(57)【要約】【課題】被接合部材に亀裂などの不具合を生じさせることなく、重ね合わせて接合した被接合部材の接合強度の向上を実現するリベットを用いた接合方法を提供する。【解決手段】先端で開口する中心孔３を有する中空軸部４を備えたリベット１を用いて、重ね合わせた被接合部材ＷＵ，ＷＬ同士を接合するに際して、リベット打ち込み点を中心としたほぼ５０φの範囲を被接合部材ＷＵ，ＷＬの加熱範囲とし、加熱手段としての電気ヒータ１０を用いて、被接合部材ＷＵ，ＷＬが所定の温度に達するまで被接合部材ＷＵ，ＷＬの少なくとも片側の加熱範囲を加熱してリベット１の打ち込みを行う。【選択図】   図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端で開口する中心孔を有する中空軸部を備えたリベットを用いて、重ね合わせた被接合部材同士を接合するに際して、被接合部材のリベット打ち込み点ないしその近傍を加熱して上記リベットの打ち込みを行うことを特徴とするリベットを用いた接合方法。
【請求項２】
被接合部材をアルミニウム又はアルミニウム合金とし、加熱温度を１５０〜５００℃とした請求項１に記載のリベットを用いた接合方法。
【請求項３】
被接合部材を炭素鋼又は特殊鋼とし、加熱温度を３００〜７２０℃とした請求項１に記載のリベットを用いた接合方法。
【請求項４】
被接合部材をマグネシウム又はマグネシウム合金とし、加熱温度を１５０〜固相線−２０℃とした請求項１に記載のリベットを用いた接合方法。
【請求項５】
リベット打ち込み点を中心とした略５０φの範囲を被接合部材の加熱範囲とし、加熱にはガスバーナ，電気ヒータ，高周波誘導加熱器などの加熱手段を用い、被接合部材が所定の温度に達するまで被接合部材の少なくとも片側の加熱範囲を加熱する請求項１ないし４のいずれか一つの項に記載のリベットを用いた接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己穴あけ式のリベット、所謂セルフピアスリベットを用いて、車体の構造部材などの被接合部材を接合するのに好適なリベットを用いた接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した自己穴あけ式のリベットとしては、頭部及びこれと同軸を成して先端で開口する中心孔を有する中空軸部を備えた構成を成すものが一般的であり、例えば、このリベットによる重ね合わせた被接合部材の接合は、被接合部材にリベットを打ち込んだ際に引き起こされる中空軸部及び被接合部材の塑性変形によって成されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２０５２１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のリベットを用いた接合方法は、上記したように、中空軸部及び被接合部材の塑性変形に基づいており、大きく塑性変形することが要求される被接合部材が低延性材料からなる場合には、塑性変形しきれずに亀裂が生じてしまうことがないとは言えないという問題があった。
【０００４】
また、リベット打ち込み側の被接合部材とリベットとは、単純に両者間の摩擦力のみで回転方向の固定がなされているので、重ね合わせた被接合部材の回転に対する抵抗力が弱いという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、被接合部材に亀裂などの不具合を生じさせることなく、重ね合わせて接合した被接合部材の接合強度の向上を実現することが可能であるリベットを用いた接合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のリベットを用いた接合方法は、先端で開口する中心孔を有する中空軸部を備えたリベットを用いて、重ね合わせた被接合部材同士を接合するに際して、被接合部材のリベット打ち込み点ないしその近傍を加熱して上記リベットの打ち込みを行うことを特徴としており、このリベットを用いた接合方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のリベットを用いた接合方法によれば、上記した構成としているので、被接合部材に亀裂などの不具合が生じるのを回避しつつ、重ね合わせて接合した被接合部材の回転方向の抵抗力を含めた接合強度の向上を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のリベットを用いた接合方法において、ワーク載置面に凹部を有するダイと、パンチを使用することが望ましい。すなわち、重ね合わせた２枚の被接合部材をダイの凹部が形成されたワーク載置面上にセットし、上方から降下させたパンチで上側に位置する被接合部材上にセットしたリベットの頭部を押圧して打ち込み、上側の被接合部材を貫通したリベットの中空軸部の先端を下側に位置する被接合部材に切り込ませて、ダイの凹部に合わせて被接合部材及びリベットの中空軸部を変形させることにより、重ね合わせた被接合部材同士を接合する。この際、接合する被接合部材の枚数は２枚に限定されず、３枚以上であっても差し支えない。
【０００９】
ここで、被接合部材がアルミニウム鋳造材やマグネシウム合金などの低延性材であると、リベット打ち込み時の塑性変形に耐え切れずに、亀裂などの不具合が生じてしまい、静的強度や疲労強度や耐食性に悪影響が及んでしまうが、本発明のリベットを用いた接合方法では、被接合部材のリベット打ち込み点ないしその近傍を加熱することで延性の向上を図り、リベット打ち込み時における亀裂などの不具合の発生を回避するようにしている。
【００１０】
すなわち、被接合部材がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合には、加熱温度を１５０〜５００℃とし、被接合部材が炭素鋼又は特殊鋼の場合には、加熱温度を３００〜７２０℃とし、被接合部材がマグネシウム又はマグネシウム合金の場合には、加熱温度を１５０〜固相線−２０℃とすることで、それぞれ延性の向上を図っている。
【００１１】
本発明のリベットを用いた接合方法において、リベット打ち込み点を中心としたほぼ５０φの範囲を被接合部材の加熱範囲とし、加熱にはガスバーナ，電気ヒータ，高周波誘導加熱器などの加熱手段を用い、被接合部材が所定の温度に達するまで被接合部材の少なくとも片側の加熱範囲を加熱する構成を採用することができる。
【００１２】
そして、本発明の接合方法を用いて重ね合わせた被接合部材同士を接合すると、リベット打ち込み時に加熱された被接合部材の温度低下によってこの被接合部材が収縮して、所謂焼き嵌め効果によってリベットと被接合部材との嵌め合い力が増大することから、回転方向の抵抗力が増すこととなって、信頼性の高い接合が可能になる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図４は本発明の一実施例を示している。
【００１５】
図１に示すように、リベット１は所謂セルフピアスタイプのリベットであって、皿状の頭部２と、この頭部２と同軸に設けられて基端が頭部２に連続し且つ先端で開口する中心孔３を具備した円筒状の中空軸部４を備えている。
【００１６】
このリベット１を用いて被接合部材（例えば、車両のセンタピラーやサイドメンバなどの構造用パネル）を接合する場合、まず、重ね合わせた被接合部材ＷＵ，ＷＬをダイＤの凹部Ｄａが形成されたワーク載置面Ｄｂ上にセットすると共に、重ね合わせた被接合部材ＷＵ，ＷＬの上側に位置する被接合部材ＷＵ上にリベット１を配置する。
【００１７】
このとき、リベット打ち込み点を中心とした５０φの範囲を被接合部材ＷＵ，ＷＬの加熱範囲とし、加熱手段としての電気ヒータ１０（ガスバーナや高周波誘導加熱器でもよい）を用いて、被接合部材ＷＵ，ＷＬが所定の温度に達するまで被接合部材ＷＵ，ＷＬの少なくとも片側（図示例では被接合部材ＷＵ）の加熱範囲を加熱する。
【００１８】
次いで、図２に示すように、上方からパンチＰを降下させ、このパンチＰでリベット１の頭部２を押圧してこのリベット１を打ち込み、上側に位置する被接合部材ＷＵを貫通したリベット１の中空軸部４の先端を下側に位置する被接合部材ＷＬに切り込ませる。
【００１９】
そして、図３に示すように、リベット１の中空軸部４の先端を下側の被接合部材ＷＬにさらに切り込ませると、ダイＤの凹部Ｄａの形状に合わせてリベット１の中空軸部４が拡径変形すると共に被接合部材ＷＬが塑性変形することから、図４に示すように、重ね合わせた被接合部材ＷＵ，ＷＬ同士が機械的に接合することとなる。
【００２０】
上記したように、リベット１の打ち込みに際して、リベット打ち込み点を中心としたほぼ５０φの範囲を被接合部材ＷＵ，ＷＬが所定の温度に達するまで電気ヒータ１０で加熱するようにしているので、リベット１を被接合部材ＷＵ，ＷＬに打ち込むと、被接合部材に亀裂などの不具合が生じるのを回避しつつ、重ね合わせて接合した被接合部材ＷＵ，ＷＬの接合強度の向上が図られることとなる。
【００２１】
そして、上記したようにして被接合部材ＷＵ，ＷＬ同士を接合すると、リベット打ち込み時に加熱された被接合部材ＷＵ，ＷＬの温度が低下することで、この被接合部材ＷＵ，ＷＬが収縮して、所謂焼き嵌め効果によってリベット１と被接合部材ＷＵ，ＷＬとの嵌め合い力が増大することから、回転方向の抵抗力が増すこととなって、信頼性の高い接合が可能になる。
【００２２】
そこで、上記したリベット１（長さ５．０ｍｍ、中空軸部４の直径５ｍｍ）を用いた接合方法によって、高真空ダイカスト用アルミニウム合金板（引張強度２２０ＭＰａ級、厚さ２．０ｍｍ）同士の接合、マグネシウムダイカスト合金板（引張強度２００ＭＰａ級、厚さ２．０ｍｍ）同士の接合、高張力鋼板（引張強度４４０ＭＰａ級、厚さ１．６ｍｍ）同士の接合の合計３通りの接合を行い、その際の接合強度特性を評価した。
【００２３】
この評価試験において、表１の左側部分に示すように、上記３通りの接合において、リベット１の打ち込みに際してリベット打ち込み点を中心としたほぼ５０φの範囲を加熱した場合を実施例１〜３とし、リベット１の打ち込みに際して加熱しない場合を比較例１〜３とした。
【００２４】
接合強度特性は、表１の右側部分に示すように、ＪＩＳ−Ｚ−３１３６に準拠した試験によるせん断強度、回転抵抗強度及びせん断疲労強度を測定し、実施例１〜３及び比較例１〜３のそれぞれの測定値を比較して評価した。
【００２５】
【表１】
2006007266.tif 000003
【００２６】
表１に示す接合強度特性の評価結果から判るように、実施例１〜３の加熱有りの接合仕様では、比較例１の加熱なしの接合仕様と比べて、せん断強度、回転抵抗強度及びせん断疲労強度がいずれも約２０％向上しており、これにより、リベット１の打ち込みに際してリベット打ち込み点ないしその周囲を加熱することが、接合強度を高めるうえで、非常に効果的であることが立証できた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
上記したように、本発明では、被接合部材を加熱して延性の向上を図りつつ接合することで、リベット打ち込み時における被接合部材の亀裂や割れを防止し、加えて、加熱された被接合部材が加熱前の温度に戻る際に焼き嵌め効果を生じさせることで、接合強度の向上を実現している。すなわち、リベット打ち込み性能及び接合強度特性を提供し得るので、車両におけるパネル接合への適用範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例を示すリベットの打ち込み開始時の動作説明図である。（実施例１〜３）
【図２】リベットの打ち込み途中の動作説明図である。
【図３】リベットの打ち込み終了時の動作説明図である。
【図４】図１〜図３に示した過程を経てリベットにより接合された被接合部材の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１   リベット
３   中心孔
４   中空軸部
１０  電気ヒータ（加熱手段）
ＷＵ，ＷＬ 被接合部材
【図１】
2006007266.tif 000004
【図２】
2006007266.tif 000005
【図３】
2006007266.tif 000006
【図４】
2006007266.tif 000007