JP7732476B2 - 締結構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、締結構造体の製造方法に関する。

下記特許文献１には、互いに重ね合わせられた一対の被接合板材をセルフピアスリベットで接合（締結）する技術が開示されている。この先行技術について簡単に説明すると、セルフピアスリベットは、中空状の脚部で一対の被接合板材に穴をあけて一対の被接合板材を接合するものとされる。

特開２０１０－１８８３８３号公報

ところで、このような技術では、セルフピアスリベットの打ち込みに起因した下側板状部材の割れを抑えることが求められる。

本発明は、上記事実を考慮して、セルフピアスリベットの打ち込みに起因した下側板状部材の割れを抑えることが可能な締結構造体の製造方法を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の締結構造体の製造方法は、板状の第一部材と板状の第二部材とをセルフピアスリベットで締結する締結構造体の製造方法であって、前記第一部材には板厚方向一方側に凸とされた凸部を有することによって他の部分よりも板厚が厚く設定された厚肉部が形成されており、前記第一部材の前記厚肉部を含む部分に対して前記第一部材の板厚方向他方側から前記第二部材の少なくとも一部を重ね合わせ、前記厚肉部と前記第二部材とが重なる部分である締結用重なり部に対して前記第二部材側から前記セルフピアスリベットを打ち込んで前記第一部材と前記第二部材とを締結させ、前記第一部材を前記セルフピアスリベットの打ち込み側とは反対側から支持する支持部材には、前記セルフピアスリベットの打ち込み方向に凹んでかつ当該打ち込み方向に見て環状に形成されると共に前記厚肉部が前記セルフピアスリベットの打ち込みによって変形した際に当該変形した部分と接触する厚肉対応凹部と、前記厚肉部における前記凸部の頂面の中央部を支持する厚肉中央支持部と、が形成され、前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む工程の前に、前記厚肉部における前記凸部の頂面の中央部を前記厚肉中央支持部によって支持させた状態にして前記厚肉中央支持部から前記厚肉部を加熱する。

上記構成によれば、第一部材には板厚方向一方側に凸とされた凸部を有することによって他の部分よりも板厚が厚く設定された厚肉部が形成されており、第一部材の厚肉部を含む部分に対して第一部材の板厚方向他方側から第二部材の少なくとも一部を重ね合わせる。次に、厚肉部と第二部材とが重なる部分である締結用重なり部に対して第二部材側からセルフピアスリベットを打ち込んで第一部材と第二部材とを締結させる。このため、セルフピアスリベットが第一部材及び第二部材に打ち込まれた状態では、厚肉部が存在していなかった対比例と比べ、第一部材においてセルフピアスリベットの先端側を覆う部分の厚みを厚くすることができるので、セルフピアスリベットの打ち込みに起因した第一部材側の割れを抑えることが可能になる。
さらに、第一部材をセルフピアスリベットの打ち込み側とは反対側から支持する支持部材には、セルフピアスリベットの打ち込み方向に凹んでかつ当該打ち込み方向に見て環状に形成されると共に厚肉部がセルフピアスリベットの打ち込みによって変形した際に当該変形した部分と接触する厚肉対応凹部と、厚肉部における凸部の頂面の中央部を支持する厚肉中央支持部と、が形成されており、セルフピアスリベットを締結用重なり部に打ち込む工程の前に、厚肉部における凸部の頂面の中央部を厚肉中央支持部によって支持させた状態にして厚肉中央支持部から厚肉部を加熱する。このため、厚肉部、特に凸部は、常温時と比べて延性が高い状態でセルフピアスリベットが打ち込まれるので、第一部材の割れが抑制される。

請求項２に記載する本発明の締結構造体の製造方法は、請求項１に記載の構成において、前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む際に、前記支持部材から、前記第一部材において前記第二部材と重なる部分を加熱する。

上記構成によれば、セルフピアスリベットを締結用重なり部に打ち込む際に、第一部材において第二部材と重なる部分は、支持部材からの加熱によって温められる。このため、セルフピアスリベットが打ち込まれる際に、第一部材において第二部材と重なる部分は、常温時と比べて延性が高い状態となるので、第一部材の割れが抑制される。また、支持部材から第一部材を加熱するので、第一部材の割れの抑制のための加熱を効率的に行うことが可能になる。

請求項３に記載する本発明の締結構造体の製造方法は、請求項２に記載の構成において、前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む際に前記厚肉対応凹部から前記第一部材を加熱する。

上記構成によれば、セルフピアスリベットを締結用重なり部に打ち込むと、厚肉部が変形し、その変形部分が厚肉対応凹部と接触して加熱される。このため、セルフピアスリベットの打ち込み時には、第一部材のうちセルフピアスリベットの先端よりも下方側の変形部分すなわち割れが生じやすい部分における延性を効果的に高めることができる。よって、第一部材の割れが効果的に抑えられる。

以上説明したように、本発明の締結構造体の製造方法によれば、セルフピアスリベットの打ち込みに起因した第一部材（下側板状部材）の割れを抑えることが可能になる。

一実施形態に係る締結構造体の製造方法に用いられる第一部材、第二部材及びセルフピアスリベットを示す断面図である。 図１のセルフピアスリベットで第一部材及び第二部材を締結した状態を示す断面図である。 一実施形態に係る締結構造体の製造方法に用いられる締結用装置の一例を第一部材、第二部材及びセルフピアスリベットと共に示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る締結構造体の製造方法について図１～図３を用いて説明する。

図１には、本実施形態に係る締結構造体の製造方法に用いられる第一部材１２、第二部材１４及びセルフピアスリベット１６が断面図で示されている。本実施形態に係る締結構造体の製造方法は、板状の第一部材１２と板状の第二部材１４とをセルフピアスリベット１６で締結して図２に示される締結構造体１０を製造する方法である。

図１に示される第一部材１２及び第二部材１４は、いずれも金属製とされる。より具体的に説明すると、第一部材１２は、一例としてアルミダイキャスト製とされ、第二部材１４は、一例として鋼製とされる。第一部材１２及び第二部材１４は、例えば車両用のパネルとされる。第一部材１２には、厚肉部１２Ｂが形成されている。厚肉部１２Ｂは、第一部材１２の板厚方向一方側に凸とされた凸部１２Ｃを有することによって、他の部分としての一般部１２Ａよりも板厚が厚く設定されている。

凸部１２Ｃは、一例として円錐台状に形成されている。また、凸部１２Ｃの突出量は、一例として一般部１２Ａの板厚よりも小さく設定されている。また、凸部１２Ｃの突出方向の先端面である頂面１２Ｔは、一例として、第一部材１２の板厚方向に見て、セルフピアスリベット１６の頭部１６Ａの平面視のサイズと同等（同程度）のサイズに形成されている。

セルフピアスリベット１６は、クロムモリブデン鋼等の特殊鋼からなり、頭部１６Ａと、頭部１６Ａから円筒状に延出された脚部１６Ｂと、を備える。セルフピアスリベット１６は、部材への打ち込み時に脚部１６Ｂの先端側を拡径させる方向に変形させやすくするために、脚部１６Ｂの先端側の内径が先端へ向かって徐々に拡大されている。なお、図１において矢印Ａは、セルフピアスリベット１６を第二部材１４及び第一部材１２に打ち込む方向を示す。

次に、締結構造体１０（図２参照）の製造方法に用いられる締結用装置の一例について図３を参照しながら説明する。

図３に示されるように、締結用装置２０は、第一部材１２をセルフピアスリベット１６の打ち込み側とは反対側から支持する支持部材としてのダイ２２を備えている。ダイ２２は、例えば鋼製とされ、第一部材１２の一般部１２Ａを下方側から支持する一般支持面２２Ａを有する。ダイ２２には、厚肉部１２Ｂがセルフピアスリベット１６の打ち込みによって変形した際に当該変形した部分と接触する厚肉対応凹部２２Ｂが形成されている。厚肉対応凹部２２Ｂは、一般支持面２２Ａに対して凹んでおり、平面視で環状に形成されている。また、ダイ２２には、第一部材１２の厚肉部１２Ｂの中央部を下方側から支持する厚肉中央支持部２２Ｃを有する。

また、ダイ２２には、ヒータ２４が内蔵されており、このヒータ２４は、一例として、厚肉対応凹部２２Ｂ及び厚肉中央支持部２２Ｃに対応する位置に設けられている。なお、ヒータ２４は、図中では模式的に示している。ヒータ２４は、厚肉対応凹部２２Ｂ及び厚肉中央支持部２２Ｃに沿うように配置してもよい。ヒータ２４は、電源（図示省略）に接続されると共に、通電によって温度を上げることが可能になっている。ヒータ２４は、ユーザの操作によって又は自動制御によって通電可能に構成されている。

また、締結用装置２０は、シリンダ２６及びパンチ２８を備えている。シリンダ２６は、円筒状に形成され、セルフピアスリベット１６を挿入可能となっている。また、シリンダ２６は、厚肉対応凹部２２Ｂの外周側に対応するように配置され、ダイ２２に支持された第一部材１２及び第二部材１４をダイ２２側に押し付ける。パンチ２８は、円柱状の部材とされ、図示しない駆動装置によってシリンダ２６内をその軸線方向に移動可能となっており、シリンダ２６内に挿入されたセルフピアスリベット１６を上方側から押圧可能に構成されている。なお、図中では、パンチ２８がセルフピアスリベット１６を押圧する方向を矢印Ｐで示す。

次に、締結用装置２０を用いた締結構造体の製造方法について説明する。

まず、図３に示されるように、ダイ２２の一般支持面２２Ａに第一部材１２の一般部１２Ａを支持させ、ダイ２２の厚肉対応凹部２２Ｂの対向側に第一部材１２の凸部１２Ｃを配置させる。この状態では第一部材１２の凸部１２Ｃにおける頂面１２Ｔの中央部はダイ２２の厚肉中央支持部２２Ｃに支持される。また、第一部材１２の厚肉部１２Ｂを含む部分の上に第二部材１４を重ね合わせる。次に、シリンダ２６の下端面とダイ２２の一般支持面２２Ａとで第一部材１２及び第二部材１４を挟む。

次に、ヒータ２４に通電をしてヒータ２４を発熱させることでダイ２２を加熱させる。なお、ヒータ２４への通電開始のタイミングは、シリンダ２６の下端面とダイ２２の一般支持面２２Ａとで第一部材１２及び第二部材１４を挟む前でもよい。次に、シリンダ２６の内側のセルフピアスリベット１６をパンチ２８で上方側から押す。

これにより、セルフピアスリベット１６が下降し、セルフピアスリベット１６の脚部１６Ｂが第二部材１４を貫通し、セルフピアスリベット１６及び第二部材１４に押圧された第一部材１２が厚肉対応凹部２２Ｂ側へ変形する。その後、第一部材１２の凸部１２Ｃであった部分が厚肉対応凹部２２Ｂに達すると、第一部材１２が厚肉対応凹部２２Ｂに沿って変形し、セルフピアスリベット１６の脚部１６Ｂの先端側が拡径変形しながら第一部材１２に食い込む。その結果、図２に示される締結構造体１０が製造される。

以上についてまとめると、本実施形態の締結構造体の製造方法では、図３に示される第一部材１２の厚肉部１２Ｂを含む部分に対して第一部材１２の上側（板厚方向他方側）から第二部材１４の少なくとも一部を重ね合わせ、厚肉部１２Ｂと第二部材１４とが重なる部分である締結用重なり部３０に対して第二部材１４側からセルフピアスリベット１６を打ち込んで第一部材１２と第二部材１４とを締結させる。このため、図２に示されるようにセルフピアスリベット１６が第一部材１２及び第二部材１４に打ち込まれた状態では、厚肉部１２Ｂ（図３参照）が存在していなかった対比例と比べ、第一部材１２においてセルフピアスリベット１６の脚部１６Ｂの先端側を覆う部分の厚みを厚くすることができるので、セルフピアスリベット１６の打ち込みに起因した第一部材１２側の割れを抑えることが可能になる。

また、本実施形態では、図３に示されるセルフピアスリベット１６を締結用重なり部３０に打ち込む際に、ダイ２２から、第一部材１２において第二部材１４と重なる部分を加熱する。このため、セルフピアスリベット１６が打ち込まれる際には、第一部材１２において第二部材１４と重なる部分は、常温時と比べて延性が高い状態となるので、第一部材１２の割れが抑制される。また、ダイ２２から第一部材１２を加熱するので、第一部材１２の割れの抑制のための加熱を効率的に行うことが可能になる。

加熱に関してより具体的に説明すると、セルフピアスリベット１６を締結用重なり部３０に打ち込む際には、厚肉中央支持部２２Ｃ及び厚肉対応凹部２２Ｂから第一部材１２を加熱する。

ここで、厚肉中央支持部２２Ｃは、セルフピアスリベット１６を締結用重なり部３０に打ち込む工程の前から厚肉部１２Ｂを凸部１２Ｃの頂面１２Ｔ側から加熱している。このため、厚肉部１２Ｂ、特に凸部１２Ｃは、常温時と比べて延性が高い状態でセルフピアスリベット１６が打ち込まれるので、第一部材１２の割れ抑制に寄与することができる。

さらに、セルフピアスリベット１６の打ち込み時における厚肉対応凹部２２Ｂから第一部材１２への加熱によって、第一部材１２のうちセルフピアスリベット１６の脚部１６Ｂの先端よりも下方側の変形部分すなわち割れが生じやすい部分が効果的に温められ、当該部分の延性を効果的に高めることができる。よって、第一部材１２の割れが効果的に抑えられる。

以上説明したように、本実施形態の締結構造体の製造方法によれば、セルフピアスリベット１６の打ち込みに起因した第一部材１２の割れを抑えることが可能になる。

なお、上記実施形態では、ヒータ２４を内蔵するダイ２２から第一部材１２において第二部材１４と重なる部分を加熱しているが、本発明の実施形態ではない参考例として、セルフピアスリベット（１６）を締結用重なり部（３０）に打ち込む工程の前に、例えば、アイロン、加熱用のコテ等を用いて、厚肉部（１２Ｂ）を凸部（１２Ｃ）の頂面（１２Ｔ）側から直接加熱する、という形態も採り得る。このような参考例では、厚肉部（１２Ｂ）、特に凸部（１２Ｃ）は、常温時と比べて延性が高い状態でセルフピアスリベット（１６）が打ち込まれるので、第一部材（１２）の割れが抑制される。また、他の例として、締結用重なり部（３０）を、温風送風機（ドライヤー）からの温風によって、直接又はダイ（２２）を介して間接的に加熱する、という形態も採り得る。なお、締結用重なり部（３０）を温風送風機（ドライヤー）からの温風によって直接加熱するという形態は、本発明の実施形態ではなく参考例である。

また、本発明の実施形態ではない参考例として、第一部材（１２）において第二部材（１４）と重なる部分を加熱することなく、セルフピアスリベット（１６）を締結用重なり部（３０）に打ち込む、という形態も採り得る。

また、上記実施形態の変形例として、上記実施形態の構成に加えてダイ（２２）の一般支持面（２２Ａ）の近傍にヒータ（２４）を設け、ダイ（２２）の一般支持面（２２Ａ）から、第一部材（１２）において第二部材（１４）と重なる部分を加熱して、セルフピアスリベット（１６）を締結用重なり部（３０）に打ち込む、という形態も採り得る。

また、本発明の実施形態ではない参考例として、厚肉中央支持部（２２Ｃ）を備えない支持部材によって第一部材（１２）を支持させてセルフピアスリベット（１６）を締結用重なり部（３０）に打ち込む、という形態も採り得る。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 締結構造体
１２ 第一部材
１２Ａ 一般部（他の部分）
１２Ｂ 厚肉部
１２Ｃ 凸部
１２Ｔ 凸部の頂面
１４ 第二部材
１６ セルフピアスリベット
２２ ダイ（支持部材）
２２Ｂ 厚肉対応凹部
２２Ｃ 厚肉中央支持部
３０ 締結用重なり部

Claims (3)

1. 板状の第一部材と板状の第二部材とをセルフピアスリベットで締結する締結構造体の製造方法であって、
   前記第一部材には板厚方向一方側に凸とされた凸部を有することによって他の部分よりも板厚が厚く設定された厚肉部が形成されており、
   前記第一部材の前記厚肉部を含む部分に対して前記第一部材の板厚方向他方側から前記第二部材の少なくとも一部を重ね合わせ、前記厚肉部と前記第二部材とが重なる部分である締結用重なり部に対して前記第二部材側から前記セルフピアスリベットを打ち込んで前記第一部材と前記第二部材とを締結させ、
   前記第一部材を前記セルフピアスリベットの打ち込み側とは反対側から支持する支持部材には、前記セルフピアスリベットの打ち込み方向に凹んでかつ当該打ち込み方向に見て環状に形成されると共に前記厚肉部が前記セルフピアスリベットの打ち込みによって変形した際に当該変形した部分と接触する厚肉対応凹部と、前記厚肉部における前記凸部の頂面の中央部を支持する厚肉中央支持部と、が形成され、
   前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む工程の前に、前記厚肉部における前記凸部の頂面の中央部を前記厚肉中央支持部によって支持させた状態にして前記厚肉中央支持部から前記厚肉部を加熱する、締結構造体の製造方法。
2. 前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む際に、前記支持部材から、前記第一部材において前記第二部材と重なる部分を加熱する、請求項１に記載の締結構造体の製造方法。
3. 前記セルフピアスリベットを前記締結用重なり部に打ち込む際に前記厚肉対応凹部から前記第一部材を加熱する、請求項２に記載の締結構造体の製造方法。