JPH11239834A - 板状金属材の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板状金属材を厚さ方向に重ね合わせて接合する
場合に、厚さ方向の引張力はもとより厚さ方向と直角な
方向の剪断力に対しても高い接合強度を有する、板状金
属材の重ね合わせ接合構造を提供する。 【解決手段】下孔８、９を設けた塑性変形可能な複数の
金属材１、２を、各下孔が一致するように厚さ方向に重
ね合わせる。最外側に位置する一方の金属材２に、他の
金属材１を厚さ方向に貫通するかしめ用筒部１０を前記
下孔８、９の位置において金属材２の素材を立ち上げる
ことによって形成したのち、このかしめ用筒部１０の端
部周縁部を、最外側に位置する他方の金属材１を包み込
むように拡径方向へ屈曲しかつかしめる。端部かしめ部
１０ａと最外側に位置する一方の金属材２との間に他の
金属材１が挟着される。下孔８、９は設けなくても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車の
ボディー等を形成するために、金属板どうしあるいはア
ルミニウム製押出材の板状部どうしを重ね合わせて接合
するのに好適に用いられる、板状金属材の重ね合わせ接
合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数枚の板状金属材を厚さ方向に重ね合
わせて確実に接合する方法としては溶接による方法が代
表的であるが、この方法は、接合に手間がかかるうえ
に、溶接の際に生じる熱によって部材が熱影響を受ける
ため、歪みが生じたり接合部での強度が低下する等の難
点があった。

【０００３】そこで、従来から、溶接によることなく板
状金属材を厚さ方向に重ね合わせて接合するものとし
て、リベットを用いたり、図３に示すように一方の金属
板（２１）の接合箇所に凹部（２１ａ）を形成し、かつ
他方の金属板（２２）の接合箇所に前記凹部に適合する
凸部（２２ａ）を形成して、それらを嵌め合わせて接合
することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
リベットによる接合では、厚さ方向（リベットの軸方
向）の引張り力に対しては接合強度は高いが、リベット
孔はリベットがスムーズに挿通できるようリベット径よ
りやや大きめに設けられているため、リベットとリベッ
ト孔との間でガタが生じ、厚さ方向と直角な方向の剪断
力に対しては金属材どうしの接合強度に劣るという欠点
があった。

【０００５】また、後者の図３に示す方法の場合、両金
属板の凹凸部相互の食い込み量を多くすることが容易で
ないために、厚さ方向の引張り力が加わると簡単に抜け
外れてしまうという欠点があった。

【０００６】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、板状金属材を厚さ方向に重ね
合わせて接合する場合に、厚さ方向の引張力はもとより
厚さ方向と直角な方向の剪断力に対しても高い接合強度
を有する、板状金属材の重ね合わせ接合構造を提供する
ことを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、下孔を設け
た塑性変形可能な複数の金属材を、前記各下孔が一致す
るように厚さ方向に重ね合わせるとともに、最外側に位
置する一方の金属材に、他の金属材を厚さ方向に貫通す
るかしめ用筒部を前記下孔の位置において金属材の素材
を立ち上げることによって形成したのち、このかしめ用
筒部の端部周縁部を、最外側に位置する他方の金属材を
包み込むように拡径方向へ屈曲しかつかしめることによ
って、端部かしめ部と前記最外側に位置する一方の金属
材との間に他の金属材を挟着してなることを特徴とする
板状金属材の重ね合わせ接合構造によって解決される。

【０００８】この構造によれば、かしめ用筒部の端部周
縁部を、最外側に位置する他方の金属材を包み込むよう
に拡径方向へ屈曲しかつかしめることによって、最外側
に位置するする一方の金属材とかしめ用筒部の端部かし
め部との間に他の金属材を挟着するので、厚さ方向の引
張力はもとより厚さ方向と直角な方向の剪断力に対して
も、ガタつきや剥離がなく、高い接合強度が得られる。

【０００９】かしめ用筒部の形成は例えばバーリング加
工によれば良いし、かしめ用筒部の端部周縁部を、最外
側に位置する他方の金属材を包み込むように拡径方向へ
屈曲しかつかしめるのは、プレスによって行えば良い。

【００１０】しかも、かしめ用筒部の形成を、各金属材
に設けた下孔が一致するように各金属材を重ね合わせた
状態で、前記下孔の位置において行うから、下孔の形成
によりかしめ用筒部の形成が容易になるとともに、かし
め用筒部の形成位置が予め決定されているから、接合位
置の選択作業が楽になる。なお、下孔は重ね合わせ前に
それぞれの金属材に対して予め形成しておいても良い
し、重ね合わせた状態で一括的に行っても良い。

【００１１】また、上記課題は、塑性変形可能な複数の
金属材を、下孔を設けることなく厚さ方向に重ね合わせ
るとともに、最外側に位置する一方の金属材に、他の金
属材を厚さ方向に貫通するかしめ用筒部を金属材の素材
を突き破りかつ立ち上げることによって形成したのち、
このかしめ用筒部の端部周縁部を、最外側に位置する他
方の金属材を包み込むように拡径方向へ屈曲しかつかし
めることによって、端部かしめ部と前記最外側に位置す
る一方の金属材との間に他の金属材を挟着してなること
を特徴とする板状金属材の重ね合わせ接合構造によって
も解決される。

【００１２】この構造によれば、前記と同様に、かしめ
用筒部の端部周縁部を、最外側に位置する他方の金属材
を包み込むように拡径方向へ屈曲しかつかしめることに
よって、最外側に位置するする一方の金属材とかしめ用
筒部の端部かしめ部との間に他の金属材を挟着するの
で、厚さ方向の引張力はもとより厚さ方向と直角な方向
の剪断力に対しても、ガタつきや剥離がなく、高い接合
強度が得られる。

【００１３】しかも、かしめ用筒部の形成を、各金属材
に下孔を設けることなく重ね合わせた状態で行うから、
下孔を形成する手間が省けるとともに、かしめ用筒部の
形成位置つまり接合位置を任意に移動したり増やしたり
することができる。

【００１４】なお、かしめ用筒部の形成はやはりバーリ
ング加工等によれば良いし、かしめ用筒部の端部周縁部
を、最外側に位置する他方の金属材を包み込むように拡
径方向へ屈曲しかつかしめるのは、プレスによって行え
ば良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】次にこの発明の一実施形態を、２
枚のアルミニウム製薄板を接合する場合を例にとって説
明する。

【００１６】図１は第１実施形態を示すものである。図
１（ａ）において、（１）（２）は長さ方向の一端部を
互いに重ね合わせて接合される上下２枚のアルミニウム
製薄板であり、これらアルミニウム製薄板（１）（２）
の接合箇所には、円形の小孔からなる同大の下孔（８）
（９）が穿設されている。この下孔（８）（９）は、薄
板（１）（２）の重ね合わせ前に、それぞれの薄板に対
して形成されたものであるが、重ね合わせたのちに同時
に下孔を形成しても良い。

【００１７】そして、図１（ｂ）に示すように、上下の
下孔（８）（９）がほぼ一致すように、上側薄板（１）
と下側薄板（２）とを重ね合わせる。

【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、下側薄板
（２）の下方から上方へバーリング成形することによっ
て、下孔（８）（９）の周縁部が上方に立ち上げられ
る。これにより、下側薄板（２）の素材からなる円筒状
のかしめ用筒部（１０）が、上側薄板（１）の厚さを超
えて貫通した状態に、かつ外側に上側薄板（１）の素材
からなる筒部（１１）が存在した状態に形成される。

【００１９】次に、図１（ｄ）に示すように、重ね合わ
された両薄板（１）（２）に対して、かしめ用筒部（１
０）を屈曲変形しかつかしめるためのプレス加工を行
う。即ち、上面中央に凹部（６ａ）を有するダイス
（６）を、前記凹部（６ａ）がかしめ用筒部（１０）の
下方に位置するように両薄板（１）（２）の下側に配置
する一方、下面中央に円柱状の凸部（７ａ）を有するポ
ンチ（７）をかしめ用筒部（１０）の上方に配置する。
なお、ポンチ（７）の凸部（７ａ）の外径は、ダイス
（６）の凹部（６ａ）の内径よりもわずかに小さく設定
されている。そして、前記ポンチ（７）を下降方向に前
進させて、その凸部（７ａ）を前記かしめ用筒部（１
０）の孔内に上方から挿入するとともに、凸部（７ａ）
の先端を前記ダイス（６）の凹部（６ａ）に進入案内さ
せつつポンチ（７）をさらに下降させる。なお、ポンチ
（７）の凸部（７ａ）の外径は、かしめ用筒部（１０）
の内径よりもわずかに大きく設定されており、該凸部
（７ａ）をかしめ用筒部（１０）の孔内に挿入したとき
に、かしめ用筒部（１０）を拡径変形させてかしめ用筒
部（１０）と上側薄板（１）の筒部（１１）との密着力
を増大するように構成されている。

【００２０】ポンチ（７）の下降により、上側薄板
（１）の筒部（１１）及び下側薄板（２）のかしめ用筒
部（１０）の端部周縁部に、ポンチ凸部（７ａ）の基端
部に続く肩部（７ｂ）の湾曲形状に沿って圧力が加えら
れ、この圧力によってかしめ用筒部（１０）の端部周縁
部は、上側薄板（１）の筒部（１１）を包み込むように
径方向外側に屈曲したのち、やがては筒部（１１）を巻
き込んで密に圧接される。

【００２１】こうして、前記かしめ用筒部（１０）の端
部周縁部はかしめられて環状の端部かしめ部（１０ａ）
が形成され、該端部かしめ部（１０ａ）と下側薄板
（２）との間に上側薄板（１）の筒部屈曲部（１１ａ）
が全周にわたって挟着固定される。従って、薄板を厚さ
方向に引き剥がす方向の引張力、及び厚さ方向と直交す
る方向（薄板の平面方向）の剪断力のいずれに対して
も、ガタを生じないのはもとより十分な接合強度を保持
したものとなる。

【００２２】なお、この実施形態では、両薄板（１）
（２）に設けられる各下孔（８）（９）は同径なものと
したが、異径なものとしてもよい。例えば、下側薄板
（２）の下孔（９）の直径を、上側薄板（１）の下孔
（８）の直径より適度に小さく形成すると、かしめ部に
おける上下薄板（１）（２）の平面方向のずれを少なく
することができる。

【００２３】また、上下薄板を重ね合わせた状態で同時
にバーリングを行うから、各薄板の下孔（８）（９）の
位置が若干ずれてもこのずれを許容することができ、確
実な接合が可能となる。

【００２４】図２は、この発明のさらに他の実施形態を
示すものである。

【００２５】この実施形態では、アルミニウム製の上下
薄板（１）（２）を下孔をあけることなく重ね合わせて
接合を行ったものである。

【００２６】まず、図２（ａ）に示すように、両薄板
（１）（２）を互いの面が密着する態様で重ね合わせた
後、図２（ｂ）に示すように、両薄板（１）（２）の上
方に受けダイス（１２）を下方に穿孔用ポンチ（１３）
を配置するとともに、穿孔用ポンチ（１３）を下方から
上方へ前進させて薄板（１）（２）を突き破り穿孔する
と同時に、その孔の周縁部をダイス（１２）の角部（１
２ａ）の湾曲形状に沿って圧力を加えて上方に起こして
立ち上げる。これにより、下側薄板（２）の素材からな
る円筒状のかしめ用筒部（１５）が、上側薄板（１）の
厚さを超えて貫通した状態に、かつ外側に上側薄板
（１）の素材からなる筒部（１６）が存在した状態に形
成される。

【００２７】そして、図２（ｃ）に示すように、重ね合
わされた両薄板（１）（２）に対して、かしめ用筒部
（１５）を屈曲変形しかつかしめるためのプレス加工を
行う。プレス加工は、図１に示した受けダイス（６）と
加圧用ポンチ（７）を用いて、図１に示したのと同一の
手順で行う。即ち、前記ポンチ（７）を下降方向に前進
させて、その凸部（７ａ）を前記かしめ用筒部（１５）
の孔内に上方から挿入するとともに、凸部（７ａ）の先
端を前記ダイス（６）の凹部（６ａ）に進入案内させつ
つポンチ（７）をさらに下降させる。なお、ポンチ
（７）の凸部（７ａ）の外径は、かしめ用筒部（１５）
の内径よりもわずかに大きく設定されており、該凸部
（７ａ）をかしめ用筒部（１５）の孔内に挿入したとき
に、かしめ用筒部（１５）を拡径変形させてかしめ用筒
部（１５）と上側薄板（１）の筒部（１６）との密着力
を増大するように構成されている。

【００２８】ポンチ（７）の下降により、上側薄板
（１）の筒部（１６）及び下側薄板（２）のかしめ用筒
部（１５）の端部周縁部に、ポンチ凸部（７ａ）の基端
部に続く肩部（７ｂ）の湾曲形状に沿って圧力が加えら
れ、この圧力によってかしめ用筒部（１５）の端部周縁
部は、上側薄板（１）の筒部（１６）を包み込むように
径方向外側に屈曲したのち、やがては筒部（１６）を巻
き込んで密に圧接される。

【００２９】こうして、前記かしめ用筒部（１５）の端
部周縁部はかしめられて環状の端部かしめ部（１５ａ）
が形成され、該端部かしめ部（１５ａ）と下側薄板
（２）との間に上側薄板（１）の筒部屈曲部（１６ａ）
が全周にわたって挟着固定される。従って、薄板を厚さ
方向に引き剥がす方向の引張力、及び厚さ方向と直交す
る方向（薄板の平面方向）の剪断力のいずれに対して
も、ガタを生じないのはもとより十分な接合強度を保持
したものとなる。

【００３０】このように、この実施形態に係る接合構造
によれば、下孔が不要となるので、下孔形成工程が不要
となり工程数を減らすことができと共に、接合位置を任
意に移動したり増やしたりすることができる。

【００３１】以上に本発明の実施形態を説明したが、本
発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例え
ばアルミニウム製の薄板を接合するものとしたが、アル
ミニウム以外の他の金属材の接合にも適用できるし、ま
た一部が板状になった金属材をその板状部分において重
ね合わせ接合する場合に適用しても良い。また、金属材
の重ね合わせ枚数は２枚に限定されることはなく、３枚
以上を重ねて接合しても良い。

【００３２】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に係る接合構造に
よれば、金属材の厚さ方向の引張力、厚さ方向と直交す
る方向の剪断力に対して、ガタが生じることを防止でき
るのはもとより、金属材相互の剥離やずれを防止でき、
接合強度の極めて高い接合構造となし得る。また、その
接合構造は簡易なものであるため、簡単な作業で金属板
を接合するこができる。

【００３３】さらに、接合にリベットのような接合用部
材を別途必要とすることなく、金属材自体の素材を利用
しているから、低コストですみ経済的である。

【００３４】加えて、請求項１に係る接合構造では、か
しめ用筒部の形成を、各金属材に設けた下孔が一致する
ように各金属材を重ね合わせた状態で、前記下孔の位置
において行うから、下孔の形成によってかしめ用筒部の
形成を容易に行い得るとともに、かしめ用筒部の形成位
置が予め決定されているから、かしめ用筒部の形成位置
つまり接合位置の選択作業も容易になる効果がある。

【００３５】一方、請求項２に係る接合構造によれば、
かしめ用筒部の形成を、各金属材を下孔を設けることな
く重ね合わせた状態で行うから、下孔を形成する手間が
省けるとともに、接合位置を任意に移動したり増やした
りすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る接合構造を得るた
めの工程図である。

【図２】この発明にの他の実施形態に係る接合構造を得
るための工程図である。

【図３】従来の接合構造を示した断面図である。

【符号の説明】

１・・・上側薄板（金属材） ２・・・下側薄板（金属材） １０、１５・・・かしめ用筒部 １０ａ、１５ａ・・・端部かしめ部 ８、９・・・下孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩目地 範行 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下孔を設けた塑性変形可能な複数の金属
   材を、前記各下孔が一致するように厚さ方向に重ね合わ
   せるとともに、最外側に位置する一方の金属材に、他の
   金属材を厚さ方向に貫通するかしめ用筒部を前記下孔の
   位置において金属材の素材を立ち上げることによって形
   成したのち、このかしめ用筒部の端部周縁部を、最外側
   に位置する他方の金属材を包み込むように拡径方向へ屈
   曲しかつかしめることによって、端部かしめ部と前記最
   外側に位置する一方の金属材との間に他の金属材を挟着
   してなることを特徴とする板状金属材の重ね合わせ接合
   構造。
2. 【請求項２】 塑性変形可能な複数の金属材を、下孔を
   設けることなく厚さ方向に重ね合わせるとともに、最外
   側に位置する一方の金属材に、他の金属材を厚さ方向に
   貫通するかしめ用筒部を金属材の素材を突き破りかつ立
   ち上げることによって形成したのち、このかしめ用筒部
   の端部周縁部を、最外側に位置する他方の金属材を包み
   込むように拡径方向へ屈曲しかつかしめることによっ
   て、端部かしめ部と前記最外側に位置する一方の金属材
   との間に他の金属材を挟着してなることを特徴とする板
   状金属材の重ね合わせ接合構造。