JP2018512543A - セルフクリンチングファスナー - Google Patents

Abstract

金属基体にセルフクリンチングファスナーを取付ける方法であって、成形プレス内に前記プレスよりも実質的に熱い基体を受け入れる工程と、前記プレス内で冷却している間移行硬さを有する前記基体を成形するようにプレスを動作する工程と、前記移行中に、前記基体に前記ファスナーを取付ける工程とを含む方法。【選択図】 図３

Description

本発明は、セルフクリンチングファスナーに関し、更に特定すると、ナットを締め付けるファスナー及びナットを取付ける方法に関するものである。

セルフクリンチングファスナーは、種々の構成品を金属パネルに固定するため、例えば、自動車や器具の産業分野の如き種々の産業分野で用いられている。クリンチナットをパネルに取付ける際に、ねじやボルトがクリンチナットにねじ込まれて所定のトルク値まで締め付けられる。取付け中、クリンチナットは、ねじが挿入されて締め付けられる際に金属パネルに対して回転することがないように十分な回転抵抗を有していなければならない。使用中、クリンチナットは、例えば、振動又は他の引張力の如き外力が付加される際に、金属パネルから引き出されないようにするのに十分な引き通し抵抗を有していなければならない。クリンチナットは、典型的には、金属の板又はパネル内に少なくとも部分的に延びる中央のパイロット又はパンチ部分を含んでいる。クリンチナットが自己穿孔していると、中央パイロット部分がツーリングと協働して、クリンチナットを金属パネルに取付ける際に、金属パネルに開口を形成する。クリンチナットは。ダイ部材によって金属パネルに取付けられるが、このダイ部材は、クリンチナットと金属パネルとの間に機械的インターロックを形成する。このダイ部材は、開口の回りの金属パネルをクリンチナットの環状溝内に入り込むように変形するが、クリンチナットは、そのパイロット部分を囲むか、クリンチナットのパイロット部分を金属パネルの上方で変形するか、その両方を行って金属パネルを封入する。

ホットスタンピングを展開すると、構造的な構成品の幾何学形状が一層強く、軽量で複雑となる。基本的には、この構成品は、金属基体から形成される。この基体は、加熱状態でプレスに入って所望の形状に形成される。プレスは、基体を急速に所望の形状に形成して急速に冷却するように設計されている。

課題を解決しようとする課題

上記したように、セルフクリンチンブファスナーは、比較的薄い構造体に固定点を付与するポピュラーな方法である。不運にも、ホットスタンプ構成品は、しばしば、硬すぎて、このようなファスナーに用いることができない。このような構成品にファスナー用の孔を形成することと、ファスナーを構成品にクリンチングすることとの両方とも、困難な問題を有する。

発明を解決するための手段

本発明は、構成品が構成品成形ダイにまだある間に、構成品にファスナーを取付けることによってこの問題を処理するものである。ファスナーが適正にクリンチするのに十分な程度に冷却されているが、パンチングとクリンチングとが問題となるほどに硬くならない後に、ファスナーが取付けられる。

金属基体にセルフクランチングファスナーを取付ける方法は、成形プレス内にプレスよりも実質的に熱い基体を受け入れる工程と、前記プレス内で冷却している間移行硬さを有する基体を成形するように前記プレスを操作する工程と、前記移行中に前記基体にファスナーを取付ける工程とを含んでいる。

図1は、自己穿孔形クリンチナットの従来技術の斜視図である。 図2は、クリンチナット取付け工具を含むホットスタンピングプレスの一例の系統図である。 図3は、スチール特性の冷却率効果の一例のグラフである。

図１を参照すると、模範的なクリンチナット１０が示されている。クリンチナットは、決して回転しないし、しばしば、レンチフラットを有しないので、本願の「ナット」は、幾分記載が不正確である。このナットは、ねじが切られた孔、ねじが切られていない孔を有し、又はねじが切られるか又はねじが切られていないスタッドを含んでいる。

クリンチナットを基体に取付けるためのアパーチュアは、他の手段によって形成され、又はクリンチナット１０の場合には、パンチ部分１２は、基体を突き抜けるのに用いられる。

一般に、クリンチナットは、環状のぎざぎざを有し、基体の一部がこのぎざぎざ内に押し込まれてクリンチナットを基体に位置固定する。

図１及び図２を参照して述べると、ホットプレス２０は、上部成形ダイ２２と下部成形ダイ２４とを含んでいる。ダイ２２と２４との間には、プレス２０によって所望の形状に成形された基体２６がある。プレス２０にはクリンチナット取付け工具３０が収納されている。この例では、工具３０の固定ダイ３２が上部成形ダイ２２内にあるのが示されており、また工具３０の移動ダイ３４が下部成形ダイ２４内にあるのが示されている。クリンチナット１０は、移動ダイ３４の上部にある。動作時には、アクチュエータ３６が移動ダイ３４を押してパンチ部分１２を基体２６内に押込み、またクリンチナット１０と固定ダイ３２との間で基体２６を圧縮し、それによって基体の一部を環状ぎざぎざ内に押し込んで変形し、クリンチナット１０を位置固定する。

多くの考えられる基体は、冷却時に硬化する率に急激な変化がある。ファスナーが所定位置にクリンチされるのを許すのに十分に硬化した後であるが、基体が突然硬化しすぎる前に、ファスナーを取付けるのが望ましい。

この基体の一例は、ある種のスチールである。適正な冷却率を用いると、基体は、基体の温度がマルテンサイトスタート温度に達する際に、オーステナイトから非常に硬いマルテンサイトに非常に急速に変化する。図３は、マルテンサイトスタート温度が４００℃であるスチールの例のグラフである。基体の異なる冷却率に対して異なる曲線が示されている。冷却の「臨界率」の下方で、スチールは、他の形態を取り始める。

臨界率の上方の冷却率では、基体は、プレスに入る際には実質的にはオーステナイトであり、プレスを出る際には、実質的にマルテンサイトである。

ファスナーを取付ける際の好ましい条件は、マルテンサイトスタート温度の＋２０％と−５％との間の基体温度で取付けが生ずる時である。このようにすると、基体は、クリンチナットが適正にクリンチするのを許すのに十分に堅固であるが、適正な取付けを妨げるほど硬くはない。

この条件を決定する幾つかの方法がある。幾つかの例は、下記の通りである。
（ａ）温度センサーがダイ内に取付けられ、このセンサーは、センサーによって測定される所望の温度で取付け工具をトリガーする。
（ｂ）所望の温度は、基体の初期温度とプレスの冷却率とに基づいて温度を決定する制御システムによって推定される。次いで、取付け工具は、この推定に基づいてトリガーされる。
（ｃ）取付け工具は、前記の時間に相応するホットプレスサイクルのある時点でトリガーされる。

セルフクリンチングファスナーは、特に限定はなく、ねじ付孔、ねじなし孔、ねじ付スタッド、ねじなしスタッドを有するファスナーを含む。

この明細書の開示は、例示的であって、この開示に含まれる教示の公正な範囲から逸脱することなく、細部を付加したり、変形したり、削除したりすることによって種々の変更を行うことができる。従って、本発明は、以下の特許請求の範囲が必然的に限定している範囲までを除いてこの開示の特定の細部に限定されない。

Claims (6)

1. 金属基体にセルフクリンチングファスナーを取付ける方法であって、成形プレス内に前記プレスよりも実質的に熱い前記基体を受け入れる工程と、前記プレス内で冷却している間移行硬さを有する前記基体を成形するようにプレスを動作する工程と、前記移行中に、前記基体に前記ファスナーを取付ける工程とを備えている方法。
2. 請求項１による方法であって、前記基体は、前記冷却の一部の間中、硬さが低から高へ加速的に変化し、前記取付けは、前記冷却の一部の間に生ずる方法。
3. 請求項２による方法であって、前記基体は、前記プレスに入る際には実質的にはオーステナイトであり、前記プレスを出る際には、実質的にマルテンサイトである方法。
4. 請求項３による方法であって、前記取付けは、マルテンサイトスタート温度の＋２０％と−５％との間の基体の温度で生ずる方法。
5. 請求項４による方法であって、前記取付けは、前記基体の初期温度とプレスの冷却率とに基づいた時間で生ずる方法。
6. 請求項５による方法であって、前記取付けは、前記時間に相応するプレスサイクルのポイントで生ずる方法。

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