JPH0633927A - 自己取付け固定要素、その取付け方法及び雌ダイ・アセンブリー - Google Patents

自己取付け固定要素、その取付け方法及び雌ダイ・アセンブリー

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JPH0633927A
JPH0633927A JP4333762A JP33376292A JPH0633927A JP H0633927 A JPH0633927 A JP H0633927A JP 4333762 A JP4333762 A JP 4333762A JP 33376292 A JP33376292 A JP 33376292A JP H0633927 A JPH0633927 A JP H0633927A
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JP4333762A
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Harold A Ladouceur
ハロルド・エイ・ラドゥサー
Rudolf R M Muller
ルドルフ・エル・エム・ミューラー
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Multifastener Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己取付け固定要素をパネルに確実に取付け
る。 【要約】 本体部２２と本体部に一体にかつ実質的に共軸に整合し
て設けられたリベッティング用の環状の胴部２６を含む
自己取付け固定要素２０は、本体部が複数の実質的な平
面４０から成る６角形の外表面を有し、胴部は、本体部
の外径よりも小さな直径を有する実質的に円筒形の外面
を有し、本体部は、胴部の軸５１に実質的に平行に延び
かつ胴部の平面の隣接するもの同志の接続部に形成され
自己取付け固定要素が取付けられるパネル６０に打込ま
れた時にパネル内で自己取付け固定要素が相対的に回転
するのを防止するための複数の軸方向溝４８を有して成
り、取付け装置によってパネルに固定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナット形のファスナー
のような改良された自己取付け固定要素又はセルフ・リ
ベッティング・ファスナー、その取付け方法及びこの取
付けに用いられる雌ダイス・アセンブリーに関する。特
に、本発明は、連続した組立作業中に薄い金属パネル内
に取付けることが出来る自己取付け固定要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業は、例えば、米国特許３，２
９９，５００号及び第３，３１４，１３８号に開示され
ているような、パネルの打抜き開口内にナットを固定す
るために打抜きと同時に固着され得る自己打抜き雌ファ
スナーを利用している。この公知技術のファスナーは、
環状スカート又は胴部を有し、例えば、米国特許第４，
３９８，２３９号及び第４，０１８，２５７号に開示さ
れているように、胴部の自由端がダイス部材の中で半径
方向外側へ変形されてパネルと機械的結合部を形成する
ようになっているセルフ・リベッティング・ナットを包
含する。しかし、これらのような米国特許に開示されて
いるセルフ・リベッティング・ナットは、予め打抜かれ
たパネル開口にパネルを固定するようになっており、２
つの異なった操作を必要とする。これらの米国特許に開
示されているナット・ファスナーの取付け方法は、予め
打抜かれたパネル開口に対してナットを非常に正確に心
決めすることが必要で、取付けに先立ち、ばね付勢され
たピンがパネル開口を通して受けられ、ナットがピン上
で心決めされるようになっている。米国特許第３，９２
６，２３６号は、連続運転中にナット孔を貫通して延
び、ナットを打抜き固定するパンチによってパネルを打
抜く、ナットの取付け方法を開示している。しかし、フ
ァスナーは、打抜きパネル開口を貫通して延びる胴部を
有するリベッティング形のファスナーではない。セルフ
・リベッティング形のファスナーは、例えば、米国特許
第３，８００，４０１号に開示されているように、ねじ
付きプラグを受けるためのクロージャ・フランジ又はタ
グ・リングを取付けるため、容器産業でも用いられてい
る。
【０００３】本発明及び上記の米国特許は、連続運転中
にパネルに、ボルトのような雄要素及びナットのような
雌要素をパネルに永久的に取付けるための方法及び装置
を開示している。本発明の自己取付け固定要素は予めパ
ネルに打抜かれた開口内に取付けることが出来るが、望
ましい取付け方法では、パネルを予め打抜く必要がな
い。しかし、パネルに雌と固定要素を取付けるために、
幾らかの問題があり、特に、雌要素（雌固定要素）の胴
部をパネルの開口を打抜くために使用する場合にそうで
ある。雌固定要素がナット形のファスナーである場合
は、ナット孔はスタッド又はボルトを受けるための次の
取付け操作操作の障害にならないようになっていなけれ
ばならない。取付方法及び取付装置は、自動車産業及び
装置産業におけるような大量生産に適しているようにな
っていることが望ましい。
【０００４】ここで開示されている形式のセルフ・リベ
ッティング・ファスナーは、特に、引出し力（ｐｕｌｌ
−ｏｕｔ）とカム・アウト力（ｃａｍ−ｏｕｔ）に強く
抵抗する。引出し力は、雌ファスナーのねじ孔内にボル
トをねじこみ、取付方向と逆方向へ引くことによってテ
ストされる。多くの応用例において、引出し力は、ボル
トの引張力よりも大きくなっている。カム・アウト力は
片持ち負荷の場合の取付け強さである。しかし、自動車
のシート・トラック及びベルトへの応用のような、ある
応用例の場合は、押し通し強度（ｐｕｓｈ−ｔｈｒｏｕ
ｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）とトルクへの抵抗を増すこと
が必要である。一般に、トルクへの抵抗は、固定要素の
本体に設けた突起やリブによって与えられるが、パネル
にストレスによる亀裂を生じさせることがある。従っ
て、トルク抵抗と押し通し強度を増加させる等は、非常
に強力な固定要素パネル・アセンブリー（ファスナー・
パネル・アセンブリー）を形成する自己取けファスナー
及び取付け方法に必要である。
【発明を解決するための課題】
【０００５】この発明の課題は、パネルへの取付け力が
大きく強化され改善された自己取付けファスナー又は自
己取付け固定要素、その取付け方法及びこれに用いられ
る雌ダイス・アセンブリーを提供することにある。この
パネルとしては、自動車産業及び装置産業において使用
される比較的薄い鋼鉄製のものが適する。本発明の固定
要素乃至はファスナーは、ナット形の雌ファスナーにつ
いて説明されているが、例えば、米国特許第４，５５
５，８３８号に開示されているような雄スタッド形のフ
ァスナーに適用することも出来る。この改善された自己
取付け固定要素と、取付け方法及び取付け装置を用いる
ことによって、改善されたファスナー・パネル・アセン
ブリーが形成される。
【課題を達成するための手段】
【０００６】本発明の自己取付け固定要素（ｓｅｌｆ−
ａｔｔａｃｈｉｎｇ ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｅｌｅｍｅ
ｎｔ）は、本体部と、これに一体に、ほぼ共軸に整合さ
れたリベッティング用の環状胴部とを含む。最も望まし
い実施例では、本体部は、胴部と反対側に設けられた半
径方向のフランジ部を含む。本体部は、複数の軸方向に
延びる溝（軸方向溝）（望ましくは凹状弧形を成すも
の）を含む。以下に述べるように、これらの軸方向溝
は、自己取付け固定要素の取付け方向に延びる。本発明
の最も望ましい実施例において、本体部からこれに隣接
するフランジ部の下側の部分内に半径方向へ連続して延
びる半径方向溝部を有し、本体部とフランジ部が順次パ
ネル内に打込まれて行くにつれて、金属パネルが、ま
ず、本体部内の軸方向の溝部に変形して行き、次いで、
フランジ内の半径方向溝部に変形して行くようになって
いる。自己取付け固定要素の最も望ましい実施例では、
胴部は、複数の平面を有する多角形の外面を含み、線形
の溝は隣り合った平面の接続部に位置している。例え
ば、本体部が６角形の場合、固定要素は６個の軸方向の
溝を含んでよく（尤も、３個の溝で充分であるが）、ま
た、軸方向溝は平面内に設けられても良い。
【０００７】本発明の自己取付け固定要素の取付方法
は、自己取付け固定要素（ｓｅｌｆ−ａｔｔａｃｈｉｎ
ｇ ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を、胴部が
共軸に受けられるように、パネル内に開口を形成するこ
とを含む。最も望ましい実施例では、パネルの開口の内
径は、初めは、環状の胴部の内径より小さくなってい
る。ナット、雌ファスナー等の雌固定要素を取付ける最
も望ましい方法では、パネルの開口は、雌固定要素の孔
を通して打込まれるパンチによって形成される。しか
し、特に、固定要素がスタッド形の雄固定要素（雄ファ
スナー）の場合は、パネルは予め開口を打抜かれていて
もよく、又は、パネルの開口を打抜くために、胴部を使
用してもよい。
【０００８】次いで、胴部の自由端がパネルの開口を介
してパネルに打込まれる。本発明の最も望ましい方法に
おいて、先ず、パネルの開口に隣接するパネルの部分が
固定要素がナットの場合、このナットの本体部を受ける
筒状又は円錐形の部分（以下、「円錐形パネル部分」と
いう）に絞り込まれる。次いで、ナットの本体部が円錐
形パネル部分に打込まれ、同時に、パネルを自己取付け
固定要素であるナットの本体の軸方向溝内へ変形させ
る。上述のように、自己取付け固定要素が半径方向溝部
を有する半径方向フランジ部を含む場合、フランジ部は
パネル内に打込まれ、パネルは半径方向溝内に打込ま
れ、トルク抵抗及び押し通し抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ ｔｏ ｐｕｓｈ−ｔｈｒｏｕｇｈ）が実質的に改善
された非常に確実な固定要素・ナット・アセンブリー
（ファスナー・ナット・アセンブリー）を形成する。例
えば、押し通し強度は、米国特許第４，８３１，６９８
号に開示されている形式のナットの３倍以上であった。
トルク抵抗は、雌ファスナーの螺入されている焼き入れ
されたボルトにトルクが生じなくなる点に至ってもパネ
ルに歪みを生じさせることが無いまでに高められた。
【０００９】本発明の改善された取付け装置は、改善さ
れた雌ダイス部材又はダイ・ボタンを含む。このダイ・
ボタンの最も望ましい実施例は、往復動するパンチを受
ける軸孔と該軸孔を囲繞し全体がダイ・ポスト部材内に
位置する環状キャビティとを含むばね付勢された中央ダ
イ・ポスト部材を含む。この改良された装置により、ダ
イスの破損は実質的に減少し、その結果、改良された固
定要素ナット・アセンブリー（ファスナー・パネル・ア
センブリー）が形成される。
【作用】
【００１０】自己取付け固定要素の多角形の本体部の外
縁に軸方向溝を設け、自己取付け固定要素をパネルへの
打込むにつれて、パネルの開口近傍部分を円錐形に変形
すると共に自己取付け固定要素の胴部を弧状又はＬ字形
に変形してパネルの開口近傍部分を抱え込むと共に、こ
のパネルの部分を軸方向溝内に変形して行くことによっ
て、自己取付け固定要素とパネルとを確実に固定する。
【実施例】
【００１１】図１乃至５は、本発明の自己取付け固定要
素（ｓｅｌｆ−ａｔｔａｃｈｉｎｇｆａｓｔｅｎｉｎｇ
ｅｌｅｍｅｎｔ）の１実施例を示しており、この場合
の自己取付け固定要素は、雌ナット・ファスナー又はナ
ットである。なお、自己取付け固定要素は、単に、固定
要素、セルフ・リベッティング・ファスナー、セルフ・
リベッティング・ナット・ファスナー、セルフ・リベッ
ティング雌固定要素、雌ナット、ナット等と実施態様に
応じて種々に呼ばれることがあるが、図１乃至５の場合
は主としてナット・ファスナーを用いる。このナット・
ファスナー及び方法は、米国特許第４，８３１，６９８
号に開示されたセルフ・リベッティング・ナット・ファ
スナー、取付け方法及び取付け装置の改良と考えること
が出来るものである。この米国特許に開示されたナット
ファスナー・パネル・アセンブリーは商業的成功を収め
て来たものであり、公知技術に対して多くの利点を有し
ているが、応用例の中には、パネル内への固定要素の取
付け力を更に増強しなければならないものがある。より
具体的にいうと、固定要素がシート・メタル・パネル又
は構造要素に永久的に取付けられる、ある応用例では、
ナット・パネル・アセンブリーが非常に大きな力に耐え
なくてはならない。例えば、自動車のシートに応用する
場合は、自動車のシートへの応用の場合、ナット・パネ
ル・アセンブリーが、実質的な影響を受けずに、焼入れ
したＭ８ボルとを破損するトルクに耐えられるようにな
っていることが必要である。このナット・パネル・アセ
ンブリーは、大きな引き出し力、押し通し力及び捩り力
に耐えられるようにもなっていなければならない。自動
車産業では、現在、このような用途には、溶接ナットを
用いている。しかし、溶接ナットの場合は、複雑で大型
の装置を必要とし、溶接が適当に行なわれていることを
確認するために検査をしなくてはならない。本発明の自
己取付け固定要素は、他の形式の自己取付けファスナー
・パネル・アセンブリーでは出来ない、捩り、押出し力
及び引き出し力を含む大きな力にあらゆる面で耐えられ
るようになっている。本発明の自己取付け固定要素の本
実施例は雌ナット・ファスナーであるが、ここに開示さ
れている改良は、上記引用の米国特許に開示されている
スタッド形のファスナーに適用出来るものである。
【００１２】図１乃至５に開示されているナット・ファ
スナー２０は、本体部２２と、この本体部の一端に設け
られた半径方向フランジ部２４と、本体部２２の他端に
設けられた環状胴部２６とを含む。この実施例において
は、環状胴部２６は円筒形乃至は筒形であり、円滑な外
表面２８と円滑な内表面３０とを有する。胴部２６の自
由端３２は、図３に示すように円錐形の内側面取り面３
４と弧状外側面３６とを有する。本体部２２は、環状胴
部２６の円筒形内表面３０と共軸に整合するねじ孔３８
を含む。
【００１３】本発明のナット・ファスナーの最も望まし
い実施例において、本体部２２は複数の平面４０を有す
る多角形のものである。開示されている実施例において
は、本体部２２は６角形であり、６面の平面４０を含
む。しかし、本体部は８角形でも、円筒形でも、又は他
の適当な形状でよい。なお、本発明の固定要素の望まし
い実施例においては、図３に最も良く示されているよう
に、本体部２２の外径（最大の外径をいう）は外表面２
８の外径よりも大きく形成されている。
【００１４】実施例において、半径方向フランジ部２４
は、以下に述べるように、打込み要素を受けるために平
坦になっていると良い打込み面４２と、円筒形外面４４
と、本体部２２に隣接する止め面（ｃｌｉｎｃｈｉｎｇ
ｓｕｒｆａｃｅ）４６とを含む。以下に述べるよう
に、半径方向フランジ２４は、ナット・パネル・アセン
ブリーの中をナット・ファスナーが押し通されるのを防
止するように、このフランジ部が本体２２の外径を越え
て半径方向へ延びていることから、フランジ部の形状は
あまり重要でない。
【００１５】本発明の固定要素であるナット・ファスナ
ー２０は、本体部２２内に複数の軸方向溝４８が形成さ
れている。これらの軸方向溝４８は、取付け方向であ
る、ナット・ファスナー２０の軸心５１に大略平行に延
びている。ここに述べるように、本体部２２が多角形の
場合、図２に示すように、本体部２２内の線形の溝４８
は、互いに隣接している面４０の接続部内に位置してい
ることが望ましい。図１乃至５に開示された６角形の構
造の実施例において、本体部２２は平面４０の接続部に
ある６個の軸方向溝４８を含み、以下に述べるように、
最大のトルク抵抗を与えるようになっている。
【００１６】更に、軸方向溝４８がフランジ部２４の止
め面４６内に半径方向に延びていることにより、トルク
抵抗が実質的に増大することが分かった。最も望ましい
実施例において、溝４８の半径方向部（半径方向溝部）
５０はこれらの溝４８の軸方向部と連続しており、これ
らの両部が、胴部２６に隣接する部分から始まり、フラ
ンジ部２４の外面４４まで延びる連続した溝４８を規定
している。図２に最も良く示すように、軸方向溝４８は
凹状の半円形であり、胴部２６の外表面２８は軸方向溝
４８の底面に対してほぼ接線になっているが、これらか
らは少しずれている。平面４０は溝４８まで延び、比較
的鋭利な縁５２を規定している。
【００１７】図５及び６は、パネル６０内に取付けられ
るナット・ファスナー（自己取付け固定要素）２０を示
す。上述のように、本発明の自己取付け固定要素は、自
動車産業及び装置産業において大量生産で使用される比
較的薄い金属パネルに取付けるのに特に適している。例
えば、ここに開示されている雌ナット・ファスナーは、
約０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）の厚さを有する
比較的薄いパネルから約０．１０インチ（２．５４ｍ
ｍ）又はこれ以上の厚さを有する比較的厚いパネルまで
のものに取付けられる。勿論、雌要素（以下、しばし
ば、雌固定要素を雌要素と略称する）の寸法は、必要と
されるねじの直径、パネルの厚さ及び適用対象によって
決められる。セルフ・リベッティング・ナットのような
雌要素は中炭素鋼製であれば良く、低炭素鋼又は中炭素
鋼製の広範囲の金属パネルに取付けられる。上記の米国
特許及び適応例の開示する所及び取付け方法や取付け装
置も参照される。本発明の方法及び取付け装置は、ここ
に述べる通り、特定の応用例に適するような、前述の方
法及び装置の改良である。
【００１８】図１１及び１２は、雌ダイ・アセンブリー
と、図１乃至５に示された固定要素２０の取付け装置及
び取付け方法の望ましい実施例を示す。図１１に示され
た取付け装置は、パネル６０内に取付けるための固定要
素２０を受ける取付けヘッド７０を含む。取付け装置の
詳細は、上記の米国特許第４，８３１，６９８号に開示
されている。ここに示されているように、取付けヘッド
７０は、往復動プランジャ７４を受ける通路又は孔７３
を有するノーズ部材７２を含む。プランジャ７４の自由
端は、固定要素２０の打込み面４２に対して打込まれ、
胴部２６の自由端をパネル６０内に打込む。この実施例
に開示されているプランジャ７４は、以下に述べるよう
に、パネル６０からスラグ６６を打抜く円筒形の打抜き
端７７を有する打抜きパンチ７６を受ける円筒形孔７５
を含む。
【００１９】取付け装置は、以下に述べるように、パネ
ル６０を保持し、固定要素２０とパネル６０との間に機
械的結合部を形成する雌ダイ・アセンブリー又はダイ・
ボタン７８を含む。ダイ・ボタン（雌ダイ・アセンブリ
ー）７８は、固定要素２０の取付け中にパネル６０を受
ける中央ダイス開口８０であって、ばね付勢された往復
動ダイ・ポスト部材８２を受ける成形孔８１に開口する
ものを有するダイス部材ハウジング７９を含む。開示さ
れた実施例では、ダイ・ポスト部材８２は、従来の螺旋
ばね８３によってばね付勢されているが、弾性ポリマー
を含む任意の適当なばね付勢手段を用いてもよい。ダイ
・ポスト部材８２は、パネル６０から打抜かれたスラグ
６６（図１１を参照）を制御維持するためにばね付勢さ
れていることが望ましい。パネルの孔が予め打抜かれた
いるようなある適応例においては、ダイ・ポスト部材８
２はダイス部材ハウジング７９と一体にしても良い。こ
の往復動ダイ・ポスト部材８２は、それの上昇運動を制
限する円錐形の上側肩部８４と、ばね８３を受けかつダ
イ・ポスト部材８２の下降運動を制限する下側肩部８５
を含む。ボルト止めされるか又はそうでなければダイス
部材ハウジング７９の開放端に固定されるリング部材８
６は、下側肩部８５を受けかつダイ・ポスト部材８２の
下降運動を制限する上端８７を含む。
【００２０】ダイ・ポスト部材８２の上端は、環状凹状
ダイ・キャビティ９１によって囲繞される中央ダイ・ポ
スト９０を含む。ダイ・ポスト９０の自由端は、以下に
述べるように、固定要素２０の胴部２６の内表面を受け
るために環状ダイ・キャビティ９１の上方に位置するの
が望ましく、又、この中央ダイ・ポスト９０の外面は、
円滑で、弧状をなし、凸状であり、環状ダイ・キャビテ
ィ９１の環状凸形面に円滑に接続して行くようにするこ
とが望ましい。
【００２１】米国特許第４，８３１，６９８号及び上述
の米国特許に更に良く説明されているように、本発明の
固定要素及び取付け装置は、それだけではないが、特
に、自動車産業におけるような大量生産に適する。この
ような用途においては、取付けヘッド７０は、ダイ・プ
レスのダイ・シューの一つの中に受けられかつこれに取
付けられており、ダイ・ボタン７８は反対側のダイ・シ
ューに取付けられていれば良い。このプレスは、ブラケ
ットや自動車又は装置のボデーパネルのような構造要素
内にパネル６０を形成するために使用される。ここで
は、ただ図面に即して説明しているだけである。例え
ば、取付けヘッド７０は、上側ダイ・シュー又は下側ダ
イ・シューに取付けても良く、又、上向き又は下向きに
取付けても良い。
【００２２】この実施例のナット・ファスナー（固定要
素）２０を取付ける方法においては、先ず、パンチ７６
は、ナット・ファスナー２０のねじ孔３８を通してパネ
ル６０に打込まれる。パネル６０は、ダイ・キャビティ
９１を囲むダイ・ボタン７８の環状平坦表面９２上に保
持される。パンチ７６の打抜き端７７は、パネル６０に
打込まれ、望ましくは、先ず円錐形のパネル部分６２を
絞り込む（図４も参照）。次いで、円形のスラグ６６が
円筒形の打抜き端７７によって打抜かれ、胴部２６の自
由端が、図１１に示されているように、パネルの開口を
通してパネル６０に打込まれる。スラグ６６は受けら
れ、ダイ・ポスト部材８２内の孔８８及びリング部材８
６の孔８９それぞれを通して排出される。又、胴部２６
の自由端は、図１１に最も良く示されているように、プ
ランジャ７４によって、ダイ・ポスト９０の凸状弧状面
に打込まれると共に、環状凹状ダイ・キャビティ９１内
に半径方向外側へ打込まれる。ナット・ファスナー２０
がプランジャ７４によって下方へ打込まれるにつれて、
中央ダイ・ポスト部材８２は、これの肩部８５がリング
部材８６の肩部である上端８７に係合するまで、ダイス
部材ハウジング７９の成形孔８１内に下方に打込まれ
る。次に、ダイ・ボタン７８が固定され、胴部２６の自
由端３２は環状ダイス・キャビティ９１内に半径方向外
側へ打込まれ、パネル６０の円形縁６４を受けるＵ字形
のチャンネル５４を形成し、図１２及び４に示すよう
に、ナット・ファスナー２０とパネル６０との間に非常
に確実な機械的結合部を構成する。
【００２３】パネル６０内に雌要素乃至は固定要素であ
るナット・ファスナー、ナット又はナット部材２０をこ
のように取付けている間に、上述の通り、金属パネル６
０は軸方向溝４８及び半径方向溝部５０内に永久変形し
て行く。ナット・ファスナー２０の胴部２６が図１１に
示された円錐形のパネル部分に打込まれるにつれて、こ
のパネル部分は同時に軸方向溝４８内に打込まれる。軸
方向溝２８が多角形の本体部２２の互いに隣接する平面
４０の接続部にある場合は、縁５２は本体部２２の外径
にあって、図５に示されているように、パネルの可なり
の部分が溝４８内に打込まれる。各溝が半径方向フラン
ジ部２４の止め面４６内で半径方向に連続している場合
は、フランジ部２４がパネル６０内に打込まれるにつれ
て、金属パネルは、軸方向溝４８から半径方向溝部５０
内へ入り込んで行き、ナット・ファスナー２０とパネル
６０との間に、パネル６０内でナット・ファスナー２０
を回転させるのに抗する確実な結合部を形成する。図４
の右側断面は、ナット・ファスナー２０の軸方向溝４８
及び半径方向溝部５０内でのパネル６０の変形の程度を
示す。
【００２４】図６乃至８は、セルフ・リベッティング雌
固定要素１２０の第２実施例で図１０のナット・パネル
・アセンブリーになるものに用いられるものを示してい
る。図１乃至５の第１実施例と同一又は類似の図６乃至
１０の要素、部品乃至部分には第１実施例の参照番号に
１００を加えた参照番号を用いている。セルフ・リベッ
ティング雌固定要素１２０であるセルフ・リベッティン
グ・ナット・ファスナーは、本体部１２２と、この本体
部に一体にその一端に設けられた半径方向フランジ部１
２４と、本体部１２２の他端に一体に設けられた環状胴
部１２６を含む。この第２実施例では、環状胴部１２６
は、円滑な円筒状の外表面１２８と円滑な円筒状の内表
面１３０とを有する円筒状乃至は筒状のものである。本
実施例における胴部１２６の自由端１３２は、円錐形面
取り面１３４と弧状の絞り面１３６を含む。セルフ・リ
ベッティング雌固定要素１２０は、胴部１２６の内表面
１３０と共軸に整合するねじ孔１３８を更に含む。
【００２５】この実施例において、本体部１２２は６面
の平面１４０を有する６角形のもので、軸方向溝１４８
が、図７に示すように、互いに隣接する平面１４０の接
続部に形成されている。半径方向フランジ１２４は、平
坦な打込み面１４２、円筒形外表面１４４及び止め面１
４６を含む。軸方向溝１４８は本体部１２２からフラン
ジ部１２４の止め面１４６内まで半径方向に連続してお
り、半径方向溝部１５０を規定している。図６乃至８に
示されたセルフ・リベッティング雌固定要素１２０は、
図１乃至３に開示された固定要素２０よりも幾分製造及
び送りの掛け方が容易である。但し、下記に述べるよう
に、図１乃至３に開示されている固定要素は、本発明の
目的であるより確実な取付けを行なうものである。
【００２６】図６乃至８に示されたセルフ・リベッティ
ング雌固定要素１２０は、図１１及び１２に示された取
付け装置内に取付けることが出来る。上述の通り、この
取付け装置は、往復動プランジャ７４を受ける孔７３を
有するノーズ部材（ノーズ・アセンブリー）７２を含
む。このプランジャ７４は、往復動パンチ７６を受ける
孔７５を含む。パンチ７６の円筒形打抜き端７７はパネ
ル１６０内に打込まれて、既に説明されかつ米国特許第
４，８３１，６９８号に示されているように、先ず、パ
ネル１６０を絞って、円錐形のパネル部分１６２にす
る。次いで、パンチ７６の打抜き端７７は、パネル１６
０から小さなスラグを打抜き、セルフ・リベッティング
雌固定要素１２０の胴部１２６の自由端１３２はパネル
の開口に打込まれこれを貫通する。次いで、セルフ・リ
ベッティング雌固定要素１２０の本体部１２２は円錐形
パネル部分１６２内に打込まれ、パネル１６０を軸方向
溝１４８内へ変形して行く。最後に、半径方向フランジ
部１２４の止め面１４６がパネル１６０内に打込まれ、
この金属パネルを半径方向溝部１５０内へ変形して行
く。
【００２７】胴部１２６の自由端１３２における円錐形
面取り面１３４と弧状外側面（絞り面）１３６は図１０
から理解されるものである。弧状外側面１３６は、最初
に、中央ダイ・ポスト９０の自由端に隣接する凸状弧形
面に接触する。胴部１２６が中央ダイ・ポスト９０を囲
繞する環状のダイ・キャビティ９１内に打込まれるにつ
れて、面取り面１３６が凹状弧形のダイ・キャビティ９
１に打込まれ、胴部の自由端は、図９及び１０に示され
ているように、半径方向外側へ変形される。セルフ・リ
ベッティング雌固定要素１２０の胴部１２６の自由端
は、図４に示されたＵ字形のチャンネル部５４よりはほ
ぼＬ字形チャンネル部１５４に変形される。このこと
は、筒状胴部１２６が図１乃至３に示されたナット・フ
ァスナー２０よりも胴部１２２に対して短いためであ
る。尤も、６角形の本体部１２２は長ければ、ナットフ
ァスナーの送り及び方向決めを簡略化出来るものであ
る。
【００２８】上述のように、本発明の改良された自己取
付け固定要素は、トルク抵抗と押し通し強度が強いこと
も含んで、自動車のシートに適用するのに必要とされる
ような非常に確実な固定要素パネル・アセンブリー（フ
ァスナー・パネル・アセンブリー）を必要とする適応例
のために開発されたものである。米国特許第４，８３
１，６９８号に開示されたナット・パネル・アセンブリ
ーのトルク抵抗は、４８ニュートンメータ（ｎｅｗｔｏ
ｎ−ｍｅｔｅｒｓ）であった。トルク抵抗は、ナットに
焼入れしたＭ８ボルトを螺入し、ボルトにトルクを掛け
ることによって測定された。図４及び１０に示されてい
るナット・パネル・アセンブリーに同様のトルク試験を
行なった結果、薄いパネル内のナットを変形させずにボ
ルトを捩り破損させた時のトルク抵抗は５７．４ニュー
トンメータであった。即ち、ボルトはナット・パネル・
アセンブリーが歪む前に破損した。従って、トルク抵抗
は少なくとも２０％増加した。押し通し強度も可なり増
加した。押し通し強度は、図４及び１０に示されたナッ
ト・パネル・アセンブリーにボルトを螺入し、ナットが
パネルへ挿入される下側方向へボルトを打込むことによ
って測定される。上記の米国特許第４，８３１，６９８
号に開示されたナット・パネル・アセンブリーの押し通
し強度は８．５キロニュートン（ｋｉｌｏ−ｎｅｗｔｏ
ｎｓ）である。これに対して、図９及び１０のナット・
パネル・アセンブリーの押し通し強度は１４キロニュー
トンであり、図４の場合は２６キロニュートンある。
【００２９】従って、本発明の自己取付け固定要素と自
己取付け要素の取付け方法は、米国特許第４，８３１，
６９８号及びその他の公知例で開示された固定要素（フ
ァスナー）とその取付け方法よりも優れている。本発明
の固定要素（ファスナー）及びその取付け方法は、トル
ク抵抗と押し通し強度が可なり増加している。図４に示
めされている固定要素パネル・アセンブリー（ファスナ
ー・パネル・アセンブリー）の押し出し強度は取付け前
の固定要素（ファスナー）の増大された押し出し強度に
等しい。この増大されたトルク抵抗は、溝の独特な形状
から得られるものである。しかし、増大されたトルク強
度は、本体部が多角形ではなくて円筒形である公知のも
のの場合も達成できることに注意を要する。取付け装置
は、往復動ダイ・ポスト部材８２の外径内に環状ダイ・
キャビティ９１を設置することによって改善され、ダイ
・ボタンの破損が可なり減少されて来た。勿論、取付け
方法は、固定要素（ファスナー）をパネル内に取付けて
いる間、金属パネルを軸方向溝及び半径方向溝部内に変
形させて行くことによって改善されて来た。トルク抵抗
に対する要求がそんなに重要でない適応例の場合は、半
径方向軸部は必要でない。従って、当業者が理解するよ
うに、本発明の要旨の範囲内で、自己取付け固定要素
（セルフ・リベッティング・ナット・ファスナー）２０
及び１２０の上述の実施例に変形を加えることが出来
る。例えば、ある適応例には半径方向フランジを必要と
しない。他の適応例の場合、ナットの本体部は、より大
きなトルク抵抗を得るために８角形で良く、又、円筒形
であっても良い。最後に、ここに開示された改良は例え
ば、米国特許第４，５５５，８３８号に開示されたスタ
ッド形ファスナーにも応用できる。
【発明の効果】
【００３０】自己取付け固定要素の多角形本体部の外縁
に軸方向溝を形成することによって、自己取付け固定要
素がパネルに打込まれた時に、パネル開口近傍をＵ字形
又はＬ字形に変形された自己取付け固定要素の胴部で固
定的に抱え込むと共にパネル開口近傍を軸方向溝に食込
ませることによって、自己取付け固定要素をパネルに確
実に固定出来、かつ、パネル内で自己取付け固定要素が
回転するのを防止出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自己取付け固定要素の第１実施例であ
るナット・ファスナーの斜視図である。
【図２】図１の自己取付け固定要素の胴側端部から見た
端面図である。
【図３】図２の３ー３線に沿う自己取付け固定要素の断
面図である。
【図４】図１乃至３の自己取付け固定要素をパネルに取
付けた状態での縦断面図である。
【図５】図４の５ー５線に沿う断面図である。
【図６】本発明の自己取付け固定要素の第２実施例の斜
視図である。
【図７】図６に示された固定要素の胴部側端部から見た
端面図である。
【図８】図７の８ー８線に沿う断面図である。
【図９】図６乃至８の自己取付け固定要素をパネルに取
付けた状態での縦断面図である。
【図１０】取付け装置内で固定要素を用いた固定要素・
パネル・アセンブリーが形成された状態を示す縦断面図
である。
【図１１】図１１に用いられている取付け装置内で固定
要素・パネル・アセンブリーが形成されつつある状態を
示す縦断面図である。
【図１２】図１１の状態から取付け装置内で固定要素を
用いた固定要素・パネル・アセンブリーが形成され終わ
った状態を示す主要部縦断面図である。
【符号の説明】
２０ （セルフ・リベッティング・）ナット・
ファスナー ２２ 本体部 ２４ フランジ部 ２６ 胴部 ２８ 外表面 ３０ 内表面 ３２ 自由端 ３４ 面取り面 ３６ 弧状外側面 ３８ ねじ孔 ４０ 平面 ４２ 打込み面 ４４ 外面 ４６ 止め面 ４８ 軸方向溝 ５０ 半径方向溝部 ５１ 軸 ５２ 縁 ５４ チャンネル ６０ パネル ６２ 円錐形のパネル部分 ６４ 円形縁 ６６ スラグ ７０ 取付けヘッド ７２ ノーズ部材 ７３ 通路（孔） ７４ 往復動プランジャ ７５ 円筒形孔 ７６ 打抜きパンチ ７７ 打抜き端 ７８ 雌ダイ・アセンブリー（ダイ・ボタン） ８０ 中央ダイス部材 ８１ 成形孔 ８２ ダイ・ポスト部材 ８３ 螺旋ねじ ８４ 上側肩部 ８５ 下側肩部 ８６ リング部材 ８７ 上端 ８８ 孔 ８９ 孔 ９０ 中央ダイ・ポスト ９１ 環状凹状ダイ・キャビティ ９２ 環状平坦表面 １２０ セルフ・リベッテング雌固定要素（セ
ルフ・リベッティング・ナット・ファスナー） １２２ 本体部 １２４ フランジ部 １２６ 胴部 １２８ 外表面 １３０ 内表面 １３２ 自由端 １３４ 面取り面 １３６ 弧状外側面（絞り面） １３８ ねじ孔 １４０ 平面 １４２ 打込み面 １４４ 外表面 １４６ 止め面 １４８ 軸方向溝 １５０ 半径方向溝部 １５４ チャンネル １６０ パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ・エル・エム・ミューラー ドイツ連邦共和国、デーー6000 フランク フルト エムー56、ファーザネンベック ６

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体部と該本体部に一体にかつ実質的に
    共軸に整合して設けられたリベッティング用の環状の胴
    部とを含む自己取付け固定要素において、該本体部は、
    複数の実質的な平面から成る６角形の外表面を有し、該
    胴部は、前記本体部の外径よりも小さな直径を有する実
    質的に円筒形の外表面を有し、前記本体部は、前記胴部
    の軸に実質的に平行に延びかつ前記本体部の前記平面の
    隣接するもの同志の接続部に形成され前記自己取付け固
    定要素が取付けられるべき部材に打込まれた時に該部材
    内で前記自己取付け固定要素が相対的に回転するのを防
    止するための複数の軸方向溝を有して成ることを特徴と
    する自己取付け固定要素。
  2. 【請求項２】 前記本体部は、前記胴部と反対側に一体
    に設けられ半径方向に突出するフランジ部を含み、前記
    軸方向溝は前記本体部に隣接する前記フランジ部の部分
    内に半径方向に延びていることを特徴とする請求項１に
    記載の自己取付け固定要素。
  3. 【請求項３】 前記自己取付け固定要素は、前記本体部
    を貫通し前記胴部の内表面に共軸に整合するねじ孔を有
    するナット形のファスナーであり、前記本体部は前記胴
    部と反対側に半径方向に突出するフランジ部を含み、前
    記軸方向溝は前記本体部から該本体部に隣接する前記フ
    ランジ部の部分内で半径方向に延びていることを特徴と
    する請求項１に記載の自己取付け固定要素。
  4. 【請求項４】 前記軸方向溝は、前記胴部の円筒形の前
    記外表面と実質的に共軸に整合する内表面部を有する弧
    状凹面になっていることを特徴とする請求項１項乃至３
    項の何れかの１に記載の自己取付け固定要素。
  5. 【請求項５】 本体部と、該本体部の一端に一体に設け
    られ半径方向に延びるフランジ部と、該本体部の他端か
    ら延びこれに一体に実質的に共軸に整合して設けられた
    リベッティング用の実質的に円筒形環状の胴部を有する
    自己取付け固定要素において、該本体部は、該本体部及
    び前記胴部の共通軸に実質的に平行に延び、かつ、該本
    体部からこれに隣接する該胴部の部分内で半径方向に延
    び、前記自己取付け固定要素が前記取付けられるべき部
    材に打込まれた時に該部材内で前記自己取付け固定要素
    が相対的に回転するのを防止するための複数の軸方向溝
    を有して成ることを特徴とする自己取付け固定要素。
  6. 【請求項６】 前記本体部は、複数の平面から成る多角
    形の外表面を有し、該本体部内の前記軸方向溝は、該前
    記本体部内で、前記平面の隣接するもの同志の間を軸方
    向に延びていることを特徴とする請求項５に記載の自己
    取付け固定要素。
  7. 【請求項７】 前記本体部内の前記軸方向溝は、円筒形
    環状の前記胴部の外表面に実質的に共軸に整合する内面
    部を有する弧状の凹面になっていることを特徴とする請
    求項６に記載の自己取付け固定要素。
  8. 【請求項８】 前記固定要素は、前記フランジ部と前記
    本体部を貫通して延びかつ環状の前記胴部の内表面に共
    軸に整合する孔を有する雌ナット形ファスナーであるこ
    とを特徴とする請求項５乃至７の何れかの１に記載の自
    己取付け固定要素。
  9. 【請求項９】 セルフ・リベッティング雌固定要素から
    成る自己取付け固定要素において、実質的に平坦な複数
    の外表面を有する多角形の本体部と、該本体部の一端に
    一体に設けられ、該本体部の軸に実質的に直角に半径方
    向へ延び、かつ、多角形の該本体部の外径よりも大きな
    直径を有する実質的に円筒形の外表面を有する半径方向
    のフランジ部と、該本体部の他端と一体に同軸に整合し
    て設けられかつ該本体部の該他端から延びるリベッティ
    ング用の環状円筒形の胴部と、前記フランジ部と前記胴
    部を貫通して延びる軸孔とを含み、前記本体部は、前記
    自己取付け固定要素が取付けられるべき部材に打込まれ
    た時に該部材内で前記自己取付け固定要素が相対的に回
    転するのを防止するため、前記本体部の前記平面の隣接
    するもの同志の接続部内に形成された複数の軸方向溝を
    含むことを特徴とする自己取付け固定要素。
  10. 【請求項１０】 前記軸方向溝は、前記本体部からこれ
    に隣接する前記フランジ部の部分内で軸方向へ延びてい
    ることを特徴とする請求項９に記載の自己取付け固定要
    素。
  11. 【請求項１１】 複数の平面から成る外表面と該平面の
    隣接するもの同志の接続部に形成された軸方向溝とを有
    し実質的に円筒形の孔が貫設された多角形の本体部と、
    該本体部の該孔に共軸に整合する内表面と該本体部の外
    径よりも小さな直径を有する外表面とを備え該本体部に
    一体に設けられ可塑的に変形可能な環状のリベッテング
    用胴部とを具備する雌固定要素を可塑的に変形可能なパ
    ネルに取付ける方法において、（ａ）前記パネル内に、
    前記胴部の前記内表面の直径よりも小さな直径の開口を
    前記胴部の前記内表面に共軸に整合して形成し、（ｂ）
    前記パネル内に前記胴部を打込み、該パネルを絞って前
    記胴部を受ける円錐状パネル部を形成し、（ｃ）前記胴
    部を前記円錐状パネル部内に打込んで、この円錐状パネ
    ル部を前記胴部の形状にほぼ一致するようにかつ前記軸
    方向溝内へも変形し、（ｄ）前記胴部の自由端を半径方
    向外側へ変形して、該胴部と前記パネルとの間に機械的
    結合部を形成することを特徴とするパネルへの固定要素
    の取付け方法。
  12. 【請求項１２】 前記雌固定要素の前記本体部はこれと
    一体に前記胴部と反対側に半径方向へ延びる半径方向フ
    ランジ部を備え、前記軸方向溝は前記本体部から前記フ
    ランジ部内で半径方向へ延びる溝部を備え、前記取付け
    方法は、前記半径方向フランジ部を前記パネル内に打込
    んで前記雌固定要素を該パネル内にほぼ面一に架設し、
    該パネルを前記半径溝部内に打込んで該パネル内で該雌
    固定要素が相対的に回転しないようにすることを含むこ
    とを特徴とする請求項１１に記載のパネルへの固定要素
    の取付け方法。
  13. 【請求項１３】 本体部と、該本体部の一端に一体に設
    けられ半径方向へ突出するフランジ部と、該本体部の他
    端から一体に延びこれに実質的に整合し、該本体部より
    も小さな直径を有し、該本体部からこれに隣接する前記
    フランジ部の部分内で半径方向へ延びる半径方向溝部を
    含む互いに離間した複数の軸方向溝を含む円筒形環状の
    胴部とを具備する固定要素を可塑的に変形可能なパネル
    に取付ける方法において、（ａ）前記胴部の直径よりも
    小さな直径を有する開口を前記パネル内に該胴部と共軸
    に整合させて形成し、（ｂ）前記胴部の自由端を前記パ
    ネルに打込み、該パネルを前記本体部を受ける実質的円
    錐形パネル部分に絞り、（ｃ）前記胴部を前記円錐形パ
    ネル部分内に打込み、該パネル部分を該胴部の外表面に
    ほぼ一致するようにかつ前記軸方向溝内へも変形し、
    （ｄ）前記胴部の自由端を半径方向外側へ変形して前記
    円錐形パネル部分に固定係合させ、（ｅ）前記フランジ
    部を前記パネル内に打込んで該パネルを前記半径方向溝
    部内に打込み、該パネル内で前記固定要素が相対的に回
    転するのを防止することを特徴とする固定要素のパネル
    への取付け方法。
  14. 【請求項１４】 前記固定要素の前記本体部は複数の平
    面から成る多角形のものであり、前記軸方向溝は前記胴
    部の外縁である前記平面の隣接するもの同志の接続部に
    形成され、前記方法は、該本体部の前記軸方向溝が形成
    された該外縁を前記円錐形パネル部分内に打込むと共に
    該円錐形パネル部分を前記軸方向溝内に打込み、前記パ
    ネルを前記半径方向溝部に連続して打込み、該軸方向溝
    及び前記半径方向溝部内に延びるパネルの連続部を形成
    することを特徴とする請求項１３に記載の固定要素のパ
    ネルへの取付け方法。
  15. 【請求項１５】 本体部と、該本体部の一端に一体に設
    けられ半径方向へ延びるフランジ部と、該本体部の他端
    に一体に設けられかつこれから共軸に延びるリベッテン
    グ用の環状筒形の胴部とを有し、該本体部は、該本体部
    から前記フランジ部内で半径方向に延びる半径溝部を有
    して該本体部及び前記胴部の共通軸に実質的に平行に延
    びる互いに離間した複数の軸方向溝を含む自己取付け固
    定要素をパネルへ取付ける方法において、（ａ）前記パ
    ネル内に前記胴部に共軸に整合する開口を形成し、
    （ｂ）前記胴部を前記開口を通して打込み、（ｃ）前記
    本体部を前記開口に隣接する前記パネルのパネル部分に
    打込み、該パネル部分を前記軸方向溝内に打込み、
    （ｄ）前記胴部の自由端を半径方向外側へ変形し、前記
    パネル部分と機械的結合部を形成し、（ｅ）前記フラン
    ジ部を前記パネル内に打込み、前記パネルを前記フラン
    ジ部内の前記半径方向溝部内へ変形して、前記パネル内
    で前記固定要素が相対的に回転するのを防止することを
    特徴とする固定要素のパネルへの取付け方法。
  16. 【請求項１６】 前記固定要素は、筒状の前記胴部に共
    軸に整合する中央孔を有する雌固定要素であり、前記方
    法は、前記胴部の内径よりも小さい外径を有するパンチ
    を前記本体部及び該胴部を通して前記パネルに打込み、
    該胴部よりも小さな直径を有するパネル開口を形成し、
    次いで、該胴部を前記パネルに打込み、前記本体部を受
    ける、該パネル開口の周りのパネル部分を円錐状に絞っ
    て、前記本体部を円錐状の該パネル部分内に打込み、該
    パネル部分をほぼ該本体部の形状に一致させると共に前
    記軸方向溝内へ変形することを特徴とする請求項１５に
    記載の固定要素のパネルへの取付け方法。
  17. 【請求項１７】 前記固定要素の前記本体内の前記軸方
    向溝は、前記フランジ内の前記半径方向溝部に連続して
    おり、前記方法は、前記パネルを前記軸方向溝内に変形
    し、かつ、前記半径方向溝部内に続けて変形し、前記軸
    方向溝から前記半径方向溝部へ延びる連続パネル部を形
    成することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の
    固定要素のパネルへの取付け方法。
  18. 【請求項１８】 内表面、外表面、自由開放端を有する
    環状の胴部を含むセルフ・リベッティング固定要素をパ
    ネルへ取付けるための雌ダイ・アセンブリーにおいて、
    少なくとも相対する側面にパネル保持面を形成したハウ
    ジング部材と、該ハウジング部材内で前記パネル保持面
    間に往復動可能に支持され、中央ダイ・ポストとこの中
    央ダイ・ポストを囲繞する環状凹状のダイ・キャビティ
    とを有する中央ダイス部材とを含み、該中央ダイ・ポス
    トは凹状の該ダイ・キャビティに移行する凸状弧形外表
    面を有し、前記中央ダイ・キャビティは前記ダイス部材
    の外表面と前記ハジング部材の前記パネル保持面から離
    間した凹状弧形外表面を有し、前記中央ダイス部材は、
    前記固定要素の前記胴部を前記ダイ・キャビティ内で受
    けるために前記ハウジング部材に対してばね付勢されて
    おり、前記ダイ・キャビティは、前記胴部を半径方向外
    側へ変形させて前記ハウジング部材の前記パネル保持面
    に保持されたパネルと機械的結合部を形成させることを
    特徴とする雌ダイ・アセンブリー。
  19. 【請求項１９】 前記中央ダイス部材は、前記中央ダイ
    ・ポストを貫通し前記ダイ・キャビティから離間する軸
    孔を含むことを特徴とする請求項１８に記載の雌ダイ・
    アセンブリー。
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