(57)【要約】【課題】剪断荷重に対する高い抵抗性を有するブラインド・リベットを提供すること。【解決手段】ブラインド・リベット組立体は、リベット本体（２）の内部雌ねじ部（５）にねじ込まれることになる、雄ねじ部（６）を遠位端に有するマンドレル（１）を含む。マンドレル（１）は、雄ねじ部（６）に隣接した拡大直径区域（７）を含み、該区域（７）は、破断溝（８）により引張部（９、１０、１１）に接合されている。拡大直径区域（７）は、リベット本体のつぶれ部の内部穴（１７）の中に収容され、つぶれ部は、取付け時のリベットの半径方向の拡張を改善するために、その外面上に半径方向の溝（１９）を含んでいる。内部穴の中のショルダ（１８）は、シーリング・リング（１３）を支持する。正しく組み立てられたときには、引張部（９、１０、１１）が破断溝（８）で破断される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ及び穴を有するリベット本体であって、薄壁化されたつぶれ部及び内部雌ねじ部を含むリベット本体と、
雄ねじ部、引張部及び破断溝を有するマンドレルと、
を含み、
使用にあたり、前記雄ねじ部が前記雌ねじ部にねじ込まれて、前記マンドレルが前記雌ねじ部を前記フランジの方に引っ張って前記つぶれ部が変形するようにし、前記つぶれ部がつぶされたときに前記引張部が前記破断溝で破断するようにすることを特徴とするブラインド・リベット組立体。
【請求項２】
前記マンドレルが、前記雄ねじ部と前記破断溝の間に、前記雄ねじ部よりも大きな直径を有する拡大直径部をさらに含み、
前記リベット本体が、前記拡大直径部を収容するための内部穴をさらに含む、請求項１に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項３】
前記つぶれ部の半径方向外向きのつぶれ範囲を制御し及び改善するために、前記つぶれ部がその外面上に半径方向の溝を含む、請求項１又は請求項２に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項４】
前記内部穴が、前記内部穴と前記内部雌ねじ部との間にショルダ部を含み、前記組立体が、前記雄ねじ部が前記内部雌ねじ部にねじ込まれたときに、前記拡大直径部と前記内部雌ねじ部との間にシールを与えるように作動可能なシーリング・リングをさらに含む、請求項２又は請求項３に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項５】
前記シーリング・リングが、Ｏ−リング、平ワッシャ、及び機械的に分配又は成型されたビードのうち１つである、請求項４に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項６】
前記引張部が、前記拡大直径部よりも小さな直径である、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項７】
前記引張部が引張溝を含む、前記請求項のいずれか１項に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項８】
前記引張部が縦方向のスプラインを含む、前記請求項のいずれか１項に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項９】
前記破断溝が、テーパ側部と、前記雄ねじ部の方向に内向きに同じくテーパした付け根部とを含む、前記請求項のいずれか１項に記載のブラインド・リベット組立体。
【請求項１０】
実質的に添付の図面を参照しながら説明されたブラインド・リベット組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラインド・リベット、より具体的には、限定ではないが、剪断抵抗の高いブラインド・リベットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラインド・リベット組立体は通常、リベット本体とマンドレル組立体とを含む。リベット本体は、フランジ部と、フランジ部から延びた円筒形本体と、リベット本体を貫通する軸方向の中空穴とを含む。マンドレルは通常、ヘッド部とリベット本体を貫通する長いステムとを含み、それによりマンドレルのヘッド部がリベット本体の見えない側の端部に当接する。
使用にあたって、リベット組立体が加工物又は適用物の加工穴に差し込まれ、それによりリベット本体のフランジ部が適用物の作業者側に当接する。加工物又は適用物は通常、２つ又はそれ以上の材料シートで構成される。取付けを行うために、取付け装置のノーズピースをマンドレル・ステムの上にスライドさせることにより、取付け装置がブラインド・リベットに取り付けられ、それにより取付け装置のノーズピースがリベット本体のフランジに当接する。
作動時に、取付け装置のあご部がマンドレル・ステムを掴み、引っ込め、それによりマンドレルヘッド部がリベット本体の一方の端部に軸方向の圧縮荷重を加える。取付け荷重が増すのに伴って、リベット本体は圧縮荷重を受ける。圧縮荷重は適用物部品を互いに引き合わせる。次いで、リベット本体がつぶれて適用物内の穴を満たす。取付け荷重がさらに増すのに伴って、適用物の部品が固定され、マンドレルが所定の破断荷重で破断する。取付けはこれで完了する。
【０００３】
従って、取付けリベットは、フランジが加工物に堅固に当接した状態のリベット本体と、見えない側で半径方向に広がった本体と、リベット本体の中に残っている残りのマンドレルヘッド部とを含む。マンドレルは、リベットを適用する際の取付け機能を提供する道具と思われるがそうではなく、取付けリベットの構造剛性に貢献する。例えば、リベットが、リベットの縦軸に対してある角度をなす、適用物の各シート内の２つの相対する力といった剪断荷重を受けた場合には、リベット本体は、そのフランジ縁部が適用物の一方の側で突き立ち、取付け端部が反対側すなわち見えない側で突き立った状態で、傾きがちである。リベットは適用物よりも比較的軟らかい材料で形成されるため、屈曲する傾向がある。荷重が周期的であれば、疲労により誘起された応力から、リベット本体が最終的に機能しなくなる恐れがある。その場合、長い破断したマンドレルが通常規定される。しかしながら、剪断力を受けたとき、そのような長い破断したマンドレルもリベット本体と共に傾くので、（そして、その比較的小さな直径の結果として）、構造の完全性又は接合部の強度に貢献しない。マンドレル・シャンク直径と取付けリベットの内部穴との間に隙間がある場所では、こうした隙間は回転モーメントに対する抵抗強度を与えないので、特に重大な問題である。これは、公開済みの欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−０  ９４５  ６３１号に見ることができる。
【０００４】
自動車の助手席及び運転席といったいくつかの組立体があり、それらは、例えば事故の際に引き起こされる衝撃と動的な力に抵抗するために、自動車のフレームに安全にしっかりと固定され、剛性構造である必要がある。
低コストであり、使用が容易で、自動車業界に必要とされる高い生産性に貢献することから、一般的なシートの作成方法はブラインド・リベットを使用している。さらに、組立作業者から見えない側、すなわち遠い側にアクセスするのが困難である場合、ブラインド・リベットは理想的である。これは、設計の柔軟性を提供し、半自動化または全自動化された組立を通して高い生産速度を可能にする。
シート構造体の剛性と安全性を改善する要望が高まるにつれて、ブラインド・リベット又はファスナは、特にそれらの剪断抵抗に関してますます強くなることが必要とされる。強度改善のための１つの方法は、リベット又はファスナの直径を大きくすることであり、より多くの量の材料が、改善された強度及び剪断抵抗を与え、加わる荷重を支えるためのより大きい支持面積を与える。
【０００５】
本発明は、改善された強度及び剪断抵抗を有する、改良型ブラインド・リベットの提供を目指すものである。
ブラインド・リベット本体は通常、比較的軟らかい材料から作られた比較的厚い壁部を有し、この軟らかい材料は、取付けにあたり適用物の穴を満たしたり、見えない側のバルジを形成したりする助けとなる。しかしながら、低炭素鋼といった比較的柔らかい材料から形成された厚い壁のシリンダは、衝撃荷重から引き起こされる高い剪断圧力に対する最適な抵抗を提供しない。
本発明は、ブラインド・リベットに、軟らかくて変形可能な材料を採用するにもかかわらず剪断抵抗を改善したリベットを提供することをさらに目指すものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決する必要がある２つの問題が存在する。第１には、既に述べたように、既存のリベット設計の割合を増加又は拡大するだけでは解決できない剪断荷重に対する高い抵抗性を有する大直径のブラインド・リベットを提供することである。第２には、大きく高価な機械及び装置に頼ることなく、既存の製造技術を使用できるリベットを提供することである。
本発明は、これら両方の問題の解決法を提供することを目指すものである。
【０００７】
米国特許第４，８２６，３７２号は、マンドレルが見えない側の変形可能金属リベットに恒久的に結合されているブラインド・リベットを提案している。マンドレルの切り離しに失敗すると、その失敗を修正するにはかなりの修復作業が必要となる。本発明は、適切に取り付けられた場合には頑丈であるが、それにもかかわらずそういった障害が発生したら、ブラインド・リベットを容易に修理すること、又は穴から取り除くことが可能な解決法を提供することを目指すものである。
米国特許第３，６８５，３９１号は、変形可能リベット本体を変形し及び拡大する、スプレー・マンドレルの使用を教示している。米国特許第４，８２６，３７２号のとおり、マンドレルがブラインド・リベット打ち操作の終わりに折れることに失敗する問題がある。本発明は、そういった失敗が起こった場合に、ブラインド・リベットを容易に修理すること、又は穴から取り除くことが可能であるにもかかわらず頑丈なブラインド・リベットを提供することにより、米国特許第３，６８５，３９１号の教示の改善を提供することを目指すものである。
米国特許第４，６３９，１７４号は、変形可能な金属リベットの遠位端に末端ヘッド部を有するマンドレルの使用を教示している。マンドレルが加工物から引き出されるのに従い、末端ヘッド部が変形可能な金属リベットの上に引き出される。米国特許第４，６３９，１７４号は、米国特許第３，６８５，３９１号及び米国特許第４，８２６，３７２号と同じ問題を引き起こす。本発明は、そういった失敗が起こった場合に、ブラインド・リベットを容易に修理すること、又は穴から取り除くことが可能であるにもかかわらず頑丈なブラインド・リベットを提供することにより、米国特許第４，６３９，１７４号の教示の改善を提供することを目指すものである。
【０００８】
本発明の目的は、前述の問題を解決すること、及び、高い剪断抵抗を有するブラインド・リベットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、フランジ及び穴を有するリベット本体であって薄壁化されたつぶれ部及び内部雌ねじ部を含むリベット本体と、雄ねじ部、引張部及び破断溝を有するマンドレルと、を含み、使用にあたり、雄ねじ部が雌ねじ部にねじ込まれて、マンドレルが雌ねじ部をフランジの方に引っ張って、つぶれ部が変形することを可能にし、つぶれ部がつぶされたときに引張部が破断溝で破断することを可能にする、ブラインド・リベット組立体が提供される。
本発明はまた、マンドレルが雄ねじ部と破断溝との間に、雄ねじ部よりも大きな直径を有する拡大直径部をさらに含み、リベット本体が拡大直径部を収容するための内部穴をさらに含む、ブラインド・リベット組立体を提供する。
本発明はまた、つぶれ部の半径方向外向きのつぶれ範囲を制御し及び改善するために、つぶれ部がその外面上に半径方向の溝をさらに含む、ブラインド・リベット組立体を提供する。
本発明はまた、内部穴が内部穴と内部雌ねじ部との間にショルダ部を含むブラインド・リベット組立体であって、雄ねじ部が内部雌ねじ部にねじ込まれたときに、拡大直径部と内部雌ねじ部との間にシールを与えるように作動可能なシーリング・リングを含むブラインド・リベット組立体を提供する。
【００１０】
本発明はまた、ショルダが該ショルダにシーリング・リングを固定するための減少された直径をさらに含む、ブラインド・リベット組立体を提供する。
本発明はさらに、シーリング・リングが、Ｏ−リング、平ワッシャ、及び機械的に分配又は成形されたビードのうちの１つとすることができる、ブラインド・リベット組立体を提供する。
本発明はさらに、拡大直径部よりも小直径とすることができる引張部が、引張溝と縦方向のスプラインとを含む、ブラインド・リベット組立体を提供する。
本発明はさらに、破断溝がテーパ側部と付け根部とを含むことができ、付け根部がまた雄ねじ部の方向に内向きにテーパしている、ブラインド・リベット組立体を提供する。
【００１１】
従って、本発明は、ブラインドねじ付きインサート技術を利用した新規なブラインド・リベットを提供する。具体的には、リベット本体としてねじ付きインサートを採用して、加わる高い剪断荷重に抵抗することができる大直径ファスナを提供する。本発明は、大直径ブラインド・リベットに通常関連する高額な製造機械及び装置を必要とせずに、従来の製造方法によってこのブラインド・ファスナ部品を製造できるという、付加的な利点を提供する。
本発明は、本質的にねじ付きインサート本体又はリベット本体であるブラインド・リベットと、ねじを用いて取り付けられる引張マンドレルとを説明する。リベット本体は、フランジ、つぶれ可能部、及び雌ねじによって特徴付けられる。このねじの中に、引張溝及び破断溝を有するショルダ付き引張マンドレルがねじ込まれ、外部から施されたスエージ加工動作により保持される。通常は狭いグリップ域しかもたないねじ付きインサートのグリップ機能を増すための措置がとられる。また、ファスナの内部穴を通じて液体又は気体が進入するのを防ぐために内部シールが提供される。
【００１２】
本発明はまた、マンドレルをねじ付きインサートに固定し、マンドレルを、適用物にマンドレルを取り付けるための引張手段として使用する方法を提供する。以前のブラインド・リベットは、通常は一定直径のマンドレルを有しており、マンドレル・シャンクとリベットの内部壁との間に広い隙間があったために、剪断荷重に対する十分なサポートを提供しない。この隙間の説明は、欧州特許第０９４５６３１号の図６及び図７において見ることができる。対照的に、本発明は、ねじ付きインサートのつぶれ穴を、剪断に対する高い剪断抵抗を有する固形物で満たし、その結果、リベットに十分な剪断強度を与えることが可能なブラインド・リベットを提供する。従って、本発明は、取付けリベット本体の内部穴に対する支援を与えるショルダ付き引張マンドレルによって特徴付けられる。
【００１３】
ファスナとして使用されるブラインドねじ付きインサートがいくつかの特許出願で説明されているが、リベット本体としてねじ付きインサートを使用して適用物の２つの部品を一緒にクランプし、剛性の接合部の支援を与える本発明の提案は知られていない。
最近の従来技術は、Ｂｏｌｌｈｏｆｆ＆Ｃｏ．社のＥＰ−Ａ−０５９５０４１号に示されている。ＥＰ−Ａ−０５９５０４１号は多様なねじ付きインサートを説明している。Ｅｍｈａｒｔ社のＥＰ−Ａ−０９４５６３１号は雄ねじ付きブラインド・インサートを示す。しかしながらＥＰ−Ａ−０５９５０４１号もＥＰ−Ａ−０９４５６３１号も、引張マンドレルの直径とインサートの穴との間に隙間があるため、剪断荷重をサポートできるブラインド・リベットに使用されるねじ付きインサートを示していない。この隙間が、内部でサポートされていないリベット本体が傾くことを可能にする。
【００１４】
本発明のブラインド・リベットはいくつかの利点を与える。ブラインド・リベットは大直径であるから、改善された剪断抵抗と、加わる荷重に対して広い支持領域を与える。ブラインド・リベットは、すぐに入手可能であり、かつ容易に製造できる引張マンドレルである、ねじ付きインサート製品に類似の本体を有するように構成される。従って、リベットはすぐに入手可能な工作機械で製造することができる。従って、本発明は、従来設計の大直径リベットが採用された場合に必要となったであろう、非常により大きくより時間のかかる低温鍛造機の使用を避けるものである。ブラインド・リベット本体は、標準型のねじ付きインサートよりも広いグリップ機能を与える溝付き本体を有するように提供される。引張マンドレルは、リベット本体のつぶれ穴と直接的に接触しており、一定の直径である従来のマンドレルとは異なり、加わる剪断力に対して本体をサポートするショルダ付き部が設けられる。ブラインド・リベットは、製品の中心を通しての湿気又は気体の進入から十分にシールされることができ、それは通常の雄ねじ付きインサートに対し明らかな利点である。
本発明は、添付の図面と併せて読まれるべき以下の記述により、さらに表現及び説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面を共に参照すると、図示されたリベットは、リベット本体２にマンドレルのねじ付き部６をねじ込み、そこでねじ付き部６が打ち込まれ又はスエージ加工されてリベット本体の一体部分となることによって、ねじ付きインサート又はリベット本体２に組み付けられる、マンドレル１を含む。
図２を参照すると、リベット本体は、フランジ３、薄壁化されたつぶれ部４、及び雌ねじ付き部５を特徴とする。つぶれ部を左右するリベット本体の内部穴１７は、ショルダ１８でねじ付き部と接触する。この形式のリベット本体は通常約１−１．５ｍｍの小さなグリップ域しか備えていないので、この域を広げるために、フランジの下側と内部ショルダ１８との中間にあるリベット本体内に半径方向の溝１９を形成する。
【００１６】
図１を参照すると、マンドレル１は、雄ねじ付き部６、拡大直径部７、破断溝８、及び拡大直径部７よりも小直径のテイル部又は引張部９と共に示されている。マンドレルはまた、製造の一助となる引張溝１０及び縦方向のスプライン１１と、シーリング・リング１３を配置するためのショルダ１２とを備える。このシーリング・リングは、Ｏ−リング、平ワッシャ、又は機械的に分配又は成型されたビードの形態をとることができる。
破断溝８が、テーパ側部１４及び１５、並びにマンドレルのねじ付き端部に向かって内向きにテーパしている付け根部１６と共に、図３に詳しく示されている。この内向きテーパは、付け根部が軸線に対し平行であった場合に起こる可能性のあるギザギザの形にではなく、マンドレルの軸線に対し垂直な平面内で破断するようにマンドレルに働きかけるものである。リベットは、リベット本体２のねじ５の中にマンドレル１をねじ込んで、シール１３を内部ショルダ１８に緊密に当接させることによって組み付けられる。マンドレル１は、図４に示した４つの等間隔の刻み目２０により示されるように、スエージ加工又は刻み目をつけることによってリベット本体２のねじ付き部５に固定される。刻み目の数は、２から（例えば）８の間で変化させることができる。
【００１７】
使用の際に、リベットは、ブラインド・リベット取付け装置の中に通常の方法で組み付けられ、それにより、リベット組立体が適用プレート２２及び２３に形成された穴２１の中に入れられる。装置のオペレーティング・システムを起動することにより、リベットと適用プレートが引き合わされ、接合部が固定された直後にマンドレル・ステムが破断する。マンドレルの使用済み部分２４は、装置のマンドレル収集システムの中に廃棄される。
リベットのフランジ３を取付け装置のノーズピースに接触させて配置し、マンドレル１を引っ張って、リベット本体２のねじ付き部５がフランジの方に引き寄せられるようにすることにより、リベット本体の縮小区域４が最初に横方向につぶれ、溝１９が次第に折り畳まれて本体２が短くなる。その後、リベット本体２は、適用プレートの見えない側で半径方向につぶれて、見えない側のバルジ２５を形成することになる。その後、マンドレル１が破断溝８において規定の破損荷重で破断される点まで取付荷重が増加するのに伴って、接合部が連結される。
【００１８】
付加的な特性として、マンドレルを破断するのに失敗して修理が必要となる場合には、マンドレルの雄ねじ付き部６を雌ねじ付き部５から取り外すことが可能であり、そして、リベット打ち作業を完了させるために新たなマンドレルが雌ねじ付き部５にねじ込まれる。
付加的な特性として、図５に示されるように、リベット打ちが成功した後で、ねじ込まれた物体がリベットにより支持されることになり、マンドレルの雄ねじ付き部６をリベット本体の雌ねじ付き部５から取り外して、ブラインド・リベットにより保持されることになる物体を支持する同様のねじ山と交換することが可能である。従って、ブラインド・リベットは、確実なねじ付き固定穴を作り出すのに使用可能である。図５はまた、矢印Ｘの方向に表される剪断力が、加工物の個別の板２２及び２３にどのように働くかを示している。これらの剪断力は、インサートとリベットの内部壁との間に最小の隙間があるために、リベット壁でなく内部インサートに対して働く。
【００１９】
本発明は、貨物コンテナなどの、壁を形成する隣接した材料板に剪断力がかかる可能性がある構造体の製造において特に利点を与える。大きなコンテナ船及び陸路運搬車で輸送される形式の貨物コンテナの壁は、例えば車がカーブをきるときに大きな剪断力を受けることがあり、本発明は、これらの力に抵抗するものである。
本発明は、例示を目的として説明されているにすぎず、本発明の範囲からかけ離れることなく、説明した実施形態の変形が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るマンドレルの側面図である。
【図２】リベット本体の断面図である。
【図３】図２のリベット本体の中にねじ込まれた図１のマンドレルを示す。
【図４】図３の線Ａ−Ａに沿った横断面図であり、シーリング・リングを保持するための刻み目が示されている。
【図５】挿入完了時にマンドレルの引張部が破断されている状態の、リベット組立体の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：マンドレル
２：リベット本体
３：フランジ
４：つぶれ部
５：雌ねじ部
６：雄ねじ部
７：拡大直径
８：破断溝
９：引張部
１０、１１：引張部
１２：ショルダ
１３：シーリング・リング
１４、１５：テーパ面
１６：付け根部
１７：内部穴
１８：ショルダ
１９：放射状溝
２０：刻み目
２１：穴
２２、２３：個別のシート
２４：マンドレルの使用済み部分
２５：見えない側のバルジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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