TW201432161A - 拉釘及使用其之密封結構 - Google Patents

Abstract

本發明係一種以拉釘單體獲得充分之密封性、及較高之水密性的拉釘。用以緊固於具有開口部之基體之拉釘(1)包括：鉚釘本體(10)，其包含大徑之凸緣(16)、鄰接於凸緣之錐形部(15)、及自錐形部於軸方向上延伸之套管，且自凸緣之表面至套管之底部形成有有底孔(18)；及心軸(30)，其包含頭部(31)、及以小於頭部之外徑自頭部延伸之細長之軸部。以心軸之頭部配置於鉚釘本體之有底孔之底部，且軸部自鉚釘本體之凸緣之上表面伸出之方式予以組合。於鉚釘本體之套管形成有厚壁部(13)，頭部係由厚壁部以不會自鉚釘本體之有底孔拔出之方式受保持。拔出心軸使套管擴徑而於擴徑部與凸緣之間密封基體。

Description

拉釘及使用其之密封結構

本發明係關於一種拉釘。尤其係關於可於拉釘之凸緣之背面側設置錐形部，提高安裝應力，從而以拉釘單體獲得充分之水密性的拉釘及使用拉釘之密封結構。

眾所周知的是包含具有套管、及套管之一端之凸緣之中空之金屬製鉚釘本體、與具有頭部、及自頭部延伸之軸部之金屬製心軸的拉釘。拉釘具有能以僅自一側之作業連結複數片板之優點。

根據用途，存在於緊固拉釘之後，要求鉚釘與板等基體(被安裝構件)之間具有充分之密封性、及較高之水密性之情形。

拉釘有2種。一種為如下類型：緊固時用以使鉚釘本體變形之心軸之頭部被收容於鉚釘本體中，於緊固至基體之後，心軸之殘留頭部不於與作業側為相反側之遮擋側露出(遮蔽型)。另一種為如下類型：心軸之頭部伸出至鉚釘外，於緊固至基體之後，心軸之殘留頭部於遮擋側露出(開放型)。

開放型拉釘由於緊固後於遮擋側露出鉚釘本體、及心軸之殘留頭部，故而自鉚釘本體與心軸之殘留頭部之間容易產生液體洩漏，水密性不足。

遮蔽型拉釘由於緊固後於遮擋側僅露出鉚釘本體，故而與開放 型相比，不易產生液體洩漏，水密性優異。

專利文獻1揭示一種將密封式電池之開口部密封之包含遮蔽型拉釘及樹脂性套管之密封件。密封件包含具有軸部及大徑部之金屬芯、有底且附帶凸邊之金屬製筒狀構件、及自開口側插入有金屬製筒狀構件之一部分之有底且附帶凸邊之樹脂性套管。當自金屬製筒狀構件拔出金屬芯時，藉由大徑部使金屬製筒狀構件於徑向上撐開而變形。樹脂性套管因金屬製筒狀構件之變形而於徑向上撐開從而將密封式電池之開口部密封。

專利文獻1之密封件只要保持樹脂性套管與電池容器之密接即可保持電池之密封。然而，由於除拉釘以外使用有底之樹脂性套管，故而零件數量變多，成本變高。

專利文獻2揭示一種包含心軸及鉚釘之遮蔽型拉釘。心軸為圓棒狀且於一端部具有直徑較大之頭部。鉚釘為圓筒狀且具有一端封閉之鉚釘本體(套管)、及鉚釘本體之另一端具有之凸緣。鉚釘使頭部位於封閉之一端側而密封頭部，藉此收容心軸使其無法拔出。鉚釘本體具有外形自與凸緣之連接部分朝向一端側逐漸變小之錐形部。

專利文獻2之拉釘具有錐形部，故而鉚釘本體與板材之鉚釘用孔之密接面積增大，可獲得較高之水密性。

然而，由於設想該錐形部係小角度地設置於鉚釘本體而與板材之鉚釘用孔密接，故而若板材之鉚釘用孔之內徑之不均較大，則專利文獻2之拉釘容易產生不與板材之鉚釘用孔密接之部分，未必能獲得較高之水密性。

專利文獻3揭示一種拉釘，其包含：外側部分，其具有頭部、及自頭部延伸之柄且形成有軸孔；及內側部分，其具有心柱頭部、及配置於軸孔內之心柱。柄具有附帶錐形之緊配柄部。

專利文獻3之拉釘之柄確實地卡合於加工件之孔，解決頭部下方 之不充分之孔填充之問題。

然而，專利文獻3之拉釘為開放型，心軸之殘留頭部於遮擋側露出，故而存在自鉚釘本體與心軸之殘留頭部之間容易產生液體洩漏、水密性不足之開放型拉釘所固有之問題。

因此，要求不使用墊圈、O型環等而以拉釘單體獲得充分之密封性並獲得較高之水密性之拉釘。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-9288號公報

[專利文獻2]日本專利特開2012-145167號公報

[專利文獻3]日本專利特表2002-529663號公報

因此，本發明之目的在於提供能以拉釘單體獲得充分之密封性之拉釘。

本發明之另一目的在於提供使用該拉釘之密封結構。

為了達成此目的，於本發明中，對拉釘之鉚釘本體之凸緣之背面賦予錐形，使基體之開口部之緣部與凸緣之背面之接觸面積較小，並使較小之接觸部分之接觸應力較高，從而確實地密封。

本發明之一態樣係一種拉釘，其特徵在於：其係用以緊固於具有開口部之基體者，且包括：鉚釘本體，其包含具有厚度之圓板狀之大徑之凸緣、鄰接於上述凸緣且若自上述凸緣隔開距離則外徑變小之錐形部、及自上述錐形部於軸方向上延伸之套管，且自上述凸緣之表面至上述套管之底部形成有有底孔；及 心軸，其具有頭部、及以小於上述頭部之外徑自上述頭部延伸之細長之軸部；以上述心軸之上述頭部配置於上述鉚釘本體之上述有底孔之底部，且上述軸部自上述鉚釘本體之上述凸緣之上表面伸出之方式予以組合；於上述鉚釘本體之上述套管，於鄰接於上述心軸之上述頭部之位置形成有內徑小於上述頭部之外徑的厚壁部，上述頭部係由上述厚壁部以無法自上述鉚釘本體之上述有底孔拔出之方式受保持。

該拉釘為遮蔽型拉釘，密封性良好。又，若與鉚釘本體之凸緣鄰接地具有錐形部，則錐形部與基體之開口部之緣部可確實地接觸。具有厚度之圓板狀之凸緣具有剛性而不易變形。

於上述鉚釘本體之包含中心軸之剖面中，上述錐形部之錐形面與正交於上述拉釘之上述中心軸之直線的角度為3~80°。

上述角度較佳為15~35°。

若錐形部以該角度傾斜，則鉚釘本體之錐形部與基體之開口部之緣部能以適當之角度接觸，並以較窄且適當之寬度接觸。

上述鉚釘本體之上述凸緣之厚度較佳為上述套管之外徑之15~75%。

若凸緣足夠厚則具有充分之剛性，凸緣及鄰接之錐形部之整體之變形較小，可確實地以較窄且適當之寬度密封。

較佳為，保持上述鉚釘本體之上述凸緣而拔出上述心軸之上述軸部時，藉由上述心軸之上述頭部將上述鉚釘本體之上述套管之材料向外側擠壓而擴徑，從而形成擴徑部，

於上述鉚釘本體之上述擴徑部與上述錐形部之間夾著上述基體而緊固於上述基體。

較佳為，於上述錐形部與上述基體之上表面之上述開口部之緣部之間形成線狀之密封部。

鉚釘本體之錐形部及基體之開口部之緣部係以較窄之寬度確實地金屬密封。

較佳為，緊固於上述基體時，上述心軸於上述軸部之小徑之可斷裂部斷裂，自上述可斷裂部至上述頭部之部分殘留於緊固部。

本發明之另一態樣係一種密封結構，其密封基體之開口部，且上述開口部之上緣部形成為邊緣狀，於上述拉釘被緊固於上述開口部之狀態下，上述錐形部與上述開口部之上述上緣部接觸而將上述開口部密封。

根據本發明，可獲得能以拉釘單體獲得充分之密封性並獲得較高之水密性之拉釘。

又，可獲得使用該拉釘之密封結構。

1‧‧‧拉釘

6‧‧‧拉釘

6'‧‧‧拉釘

10‧‧‧鉚釘本體

11‧‧‧底部

12‧‧‧薄壁部

13‧‧‧厚壁部

14‧‧‧圓筒部

15‧‧‧錐形部

16‧‧‧凸緣

18‧‧‧有底孔

21‧‧‧擴徑部

30‧‧‧心軸

31‧‧‧頭部

32‧‧‧軸基部

33‧‧‧可斷裂部

34‧‧‧小徑部

35‧‧‧圓柱部

36‧‧‧握持部

51‧‧‧基體

53‧‧‧開口部

60‧‧‧鉚釘本體

61‧‧‧底部

62‧‧‧薄壁部

64‧‧‧圓筒部

66‧‧‧頭部

67‧‧‧擴徑部

60'‧‧‧鉚釘本體

61'‧‧‧底部

62'‧‧‧薄壁部

64'‧‧‧圓筒部

66'‧‧‧凸緣

67'‧‧‧擴徑部

70‧‧‧墊圈

Ds‧‧‧外徑

Tf‧‧‧厚度

α‧‧‧角度

圖1係將本發明之第1實施形態之拉釘之一部分示為剖面之前視圖。

圖2係將表示將圖1之拉釘插入至基體之開口部之狀態之一部分示為剖面之前視圖。

圖3係以將圖1之拉釘緊固於基體之狀態之一部分示為剖面之前視圖。

圖4係以將先前之附帶墊圈之拉釘緊固於基體之狀態之一部分示為剖面之前視圖。

圖5係以將先前之無錐形之拉釘緊固於基體之狀態之一部分示為剖面之前視圖。

以下，參照圖式，對本發明之實施形態之拉釘進行說明。

圖1係將本發明之第1實施形態之拉釘1之一部分示為剖面之前視 圖。於本發明之說明中，將圖1之上方稱為上方向，將下方稱為下方向。拉釘1具備鉚釘本體10、及心軸30。於鉚釘本體10之有底孔18中插入並固定有心軸30之頭部31及軸部之一部分。

(心軸)

心軸30於一端部具有頭部31。頭部31為較大外徑之圓板狀之形狀。心軸30具有連著頭部31之細長之軸部。軸部具有軸基部32、可斷裂部33、小徑部34、圓柱部35、及握持部36。軸部之與頭部31鄰接之部分為外徑小於頭部31之圓柱狀之軸基部32。鄰接於軸基部32，具有外徑小於軸基部32之可斷裂部33。可斷裂部33於組裝拉釘1之狀態下，位於收容於鉚釘本體10之有底孔18中之部分。於利用緊固機械拔出心軸30之軸部時，若超過某拉拔力，則心軸30會於可斷裂部33斷裂。

鄰接於可斷裂部33，具有外徑大於可斷裂部33之小徑部34。小徑部34之外徑與軸基部32之外徑大致相等。鄰接於小徑部34，具有外徑大於小徑部34且小於頭部31之長圓柱狀之圓柱部35。鄰接於圓柱部35，具有外徑與圓柱部35大致相同之握持部36。於握持部36中，於圓周方向上以固定間隔形成有多個卡止槽，以在利用緊固機械之握持構件握持時不會滑動。

心軸30之材質為鋼、鋁、不鏽鋼等，且由較鉚釘本體10更硬質之材料形成。

(鉚釘本體)

鉚釘本體10整體上為圓筒形，具有一端部之凸緣16、錐形部15及套管。套管之另一端部封閉。套管具有底部11、薄壁部12、厚壁部13、及圓筒部14。另一端部之套管之端部為底部11，底部11之下表面為平坦之圓形之面。鄰接於底部11，具有包圍心軸30之頭部31之薄壁部12。鄰接於薄壁部12，具有包圍心軸30之軸基部32、可斷裂部33及 小徑部34之厚壁之厚壁部13。鄰接於厚壁部13，具有包圍心軸30之圓柱部35之一部分之圓筒部14。套管(薄壁部12、厚壁部13、圓筒部14之部分)之外徑為與基體51之開口部53之內徑大致相等或稍小並可插入至開口部53之大小。

再者，基體51之開口部53之剖面通常為圓形，為必須密封之孔。開口部53之上緣部係形成為邊緣狀，且未形成錐形部。

鄰接於圓筒部14，具有圓錐梯形之錐形部15。當以拉釘1之底部11在前而插入至基體51之開口部53時，錐形部15之與圓筒部14之交界部之附近與開口部53之緣部抵接而停止。圓筒部14與錐形部15之間不以曲線連接，角度急遽地變化。錐形部15以其外徑自圓筒部14朝向凸緣16變大之方式傾斜。

錐形部15與正交於鉚釘本體10之中心軸之面所成之角度α為3~80°。即，於鉚釘本體10之包含中心軸之剖面中，錐形部15之錐形面之直線與正交於鉚釘本體10之中心軸之直線以3~80°交叉(錐形面之直線與鉚釘本體10之中心軸之角度(90°-α)為20~87°)。該角度α較佳為15~35°。

鄰接於錐形部15，具有大徑之凸緣16。凸緣16之上表面為平面。凸緣16為具有厚度之圓板狀，其外徑自上表面至與錐形部15之交界部為固定。凸緣16具有充分之剛性。凸緣16之厚度Tf為套管之外徑Ds之15~75%。此處，所謂尺寸Tf及Ds，係指如圖1所示般組裝有鉚釘本體10及心軸30之狀態下之尺寸。

鉚釘本體10之材質為鋼、鋁、不鏽鋼、銅等，且由較心軸30更軟質之材料形成。

於鉚釘本體10之內側，形成有自凸緣16之上表面向軸方向下方延伸之有底孔18。於有底孔18，心軸30之頭部31鄰接於底部11之上表面，並收容有軸基部32、可斷裂部33、及小徑部34之一部分。心軸30 之頭部31係藉由鉚釘本體10之厚壁部13而擠壓上緣部，不會自有底孔18拔出。

插入心軸30前之鉚釘本體10之有底孔18之內徑為自凸緣16之端面至有底孔18之底部與心軸30之頭部31之外徑相等或稍大之均勻之內徑，並能以頭部31在前而將心軸30插入至有底孔18。插入心軸30前之鉚釘本體10之套管(成為薄壁部12、厚壁部13、圓筒部14之部分)之外徑均勻。

(拉釘)

於製作圖1所示之組合有鉚釘本體10與心軸30之拉釘時，以頭部31在前而將心軸30插入至鉚釘本體10之有底孔18。心軸30之頭部31係插入至與鉚釘本體10之底部11之內面抵接之位置。於該狀態下，有底孔18之內周面與頭部31密接或隔開較小之間隙。有底孔18之內周面與心軸30之軸基部32、可斷裂部33、小徑部34之間隔開間隙。

於將心軸30插入至有底孔18之後，藉由搖動加工、拉拔加工等以成為固定之外徑之方式使底部11至錐形部15下方之套管部分變細，並使套管之材料移動至有底孔18之內周面與心軸30之軸基部32、可斷裂部33、小徑部34之間之間隙。如圖1所示，有底孔18之內周面與心軸30之軸基部32、可斷裂部33、小徑部34之間之間隙消失。鉚釘本體10之厚壁部13、及圓筒部14之形狀成形。

以此方式，厚壁部13與頭部31之上表面接觸，頭部31無法自有底孔18拔出。

圖2係將表示將圖1之拉釘1插入至基體51之開口部53之狀態之一部分示為剖面之前視圖。圖2之下側為遮擋側，自上側進行安裝拉釘1之作業。

基體51為1片，但亦可將基體51設為複數片，於此情形時，以各基體51之開口部53之位置一致之方式重疊。

當將組合有鉚釘本體10與心軸30之圖1之拉釘1自圖2之上側插入至基體51之開口部53時，鉚釘本體10之錐形部15與基體51之開口部53周圍之表面抵接，成為圖2之狀態。

(緊固動作)

參照圖2、3，對將本發明之實施形態之拉釘1緊固於基體51之動作進行說明。

自圖2之狀態，支持鉚釘本體10之凸緣16之上表面，利用緊固機械之握持構件握持心軸30之握持部36並向上方拔出。心軸30之頭部31一面自內側將鉚釘本體10之厚壁部13撐開一面向上方移動。頭部31亦一面自內側將鄰接於厚壁部13之上側之圓筒部14撐開一面向上方移動。厚壁部13及圓筒部14之外徑被頭部31撐開而變大，厚壁部13及圓筒部14之長度變短。厚壁部13及圓筒部14變形而形成擴徑部21。擴徑部21之外徑大於開口部53之內徑，內徑大致與頭部31之外徑相等。

位於基體51之開口部53之內側之圓筒部14之部分由開口部53予以限制外徑而無法擴徑。當心軸30之頭部31接近基體51時，頭部31無法將圓筒部14撐開，無法再往上升。

進而，若將心軸30之握持部36向上方拉，則心軸30於可斷裂部33斷裂。頭部31及軸基部32殘留於鉚釘本體10內，圓柱部35及握持部36自鉚釘本體10之有底孔18被拔出。以此方式，基體51被夾在鉚釘本體10之擴徑部21與錐形部15之間，而將拉釘1緊固。

錐形部15之下端部與基體51之上表面之開口部53之內緣於較高之應力下被密封成較窄之線狀。基體51之開口部53之上緣部形成為邊緣狀，且未形成錐形。因此，開口部53之上緣部與鉚釘本體10之錐形部15不會以較寬之寬度接觸。

又，擴徑部21之上端部與基體51之下表面之開口部52之內緣於較高之應力下被密封成寬度較窄之線狀。鉚釘本體10之金屬與基體51 之金屬密接而進行密封。

根據本發明之實施形態，鉚釘本體10之錐形部15與基體51之開口部53之內緣接觸之面積較小，於較強之應力下接觸。因此，錐形部15或開口部53之內緣或兩者變形而密接，可獲得充分之密封性、及較高之水密性。

又，藉由本發明之實施形態之拉釘、及基體51之開口部53而形成密封基體51之開口部53之密封結構。於該密封結構中，開口部53之上緣部形成為邊緣狀，於拉釘緊固於開口部53之狀態下，錐形部15與開口部53之上緣部接觸而密封開口部53。

(比較例1)

圖4係將使用樹脂製之墊圈70將先前之凸緣之底面為平面之鉚釘本體60緊固於基體51後之一部分示為剖面之俯視圖。心軸30與本發明之實施形態之心軸30相同，並以相同之參考編號表示。基體51與本發明之實施形態中所使用之基體51相同，並以相同之參考編號表示。比較例1之鉚釘本體60具有底部61、薄壁部62、擴徑部67、開口部53內之圓筒部64、及凸緣66。

於鉚釘本體60之擴徑部67與墊圈70之間夾著基體51，拉釘6被緊固於基體51。

於緊固比較例1之拉釘6之後，凸緣66之背面與墊圈70之上表面之間、墊圈70之下表面與基體51之間等接觸之面較寬，構件間之接觸壓力較低，無法獲得充分之密封性。又，除拉釘6以外並需要樹脂製之墊圈70，成本變高。

(比較例2)

圖5係以將先前之凸緣之底面為平面且上表面為球面之鉚釘本體60'緊固於基體51之情形時之一部分示為剖面之俯視圖。心軸30與本發明之實施形態之心軸30相同，並以相同之參考編號表示。基體51與 本發明之實施形態中所使用之基體51相同，並以相同之參考編號表示。鉚釘本體60'具有底部61'、薄壁部62'、擴徑部67'、開口部53內之圓筒部64'、及凸緣66'。

基體51係夾在鉚釘本體60'之擴徑部67'與凸緣66'之間，拉釘6'被緊固。

於緊固比較例2之拉釘6'之後，凸緣66'之背面與基體51之間等接觸之面較寬，構件間之接觸壓力較低，無法獲得充分之密封性。

與比較例1、2相比，本發明之實施形態之拉釘於凸緣下表面具有錐形，故而以較小之面積於較高之應力下與基體之開口部之緣部接觸。因此，可獲得以拉釘單體獲得充分之密封性並獲得較高之水密性的拉釘。

1‧‧‧拉釘

10‧‧‧鉚釘本體

11‧‧‧底部

12‧‧‧薄壁部

14‧‧‧圓筒部

15‧‧‧錐形部

16‧‧‧凸緣

18‧‧‧有底孔

21‧‧‧擴徑部

31‧‧‧頭部

32‧‧‧軸基部

33‧‧‧可斷裂部

51‧‧‧基體

53‧‧‧開口部

Ds‧‧‧外徑

Tf‧‧‧厚度

Claims (8)

1. 一種拉釘，其特徵在於：其係用以緊固於具有開口部之基體者，且包括：鉚釘本體，其包含具有厚度之圓板狀之大徑之凸緣、鄰接於上述凸緣且若自上述凸緣隔開距離則外徑變小之錐形部、及自上述錐形部於軸方向上延伸之套管，且自上述凸緣之表面至上述套管之底部形成有有底孔；及心軸，其包含頭部、及以小於上述頭部之外徑自上述頭部延伸之細長之軸部；以上述心軸之上述頭部配置於上述鉚釘本體之上述有底孔之底部，且上述軸部自上述鉚釘本體之上述凸緣之上表面伸出之方式予以組合；於上述鉚釘本體之上述套管，於鄰接於上述心軸之上述頭部之位置形成有內徑小於上述頭部之外徑之厚壁部，且上述頭部係由上述厚壁部以無法自上述鉚釘本體之上述有底孔拔出之方式受保持。
2. 如請求項1之拉釘，其中於上述鉚釘本體之包含中心軸之剖面中，上述錐形部之錐形面與正交於上述拉釘之上述中心軸之直線的角度為3~80°。
3. 如請求項2之拉釘，其中上述角度為15~35°。
4. 如請求項1至3中任一項之拉釘，其中上述鉚釘本體之上述凸緣之厚度為上述套管之外徑之15~75%。
5. 如請求項1至4中任一項之拉釘，其中於保持上述鉚釘本體之上述凸緣而拔出上述心軸之上述軸部時，藉由上述心軸之上述頭部將上述鉚釘本體之上述套管之材料向外側擠壓而擴徑，而形成擴徑部， 於上述鉚釘本體之上述擴徑部與上述錐形部之間夾著上述基體而緊固於上述基體。
6. 如請求項5之拉釘，其中於上述錐形部與上述基體之上表面之上述開口部之緣部間，形成線狀之密封部。
7. 如請求項5或6之拉釘，其中於緊固於上述基體時，上述心軸於上述軸部之小徑之可斷裂部斷裂，自上述可斷裂部至上述頭部之部分殘留於緊固部。
8. 一種密封結構，其係使用如請求項1至7中任一項之拉釘而密封基體之開口部者；且上述開口部之上緣部形成為邊緣狀，於上述拉釘被緊固於上述開口部之狀態下，上述錐形部與上述開口部之上述上緣部接觸而密封上述開口部。