JP3827169B2 - 複数の部材を締着する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の部材を相互に締着する方法に関し、特に、相対的なスリップに対する抵抗を増大させるようにシート状の複数の部材を相互に締着する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、金属パネルのようなシート状部材をボルトとナットやリベットのような締着具によって互いに締着することは一般的な手段である。基本的に、締着具は各部材の重ねられた穴または孔を通す軸部とその軸部の一方端の予め形成された頭部とからなっている。予め形成された頭部は部材の一方の面に当接し、軸部の他方端部に第２ヘッドが設けられる。第２ヘッドは予め形成された頭部の方へ（例えば、ボルトに沿ってナットをねじ込み、リベットの軸部の突出部を変形することによって）駆動されるので、各部材は頭部とヘッドの間で互いに固着される。締着具の軸部に、各部材を互いに接触状態に維持するように、引張力を生じさせることは比較的に容易である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それぞれの面と平行な方向への部材相互のスリップをしっかりと抑制することも、また、一般的な要求である。実際に、これを達成することはそんなに容易ではない。これは、締着具の軸部が緊密に嵌合する孔を部材に作ることによって、すなわち、締着具の軸部と各孔の壁との間には間隙のないようにして達成できるものであった。しかしながら、少なくとも現在支配的な製造方法の下では、このことを達成するのは容易ではない。
【０００４】
金属パネルの各孔は、通常、各パネルを相互の接触状態に組立てた後に一回の処理で、例えばドリルで穴明けする代わりに、それぞれのパネルを個別にパンチングして作られる。孔の許容誤差は、パンチされた孔の直径と位置、および、組立の際のパネルの相対位置における最大誤差に適応できるものでなければならない。さらに、それぞれの孔の整合を容易にし、組立作業員の孔の整合の視覚確認を助けるために、前部パネル（組立作業員に近い方のパネル）の孔を後部パネル（組立作業員から遠い方のパネル）の孔より大きくすることが必要とされる。さらにまた、締着具の軸部を各孔の中への挿通を容易にするために、使用する締着具の軸部の直径より両方の孔の直径をいくらか大きくすることが、通常、求められかつ好ましい。すなわち、実施において、各部材の孔は締着具の軸部に対してより大きくされている。
【０００５】
したがって、このようにして相互に固着されたとして、各部材はそれらの接触面に平行な面において反対方向に引かれる場合、それらの相対的な動きに最初に抵抗する力は、締着具の軸部の引張力によって維持され、圧縮力として作用する、締着具の頭部とヘッドとの間の摩擦力のみである。実際、この摩擦力は、その強さが限定され、部材間の最初の相対的なスリップに対する抵抗力は低い。最初のスリップの幅は小さく、それ以上のスリップに対する抵抗力はより大きくなる（各部材の孔の壁が締着具の軸部の側面に接する状態となる場合）ということは問題ではない。最初のスリップを容認することができないのである。この発明は、このような最初のスリップに対する抵抗力を増大して、このような問題を解消するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、少なくとも一方の部材の孔を通してリベットの軸部を挿入する工程；少なくとも他方の部材の孔を通してリベットの軸部を挿入する工程；第１変形用ダイを一方の部材の孔の周囲に近接して配置する工程；第２変形用ダイを一方の部材の孔の周囲に近接して配置する工程；そして、リベットの頭部またはヘッドを互いの方向に移動させて、少なくとも一方の部材を変形させるように２個の変形用ダイの間で各部材を押圧し、シート状の部材が互いに係合関係となるように重ねた孔の周囲を横方向で変形させ、リベットの頭部およびヘッドが各部材をその係合関係に維持し、それによって部材の相対的なスリップに対する抵抗性を増大したところの、それぞれの孔を重ねて向き合う、孔を有するるシート状の複数の部材を締着する方法において、リベットがブラインドリベットであり、前記変形用ダイの一方がリベットの頭部またはヘッドであることを特徴とするものである。なお、この発明のいくつかの具体例は実施例として添付の図面を参照して説明される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。最初に図１、図２および図３に示される例において、締着されるべきシート状の部材は２枚の比較的薄い鋼板であり、前部シート部材１１と後部シート部材１２は、典型的にはそれぞれ約０．７ｍｍである。後部パネル１２には、予め明けられた円形孔１３が設けられ、前部パネル１１には、孔１３より直径の大きい予め明けられた円形孔１４が設けられている。各孔の整合を容易にするために、前述のように、前部シートの孔１４は後部シートの孔１３より大きな直径である。各シートはブラインドリベット１５によって相互に固着されるものである。前述のように、作業場や工場の組立ラインの状態において、リベットの軸部１６の孔１４および１３への挿入を容易にするために、両孔の内径は、図１に示されるように、リベットの軸部の直径より大きくされている。
【０００８】
切断幹部を有するブラインドリベットは、機械的な組立の分野において一般的に知られており、広く知られたリベットと一般的には類似のものであって、登録商標「ＡＶＥＸ」の名で市販されている。簡単に言えば、このようなリベットは、一端に径方向へ拡大して予め形成した一体の頭部１７を有する筒状軸部１６を含む鋼製シェルと、引張部分２１に小径のブレークネック１９を介して接続されている閉塞部分１８とからなる鋼製幹部とからなっている。幹部の他端には、軸部１６の末端に当接する拡大された頭部２２が一体に形成されている。幹部の引張部分２１がシェルの頭部１７に対して引っ張られる場合に、軸部１６の末端部は、ブラインドヘッドを形成するように軸方向に縮められ、径方向外側に曲げられ、両シートは予め形成された頭部とブラインドヘッドとによって生じる圧縮力によって相互に締着される。
【０００９】
リベット１５は孔１１および１２に挿入され、シェルの頭部１７の下側は前部シート１１の面に当接し、軸部１６の末端部は、図１に示されるように、後部シート１２から突出する。
【００１０】
この例において、リベットの幹部がシェルに対して（図４，図５および図６に関して後述されるところの手段によって）引っ張られる場合には、軸部１６の末端部は、ブラインドヘッド２３を形成するように、径方向外側に膨張する。図２および図３に示されるように、ブラインドヘッドは傾斜されたすなわち部分的に円錐状の一個の球体の形状を有し、その断面寸法は、後部シート１２に近接して小さく、後部シート１２から幹部の頭部２２の方へ離れるにつれて徐々に増大している。
【００１１】
通常、幹部上へのシェルの組立後に、例えば、シェルの軸部に圧縮（クリンピング）や転圧（ローリング）を加えることにより、または他の手段により軸部の外側の形状を変更して、ブラインドヘッドの球体の位置および形状を調整することは、切断幹部のブラインドリベットの設計、製造の分野においてよく知られているところである。例えば、その末端部（幹部の頭部に近接する）における軸部への広い圧縮とシェルの頭部１７に近接する狭い圧縮とが、図２に示されるようなブラインドヘッドの形状を作ることが見い出されている。
【００１２】
切断幹部のブラインドリベットは、一般的に、空圧的または流体圧的に作動される工具によって打ち込まれ、このような工具はこの技術分野においてはよく知られている。図４，図５および図６は工具２４の関連部分を示している。その前端において傾斜状に切欠された外側アンビル２５を有する外側チューブと、その前端において環状の内側アンビル２６を支持し、外側チューブ内の制限された範囲を往復動する内側チューブと、そして、幹部の引張部分２１を把持するための顎２８を支持する往復動可能なコレット２７とからなっている。工具内の流体ピストンやシリンダによる、内側アンビル２６の外側アンビル２５に対する往復動可能および両アンビルに対するコレット２７の往復動がある。
【００１３】
ある適当な工具は、チェリー（ＣＨＥＲＲＹ、これは登録商標である。）Ｇ７８４ハイドロシフトリベッタ（ＨＹＤＲＯーＳＨＩＦＴ ＲＩＶＥＴＥＲ）の名で市販されているところの改良品である。。Ｇ７８４工具は上述のようなアンビルと顎を有し、外側アンビル２５に対するリベット頭部の最初の接触、リベットの幹部を引っ張るための顎２８の後退、そしてリベットの鎖錠装置を作動させるための顎に対する内側アンビル２６の前進によってブラインドリべットを打ち込むように配置されている。
【００１４】
ここに例示の工具２４は改良されたＧ７８４工具であり、内側アンビルと外側アンビルの作用の順序は逆になっている。したがって、先ず、内側アンビル２６が、図４に示されるように、幹部引張部分２１に近接する周りの第１ゾーンにおいてリベットの予め形成された頭部１７に接触するように前進させられる。コレット２７は、このリベットの頭部の上述のゾーンにおける反作用を受けて、リベットの幹部を引っ張るように後退する。このことが、図２および図５に示されるように、リベットのブラインドヘッド２３の形成を生じさせるものである。
【００１５】
工具の続く操作で、外側アンビル２５を内側アンビル２６およびコレット２７に対して前進させる。一方、コレット２７と顎２８によって幹部は引っ張られている。外側アンビル２５がその径方向外側の周囲の近くでシェルの頭部と接するので、その頭部の径方向外側の周囲は前部シート１１に接触して支持されるとともに、ヘッド１７のより内側の部分は外側アンビル２５の中で上方に湾曲するように、リベットのシェルの頭部１７は変形する。２個の孔１１，１２の周りのシートの領域は、したがって、リベットの傾斜するブラインドヘッド２３によって提供される凸型ダイとシェルの頭部の下側の凹部によって提供される凹型ダイとの間で変形される。
【００１６】
シェルの頭部の下側は、リベットの幹部がシェル内に引っ張られるにつれて益々凹型が強くなり、遂には、図６に示されるような位置にまで達する。続く、幹部の引張部分に適用する引張力の増大はブレークネックの破壊をもたらすものであり、工具と引張部分の破断片は取り除かれ、リベットは取り付けられて残り、２個のシートは相互に締着される。
【００１７】
かくして、２個のシートは互いに係合するように横方向で変形され、この係合は予め形成された頭部とリベットヘッドによって生じる圧縮力により維持され、リベットの軸部の引張力により維持される。このシートの横方向での変形は、上述したように、相対的なスリップに対してシートの抵抗性を実質的に増大させる。典型的な場合、最初のスリップに対するシートの抵抗は、シートをこのように変形させない切断幹部によって提供されるものに比較して、約３倍となる。
【００１８】
図１，図２，図３および図４，図５，図６に示されるシートを互いに締着する例示的な方法は、シートが両方とも比較的に薄く、リベットのブラインドヘッドと予め形成された頭部とによって適用できる力によって充分な変形が可能である場合に適している。しかしながら、一方または他方のシートが変形できないほど強い場合には第２の実施例が使用されるであろう。これは第１実施例の変形例であり、そこでは、リベットのヘッドの代わりに、一方の変形用ダイを提供するためにより強いシートが使用される。
【００１９】
図７、図８および図９（図１，図２および図３にそれぞれ対応し、同等の部分は同じ符号によって示されている。）は、前部シート３１が厚くて強い場合に使用される方法を示している。この方法は、後部シート１２と向き合う前部シート３１の後面において、前部シート３１の孔１４の周りの皿穴３２によって凹型の変形用ダイを提供する。リベットは、同じ工具（図示しない）によって、第１実施例と同様の方法で打ち込まれ、図８に示されるような同様なプラインドヘッド２３を形成する。孔１３の周りの後部シート１２の部分は、図９に示されるように、ブラインドヘッド２３によって皿穴３２の中に変形させられる。この例では全体のシートの厚さ（保持長さとして知られている）が第１実施例より厚く、さらに、シェルの頭部の外側の周囲が接触する前部シート３１のゾーンがシェルヘッド１７から離れて位置することがないので、この例は第１実施例のリベットよりも長いリベットを使用しなければならない。
【００２０】
後部シート３３が強い場合には、第３実施例を使用することができる。ここでは、図１０，図１１および図１２に示されるように、凸型の変形用ダイが後部シート３３に予め形成された変形によって提供される。すなわち、後部シート３３は、前部シート１１の方を向く後部シート３３の前面に、凸型の変形用ダイとして傾斜した前面を提供するように、その孔１３の周りが変形している。リベットのブラインドヘッド２３は、図１１に示されるように、後部シート３３の対応する凹部内に受け入れられる。その後、リベットシェルの予め形成された頭部１７が、図１２に示されるように、傾斜表面３４上で前部シートを変形させるように変形する。
【００２１】
さらに他の例は、図１３，図１４，図１５，図１６，図１７および図１８に示されている。これらの例において、リベットは、リベットの予め形成された頭部の変形していない部分とともに幹部を残し、シートの前面から突出させて、最初に一方のシートに装着される。そして、第２シートの適当な部分が、前記頭部の部分と最初のシートとの間に位置付けられる。それから、頭部のその部分は最初のシートに次のシートを締着するために変形させられる。
【００２２】
かくして、リベット３５（図１３）は、孔１３の周りに凸型の変形用ダイの表面を提供するように予め変形されている後部シート３７の方を向く、肩部３６をもつ予め変形された頭部を有している。このリベットの予め変形された頭部は、径方向外側へかつブラインドヘッドから離れる方へ指向するフランジ３９を有している。肩部３６は、孔の周囲で後部シート３７と係合し、ブラインドヘッド３８とともにリベットを後部シート３７に固定させるが、この場合、フランジ３９の変形することもなく、幹部の引張部分の切断することもない（図１３）。これは前述の打込用工具を突出するリベットの幹部に位置付けることによって達成され、すなわち、径方向内側のアンビルを使用して、既に例示した第１操作のみを行うように工具を作動して達成される。
【００２３】
第２シート１１は、図１４に示されるように、フランジ３９とシート３７の間に挿入される。これは図１７および図１８に示されるように行われる。シート１１に設けられたキーホール形スロット４１は、フランジ３９によって捕らえられるのに充分な狭さであるスロット部４３と、それに連続するリベットの頭部のフランジ３９を通すのに充分な大きさの拡大孔部４２とを有している。拡大孔部４２は突出するリベットの幹部２１をそのフランジ３９を越して通し、シート１１は、図１４および図１８に示されるように、スロット部４３がフランジ３９の下側に係合するように、側方へスライドされる。
【００２４】
打込用工具は、次いで突出するリベットの幹部に対して提供され、締着は径方向外側のアンビルを使用して、既述の第２操作を行うように工具を作動して完成される。この結果、フランジ３９は第２シート１１を第１シート３７に締着するために第１シートの持ち上げられた表面３４によって提供された凸型の変形用ダイ表面の方へ変形される。そして、リベットの幹部の引張部分は切断され、２枚のシート部材は、図１５に示されるように、相互に締着される。
【００２５】
図１６，図１７および図１８はこの例の方法の特殊な適用を示し、ここでは３個のリベットが組立体の一方のシートに三角形の関係で提供され、対応する３個のキーホール形スロットが、組立体に締着される他方のシートに形成されている。
【００２６】
この発明は上述の実施例の細部によって限定されるものでない。例えば、リベットの軸部に形成されるブラインドヘッドは別の形状とすることができる。その直径を徐々に増大したものに代えて、異なった直径の２個の球体から形成することができ、小直径のものは予め形成された頭部に近く、大直径のものは予め形成された頭部から離れている。このように級別の直径の球体を２個以上としてものも使用される。
【００２７】
図４，図５および図６に示されるような同心の別々の内側および外側アンビルを有する、打込用工具を使用する代わりに、凹面をした単一のアンビルを有する打込工具を使用することもできる。なお、このような型の工具は、皿穴形状の予め形成された頭部を有し、その頭部をドーム状の形状に変形するブラインドリベットを設置するために、ブラインドリベットの打込の技術分野において既に知られている。この変形例が適用される場合には、図４，図５および図６に示される型の工具を必要とするよりも、恐らくは、より強く予め形成された頭部とより強い幹部とを有するリベットを必要とするだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラインドリベットによって比較的薄い、変形可能な２枚のシートを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図２】ブラインドリベットによって比較的薄い、変形可能な２枚のシートを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図３】ブラインドリベットによって比較的薄い、変形可能な２枚のシートを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図４】リベット打込用工具の一部とともに示される図１Ａに対応する断面図である。
【図５】リベット打込用工具の一部とともに示される図１Ｂに対応する断面図である。
【図６】リベット打込用工具の一部とともに示される図１Ｃに対応する断面図である。
【図７】比較的薄くて変形可能なシートと比較的厚くて強いシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図８】比較的薄くて変形可能なシートと比較的厚くて強いシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図９】比較的薄くて変形可能なシートと比較的厚くて強いシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図１０】比較的厚くて強いシートと比較的薄くて変形可能なシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図１１】比較的厚くて強いシートと比較的薄くて変形可能なシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図１２】比較的厚くて強いシートと比較的薄くて変形可能なシートとを相互に固着する方法を順次工程毎に説明するための要部断面図である。
【図１３】比較的強いシートと比較的変形し易いシートとを相互に固着する他の方法を順次工程毎に示す要部断面図である。
【図１４】比較的強いシートと比較的変形し易いシートとを相互に固着する他の方法を順次工程毎に示す要部断面図である。
【図１５】比較的強いシートと比較的変形し易いシートとを相互に固着する他の方法を順次工程毎に示す要部断面図である。
【図１６】図１３，図１４および図１５に示される方法が適用される組立体の要部斜視図である。
【図１７】組立体の平面図である。
【図１８】図１７の一部拡大図である。
【符号の説明】
１１，１２，３１，３３ 部材
１３，１４ 孔
１５，３５ ブラインドリベット
１６ 軸部
１７ 予め形成された頭部
１９ ブレークネック
２１ 引張部分
２２ 拡大頭部
２３，３８ ブラインドヘッド
２４ 打込工具
２５ 外側アンビル
２６ 内側アンビル
２７ コレット
２８ 顎
３２ 皿穴
３４ 傾斜表面
３６ 肩部
３９ フランジ

Claims (17)

1. 少なくとも一方の部材の孔を通してリベットの軸部を挿入する工程；少なくとも他方の部材の孔を通してリベットの軸部を挿入する工程；第１変形用ダイを一方の部材の孔の周囲に近接して配置する工程；第２変形用ダイを一方の部材の孔の周囲に近接して配置する工程；そして、リベットの頭部またはヘッドを互いの方向に移動させて、少なくとも一方の部材を変形させるように２個の変形用ダイの間で各部材を押圧し、シート状の部材が互いに係合関係となるように重ねた孔の周囲を横方向に変形させ、リベットの頭部およびヘッドが各部材をその係合関係に維持し、それによって部材の相対的なスリップに対する抵抗性を増大したところの、それぞれの孔と孔とが重なり合う孔を有するシート状の複数の部材を締着する方法において、リベットがブラインドリベットであり、前記変形用ダイの一方がリベットの頭部またはヘッドであることを特徴とする複数の部材を締着する方法。
2. 最初に両方の部材の孔が重ねられ、リベットの軸部が両方の孔に同時に挿入されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 一方の変形用ダイがリベットの拡大されたブラインドヘッドであることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. リベットの軸部が最初に一方の部材の孔を通して挿入される工程；ブラインドヘッドを上記部材に固定するように拡張させ、拡張したブラインドヘッドと予め形成された頭部の一部との間で前記部材を把持させる工程；他方の部材を予め形成された頭部の他の部分と最初の部材との間に位置づける工程；そして、予め形成された頭部の他の部分をブラインドヘッドの方に移動させることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. リベットの拡大されたブラインドヘッドは隣接の部材に近付けば近付くほどその断面寸法が小さく、その隣接の部材から離れれば離れるほどその断面寸法が大きくなる形状であることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. リベットのブラインドヘッドの断面寸法が徐々に増大することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 一方の変形用ダイが一方の部材の孔の周りの表面部分によって提供されることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 部材の前記表面部分が凸型であることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 部材の表面部分の凸型が隣接部材の方を向いていることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 部材の前記表面部分が凹型であることを特徴とする請求項７記載の方法。
11. 部材の前記表面部分の凹型が隣接部材から離れる方向を向いていることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 一方の変形用ダイがリベットの予め形成された頭部によって提供されることを特徴とする請求項１記載の方法。
13. ブラインドリベットの予め形成された頭部を、隣接する部材の方に向いて凹型であるように変形させる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 予め形成された頭部の変形がリベットの拡大されたブラインドヘッドの形成と同時に行われることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 予め形成された頭部の変形がリベットの拡大されたブラインドヘッドの形成の後に行われることを特徴とする請求項１３記載の方法。
16. 上記予め形成された頭部を変形する工程が、リベットの幹部の周りや近接する第１ゾーンにおいて、その頭部の自由な側面への最初の接触によって行われ、それにより、拡大されたブラインドヘッドを形成するための幹部の引張りの反作用を支持し、径方向外側でそれに近接する第２ゾーンにおいて頭部の自由側面に接触し、第１ゾーンに対して隣接するシート面の方に頭部の周辺を変形させることを特徴とする請求項１３記載の方法。
17. ブラインドヘッドが１個の球状部を形成することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の方法。

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