JP4491138B2 - ブラインドリベットおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラインドリベットに関する。ブラインドリベットは、互いにリベット留めする穴明け部材の片側のみからアクセスして挿入および設置ができるものである。
【０００２】
より詳しくは、この発明は、一端に予め形成された半径方向に延びる頭部を有する筒形のシェルと、シェルの尾部端に隣接するステム頭部を有し筒形シェルを貫通するステムとを備えてなる自己詰栓型のブラインドリベットに関する。使用時には、このリベットを、リベット留めすべき部材の孔を通して最初にシェルの尾部端から挿入し、シェル頭部が近い方の部材に接触してシェルの尾部が遠い方の部材を越えて突き出すまで入れる。リベットを設置（セット）するためには、シェル頭部が付当て体により支えられ次いでステムが引かれ、それによりステム頭部がシェルを付当て体に対して圧縮し、シェルの軸方向の縮みおよびその少なくとも一部の半径方向の膨らみを生じさせて、予め形成された頭部一緒になって部材同士をクランプするブラインドヘッドを形成する。ステムの頭部に隣接するステムの少なくとも一部分は、シェルの中に保持されて、リベットの設置が完了した後にシェルに詰まる。ステムの残りの部分（つまり、その頭部から遠い方の尾部端部分）は、好ましくはシェル頭部からの突出を避けるべく折り除かれる。これは、ステムのシャンクにおける適当な箇所に破断首部を設けることによって普通は達成される。
【０００３】
【従来の技術】
このタイプのリベットが国際公開ＷＯ９８／２３８７２号に記載されており、その出願にはその種のリベットの働きにおける重要な特徴が説明されている。その出願は、また、どのようにリベットを構成すれば、リベットの中に設置後に保持されるリベットステムの部分が、板厚のあらゆる使用条件下でリベットの孔を完全に詰めかつリベットの頭部と面一に破断することができるかを説明している。この目的のために、ピンテールはステムシャンクに比して小径であり、ステムシャンクとピンテールの接合部には破断首部が形成されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
一面において、この発明は、穴を明けた部材同士を互いに固定するための自己詰栓型のブラインドリベットであり、このリベットは、一端に尾部の端面を有し他端に半径方向に広がって予め形成された頭部を有する筒形のシェルと、シェルの尾部端面に隣接するステム頭部およびステム頭部から離れて位置する破断首部を有しシェルを貫通するステムとを備えてなり、破断首部よりステム頭部側のステムシャンクの領域には、破断首部の方へ延びる複数の窪みが形成されており、シェルの対応する領域は、ステム頭部に隣接する領域では実質上窪み全体を充填し、破断首部に向かって次第に少なく充填しており、使用時にシェルに軸方向の圧縮力が掛かると、シェルは、予め形成された頭部から遠い方の部材に隣接する領域において優先的に座屈することにより前記部材に接するブラインドヘッドを形成し、これにより穴を明けた部材同士を互いにクランプする。
【０００５】
複数の窪みは、好ましくは、軸方向の溝であるが、螺旋状であってもよいし、環状であってさえよい。特に、窪みが軸方向溝または螺旋溝である場合、ステムシャンクおよびシェルには、両者同士をロックするための互いに協働する手段が設けられていてもよい。そのような手段は、ステムシャンクの周りに、好ましくはステム頭部のすぐ下に、形成された環状の溝を備えていてもよく、その溝はシェル内にステムを保持するためにシェルの材料を含有しており、それにより、設置前にステムとシェルの組付け体が一体にロックされていて、設置後にシェル内に保持されるステムの部分もまたシェルにロックされている。その溝は、その直径のおおよそ半分の軸方向長さを有していてもよい。
【０００６】
好ましくは、複数の窪みが形成されているステムシャンクの領域は、概して破断首部より遠い方の領域の直径よりも大きい大径を有し、それにより破断首部に隣接する端部分は一つ以上の半径方向に突き出た肩部を具備し、設置工具で使用する際に肩部が設置工具の先端部と係合して、リベット止めされる部材の厚みの全使用範囲にわたって、ステムの保持された部分がリベット頭部と実質的に面一に破断する。
【０００７】
好ましくは、ステム頭部に隣接する領域におけるステムの断面積および強度は、ステムの円柱形部分の断面積および強度と実質的に等しい。軸方向の窪みの数は、製造方法に応じて最低４本からいろいろに変わってよい。好ましくは、窪みの入り口を横切る間隔は、間にあるランド部分の周方向の幅より小さい。
【０００８】
好ましくは、窪みは、窪みから移動された材料が前記窪み間のランドに含まれてその結果直径が増大するような形成プロセスにより作られる。
【０００９】
この発明のさらに別の面によると、一端に半径方向に広がって予め形成された頭部を有する筒形のリベットシェルと、頭部および頭部から離れた遠い方の位置に破断首部を有するシャンクを具備し、頭部と破断首部の間の領域が破断首部へ延びる複数の窪みを有して形成されているステムとを備えてなるリベットを組み付ける方法を提供し、その方法は、シェルをダイに挿入し、ダイの第一の部分がシェルの外径に密に嵌合し、第二の部分がテーパ状に形成され次第に直径が増大してダイの第三の部分と相交わり、第三の部分の中へシェルの尾部端部が突出するようにするステップと、シェルの頭部を突当て体で支持するステップと、リベットシェルの孔に密に嵌合する第一の直径および前記ダイの第三の部分に密に嵌合する第２の直径を有するパンチを挿入するステップと、リベットシェルを圧縮してダイのテーパ部および大径部の両方に充填させるべくパンチと突当て体の間に圧縮力を印加するステップと、突当て体およびパンチを取り外すステップと、ステムを挿入するステップと、組み付けられたシェルとステムをダイを通して放出するステップとを含んでなり、放出される間にシェルの材料がステムの窪みの中へ押し込まれ、少なくともシェルの尾部において実質上窪みの全体を充填し、破断首部に向かって次第に少なく充填する、という方法である。
【００１０】
好ましくは、組み付けられたリベットの外径は、ステム頭部の直径に等しい。この目的のために、第一のダイ孔は、ステム頭部と同じ直径を有すべきであるが、しかしながらそうであると、実際には段取りが難しい。したがって、結果的には、リベットの組付け前のステム頭部は、第一のダイ孔より僅かに大きいのが好ましく、そうすれば、組付け体が放出されるとき、ステム頭部が第一のダイ孔の直径、すなわちシェルの直径の大きさに加工される。
【００１１】
リベットシェルをダイの形に形成するために別個のパンチを使用することの代替として、パンチの代わりにステムを使ってシェルを突当て体に対して圧縮して、それにより実質的にダイ全体を充填し、突当て体を外し、組み付けられたステムとシェルをダイを通して放出することにより、同様のことが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施態様を、例としてそして添付の図面を参照して、説明する。
【００１３】
まず、図１を参照して、シェル１７は、同心の孔１２を有し一端に半径方向に広がり端ぐり１５が設けられた頭部１３有する筒形の本体１１を具備している。シェルの尾部端１６は、平らで、シェルの軸に対して直角である。
【００１４】
図２に示されるステム２１は、細長く、概して円柱形である。一方の端に一体で半径方向に広がった頭部２２を有し、その頭部２２はステムシャンク２５から離れる方を向いた凸状の面２３とステムシャンクの方を向いた実質上平らな環状の面２４を有する。ステム頭部の直径は、シェルの本体の直径よりも大きい。ステム頭部から空間的に離れた所に、リベットが設置されるときステムが破断する箇所を決める破断首部を構成する溝２７がある。破断首部２７は、ステム頭部の方を向いたテーパ面２７およびステム軸に垂直でビンテール２９の方を向いた面３１を有する。ステム２３の破断首部２７と頭部との間に、ステムには軸方向の窪み３２が設けられており、その窪み３２はステムの頭部からある距離だけ離れた所で終わっていて、長さがステムの直径のおおよそ半分で直径がピンテール２９と実質上同じである単純な円筒部分３３を作っている。窪み３２は、図３に示されるように、窪みからのステム材料が窪み間のランド３４を形成するように、形成プロセスによって作られる。図３は、図２のステムのＡ−Ａ’線に沿った断面である。したがって、窪みの領域におけるステムの断面積およびその長さは、実質上変化しない。ランド３４は、リベットシェル１２の孔に可能な限り近い直径の円の上に載るように配置される。さらに、ランド３４を跨ぐ寸法は、窪みが設けられていないステムの部分、すなわち単純な円筒形部分３３およびピンテール２９、に比べて増大している。この例では、窪みの入り口の幅は、ランド３４の幅よりも幾分か小さい。このステムをＷＯ９８／２３８７２号の図３に示されたものと比較すると、先の出願におけるステムが単純部分に比べて直径の小さいピンテールを必要とし、それはピンテールの押出しまたは製造工程における他の追加の作業によってのみ達成できるのに対して、この出願のステムは一様な直径のステムシャンクから形成することができることが明らかである。
【００１５】
図４は、ダイ４０の中に置かれたリベットシェル１７を示す。ダイ４０は、小さい孔４１を有し、その小さい孔４１はリベットシェルの外径に密に嵌っており、リベット１８の尾部は大きい方の孔４２の中へ突き出している。孔４１と孔４２は、ダイ４３のテーパ区間により連結されている。
【００１６】
リベット１３の頭部は、リベット頭部に密に合致し中心孔４５を有部材４４によって支持される。パンチ４６が大きい孔４２の中へ挿入され、パンチの小さい方の直径４７がリベットシェルの孔１２に入り、そこでは密嵌合である。パンチの大きい方の直径４８は、ダイ４２の大きい方の孔に入り、こちらも密嵌合である。
【００１７】
図５は、組付けの第一の段階の完了を示す。パンチ４６は、支持部材４４に向かって付勢され、リベットの本体は、圧縮されてダイ４２の大きい方の孔４２およびテーパ部分４３を完全に充填する。
【００１８】
組付けの第２の段階として、パンチ４６が引き抜かれ、部材４４が後退し、形成されたリベットシェル１７と一緒にダイ４０は、第２の組付け段階に移行する（図６）。ここで、ステム２１が挿入される。ダイ４０は、今度は部材５０によって支持される。ここで圧縮力がパンチ５１を介して与えられ、パンチ５１は、リベットのテーパ部分４３をステムの凹所３２の中へスエージングする過程でリベット組付け体５２ダイから外へ押し出す。ステムは、テーパの径が小さくなるに従って段々と多く充填され、テーパ４３の狭い方の端部において実質上完全な充填を生じる。
【００１９】
このことが図７に示されている。そのうえ、ステム頭部２２は、完成された組付け体の正確な直径５８の寸法にされる。リベットシェルの断面がだんだんと大きくなっているので、それに対応して、シェルのこわさ（スティフネス）が大きくなっており、リベットが設置されたときにリベットの尾部はリベット留めされる部材に隣接して常に形を成す。これは、リベットの尾部に向かう加工硬化の増大により増強される。図７は、また、ステム頭部２２とランド３４の増大直径部との間の凹所を形成するステム３３の単純円柱部がシェル材料によって充填され、ステムとシェルを互いにロックする様子を示している。
【００２０】
図８は、最小厚さの板に設置されたリベットを示し、図９は、最大厚さの板に設置されたリベットを示し、それぞれの板は番号５９と６０で示されている。リベットは、それぞれの孔６１および６２に挿入され、適当な引っ張り工具を用いてセットされる。引っ張り工具は、頭部に突き当てる環状のアンビル（金床）６３とリベットステム２９の突き出した部分を掴むグリップジョーを有する。設置工具を操作すると、アンビルに対してジョーを後退させる。そのような設置工具は、ブラインドリベット留めの技術分野においてよく知られている。アンビル６３の孔６４は、ピンテール２９に密に勘合し、軸方向の窪みが設けられたステムの部分は、アンビルの孔を通り抜けることができないような十分な直径を有している。したがって、設置の間は、ステムは常にアンビルの所で破断する。アンビル６３には、リベット頭部の端ぐり１５より僅かに小さい直径のボス６５が設けられている。したがって、ステムは、それがボスに接触したときに破断し、確実に破断箇所は常にリベット頭部表面より下になる。図８および９は、リベットの尾部に向かってリベット断面がだんだんと増大していることによって、丸い膨らみが常に裏側の板に隣接してできる様子を示している。さらに、板の厚さと無関係に破断までにステムが同じ距離だけ引っ張られるので、尾部の形は最小限しか変化しない。設置されたリベットの尾部６６もまた、事実上変形されておらず、したがってステムとシェルは互いにロックされたままに留まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 組付け前のリベットのシェルの長手方向断面図である。
【図２】 組付け前のリベットのステムの側面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図４】 組付け過程の第一段階を開始する前のリベット本体を収容したダイの断面図である。
【図５】 図４に類似の図で、組付け過程の第一段階が完了した状態を示す図である。
【図６】 図５に類似の図で、リベットにステムが挿入された状態を示す図である。
【図７】 組付け過程が完了し、組み付けられたリベットがダイから放出された状態を示す図である。
【図８】 最小厚さの板に設置されたリベットの断面図である。
【図９】 最大厚さの板に設置されたリベットの断面図である。

Claims (18)

1. 穴を明けた部材同士を互いに固定するための自己詰栓型のブラインドリベットであって、
   一端に尾部の端面を有し他端に半径方向に広がって予め形成された頭部を有する筒形のシェルと、
   シェルの尾部端面に隣接するステム頭部およびステム頭部から離れて位置する破断首部を有しシェルを貫通するステムと
   を備えてなり、
   破断首部よりステム頭部側のステムシャンクの領域には、破断首部の方へ延びる複数の窪みが形成されており、
   シェルの対応する領域は、ステム頭部に隣接する領域では実質上窪み全体を充填し、破断首部に向かって次第に少なく充填しており、
   使用時にシェルに軸方向の圧縮力が掛かると、シェルは、予め形成された頭部から遠い方の部材に隣接する領域において優先的に座屈することにより前記部材に接するブラインドヘッドを形成し、これにより穴を明けた部材同士を互いにクランプする
   ことを特徴とするブラインドリベット。
2. 請求項１に記載のブラインドリベットにおいて、
   前記シェルは、尾部が頭部より硬いように前記尾部から前記頭部へと硬度勾配を有する
   ことを特徴とするブラインドリベット。
3. 請求項１または２に記載のブラインドリベットにおいて、
   前記ステムシャンクの窪みが形成された領域は、前記破断首部から遠い方の領域に比べて全般的に直径が増大しており、
   これにより、前記破断首部に隣接する端部分が一つ以上の半径方向に突出した肩部を構成し、
   設置工具で使用する際に前記肩部が前記設置工具の先端部と係合して、リベット止めされる前記部材の厚みの全使用範囲にわたって、前記ステムの保持された部分が前記リベット頭部と実質的に面一に破断する
   ことを特徴とするブラインドリベット。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
   前記窪みが軸方向の溝である
   ことを特徴とするブラインドリベット。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
   前記窪みが螺旋状である
   ことを特徴とするブラインドリベット。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
   前記ステムシャンクおよび前記シェルが両者をロックするための互いに協働する手段を具備している
   ことを特徴とするブラインドリベット。
7. 請求項６に記載のブラインドリベットにおいて、
   前記互いに協働する手段が環状の溝である
   ことを特徴とするブラインドリベット。
8. 請求項７に記載のブラインドリベットにおいて、
   前記環状の溝が前記ステムシャンクの周りに形成されている
   ことを特徴とするブラインドリベット。
9. 請求項７または８に記載のブラインドリベットにおいて、
   前記環状の溝が前記ステム頭部のすぐ下にある
   ことを特徴とするブラインドリベット。
10. 請求項７〜９のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記環状の溝が前記シェル内に前記ステムを保持するためのシェル材料を有している
    ことを特徴とするブラインドリベット。
11. 請求項７〜１０のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記環状の溝がその直径の約半分の軸方向長さを有する
    ことを特徴とするブラインドリベット。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記ステム頭部に隣接する領域における前記ステムの断面積および強度が前記ステムの円柱形部分の断面積および強度と実質的に等しい
    ことを特徴とするブラインドリベット。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記ステムシャンクが少なくとも四つの窪みを有している
    ことを特徴とするブラインドリベット。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記窪みの入り口を横切る間隔が間にあるランド部分の周方向の幅より小さい
    ことを特徴とするブラインドリベット。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    前記窪みから移動された材料が前記窪み間のランドに含まれるように前記窪みが形成される
    ことを特徴とするブラインドリベット。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載のブラインドリベットにおいて、
    組み立てたリベットにおける前記シェルの外径が前記ステム頭部の直径と等しい
    ことを特徴とするブラインドリベット。
17. 一端に半径方向に広がって予め形成された頭部を有する筒形のリベットシャンクと、頭部および前記頭部から遠い方の位置に破断首部を有するシャンクを具備し、前記頭部と前記破断首部の間の領域が前記破断首部へ延びる複数の窪みを有して形成されているステムとを備えてなるリベットを組み付ける方法であって、
    前記シェルをダイに挿入し、ダイの第一の部分が前記シェルの外径に密に嵌合し、第二の部分がテーパ状に形成され次第に直径が増大してダイの第三の部分と相交わり、第三の部分の中へ前記シェルの尾部端部が突出するようにするステップと、
    前記シェルの頭部を突当て体で支持するステップと、
    前記リベットシェルの孔に密に嵌合する第一の直径および前記ダイの第三の部分に密に嵌合する第２の直径を有するパンチを挿入するステップと、
    前記リベットシェルを圧縮して前記ダイのテーパ部および大径部の両方に充填させるべく前記パンチと前記突当て体の間に圧縮力を印加するステップと、
    前記突当て体およびパンチを取り外すステップと、
    ステムを挿入するステップと、
    組み付けられたシェルとステムを前記ダイを通して放出するステップと
    を含んでなり、
    放出される間に前記シェルの材料が前記ステムの前記窪みの中へ押し込まれ、少なくともシェルの尾部において実質上前記窪みの全体を充填し、前記破断首部に向かって次第に少なく充填する
    ことを特徴とする方法。
18. 請求項１７に記載のリベットの組み付け方法において、
    前記放出ステップは、前記シェルシャンクに、尾部端が頭部端より硬いように前記尾部端と前記頭部端との間に硬度勾配が生じる
    ことを特徴とする方法。

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