JP5026716B2 - 積層体深絞り結合構造および深絞り部形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１前段に記載した既知の技術であり、深絞り部により互いに連結した少なくとも２個の板状素片の積層体結合構造、ならびに請求項５前段に記載した既知の技術であり、このような積層体に深絞り部を形成する方法に関するものである。

３個の順次重ね合わせた予形成平坦部分を深絞り部により互いに連結した構成は既知である（特許文献１参照）。リベット締めする前に、平面部分には、それぞれ別個に独立した作業工程において、重ね合わせたとき互いに整列する位置に孔を設け、このとき、外側に位置する、深絞り押し型に対向する側の平坦部分における孔は、残りの平坦部分の孔よりも小さくなるように形成する。深絞り押し型に対向する側の平坦部分の材料は、深絞り押し型により、深絞り押し型側とは反対側の他の平坦部分の孔に貫通するよう深絞りし、この深絞り部の遊端を外向きフランジとして外方に折り曲げる。
独国実用新案８６３２７８８号明細書

このような既知の解決法は、個別の作業工程において、それぞれ個別にあらかじめ正確に定めた位置で平坦部分に孔を予形成しなければならないという欠点がある。このとき、前もって、どの平坦部分を深絞り部形成に使用するかを決めておかなければならない。このような方法は、手間がかかり、間違えが起こりやすい。

少なくとも２個の板状素片よりなる積層体に貫通カシメ部を形成する方法が知られており（特許文献２参照）、その際、深絞り部を形成する前に積層体を貫通する貫通開口を形成し、貫通開口の横断面面積は、最大でも深絞り部の開口の横断面面積と同じにする。これに続いて、深絞り押し型を積層体にほぼ直交するよう案内し、これにより、深絞り押し型に対向する側における一方の素片の材料を、深絞り押し型側とは反対側の他方の素片の開口に貫通するよう絞り抜き、この開口の内側輪郭は、深絞り部の外側輪郭とほぼ同じである。深絞り押し型の一回のみの押し抜き動作において、深絞り部のみならず、深絞り押し型側とは反対側の他の素片の開口も形成し、このとき、深絞り押し型側とは反対側の他の素片を受け型によって支持し、深絞り押し型をこの深絞り押し型側とは反対側の素片に導入することによって材料を破断させ、これにより、深絞り部の外側輪郭にほぼ対応する外側輪郭を有するようになる。深絞り部の遊端を外向きフランジとして外方に折り曲げる。
独国特許１９８１０３６７号明細書

しかし、このような深絞り部を形成する方法は、衝撃が強く、材料の厚さは３ｍｍが限度である。さらに、このような方法によって形成する深絞り部に対する引張負荷および剪断負荷は、これ以上高めることができない。

本発明の目的は、深絞り押し型によって形成する深絞り部により互いに連結する少なくとも２個の板状素片の結合構造を得るにあり、ならびに、材料の厚さに関係なく素片を結合することができ、リベット締めを行うことにより高い負荷を伝達することもできる、深絞り部形成方法を得るにある。

この目的は、独立項の特徴を備えた発明により達成される。従属項には、本発明の好適な実施例を示す。

本発明においては、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁を、断面で見て前記一方の部材に向かって先細となる円錐状に形成する。

少なくとも１個の他方の素片から材料片を破断もしくは引きちぎる際に、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の断面は、先細の斜角面を有し、この斜角面は、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁をほぼ円錐形に形成するのとあわせて、深絞り押し型によって絞り抜かれる材料を部分的にカシメる。このことにより、一方で確実なリベット締めならびに両方の素片の確実な結合を実現するとともに、他方で、結合部分を介した負荷の伝達性が向上する。さらに、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁が円錐形状に延在することによって、十分な自由空間ができ、この自由空間において、絞り抜かれた材料を収容することができ、また、表面結合のリベット締めもしくは表面にカシメ付けるリベット締め部の形成が可能になる。

少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁に、破断領域およびエンボス領域とを設けると好適である。エンボス領域では、材料が硬化し、より大きな負荷を伝達できるようになる。深絞り押し型側とは反対側の少なくとも１個の素片の貫通開口の端縁の周囲において破断領域を設けると好適であり、これによって、リベット締めを意図した形状にすることが保証される。

少なくとも１個の他方の素片における前記貫通開口の端縁を段差付き形状にすると好適であり、これによって端縁領域の硬化し、負荷の伝達性をさらに向上することができる。

少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁に幾つかの個別の溝を設けると好適であり、この溝には、深絞り押し型に対向する素片の絞り抜かれた材料のより多くの割合を収容することができ、剪断負荷の伝達および形成したリベット締めのスラスト剛性を向上することができる。代案として、もしくは溝に加えて、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁に幾つかの個別の突起部を設け、この突起部の間において、絞り抜かれた材料のより多くの割合を収容することができる。

本発明によれば、少なくとも２個の板状素片よりなる積層体における深絞り部を形成する方法は、以下の作業ステップを有する。

すなわち、深絞り押し型側とは反対側の素片において、この素片の深絞り押し型側とは反対側の面に破断領域を刻み込む（刻印する）ステップを行う。

孔明け押し抜きツールにより積層体に貫通する貫通開口を形成し、これにより、深絞り押し型に対向する側の素片に、深絞り部の横断面よりも小さい横断面を有する貫通開口を形成し、また深絞り押し型側とは反対側の素片に、深絞り部の横断面よりも大きい横断面を有する貫通開口を形成し、
この後、積層体に直交するよう案内される深絞り押し型によって、この深絞り押し型に対向する側の素片の材料が、深絞り押し型側とは反対側の少なくとも１個の素片の貫通開口を貫通するように深絞りする。

破断領域を刻み込むことによって、厳密に定めた打ち抜き断面を生じ、形成されるべきリベット締めの意図した形状形成を可能にする。それゆえ、深絞り部を円形の孔や長円形の孔のような既知の形状のほかに、長方形孔や鍵孔のような複雑な幾何学的形状（ジオメトリ）ならびに多角形の外側輪郭を有する孔とすることができる。本発明方法によれば、素片の材料厚さや特性に依存せず簡単に互いにリベット締めすることができる。

孔明け押し抜きツールとは例えばパンチャーのことであり、これは、深絞り押し型側に対向する素片において貫通開口を押し抜き、パンチャーの押し抜き動作をさらに案内する際に、材料片を深絞り押し型側とは反対側の素片から材料を破断する。これに続く深絞り押し型による深絞り部の形成の際には、深絞り押し型側とは反対側の素片からさらなる材料を破断することはない。

破断領域に加えて、刻み込み（刻印）の際にエンボス領域を設け、深絞り押し型側とは反対側の少なくとも１個の素片の貫通開口の端縁が、断面でみて深絞り押し型に対向する側の素片の方向に先細の円錐形状となるようにする。少なくとも１個の深絞り押し型側とは反対側の素片に貫通開口を形成する際に、破断領域はエンボス領域との組み合わせで、貫通開口を領域ごとに狭める斜角面を形成し、この斜角面は、この後の工程における深絞り押し型に対向する素片の材料を深絞りする際に、貫通開口を貫通するよう絞り出された材料を部分的にカシメる。このような部分的もしくは局部的なカシメ付けには、すでに、負荷伝達を限定的なレベルに調整される。

破断領域を周方向に延在する刻み目として構成すると有利であり、これによって、深絞り押し型側とは反対側の素片における貫通開口の円錐形状に延在する端縁を簡単に形成することができ、および、厳密に定めたエンボス領域の形成を容易にし、これによって剪断負荷の伝達を改善する。エンボス領域刻印の際に溝を設けると有利であり、これによって、深絞りされた材料のうちより大きな量を刻み目の領域に収容することができ、それゆえ背面部分の支持力が向上する。溝は深絞り押し型に対向する側の素片の方向に指向させると有利であり、この溝は、例えば全体的に見てほぼ長方形の形状となるようにし、もしくは、掘り下げたもしくは隆起させた歯として形成する。代案として、もしくは溝に加えて、少なくとも１個の他方の素片における貫通開口の端縁に幾つかの個別の突起部を設け、これら突起部間に、深絞り押し型に対向する側の素片の材料の一部を収容することができる。

山形リングにより前記刻み目の刻印を行うと有利であり、これによって厳密に定めた打ち抜き断面の形成、および形成されるべきリベット締めの意図した形状形成を容易にする。山形リングに段差付き形状を有する外側輪郭を設けると有利であり、これによって、エンボス領域が、断面でみて階段状に延在するように形成される。この結果、エンボス領域、およびそれゆえ深絞り押し型側とは反対側の素片における貫通開口の端縁が硬化し、負荷の伝達性が向上する。

貫通開口を形成する際に、深絞り押し型側とは反対側の素片を受け型によって支持すると有利である。受け型はスラストベアリングとして機能し、貫通開口を形成する際および深絞り部を形成する際に、深絞り押し型側とは反対側の素片が湾曲するのを防ぐ。

深絞り部を形成する際に、深絞り押し型に対向する素片の材料の一部のみを、深絞り押し型側とは反対側の素片における貫通開口に貫通するよう深絞りすると有利である。これによって、縦長のリベット締め箇所が断続的な深絞り部を有するようになり、スラスト剛性が向上する。

深絞り部形成後、表面結合のリベット締めを形成するために、深絞り押し型に対向する側の素片の前記絞り抜かれた材料の遊端をカシメると有利である。折り返しの際に、深絞り押し型側とは反対側の素片における貫通開口の円錐形状に延在する端縁と、貫通開口に通される材料の外側輪郭との間に残存する領域が充填される。エンボス領域に溝を設けると、溝も同様に遊端の折り返しの際に充填され、これは、形成したリベット締めの剪断負荷に対する耐久性をより一層高める。その代わりに、貫通開口に貫通する素片材料の遊端を、外向きフランジとして外方に折り曲げることもでき、このとき、深絞り押し型側とは反対側の素片における貫通開口の端縁に加えて裏面部分もフランジによって囲まれる。

以下の詳細な記述ならびに特許請求の範囲全体から、発明のさらなる好適な実施例および特徴の組み合わせを得る。

以下、図面につき本発明の好適な実施例を詳述する。基本的に、図面において、共通する部分には共通の参照番号を付して示す。

図１に示す構成１１における２個の板状の素片１２，１３は、Ｕ型のレールであり、深絞り部に挿通したリベットにより連結する。このとき、深絞り押し型２６（図２ｃ参照）とに対向する一方の素片１２の材料は、深絞り押し型２６側とは反対側の他方の素片１３の貫通開口１５に貫通するよう絞り出される。深絞り押し型２６側とは反対側の他方の部材１３における貫通開口１５の端縁１７には、破断領域２２とエンボス領域２８とを設け、この端縁１７は、深絞り押し型に対向する素片１２の方向に向かって先細の円錐形状にする。端縁１７には、貫通開口１５を狭める斜角面１８を設け、この斜角面は、以下で説明するような素片材料２０を破断する際に生ずる。深絞りされる材料の遊端１９は、表面結合のリベット締め箇所を形成するように、カシメる。

以下では、深絞り部１４の形成のための本発明に基づく方法を、図２ａから図２ｄにつき説明する。図２ａは、２個の板状の素片１２，１３の積層体１０を示す。第１ステップでは、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３の裏面２１において、破断領域２２とエンボス領域２８を、図示しない山形リングによって刻印する。山形リングは、段差付き外側輪郭を有するものとし、深絞り押し型側とは反対側の素片１３における貫通開口１５の端縁１７が、特にエンボス領域２８（図３ｂ参照）において、断面でみて階段状に延在するようにする。

深絞り押し型２６に対向する側の素片１２における貫通開口２３を、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３における貫通開口１５と同時に形成する際に、図２ｂに図示するように、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３を受け型２４によって支持し、この受け型２４は、基本的に、深絞り部１４の外側輪郭に対応する内側輪郭を有する。孔明け押し抜きツール２５として構成した穴あけパンチを用いて、孔明け押し抜きツール２５の一回のみの押し抜き動作により、積層体１０を貫通する貫通開口１５，２３を形成し、このとき、深絞り押し型２６に対向する側の素片１２に貫通開口２３を打ち抜き、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３に貫通開口１５を形成するよう素材材料２０を破断する。深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３における貫通開口１５は壊して打ち抜く。深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３における貫通開口１５の端縁１７は、深絞り押し型２６に対向する側の素片１２の方向に先細となる円錐形状となり、このとき、斜角面１８が形成される。

これに続いて、図２ｃに示すように、個別の作業工程において、積層体１０に対してほぼ直交するよう案内される深絞り押し型２６により、小さい貫通開口２３を拡張し、深絞り押し型２６に対向する側の素片１２の材料を、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３の貫通開口１５に貫通させて深絞りする。この実施例においては、深絞りされる材料の遊端１９は、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３の裏面から突出する。

図２ｄに図示するように、深絞り部１４の突出する材料部分をカシメ付け、このとき貫通開口１５の端縁１７と小穴深絞り部１４の外側輪郭の間の自由空間が充填され、表面結合するリベット締め部が形成される。

図４および図５は、図２ａの場合に対応する破断領域２２とエンボス領域２８を図示しており、このエンボス領域２８には、例えば幾つかの個別の矩形のくぼみ３１を備える。図６および図７においては、矩形のくぼみ３１の代わりに、例えば突起部３２として形成する、突出した歯として構成する。

図８は、本発明に基づく方法によって形成した深絞り部３４を示し、この場合、深絞り押し型２６に対向する側の素片１２の材料は、局部的にのみ、深絞り押し型２６側とは反対側の素片１３における貫通開口１５に貫通するよう深絞りする。

本発明に従った２個の板状素片よりなる本発明積層体深絞り結合構造の断面図である。 本発明方法を実施する作業工程の第１段階の説明図である。 本発明方法を実施する作業工程の第２段階の説明図である。 本発明方法を実施する作業工程の第３段階の説明図である。 本発明方法を実施する作業工程の第４段階の説明図である。 （ａ）は図２ａにおける領域III を拡大した詳細図であり、（ｂ）は本発明の他の実施例における（ａ）に対応する部分の詳細図である。 図２ａにおけるIＶ‐IＶ平面から見た刻印部分の平面図である。 図４のＶ‐Ｖ線上の拡大部分断面図である。 図４に示した刻印部分の他の実施例の説明図である。 図６のＶII‐ＶII線上の断面を拡大した部分図である。 図１におけるＶIII‐ＶIII線上の断面で見た作成済み深絞り部を示す説明図である。

符号の説明

１０ 積層体
１１ 積層体結合構造
１２ 素片
１３ 素片
１４ 深絞り部
１５ 貫通開口
１７ 端縁
１８ 斜角面
１９ 遊端
２０ 素片材料
２１ 裏面
２２ 破断領域
２３ 貫通開口
２４ 受け型
２５ 孔明け押し抜きツール
２６ 深絞り押し型
２８ エンボス領域
３１ 溝
３２ 突起部
３４ 深絞り部

Claims (10)

1. 深絞り部（１４；３４）により互いに連結する少なくとも２個の板状素片（１２，１３）よりなる積層体（１０）の構造であって、一方の素片（１２）の材料を、少なくとも１個の他方の素片（１３）の貫通開口（１５）に貫通するよう深絞りする該積層体の結合構造において、
   少なくとも１個の他方の素片（１３）における前記貫通開口（１５）の端縁（１７）を、断面で見て前記一方の素片（１２）に向かって先細となる円錐状に形成したことを特徴とする積層体結合構造。
2. 少なくとも１個の他方の素片（１３）における貫通開口（１５）の端縁（１７）に、破断領域（２２）およびエンボス領域（２８）を設け、随意に、前記破断領域（２２）を周方向に設けた請求項１に記載の積層体結合構造。
3. 少なくとも１個の他方の素片（１３）における前記貫通開口（１５）の端縁（１７）を段差付き形状にした請求項１または２に記載の積層体結合構造。
4. 少なくとも１個の他方の素片（１３）における前記貫通開口（１５）の端縁（１７）に幾つかの個別の溝（３１）および突起（３２）のうちの少なくとも一方を設ける請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の積層体結合構造。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の積層体結合構造（１１）を形成するため、少なくとも２個の板状素片（１２，１３）よりなる積層体（１０）における深絞り部（１４；３４）を形成する方法であって、
   孔明け押し抜きツール（２５）により積層体（１０）に貫通する貫通開口（１５、２３）を形成し、これにより、深絞り押し型（２６）に対向する側の素片（１２）に、深絞り部（１４；３４）の横断面よりも小さい横断面を有する貫通開口（２３）を形成し、また深絞り押し型（２６）側とは反対側の素片（１３）に、深絞り部（１４；３４）の横断面よりも大きい横断面を有する貫通開口（１５）を形成し、
   この後、積層体（１０）に直交するよう案内される深絞り押し型（２６）によって、この深絞り押し型（２６）に対向する側の素片（１２）の材料が、深絞り押し型（２６）側とは反対側の少なくとも１個の素片（１３）の貫通開口（１５）を貫通するように絞り抜く際の該深絞り部形成方法において、
   貫通開口（１５、２３）を形成する前に、深絞り押し型（２６）側とは反対側の素片（１３）に破断領域（２２）を刻み込み、
   貫通開口（１５、２３）を形成する際に、孔明け押し抜きツール（２５）の一回のみの押し抜き動作で、深絞り押し型（２６）に対向する側の素片（１２）に貫通開口（２３）を、また、深絞り押し型（２６）側とは反対側の素片（１３）に貫通開口（１５）を同時に形成することを特徴とする方法。
6. 前記破断領域（２２）を周方向の刻み目刻印として構成し、任意選択で、また、随意に、溝（３１）および突起（３２）のうちの少なくとも一方を同時に刻印する請求項５に記載の方法。
7. 山形リングにより前記刻み目の刻印を行い、随意に、前記山形リングの周方向の外側輪郭を段差付き形状にする請求項５または６に記載の方法。
8. 貫通開口（１５、２３）を形成する際に、深絞り押し型（２６）側とは反対側の素片（１３）を受け型（２４）によって支持する請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の方法。
9. 深絞り部（３４）を形成する際に、深絞り押し型（２６）に対向する素片（１２）の材料の一部のみを、深絞り押し型（２６）側とは反対側の素片（１３）における前記貫通開口（１５）に貫通するよう深絞りする請求項５乃至８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. 深絞り押し型（２６）に対向する側の素片（１２）の前記絞り出された材料の遊端（１９）をカシメる請求項５乃至９のうちのいずれか１項に記載の方法。

Images