JP4297268B2

JP4297268B2 - リベット結合構造

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Publication number: JP4297268B2
Application number: JP2004052142A
Authority: JP
Inventors: 将志北村
Original assignee: Takano Co Ltd
Current assignee: Takano Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005240915A

Description

本発明は、小延性材料により形成した被結合部材を含む複数の被結合部材を重ね合わせた被結合体を結合する際に用いて好適なリベット結合構造に関する。

一般に、ロータリソレノイドや電動機等の電磁製品には、磁気回路を構成するヨークを備えている。このヨークは、複数の珪素鋼板等の磁性板を積層して構成するとともに、ヨークとブラケット（カバー）は、リベットにより一体に結合して積層部品とする場合も少なくない。

従来、このようなヨークとブラケット（カバー）をリベットにより結合するリベット結合構造としては、特開平１０−１４１４４号公報で開示されるリベット結合構造（小形電動機）が知られている。このリベット結合構造は、端部近くに貫通孔を形成し、両面にカバーを当接し、このカバーに設けた嵌合筒部を、貫通孔に嵌合し、嵌合筒部と貫通孔にリベットを挿通し、かつ、リベットをカシメる構成であって、貫通孔の嵌合筒部が嵌合する部分の孔径に対し、内奥部の孔径を小さくして貫通孔に段差を形成したものである。
特開平１０−１４１４４号

ところで、ヨークを複数の磁性板を積層して構成する場合、積層部品全体の厚さの公差は、各磁性板の公差を加算した値となるが、リベットのカシメ処理は、通常、カシメ長を一定に設定したカシメ金型により行うため、従来のリベット結合構造では、次のような不具合を生じる問題があった。

第一に、ヨークが厚くなる方向に公差が大きくなった場合、リベットのカシメ時に積層部品に過度の応力が付加されることになり、ブラケットに小延性材料、即ち、ガラス繊維入り合成樹脂材料等の延性が小さくかつ脆性を有する材料を使用した際には、ブラケットにヒビ割れや破損を招いてしまう。

第二に、ヨークが薄くなる方向に公差が大きくなった場合、カシメを行ってもヨークの機械的結合力が不十分となり、緩みによるガタ付きの発生、更には特性の劣化や不安定化などを招いてしまう。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したリベット結合構造の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、小延性材料により形成した被結合部材２ｐ，２ｑを含む複数の被結合部材２ｐ，２ｑ，３…を重ね合わせた被結合体４におけるリベット挿通孔５ｐ…，５ｑ…，５ｓ…に、一端６ｓ…に頭部７ｈ…を有し、かつ他端６ｔ…に中空凹部７ｏ…を有するリベット６…を挿通させ、リベット６…の他端６ｔ…を外側に広げるカシメＫ…を施すことにより被結合体４を結合してなるリベット結合構造１を構成するに際して、小延性材料により形成した被結合部材２ｐ，２ｑにおけるリベット挿通孔５ｐ…，５ｑ…の一側又は両側の開口部分に、開口側を大径に形成してリベット６…の応力Ｆｓを逃がす切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…を設けるとともに、カシメＫ…を施したリベット６…の他端６ｔ…側が圧接する被結合部材２ｑの表面に、リベット挿通孔５ｑ…における開口の周りに所定間隔おきに配した複数の放射突条部１２…及び各放射突条部１２…の相互間を連結するリング突条部１２ｊ…により一体形成し、リベット６…の他端６ｔ…側が圧接した際にリベット６…の応力Ｆｓ，Ｆｒを吸収する突起部１１…を設けたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…は、リベット挿通孔５ｐ…，５ｑ…の開口側が漸次大径となるテーパ面Ｔ…により形成することができる。なお、被結合体４には、複数の積層板３…を積層した積層部１３の両側を、小延性材料により形成した一対のブラケット２ｐ，２ｑにより挟んで構成した積層部品を適用することができる。

このような構成を有する本発明に係るリベット結合構造１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）被結合部材２ｐ，２ｑに、ガラス繊維入り合成樹脂材料等の小延性材料を使用し、かつ被結合体４が厚くなる方向に公差が大きくなった場合であっても、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…により形成される空間により、リベット６…による軸方向の応力Ｆｓを逃がすことができるため、被結合部材２ｐ，２ｑのヒビ割れや破損を防止することができる。

（２）切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…により形成される空間により、リベット６…による軸方向の応力Ｆｓを逃がすことができるため、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…を設けない場合よりも被結合体４の標準的な厚さを大きめに設定することができ、被結合体４が薄くなる方向に公差が大きくなった場合であっても、被結合体４の十分な機械的結合力を確保でき、緩みによるガタ付きの発生や特性の劣化及び不安定化などを回避することができる。

（３）カシメＫ…を施したリベット６…の他端６ｔ…側が圧接する被結合部材２ｑの表面に、リベット挿通孔５ｑ…における開口の周りに所定間隔おきに配した複数の放射突条部１２…及び各放射突条部１２…の相互間を連結するリング突条部１２ｊ…により一体形成し、リベット６…の他端６ｔ…側が圧接した際にリベット６…の応力Ｆｓ，Ｆｒを吸収する突起部１１…を設けたため、リベット６…の他端６ｔ…にカシメＫを施す際における応力Ｆｓ，Ｆｒを吸収でき、更なる被結合部材２ｐ，２ｑのヒビ割れや破損の防止に貢献できる。

（４）好適な態様により、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…をテーパ面Ｔ…により形成すれば、リベット６…の挿入が容易になり、また、加工性も高められる。

（５）好適な態様により、突起部１１…を、複数の放射突条部１２…と各放射突条部１２…の相互間を連結するリング突条部１２ｊ…により形成すれば、主に応力Ｆｓ，Ｆｒの吸収を行う放射突条部１２…に対してリング突条部１２ｊ…により補強を行うことができ、特に、放射突条部１２…の一部が万一破損した場合であっても破片が分離（飛散）する不具合を回避できる。

（６）好適な態様により、被結合体４に、複数の積層板３…を積層した積層部１３の両側を小延性材料により形成した一対のブラケット（被結合部材）２ｐ，２ｑにより挟んで構成した積層部品を適用すれば、組付精度が高く、かつ高品質の積層部品を得ることができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るリベット結合構造１の構成について、図１〜図７を参照して説明する。なお、例示のリベット結合構造１は、図６及び図７に示すロータリソレノイドＭに適用したものである。

図中、４は、リベット結合構造１により結合される被結合体である。被結合体４は、積層部品となり、複数の積層板（被結合部材）３…を積層した積層部１３と、小延性材料により形成した一対のブラケット（被結合部材）２ｐ，２ｑを重ね合わせて構成する。積層板３は、磁性板である珪素鋼板を使用し、この積層板３を２０〜３０枚程度積層して積層部１３を構成する。これにより、積層部１３は、ロータリソレノイドＭのヨーク（積層鉄心）となる。なお、積層部１３は、必要により二〜三分割された分割鉄心として構成し、組み付けることにより一体化することができる。また、積層部１３には、後述するリベット６…が挿通する四つのリベット挿通孔５ｓ…を設ける。

一方、ブラケット２ｐは、小延性材料であるガラス繊維入り合成樹脂材料により一体成形する。ブラケット２ｐは、端面を矩形に形成し、この端面の四隅に段差状をなす凹部２１…を設けるとともに、この凹部２１…に、上述した各リベット挿通孔５ｓ…に対応する四つのリベット挿通孔５ｐ…を設ける。なお、小延性材料とは、延性が小さくかつ脆性を有する材料である。また、各リベット挿通孔５ｐ…の両側における開口部分には、図２に示すように、開口側が大径となる切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…、即ち、開口側が漸次大径となるテーパ面Ｔ…により形成した切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…を設ける。この場合、テーパ面Ｔ…の角度は、軸方向に対して４５〔°〕前後を選定する。更に、切削形状部２ｐｓ…のテーパ面Ｔ…における開口側の最大径は、リベット６の頭部６ｈの外径より小さく、望ましくは稍小さい程度に選定するとともに、切削形状部２ｐｒ…のテーパ面Ｔ…における開口側の最大径は、切削形状部２ｐｓ…のテーパ面Ｔ…における開口側の最大径よりも大きく、望ましくは稍大きくなるように選定する。

他方、ブラケット２ｑも、小延性材料であるガラス繊維入り合成樹脂材料により一体成形し、矩形に形成した端面の四隅に段差状をなす第一の凹部２２ｂ…を設けるとともに、この凹部２２ｂ…に、図３及び図４に示す円形をなす第二の凹部２２…を設け、この凹部２２…に、上述した各リベット挿通孔５ｓ…に対応する四つのリベット挿通孔５ｑ…を設ける。また、各リベット挿通孔５ｑ…の一側（内側）における開口部分には、図３に示すように、開口側が大径となる切削形状部２ｑｒ…、即ち、開口側が漸次大径となるテーパ面Ｔ…により形成した切削形状部２ｑｒ…を設ける。この場合、切削形状部２ｑｒ…の形状は、上述した切削形状部２ｐｒ…と同じになる。

このような切削形状部２ｑｒ…及び上述した切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…を設けることにより、後述するリベット６…からの軸方向の応力Ｆｓが付加されても、この応力Ｆｓの付加方向に当該応力Ｆｓを逃がすことができる空間、即ち、ブラケット２ｐ，２ｑの変形を許容する空間を形成することができる。この切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…は、必ずしもテーパ面Ｔ…により形成することを要しないが、テーパ面Ｔ…により形成することにより、リベット６…の挿入が容易になるとともに、加工性も高められる利点がある。

さらに、ブラケット２ｑにおける凹部２２…の表面であって、リベット挿通孔５ｑ…における開口の周りには、後述するリベット６…の他端６ｔ…側が圧接した際にリベット６…からの軸方向の応力Ｆｓ及び径方向の応力Ｆｒを吸収する突起部１１…を一体に形成する。この場合、突起部１１…は、リベット挿通孔５ｑ…における開口の周りに所定間隔おきに配した複数（例示は八つ）の放射突条部１２…と、各放射突条部１２…の相互間を連結するリング突条部１２ｊ…により一体形成する。このような突起部１１…を設けることにより、放射突条部１２…により主に応力Ｆｓ，Ｆｒの吸収が行われ、リング突条部１２ｊ…により放射突条部１２…に対する補強が行われる。特に、放射突条部１２…の一部が万一破損した場合であっても破片が分離（飛散）する不具合を回避できる。放射突条部１２…（リング突条部１２ｊ…）による応力Ｆｓ，Ｆｒの吸収は、次のように行われる。即ち、後述するリベット６…の他端６ｔ…にカシメＫ…を施す際には、外側に広がる他端６ｔ…によりブラケット２ｑに対して軸方向の応力Ｆｓ及び径方向の応力Ｆｒが付加されるが、応力Ｆｓ，Ｆｒはブラケット２ｑの表面に直接付加されることなく、ブラケット２ｑの表面から比較的幅の狭い凸条に起立した変形しやすい放射突条部１２…（リング突条部１２ｊ…）により有効に吸収される。

また、６はリベット結合構造１に用いるリベットであり、リベット軸部６ａの一端６ｓに頭部７ｈを有し、かつ他端６ｔに中空凹部７ｏを有する公知のリベットを用いることができる。この場合、頭部７ｈは、丸形タイプとなり、球体の一部をスライスした形状となる。一方、中空凹部７ｏを有する他端６ｔは、先端が開口した筒形となり、他端６ｔを公知のカシメ金型により外側に広げる（カーリングする）ことにより、カシメＫを施すことができる。

次に、本実施形態に係るリベット結合構造１を得る結合方法を含むロータリソレノイドＭの製造方法について説明する。

まず、積層板３…を２０〜３０枚程度積層して積層部１３（ヨーク）を製作する。この場合、積層部１３は、公知の方法により製作することができ、例えば、積層した積層板３…の複数位置に設けた貫通孔に固定用ピンを圧入することにより、各積層板３…が一体化する積層部１３を製作できる。積層部１３は、全体がコの字形状となり、積層部１３の中央部１３ｃには、コイルボビン３１にコイル３２を巻回して製作したコイル部３３を装着する。また、積層部１３の両側部１３ｍ，１３ｎは、コイル３２に直流電圧を印加して励磁した際に、それぞれＮ極，Ｓ極が発生する磁極部（界磁部）となる。

一方、シャフト部３４の外周部に二極マグネットを装着したマグネットロータを用意し、このマグネットロータを、積層部１３の両側部（磁極部）１３ｍと１３ｎ間に介在させるとともに、両側部１３ｍ，１３ｎの一端側に、一方のブラケット２ｐを重ね、また、両側部１３ｍ，１３ｎの他端側に、他方のブラケット２ｑを重ねる。これにより、積層部１３の両端側は、一対のブラケット２ｐと２ｑにより挟まれるとともに、マグネットロータのシャフト部３４の両端側は、ブラケット２ｐ，２ｑの中央に設けた軸受孔にそれぞれ挿通する。

そして、四本のリベット６…を用意し、一方のブラケット２ｐ側からリベット挿通孔５ｐ…，５ｓ…，５ｑ…にリベット６…を挿入する。これにより、他方のブラケット２ｑ側からリベット６の他端６ｔ側が突出するため、この状態でカシメ金型にセットし、リベット６の他端６ｔを外側に広げる（カーリングする）カシメＫ…を施す。カシメＫ…を施すことにより、突起部１１…は、外側に広がった他端６ｔによって圧接され、リベット結合構造１により一体化された積層部品（被結合体４）が得られる。この後、図７に示すように、シャフト部３４の先端にストッパ３５を固定するとともに、ストッパ３５とブラケット２ｐ間にスプリング３６を介在させるなどの所要部品を組み付けることによりロータリソレノイドＭが完成する。

このロータリソレノイドＭは、コイル３２に通電しない状態では、ストッパ３５がスプリング３６に付勢され、図７中の第一位置Ｘｓに変位するとともに、コイル３２に通電することによりコイル３２が励磁され、積層部１３の両側部１３ｍ，１３ｎに、それぞれＮ極，Ｓ極が発生する。これにより、二極マグネットを装着したマグネットロータがスプリング３６の弾性に抗して回動変位し、ストッパ３５は、図７中の第二位置Ｘｍに変位する。なお、ストッパ３５の回動角度範囲、即ち、第一位置Ｘｓと第二位置Ｘｍは、ブラケット２ｐに形成した凹部３７により規制される。

よって、このような本実施形態に係るリベット結合構造１によれば、被結合体４（積層部品）が厚くなる方向に公差が大きくなり、カシメＫ…を施す際に、リベット６…から各ブラケット２ｐ，２ｑに対して軸方向における過度の応力Ｆｓが付加されても、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…により形成される空間により逃がすことができ、各ブラケット２ｐ，２ｑにガラス繊維入り合成樹脂材料等の小延性材料を使用した場合であっても各ブラケット２ｐ，２ｑのヒビ割れや破損を防止することができる。また、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…により形成される空間により、各ブラケット２ｐ，２ｑの変形が許容されるため、カシメＫ…の開始位置がリベット挿通孔５ｑ…における開口の浅い位置となり、リベット挿通孔５ｑの開口に付加される曲げモーメントを小さくすることもできる。

さらに、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…により形成される空間により、リベット６…による軸方向の応力Ｆｓを逃がすことができるため、切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…，２ｑｒ…を設けない場合よりも被結合体４の標準的な厚さを大きめに設定することができ、被結合体４が薄くなる方向に公差が大きくなった場合であっても、被結合体４の十分な機械的結合力を確保でき、緩みによるガタ付きの発生や特性の劣化及び不安定化などを回避することができる。

しかも、カシメＫ…を施したリベット６…の他端６ｔ…側が圧接するブラケット２ｑの表面に突起部１１…を設けたため、リベット６…の他端６ｔ…にカシメＫを施す際における軸方向の応力Ｆｓ及び径方向の応力Ｆｒを吸収でき、更なるブラケット２ｐ，２ｑのヒビ割れや破損の防止に貢献できる。特に、突起部１１…は、複数の放射突条部１２…と各放射突条部１２…の相互間を連結するリング突条部１２ｊ…により形成したため、主に応力Ｆｓ，Ｆｒの吸収を行う放射突条部１２…に対してリング突条部１２ｊ…により補強を行うことができる。なお、被結合体４に、複数の積層板３…を積層した積層部１３の両側を小延性材料により形成した一対のブラケット２ｐ，２ｑにより挟んで構成したロータリソレノイドＭの積層部品を適用したため、組付精度が高く、かつ高品質の積層部品を得ることができる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、小延性材料としてガラス繊維入り合成樹脂材料を例示したが、加圧力により割れる虞れのある任意の小延性材料が適用される。また、被結合部材２ｐにおけるリベット挿通孔５ｐ…の両側の開口部分に切削形状部２ｐｒ…，２ｐｓ…を設けた場合を例示したが、一方の切削形状部２ｐｓ…は必ずしも設けることを要しない。さらに、被結合体４として、複数の積層板３…を積層した積層部１３の両側を一対のブラケット２ｐ，２ｑにより挟んで構成した積層部品を例示したが、同様の構成を有する他の任意の被結合体４に適用することができる。

本発明の最良の実施形態に係るリベット結合構造の縦断面図、同リベット結合構造におけるリベットの頭部付近の拡大縦断面図、同リベット結合構造におけるリベットのカシメ付近の拡大縦断面図、同リベット結合構造に用いるブラケットに設けた突起部を示す一部破断底面図、同リベット結合構造における一部断面を含むリベット及び被結合体の分解図、同リベット結合構造を用いたロータリソレノイドの外観正面図、同リベット結合構造を用いたロータリソレノイドの外観平面図、

符号の説明

１リベット結合構造
２ｐ被結合部材（ブラケット）
２ｑ被結合部材（ブラケット）
２ｐｒ… 切削形状部
２ｐｓ… 切削形状部
２ｑｒ… 切削形状部
３… 被結合部材（積層板）
４被結合体
５ｐ… リベット挿通孔
５ｑ… リベット挿通孔
５ｓ… リベット挿通孔
６… リベット
６ｓ… リベットの一端
６ｔ… リベットの他端
７ｈ… リベットの頭部
７ｏ… リベットの中空凹部
１１… 突起部
１２… 放射突条部
１２ｊ… リング突条部
１３… 積層部
Ｋカシメ
Ｆｓ応力
Ｆｒ応力
Ｔ… テーパ面

Claims

小延性材料により形成した被結合部材を含む複数の被結合部材を重ね合わせた被結合体におけるリベット挿通孔に、一端に頭部を有し、かつ他端に中空凹部を有するリベットを挿通させ、前記リベットの他端を外側に広げるカシメを施すことにより前記被結合体を結合してなるリベット結合構造において、小延性材料により形成した被結合部材におけるリベット挿通孔の一側又は両側の開口部分に、開口側を大径に形成してリベットの応力を逃がす切削形状部を設けるとともに、前記カシメを施したリベットの他端側が圧接する被結合部材の表面に、前記リベット挿通孔における開口の周りに所定間隔おきに配した複数の放射突条部及び各放射突条部の相互間を連結するリング突条部により一体形成し、リベットの他端側が圧接した際にリベットの応力を吸収する突起部を設けたことを特徴とするリベット結合構造。
前記切削形状部は、リベット挿通孔の開口側が漸次大径となるテーパ面により形成することを特徴とする請求項１記載のリベット結合構造。
前記被結合体は、複数の積層板を積層した積層部の両側を、小延性材料により形成した一対のブラケットにより挟んで構成した積層部品であることを特徴とする請求項１記載のリベット結合構造。