JP2001505290A - ブラインドリベットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 孔あき部材を互いに固定するための自己塞栓ブラインドリベットが、一方の端に後端面(１６)を、他方の端に予形成した半径方向拡大ヘッド(１３)を備える管状シェル(１１)と、ステムとを有し、該ステムは、シェルを通って延び、シェルの後端面(１６)に隣接してステムヘッド(２２)を備える。ステムヘッド(２２)に隣接した領域は、ステムシャンクの残部に対して拡径のものであり、前記領域には複数の軸線方向凹部(２６)が形成され、この領域に対応するシェルの領域は、ステムの軸線方向凹部(２６)を塞ぐように構成され、半径方向拡大ヘッド(１３)に隣接した領域におけるシェル(１１)の材料よりも硬い。シェル(１１)の軸線方向圧入中、シェル(１１)は予形成ヘッドから遠い部材に隣接した領域において挫屈して、孔あき部材を互いにクランプする又は締め付けるように、前記部材と接触するブラインドヘッドを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 ブラインドリベットおよびその製造方法 本発明はブラインドリベットに関する。ブラインドリベットは、一体にリベッ ト止めすべき孔あき部材の一方側のみからアクセスすることにより挿入されかつ 固定されるリベットである。 より詳しくは、本発明は、一端に予成形ラジアルヘッドを備えた管状シェルと 、該管状シェルを通って延びかつシェルの後端部に隣接するステムヘッドを備え たステムとを有する自己塞栓（self plugging）ブラインドリベットに関する。 使用に際し、リベットは、シェルヘッドが手前側の部材に接触しかつシェルの後 端部が奥の部材から突出するまで、先ず、シェルの後端部をリベット止めすべき 部材の孔に通すことにより挿入される。リベットを固定するには、シェルヘッド を衝合片により支持し、次に、ステムヘッドが衝合片に衝合してシェルを圧縮し かつシェルの軸線方向収縮およびシェルの少なくとも一部の半径方向拡大を引き 起こすようにステムを引っ張ることによりブラインドヘッドを形成する。このブ ラインドヘッドが予成形ヘッドと協働して両部材を一体にクランプする。ステム ヘッドに隣接するステムの少なくとも一部がシェル内に保持され、リベットが固 定された後にシェルを塞栓する。ステムの残部（すなわち、ステムヘッドから遠 い側の後端部）は、好ましくは、シェルヘッドからの突出を防止するためもぎ取 られる。 このような自己塞栓ブラインドヘッドは良く知られておりかつ広く使用されて いる。実用上強く望まれることは、固定されたリベットが多くの優れた特徴例え ば、広いグリップ範囲（同一リベットが、満足できるグリップ機能を発揮できる 部材の全厚さ範囲）、優れたクレンチ特性（最初は分離されていた部材を一体に 引き付ける能力）、優れた孔埋め性（リベット止めされる部材の孔を埋める能力 ）、高い剪断強度、優れたステム保持性、全グリップ範囲に亘る固定リベットの 高い引張り強度を有し、かつ固定リベットの予成形ヘッドからステムの保持部分 が全く突出しないこと等の特徴を呈することである。 これらの特徴として種々の設計上の特徴があるが、それらの幾つかは相互矛盾 するものである。本発明の目的は、これらの特徴を満たすことができかつ簡単か つ容易に製造できるリベットを提供することにある。広いグリップ範囲を得るた めには、リベットは、後方シートと接触している位置に、最小グリップで満足で きるブラインドヘッドを形成すると共に、厚いシートでも正しく最大グリップま で満足できるブラインドヘッドを形成できなくてはならない。高い引張り強度を 得るためには、優れたブラインドヘッドが重要である。優れたステム保持性はス テムとシェルとの確実な相互ロックにより達成する必要があり、これにより、ス テムが抜け落ちることおよび外観を損なうことを防止するだけでなく、継手に水 密性を付与する補助をすることができる。孔埋めは、リベットのシャンクを比較 的軟質の材料で形成することにより、リベットのシャンクの取付け中に短縮しか つ拡大して孔を埋めることができる。この効果は、優れたクレンチ特性にも寄与 する。高い剪断強度を維持するには、固定リベットのステムの保持部分が、リベ ット止めされる部材内でかつ該部材の劈開部（cleavate）または接触平面を横切 るように位置しなければならない。同時に、ステムの保持される部分が予成形シ ェルヘッドから突出しない場合には、リベットの全長は全グリップ範囲に亘って 殆ど変化してはならない。 欧州特許EP-A-0398512には、一端に半径方向に拡大された予成形ヘッドを備え かつステムのヘッドに隣接する後端部に直径および硬度の大きな領域を備えた管 状シェルシャンクを有する自己差込みブラインドリベットが開示されている。こ のリベットは、ステムおよび平円筒状シェルを、後端領域に拡大ボア径部分を有 するダイ内で圧縮することにより形成され、これによりシェルが拡大ボア部分内 で拡大され、加工硬化が生じる。使用に際し、ヘッドに隣接するシャンクの比較 的軟質な領域が軸線方向圧縮力を受けて優先的に座屈し、かつブラインドヘッド を変形させてワーク部材を一体にクランプする。 上記欧州特許EP-A-0398512のリベットは、リベットを取り外すことを可能にす る割りダイの使用を必要とする。割りダイは使用が複雑でありかつ摩耗を受ける 。また、シャンクの主要部の直径が小さいため、孔埋めを行なうことが困難であ る。 これらの両問題に対する１つの可能性ある解決方法は、ヘッドの直ぐ下のステ ムシャンクに周方向溝が設けられたステムを使用し、かつステムおよび平円筒状 シェルを一体ダイ内で軸線方向に圧縮することによりリベットを形成し、これに よりシェルの材料を周方向溝内に押し込んで、硬度の増大した厚いシェル壁を形 成することである。この構造のリベットは、英国特許GB 2233059 Bに開示されて いる。上記特許EP-A-0398512のリベットと同様に、このリベットも、使用時に、 ヘッドに隣接するシャンクの比較的軟質な領域が軸線方向圧縮力を受けて優先的 に座屈し、かつブラインドヘッドを変形させてワーク部材を一体にクランプする 。 ステムヘッドの下に周方向溝を設けると、この箇所でのステムの強度が低下し 、従ってこれに対応して、リベットが取り付けられたときにステムが破断する位 置を定める破断首部(breakneck)の強度を低下させる必要がある。この効果は、 ステムシャンク直径およびシェル壁の厚さの加工可能範囲を制限し、従ってリベ ットの性能を低下させる。 さらに、ステムのヘッドの下の溝を充填することを求められる軸方向の負荷に よって、壊れるネック部も充填されることになり、配置中に、壊れるネックの中 に強制的に充填された材料をはぎ取る必要が生じる。すなわち、壊れるネックの 長さを最小にしなければ、リベットの機能が影響を受ける。 第一の側面にあっては、本発明は、間に隙間のある部材を互いに固定するため の自動差し込みブラインド・リベットにおいて、該リベットは、一端に末端面を また他端にあらかじめ成形されて径方向に広がるヘッドを有する管状シェル、お よび、該シェルを通って伸びまた該シェルの末端面に隣接するステムヘッドを有 するステムを有し、該ステムヘッドに隣接する領域は、ステム軸の他の部分に比 して直径が大きくまた複数の軸方向の凹部を有し、該シェルの対応する部分は、 該ステムの軸方向の凹部を充填するように配置されて径方向の大きくされたヘッ ドに隣接する領域で該シェルの材料より硬くされ、それによって、使用時にシェ ルに軸方向の圧縮付加がかかるときには、該シェルが、あらかじめ成形されたヘ ッドから隔たった部材に隣接する領域で挫屈して前記部材と接触するブラインド ・ヘッドを形成し、該間に隙間のある部材をクランプ締めするブラインド・リベ ッドを提供する。 好ましくは、該ステムの断面積および強度は、ステムヘッドに隣接する領域で ステムの円筒状部分とほぼ等しい。該凹部の口の直径は、該凹部の間にあって該 凹部を画定する平面部の周方向の幅の２５ないし７５％の間、好ましくは４５な いし５５％の間で変化し、例えば５０％である。本発明の第二の側面にあっては 、一端にあらかじめ成形されて半径方向に広がるヘッドを有する管状シェル、お よびヘッドおよび該ヘッドに隣接して複数の軸方向の凹部が形成されて直径が大 きくされた領域を有する軸を有するリベットを組み立てる方法において、該方法 は、該シェルを該シェルの外径にぴったり合う第一の部分をもつ中ぐりを有する ダイの中に挿入して該シェルの末端が直径の大きい中ぐりの第二の部分内に突出 するようにすること、該シェルのヘッドを当接部とともに支持すること、該リベ ットのシェルの中ぐりにぴったり合う第一の直径、該ステムのヘッドの下の大き くされた直径に等しい第二の直径、およびダイの大きいほうの直径に等しい第三 の直径を有するポンチを挿入すること、該ポンチと該当接部の間に圧縮力を加え て、シェルの末端の中ぐりを該ステムのヘッドの下の大きくされた直径に等しく なるまで開くこと、および該シェルの末端を圧縮してその壁厚を大きくすること 、該当接部および該ポンチを取り外すこと、ステムを挿入すること、および組み 立てられたステムとシェルをダイから排出することからなる方法が提供される。 組み立ての間、シェルの材料は、強制的にステムの縦方向の凹部内に入れられ、 好ましくは組み立てられたリベットの末端に作業用の硬化した領域を生じさせる 。 好ましくは、組み立てられたリベット内のシェルの外径は、ステムのヘッドの 直径に等しくされる。そのためには、第一のダイの穴は、ステムのヘッドと同じ 直径を有するものとしなければならない。ただし、実際にこのような構成とする ことは容易ではない。したがって、リベットの組み立て前のステムのヘッドを第 一のダイの穴よりもわずかに大きくし、組み立てられたものが排出されたときに 、ステムのヘッドが第一の穴の直径したがってシェルの直径の大きさにされるこ とが好ましい。 本発明のさらに他の一側面にあっては、ブラインド・リベットにおいて、ステ ムが、第一のステム部分およびピン後端部を有し、該第一のステム部分と該ピン 後 端部の間には壊れるネックが配設され、該第一のステム部分は、該壊れるネック のステムのヘッド側にあり、該第一のステム部分全体は、リベット内に保持され てステムのピン後端部より大きい直径を有し、したがって、リベットが配置され ると、第一のステム部分の大きいほうの直径が配置用工具のノーズ内の穴を通る ことができず、ピン後端部がリベットのヘッドでこわれるブラインド・リベット が提供される。 以下、添付の図面を参照して、例として本発明の実施形態を説明する。図面中 、 第１図は、組み立てる前のリベットのシェルを通る縦断面図である。 第２図は、組み立てる前のリベットのステムの側立面図である。 第３図は、ステムの他の形態の側立面図である。 第４図は、第２図および第３図のＡ−Ａ線に添った断面図である。 第５図は、組み立て工程の第一段階の開始前のリベットの本体を入れたダイを 通る断面図である。 第６図は、第５図と同様であるが、組み立て工程の第一段階の完了した状態を 示す図である。 第７図は、第６図と同様であるが、ステムがリベット内に挿入された状態を示 す図である。 第８図は、組み立て工程が完了して組み立てられたリベットがダイから排出さ れた状態を示す図である。 第９、１０、および１１図は、それぞれ、最大、平均、および最小の厚さのシ ートで第２図のステムを用いたリベットを示す断面図である。 第１２図は、第３図のステムを用いれば、該ステムが壊れてリベットのヘッド と同一面を形成することを説明した図である。 図１を参照して、シェル１７は、共心の円筒穴１２と、一端にある半径方向に 拡大したヘッド１３を有する。シェルの後端部１６は平らであって、シェルの軸 線に直交する。 図２に示すステムは、細長くほぼ円筒形である。ステムは、一端においてステ ムシャンク２５から離れる方向を向いた凸面２３及びステムシャンクの方向を向 いた平らな環状面２４を有する。ステムヘッドの直径はシェル１１のボディの直 径より大きい。ステムヘッドにすぐ隣接してステムのシャンクが複数の軸線方向 の凹部６を備える。これらの凹部は、成形方法(forming process)によって製造 され、凹部からのステム材料は凹部の間にランド２８を形成し、この領域の断面 と従って長さは実質上不変である。 図４は、代表的なステムの断面を示す。この例において、凹部２６の口部の幅 は、ランド２８の円周方向の幅の半分である。 ステムヘッドからかなり離れて、リベットを入れる時にステムが破壊する位置 を決定する破断首部を構成する溝２７がある。 ピン尾部２９の直径はステムシャンク２５の直径に等しい。 図３は、図２のステムの変形であって、リベットシェルに組み込まれてリベッ トをセットするとき、ステムは常にリベットシェルのヘッドによって一平面にそ ろえて破壊されるように配置される。この端部に対し、ピン尾部３０は、ステム シャンク２５より小さな直径を有し、首部はステムシャンク２５とピン尾部３０ の結合位置に形成される。その他について図３のステムは図２のステムと同じで ある。 図５は、ダイ４０の中に置かれるリベットシェル１７を示す。ダイ４０は、リ ベットシェルの外径にぴったり嵌る小さな穴４１を有し、シベットシェルの尾部 １８はより少し大きい穴４２に突出する。リベット１３のヘッドは、リベットヘ ッドにびったりと一致し、中央穴４４を有する部材４３によって支持される。パ ンチ４５がダイの大きな穴４２に挿入され、パンチの最小直径４６がリベットシ ェルの穴１２に入ってぴったり嵌合する。パンチ４５は、ステムヘッドの下方の ステムの主要な直径とほぼ等しい直径を有する部分４７を支持している。パンチ の最大直径４８は、ダイのより大きい穴にぴったり嵌合する。 図６は、組立の第一段階の完了を示す。パンチ４５は支持部材４３の方向に付 勢される。パンチ４５の中間直径４７は、それを拡大するリベットの尾部１８に 入り、ステム２６のヘッド下の主要な直径に合致させ、次に、リベットシェルの 尾部１８は押し込まれて拡大部４９を形成するダイ４２の拡大直径部を充填する 。 組立の第二段階は、パンチ４５が引き抜かれ、部材４３が引き込まれ、形成さ れたリベットシェル１７と一緒のダイ４０が、第２段階（図７）に移動される。 ここで、ステム２１が３１挿入される。ダイ４０は今部材５０によって支持され ている。拡大したリベット後端部４９を縦の凹部２６に据え込む工程においてリ ベット４８をダイの外へ押し出す圧縮力がパンチ５１を介して加えられる。さら に、ステムヘッド２２は完成した組立体の正確な直径５８に寸法合わせされる。 リベット４９の後端部を長手方向凹部２６に据え込むことは、かかる凹部のす ぐ近くにおけるリベットの後端部を強化し、加工硬化するだけでなく、リベット の頭部又はヘッドに向かう或る距離リベットシャンクを加工硬化し、この加工硬 化の程度は、拡大後端部と長手方向凹部の相対的な容量又は容積に応じている、 というのは、拡大後端部の余分な材料は押出されて凹部に隣接するリベットシャ ンクの一部を形成するからである。 図９は最大の厚みのシート５２に取り付けられたリベットを示し、図１０は中 間又は中位の厚みのシート５３に取り付けられたリベットを示し、図１１は最小 の厚みのシート５４に取り付けられたリベットを示す。リベットは、夫々の穴５ ５、５６、５７に挿入され、適当な引っ張り工具で取り付けられ、この工具は、 ヘッドに衝合する環状アンビルと、リベットステムの突出部分を把持する把持ジ ョーとを有する。取付工具を操作してアンビルに対してジョーを引っ込める。か かる取付工具はめくらリベット留めの分野で周知である。 最大厚のシートに取り付けられたリベット６０（図９）はバルブ又は球状部６ １がシート５２の背面に隣接してどのように生ずるかを示すが、リベットの後端 部は実質的に変形されない。かくして、ステム６２の保持された部分はシェルに 係止されたままである。 図１０及び図１１は、シャンクの連続的な加工硬化により、どのように球状体 が常時背面シート(シート背面)に隣接して生ずるかを示す。 ステム６２は、リベットのヘッドに対してぴったり同じ位置で切れない又は折 れないけれども、この態様が極端ではないことに留意すべきである。図１２は、 図３のステムを利用するリベット用のリベット取付工具を示す。ここでは、取付 工具の頭部部品又はノーズ部品６３のボア６４が、ピン後端部又はピンの後端部 ３０に密に嵌まり、ステムシャンク２５よりも小さい。破断首部３１は、ステム シャンク２５がノーズ６３に常時接触して全てのシートの厚さにおいて面一切断 を得ることができるようにするのに十分な強度のものである。リベットの機能は 図９、図１０及び図１１の機能と同じである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ジェール ハーヴィー フィリップ イギリス ハートフォードシャー エスジ ー２ ９ビーエックス スティーヴナージ ヴァリー ウェイ 181

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．孔あき部材を一緒に固定する自己塞栓ブラインドリベットであって、 一端側に設けられた後端面（１６）と他端側に設けられた径方向に拡大され た予備成形ヘッド（１３）とを有する筒状シェル（１１）と、 該シェル内に延びるステムであって前記シェル（１１）の後端面（１６）に 隣接するステムヘッド（２２）を有するステムとを備え、 前記ステムヘッドに隣接する領域は、ステムシャンクの他の部分より径が大 きく、且つ、複数の軸線方向凹部（２６）を備えており、 シェルの対応する部分は、前記ステムの軸線方向凹部（２６）を満たすよう に構成され、且つ、前記径方向拡大ヘッド（１３）に隣接する領域のシェル（ １１）の材料より硬く、 これによって、使用時に前記シェルが軸線方向に圧縮荷重を受けたとき、シ ェル（１１）が、前記予備成形ヘッドから遠い側の前記部材に隣接する領域で 歪み前記孔あき部材を一緒に締つけるように前記部材と接触する盲ヘッドを形 成する自己塞栓ブラインドリベット。 ２．前記ステムヘッドに隣接する領域での前記ステムの断面及び強度が、前記ス テムの円筒状部分の断面及び強度と略等しい、請求の範囲第１項に記載のブラ インドリベット。 ３．前記凹部（２６）の入口の距離が、前記凹部の間にあり該凹部を形成してい るランド領域（２８）の円周方向の幅の２５％ないし７５％である、請求の範 囲第１項または第２項に記載のブラインドリベット。 ４．前記凹部（２６）の入口の距離が、前記凹部の間にあり該凹部を形成してい るランド領域（２８）の円周方向の幅の４５％ないし５５％である、請求の範 囲第３項に記載のブラインドリベット。 ５．前記ステムが、第１のステム部分（２５）と、ピン尾部（３０）と、前記第 １のヌテム部分（２５）と前記ピン尾部（３０）との間に設けられた破断ネッ ク（３１）とを備え、前記第１のステム部分（２５）は前記分裂ネック（３１ ）の前記ステムヘッド側であり、前記第１のステム部分（２５）全体が、前記 リベット内に保持され且つ前記ピン尾部（３０）より大きな直径であり、前記 リ ベットが配置されたとき、前記第１のステム部分（２５）の大きな直径が、設 置工具の先端の孔を通過できず、ピン尾部（３０）がリベットヘッドで壊れる 、請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の盲リベット。 ６．一端側に設けられた径方向に拡大された予備成形ヘッド（１３）を有する筒 状シェル（１１）と、 ヘッド（２２）と、該ヘッド（２２）に隣接する複数の軸線方向の凹部（２ ６）が形成された大きな直径の領域を有するシャンク（２６）とを備えたリベ ットを組み立てる方法であって、 ボアを有するダイ（４０）に前記シェル（１１）を挿入し、該ダイ（４０） の第１の部分（４１）は、前記シェル（１１）の外径にぴったり合い、前記シ ェル（１１）の後端（１６）が、より大きな直径を有する前記ボア（４０）の 第２の部分（４２）内に突出しており、 アバットメント（４３）で前記シェル（１１）のヘッド（１３）を支持し、 リベットシェル（１１）のボア（１２）にぴったりと合う第１の直径（４６ ）と、前記ステムのヘッド（２２）の下の大きな直径と等しい第２の直径（４ ７）と、ダイ（４０）の大きなボア（４２）と等しい第３の直径（４８）とを 有するを有するパンチ（４５）を挿入し、 前記パンチ（４５）と前記アバットメント（４３）との間に圧縮力をかけて 前記シェル（１１）の後端（１６）のボアの開いてステムのヘッド（２２）の 下の大きな直径にして 前記シェル（１１）の後端（１６）を圧縮してその壁厚を増大させ、 前記アバットメント（４３）とパンチ（４５）とを取り除き、 前記ステム（２１）を挿入し、 組立てられたステムとシェルとをダイから取り出す、組立方法。 ７．組立中に、前記シェルの材料が、前記ステムの長手方向の凹部に押し込まれ 、組み立てられたリベットの後端に硬い作用領域を作る、請求の範囲第６項に 記載の方法。 ８．前記第１のダイボア（４１）が、前記ステムヘッド（２２）とと同じ直径を 有している、請求の範囲第６項または第７項に記載の方法。 ９．前記第１のダイボア（４１）が、前記ステムヘッド（２２）より僅かに大き な直径を有している、請求の範囲第６項または第７項に記載の方法。 10．リベット組立前には、前記ステムヘッド（２２）は、第１のダイボア（４２ ）より大きく、組立体が取り出されたときには、前記ステムヘッド（２２）は 前記第１のボア（４１）の直径に寸法決めされる、請求の範囲第６項に記載の 方法。