JP5271269B2 - セルフタッピング式ブラインドリベット - Google Patents

Description

本発明は、被加工部品側の端部に、孔を成形する先端部を有する形式のマンドレルを備えるセルフタッピング式ブラインドリベット、および、このようなブラインドリベットを取り付ける方法に関する。

上記形式のセルフタッピング式ブラインドリベットは、既に従来技術により公知である。この場合、ブラインドリベットマンドレルにおける引張ヘッドの先端部は、被加工部品に孔を穿つための穿孔工具として構成されている。適宜な回転駆動が、工具側端部に適宜な力作用部を備えるリベットマンドレルを介して得られる。

このようなセルフタッピング式ブラインドリベットは、例えば既に国際公開第２００４／１０２０１５号パンフレットまたは欧州特許出願公開第１５０３０８９号明細書により公知である。これらのブラインドリベットでは、先端部が切削なしに穿孔を行うための手段として構成されており、先端部を回転させることにより被加工部品を熱によって軟化させる。

これに関して周知の従来技術は、ドイツ国特許第１０２００５０３５４０２号明細書に開示されている。この明細書は摩擦攪拌式リベット、すなわち、マンドレルを有するセルフタッピング式ブラインドリベットを既に開示しており、このマンドレルの先端部は、切削なしに穿孔を行うための手段として構成されており、先端部を回転させることにより被加工部品を熱により軟化させる。ここでは被加工部品の孔は先端部の回転により形成されている。ここでは、さらにリベットマンドレルとリベットシャフトとの間に形状接続的または摩擦接続的な結合部が設けられている。

しかしながら、上記特許明細書ではリベットマンドレルが回転駆動される。リベットマンドレルとリベットシャフトとの間の結合部は、リベットシャフトが共に回転し、これにより、摩擦攪拌式リベットの駆動中に被加工部品がリベットの側方で摩擦熱により変形可能であるか、または柔軟もしくは液状に保持されるようにする役割を果たす。

それ故、これらの従来技術は本発明とは対極にある。なぜなら、リベットマンドレルに加えて、さらにリベットスリーブも対応する回転運動のために不可避的に駆動されるので、より大きいトルクをリベットマンドレルに伝達する必要があるからである。ドイツ国特許第１０２００５０３５４０２号明細書では、それ故、適宜な規定破断箇所も設けておらず、したがって、ここではリベットマンドレルの裂断は当然ながら想定されていない。この明細書の実施例では、リベットマンドレルはむしろブラインドリベット内に残されるものとされている。

したがって、従来技術によるこのような構造は、次のような極めて大きい欠点を有する。

ブラインドリベットが取り付けられる場合に、穿孔のためのトルクは、リベットマンドレルが裂断されるべき規定破断箇所を介して伝達されなければならない。

従来技術によるリベットにおいては、取付孔を成形するためのトルクの伝達により、特に取付孔の穿孔時にリベットがわずかに傾斜した場合に規定破断箇所を尚早に破損させてしまう。

国際公開第２００４／１０２０１５号パンフレット 欧州特許出願公開第１５０３０８９号明細書 ドイツ国特許第１０２００５０３５４０２号明細書

本発明の主たる課題は、上記従来技術の欠点を解決したセルフタッピング式ブラインドリベットを提案することである。

この問題を解決するために、請求項１に係るブラインドリベットは、マンドレルとリベットシャフトとを備えるセルフタッピング式ブラインドリベットであって、前記マンドレルが、被加工部品側の端部に、孔を成形する先端部を有し、該先端部が、当該ブラインドリベットを取付けるための孔を穿孔するための手段として構成されており、工具のための力作用部が、前記リベットシャフトのリベットヘッド内または前記リベットヘッド上に設けられており、前記リベットマンドレルが、当該リベットマンドレルの規定破断箇所より被加工部品側の部分で、ローレットを備えており、前記リベットシャフトが、前記リベットマンドレルにおける前記ローレットの領域で、かしめられており、これにより当該リベットシャフトが、取り外しできないように前記リベットマンドレルに対して固定されており、前記先端部が、凸状湾曲面からなる摩擦面を備え、該摩擦面は、当該摩擦面が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行うものである。
また、請求項２に係るブラインドリベットは、マンドレルとリベットシャフトとを備えるセルフタッピング式ブラインドリベットであって、前記マンドレルが、被加工部品側の端部に、孔を成形する先端部を有し、該先端部が、当該ブラインドリベットを取付けるための孔を穿孔するための手段として構成されており、工具のための力作用部が、前記リベットシャフトのリベットヘッド内または前記リベットヘッド上に設けられており、前記リベットシャフトが、前記リベットマンドレルにおける、規定破断箇所より被加工部品側の部分に対して、溶接又は接着により、取り外しできないように固定されており、前記先端部が、凸状湾曲面からなる摩擦面を備え、該摩擦面は、当該摩擦面が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行うものである。
このようにして、リベットマンドレルの規定破断箇所を迂回したトルク伝達経路が得られる。なぜなら、トルクはブラインドリベットマンドレルのヘッドまでリベットシャフトを介して伝達されるからである。

この場合、先端部が球面状の摩擦面として構成されている場合には特に好ましい。この場合、先端部は、摩擦面の回転により被加工部品を熱によって軟化させることにより、切削なしの穿孔を行う役割を果たす。

リベットマンドレルとリベットシャフトとの間に形状接続的な結合部が設けられており、この結合部において、リベットシャフトにおける被加工部品側の端部が鋸歯状先端部により終端しており、リベットマンドレルの肉厚終端部が、リベットシャフトに向いた裏側に、対応する鋸歯状溝を備えている場合には特に有利である。

リベットマンドレルが少なくともを規定破断箇所の被加工部品側に外側歯列を備えており、リベットシャフトの内側に対応する対向歯列が設けられている形で、リベットマンドレルとリベットシャフトとの間の形状接続的な結合部が構成されていることも、有利には可能である。

請求項２に係るブラインドリベットでは、リベットシャフトにおける被加工部品側の端部とリベットマンドレルとを結合するための接着結合部が設けられていてもよい。

上述したように、請求項１に係るブラインドリベットでは、リベットマンドレルが少なくとも規定破断箇所の被加工部品側にローレットを備えており、リベットシャフトがこのローレットの領域でかしめられている。これにより、形状接続部が形成され、この形状接続部を介して、孔を成形するマンドレル先端部に穿孔のための回転運動を伝達することができる場合にも、有利な代替的構成が得られる。

請求項２に係るブラインドリベットにおいて、孔を成形する先端部の裏側は、摩擦溶接または電気抵抗溶接によってリベットシャフトに結合されていてもよい。

最後に、さらに提案される解決法では、孔を成形する先端部の裏側に、先鋭なカッティングエッジが設けられており、このカッティングエッジは、負荷を受けてリベットシャフトに切り込み、これにより、孔を成形する先端部に駆動力を伝達するための形状接続的な結合部を形成する。

請求項３に係る、２つ以上の被加工部品を結合するためのブラインドリベットを取り付ける方法は、前記ブラインドリベットが、リベットマンドレルとリベットシャフトとを備え、被加工部品には、あらかじめ孔が設けられておらず、前記リベットマンドレルの先端部が回転されることにより、孔が形成されると同時に、当該ブラインドリベットが取り付けられる、方法において、前記リベットマンドレルが、当該リベットマンドレルの規定破断箇所より被加工部品側の部分で、ローレットを備えており、前記先端部が、凸状湾曲面からなる摩擦面を備え、該摩擦面は、当該摩擦面が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行うことができ、前記方法は、前記リベットマンドレルにおける前記ローレットの領域で、前記リベットシャフトをかしめ、これにより当該リベットシャフトを、取り外しできないように前記リベットマンドレルに対して固定するステップと、前記リベットシャフトのリベットヘッドに配置された力作用部によって、前記ブラインドリベットを回転駆動させて、駆動力を前記リベットシャフトから前記リベットマンドレルの前記先端部へ伝達させるステップと、を含むものである。

この場合、リベットシャフトにおける被加工部品側の端部に鋸歯状先端部が設けられており、これらの鋸歯状先端部が、リベットマンドレルのヘッドにおいてリベットシャフトに向いた裏側に設けられた対応する鋸歯状溝に係合することにより、シャフトとリベットマンドレルとの間の形状接続的な結合部が形成されている場合、特に有利である。

同様に、リベットマンドレルが少なくとも規定破断箇所の被加工部品側に外側歯列を備えており、リベットシャフトの内側に対応する対向歯列が設けられていることにより、シャフトとリベットマンドレルとの間の好ましい形状接続的な結合部を形成することができる。

リベットシャフトとリベットマンドレルとの間の結合部は、リベットシャフトとリベットマンドレルとがリベットシャフトにおける被加工部品側の端部近傍で互いに接着されされることにより形成されていてもよく、これにより、リベットマンドレルの先端部に回転運動のための駆動力が伝達される。

上述したように、請求項３に係る方法において、リベットマンドレルは、少なくとも規定破断箇所の被加工部品側にローレットを備えており、リベットシャフトがローレットの領域でかしめられている。これにより、リベットマンドレル先端部に回転運動のための駆動力を伝達する可能性が生じる。

代替的には、孔を成形するリベットマンドレル先端部の裏側を、摩擦溶接または電気抵抗溶接によってリベットシャフトに結合することもでき、これにより、リベットマンドレル先端部を回転運動させるための駆動力が溶接結合部を介して伝達される。

最後に、孔を成形するリベットマンドレル先端部の裏側に先鋭なカッティングエッジを設けてもよい。このカッティングエッジは、ブラインドリベットのセルフタッピング時に押圧力によりリベットシャフト内に押し込まれ、これによりリベットマンドレルの先端部を回転運動させるための駆動力を伝達する。

切削なしに孔を成形するねじは、ドイツ国特許第３９０９７２５号明細書、ドイツ国特許第３９２２６８４号明細書およびドイツ国特許第４４４０４３７号明細書により既に公知であることを指摘しておく。これらの明細書に記載された、削り屑が生じることなしに結合素子によって被加工部品内に取付孔を穿孔するための手段は、本発明によれば、本明細書の場合にも利用することができる。それ故、孔を成形する役割を果たす先端部の適宜な成形法および結合素子自体によって取付孔を流動化成形する方法についての詳細な説明はここでは省略する。

当業者の間では、取付孔をブラインドリベット自体により形成することができるためには、リベットマンドレルの比較的脆弱な規定破断箇所を介しては十分な力またはトルクを伝達することができないという見解にまで達している。

本発明を図示の実施例に基づき以下に詳細に説明する。

本発明によるセルフタッピング式ブラインドリベットを部分的に断面した側面図である。 ヘクサロビュラ型力作用部を備える本発明によるセルフタッピング式ブラインドリベットの上面図である。 力作用部として通常の六角部を備える本発明による別のセルフタッピング式ブラインドリベットの上面図である。 本発明による別のセルフタッピング式ブラインドリベットのためのリベットマンドレルの構成を示す側面図である。 図４ａのブラインドリベットの組立ておよび組付け（かしめ）後のリベットマンドレル先端部とリベットスリーブとを示す側面図である。 本発明によるセルフタッピング式ブラインドリベットにおいてマンドレル先端の裏側に先鋭なカッティングエッジを備える別の実施例を示す側面図である。

図１に示すように、本発明による実施形態は、リベットマンドレル１２を備える汎用のブラインドリベット１０を有している。このリベッマンドレル１２は、通常の規定破断箇所１４を介してマンドレル１２の肉厚のヘッド１６に移行している。ブラインドリベットの場合に通例のように、このマンドレル１２は、被加工部品に向いていない側で、リベットヘッド２０を有するリベットシャフト１８によって取り囲まれている。本発明によれば、マンドレル１２のヘッド１６は、球面状に成形された先端部２２を備えている。この先端部２２は、十分に高い回転数を得た場合に、被加工部品を加熱により流動化させて成形する流動化成形によりブラインドリベットの取付孔を穿孔する役割を果たす。

対応した回転力またはトルクを伝達するためには、リベットシャフト１８における被加工部品側の端部に鋸歯状歯列２４が設けられている。

この場合、図示のように、マンドレルヘッド１６の工具側の裏側には、鋸歯２４を収容するために対応して適合させた切欠きが設けられている。

適宜なトルクまたは力をリベットシャフト１８に伝達し、そこから規定破断箇所１４を迂回してマンドレルヘッド１６の先端部２２に伝達するためには、さらに内部力作用部２６がブラインドリベット１０のヘッド２０内に設けられている。

図２は、これに関連して、例えばトルクス（登録商標）の商標名で知られているようなヘクサロビュラ型内部力作用部２６を示している。

図３は、汎用の六角型内部力作用部２６′が設けられた変化実施例を示している。当然ながら、ここでは多種多様な他の力作用部を用いることもできる。

このように、リベットヘッド、ひいてはリベットシャフトは、汎用の工具により高速回転させ、同時に被加工部品に対して押圧することができ、これにより、球面状に構成された本発明によるブラインドリベットの先端部２２は、回転により生じる加熱によって被加工部品表面を軟化し、次いで被加工部品表面を貫通することができ、この場合に対応する取付孔が形成される。この場合、対応する力またはトルクは、本発明によれば規定破断箇所１４を介してではなく、本質的に抵抗力がより大きいリベットのシャフト１８を介して伝達され、シャフト１８は歯列２４を介して、先端部２２を有するマンドレルヘッド１６内へこの力を伝達する。したがって、本発明によれば、本質的により大きい力およびトルクを本発明によるセルフタッピング式ブラインドリベットの先端部に伝達することができる。この場合にマンドレルが規定破断箇所１４で尚早に破損する危険性はない。

本発明によれば、リベットシャフト１８とマンドレルヘッド１６との間の力伝達を別の方法で解決すること、例えば、マンドレル１２とシャフト１８との相互の噛み合い、例えば、マンドレルヘッド１６の近傍に、マンドレル１２の外周面およびシャフト１８の内面に交互に配置された、マンドレル１２の回転軸線に対して平行に延在する溝により解決することももちろん可能である。

例えば、シャフト１８における被加工部品側の端部とマンドレルヘッド１６とを接着することにより力伝達を行うこともできる。この解決法では、穿孔用回転工具のスリーブに何らかの形で力を作用させることができるのであれば、有利には、これまで汎用のブラインドリベットを使用することも可能である。

リベットマンドレル１２とシャフト１８との間の本発明によるさらなる力伝達可能性を、図４ａ、図４ｂおよび図５に示した本発明のさらなる実施例をにつきさらに詳しく説明する。

図４ａは、孔を成形する先端部１６の上方にローレット３０が設けられたマンドレル１２を示している。このローレット３０は、ここではブラインドリベットにより取付孔を穿孔する場合に駆動力を伝達する役割を果たす。

図４ｂに示したように、このためにスリーブ１８はローレット３０の領域で、リベットマンドレル１２の挿入後に対応してかしめられる。かしめ工程は、矢印３２により示されており、かしめ跡は符号３４により示されている。

図５は、スリーブ１８から先端部１６に駆動力を伝達するための本発明によるさらに別の可能性を示している。この場合、先端部１６においてスリーブ１８に向いた(裏)側４０に、マンドレル１２から半径方向外方に向けて延在する先鋭なカッティングエッジまたはリッジ４２が設けられている。セルフタッピング式ブラインドリベット１０による穿孔時の押圧力（ここでは矢印４４により示す）により、リッジ４２はスリーブ１８の前端面に切り込み、これにより、ブラインドリベット１０の固有取付孔を穿孔するための回転力を問題なく伝達することができる。

本発明によれば、リベットヘッド２０内、またはリベットヘッド２０上に設けられた力作用部２６は、図１に示すように内部力作用部としてでははく、独立した外部力作用部として形成されていてもよいし、または、スリーブのヘッド２０の外周が、例えば、力を作用させる六角部として構成されていてもよい。

適宜な内部力作用部は、内部六角部、十字スリット形、またはヘクサロビュラ型内部力作用部として構成されていてもよい。

適宜な外部力作用部は四角状、六角状またはヘクサローブ状（ヘクサロビュラ状）に構成されていてもよい。

本発明は、あらゆる公知の形態のブラインドリベットに適している。

本発明によれば、ブラインドリベットのための取付孔を流動化させて成形するための球面状の先端部の代わりに、削り屑の発生が妨げとならない場合には、切削孔に対応した「古典的なビット」が設けられていてもよい。

本発明は、十分なねじ山を形成するためには結合されるべき被加工部品が薄すぎてセル
フタッピングねじを使用することができない場合に特に良く適している。この場合には、本発明によるブラインドリベットは唯一採用可能な解決法である。

純粋に流動化成形により切削なしに加工する先端部、または部分的に削り屑を生じさせる先端部を成形するための異なる可能性に関しては、例示的にのみ、ドイツ国特許第３９０９７２５号明細書、ドイツ国特許第３９２２６８４号明細書およびドイツ国特許第４４４０４３７号明細書を参照されたい。これらの明細書には、ねじに関して異なる先端部形状および適宜な穿孔法が詳細に記載されている。

Claims (3)

1. マンドレル（１２）とリベットシャフト（１８）とを備えるセルフタッピング式ブラインドリベット（１０）であって、
   前記マンドレルが、被加工部品側の端部に、孔を成形する先端部（１６）を有し、該先端部（１６）が、当該ブラインドリベット（１０）を取付けるための孔を穿孔するための手段として構成されており、
   工具のための力作用部（２６）が、前記リベットシャフト（１８）のリベットヘッド（２０）内または前記リベットヘッド（２０）上に設けられており、
   前記リベットマンドレル（１２）が、当該リベットマンドレル（１２）の規定破断箇所（１４）より被加工部品側の部分で、ローレット（３０）を備えており、
   前記リベットシャフト（１８）が、前記リベットマンドレル（１２）における前記ローレット（３０）の領域（３４）で、かしめられており、これにより当該リベットシャフト（１８）が、取り外しできないように前記リベットマンドレル（１２）に対して固定されており、
   前記先端部（１６）が、凸状湾曲面からなる摩擦面（２２）を備え、
   該摩擦面（２２）は、当該摩擦面（２２）が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行う、ブラインドリベット。
2. マンドレル（１２）とリベットシャフト（１８）とを備えるセルフタッピング式ブラインドリベット（１０）であって、
   前記マンドレルが、被加工部品側の端部に、孔を成形する先端部（１６）を有し、該先端部（１６）が、当該ブラインドリベット（１０）を取付けるための孔を穿孔するための手段として構成されており、
   工具のための力作用部（２６）が、前記リベットシャフト（１８）のリベットヘッド（２０）内または前記リベットヘッド（２０）上に設けられており、
   前記リベットシャフト（１８）が、前記リベットマンドレル（１２）における、規定破断箇所（１４）より被加工部品側の部分に対して、溶接又は接着により、取り外しできないように固定されており、
   前記先端部（１６）が、凸状湾曲面からなる摩擦面（２２）を備え、
   該摩擦面（２２）は、当該摩擦面（２２）が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行う、ブラインドリベット。
3. ２つ以上の被加工部品を結合するためのブラインドリベット（１０）を取り付ける方法であって、
   前記ブラインドリベット（１０）は、リベットマンドレル（１２）とリベットシャフト（１８）とを備え、
   被加工部品には、あらかじめ孔が設けられておらず、
   前記リベットマンドレル（１２）の先端部（１６）が回転されることにより、孔が形成されると同時に、当該ブラインドリベット（１０）が取り付けられる、方法において、
   前記リベットマンドレル（１２）が、当該リベットマンドレル（１２）の規定破断箇所（１４）より被加工部品側の部分で、ローレット（３０）を備えており、
   前記先端部（１６）が、凸状湾曲面からなる摩擦面（２２）を備え、
   該摩擦面（２２）は、当該摩擦面（２２）が回転されることにより、被加工部品を熱により軟化させて、切削なしに穿孔を行うことができ、
   前記方法は、
   前記リベットマンドレル（１２）における前記ローレット（３０）の領域（３４）で、前記リベットシャフト（１８）をかしめ、これにより当該リベットシャフト（１８）を、取り外しできないように前記リベットマンドレル（１２）に対して固定するステップと、
   前記リベットシャフト（１８）のリベットヘッド（２０）に配置された力作用部（２６）によって、前記ブラインドリベット（１０）を回転駆動させて、駆動力を前記リベットシャフト（１８）から前記リベットマンドレル（１２）の前記先端部（１６）へ伝達させるステップと、
   を含む、方法。

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