に等しい距離に配置され、
前記ポケットの前記内壁面は実質的にアーチ状になって
いることを特徴とする請求項１に記載のリベッティング
ファスナ。
【請求項３】前記ポケットの前記内壁面は実質的に半円
形である請求項２に記載のリベッティングファスナ。
【請求項４】前記ポケットの前記内壁面は逆半円錐台形
を形成することを特徴とする請求項３に記載のリベッテ
ィングファスナ。