JP4870506B2 - ブラインドリベット - Google Patents

Description

本発明は、複数の板等の被締結部材を相互に締結する固着具であって、被締結部材の一方向から締結作業を行うことができるブラインドリベットに関する。

ブラインドリベットは、軸部及びこの軸部の一端のフランジから成る中空のリベット本体と、リベット本体を貫通しフランジ側から延び出る軸部及びこの軸部の一端にリベット本体の内径より大径に形成され且つリベット本体軸部の他端に隣接配置された大径の頭部から成るマンドレルとによって構成される。マンドレル頭部を先頭にして複数のパネル等の被締結部材の取付穴にフランジが接面するまでリベット本体を挿入した状態でマンドレル軸部をフランジ側から締結工具によってマンドレル軸部がその破断可能部分で破断するように強く引っ張ると、リベット本体軸部が膨径するように座屈変形し、座屈した膨径部分とフランジとによって被締結部材を挟持しつつ相互に接合するように固着される。

ブラインドリベットは締結作業がパネル等の面積の大きい部材でも一方向から行えるので便利である。締結力を大きくするには、リベット本体軸部の座屈した膨径部分の直径を大きくすればよことが知られている。しかし、座屈膨径部分の直径を大きくし過ぎても、締結できるパネル等の板の厚さの範囲（これを本書ではグリップレンジという）が狭くなってしまうことが知られている。グリップレンジを広くするため、リベット本体軸部を長く形成するともに、該軸部に複数の破断可能部分を設け、それらの破断可能部分の間の間隔を特定するものがあるが、リベット本体軸部が長くなってしまう。

特開平７−２９２５３１号公報（特許文献１）は、グリップレンジを広くするように構成したブラインドリベットを記載している。特許文献１のブラインドリベットにおいて、リベット本体軸部は、全体が円筒に形成され、２個の縮径部分と、両縮径部分の間に両縮径部分より大径に形成された中間部分とを備えている。中間部分には、各縮径部分につながって各縮径部分から直径を次第に増加させる変化部分が２個形成されており、各変化部分の直径の変化は約２°〜１２°の直線的外形に対応するよう設定されている。

特開平７−２９３５３１号公報（ヨーロッパ特許出願公開第EP067766号） 特開２０００−２６６０１９号公報 特開２０００−２６６０１８号公報 特開２００１−２６３３２２号公報（米国特許第6854940号明細書）

上記した特許文献１のブラインドリベットは広いグリップレンジを可能にしている。しかし、かかるブラインドリベットにおいては、リベット本体軸部の縮径部分と中間部分との間の変化部分の角度を一定に保つように注意しなければならない。

特許文献２においては、リベット本体軸部に、フランジに近接する位置の外周面に変形を阻止する剛性を持つ第１環状リブが、また、長手方向に間隔をおいて第２環状リブが形成されている。第２環状リブの上方すなわちフランジより遠い側に、膨径するように変形して座屈することのできる膨径可能部が、一定長さに渡って形成されている。これらを形成することによって、膨径可能部の変形を確実にして締結を確実にしている。しかし、この特許文献２のブラインドリベットにおいては、非変形の剛性環状リブの形成を必要としている。特許文献３には、特許文献２と同様に、剛性の非膨径部をリベット本体軸部に間隔をおいて複数形成することによって、グリップレンジを広くするブラインドリベットが記載されている。特許文献３のブラインドリベットにおいても、剛性の非膨径部の形成を必要としている。

特許文献４に記載のブラインドリベットは、リベット本体軸部がフランジと反対側の端部が袋状に閉じていてマンドレル頭部がリベット本体軸部の端部の中に収容されている点において、特許文献１〜３に記載のブラインドリベットとは異なる。また、リベット本体軸部には、マンドレル頭部を収容した端部に隣接する部分の外面に、周方向に複数の第１の半径方向くぼみが形成され、更に、第１半径方向くぼみよりフランジの側に第１半径方向くぼみと同様に、周方向に複数の第１の半径方向くぼみが形成されている。両半径方向くぼみの形成によって、リベット本体軸部の膨径部の位置が定まり、締結を確実にする。特許文献４のブラインドリベットは、半径方向くぼみを形成するのに、金型の押圧で行えるので便利であるが、グリップレンジを広くするのには十分でない。

従って、本発明の目的は、広いグリップレンジを維持しながら、簡単に形成できるブラインドリベットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、軸部及び軸部の一端のフランジから成る中空のリベット本体と、リベット本体を貫通しフランジ側から延び出る軸部及び軸部の一端にリベット本体の内径より大径に形成され且つリベット本体軸部の他端に隣接配置された大径の頭部から成るマンドレルとによって構成され、マンドレル頭部を先頭にして被締結部材の取付穴にリベット本体を挿入した状態でマンドレル軸部をフランジ側からその破断可能部分で破断するように強く引っ張って、被締結部材から出ているリベット本体軸部を膨径するように座屈させ、座屈した膨径部分とフランジとによって被締結部材に固着されるようになったブラインドリベットであって、リベット本体軸部は、軸方向に隔たった２個の縮径部分と、２個の縮径部分の間に形成された、両縮径部分より大径の中間部分とを有し、縮径部分の各々と中間部分との間の境界はリベット本体軸部の周方向において非直線的に変化して、縮径部分の各々は、リベット本体軸部の軸方向における長さが、リベット本体軸部の周方向において変化している、ことを特徴とするブラインドリベットを提供する。

上記のように、縮径部分の各々は、リベット本体軸部の軸方向における長さがリベット本体軸部の周方向において変化し、それに対応して、大径の中間部分の長さもリベット本体軸部の周方向において変化しているので、被締結部材から出ているリベット本体軸部部分の膨径及び座屈する長さ方向の位置が、被締結部材の厚さの変化に従って対応でき、広い範囲のグリップレンジにわたって確実に締結できる。また、縮径部分は、例えば、円筒形状のリベット本体軸部を中間部分を残して、所定形状の金型で押圧するだけの簡単な加工で形成することができ、特許文献１に見られるような、公知のブラインドリベットの成形時の面倒な数値管理を必要としない。

上記ブラインドリベットにおいて、縮径部分の各々と中間部分との間の境界は、該リベット本体軸部の周方向において複数の円弧、三角形、方形、又はその他の波形状の曲線形状に形成されており、縮径部分の各々の軸方向における長さが、周方向において曲線形状に沿って変化している。かかる形状は複雑でない金型形状で成形できる。特に、境界の波形状の曲線は、複数の円弧によって形成されており、縮径部分の軸方向における長さが、該周方向において円弧曲線に沿って変化しているのが好ましく、単純な形状の金型を用いることができる。円弧曲線は、中間部分の軸方向における中間位置の横断面を基準として面対称に形成されている。円弧曲線は、４個の同じ円弧形状から成るのが好ましい。４個以外の、例えば、３個、５個、６個等であってもよい。なお、縮径部分の一方は、マンドレル頭部に隣接して形成され、縮径部分の他方は、フランジに隣接して形成されるのが好ましい。

上記ブラインドリベットにおいて、縮径部分と中間部分とは、円筒形状のリベット本体軸部を金型プレス成形することによって形成され、金型は、２個の縮径部分及び中間部分を含むように軸方向に延びて形成されて２個の縮径部分に対応する部分に該縮径部分を押圧する凸部を有し且つ中間部分に対応する部分に凹部を有し、更に、金型は、リベット本体軸部の周方向において複数に分割されており、２個の縮径部分は金型によって押圧されて縮径するように形成され、中間部分は円筒形状のままに維持される。これによって、所定形状の金型で押圧するだけの簡単な加工で、リベット本体軸部を所定の形状に形成することができる。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１において、本発明によるブラインドリベット１は、軸部２及び軸部２の一端（図の右側）のフランジ３から成る中空のリベット本体５と、リベット本体５を貫通しフランジ３の側から延び出る軸部６及び軸部６の一端（左端）にリベット本体５の内径より大径に形成され且つリベット本体軸部２の他端（左端）に隣接配置された大径の頭部７から成るマンドレル９とによって構成される。リベット本体５はアルミニウム又は鉄等の金属材料で成る。マンドレル９は、鉄等の金属材料で成る。マンドレル軸部６には、リベット本体軸部２に包囲された中程の位置に、小径の破断可能部分１０が形成されており、マンドレル軸部６の先端（右端）を締結工具（図示せず）によって引っ張ると、破断可能部分１０から先端側のマンドレル軸部６が破断して、締結工具から除去される。この破断する程の強い引っ張り力によって、頭部７はリベット本体軸部２の隣接端部（左端部）に強い押圧力を加え、リベット本体軸部２は一部が膨径するように座屈変形する。

本発明において、図２に詳細に示すように、リベット本体軸部２は、軸方向に隔たった２個の縮径部分１１及び１３と、２個の縮径部分１１及び１３の間に形成された、両縮径部分より大径の中間部分１４とを有する。そして、縮径部分１１及び１３の各々と中間部分１４との間の境界１５は、リベット本体軸部２の周方向において非直線的に変化して、縮径部分１１及び１３の各々は、リベット本体軸部２の軸方向における長さが、リベット本体軸部２の周方向において変化している。縮径部分１１及び１３の各々と中間部分１４との間の境界１５は、リベット本体軸部２周方向において、複数の円弧、三角形、方形、又はその他の波形状の曲線形状に形成されて、縮径部分１１及び１３の各々の軸方向における長さが、周方向において曲線形状に沿って変化している。このような曲線形状は複雑でない金型形状で成形できる。

図示の実施形態において、境界１５の波形状の曲線は、複数の円弧を連続させることによって形成されている。従って、縮径部分１１及び１３の各々の軸方向における長さが、リベット本体軸部２の周方向の円弧曲線１５に沿って変化している。これによって、単純な形状の金型でプレス成形することができる。実施形態において、円弧曲線１５は、中間部分１４の軸方向における中間位置の横断面１７を基準として面対称に形成されている。かかる面対称に形成することは、好ましいが、必須ではない。円弧曲線は、４個の同じ円弧形状から成るのが好ましい。これによって、周方向に４分割した金型を４方向から押圧するプレス成形で簡単に成形できる。なお、４個以外の、例えば、３個、５個、６個等の円弧で形成することもできる。また、縮径部分及び中間部分の位置は、リベット本体軸部の任意に位置に形成できるが、実施形態においては、縮径部分の一方１１は、マンドレル頭部７に隣接して形成され、縮径部分の他方１３は、フランジ３に隣接して形成されていて、リベット本体軸部２の長さを、必要以上に長くしないようにしている。

ブラインドリベット１のリベット本体軸部２に、縮径部分１１及び１３と中間部分１４とを成形するには、マンドレル軸部６を受入れた円筒形状のリベット本体軸部２の所定位置を金型プレス成形することによって形成される。金型の１例が図３〜図５に示されている。金型１８は、図３に図示のように、リベット本体軸部２の周方向において複数（図示の実施形態では４個（１８Ａ：１８Ｂ：１８Ｃ：１８Ｄ））に分割されており、２個の縮径部分１１及び１３が金型１８によって押圧されて縮径するように形成され、中間部分１４は、プレス成形前の円筒形状のままに維持される。分割された各金型１８Ａ（１８Ｂ、１８Ｃ又は１８Ｄ）は、２個の縮径部分１１及び１３と中間部分１４を含むように軸方向に延びて形成されている。以下、金型１８の分割金型１８Ａを代表して説明するが、他の分割金型１８Ｂ〜１８Ｄも同様の構成である。金型１８Ａは、図３において、リベット本体軸部２の軸方向において矢印の方向１９から見た正面図に明らかなように、２個の縮径部分１１及び１３に対応する部分に両縮径部分を押圧する凸部２１及び２２を有し且つ中間部分１４に対応する部分に凹部２３を有する。なお、凹部２３は、例えば、図示のように、角度αでなる円錐穴に形成されるのが好ましい。実験では、αを１１５度で行って良好な結果を得たが、この角度は任意であり、また、角度αの変更によって縮径部分１１及び１３の長さの変化を所望に変更できる。かかる形状によって、金型を容易に且つ安価に形成できる。しかし、凹部２３は他の形状、例えば、図４において矩形の形状であってもよい。図示の実施形態の金型１８Ａにおいて、縮径部分を形成する凸部２１及び２２と中間部分１４を形成する凹部２３の境界を成す曲線２５は、円弧に形成されており、他の金型１８Ｂ〜１８Ｄと協働して、４つの円弧が連続した波形状の曲線を形成するように形成されている。図示の実施形態では、円弧が連続する波形状の曲線を形成するが、他の波形状、例えば、三角形、方形等の波形状であってもよい。

金型１８によって、リベット本体軸部２に縮径部分１１及び１３と中間部分１４を形成するには、マンドレル軸部６を受入れた円筒形状のリベット本体軸部２の所定位置において、金型１８Ａ〜１８Ｄで、図３の矢印２６Ａ〜２６Ｄに示すように、同時に押圧するプレス成形によって形成される。このように、所定形状の金型で押圧するだけの簡単な加工でリベット本体軸部を所定形状に形成することができ、面倒な数値管理を必要としない。なお、図示の実施形態では、４個の分割金型としたが、４個以外の個数、例えば、３個、５個、６個等に分割した金型で形成することもできる。また、図示の実施形態において、縮径部分１１の位置はマンドレル頭部７に隣接して形成され、縮径部分１３の位置はフランジ３に隣接して形成され、その中間に中間部分１４が形成されて、リベット本体軸部２の長さを必要以上に長くしないようにしている。

リベット本体軸部２は、分割された金型１８Ａ〜１８Ｄによって、図１及び図２に示される縮径部分１１及び１３と中間部分１４を有するように形成される。縮径部分１１及び１３は、リベット本体軸部２の軸方向における長さがリベット本体軸部の周方向において変化し、それに対応して、大径のままに維持された中間部分１４の長さもリベット本体軸部の周方向において変化している。従って、被締結部材から出ているリベット本体軸部部分の膨径及び座屈する長さ方向の位置が、被締結部材の厚さの変化に従って対応でき、広い範囲のグリップレンジにわたって確実に締結できる。

図６及び図７は、本発明に係るブラインドリベット１が、異なる厚さの板状の被締結部材２７Ａ及び２７Ｂ、並びに２７Ｃ及び２７Ｄに締結された様子を示している。図６に示す被締結部材２７Ａ及び２７Ｂの総厚さは、図７の被締結部材２７Ｃ及び２７Ｄの総厚さより薄い。ブラインドリベットの締結作業は、マンドレル軸部６の先端（図１の右端）のグリップ部分２９を締結工具（図示せず）のノーズ先端に押し込んでノーズ内にあるジョーに把持させる。次に、マンドレル頭部７を先頭にして被締結部材２７Ａ及び２７Ｂ、又は被締結部材２７Ｃ及び２７Ｄの取付穴にフランジ３が被締結部材に接面するまでリベット本体軸部２を挿入する。その状態でマンドレル軸部６をフランジ３の側から締結工具によって、マンドレル軸部６がその破断可能部分１０で破断する程に強く引っ張る。

この引っ張り力によって、マンドレル頭部７がリベット本体軸部２の先端をフランジ３の側に強く押圧し、この押圧力が、リベット本体軸部２の縮径部分１１及び１３に伝えられて、縮径部分より大径の中間部分１４では縮径部分より強度が高いので、縮径部分１１及び１３で膨径するように変形が始まり、被締結部材の外側にある縮径部分での変形は進むが、被締結部材の取付穴の中にある縮径部分１３の変形は取付穴の内壁面によって阻止されるので、マンドレル頭部７に隣接する縮径部分１１が膨径するように座屈変形して、座屈した膨径部分３０を形成する。この膨径部分３０とフランジ３とによって、被締結部材２７Ａ及び２７Ｂが挟持されて相互に連結され（図６）、被締結部材２７Ｃ及び２７Ｄが挟持されて相互に連結される（図７）。なお、締結工具の引っ張り力によってマンドレル軸部６は破断可能部分１０で破断して、破断したマンドレル軸部６の部分は締結工具から除去される。図６及び図７に図示のように、広い範囲のグリップレンジにわたって確実に締結できる。これは、縮径部分１１及び１３は、リベット本体軸部２の軸方向における長さがリベット本体軸部の周方向において変化し、それに対応して、大径のままに維持された中間部分１４の長さもリベット本体軸部の周方向において変化しており、被締結部材から出ているリベット本体軸部２の膨径及び座屈する長さ方向の位置が、被締結部材の厚さの変化に従って対応して、確実に膨径部分３０を形成するからである。

図８及び図９は、異なるリベット本体軸部を持つ本発明に係るブラインドリベットの締結波形（荷重応力曲線）のグラフを示す。具体的には、リベット本体軸部が５ｍｍ直径のブラインドリベット（図８）と、リベット本体軸部が５．４ｍｍ直径のブラインドリベット（図９）を形成し、厚さ１．６ｍｍの被締結部材に締結した（図８）場合と、厚さ３．２ｍｍの被締結部材に締結した場合（図９）とにおいて、締結工具のジョーのストローク（ｍｍ）に対する締結加重（ｋＮ）を示す、締結波形（荷重応力曲線）のグラフを示す。かかるグラフは、特許文献１に記載のような、公知のブラインドリベットと同じ、広いグリップレンジでの良好な締結を行うことを示している。

本発明の１実施形態に係るブラインドリベットの正面図である。 図１のブラインドリベットのリベット本体の部分拡大図である。 図１のブラインドリベットのリベット本体軸部を成形する金型を、リベット本体軸部の横断面において示す断面図である。 図３の金型１８Ａを矢印１９の方向から見た図である。 図４の金型１８Ａを矢印２０の方向から見た図である。 薄い被締結部材に締結した後のブラインドリベットを示す図である。 厚い被締結部材に締結した後のブラインドリベットを示す図である。 リベット本体軸部が５ｍｍ直径の、本発明に係るブラインドリベットを厚さ１．６ｍｍの被締結部材に締結した場合の締結波形（荷重応力曲線）のグラフである。 リベット本体軸部が５．４ｍｍ直径の、本発明に係るブラインドリベットを厚さ３．２ｍｍの被締結部材に締結した場合の締結波形（荷重応力曲線）のグラフである。

符号の説明

１ ブラインドリベット
２ リベット本体の軸部
３ フランジ
５ リベット本体
６ マンドレルの軸部
７ マンドレルの頭部
９ マンドレル
１０ 破断可能部分
１１ 縮径部分
１３ 縮径部分
１４ 中間部分
１５ 境界の曲線
１７ 中間部分の中間位置の横断面
１８ 金型
１８Ａ〜１８Ｄ 分割された金型
２１ 凸部
２２ 凸部
２３ 凹部
２５ 境界の曲線
２７Ａ〜２７Ｄ 被締結部材
２９ マンドレルのグリップ部分
３０ 膨径部分

Claims (5)

1. 軸部及び該軸部の一端のフランジから成る中空のリベット本体と、該リベット本体を貫通し前記フランジ側から延び出る軸部及び該軸部の一端にリベット本体の内径より大径に形成され且つ前記リベット本体軸部の他端に隣接配置された大径の頭部から成るマンドレルとによって構成され、マンドレル頭部を先頭にして被締結部材の取付穴にリベット本体を挿入した状態でマンドレル軸部をフランジ側からその破断可能部分で破断するように強く引っ張って、被締結部材から出ているリベット本体軸部を膨径するように座屈させ、座屈した膨径部分とフランジとによって被締結部材に固着されるようになった、ブラインドリベットであって、
   前記リベット本体軸部は、軸方向に隔たった２個の縮径部分と、該２個の縮径部分の間に形成された、両縮径部分より大径の中間部分とを有し、前記縮径部分の各々と前記中間部分との間の境界は、該リベット本体軸部の周方向において複数の円弧曲線に形成されおり、前記縮径部分の各々は、前記リベット本体軸部の軸方向における長さが、該リベット本体軸部の周方向において前記円弧曲線に沿って変化している、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、前記円弧曲線は、前記中間部分の軸方向における中間位置の横断面を基準として面対称に形成されている、ことを特徴とするブラインドリベット。
3. 請求項１又は２に記載のブラインドリベットにおいて、前記円弧曲線は、４個の同じ円弧形状から成る、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１項に記載のブラインドリベットにおいて、前記縮径部分の一方は、前記マンドレル頭部に隣接して形成され、前記縮径部分の他方は、前記フランジに隣接して形成されている、ことを特徴とするブラインドリベット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラインドリベットにおいて、前記縮径部分と前記中間部分とは、円筒形状のリベット本体軸部を金型プレス成形することによって形成され、前記金型は、前記２個の縮径部分及び前記中間部分を含むように軸方向に延びて形成されて前記２個の縮径部分に対応する部分に該縮径部分を押圧する凸部を有し且つ前記中間部分に対応する部分に凹部を有しており、更に、該金型は、前記リベット本体軸部の周方向において複数に分割されており、前記２個の縮径部分は前記金型によって押圧されて縮径するように形成され、前記中間部分は前記円筒形状のままに維持される、ことを特徴とするブラインドリベット。

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