(57)【要約】板形の構成部品（１３、１４）間のパンチリベット連結を作る方法であって、上方の構成部品（１３）が、リベットシャフト（２）の外側（５）及び円錐形内側部（３、４）により形成された刃（６、７）を端面に有するパンチリベット（１）で打抜かれ、下方の構成部品（１４）が、ガイドブッシュ（１２）で案内される雄型ダイ（１１）の直線運動の後、端面の刃を雌型ダイ（１５）に広げられた形態で受け入れ、ガイドブッシュが持ち上げられ、雄型ダイの軸線は、パンチリベットの中心軸線まわりで同心の経路で案内され、雄型ダイは、パンチリベットの中心軸線と平行にパンチリベットに向って移動され、且つ、上方の刃が上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、かつ、インターロッキング嵌めでこの孔にリベット締めされるように、上方の刃を同じ程度まで半径方向に広げる方法を提供する。
2004504157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの板形の構成部品の間のパンチリベット連結を作る方法であって、
上方の構成部品又は構成部品が、リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットによって打ち抜かれ、刃は、軸線と平行に延びる外側及びリベットシャフトの円錐形内側部によって切断領域に形成され、最も下方の構成部品が、ガイドブッシュで案内される雄型ダイの直線運動の後、端面の刃を、雌型ダイに広げられた形態で受け入れ、上方の刃は実質的に変形されないままである方法において、
引き続いて、ガイドブッシュが、少なくとも上方の刃が露出されるまで持ち上げられ、雄型ダイの軸線は、パンチリベットの中心軸線まわりで同心の経路で案内され、工程中、雄型ダイは、パンチリベットの中心軸線と平行にパンチリベットに向って移動され、且つ、上方の刃が最も上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、かつ、インターロッキング嵌めでこの広がった孔にリベット締めされるように、上方の刃を実質的に同じ程度まで半径方向に広げる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
同心の経路は円形経路である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
同心の経路は内サイクロイド経路である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
雌型ダイと雄型ダイで、少なくとも２つの板形の構成部品の間のリベット締め接合部を作るための装置であって、
上方の構成部品又は構成部品が、リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットによって打ち抜かれ、刃は、軸線と平行に延びる外側及びリベットシャフトの円錐形内側部によって切断領域に形成され、最も下方の構成部品が、端面の刃を広げられた形態で受け入れ、後方の刃が最も上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、且つ、インターロッキング嵌めでこの広がった孔にリベット締めされるように、両方の刃が実質的に同じ程度まで半径方向に広げられ、雌型ダイと雄型ダイの両方が、リベットシャフトに嵌まり込んで、関連した刃をそれぞれ、相対刃を実質的に同じ程度まで広げる変形用部分を有する、装置において、雄型ダイの変形用部分は直線運動及び回転運動を行うことを特徴とする、装置。
【請求項５】
パンチリベットは、直線運動の間、パンチリベットを取り囲むブッシュで案内され、スリーブは、揺動運動の間、少なくとも、パンチリベットの突出した上方の刃を露出させる、請求項４記載の装置。
【請求項６】
取り囲むブッシュは、いくつかの部品で構成される、請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
少なくとも２つの板形の構成部品の間のリベット締め接合部であって、上方の構成部品又は構成部品がパンチリベットによって打ち抜かれ、最も下方の構成部品が端面の刃を広げられた形態で受け入れ、後方の刃が最も上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、且つ、インターロッキング嵌めでこの広がった孔にリベット締めされるように、両方の刃が実質的に同じ程度まで半径方向に広げられる、リベット締め接合部において、インターロッキング嵌めが、雄型ダイの直線運動及び同心の運動によってつくられることを特徴とする、リベット締め接合部。
【請求項８】
雄型ダイの同心の運動は、円形経路を描く、請求項７記載のリベット締め接合部。
【請求項９】
雄型ダイの同心の運動は、内サイクロイド経路を描く、請求項８記載のリベット締め接合部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの板形構成部品の間のパンチリベット連結を作る方法に関するものであって、上方の構成部品又は構成部品が、リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットによって打ち抜かれ、刃は、軸線と平行に延びる外側及びリベットシャフトの円錐形内側部によって切断領域に形成され、最も下方の構成部品が、ガイドブッシュで案内される雄型ダイの直線運動の後、端面の刃を雌型ダイに広げられた形態で受け入れ、上方の刃は実質的に変形されないままである。
【０００２】
さらに、本発明は、雌型ダイと雄型ダイで少なくとも２つの板形の構成部品の間のリベット締め接合部を作るための装置に関するものであって、上方の構成部品又は構成部品が、リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットによって打ち抜かれ、刃は、軸線と平行に延びる外側及びリベットシャフトの円錐形内側部によって切断領域に形成され、最も下方の構成部品は、端面の刃を広げられた形態で受け入れ、後方の刃が最も上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、且つ、インターロッキング嵌めでこの広がった孔にリベット締めされるように、両方の刃が実質的に同じ程度まで半径方向に広げられ、雌型ダイと雄型ダイの両方が、リベットシャフトに嵌まり込んで、関連した刃をそれぞれ、実質的に同じ程度まで広げる変形用部分を有する。
【０００３】
さらに、本発明は、少なくとも２つの板形の構成部品の間のリベット締め接合部に関するものであって、上方の構成部品又は構成部品がパンチリベットによって打ち抜かれ、最も下方の構成部品が端面の刃を広げられた形態で受け入れ、後方の刃が最も上方の構成部品のパンチ孔を円錐形に広げ、且つ、インターロッキング嵌めでこの広がった孔にリベット締めされるように、両方の刃が実質的に同じ程度まで半径方向に広げられる。
【０００４】
リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットを使用する方法は、独国特許１９７０１７８０号で知られており、刃は、リベットシャフトの軸線と平行に延びる外側面及び円錐形内側面によって切断領域に形成され、外側面は、リベットシャフトの全体に亘って軸線と平行に連続的に延び、軸線方向に対称な設計の管状であるパンチリベットは、両側に同じ刃を備え、雌型ダイ及び雄型ダイでリベット締め接合部を作るためのリベット締め工具を有する。
この目的のために、リベット締め工具は、雌型ダイ及び雄型ダイを有し、雌型ダイ及び雄型ダイは、それぞれ、パンチリベットの関連した刃をそれぞれ実質的に同じ程度まで広げるために、それぞれリベットシャフトに嵌る円錐形部分を有する。
既知のリベット締め工程中、雄型ダイは、パンチリベットを連結すべきシートに垂直に打ち込むために、最も上方のシート層に向って実質的に垂直に移動する。
【０００５】
最も上方のシートに向って移動している雄型ダイが、パンチリベットを連結すべきシートに雌型ダイの満たされるべき領域が実質的に満たされるまで打ち込むとすぐに、雄型ダイは、さらに下げることによって、パンチリベットの上縁を半径方向に外方に広げ、ついには、上方の刃及び上方のシートの金属上面からの実質的に平滑な移行部が生じる。
パンチリベットの上方の縁の領域のこの塑性変形で、パンチリベットと上方のシートとの間の十分に信頼性のある連結が、雄型ダイの広げ運動及び押圧の結果として作られる。
【０００６】
しかしながら、パンチリベットの引き続く打込み工程の結果、即ち、パンチリベットの中心軸線の方向におけるパンチリベットの上方の縁の領域の再生の結果として、環状ギャップが生じ、シートのパンチリベットの固着を減じ、従って、リベット締め接合部の荷重能力を減ずる。
パンチリベットの打ち込みから生ずるこの環状ギャップは、例えば、水分がこの環状ギャップに容易にたまるので、特に、アルミニウム／鋼のような金属連結には不利になる。一方、パンチリベットを保護層で被覆することでアルミニウム及び鋼の腐食が防止されるが、しかしながら、この腐食防止層は、塑性変形加工によっていつも損傷されないままではなく、そのうちに、腐食が環状ギャップに起こることがある。
そのような腐食は、リベット締め接合部の強度を実質的に減少させ、且つ、特に、例えば車の製造における或る安全性の要求を満たさなければならない構成部品には不利である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、連結すべき構成部品との長続きするインターロッキング嵌めを生ずるリベット締め接合部を既知のパンチリベットで作るための方法を創作すること、及び、このリベット締め接合部を作るための工具を提供することにある。
【０００８】
この目的は、本発明によれば、少なくとも２つの板形の構成部品の間のパンチリベット連結を作る方法であって、上方の構成部品又は構成部品が、リベットシャフトの端面に刃を構成したパンチリベットによって打ち抜かれ、刃が、軸線と平行に延びる外側面及びリベットシャフトの円錐形内側面によって切断領域に形成され、最も下方の構成部品が、端面の刃を、ガイドブッシュで案内される雄型ダイの直線運動の後、雌型ダイに広げられた形態で受け入れ、上方の刃が実質的に変形されないままであり、引き続いて、ガイドブッシュが、少なくとも上方の刃が露出されるまで持ち上げられ、雄型ダイの軸線は、パンチリベットの中心軸線のまわりの同心の経路で案内され、工程中、雄型ダイは、パンチリベットの中心軸線と平行にパンチリベットに向って移動され、且つ、上方の刃が、上方の構成部品にパンチ孔を円錐形に広げ、かつ、インターロッキング嵌めでこの広げた孔にリベット締めされるように、上方の刃を、半径方向に実質的に同じ程度まで半径方向に広げる、上記方法によって達成される。
【０００９】
本発明による方法は、独国特許第１９７０１７８０号に従ってパンチリベットを打ち込むための既知の工程の第１の段階に基づかせるが、刃が上方の構成部品に侵入するやいなや横方向に取り除かれるガイドジョーがなく、さらに、雄型ダイが、パンチリベットを、独国特許第１９７０１７８０号に従って直線運動で、連結すべき構成部品の中へある深さまで打ち込んだ後、雄型ダイの揺動運動（ｗｏｂｂｌｉｎｇ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）により、上方の刃のリベット締め接合部が起こる。
【００１０】
それどころか、本発明による方法は、パンチリベットが最も上方の構成部品に設置されるまでパンチリベットを案内するガイドブッシュのみを使用する。このガイドブッシュを設置した後、雄型ダイは、連結すべき構成部品にパンチリベットを打ち込むのに必要な力を及ぼす。その結果、リベット締め接合部が、独国特許第１９７０１７８０号ですでに知られているように、雌型ダイに面する側に作られる。
【００１１】
この工程段階に続いて、雄型ダイとパンチリベットの刃との間の接触を維持しながら、ガイドブッシュを、好ましくは、持ち上げ、ついには、パンチリベットの上方の刃が実質的に露出される。この場合、ガイドブッシュをいくつかの部品で構成するのが得策であり、例えば、円筒形半シェルを同心円状に配置する。
【００１２】
パンチリベットの上部の広がりを形成するために、雄型ダイと刃の接触を保ちながら、雄型ダイをガイドブッシュと共に垂直（パンチリベットの中心軸線）からわずかに傾むけ、少なくともパンチリベットの内側円錐部の扇形部が雄型ダイと接触し、又は、これまた、雄型ダイを、少なくともパンチリベットの内側円錐部の扇形部と接触したままにするために、最も上方の構成部品との垂直な整合を維持しながら、半径方向にオフセットさせる。
【００１３】
雄型ダイを傾むける場合には、本発明による方法では、雄型ダイを、さらに、最も上方の構成部品の方向に導くらせんラインで移動させ、雄型ダイとパンチリベットの内側円錐部との間の接触面を形成する扇形部が、パンチリベットの中心軸線のまわりに走り、従って、パンチリベットの外面を、３６０°の回転ごとに最も上方の構成部品とより厳密に合致させる。雄型ダイによってこのように行われる運動は、パンチリベットの中心軸線のまわりの同心の円形経路の運動と最も上方の構成部品に向う、パンチリベットの中心軸線と平行な直線運動と、の重ね合わせであり、雄型ダイの軸線は、円錐部の外側面上を移動する。
【００１４】
雄型ダイを半径方向にオフセットさせる場合には、扇形部は又、雄型ダイとパンチリベットの内側円錐部との間の接触面を形成し、そして、同じようにパンチリベットの中心軸線のまわりに走り、パンチリベットの外面を押して、最も上方の構成部品とインターロッキング嵌めさせる。雄型ダイによってこのように行われた運動は、パンチリベットの中心軸線のまわりの同心の円形経路の運動と、最も上方の構成部品に向うパンチリベットの中心軸線と平行な直線運動と、の重ね合わせであり、雄型ダイの軸線は、シリンダーの外側面上を移動する。
【００１５】
本発明による方法のさらなる実施形態では、雄型ダイを又、垂直（パンチリベットの中心軸線）から傾け、かくして、雄型ダイは、パンチリベットの内側円錐部との接触面として扇形部を形成し、該扇形部は、同じ様にパンチリベットの中心軸線のまわりを走り、パンチリベットの外面を押して、上方の構成部品とインターロッキング嵌めさせる。雄型ダイによって行われる運動は、パンチリベットの中心軸線のまわりに同心の経路を描き、雄型ダイの軸線は、ローゼットの形状に実質的に相当し、そして、パンチリベットの中心軸線のまわりに同心に設計される内サイクロイド経路を描く。
【００１６】
本発明による方法では、アートの状態と比較して何倍も大きい、パンチリベットと構成部品との間の圧力が達成され、従って、インターロッキング嵌めの押圧が、リベット締め接合部に起こり、パンチリベットの必然的な打ち込み工程の後でも、パンチリベットの外側面と構成部品の上側との間に環状ギャップを形成することがない。
【００１７】
雄型ダイのらせん運動は、雄型ダイの駆動領域の対応する関節装置又は伝動装置によって達成される。
本発明の実施形態を図に示す。
【００１８】
図１ａは、パンチリベット１を示し、そのリベットシャフト２は、連続円筒形管として設計されている。リベットシャフト２は、その２つの端に、内側円錐部３、４を有し、該内側円錐部３、４は、それぞれ、リベットシャフト２を内側面を外方に広げ、且つ、円筒形状に延びる外側面５への移行部に刃６又は７を形成する。従って、パンチリベット１は、実質的にその内側面８及び外側面５の領域に連続円筒形状を有し、その形状は、軸線方向に対称的に２つの刃６及び７で終わる。
【００１９】
図２では、パンチリベット１は、工具で、ガイドブッシュ１２に保持され、より詳細には、パンチリベット１の後に雄型ダイ１１が置かれている。雄型ダイ１１も、ガイドブッシュ１２で案内される。リベット締めすべき板形の構成部品１３及び１４は、要素１１及び１２を有するこの工具と向かい合って保持され、そして、従来の保持機構によって固定される。構成部品１３及び１４が、以下で説明するパンチ及びリベット締め工程の間載る雌型ダイ１５が、パンチリベットから遠い側に配置される。
【００２０】
図３に示した次の作動の段階では、雄型ダイ１１は、雌型ダイ１５に対する工程中、構成部品１４の上に載っている構成部品１３に向けて、パンチリベット１がガイドブッシュ１２で案内されて、パンチリベット１を押す。図示した矢印による雄型ダイ１１の前方移動で、パンチリベット１は、今、図４に示すように、構成部品１３に打ち込まれ、ガイドブッシュ１２は工程中パンチリベットを案内する。雄型ダイ１１によってパンチリベット１に加えられるこの圧力は伝えられ、雄型ダイ１１はパンチリベット１に面する側が、パンチリベットに嵌る円錐形部分１６で終わり、その円錐形部分はパンチリベット１の円錐形内側面３にインターロッキング嵌めして載る。工程中、パンチリベット１は、その刃６で構成部品１３に侵入し、それによって、構成部品１３は、雌型ダイ１５に向う方向に変形し、且つ、雌型ダイ１５の前で構成部品１４を押す。この作業は、パンチリベット１に面する側の、雄型ダイ１５の形状によって成し遂げられ、雄型ダイ１５は、雄型ダイ１１と同じように、円錐形部分１７で終わっている。雌型ダイ１５は、円錐形部分１７に加え、円錐形部分１７を取り囲む有形ポケット１８を有し、構成部品１４の材料が、パンチリベット１が押し込まれたときに、この有形成形ポケット１８で成形される。この成形工程が完了するとすぐに、図５に示すように、ガイドブッシュ１２は、少なくとも、パンチリベット１の刃７がブッシュ縁部の内幅を越えて露出するまで引き上げられる。
【００２１】
このステップから続いて、雄型ダイ１１は、ガイドブッシュ１２と一緒にこの瞬間までパンチリベット１及び雄型ダイ１１によって形成され、中心軸線に関して角度αで回動し、扇形状の平面領域が、パンチリベット１の内側円錐面３と雄型ダイ１１の円錐形部分１６との間の接触面として生ずる。工程中に形成されるこの角度α及び接触面を維持しながら、雄型ダイ１１は、今、円錐形部分１６と内側円錐部３との間の接触面が、パンチリベット１の中心軸線を中心に走るように、パンチリベット１の中心軸線を中心に回転する。
【００２２】
接触面としての扇形状平面領域の形成が、雄型ダイ全体の軸線方向変位の結果起こる本発明による実施形態では、接触面は、同様に移動される。
【００２３】
前方移動スピンドル（図示せず）の直線運動が、この回転方向の運動に重ねられ、その結果、雄型ダイ１１は、構成部品１３に向う方向にらせん運動を描き、パンチリベット１の外側面５、即ち接触面が、絶え間なく、即ち雄型ダイのすべての揺動回転で広がり、そして、最後には押され、構成部品１３の上側でより強力に、さらに広げられ、ついには、多数の回転の後、インターロッキング嵌めでの連結が作られる。このリベット締め工程に続き、雄型ダイ１１は引き上げられ、リベット締め工程を終了する。
【００２４】
図７は、本発明による工程によって作られたリベット締め接合部を示し、図７ａは、図７の拡大詳細図を示し、この図で、パンチリベットの外側面５と構成部品１３の間のインターロッキング嵌めでの連結が、パンチリベット１の打ち込み後でも残る、ことが明瞭に分かる。
【００２５】
図８は、雄型ダイを、内サイクロイド経路に移動させる、本発明による方法の他の好ましい実施形態を示す。内サイクロイド経路の移動は、図示しない装置によってつくられる。内サイクロイドにおける雄型ダイの移動中、扇形部が、雄型ダイとパンチリベットの内側円錐部との間の接触面として形成される。パンチリベットの変形が、接触面に起こる。内サイクロイド経路の運動の間、雄型ダイは、パンチリベットの中心軸線と一致する内サイクロイドの中心を通る、”ロゼットリーフ”の各経路にならって、回転する。最も上方の構成部品に向う雄型ダイの直線運動（パンチリベットの中心軸線と平行な矢印方向）が、この内サイクロイド移動に重ねられ、従って、全体の運動は、”揺動運動”として進む。図８は、４つのループのロゼットで構成される内サイクロイド経路を示す。本発明によれば、内サイクロイドの移動の曲率半径は、運動の間絶えず変化し、曲率半径がその最も小さくなるときの各ロゼットループの頂では、パンチリベットに関する雄型ダイの変形力は少なくとも局部的な最大を達成する。この局部的に増大した変形力により、本発明による特に耐久性のあるリベット締め接合部がつくられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続管状設計のパンチリベットを断面で示す図（図１ａ）及び、斜視図で示す図（図１ｂ）である。
【図２】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図３】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図４】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図５】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図６】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図７】パンチリベットを使用する本発明によるリベット締め接合部の個々の工程段階を示す。
【図８】雄型ダイの運動が内サイクロイド経路を描く、本発明による方法視の斜視図を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004504157.tif 000012
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2004504157.tif 000014
2004504157.tif 000015
2004504157.tif 000016
2004504157.tif 000017
2004504157.tif 000018
2004504157.tif 000019
【国際調査報告】
2004504157.tif 000020
2004504157.tif 000021