(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な接合信頼性を確保することができるリベットを提供する。【解決手段】加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる樹脂皮膜４０が形成された外周表面３５を有する。又、重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発砲硬化層を形成する。又、重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合し、前記被接合材の境界部に前記突出部を圧入した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発砲硬化層を形成する。【選択図】            図１
2004360746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる樹脂皮膜が形成された外周表面を有することを特徴とするリベット。
【請求項２】
前記樹脂皮膜は、０．５ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のリベット。
【請求項３】
前記樹脂皮膜の発泡倍率は、１．５以上かつ３．０以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリベット。
【請求項４】
前記樹脂皮膜は、リベット径方向に突出する突出部を有し、前記突出部は、リベット打ち込み側に位置する被接合材の板厚に略等しい距離だけ、リベット頭端部から先端方向に向かって離れて位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリベット。
【請求項５】
前記突出部は、０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の突出高さを有することを特徴とする請求項４に記載のリベット。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法。
【請求項７】
請求項４又は請求項５に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合し、前記被接合材の境界部に前記突出部を圧入した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間および前記被接合材の境界部に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法。
【請求項８】
前記加熱処理は、前記被接合材または前記被接合材を有する組立品に形成される塗膜を焼付けするための熱を利用することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リベットおよびリベットを用いる接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の接合方法においては、重ね合わせた被接合材、例えば、鋼板やアルミニウム板に、リベットを打ち込む（押し付ける）ことで機械的に接合している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５２１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リベットと被接合材との接合は、リベットおよび被接合部に引き起こされる塑性変形に基づいており、被接合材として高強度鋼板や厚板が適用される場合、十分な加圧力をリベット付与することが困難である。
【０００５】
そのため、例えば、リベットと被接合部との間に隙間が生じたり、リベットおよび下板（下方に配置される被接合材）の塑性変形が不十分となったり、また、リベットあるいは下板に亀裂が生じる虞がある。したがって、接合強度や防錆性能などの接合信頼性を確保することが難しい問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットおよびリベットを用いる接合方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる樹脂皮膜が形成された外周表面を有することを特徴とするリベットである。
【０００８】
上記目的を達成するための請求項６に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法である。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項７に記載の発明は、
請求項４又は請求項５に記載のリベットを用いる接合方法であって、
重ね合わせた被接合材を、前記リベットによって接合し、前記被接合材の境界部に前記突出部を圧入した後、加熱処理を施し、前記樹脂皮膜を発泡硬化させることで、前記リベットと被接合部との間および前記被接合材の境界部に、発泡硬化層を形成する
ことを特徴とする接合方法である。
【００１０】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理を施す場合、リベットの外周表面に形成されている樹脂皮膜が発泡硬化することで、リベットと被接合部との間に、発泡硬化層を形成することが可能である。
【００１２】
発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、また、リベットと被接合部との接合強度を補強するため、良好な接合信頼性を確保することが可能である。つまり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを提供することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明によれば、加熱処理を施すことでリベットと被接合部との間に形成される発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベットと被接合部との接合強度を補強する。したがって、良好な接合信頼性が確保される。つまり、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明によれば、加熱処理を施すことで形成されるリベットと被接合部との間に形成される発泡硬化層は、リベットと被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベットと被接合部との接合強度を補強する。そしてさらに、被接合材の境界部に形成される発泡硬化層は、被接合材間の接合強度を補強する。したがって、接合信頼性が向上する。つまり、さらに良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１に係るリベットの断面図、図２は、図１のリベットの製造方法を説明するための断面図である。
【００１７】
リベット１０は、所謂セルフピアスリベットであり、頭部２０と、頭部２０から延長する円筒状の軸部３０と、樹脂皮膜４０とを有する。リベット１０によって接合される被接合材は、例えば、車両のセンタピラーやフロントサイドメンバなどの構造用のパネル部材である。
【００１８】
頭部２０は、軸部３０に向かって徐々に縮径する円盤状である。軸部３０は、円筒状の穴部３１を有する。穴部３１の先端側（頭部２０に対して遠位の側）は、先端に向けて拡径するテーパ面３２を有する。テーパ面３２は、リベット１０の打ち込みの際における軸部１１の拡がりを容易とする。
【００１９】
軸部３０の厚み（軸部３０の外周面３５と穴部３１の表面との間の距離）Ｔは、リベット１０の打ち込みの際における座屈を防止するための適当な寸法に設定されている。
【００２０】
樹脂皮膜４０は、リベット１０の外周面３５に形成されており、加熱処理を施すことで発泡して硬化する熱硬化型樹脂を含んでいる。熱硬化型樹脂は、例えば、エポキシ樹脂を含んでおり、加熱処理条件は、１４０〜２００℃の温度で、５〜２０分間である。
【００２１】
そのため、リベット１０によって、重ね合わせた被接合材を接合した後、加熱処理を施す場合、リベット１０の外周表面３５に形成されている樹脂皮膜４０が発泡硬化することで、リベット１０と被接合部との間に、発泡硬化層を形成することが可能である。
【００２２】
発泡硬化層は、リベット１０と被接合部との間の隙間を無くし、また、リベット１０と被接合部との接合強度を補強するため、良好な接合信頼性を確保することが可能である。
【００２３】
樹脂皮膜４０の形成は、例えば、図２に示されるように、射出成形を適用することが可能である。この場合、リベット１０は、その外周面形状に対応する内面形状を有する射出成形型４５の内部に、位置決めされて固定される。
【００２４】
そして、リベット１０の外周面と射出成形型４５の内面との間に形成される隙間空間４６に、溶融している熱硬化型樹脂が、加圧注入される。隙間空間４６に充填された熱硬化型樹脂は、固化し、樹脂皮膜４０を形成する。したがって、隙間空間４６の厚みは、樹脂皮膜４０の厚みとなる。
【００２５】
なお、射出成形によって形成される樹脂皮膜４０は、リベット１０の外周面との接着が良好であり、リベット１０の打ち込みの際における脱落が抑制されるため、好ましい。
【００２６】
以上のように実施の形態１においては、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを提供することができる。
【００２７】
なお、リベットによって接合される被接合材は、２枚重ねのものに限定されず、例えば、３枚重ねのものに適用することも可能である。
【００２８】
次に、図３〜６を参照し、図１のリベット１０を用いる接合方法を説明する。なお、図３は、リベットの打ち込み開始時の状態、図４は、リベットの打ち込み途中の状態、図５は、リベットの打ち込み終了時の状態、図６は、加熱処理を施した後の状態を示している。
【００２９】
まず、重ね合わせた被接合材５０（５１，５２）を、アップセットダイ６０上にセットした後で、リベット打ち込み側に位置する被接合材５１にリベット１０を配置し、リベット１０の頭部２０の上方より、パンチ７０を下降させる（図３参照）。なお、アップセットダイ６０は、環状凹部６１を有する。
【００３０】
そして、パンチ７０によって被接合材５０に押し付けられたリベット１０は、被接合材５１に打ち込まれる。リベット１０の先端は、被接合材５１を切り込み、被接合材５１を貫通し、アップセットダイ側に位置する被接合材５２を切り込んでいく（図４参照）。
【００３１】
そして、リベット１０の打ち込みがさらに進行するに伴って、環状凹部６１の形状に対応して、被接合材５２およびリベット１０の軸部３０が変形する。その結果、リベット１０の軸部３０が十分に拡開され、被接合材５１と被接合材５２とが機械的に接合される（図５参照）。
【００３２】
この場合は、リベット１０が被接合材５２を貫通しないため、接合部のシール性および外観性は、良好である。しかし、必要に応じて、貫通させることも可能である。
【００３３】
その後、リベット１０によって接合された被接合材５０に対して、例えば、１４０〜２００℃の温度で、５〜２０分間の加熱処理を施す。これによって、リベット１０の外周面３５に形成されている樹脂皮膜４０は、発泡硬化し、リベット１０と被接合部との間に、発泡硬化層４４を形成する（図６参照）。
【００３４】
発泡硬化層４４は、リベット１０と被接合部との間の隙間を無くし、かつ、リベット１０と被接合部との接合強度を補強する。したがって、良好な接合信頼性が確保される。
【００３５】
以上のように、実施の形態１においては、良好な接合信頼性を確保することができるリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【００３６】
なお、発泡硬化層を形成するための加熱処理は、独立して施すことに限定されない。例えば、リベット１０によって接合された被接合材や当該被接合材を有する組立品が、後工程において塗装される場合、塗膜を焼付けするための熱を、加熱処理に利用することができ、コストを削減することが可能である。
【００３７】
この場合、発泡硬化層を形成するための加熱処理条件が、塗膜の焼付け条件と略一致するように、樹脂皮膜の熱硬化型樹脂を選定することが好ましい。
【００３８】
例えば、被接合材が、車両のセンタピラーやフロントサイドメンバなどの構造用のパネル部材である場合、プレス成形後のアセンブリの際にリベット１０によって接合された後、シャーシ等の組立ての前において、電着塗装が施される。そのため、電着塗装によって形成される塗膜を焼付け硬化するための熱を、加熱処理に利用することが可能である。
【００３９】
また、例えば、電着塗装にカチオン型のエポキシ系塗料が使用される場合、樹脂皮膜の熱硬化型樹脂としてエポキシ樹脂を適用すると、塗膜の焼付け条件と、発泡硬化層を形成するための加熱処理条件とが略一致するため、好ましい。
【００４０】
図７は、本発明の実施の形態２に係るリベットの断面図、図８は、図７のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【００４１】
実施の形態２は、リベット１１０の樹脂皮膜１４０がリベット径方向に突出する突出部１４１を有する点で、実施の形態１と概して異なる。
【００４２】
突出部１４１は、リベット打ち込み側に位置する被接合材１５１の板厚に略等しい距離Ｄだけ、リベット頭端部（リベット１１０の頭部１２０の端部）１２１から先端方向に向かって離れて位置する。
【００４３】
そのため、突出部１４１は、リベット１１０によって重ね合わせた被接合材１５０（１５１，１５２）を接合すると、被接合材１５０の境界部に圧入される。そして、加熱処理を施す場合、リベット１１０と被接合部１５０との間および被接合材１５０の境界部に、発泡硬化層１４４が形成される。
【００４４】
リベット１１０と被接合部１５０との間に形成される発泡硬化層１４４は、リベット１１０と被接合部１５０との間の隙間を無くし、かつ、リベット１１０と被接合部１５０との接合強度を補強する。被接合材１５０の境界部に形成される発泡硬化層１４４Ａは、被接合材間の接合強度を補強する。つまり、リベット１０を適用する場合に比べて、接合信頼性を向上させることが可能である。
【００４５】
以上のように実施の形態２においては、実施の形態に比べて、さらに良好な接合信頼性を確保することができるリベットおよびリベットを用いる接合方法を提供することができる。
【００４６】
なお、突出部１４１の突出高さは、０．５ｍｍ以上において接合強度の向上が顕著であり、また、打ち込み性を考慮すると、最大１．０ｍｍである。つまり、突出部１４１は、０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下の突出高さを有することが好ましい。
【００４７】
また、実施の形態２に係る加熱処理も、被接合材または被接合材を有する組立品に形成される塗膜を焼付けするための熱を利用することで、コストを削減することが可能である。
【００４８】
図９は、本発明の実施の形態に係るリベットの評価結果を説明するための図表である。
【００４９】
まず、試験片に適用したリベットの作成条件を説明する。
【００５０】
供試された被接合材は、１．５ｍｍ厚の溶融亜鉛めっき鋼板（引張強度２７０ＭＰａ級）である。被接合材を接合するために用いられたリベットは、５ｍｍ径の頭部を有する長さ５ｍｍの皿リベットである。
【００５１】
樹脂皮膜は、オレフィン変性熱硬化エポキシ樹脂を使用した射出成形によって形成され、厚さを０．３〜２．５ｍｍの範囲で変更している。また、発泡倍率は、１．２〜２．０の範囲で変更している。なお、突出部を有する試験片における突出高さは、０．５ｍｍである。
【００５２】
リベットを打ち込むためのアップセットダイ６０における環状凹部６１の内径は、９ｍｍである。リベットを被接合材に押し付けるパンチの加圧力は、約５０００Ｎである。発泡硬化層を形成するための加熱処理条件は、１７０℃で２０分である。
【００５３】
次に、評価項目および評価方法を説明する。
【００５４】
評価項目は、樹脂皮膜の成形性、リベット打ち込み性、打ち込み後の外観、接合強度特性である。
【００５５】
樹脂皮膜の成形性は、射出成形における樹脂皮膜の厚さの均一性で評価している。符号○は、十分な均一性を示した場合、符号△は、部分的に不均一な箇所が形成された場合を示している。
【００５６】
リベット打ち込み性は、樹脂皮膜の脱落の有無で評価している。符号○は、脱落が生じなかった場合、符号△は、部分的に脱落した場合を示している。
【００５７】
打ち込み後の外観は、リベットの亀裂の有無とリベットと被接合部との間の隙間の有無とを評価した。なお、リベットに亀裂が生じた場合や、隙間が生じた場合は、その長さも測定した。
【００５８】
接合強度特性は、ＪＩＳ−Ｚ−３１３６に準じた試験によるせん断強度、ＪＩＳ−Ｚ−３１３７に準じた試験による十字引張強度、ＪＩＳ−Ｚ−３１３８に準じた引張せん断疲れ試験による疲労強度を評価した。
【００５９】
次に、評価結果を説明する。なお、符号「−」は、評価を省略したことを示している。
【００６０】
樹脂皮膜の成形性においては、樹脂皮膜の厚みが０．３ｍｍである場合、部分的に不均一な箇所が形成されたが、０．５ｍｍ以上においては、良好な結果を示している。リベット打ち込み性においては、樹脂皮膜の厚みが２．０ｍｍまでは良好な結果を示し、２．５ｍｍである場合、樹脂皮膜が部分的に脱落した。したがって、成形性および打ち込み性を考慮し、樹脂皮膜の厚みは、０．５ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下が好ましい。
【００６１】
打ち込み後の外観においては、樹脂皮膜の厚さが０ｍｍの試験片つまり樹脂皮膜が未形成であり、発泡硬化層を有しない比較例の場合、リベットの亀裂およびリベットと被接合部との間の隙間が生じた。
【００６２】
また、樹脂皮膜の発泡倍率が１．５〜３．０である場合、良好な結果を示した。しかし、樹脂皮膜の発泡倍率が１．２である場合、比較例に比べれば改善されているが、リベットの亀裂およびリベットと被接合部との間の隙間が生じた。
【００６３】
一般に、リベットと被接合部との間の隙間は、不均一に発生し、最大２ｍｍに達する場合ある。また、発泡倍率を、３．０以上とする場合、性能を確保することは容易ではない。したがって、発泡倍率は、添加材の種類を適宜選択することによって、１．５以上かつ３．０以下とすることが好ましい。
【００６４】
接合強度特性においては、発泡倍率が低い場合を除き、発泡硬化層を有しない比較例に比べて大幅に向上している。例えば、せん断強度は、約３０〜１００％、十字引張強度は、約３０〜１２０％、疲労強度は、約３０〜６０％増加している。また、突出部の有無以外は同一条件である場合、突出部の存在によって接合強度特性が向上している。
【００６５】
なお、接合強度は、発泡硬化層を含めたリベット径に比例して上昇している。これは、接合強度試験における試験片の破断が、リベット周辺の母材で発生しており、破断径が、発泡硬化層によって増加している影響である。
【００６６】
次に、本発明の実施の形態に係るリベットの耐食性を評価した。なお、試験片は、ＪＩＳ−Ｚ−３１３６の引張せん断試験に準じて作成され、樹脂皮膜の厚さが１ｍｍであり、発泡倍率は、２．０である。また、リベットによって接合された試験片は、化成処理などの前処理を施した後で、電着塗装されており、発泡硬化層は、電着塗装によって形成された塗膜を焼付け硬化するための熱（１７０℃で２０分の焼付け条件）を利用して、形成している。
【００６７】
評価項目は、塩水噴霧（３５℃で４時間）、乾燥（２５％ＲＨにおいて６０℃で２時間）、湿潤（９５％ＲＨにおいて５０℃で２時間）からなる試験サイクルを、２００回繰り返した後における錆発生状況である。
【００６８】
外観および接合部を切断した断面を観察した結果、錆の発生は認められず、良好な防錆性能が有することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るリベットの断面図である。
【図２】図１のリベットの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図１のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み開始時の状態を示している。
【図４】図１のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み途中の状態を示している。
【図５】図１のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、リベットの打ち込み終了時の状態を示している。
【図６】図１のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【図７】本発明の実施の形態２に係るリベットの断面図である。
【図８】図７のリベットを用いる接合方法を説明するための断面図であり、加熱処理を施した後の状態を示している。
【図９】本発明の実施の形態に係るリベットの評価結果を説明するための図表である。
【符号の説明】
１０…リベット、
２０…頭部、
３０…軸部、
３１…穴部、
３２…テーパ面、
３５…外周面、
４０…樹脂皮膜、
４１…突出部、
４４…発泡硬化層、
４５…射出成形型、
４６…隙間空間、
５０（５１，５２）…被接合材、
６０…アップセットダイ、
６１…環状凹部、
７０…パンチ、
１１０…リベット、
１２０…頭部、
１２１…リベット頭端部、
１４０…樹脂皮膜、
１４１…突出部、
１４４，１４４Ａ…発泡硬化層、
１５０（１５１，１５２）…被接合材、
Ｄ…距離、
Ｔ…厚み。
【図１】
2004360746.tif 000003
【図２】
2004360746.tif 000004
【図３】
2004360746.tif 000005
【図４】
2004360746.tif 000006
【図５】
2004360746.tif 000007
【図６】
2004360746.tif 000008
【図７】
2004360746.tif 000009
【図８】
2004360746.tif 000010
【図９】
2004360746.tif 000011