JPH05503565A - 材料の組立方法及びこの方法を実施するリベット機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 材料の組立方法及びこの方法を実施するリベット機構本発明は、軟質又は脆い材 料、特に繊維補強の積層合成材料（多くの場合「複合材料」と称される）にも、 又硬質材料、特に軽合金の組立によく応用可能の材料の組立方法に関する。本発 明はこの方法を実施するのに役立つリベット機構に拡張されるものである。

２つの部片、即ちステム及び頭部を有する主軸及びこの主軸のステムを収容し、 その頭部によって材料の側部の事後形成される固定頭部を構成するように変形さ れる受け金によって実質的に構成されているリベット機構は公知である。例えば 、この型式の機構を記載している仏国特許第２．３０６．３６１号が参照される ９しかし、この型式の公知の機構は軟質又は脆い材料には通用出来ない、実際上 、リベット加工の際に受け金がその端部に大なる半径方向の膨張作用を受け（事 後形成される頭部を作る為に）、事後形成される前記頭部の下方に位置する範囲 でこの型式の材料を著しく損傷させ、又積層及び繊維の剥離の危険を伴う恐れが あった。更に、組立られる材料が何であっても、事後形成される頭部によって生 じる固定支持部は大体長手方向を与え、減少された寸法になされて、固定耐力は 大きくないのである。

本発明は脆い材料の場合でも損傷を生じる危険を伴わずに総ての材料に対して利 用出来、卓越した固定耐力（剪断、引張、疲労耐力）を生しさせる新規なリベッ ト方法を提供するものである。

本発明の他の目的は、良好な段違い部（ｄ６ｓａｆｆｌｅｕｒｅｍｅｎｔ）を有 し、平頭／平頭（ｆｒａｉｓａ／ｆｒａｉｓ６）の組立体の製造をリベット機構 の平坦化（ａｒａｓａｇｅ）を行わずに可能になすことである。

その為に、本発明によって企図される組立方法は、一方ではステム及び頭部を有 する主軸及び他方ではこの主軸のステムを収容するのに適し、主軸の頭部によっ て変形されて組立られる材料の側部の事後形成される頭部を構成するようになす 円筒端部を有する受け金を含んでいるが、本発明によって、この方法は、 ・組立られる材料内に前記材料の少なくとも１つの側部に皿孔を有する孔を作り 、 ・円筒端部が結合区域によって受け金の自由端部に向って伸長された折曲げ拡開 区域を形成する円周方向断層の外面上に設けられるような受け金を使用し、その 際前記円周方向断層が前記受は金に沿って配置されて、この受け金が前記孔内に 挿入された時に前記孔の皿孔の起点から解放されるようになし、・頭部がステム の方向に減少する直径の基面を設けられて、前記受は金の円筒端部を変形させ、 前記折曲げ拡開区域の位置で拡げられるようになす主軸を使用し、・前記受は金 を前記孔内に挿入して、円周方向断層を設けられたこれの円筒端部が前記皿孔の 側部に位置し、前記折曲げ拡開区域が前記皿孔の起点位置に伸長するようになし 、・前記受は金を前記皿孔の反対側で前記受は金に５接するように配置された中 空ピストンによって前記孔内に保持し、・円周方向断層を設けられた前記受は金 の円筒端部によって前記主軸を前記受は金内に挿入して突出させ、・携帯用子鉄 床によって前記主軸の頭部に押圧力を与え、前記頭部が前記受は金の円筒端部を 変形させるようになし、その際前記受は金の端部の遠心的な折曲げ拡開作用を保 証して、前記頭部の基面が少なくとも一部分前記受は金の、前記皿孔の内部に対 して前記材料が接触する結合面を与え、・前記主軸を前記受は金内に接合固定す る、ことより成っている。

このようにして、リベット加工の際に、円周方向断層が皿孔の起点を総ての外力 から保護し、固定頭部が受け金の折曲げ拡開作用によって受け金の折曲げ拡開区 域の位置に形成され（仏国特許第２．３０６．３６１号に記載されている機構の 場合のように膨張によるのではなく）、これが事後形成される頭部の下方の材料 の損傷を回避させ、材料に対して完全に適応される大きい寸法の支持面を生じさ せるのである。前述の断層は受け金の周囲に設けられる円周方向溝によって有利 に形成されるのである。

この断層は又掩体（！ｐａｕｌｅ■ｅｎ　ｔ）によっても構成出来る。

受は金の長さは、折曲げ拡開作用の後で、これの自由端部が大体孔の皿孔の外縁 部と同平面になるようになされることが出来、このようにして平坦化（ａｒａｓ ａｇｅ）を行わないで事後形成される頭部の側部の良好な段違い部（ｄ４ｓａｆ ｆｌｅｕｒｅ＠ｅｒ＋ｔ）を得ることが出来るのである（この作業は生じる恐れ のある組立体の脆弱性の為に甚だ危険である）。

本発明の方法は特に平頭／平頭（ｆｒａｊ＝）ｆｒａｊｓ６）　＆Ｉ立体を得る 為に良好に応用されることが出来、この場合リベット加工の際に材料内に（事後 形成される頭部に対する皿孔とは反対の）作られる対応する皿孔内に配置される 予備形成された頭部を有する受け金を使用するのである。平坦化を行わないで、 予備形成された頭部の側部の良好な段違い部を、主軸が予備形成された頭部を貫 通することを予見し、又接合固定の際に貫通する部分に流れを与えて前記予備形 成された頭部の中空部内に拡げられるようにして得ることが出来るが、その為に 小さい皿孔を設けることが出来るのである。

その地組立体の疲労耐力を増大させる為に本発明の方法は、ステムが受け金の内 径よりも大きい外径を有し、主軸を挿入する際に受け金の膨張を生じさせ、又受 は金及び組立られる材料の間に半径方向の押圧力を生じさせるようにして主軸を 使用することが出来る。このような膨張は受け金及び材料の間に半径方向の圧縮 拘束力を生じさせ、これが著しく組立体の疲労耐力を改善させるのである。更に 、導電性の材料の場合には、このような膨張は同様に電気的連続性を改善するの である。注目されることは、使用される受け金が大体孔の内径に対応する外径を 有するのが望ましいことであって、このような膨張は又受は金／材料の界面に対 する固着又は雀り現象の危険を伴わずに主軸の挿入の際に独特に生じるのである 。軽合金の材料の場合には、主軸は約０．１乃至０．４１の範囲の値の膨張を生 じるようになされるのが有利であり、複合材料の場合には、膨張の値は更に減少 され、大体０．０５乃至０．２ｍ−の間に制限され、積層の剥離の危険を回避す るようになされるのである。

本発明は上述の方法を実施するのを可能になすリベット機構に拡張される。ステ ム及び頭部を有する主軸及びこの主軸を受入れるようになされた受け金を含むこ の型式の機構は、・前記受は金が外面に円周方向断層、特に結合区域によって自 由端部に向って伸長する折曲げ拡開区域を形成する溝を設けられた円筒端部を有 し、 ・前記主軸が、前記受は金の円筒端部を変形させ、これを折曲げ拡開区域の位置 で折曲げ拡開作用を与えるようになすステムの方向に減少する直径の基面を設け られた頭部を有する、ことを特徴とする。

本発明は上述にて全般的な形態について説明されたが、他の特徴、目的及び利点 は、制限を行わない例として本発明によるリベット機構の実施態様及び組立方法 の実施態様を示す添付図面を参照した以下の説明によって明らかになるが、以下 の説明と一体的な部分をなすこれらの凹面に於て、−第１図及び第２図は夫々企 図されるりヘット機構を構成する受け金及び主軸の拡大尺度の軸線方向断面図で あり、゛−第３図乃至第８図は断面図にて前記機構によって材料を組立る方法を 示す図面であり、 一第９図は得られた組立体の断面図である。

例として第１図及び第２図に示されたリベット機構は材料の変形特性を良好にす る為に特にチタン（Ｔ２Ｏ）によって製造されることの出来る受け金１及び良好 な機械的特性を得るために特に不銹鋼によって製造されることの出来る主軸２（ 第２図）によって構成されている。更に、これらの材料は組立られる多数の材料 （軽合金、複合材料等〕に対して完全に調和するものである。

この受け金１は一方に於て予備形成された例えば１００°程度の円錐角度αの円 錐台の形状の平頭頭部３を含み、他方では外径Ｄｄの円筒形の管状ステム４を含 んでいて、このステムの頭部３とは反対の端部は溝５によって構成された円周方 向断層部を設けられている。この受け金の中空芯部６は長さの大部分にわたる円 筒形（直径Ｄａ）の形状で、頭部３の位置にある小さい皿孔６ａ及び反対側の管 状端部にある円錐台の形状の円筒端部６ｂを有する内径部を有し、この円筒端部 の円錐角度βは例えば１５°程度である。この円筒端部は溝５の位置まで伸長し 、前記溝の起点の近辺で更に薄い厚さＺｍの区域を境界するようになっていて、 受は金の厚さはこの区域から溝の中心に向って次第に増大し、このようにして区 域Ｚｍから溝の中心に向って伸長する受け金の漸進的な折曲げ拡開区域を形成し ている。

図示された望ましい実施ｎ様に於ては、溝の底部５ａは軸線が受け金の軸線に合 致する円筒形であって、側面５ｂ及び５ｃが円錐形の形状になされて、側面５ｂ が更に小さい（４０°程度の）円錐角度Ｔを有し、受は金の端部にある円筒面７ に接合されている０円錐形の側面５ｂ及び円筒形の延長部７は一部分又は全体が リベット加工の際に組立られる材料に接触するようになされる結合面を形成して いる。この円筒形の結合面７及び円錐形の円筒端部６ｂは丸められた部分によっ て受け金の端面４ａに接合されている。

その他リベット加工の際に受け金１内に侵入するようになされた主軸２は直径Ｄ ｍの直線的円筒形のステム８及び基面９ａを有する頭部９及び円筒形の短い円筒 面９ｂを含んでいる。

ステム８の直径Ｄｍは受け金１の内径Ｄａよりも大きく、リベット加工の際に受 け金を膨張させるようになっている。これらの直径の差は応用面に関係し、アル ミニウム軽合金の材料の組立の為には０．１ｍｍ乃至０．４ｍｍの間の範囲で、 複合材料の組立の為には０．０５ｍ５＋乃至０．２ｍｍの間の範囲である。

基面９ａは例として１３５°程度の円錐角度δの円錐形の形状を有し、この基面 ば丸み部９ｂによってステムに接合され、この丸み部がリベット加工の際に受け 金の円筒端部の漸進的な折曲げ拡がりを保証するようになっている。

主軸のステムの長さは、前記ステムが受け金に挿入された終端位置でその皿孔６ ａの起点から突出するように調節され、この突出量は、材料が接合固定される際 にクリープによって受け金の皿孔６ａ内に位置出来るように充分に小さくなされ るのである０例として０．５乃至１ｍ＋ｗ程度の突出量が形成された頭部の側部 の良好な突出部（ｄ！ｓａｆｆｌｅｕｒｅｍｅｎｔ）を得るのを可能になす良好 な結果を与えのである。

第３図乃至第８図は上述のりヘット機構による材料の組立方法を示している。

これらの材料は例えば繊維補強の積層合成材料の板状体１゜及び１１　（第３図 ）によって構成されることが出来る。これらの板状体は通常の方法で側面緊締装 置（ｓｅｒｒｅ−ｆｌａｎｃｓ）　１２によって挟持され、夫々の側面に円錐角 度ηが例として１００°程度であるような２つの同じ皿孔１４及び１５を形成す る皿孔を有する円筒孔１３を穿孔されるのである。この孔の内径Ｄｔは受け金１ の外径Ｄｄに対応（遊隙０．０５ｍｍ以下）するようになされるのである。

受は金の円筒端部が０．５乃至０．１５＊ｓｅ程度の長さだけ材料から突出して 、受は金の自由端部が大体折曲げ拡がり作用の終端時に皿孔１５の外縁部と同一 面になるように調節された、組立られる材料の厚さよりも大きい長さの受け金１ を使用するのである。

受は金１を材料の孔内に、予備形成された頭部３が孔（第４図）の対応する皿孔 内に位置するまで挿入する。この状態で、受は金の周囲の溝５が皿孔１５の起点 の位置で伸長するように受け金玉に作られるのである。

受は金１は、第４図に示されているように予備形成された頭部３の前面に当接す るように配置される中空ピストン１６によってこの位置に保持される。

この時に主軸が受け金の予備形成された頭部とは反対の側部に与えられ、この側 部内に導入されるのである（第５図）。複合材料の場合、選択される主軸は受け 金の小さい膨張（０，０５ｍｍ乃至０．２ｍ＋ｓの間の）を規定するステムを有 するようになされるのである。

主軸は携帯馬子鉄床１７（直線的ピストン）によって受け金白に挿入され、この 挿入が受け金の膨張及び受け金及び複合材料の間の界面に対する圧縮拘束力の発 生を保証するのである。

注目されることは、このような拘束力が厳密に半径方向であって、前述の膨張値 を考慮して材料に何等の損傷をも生じさせないで、挿入の最後に、主軸の頭部が 受け金に接触して、その円筒端部の変形を生しさせ、前記頭部の基面９ａがこの 端部に遠心的な折曲げ拡開部の形成を保証するのであるが、この折曲げ拡開部は 円周方向溝５によって形成される薄い厚さの区域内で始まり、次第にこの溝に沿 って伸長することである。注目されることは、複合材料はこの折曲げ拡開作用の 間に特に皿孔１５及び受け金と接触しないで保持される起点位置に於て応力を生 じないことである。

主軸は皿孔１５の内部の、組立られる材料に接触している受け金の結合面に達す るまで受け金内に挿入されるのである（第７図）、複合材料の場合には、この拡 開作用は受け金及び材料の間に種やかな押圧力が生じて材料に損傷を与えないよ うになし、この場合、円筒形の結合面７のみが材料に接触するのである。金属、 特に軽合金の場合には、この押圧力は更に大きくなすことが出来、円錐形の結合 面５ｂ（溝５の側面）の一部分又は全体が組立られる材料に当接するようになさ れる。

主軸は次いでパンチ１８によって受け金内に嵌合され、このパンチが主軸のステ ムの突出した部分を押潰して受け金の小さい皿孔６ａに向うこの部分の材料のク リープを生しさせる（第８図）のである。

本発明の方法は、平坦化作業の必要を伴わずに２つの側部の良好な同平面部を有 利に生しさせて第９図に概略的に示されたような組立体を生しさせる。この組立 体は不銹鋼の主軸を有する為に受け金の内部の圧縮力に対する卓越した機械的性 能（軽合金の充実したりヘントの剪断耐力に比較して３０乃至６０％優れた剪断 耐力、約１０乃至１５％優れた牽引力及び張力（ｔｅｎｓｉｏｎ　１ｎ−ｓｔａ ｌｌａｅ）に対する耐力、疲労に対する卓越した耐力）を与えることが出来る。

組立体の断面の顕微鏡試験は複合材料の板状体がリベット加工によって損傷を受 けなかったことを確認した。

要約書 材料の組立方法及びこの方法を実施するりベント機構本発明は、主軸（２）及び 受け金（１）を含む型式のりヘット機構による材料の組立方法に関する。主軸（ ２）が受け金の円筒端部を変形させてこれを折曲げ拡開区域の位置で折曲げ拡開 を行うようになす頭部（９）を存するのに対して、この受け金（１）は折曲げ拡 開区域を形成する為の円周方向断層、特に溝（５）を外面に設けられている。リ ヘノト加工の際に、受は金の円周方向断層が材料の皿孔の起点を総て応力を受け ないように保護し、この受け金の折曲げ拡開作用が材料に対して完全に与えられ る大きい寸法の支持部を生しさせるのを可能になすのである。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年７月２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一方に於て、ステム（８）及び頭部（９）を有する主軸（２）及び他方に於 て、前記主軸のステムを収容するようになされて組立られる材料の一方の側部の 事後形成される頭部を構成するように前記主軸の頭部により変形されるようにな された円筒端部を有する受け金（１）を含む型式のリベット機構による材料の組 立方法に於て、前記組立方法が、組立られる材料内に前記材料の少なくとも一方 の側部上に皿孔（１５）を有する孔（１３）を形成し、前記円筒端部が結合区域 （５ｂ、７）によって前記受け金の自由端部に伸長する折曲げ拡開区域を形成す る円周方向断層（５）の外面上に設けられるようになす為に前記受け金（１）を 使用して、前記円周方向断層が前記受け金に沿って配置されて、この受け金が前 記孔内に内に挿入された時に前記孔の皿孔（１５）の起点から解放されるように なし、前記頭部（９）が前記ステムの方向に減少する直径の基面（９ａ）を設け られ、前記受け金の前記円筒端部を変形させてこれを折曲げ拡開区域の位置で拡 げるようになし、前記受け金（１）を前記孔（１３）内に挿入し、前記円周方向 断層（５）を設けられたその円筒端部が前記皿孔（１５）の側部に位置するよう になし、前記折曲げ拡開区域が前記皿孔の起点の位置で伸長するようになし、 前記受け金（１）を前記皿孔（１５）とは反対側の側部で前記受け金に当接する ように配置された中空ピストン（１６）によって前記孔（１３）内に保持し、 前記主軸（２）を前記円周方向断層（５）を設けられた前記受け金の円筒端部に よってこの受け金（１）内に挿入して盛合させ、 携帯用子鉄床（１７）により前記主軸の頭部に押圧力を与えて、前記頭部が前記 受け金の円筒端部を変形させ、前記頭部の基面（９ａ）が前記受け金の端部の遠 心的な折曲げ拡開作用を保証し、少なくとも一部分前記受け金の結合面を前皿孔 （１５）の内部で携帯用子鉄床材料に接触させ、・前記主軸（２）を前記受け金 （１）内に嵌合させる、ことより成っていることを特徴とする祖立方法。 ２．前記頭部（９）が丸み部（９ｂ）によって前記ステムに接合される円錐形の 形状の基面（９ａ）を設けられている主軸を使用し、前記基面の円錐角度（δ） が前記子しの皿孔の円錐管状よりも大きくなされていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載された組立方法。 ３．前記管状端部が前記折曲げ拡開区域（５）の位置まで伸長する円錐形の形状 の円錐台（６ｂ）を設けられた中空芯部（６）を有する受け金を使用することを 特徴とする請求の範囲第１項又は第２項の何れか１項に記載された組立方法。 ４．少なくとも一部分円筒形の結合区域（７）を有する受け金を使用することを 特徴とする請求の範囲第１項、第２項又は第３項の何れか１項に記載された組立 方法。 ５．前記断層が円周方向溝（５）によって形成されるようになされている受け金 （１）を使用することを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４ 項の何れか１項に記載された組立方法。 ６．前記円周方向溝（５）の端部側面によって構成された少なくとも一部分円錐 形の形状（５ｂ）の結合区域を有する受け金を使用することを特徴とする請求の 範囲第５項に記載された組立方法。 ７．請求の範囲第２項及び第３項に記載された組立方法に於て、 ・前記材料内に孔（１３）を形成し、その際皿孔（１５）が１００°程度の円錐 角度（η〕を有するようになし、中空芯部（６）が１５°程度の円錐角度（β） の円錐台（６ｂ）を有するようになされた受け金を使用し、頭部（９）が１３５ °程度の円錐角度（δ）の基面（９ａ）を有するようになされた主軸を使用する 、ことを特徴とする組立方法。 ８．・大体前記孔の内径（Ｄｔ）に対応する円筒形の外径（Ｄｄ）の受け金（１ ）を使用し、 ・前記ステム（８）が前記主軸を挿入する時に前記受け金の膨張及びこの受け金 及び組立られる材料の間に半径方向の押圧力を生じさせるように前記受け金の内 径（Ｄａ）よりも大きい外径（Ｄｍ）を有する主軸を使用する、ことを特徴とす る前掲請求の範囲の何れか１項に記載された組立方法。 ９．前記管状端部の自由端部が折曲げ拡開加工の終端時に前記皿孔（１５）の外 縁部と大体同一面になるような長さだけ前記円筒端部が組立られる材料から突出 するように調節された長さの受け金（１）を使用することを特徴とする前掲請求 の範囲の何れか１項に記載された組立方法。 １０．・前記材料内に、一方の側部に前記皿孔（１５）を有し、他方の側部に予 備形成された頭部を挿入する為の同様の皿孔（１４）を有する孔（１３）を形成 し、・対応する前記皿孔（１４）内に配置されるようになされた形状の予備形成 された頭部（３）を有する受け金（１）を使用する、 ことを特徴とする前掲請求の範囲の何れか１項にら記載された組立方法。 １１．・前記予備形成された頭部（３）が前記中空芯部の廻りの前面上に小さい 皿孔（６ａ）を有するようになされた受け金（１）を使用し、 ・挿入の後で前記受け金の前記小さい皿孔（６ａ）の起点から突出するように調 節された長さの主軸（２）を使用し、前記主軸（２）を前記受け金（１）内に嵌 合させてパンチ（１８）によって前記主軸の突出した部分（８ａ）を押潰して前 記受け金の前記小さい皿孔内にこの部分を流し入れるようになす、 ことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載された組立方法。 １２．請求の範囲第１項乃至第１１項の何れか１項に記載された組立方法を実施 するのを可能になすリベット機構に於て、一方ではステム（８）及び頭部（９） を有する主軸（２）を含み、他方では前記主軸のステムを収容するようになされ 、前記主軸の頭部によって変形されるようになされた受け金（１）を含んでいて 、前記リベット機構が、 ・前記受け金（１）がその外面に断層区域（５ｂ、７）によって自由端部に向っ て伸長する折曲げ拡開区域を形成する円周方向断層（５）を設けられた円筒端部 を有し、前記主軸が前記ステムの方向に減少する直径の、前記受け金の円筒端部 を変形させて前記折曲げ拡開区域の位置にてこれを折曲げて拡開させるようにな す基面（９ａ）を設けられている、 ことを特徴とするリベット機構。 １３．・前記主軸（９）の頭部が丸み部（９ｂ）によって前記ステムに接合され る円錐形の形状の基面（９ａ）を有し、・前記受け金の円筒端部が、前記折曲げ 拡開区域の位置まで伸長する円錐台（６ｂ）を設けられた中空芯部（６）を有し 、前記円錐台の円錐角度（β）が前記主軸の頭部の前記基面（９ａ）の円錐角度 よりも小さくなされていて、前記受け金の結合区域（５ｂ、７）が少なくとも一 部分円筒形及び／又は円錐台形になされている、ことを特徴とする請求の範囲第 １２項に記載されたリベット機構。 １４．・前記主軸が、前記基面（９ａ）が１３５°程度の円錐角度（δ）を有す るようになされた頭部（９）を有し、・前記受け金が、前記円錐台（６ｂ）が１ ５°程度の円錐角度（β）を有する中空芯部（６）を有する、ことを特徴とする 請求の範囲第１３項に記載されたリベット機構。 １５．前記受け金の断層が円周方向溝（５）によって構成されていることを特徴 とする請求の範囲第１２項、第１３項又は第１４項の何れか１項に記載されたリ ベット機構。 １６．前記主軸の外径（Ｄｍ）が０．０５ｍｍ乃至０．３ｍｍの間の値だけ前記 受け金の内径（Ｄａ）を超過するように調節されていることを特徴とする請求の 範囲第１２項、第１３項、第１４項又は第１５項の何れか１項に記載されたリベ ット機構。 １７．前記受け金（１）が前記円筒端部の反対側に予備形成された頭部を有する ようになされている請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、第１５項又は第 １６項の何れか１項に記載されたリベット機構。 １８．前記主軸（２）が前記受け金内に挿入された後でこの受け金の予備形成さ れた頭部（９ａ）から突出するように調節された長さを有し、 ・前記受け金（１）がその中空芯部の廻りの前面に小さい皿孔（６ａ）を有する 予備形成された頭部（３）を有する、ようになされている請求の範囲第１７項に 記載されたリベット機構。 １９．前記主軸（２）が不銹鋼によって作られ、前記受け金（１）がチタンによ って作られている請求の範囲第１２項乃至第１８項の何れか１項に記載されたリ ベット機構。