JP3382722B2 - チューブラリベット - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
- B21J15/10—Riveting machines
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
- B21J15/02—Riveting procedures
- B21J15/025—Setting self-piercing rivets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
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- F16B19/086—Self-piercing rivets
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Insertion Pins And Rivets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチューブラリベット、即
ちリベット頭部と、その頭部下面から延びた中空軸部と
から成るリベットにおいて、特にその中空軸部の形状の
改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】飲料用缶詰等の薄板材（例えば、ブリ
キ、極薄スズメッキ鋼板、ティンフリースチール、ニッ
ケルメッキ鋼板、アルミニウムなど）の塗装において
は、昨今の自動化の要請によりそれら板材のコイルの連
続塗装方法が用いられているが、そのためには、それら
金属薄板のコイル接合が必要となる。 【０００３】前記コイル連続塗装ラインの金属薄板の接
合には、一般的にステッチャー、或いはリベット接合が
用いられており、そのリベット接合に用いられるリベッ
トの一つとしてチューブラリベットがある。 【０００４】図５は、従来のチューブラリベットの縦断
面図であり、該チューブラリベット１０は、リベット頭
部１２と、該リベット頭部１２の下面から垂直に延びた
筒状の中空軸部１４とから構成されており、該中空軸部
１４の先端面は水平、つまり、中空軸部側面に対して直
角に形成されている。 【０００５】また、、前記チューブラリベット１０は、
その中空軸部１４における首下長Ｌが、中空軸部内の軸
部穴深さＨより長く形成されている（Ｈ＜Ｌ）。これ
は、リベット頭部１２の中央部を丈夫にしておくための
構成であり、図５に示した以外の従来チューブラリベッ
トにも見られる共通点の一である。 【０００６】リベット頭部１２の下面は、垂下する中空
軸部１４の外側にある水平面部Ｐと、該軸部の内側にあ
って、該頭部側に凸である面部Ｑとに分かれるが、中空
軸部首下長（Ｌ）は、この水平面部Ｐと、中空軸部の外
周面との交点ＯＢから該軸部先端までの長さをいい、中
空軸部内の軸部穴深さは（Ｈ）は、該頭部の面部Ｑと該
軸部内周面との交点ＩＢから該軸部先端までの長さをい
う。 【０００７】而して、前記金属薄板の接合は、図７に略
示したように、リベット頭部側に接するステム２０と、
接合される薄板１６、１８を受け、該ステムによって押
されたリベットの軸部１４が該薄板を切断、嵌入し、外
方に向け湾曲するように（図７）ガイドする凹み溝２４
を有するロールセット２２とを用い、これらステムとロ
ールセットとでリベットを挟みつぶすようにして行われ
る。このときチューブラリベットは、ステム２０から受
けた加圧力を中空軸部１４の先端に伝えて、接合する２
枚の金属薄板を打ち抜き、該先端をロールセットを用い
て外側に広げクリンチする。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】前記かしめ締結におい
て最も重要なのは接合強度である。前記コイル連続塗装
ラインの金属薄板の搬送速度は極めて速く、また金属薄
板に付加されるライン張力も極めて大きいため、該接合
強度は金属薄板自身の強度と比較して同程度以上の強さ
が要求される。 【０００９】しかし、従来のチューブラリベット１０に
おいては、前述したように中空軸部１４の先端面が軸部
側面に対して直角に形成されている場合、図７を参照
し、接合しようとする２枚の金属薄板（例えばアルミニ
ウム薄板１６とスチール薄板１８）を打抜く際、薄板を
押圧する中空軸部１４の先端が該薄板の面に対して平坦
に形成されているので、その中空軸部１４先端による薄
板の打抜き性が悪く、例えば、中空軸部１４先端を２枚
の薄板１６、１８に押圧してもどの薄板も切断されず打
抜けなかったり、上側の薄板は打ち抜けても下側の薄板
は打ち抜けなかったり（図６）、或いは両薄板ともに打
ち抜けたとしても打抜き部周囲の部分が延びて折れ曲が
ったりすることがある。これはアルミニウム薄板とスチ
ール薄板の組合せの場合に限られず、他の組合せ、例え
ばアルミニウム薄板同士の場合にも見られるところであ
る。又、この内抜きは、板厚が薄いほど（１ｍｍ以
下）、板が変形し易くなるために、困難になる。 【００１０】この結果、かしめ締結した状態は、例えば
図６に示すようにクリンチ部におけるチューブラリベッ
ト１０と薄板１６との間に隙間が生じる疑似かしめとな
ってしまう。又打抜き部周囲の部分が伸びて折れ曲がっ
た場合にも、かしめ不充分となる。 【００１１】従って、充分な接合強度が得られず、クリ
ンチ力が弱まりライン張力に耐えられずにチューブラリ
ベット１０が薄板１６、１８から外れてしまう結果とな
る。 【００１２】また、前記チューブラリベットによりかし
め締結した接合強度にとって、リベット頭部径Ｄと外側
に広げた中空軸部のクリンチ径Ｒとが同一であることが
最も好ましいが、このためのチューブラリベットの各部
寸法の関係が従来はあまり考慮されておらず、接合強度
に課題があった。 【００１３】さらに、従来チューブラリベット１０は、
前述したように中空軸部１４における首下長Ｌより軸部
穴深さＨの方が短く形成されているため、打ち抜かれ、
ロールセットの凹み溝２４の中間にある中央凸頂面２６
に乗るように取り残された薄板破片が該中空軸部１４内
に一杯になってしまう。このため、その軸部内に一杯に
なった薄板破片が中空軸部１４の変形を阻害し、クリン
チ径Ｒが頭部径Ｄよりもかなり短くなり、かしめ高さを
高くしてしまう。最悪の場合、リベット頭部１２の外周
下面Ｐと薄板１６との間に隙間が生じることがあり、接
合強度が低下してしまうこととなる。また、前記薄板破
片は中空軸部１４の外側に広がり始めた部分で保持され
ることとなり、該薄板破片への保持力は極めて弱くライ
ン途中で欠落する危険性もあった。 【００１４】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は金属薄板を確実かつ鋭利に切
断打抜き、接合強度の高いかしめを得させるチューブラ
リベットを提供することである。 【００１５】さらに、接合強度の高いかしめを行うと共
に、中空軸部内に残った薄板破片を確実に保持可能なチ
ューブラリベットを提供することである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明チューブラリベットは、「リベット頭部と、該
リベット頭部の下面より延びた中空軸部とから成るチュ
ーブラリベットであって、前記中空軸部の先端が外周縁
部から内周縁部へと内側に鋭角的に傾斜を有し、該外周
縁部が鋭利状となる内向テーパ状に形成され、かつ、前
記外周縁部における傾斜角が５０度乃至８０度に形成さ
れたチューブラリベットにおいて、前記チューブラリベ
ットの各部寸法が下記式（Ｉ）における係数Ａが１．５
〜１．８となる値に形成されたこと、 【数２】 Ｌ＝（Ｄ−ｄ）×１／２×Ａ＋δ （Ｉ） 但し、Ｌ：中空軸部首下長 Ｄ：リベット頭部径 ｄ：中空軸部外径 δ：被かしめ部材の厚さ 及び中空軸部首下長が中空軸部内の軸部穴深さ以下であ
ることを特徴とするチューブラリベット。」を特徴とす
る。 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【作用】本発明にかかるチューブラリベットは、前述し
たように中空軸部先端を外周縁部から内周縁部へと内側
に鋭角的に傾斜させた内向テーパ状とし、該外周縁部鋭
利状に形成していて、かしめ締結する金属薄板などの部
材を確実かつ鋭利に切断打抜ことができると共に、打ち
抜かれる薄板の内、チューブラリベット中空軸部内径に
相当する部分をロールセットの中央凸頂部２６に当接さ
せて打ち抜き性を高めていて、チューブラリベットの各
部寸法を前記式（Ｉ）における係数Ａ（Ａが中空軸部の
折り曲げ部に相当する）が１．５〜１．８となるように
形成したことで、リベット頭部径とクリンチ径とが略同
一の接合強度の高いかしめ締結を行うことが可能とな
る。 【００２２】 【００２３】 【００２４】さらに、軸部首下長Ｌが軸部穴深さＨ以下
に形成されているため、打ち抜かれた薄板破片、即ち、
ロールセットの中央凸頂部２６に乗るように取り残され
た薄板破片は中空軸部内の奥に完全に収納され、リベッ
ト頭部の外周下面Ｐは金属薄板にほヾ密着し、かしめ高
さも低くなり、接合強度を一層向上させることが可能と
なる。また、前記薄板破片は、かしめ加工最終段階でロ
ールセット中央凸頂部により、クリンチのため外側に広
げられた中空軸部のさらに奥内部へ押し込まれ、一層確
実に保持され、リベット頭部を補強する。 【００２５】 【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。 【００２６】図１は、本発明の一実施例にかかるチュー
ブラリベットの縦断面を示し、このチューブラリベット
１１０は、リベット頭部１１２と、該リベット頭部１１
２の下面から垂直に延びた中空軸部１１４とからなる。 【００２７】本実施例において特徴的なことは、前記中
空軸部１１４の先端を外周縁部から内周縁部へと内側に
傾斜させ、該外周縁部における角度αが鋭角となる内向
テーパ状に形成したことにある。 【００２８】本発明者らは、チューブラリベットの先端
形状を検討した結果、前記形状が金属薄板の打抜き性に
優れていることを見出したのであり、さらに、この傾斜
角αは、５０度乃至８０度が好適であることを確認し
た。すなわち、該傾斜角αを８０度より大きくすると打
抜き性が低下し、一方５０度より小さくすると打抜き時
にリベット先端が座屈するので、これも打抜き性が低下
する。 【００２９】この、チューブラリベット１１０は、中空
軸部１１４先端を内向テーパ状に形成し（α＝６０
度）、鋭利な外周縁部を備えたことにより、金属薄板を
確実に打抜き、接合強度の高いかしめ締結を可能とし
た。 【００３０】図２には、前記チューブラリベット１１０
を用いてアルミ薄板１１６（厚さ０．３５５ｍｍ）とス
チール薄板１１８（厚さ０．１９ｍｍ）とをかしめ締結
した状態が示されている。同図に示すように、中空軸部
１１４の先端によって、両方の薄板１１６、１１８は何
れも鋭利に貫通、切断されており、チューブ頭部下面Ｐ
に殆ど密着するほどになっている。このため外側に広げ
られた中空軸部１１４によるクリンチ力が増し、接合強
度が向上するのである。 【００３１】なお、図３に、比較例として中空軸部２１
４の先端を内周縁部から外周縁部へと外側に傾斜させ
（β＝３０度）、該内周縁部が鋭角となる外向テーパ形
状にしたチューブラリベット２１０を示す。 【００３２】このチューブラリベット２１０を用いてア
ルミ薄板２１６（厚さ０．３５５ｍｍ）とスチール薄板
２１８（厚さ０．１９ｍｍ）とをかしめ締結した状態を
図４に示す。 【００３３】同図から明らかなように、前記中空軸部２
１４の先端を外向テーパ形状とした場合には、打抜き性
は、従来の傾斜のないチューブラリベット１０とあまり
変わらず、アルミ薄板２１６も鋭利には貫通されず、折
れ曲がり、チューブラリベット２１０の頭部下面Ｐとの
間に隙間が生じている。このため、接合強度も従来のも
のと大差なく満足のいく強度が得られなかった。 【００３４】なお、コイル連続塗装ラインにおけるアル
ミ薄板１１６とスチール薄板１１８との接合に、本発明
にかかるチューブラリベット１１０を３０本用いて３０
ｍｍ間隔でかしめ締結を行った結果、各チューブラリベ
ット１１０の引張亀裂強度は何れもアルミ母材の引張亀
裂強度以上であることが測定された。 【００３５】 【００３６】さらに、本発明のチューブラリベットは、
その中空軸部首下長、リベット頭部径、中空軸部外径の
各部寸法を適正な値とすることによりそのクリンチ径及
びかしめ高さにおいても良好なかしめ締結を行うことが
できる。 【００３７】すなわち、前記図２に示すかしめ状態にお
いて、クリンチ径Ｒがリベット頭部径Ｄと略同一の大き
さである場合にクリンチ力が最も強く、締結強度はさら
に向上する。 【００３８】一方、そのかしめ状態において、かしめ高
さＭはより低いことが好ましい。すなわち、かしめ高さ
Ｍが高いということは、スチール薄板１１８からの出っ
張りが大きいということになり、ライン上における搬送
に支障を来す原因となってしまうのである。 【００３９】従って、理想的なかしめ締結というのは、
クリンチ径Ｒがリベット頭部径Ｄと略同一の大きさで、
しかもかしめ高さＭがより低いものということになる。 【００４０】なお、クリンチ径Ｒはロールセットの凹み
溝２４の最外径でその最大径が決められる。Ｒ＞Ｄにな
るようなロールセットにすると、リベット頭部も含め、
ロールセット内部に沈み込むことになり、リベット頭部
外径部とロールセット凹み溝最外径で材料を挟み込み切
断しかねない。又、かしめ高さＭは内向きテーパーにな
ることによりリベット自体つぶれ易くなるため、低くな
る。つまり、リベット先端テーパー部を見てみると、外
径側の方が直径の広がり量（伸びひずみ）が小さいので
変形が楽である。 【００４１】本発明者らがチューブラリベットの各部寸
法を検討した結果、具体的一例を示すと、アルミ薄板１
１６の厚さが０．３５５ｍｍ、スチール薄板１１８の厚
さが０．１９ｍｍの場合、チューブラリベット１１０を
リベット頭部径Ｄが５．４ｍｍ、中空軸部外径ｄが３．
０ｍｍ、中空軸部首下長Ｌが２．５ｍｍとなるように形
成することが好適であることを見出した。但し、アルミ
薄板１１６やスチール薄板１１８の厚さが変われば、中
空軸部首下長の長さも異なってくる。 【００４２】種々の実験から、前記各部寸法の関係とし
ては、前記式（Ｉ）において係数Ａが１．５〜１．８と
なるように形成すればよいことが知られた。 【００４３】Ａが１．５未満であると、クリンチ径Ｒが
小さくなり、重ね合わせた薄板を打抜くことができて
も、リベット先端が広がり、十分なクリンチを維持でき
ず、結果として図６と同じく疑似かしめになり、充分な
接合強度が得られない。又、Ａが１．８超であると、十
分なクリンチが完成されても打ち抜かれるリベットの中
空軸部が残っており、この部分が多いほどかしめ高さＭ
が高くなり、何れも好ましくない。 【００４４】表１に、本発明例チューブラリベット１１
０と、前記図５の従来のチューブラリベット１０及び前
記図３の中空軸部２１４先端を外向きテーパ状に形成し
たチューブラリベット２１０とを前記各寸法に形成した
場合の各クリンチ径及びかしめ高さを示す。なお、Ｄ、
ｄ、Ｌは何れも前記の通り、５．４ｍｍ、３．０ｍｍ、
２．５ｍｍである。 【００４５】 【表１】 【００４６】上記表１からも明らかなように本発明にか
かるチューブラリベット１１０はそのクリンチ径がリベ
ット頭部径と略同一であるのに対して、従来のテーパな
しのチューブラリベット１０及び外向テーパ状のチュー
ブラリベット２１０はそのクリンチ径がリベット頭部径
よりかなり小さくなっている。 【００４７】また、従来のテーパなしのチューブラリベ
ット１０及び外向きテーパ状のチューブラリベット２１
０は本発明にかかるチューブラリベット１１０と比較
し、リンチ径が小さい分かしめ高さが高くなっているの
が理解される。 【００４８】なお、前記テーパなしのチューブラリベッ
ト１０及びチューブラリベット２１０においても、中空
軸部首下長を長くすればクリンチ径を大きくすることは
できるが、その分かしめ高さがさらに高くなってしまう
こととなる。 【００４９】なお、かしめ高さＭを低くするためには、
中空軸部の厚みを極力薄くすることが望ましいが、それ
は反面中空軸部の強度の低下による打抜きの変形、或い
はクリンチ力の低下を招く。この点、本例チューブラリ
ベット１１０は、前述したようにその先端を鋭利に形成
して打抜き性、及びクリンチ力を向上させているため、
薄肉であっても、軸部に無理な負荷がかからない押圧力
で打ち抜くことができ、充分なクリンチ力を得るととも
に、かしめ高さを低くすることができる。 【００５０】例えば、前記寸法（Ｄ５．４ｍｍ、ｄ３．
０ｍｍ、Ｌ２．５ｍｍ）のチューブラリベット１１０に
おいて、中空軸部１１４の厚みは０．５ｍｍであった
が、このような薄肉厚であっても、充分満足の行く結果
が得られた。なお、此の０．５ｍｍという厚さは、従来
の通常の厚さ（０．６ｍｍ）より明らかに小さい値であ
り、それだけかしめ高さＭが低減されたことを意味す
る。又、この厚みが余り薄いと座屈し易いなどの不利が
ある。 【００５１】このように、中空軸部の先端を一定角度で
内向きテーパ状に形成すると、接合され、かしめられる
２枚の金属薄板が確実に切断、打抜かれるので、所期の
第一目的が達成されるが、さらに図１を参照して、中空
軸部１１４の首下長Ｌと軸部穴深さＨとを同一長（２．
５ｍｍ）に形成することで、中空軸部１１４により打ち
抜かれた金属薄板１１６、１１８の薄板破片が、該中空
軸部１１４の奥に収納され、中空軸部１１４の変形を阻
害することがなくなり、リベット頭部１１２の外周下面
Ｐがアルミ薄板１１６にほヾ密着させられ、接合強度の
高いかしめ締結を行うことが可能となった。 【００５２】さらに、前記薄板破片は、クリンチのため
に外側に広げられた中空軸部１１４のさらに奥内部で確
実に保持されているため、ライン途中で該中空軸部１１
４内から落ちてしまうようなこともなかった。 【００５３】本発明では、ＬはＨ以下（Ｌ≦Ｈ）になっ
ている。ＬがＨより短い（Ｌ＜Ｈ）場合は、リベット頭
部を厚くしないとリベット穴加工時或いはかしめ時など
に頭部にかかる押圧力などで割れが発生する恐れがあ
る。しかし、その対策としてリベット頭部を厚くすると
結果的にかしめ高さＭが高くなるので、ＬはＨより長く
てはならず、最も良いのはＨと同長である場合である。 【００５４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるチ
ューブラリベットによれば、中空軸部の鋭角的な先端外
周縁部により金属薄板の打抜き性を向上させたチューブ
ラリベットにおいて、中空軸部の首下長を軸部穴深さ以
下に形成すると共に、首下長を適正な長さにすることに
より、接合強度を高め、かつ薄板破片の欠落を防止する
ことができ、リベット頭部を補強するという効果が得ら
れる。 【００５５】
ちリベット頭部と、その頭部下面から延びた中空軸部と
から成るリベットにおいて、特にその中空軸部の形状の
改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】飲料用缶詰等の薄板材（例えば、ブリ
キ、極薄スズメッキ鋼板、ティンフリースチール、ニッ
ケルメッキ鋼板、アルミニウムなど）の塗装において
は、昨今の自動化の要請によりそれら板材のコイルの連
続塗装方法が用いられているが、そのためには、それら
金属薄板のコイル接合が必要となる。 【０００３】前記コイル連続塗装ラインの金属薄板の接
合には、一般的にステッチャー、或いはリベット接合が
用いられており、そのリベット接合に用いられるリベッ
トの一つとしてチューブラリベットがある。 【０００４】図５は、従来のチューブラリベットの縦断
面図であり、該チューブラリベット１０は、リベット頭
部１２と、該リベット頭部１２の下面から垂直に延びた
筒状の中空軸部１４とから構成されており、該中空軸部
１４の先端面は水平、つまり、中空軸部側面に対して直
角に形成されている。 【０００５】また、、前記チューブラリベット１０は、
その中空軸部１４における首下長Ｌが、中空軸部内の軸
部穴深さＨより長く形成されている（Ｈ＜Ｌ）。これ
は、リベット頭部１２の中央部を丈夫にしておくための
構成であり、図５に示した以外の従来チューブラリベッ
トにも見られる共通点の一である。 【０００６】リベット頭部１２の下面は、垂下する中空
軸部１４の外側にある水平面部Ｐと、該軸部の内側にあ
って、該頭部側に凸である面部Ｑとに分かれるが、中空
軸部首下長（Ｌ）は、この水平面部Ｐと、中空軸部の外
周面との交点ＯＢから該軸部先端までの長さをいい、中
空軸部内の軸部穴深さは（Ｈ）は、該頭部の面部Ｑと該
軸部内周面との交点ＩＢから該軸部先端までの長さをい
う。 【０００７】而して、前記金属薄板の接合は、図７に略
示したように、リベット頭部側に接するステム２０と、
接合される薄板１６、１８を受け、該ステムによって押
されたリベットの軸部１４が該薄板を切断、嵌入し、外
方に向け湾曲するように（図７）ガイドする凹み溝２４
を有するロールセット２２とを用い、これらステムとロ
ールセットとでリベットを挟みつぶすようにして行われ
る。このときチューブラリベットは、ステム２０から受
けた加圧力を中空軸部１４の先端に伝えて、接合する２
枚の金属薄板を打ち抜き、該先端をロールセットを用い
て外側に広げクリンチする。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】前記かしめ締結におい
て最も重要なのは接合強度である。前記コイル連続塗装
ラインの金属薄板の搬送速度は極めて速く、また金属薄
板に付加されるライン張力も極めて大きいため、該接合
強度は金属薄板自身の強度と比較して同程度以上の強さ
が要求される。 【０００９】しかし、従来のチューブラリベット１０に
おいては、前述したように中空軸部１４の先端面が軸部
側面に対して直角に形成されている場合、図７を参照
し、接合しようとする２枚の金属薄板（例えばアルミニ
ウム薄板１６とスチール薄板１８）を打抜く際、薄板を
押圧する中空軸部１４の先端が該薄板の面に対して平坦
に形成されているので、その中空軸部１４先端による薄
板の打抜き性が悪く、例えば、中空軸部１４先端を２枚
の薄板１６、１８に押圧してもどの薄板も切断されず打
抜けなかったり、上側の薄板は打ち抜けても下側の薄板
は打ち抜けなかったり（図６）、或いは両薄板ともに打
ち抜けたとしても打抜き部周囲の部分が延びて折れ曲が
ったりすることがある。これはアルミニウム薄板とスチ
ール薄板の組合せの場合に限られず、他の組合せ、例え
ばアルミニウム薄板同士の場合にも見られるところであ
る。又、この内抜きは、板厚が薄いほど（１ｍｍ以
下）、板が変形し易くなるために、困難になる。 【００１０】この結果、かしめ締結した状態は、例えば
図６に示すようにクリンチ部におけるチューブラリベッ
ト１０と薄板１６との間に隙間が生じる疑似かしめとな
ってしまう。又打抜き部周囲の部分が伸びて折れ曲がっ
た場合にも、かしめ不充分となる。 【００１１】従って、充分な接合強度が得られず、クリ
ンチ力が弱まりライン張力に耐えられずにチューブラリ
ベット１０が薄板１６、１８から外れてしまう結果とな
る。 【００１２】また、前記チューブラリベットによりかし
め締結した接合強度にとって、リベット頭部径Ｄと外側
に広げた中空軸部のクリンチ径Ｒとが同一であることが
最も好ましいが、このためのチューブラリベットの各部
寸法の関係が従来はあまり考慮されておらず、接合強度
に課題があった。 【００１３】さらに、従来チューブラリベット１０は、
前述したように中空軸部１４における首下長Ｌより軸部
穴深さＨの方が短く形成されているため、打ち抜かれ、
ロールセットの凹み溝２４の中間にある中央凸頂面２６
に乗るように取り残された薄板破片が該中空軸部１４内
に一杯になってしまう。このため、その軸部内に一杯に
なった薄板破片が中空軸部１４の変形を阻害し、クリン
チ径Ｒが頭部径Ｄよりもかなり短くなり、かしめ高さを
高くしてしまう。最悪の場合、リベット頭部１２の外周
下面Ｐと薄板１６との間に隙間が生じることがあり、接
合強度が低下してしまうこととなる。また、前記薄板破
片は中空軸部１４の外側に広がり始めた部分で保持され
ることとなり、該薄板破片への保持力は極めて弱くライ
ン途中で欠落する危険性もあった。 【００１４】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は金属薄板を確実かつ鋭利に切
断打抜き、接合強度の高いかしめを得させるチューブラ
リベットを提供することである。 【００１５】さらに、接合強度の高いかしめを行うと共
に、中空軸部内に残った薄板破片を確実に保持可能なチ
ューブラリベットを提供することである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明チューブラリベットは、「リベット頭部と、該
リベット頭部の下面より延びた中空軸部とから成るチュ
ーブラリベットであって、前記中空軸部の先端が外周縁
部から内周縁部へと内側に鋭角的に傾斜を有し、該外周
縁部が鋭利状となる内向テーパ状に形成され、かつ、前
記外周縁部における傾斜角が５０度乃至８０度に形成さ
れたチューブラリベットにおいて、前記チューブラリベ
ットの各部寸法が下記式（Ｉ）における係数Ａが１．５
〜１．８となる値に形成されたこと、 【数２】 Ｌ＝（Ｄ−ｄ）×１／２×Ａ＋δ （Ｉ） 但し、Ｌ：中空軸部首下長 Ｄ：リベット頭部径 ｄ：中空軸部外径 δ：被かしめ部材の厚さ 及び中空軸部首下長が中空軸部内の軸部穴深さ以下であ
ることを特徴とするチューブラリベット。」を特徴とす
る。 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【作用】本発明にかかるチューブラリベットは、前述し
たように中空軸部先端を外周縁部から内周縁部へと内側
に鋭角的に傾斜させた内向テーパ状とし、該外周縁部鋭
利状に形成していて、かしめ締結する金属薄板などの部
材を確実かつ鋭利に切断打抜ことができると共に、打ち
抜かれる薄板の内、チューブラリベット中空軸部内径に
相当する部分をロールセットの中央凸頂部２６に当接さ
せて打ち抜き性を高めていて、チューブラリベットの各
部寸法を前記式（Ｉ）における係数Ａ（Ａが中空軸部の
折り曲げ部に相当する）が１．５〜１．８となるように
形成したことで、リベット頭部径とクリンチ径とが略同
一の接合強度の高いかしめ締結を行うことが可能とな
る。 【００２２】 【００２３】 【００２４】さらに、軸部首下長Ｌが軸部穴深さＨ以下
に形成されているため、打ち抜かれた薄板破片、即ち、
ロールセットの中央凸頂部２６に乗るように取り残され
た薄板破片は中空軸部内の奥に完全に収納され、リベッ
ト頭部の外周下面Ｐは金属薄板にほヾ密着し、かしめ高
さも低くなり、接合強度を一層向上させることが可能と
なる。また、前記薄板破片は、かしめ加工最終段階でロ
ールセット中央凸頂部により、クリンチのため外側に広
げられた中空軸部のさらに奥内部へ押し込まれ、一層確
実に保持され、リベット頭部を補強する。 【００２５】 【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。 【００２６】図１は、本発明の一実施例にかかるチュー
ブラリベットの縦断面を示し、このチューブラリベット
１１０は、リベット頭部１１２と、該リベット頭部１１
２の下面から垂直に延びた中空軸部１１４とからなる。 【００２７】本実施例において特徴的なことは、前記中
空軸部１１４の先端を外周縁部から内周縁部へと内側に
傾斜させ、該外周縁部における角度αが鋭角となる内向
テーパ状に形成したことにある。 【００２８】本発明者らは、チューブラリベットの先端
形状を検討した結果、前記形状が金属薄板の打抜き性に
優れていることを見出したのであり、さらに、この傾斜
角αは、５０度乃至８０度が好適であることを確認し
た。すなわち、該傾斜角αを８０度より大きくすると打
抜き性が低下し、一方５０度より小さくすると打抜き時
にリベット先端が座屈するので、これも打抜き性が低下
する。 【００２９】この、チューブラリベット１１０は、中空
軸部１１４先端を内向テーパ状に形成し（α＝６０
度）、鋭利な外周縁部を備えたことにより、金属薄板を
確実に打抜き、接合強度の高いかしめ締結を可能とし
た。 【００３０】図２には、前記チューブラリベット１１０
を用いてアルミ薄板１１６（厚さ０．３５５ｍｍ）とス
チール薄板１１８（厚さ０．１９ｍｍ）とをかしめ締結
した状態が示されている。同図に示すように、中空軸部
１１４の先端によって、両方の薄板１１６、１１８は何
れも鋭利に貫通、切断されており、チューブ頭部下面Ｐ
に殆ど密着するほどになっている。このため外側に広げ
られた中空軸部１１４によるクリンチ力が増し、接合強
度が向上するのである。 【００３１】なお、図３に、比較例として中空軸部２１
４の先端を内周縁部から外周縁部へと外側に傾斜させ
（β＝３０度）、該内周縁部が鋭角となる外向テーパ形
状にしたチューブラリベット２１０を示す。 【００３２】このチューブラリベット２１０を用いてア
ルミ薄板２１６（厚さ０．３５５ｍｍ）とスチール薄板
２１８（厚さ０．１９ｍｍ）とをかしめ締結した状態を
図４に示す。 【００３３】同図から明らかなように、前記中空軸部２
１４の先端を外向テーパ形状とした場合には、打抜き性
は、従来の傾斜のないチューブラリベット１０とあまり
変わらず、アルミ薄板２１６も鋭利には貫通されず、折
れ曲がり、チューブラリベット２１０の頭部下面Ｐとの
間に隙間が生じている。このため、接合強度も従来のも
のと大差なく満足のいく強度が得られなかった。 【００３４】なお、コイル連続塗装ラインにおけるアル
ミ薄板１１６とスチール薄板１１８との接合に、本発明
にかかるチューブラリベット１１０を３０本用いて３０
ｍｍ間隔でかしめ締結を行った結果、各チューブラリベ
ット１１０の引張亀裂強度は何れもアルミ母材の引張亀
裂強度以上であることが測定された。 【００３５】 【００３６】さらに、本発明のチューブラリベットは、
その中空軸部首下長、リベット頭部径、中空軸部外径の
各部寸法を適正な値とすることによりそのクリンチ径及
びかしめ高さにおいても良好なかしめ締結を行うことが
できる。 【００３７】すなわち、前記図２に示すかしめ状態にお
いて、クリンチ径Ｒがリベット頭部径Ｄと略同一の大き
さである場合にクリンチ力が最も強く、締結強度はさら
に向上する。 【００３８】一方、そのかしめ状態において、かしめ高
さＭはより低いことが好ましい。すなわち、かしめ高さ
Ｍが高いということは、スチール薄板１１８からの出っ
張りが大きいということになり、ライン上における搬送
に支障を来す原因となってしまうのである。 【００３９】従って、理想的なかしめ締結というのは、
クリンチ径Ｒがリベット頭部径Ｄと略同一の大きさで、
しかもかしめ高さＭがより低いものということになる。 【００４０】なお、クリンチ径Ｒはロールセットの凹み
溝２４の最外径でその最大径が決められる。Ｒ＞Ｄにな
るようなロールセットにすると、リベット頭部も含め、
ロールセット内部に沈み込むことになり、リベット頭部
外径部とロールセット凹み溝最外径で材料を挟み込み切
断しかねない。又、かしめ高さＭは内向きテーパーにな
ることによりリベット自体つぶれ易くなるため、低くな
る。つまり、リベット先端テーパー部を見てみると、外
径側の方が直径の広がり量（伸びひずみ）が小さいので
変形が楽である。 【００４１】本発明者らがチューブラリベットの各部寸
法を検討した結果、具体的一例を示すと、アルミ薄板１
１６の厚さが０．３５５ｍｍ、スチール薄板１１８の厚
さが０．１９ｍｍの場合、チューブラリベット１１０を
リベット頭部径Ｄが５．４ｍｍ、中空軸部外径ｄが３．
０ｍｍ、中空軸部首下長Ｌが２．５ｍｍとなるように形
成することが好適であることを見出した。但し、アルミ
薄板１１６やスチール薄板１１８の厚さが変われば、中
空軸部首下長の長さも異なってくる。 【００４２】種々の実験から、前記各部寸法の関係とし
ては、前記式（Ｉ）において係数Ａが１．５〜１．８と
なるように形成すればよいことが知られた。 【００４３】Ａが１．５未満であると、クリンチ径Ｒが
小さくなり、重ね合わせた薄板を打抜くことができて
も、リベット先端が広がり、十分なクリンチを維持でき
ず、結果として図６と同じく疑似かしめになり、充分な
接合強度が得られない。又、Ａが１．８超であると、十
分なクリンチが完成されても打ち抜かれるリベットの中
空軸部が残っており、この部分が多いほどかしめ高さＭ
が高くなり、何れも好ましくない。 【００４４】表１に、本発明例チューブラリベット１１
０と、前記図５の従来のチューブラリベット１０及び前
記図３の中空軸部２１４先端を外向きテーパ状に形成し
たチューブラリベット２１０とを前記各寸法に形成した
場合の各クリンチ径及びかしめ高さを示す。なお、Ｄ、
ｄ、Ｌは何れも前記の通り、５．４ｍｍ、３．０ｍｍ、
２．５ｍｍである。 【００４５】 【表１】 【００４６】上記表１からも明らかなように本発明にか
かるチューブラリベット１１０はそのクリンチ径がリベ
ット頭部径と略同一であるのに対して、従来のテーパな
しのチューブラリベット１０及び外向テーパ状のチュー
ブラリベット２１０はそのクリンチ径がリベット頭部径
よりかなり小さくなっている。 【００４７】また、従来のテーパなしのチューブラリベ
ット１０及び外向きテーパ状のチューブラリベット２１
０は本発明にかかるチューブラリベット１１０と比較
し、リンチ径が小さい分かしめ高さが高くなっているの
が理解される。 【００４８】なお、前記テーパなしのチューブラリベッ
ト１０及びチューブラリベット２１０においても、中空
軸部首下長を長くすればクリンチ径を大きくすることは
できるが、その分かしめ高さがさらに高くなってしまう
こととなる。 【００４９】なお、かしめ高さＭを低くするためには、
中空軸部の厚みを極力薄くすることが望ましいが、それ
は反面中空軸部の強度の低下による打抜きの変形、或い
はクリンチ力の低下を招く。この点、本例チューブラリ
ベット１１０は、前述したようにその先端を鋭利に形成
して打抜き性、及びクリンチ力を向上させているため、
薄肉であっても、軸部に無理な負荷がかからない押圧力
で打ち抜くことができ、充分なクリンチ力を得るととも
に、かしめ高さを低くすることができる。 【００５０】例えば、前記寸法（Ｄ５．４ｍｍ、ｄ３．
０ｍｍ、Ｌ２．５ｍｍ）のチューブラリベット１１０に
おいて、中空軸部１１４の厚みは０．５ｍｍであった
が、このような薄肉厚であっても、充分満足の行く結果
が得られた。なお、此の０．５ｍｍという厚さは、従来
の通常の厚さ（０．６ｍｍ）より明らかに小さい値であ
り、それだけかしめ高さＭが低減されたことを意味す
る。又、この厚みが余り薄いと座屈し易いなどの不利が
ある。 【００５１】このように、中空軸部の先端を一定角度で
内向きテーパ状に形成すると、接合され、かしめられる
２枚の金属薄板が確実に切断、打抜かれるので、所期の
第一目的が達成されるが、さらに図１を参照して、中空
軸部１１４の首下長Ｌと軸部穴深さＨとを同一長（２．
５ｍｍ）に形成することで、中空軸部１１４により打ち
抜かれた金属薄板１１６、１１８の薄板破片が、該中空
軸部１１４の奥に収納され、中空軸部１１４の変形を阻
害することがなくなり、リベット頭部１１２の外周下面
Ｐがアルミ薄板１１６にほヾ密着させられ、接合強度の
高いかしめ締結を行うことが可能となった。 【００５２】さらに、前記薄板破片は、クリンチのため
に外側に広げられた中空軸部１１４のさらに奥内部で確
実に保持されているため、ライン途中で該中空軸部１１
４内から落ちてしまうようなこともなかった。 【００５３】本発明では、ＬはＨ以下（Ｌ≦Ｈ）になっ
ている。ＬがＨより短い（Ｌ＜Ｈ）場合は、リベット頭
部を厚くしないとリベット穴加工時或いはかしめ時など
に頭部にかかる押圧力などで割れが発生する恐れがあ
る。しかし、その対策としてリベット頭部を厚くすると
結果的にかしめ高さＭが高くなるので、ＬはＨより長く
てはならず、最も良いのはＨと同長である場合である。 【００５４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるチ
ューブラリベットによれば、中空軸部の鋭角的な先端外
周縁部により金属薄板の打抜き性を向上させたチューブ
ラリベットにおいて、中空軸部の首下長を軸部穴深さ以
下に形成すると共に、首下長を適正な長さにすることに
より、接合強度を高め、かつ薄板破片の欠落を防止する
ことができ、リベット頭部を補強するという効果が得ら
れる。 【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例にかかるチューブラリベットの縦
断面の説明図。 【図２】図１に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図３】中空軸部先端を外向テーパ状に形成した比較例
チューブラリベットの縦断面の説明図。 【図４】図３に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図５】従来のチューブラリベットの縦断面の説明図。 【図６】図５に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図７】チューブラリベットによる薄板かしめ加工説明
図。 【符号の説明】 １０、１１０、２１０・・・ チューブラリベット １２、１１２、２１２・・・ リベット頭部 １４、１１４、２１４・・・ 中空軸部 １６、１１６、２１６・・・ アルミ薄板 １８、１１８、２１８・・・ スチール薄板 Ｄ・・・ リベットチューブ頭部径 ｄ・・・ 中空軸部外径 Ｌ・・・ 中空軸部首下長 Ｈ・・・ 中空軸部穴深さ
断面の説明図。 【図２】図１に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図３】中空軸部先端を外向テーパ状に形成した比較例
チューブラリベットの縦断面の説明図。 【図４】図３に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図５】従来のチューブラリベットの縦断面の説明図。 【図６】図５に示すチューブラリベットにより２枚の金
属薄板をかしめ締結した状態の説明図。 【図７】チューブラリベットによる薄板かしめ加工説明
図。 【符号の説明】 １０、１１０、２１０・・・ チューブラリベット １２、１１２、２１２・・・ リベット頭部 １４、１１４、２１４・・・ 中空軸部 １６、１１６、２１６・・・ アルミ薄板 １８、１１８、２１８・・・ スチール薄板 Ｄ・・・ リベットチューブ頭部径 ｄ・・・ 中空軸部外径 Ｌ・・・ 中空軸部首下長 Ｈ・・・ 中空軸部穴深さ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭50−88459（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−21017（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭60−21018（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭52−52132（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16B 19/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 リベット頭部と、該リベット頭部の下面
より延びた中空軸部とから成るチューブラリベットであ
って、 前記中空軸部の先端が外周縁部から内周縁部へと内側に
鋭角的に傾斜を有し、該外周縁部が鋭利状となる内向テ
ーパ状に形成され、 かつ 前記外周縁部における傾斜角が５０度乃至８０度に形成
されたチューブラリベットにおいて、 前記チューブラリベットの各部寸法が下記式（１）にお
ける係数Ａが１．５〜１．８となる値に形成されたこ
と、 【数１】 Ｌ＝（Ｄ−ｄ）×１／２×Ａ＋δ （１） 但し、Ｌ：中空軸部首下長 Ｄ：リベット頭部径 ｄ：中空軸部外径 δ：被かしめ部材の厚さ 及び中空軸部首下長が中空軸部内の軸部穴深さ以下であ
ることを特徴とするチューブラリベット。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16289194A JP3382722B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | チューブラリベット |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16289194A Expired - Fee Related JP3382722B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | チューブラリベット |
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