打ち抜きリベット、打ち抜きリベット接続部を生成する方法、及び加工物の構成
本発明は、頭部（３２）と、シャンク内径（Ｄ３）、シャンク外径（Ｄ１）、及びシャンク外径（Ｄ１）を有する中空シャンクとして具体化されたシャンク（３４）と備え、シャンク端面において、その直径（Ｄ４）がシャンク外径（Ｄ１）より小さい、環状切削端（５０）が具体化され、シャンク内径（Ｄ３）は、切削端半径（Ｒ２）を介して環状切削端（５０）と併合する、２つの加工物（１２、１４）を接続するための打ち抜きリベット（３０）に関する。この場合、切削端半径（Ｒ２）対シャンク外径（Ｄ１）の比率は、０．３より大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部と、シャンク内外径及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化されたシャンクとを備え、シャンク端面において、直径がシャンク外径より小さい環状切削端が形成され、シャンク内径が切削端半径となって環状切削端を構成する、２つの加工物を接続するための打ち抜きリベットに関する。
このタイプの打ち抜きリベットは、特許文献１から周知である。
本発明は、さらに、一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物の打ち抜きリベット接続部を生成する方法に関する。本発明はさらに、このタイプの少なくとも１つの打ち抜きリベットによって、又は、このタイプの打ち抜きリベット締結方法によって接続される少なくとも２つの加工物で構成される加工物構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
打ち抜きリベット締結は、再成形接合方法であり、ソリッド・リベットとして知られるもの及びセミチューブラ・リベットとして知られるものを用いて実行することができる。本例は、中空シャンクとして具体化されたセミチューブラ・リベットによる打ち抜きリベット締結に関する。この方法は、セミチューブラ・リベットを２つの加工物（特に、２つの金属板）の構成内に押しやり、中空シャンクにより上部加工物を打ち抜く（貫通する）ことを特徴とする。下部加工物が置かれているダイ・プレートは、後で中空シャンクが半径方向に広がり、下部加工物内に半径方向に押しやられ、従ってアンダーカット部が形成されるように設計される。この場合、一般に、下部加工物は切断されないため、ダイ・プレートに面する下部加工物の側が閉じたままなので、錆つきに対して感受性が低い。このセミチューブラ・リベットによる打ち抜きリベット締結方法は、自動車産業において、長年にわたり使用が増大している。打ち抜きリベット締結方法は、特に、異なる材料（例えば、鋼とアルミニウム）で作られた加工物を接続するのに適している。特に、車体構造においては、用途のそれぞれの目的に適合した異なる材料の組み合わせに向かう傾向があるため、この場合における打ち抜きリベット締結方法は、溶接方法より好ましい接合方法である。
【０００３】
この場合は、少なくとも、下部のダイ・プレート側加工物の材料は、容易に冷間成形可能であり、かつ、できる限り均質な材料特性を有するべきであることが理解されるであろう。
【０００４】
上述の適用分野においては、高強度材料（例えば、１，０００ＭＰａより大きい、上部のスエージ側加工物の材料）に向かう傾向があるため、このために用いられる打ち抜きリベットは、特に、高強度材料で作られたこのタイプの加工物を打ち抜くことができるように、これに対応したより高い強度（リベット硬度）を有する必要がある。同時に、完成した打ち抜きリベット接続部における十分なアンダーカット部を保証するために、打ち抜きリベットが、そのシャンク領域内で十分に変形可能であるべきである。
【０００５】
セミチューブラ・リベットの分野においては、例えば、特許文献２から知られるもののような、Ｃ型リベットとして知られる種々のタイプが存在する。特許文献２で説明されるセミチューブラ・リベットは、円筒形の中空シャンクと、シャンク端面の外縁に形成された鋭い環状切削端とを有する。このために、内径は、切削端半径を介してシャンク外径と併合する。しかしながら、このＣ型リベットは、打ち抜きリベット締結プロセス中に著しく広がる傾向があり、そのため、下部加工物のアンダーカット領域内に僅かな材料しか存在しなくなるので、高強度材料の打ち抜きリベット締結にはあまり適していない。従って、達成できる強度は、比較的小さいものである。シャンク外径から離れている、鋭い環状切削端を有する修正されたＣ型リベットが、特許文献３から周知である。
【０００６】
さらに、当技術分野において、Ｐ型リベットとして知られるものが、例えば特許文献１から知られる。
【０００７】
この打ち抜きリベットにおいては、その直径がシャンク外径より小さい環状切削端が、シャンク端面に形成される。環状切削端は、半径方向に配向された平坦な環状面として具体化され、シャンクの外側面取り部を介してシャンク外径と併合し、従ってシャンク外径から離れている。シャンク内径は、比較的小さい半径を介して、この環状面と併合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第１０ ２００５ ０５２ ３６０ Ｂ４号明細書
【特許文献２】国際公開第９５／０９３０７号パンフレット
【特許文献３】独国実用新案第２０３ １９ ６１０ Ｕ１号明細書
【特許文献４】米国特許第２００９／０１１６９３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高強度材料の打ち抜きリベット締結においては、Ｐ型リベットの方がＣ型リベットより良好な特性を有するが、それにもかかわらず、この点において、Ｐ型リベットに対しても、依然として改善の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の目的は、改善された打ち抜きリベット、同じく高強度の加工物を手続き上安全な方法で接合するのを可能にする打ち抜きリベット接続部を生成する改善された方法を開示することである。
【００１１】
上記の目的は、第１に、切削端半径対シャンク外径の比率が０．３より大きい、冒頭で述べたタイプの打ち抜きリベットにより達成される。
【００１２】
さらに、上記の目的は、一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物の打ち抜きリベット接続部を生成する方法であって、
頭部と、シャンクとを有し、特定のリベット高度を有する材料から作られ、シャンクは、シャンク内径、シャンク外径及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化され、かつ、軸方向投影において、シャンク外径及びシャンク内径により定められる環状面を有する打ち抜きリベット、特に、上述のタイプの打ち抜きリベットを準備するステップと、
上部加工物が特定の貫通力により打ち抜かれる打ち抜きプロセスを実行するステップと、
を含み、
打ち抜きリベットには、貫通力によって決まる環状面のサイズが与えられる、方法により達成される。
【００１３】
最後に、上記の目的は、本発明による少なくとも１つの打ち抜きリベットによって、又は、本発明による打ち抜きリベット締結方法によって接続される少なくとも２つの加工物で構成される加工物構成により達成される。
【００１４】
本発明による打ち抜きリベットは、その直径がシャンク外径より小さい環状切削端を有する。このことは、Ｃ型リベットの場合に生じるような打ち抜きリベットが過度に著しく広がるのを防止することができる。さらに、切削端半径対シャンク外径の比率は、０．３より大きい。換言すれば、打ち抜きリベットは、比較的大きい切削端半径を有する。このことは、打ち抜きプロセス中、上部のスエージ側加工物から打ち抜かれたスラグを、中空シャンク内に、少なくとも大部分受けることを可能にする。換言すれば、このスラグは、Ｐ型リベットの場合のように、シャンク端面によって、打ち抜き方向に下方に押し付けられない。このことはまた、下部のダイ・プレート側加工物が比較的薄い接合接続部を達成することも可能にする。
【００１５】
本発明による方法は、少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料に用いることができ、従って、鋼で作られた加工物において、しかし、軽金属等のあまり強くない材料においても用いることもできる。アルミニウムで作られた２つの加工物を接続することも可能である。加工物は、０．８ｍｍから２．５ｍｍまでの厚さを有することが好ましい。１，０００ＭＰａの強度又はさらに１，５００ＭＰａ又はそれより大きい強度を有する、特に高強度材料の場合、例えば、用いられる加工物は、０．８ｍｍのように比較的薄いことが好ましい。
【００１６】
このように、目的は完全に達成される。
【００１７】
本発明による打ち抜きリベットの場合、切削端半径対シャンク外径の比率が０．５より大きい場合には、特に利点をもたらす。
【００１８】
この方法により、上述の利点をさらに広い範囲で得ることが可能になる。
【００１９】
さらに、切削端半径対シャンク外径の比率が０．７より小さい場合は、利点をもたらす。これにより、シャンクが、端面領域において薄くなりすぎることが防止される。従って、高強度鋼の場合でも、高い打ち抜き効果を達成することができる。
【００２０】
さらに別の好ましい実施形態によると、環状切削端は、半径方向平面に対して４２°より小さい面取り角で配向されたシャンク外側面取り部を介して、シャンク外径と併合する。
【００２１】
このことは、ひとたびスエージ側加工物が打ち抜かれると、打ち抜きリベットがより効果的に広がることを可能にし、これにより、十分なアンダーカット部が可能になり、従って、高強度の打ち抜き接続部を得ることが可能になる。
【００２２】
この場合、シャンク外側面取り部が、遷移半径を介してシャンク外径と併合する場合に、特に利点をもたらす。遷移半径は、例えば、０．２ｍｍ未満、特に０．１５ｍｍ未満の非常に小さい半径とすることができる。遷移半径は、打ち抜きプロセス中、この領域における応力を防止する。
【００２３】
切削端半径対シャンク外径の比率とは関係ないが、それぞれの発明を構成するさらに別の好ましい実施形態によると、頭部外径対シャンク外径の比率は、１．４４より小さく、特定的には、１．４２より小さい。
【００２４】
この方法の結果として、打ち抜きリベットには、比較的大きいシャンク外径が与えられる。これにより、シャンクが軸方向投影において有する環状面の面積を増加させることが可能になる。その結果、打ち抜きプロセス中の打ち抜きリベットの安定性を増大させることが可能になる。
【００２５】
さらに、シャンク外径が、首下半径を介して頭部の外周と併合し、首下半径対シャンク外径の比率が０．１５より大きい場合は、利点をもたらす。
【００２６】
さらに、首下半径対シャンク外径の比率が０．３より小さい場合は、利点をもたらす。
【００２７】
従って、首下半径は、Ｃ型リベットの場合よりずっと小さく、そのため、取付け力が低減される。Ｐ型リベットと比較すると、応力は、より効果的に吸収される。
【００２８】
さらに、全体として、環状切削端が半径方向に配向された切削端環状面を有し、その半径方向幅は、環状面の幅対シャンクの半径方向厚の比率が０．０３から０．１までの範囲になるように選択される場合は好ましい。
【００２９】
従って、環状面幅は、一般に、Ｐ型リベットと比較すると狭く、そのため、打ち抜きプロセス中、シャンクがつぶれる又は圧縮するのをより効果的に防止することが可能になる。
【００３０】
本発明による打ち抜きリベット締結方法において、ｋＮで測定された貫通力対ｍｍ2で測定された環状面の大きさの比率は、１．２から１．５までの範囲である場合は好ましい。
【００３１】
この法策は、環状面を、要求される貫通力に適合させることを可能にする。シャンク外径を様々な貫通力に対して変更されないままにすることが好ましいので、この場合、シャンク内径を、要求される貫通力の関数として適合させる場合は好ましい。
【００３２】
さらに別の好ましい実施形態によると、本発明による打ち抜きリベット締結方法において、環状面のサイズは、貫通力対修正されたリベット硬度の比率によって求められ、修正されたリベット硬度は、リベット硬度に０．７から０．９までの範囲である修正係数を乗算することによって求められる。
【００３３】
このように、定められた貫通力及び定められたリベット硬度に対して、環状面を設定することができる。上述のように、このこともやはり、シャンク外径を変更しないまま、シャンク内径を設定することによって実行されることが好ましい。
【００３４】
上述の特徴及びさらに以下に言及される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、各々の例において特定される組み合わせにだけでなく、他の組み合わせにおいて、或いはそれら自体により用い得ることが理解されるであろう。
【００３５】
本発明の例示的な実施形態が、図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】打ち抜きリベット締結装置の概略図である。
【図２】本発明による打ち抜きリベットの実施形態を通る長手方向断面図である。
【図３】図２に示される打ち抜きリベットによって生成される打ち抜きリベット接続部を示す。
【図４】Ｐ型打ち抜きリベットとして知られるものを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図５】Ｃ型打ち抜きリベットとして知られるものを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図６】比較的薄いダイ・プレート側加工物に対する、修正されたＰ型打ち抜きリベットを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図７】比較的薄いダイ・プレート側加工物に対する、図２に示す打ち抜きリベットを用いて生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１において、打ち抜きリベット締結装置が、全体を参照符号１０で示される。
【００３８】
打ち抜きリベット締結装置１０は、第１の加工物１２と第２の加工物１４を互いに接合する役目を果たす。加工物１２、１４は、特に、車体構造に用いられるような金属板とすることができる。加工物１２、１４の厚さは、例えば、０．５ｍｍから４ｍｍまでの範囲、特定的には、１ｍｍから２．５ｍｍまでの範囲内にすることができる。加工物１２、１４の材料は、冷間成形可能な材料に課される従来の要件を満たさなければならない。多くの場合、これらは、鋼、アルミニウム、マグネシウムなどの合金である。しかしながら、プラスチック材料から、加工物１２、１４の一方、特に上部加工物１２を作ることも可能である。
【００３９】
打ち抜きリベット締結装置１０は、加工物１２、１４が直接上下に置かれる第１のダイ・プレート１６を有する。特定の押し下げ力２０により加工物構成の上に押し付ける押さえ手段は、加工物を固定する役目を果たす。所定の打ち抜きリベット締結力２４により長手方向軸２６に沿ってダイ・プレート１６に向けて移動させることができるスエージ２２が、押さえ手段１８間に配置される。スエージ２２は、打ち抜きリベット３０を加工物構成１２、１４内に押しやる役目を果たす。打ち抜きリベット３０は、頭部３２と、そこから軸方向に延び、その端面の端部に切削端３６が形成された中空シャンク３４とを有するセミチューブラ打ち抜きリベットとして具体化される。
【００４０】
スエージ２２が下方に移動するにつれて、シャンク３４は最初に上部のスエージ側加工物１４を打ち抜き、スラグとして知られるものが、そこから切り取られる。打ち抜きプロセスの後の過程において、シャンク３４の自由端が、ダイ・プレート側加工物１４内に押しやられる。中空空間３８がダイ・プレート１６内に形成され、この中空空間３８は、打ち抜きリベット締結プロセスの後の過程において、シャンク３４が半径方向に広がり、その結果、シャンク３４の自由端が、軸方向で見たときに、ダイ・プレート側加工物１４の材料の後ろに付勢されることを、それ自体が周知の方法で保証する。打ち抜きリベット３０は、一般に、頭部がスエージ側加工物１２の表面と同一平面になるまで、加工物構成１２、１４内に十分に深く押しやられる。
【００４１】
様々な材料で作られた加工物を接続するために、一般に、異なるタイプの打ち抜きリベット３０が使用可能である。
【００４２】
図２は、特に、高強度材料で作られた加工物１２、１４と併用するのに適した打ち抜きリベット３０の本発明による実施形態を示す。ダイ・プレート側加工物１４は、この場合、例えば、４００ＭＰａより大きいが、好ましくは８００ＭＰａを超えない強度を有することができる。スエージ側加工物は、１，０００ＭＰａより大きい又は１，２００ＭＰａより大きい強度を有する高強度材料を含むことができる。
【００４３】
打ち抜きリベット３０自体もまた、例えば、１，５００ＭＰａより大きい、特に１，７００ＭＰａより大きいリベット硬度を有する高強度材料で作ることができる。
【００４４】
打ち抜きリベット３０は、長手方向軸２６の周りに回転対称に形成され、かつ、頭部３２とシャンク３４とを有する。シャンク３４は、頭部３２に隣接するシャンク部分４０と、切削端部分４２とに分けられる。シャンク部分４０は、中空円筒形の形で具体化され、かつ、シャンク外径Ｄ１を有し、同じくシャンク内径Ｄ３も有する。切削端部分４２は、切削端部分高Ｍ２を有する。
【００４５】
頭部３２は、平坦な頭部上側４４と、円筒形の頭部外面４６とを有する。頭部上側４４は、頭部外径Ｄ２を有する。頭部外面４６は、頭部外面高Ｍ１を有する。シャンク３４内では、頭部３２は頭部裏側４８を有し、この頭部裏側は、本例の場合、鈍い円錐形の形でテーパ状になり、頭部内半径Ｒ３を介して、シャンク内径Ｄ３と併合するように具体化される。外周において、シャンク外径Ｄ１は、首下半径Ｒ１を介して、頭部外面４６の裏側と併合する。この場合、首下半径Ｒ１は、シャンク外径Ｄ１及び頭部上側４４と実質的に平行に配置された半径方向平面の両方と接線方向に併合するように配置される。頭部３２は、頭部上側４４から頭部裏側４８の円錐頂点まで延びる頭部高Ｈを有する。
【００４６】
シャンク３０は、シャンク部分４０の領域内に、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の差の半分に等しいシャンク厚Ｍ５を有する。さらに、軸方向投影において、シャンク３４は、その外周はシャンク外径Ｄ１により境界が定められ、内周はシャンク内径Ｄ３により境界が定められる、環状面を有する。
【００４７】
平坦な切削端の環状面として具体化され、半径方向に延びる環状切削端５０が、シャンク３４の、より正確には切削端部分４２の端面に形成される。切削端の環状面の内径は、図２にＤ４で示される。さらに、切削端の環状面は、半径方向幅Ｍ３を有する。これに応じて、軸方向投影において、環状切削端５０は、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の平均値により形成される平均シャンク直径の幾分外側に配置される。
【００４８】
切削端環状面の外周は、シャンク外側面取り部５２を介して、シャンク外径Ｄ１と併合する。シャンク外側面取り部５２は、角度α1で半径方向平面を囲む。さらに、シャンク外側面取り部５２は、遷移半径Ｒ４を介してシャンク外径Ｄ１と併合する。外側面取り部高は、図２にＭ４で示される。
【００４９】
切削端環状面の内周は、切削端半径Ｒ２を介してシャンク内径Ｄ３と併合する。この場合、切削端半径Ｒ２は、シャンク内径Ｄ３と接線方向に併合し、切削端環状面内に開放角α2を形成しながら終端する。より正確には、半径Ｒ２は、シャンクの内側が６５°の開放角α2を生成するように、シャンク内径Ｄ３から切削端環状面に向かって延びる。開放角α2は、５５°より大きいことが好ましい。
【００５０】
打ち抜きリベット３０の上述の寸法が、以下の表１に示される。それぞれの値について、一方では好ましい値の範囲、及びさらに図２に示されるような特に好ましい実施形態の例が特定される。さらに、表１は、これらの寸法の好ましい比率を特定し、他の適用例のために、本発明による打ち抜きリベットをどのように設計できるかも明らかにする。
【００５１】
【表１】
【００５２】
さらに、打ち抜きリベット３０は、異なる長さで具体化することができ、これに関連して、シャンク部分４０の長さは、その都度変化することが理解されるであろう。一方、異なる長さの全ての実施形態において、切削端部分４２は変更されないままであることが好ましい。
【００５３】
図２は、打ち抜きリベット３０の軸方向の全長をＭ６で示す。
【００５４】
Ｄ２／Ｄ１＜１．４４の比率の結果として、打ち抜きリベット３０を比較的大きいシャンク外径で具体化することができ、その結果、打ち抜きリベット締結プロセス中、安定性が増大する。Ｄ３／Ｄ１＜０．７の比率の結果として、シャンク３４は、軸方向投影において、比較的大きい環状面で具体化することができる。
【００５５】
Ｄ４＞（Ｄ１−Ｄ３）／２の比率の結果として、打ち抜きプロセス中、シャンクは、より多く半径方向外方に移動する傾向があり、従って、ダイ・プレート側加工物の下部を切り取るための冷間成形を助けることを保証することができる。
【００５６】
Ｍ２／Ｄ１＞０．２５、特に＞０．３の比率は、打ち抜きプロセス中、比較的大きい容積をシャンク内部に受けることを可能にする。従って、シャンクは、スエージ側加工物から分離されたスラグを少なくとも実質的に受けることが可能である。このことは、スラグがシャンクによって軸方向下方に押し付けられること（これは、打ち抜きリベットの圧縮又はダイ・プレート側加工物の破壊のいずれかをもたらす）を防止する。
【００５７】
切削端環状面幅Ｍ３対シャンク厚Ｍ５の比率の結果として、高い安定性で良好な打ち抜き結果を達成できることを保証することができる。このことは、外側面取り部高対シャンク外径の比率（Ｍ４／Ｄ１＜０．０７）にも当てはまる。
【００５８】
Ｒ２／Ｄ１＞０．３の比率もまた、比較的高い切削端部分高Ｍ２と同様に、シャンク内部に比較的大きい容積を生成するため、打ち抜かれたスラグを効果的に受けることができる。このことは、高強度材料の打ち抜きリベット締結中、シャンクが圧縮されるのを防止することができる。
【００５９】
図３は、図２に示される打ち抜きリベット３０によって生成され、打ち抜きリベット接続部６２を含む加工物構成６０を示す。打ち抜きリベット接続部６２は、再成形された打ち抜きリベット３０により、上部のスエージ側加工物１２を下部のダイ・プレート側加工物１４に接続する。スエージ側加工物は、この場合、ＤＰ８００型の２ｍｍの厚さを有する鋼であった。ダイ・プレート側加工物１４は、２ｍｍの厚さを有するアルミニウム金属板であった。
【００６０】
打ち抜きリベット３０が、スエージ側加工物１２から打ち抜かれたスラグ６４を、シャンク３４内にほぼ完全に受けているのを見ることができる。同時に、シャンク３４は、ダイ・プレート側加工物１４の十分な材料が頭部３２とアンダーカット部との間に存在するように、ダイ・プレート側加工物１４の材料でアンダーカット部を形成するのに十分なだけ広がっている。打ち抜きリベット３０の頭部上側は、スエージ側加工物１２の元の上側と実質的に同一平面である。
【００６１】
比較対照試験において、同じ加工物１２、１４が、例えば、特許文献１から知られるようなＰ型リベットを用いて接続された。打ち抜きリベットＰは、軸方向につぶれたことが分かる。この場合、シャンクは、スラグをその正面に押しやり、ダイ・プレート側加工物１４内に十分なアンダーカット部を形成することができなかった。
【００６２】
図５は、基本的には特許文献２から知られるようなＣ型リベットを示す。ここでは、同じ材料の打ち抜き中、リベットＣの広がりが非常に著しいものであり、十分なアンダーカット部を形成できないことが分かる。
【００６３】
最後に、図６は、ダイ・プレート側加工物１４が幾分薄い（前の試験における２．０ｍｍの代わりに１．７ｍｍのアルミニウム）、さらに別の比較対照例を示す。基本的には特許文献４から知られるような打ち抜きリベットＰ’が使用された。この場合、スラグは、打ち抜きリベットによって非常に強く下方に押し付けられ、打ち抜きリベットＰ’が非常に強く圧縮されたことが分かる。
【００６４】
図７は、図６におけるような、しかし、本発明による打ち抜きリベット３０を用いて生成された、打ち抜きリベット接続部を同じ加工物１２、１４と共に示す。本発明による打ち抜きリベット３０を使用した場合、図６の打ち抜きリベット接続部と比べると、ダイ・プレート側加工物１４内にずっと厚い残留厚６６が残ることが分かる。図３に関して詳細に上述された利点が、さらに達成される。
【符号の説明】
【００６５】
１０：打ち抜きリベット締結装置
１２：第１の加工物
１４：第２の加工物
１６：第１のダイ・プレート
１８：押さえ手段
２０：押し下げ力
２２：スエージ
２４：打ち抜きリベット締結力
２６：長手方向軸
３０：打ち抜きリベット
３２：頭部
３４：シャンク
３６：切削端
３８：中空空間
４０：シャンク部分
４２：切削端部分
４４：頭部上側
４６：頭部外面
４８：頭部裏側
５０：環状切端
５２：シャンク外側面取り部
６０：加工物構成
６２：打ち抜きリベット接続部
６４：スラグ
６６：残留厚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部と、シャンク内外径及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化されたシャンクとを備え、シャンク端面において、直径がシャンク外径より小さい環状切削端が形成され、シャンク内径が切削端半径となって環状切削端を構成する、２つの加工物を接続するための打ち抜きリベットに関する。
このタイプの打ち抜きリベットは、特許文献１から周知である。
本発明は、さらに、一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物の打ち抜きリベット接続部を生成する方法に関する。本発明はさらに、このタイプの少なくとも１つの打ち抜きリベットによって、又は、このタイプの打ち抜きリベット締結方法によって接続される少なくとも２つの加工物で構成される加工物構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
打ち抜きリベット締結は、再成形接合方法であり、ソリッド・リベットとして知られるもの及びセミチューブラ・リベットとして知られるものを用いて実行することができる。本例は、中空シャンクとして具体化されたセミチューブラ・リベットによる打ち抜きリベット締結に関する。この方法は、セミチューブラ・リベットを２つの加工物（特に、２つの金属板）の構成内に押しやり、中空シャンクにより上部加工物を打ち抜く（貫通する）ことを特徴とする。下部加工物が置かれているダイ・プレートは、後で中空シャンクが半径方向に広がり、下部加工物内に半径方向に押しやられ、従ってアンダーカット部が形成されるように設計される。この場合、一般に、下部加工物は切断されないため、ダイ・プレートに面する下部加工物の側が閉じたままなので、錆つきに対して感受性が低い。このセミチューブラ・リベットによる打ち抜きリベット締結方法は、自動車産業において、長年にわたり使用が増大している。打ち抜きリベット締結方法は、特に、異なる材料（例えば、鋼とアルミニウム）で作られた加工物を接続するのに適している。特に、車体構造においては、用途のそれぞれの目的に適合した異なる材料の組み合わせに向かう傾向があるため、この場合における打ち抜きリベット締結方法は、溶接方法より好ましい接合方法である。
【０００３】
この場合は、少なくとも、下部のダイ・プレート側加工物の材料は、容易に冷間成形可能であり、かつ、できる限り均質な材料特性を有するべきであることが理解されるであろう。
【０００４】
上述の適用分野においては、高強度材料（例えば、１，０００ＭＰａより大きい、上部のスエージ側加工物の材料）に向かう傾向があるため、このために用いられる打ち抜きリベットは、特に、高強度材料で作られたこのタイプの加工物を打ち抜くことができるように、これに対応したより高い強度（リベット硬度）を有する必要がある。同時に、完成した打ち抜きリベット接続部における十分なアンダーカット部を保証するために、打ち抜きリベットが、そのシャンク領域内で十分に変形可能であるべきである。
【０００５】
セミチューブラ・リベットの分野においては、例えば、特許文献２から知られるもののような、Ｃ型リベットとして知られる種々のタイプが存在する。特許文献２で説明されるセミチューブラ・リベットは、円筒形の中空シャンクと、シャンク端面の外縁に形成された鋭い環状切削端とを有する。このために、内径は、切削端半径を介してシャンク外径と併合する。しかしながら、このＣ型リベットは、打ち抜きリベット締結プロセス中に著しく広がる傾向があり、そのため、下部加工物のアンダーカット領域内に僅かな材料しか存在しなくなるので、高強度材料の打ち抜きリベット締結にはあまり適していない。従って、達成できる強度は、比較的小さいものである。シャンク外径から離れている、鋭い環状切削端を有する修正されたＣ型リベットが、特許文献３から周知である。
【０００６】
さらに、当技術分野において、Ｐ型リベットとして知られるものが、例えば特許文献１から知られる。
【０００７】
この打ち抜きリベットにおいては、その直径がシャンク外径より小さい環状切削端が、シャンク端面に形成される。環状切削端は、半径方向に配向された平坦な環状面として具体化され、シャンクの外側面取り部を介してシャンク外径と併合し、従ってシャンク外径から離れている。シャンク内径は、比較的小さい半径を介して、この環状面と併合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第１０ ２００５ ０５２ ３６０ Ｂ４号明細書
【特許文献２】国際公開第９５／０９３０７号パンフレット
【特許文献３】独国実用新案第２０３ １９ ６１０ Ｕ１号明細書
【特許文献４】米国特許第２００９／０１１６９３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高強度材料の打ち抜きリベット締結においては、Ｐ型リベットの方がＣ型リベットより良好な特性を有するが、それにもかかわらず、この点において、Ｐ型リベットに対しても、依然として改善の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の目的は、改善された打ち抜きリベット、同じく高強度の加工物を手続き上安全な方法で接合するのを可能にする打ち抜きリベット接続部を生成する改善された方法を開示することである。
【００１１】
上記の目的は、第１に、切削端半径対シャンク外径の比率が０．３より大きい、冒頭で述べたタイプの打ち抜きリベットにより達成される。
【００１２】
さらに、上記の目的は、一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物の打ち抜きリベット接続部を生成する方法であって、
頭部と、シャンクとを有し、特定のリベット高度を有する材料から作られ、シャンクは、シャンク内径、シャンク外径及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化され、かつ、軸方向投影において、シャンク外径及びシャンク内径により定められる環状面を有する打ち抜きリベット、特に、上述のタイプの打ち抜きリベットを準備するステップと、
上部加工物が特定の貫通力により打ち抜かれる打ち抜きプロセスを実行するステップと、
を含み、
打ち抜きリベットには、貫通力によって決まる環状面のサイズが与えられる、方法により達成される。
【００１３】
最後に、上記の目的は、本発明による少なくとも１つの打ち抜きリベットによって、又は、本発明による打ち抜きリベット締結方法によって接続される少なくとも２つの加工物で構成される加工物構成により達成される。
【００１４】
本発明による打ち抜きリベットは、その直径がシャンク外径より小さい環状切削端を有する。このことは、Ｃ型リベットの場合に生じるような打ち抜きリベットが過度に著しく広がるのを防止することができる。さらに、切削端半径対シャンク外径の比率は、０．３より大きい。換言すれば、打ち抜きリベットは、比較的大きい切削端半径を有する。このことは、打ち抜きプロセス中、上部のスエージ側加工物から打ち抜かれたスラグを、中空シャンク内に、少なくとも大部分受けることを可能にする。換言すれば、このスラグは、Ｐ型リベットの場合のように、シャンク端面によって、打ち抜き方向に下方に押し付けられない。このことはまた、下部のダイ・プレート側加工物が比較的薄い接合接続部を達成することも可能にする。
【００１５】
本発明による方法は、少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料に用いることができ、従って、鋼で作られた加工物において、しかし、軽金属等のあまり強くない材料においても用いることもできる。アルミニウムで作られた２つの加工物を接続することも可能である。加工物は、０．８ｍｍから２．５ｍｍまでの厚さを有することが好ましい。１，０００ＭＰａの強度又はさらに１，５００ＭＰａ又はそれより大きい強度を有する、特に高強度材料の場合、例えば、用いられる加工物は、０．８ｍｍのように比較的薄いことが好ましい。
【００１６】
このように、目的は完全に達成される。
【００１７】
本発明による打ち抜きリベットの場合、切削端半径対シャンク外径の比率が０．５より大きい場合には、特に利点をもたらす。
【００１８】
この方法により、上述の利点をさらに広い範囲で得ることが可能になる。
【００１９】
さらに、切削端半径対シャンク外径の比率が０．７より小さい場合は、利点をもたらす。これにより、シャンクが、端面領域において薄くなりすぎることが防止される。従って、高強度鋼の場合でも、高い打ち抜き効果を達成することができる。
【００２０】
さらに別の好ましい実施形態によると、環状切削端は、半径方向平面に対して４２°より小さい面取り角で配向されたシャンク外側面取り部を介して、シャンク外径と併合する。
【００２１】
このことは、ひとたびスエージ側加工物が打ち抜かれると、打ち抜きリベットがより効果的に広がることを可能にし、これにより、十分なアンダーカット部が可能になり、従って、高強度の打ち抜き接続部を得ることが可能になる。
【００２２】
この場合、シャンク外側面取り部が、遷移半径を介してシャンク外径と併合する場合に、特に利点をもたらす。遷移半径は、例えば、０．２ｍｍ未満、特に０．１５ｍｍ未満の非常に小さい半径とすることができる。遷移半径は、打ち抜きプロセス中、この領域における応力を防止する。
【００２３】
切削端半径対シャンク外径の比率とは関係ないが、それぞれの発明を構成するさらに別の好ましい実施形態によると、頭部外径対シャンク外径の比率は、１．４４より小さく、特定的には、１．４２より小さい。
【００２４】
この方法の結果として、打ち抜きリベットには、比較的大きいシャンク外径が与えられる。これにより、シャンクが軸方向投影において有する環状面の面積を増加させることが可能になる。その結果、打ち抜きプロセス中の打ち抜きリベットの安定性を増大させることが可能になる。
【００２５】
さらに、シャンク外径が、首下半径を介して頭部の外周と併合し、首下半径対シャンク外径の比率が０．１５より大きい場合は、利点をもたらす。
【００２６】
さらに、首下半径対シャンク外径の比率が０．３より小さい場合は、利点をもたらす。
【００２７】
従って、首下半径は、Ｃ型リベットの場合よりずっと小さく、そのため、取付け力が低減される。Ｐ型リベットと比較すると、応力は、より効果的に吸収される。
【００２８】
さらに、全体として、環状切削端が半径方向に配向された切削端環状面を有し、その半径方向幅は、環状面の幅対シャンクの半径方向厚の比率が０．０３から０．１までの範囲になるように選択される場合は好ましい。
【００２９】
従って、環状面幅は、一般に、Ｐ型リベットと比較すると狭く、そのため、打ち抜きプロセス中、シャンクがつぶれる又は圧縮するのをより効果的に防止することが可能になる。
【００３０】
本発明による打ち抜きリベット締結方法において、ｋＮで測定された貫通力対ｍｍ2で測定された環状面の大きさの比率は、１．２から１．５までの範囲である場合は好ましい。
【００３１】
この法策は、環状面を、要求される貫通力に適合させることを可能にする。シャンク外径を様々な貫通力に対して変更されないままにすることが好ましいので、この場合、シャンク内径を、要求される貫通力の関数として適合させる場合は好ましい。
【００３２】
さらに別の好ましい実施形態によると、本発明による打ち抜きリベット締結方法において、環状面のサイズは、貫通力対修正されたリベット硬度の比率によって求められ、修正されたリベット硬度は、リベット硬度に０．７から０．９までの範囲である修正係数を乗算することによって求められる。
【００３３】
このように、定められた貫通力及び定められたリベット硬度に対して、環状面を設定することができる。上述のように、このこともやはり、シャンク外径を変更しないまま、シャンク内径を設定することによって実行されることが好ましい。
【００３４】
上述の特徴及びさらに以下に言及される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、各々の例において特定される組み合わせにだけでなく、他の組み合わせにおいて、或いはそれら自体により用い得ることが理解されるであろう。
【００３５】
本発明の例示的な実施形態が、図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】打ち抜きリベット締結装置の概略図である。
【図２】本発明による打ち抜きリベットの実施形態を通る長手方向断面図である。
【図３】図２に示される打ち抜きリベットによって生成される打ち抜きリベット接続部を示す。
【図４】Ｐ型打ち抜きリベットとして知られるものを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図５】Ｃ型打ち抜きリベットとして知られるものを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図６】比較的薄いダイ・プレート側加工物に対する、修正されたＰ型打ち抜きリベットを用いて従来技術により生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【図７】比較的薄いダイ・プレート側加工物に対する、図２に示す打ち抜きリベットを用いて生成された打ち抜きリベット接続部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１において、打ち抜きリベット締結装置が、全体を参照符号１０で示される。
【００３８】
打ち抜きリベット締結装置１０は、第１の加工物１２と第２の加工物１４を互いに接合する役目を果たす。加工物１２、１４は、特に、車体構造に用いられるような金属板とすることができる。加工物１２、１４の厚さは、例えば、０．５ｍｍから４ｍｍまでの範囲、特定的には、１ｍｍから２．５ｍｍまでの範囲内にすることができる。加工物１２、１４の材料は、冷間成形可能な材料に課される従来の要件を満たさなければならない。多くの場合、これらは、鋼、アルミニウム、マグネシウムなどの合金である。しかしながら、プラスチック材料から、加工物１２、１４の一方、特に上部加工物１２を作ることも可能である。
【００３９】
打ち抜きリベット締結装置１０は、加工物１２、１４が直接上下に置かれる第１のダイ・プレート１６を有する。特定の押し下げ力２０により加工物構成の上に押し付ける押さえ手段は、加工物を固定する役目を果たす。所定の打ち抜きリベット締結力２４により長手方向軸２６に沿ってダイ・プレート１６に向けて移動させることができるスエージ２２が、押さえ手段１８間に配置される。スエージ２２は、打ち抜きリベット３０を加工物構成１２、１４内に押しやる役目を果たす。打ち抜きリベット３０は、頭部３２と、そこから軸方向に延び、その端面の端部に切削端３６が形成された中空シャンク３４とを有するセミチューブラ打ち抜きリベットとして具体化される。
【００４０】
スエージ２２が下方に移動するにつれて、シャンク３４は最初に上部のスエージ側加工物１４を打ち抜き、スラグとして知られるものが、そこから切り取られる。打ち抜きプロセスの後の過程において、シャンク３４の自由端が、ダイ・プレート側加工物１４内に押しやられる。中空空間３８がダイ・プレート１６内に形成され、この中空空間３８は、打ち抜きリベット締結プロセスの後の過程において、シャンク３４が半径方向に広がり、その結果、シャンク３４の自由端が、軸方向で見たときに、ダイ・プレート側加工物１４の材料の後ろに付勢されることを、それ自体が周知の方法で保証する。打ち抜きリベット３０は、一般に、頭部がスエージ側加工物１２の表面と同一平面になるまで、加工物構成１２、１４内に十分に深く押しやられる。
【００４１】
様々な材料で作られた加工物を接続するために、一般に、異なるタイプの打ち抜きリベット３０が使用可能である。
【００４２】
図２は、特に、高強度材料で作られた加工物１２、１４と併用するのに適した打ち抜きリベット３０の本発明による実施形態を示す。ダイ・プレート側加工物１４は、この場合、例えば、４００ＭＰａより大きいが、好ましくは８００ＭＰａを超えない強度を有することができる。スエージ側加工物は、１，０００ＭＰａより大きい又は１，２００ＭＰａより大きい強度を有する高強度材料を含むことができる。
【００４３】
打ち抜きリベット３０自体もまた、例えば、１，５００ＭＰａより大きい、特に１，７００ＭＰａより大きいリベット硬度を有する高強度材料で作ることができる。
【００４４】
打ち抜きリベット３０は、長手方向軸２６の周りに回転対称に形成され、かつ、頭部３２とシャンク３４とを有する。シャンク３４は、頭部３２に隣接するシャンク部分４０と、切削端部分４２とに分けられる。シャンク部分４０は、中空円筒形の形で具体化され、かつ、シャンク外径Ｄ１を有し、同じくシャンク内径Ｄ３も有する。切削端部分４２は、切削端部分高Ｍ２を有する。
【００４５】
頭部３２は、平坦な頭部上側４４と、円筒形の頭部外面４６とを有する。頭部上側４４は、頭部外径Ｄ２を有する。頭部外面４６は、頭部外面高Ｍ１を有する。シャンク３４内では、頭部３２は頭部裏側４８を有し、この頭部裏側は、本例の場合、鈍い円錐形の形でテーパ状になり、頭部内半径Ｒ３を介して、シャンク内径Ｄ３と併合するように具体化される。外周において、シャンク外径Ｄ１は、首下半径Ｒ１を介して、頭部外面４６の裏側と併合する。この場合、首下半径Ｒ１は、シャンク外径Ｄ１及び頭部上側４４と実質的に平行に配置された半径方向平面の両方と接線方向に併合するように配置される。頭部３２は、頭部上側４４から頭部裏側４８の円錐頂点まで延びる頭部高Ｈを有する。
【００４６】
シャンク３０は、シャンク部分４０の領域内に、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の差の半分に等しいシャンク厚Ｍ５を有する。さらに、軸方向投影において、シャンク３４は、その外周はシャンク外径Ｄ１により境界が定められ、内周はシャンク内径Ｄ３により境界が定められる、環状面を有する。
【００４７】
平坦な切削端の環状面として具体化され、半径方向に延びる環状切削端５０が、シャンク３４の、より正確には切削端部分４２の端面に形成される。切削端の環状面の内径は、図２にＤ４で示される。さらに、切削端の環状面は、半径方向幅Ｍ３を有する。これに応じて、軸方向投影において、環状切削端５０は、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の平均値により形成される平均シャンク直径の幾分外側に配置される。
【００４８】
切削端環状面の外周は、シャンク外側面取り部５２を介して、シャンク外径Ｄ１と併合する。シャンク外側面取り部５２は、角度α1で半径方向平面を囲む。さらに、シャンク外側面取り部５２は、遷移半径Ｒ４を介してシャンク外径Ｄ１と併合する。外側面取り部高は、図２にＭ４で示される。
【００４９】
切削端環状面の内周は、切削端半径Ｒ２を介してシャンク内径Ｄ３と併合する。この場合、切削端半径Ｒ２は、シャンク内径Ｄ３と接線方向に併合し、切削端環状面内に開放角α2を形成しながら終端する。より正確には、半径Ｒ２は、シャンクの内側が６５°の開放角α2を生成するように、シャンク内径Ｄ３から切削端環状面に向かって延びる。開放角α2は、５５°より大きいことが好ましい。
【００５０】
打ち抜きリベット３０の上述の寸法が、以下の表１に示される。それぞれの値について、一方では好ましい値の範囲、及びさらに図２に示されるような特に好ましい実施形態の例が特定される。さらに、表１は、これらの寸法の好ましい比率を特定し、他の適用例のために、本発明による打ち抜きリベットをどのように設計できるかも明らかにする。
【００５１】
【表１】
【００５２】
さらに、打ち抜きリベット３０は、異なる長さで具体化することができ、これに関連して、シャンク部分４０の長さは、その都度変化することが理解されるであろう。一方、異なる長さの全ての実施形態において、切削端部分４２は変更されないままであることが好ましい。
【００５３】
図２は、打ち抜きリベット３０の軸方向の全長をＭ６で示す。
【００５４】
Ｄ２／Ｄ１＜１．４４の比率の結果として、打ち抜きリベット３０を比較的大きいシャンク外径で具体化することができ、その結果、打ち抜きリベット締結プロセス中、安定性が増大する。Ｄ３／Ｄ１＜０．７の比率の結果として、シャンク３４は、軸方向投影において、比較的大きい環状面で具体化することができる。
【００５５】
Ｄ４＞（Ｄ１−Ｄ３）／２の比率の結果として、打ち抜きプロセス中、シャンクは、より多く半径方向外方に移動する傾向があり、従って、ダイ・プレート側加工物の下部を切り取るための冷間成形を助けることを保証することができる。
【００５６】
Ｍ２／Ｄ１＞０．２５、特に＞０．３の比率は、打ち抜きプロセス中、比較的大きい容積をシャンク内部に受けることを可能にする。従って、シャンクは、スエージ側加工物から分離されたスラグを少なくとも実質的に受けることが可能である。このことは、スラグがシャンクによって軸方向下方に押し付けられること（これは、打ち抜きリベットの圧縮又はダイ・プレート側加工物の破壊のいずれかをもたらす）を防止する。
【００５７】
切削端環状面幅Ｍ３対シャンク厚Ｍ５の比率の結果として、高い安定性で良好な打ち抜き結果を達成できることを保証することができる。このことは、外側面取り部高対シャンク外径の比率（Ｍ４／Ｄ１＜０．０７）にも当てはまる。
【００５８】
Ｒ２／Ｄ１＞０．３の比率もまた、比較的高い切削端部分高Ｍ２と同様に、シャンク内部に比較的大きい容積を生成するため、打ち抜かれたスラグを効果的に受けることができる。このことは、高強度材料の打ち抜きリベット締結中、シャンクが圧縮されるのを防止することができる。
【００５９】
図３は、図２に示される打ち抜きリベット３０によって生成され、打ち抜きリベット接続部６２を含む加工物構成６０を示す。打ち抜きリベット接続部６２は、再成形された打ち抜きリベット３０により、上部のスエージ側加工物１２を下部のダイ・プレート側加工物１４に接続する。スエージ側加工物は、この場合、ＤＰ８００型の２ｍｍの厚さを有する鋼であった。ダイ・プレート側加工物１４は、２ｍｍの厚さを有するアルミニウム金属板であった。
【００６０】
打ち抜きリベット３０が、スエージ側加工物１２から打ち抜かれたスラグ６４を、シャンク３４内にほぼ完全に受けているのを見ることができる。同時に、シャンク３４は、ダイ・プレート側加工物１４の十分な材料が頭部３２とアンダーカット部との間に存在するように、ダイ・プレート側加工物１４の材料でアンダーカット部を形成するのに十分なだけ広がっている。打ち抜きリベット３０の頭部上側は、スエージ側加工物１２の元の上側と実質的に同一平面である。
【００６１】
比較対照試験において、同じ加工物１２、１４が、例えば、特許文献１から知られるようなＰ型リベットを用いて接続された。打ち抜きリベットＰは、軸方向につぶれたことが分かる。この場合、シャンクは、スラグをその正面に押しやり、ダイ・プレート側加工物１４内に十分なアンダーカット部を形成することができなかった。
【００６２】
図５は、基本的には特許文献２から知られるようなＣ型リベットを示す。ここでは、同じ材料の打ち抜き中、リベットＣの広がりが非常に著しいものであり、十分なアンダーカット部を形成できないことが分かる。
【００６３】
最後に、図６は、ダイ・プレート側加工物１４が幾分薄い（前の試験における２．０ｍｍの代わりに１．７ｍｍのアルミニウム）、さらに別の比較対照例を示す。基本的には特許文献４から知られるような打ち抜きリベットＰ’が使用された。この場合、スラグは、打ち抜きリベットによって非常に強く下方に押し付けられ、打ち抜きリベットＰ’が非常に強く圧縮されたことが分かる。
【００６４】
図７は、図６におけるような、しかし、本発明による打ち抜きリベット３０を用いて生成された、打ち抜きリベット接続部を同じ加工物１２、１４と共に示す。本発明による打ち抜きリベット３０を使用した場合、図６の打ち抜きリベット接続部と比べると、ダイ・プレート側加工物１４内にずっと厚い残留厚６６が残ることが分かる。図３に関して詳細に上述された利点が、さらに達成される。
【符号の説明】
【００６５】
１０：打ち抜きリベット締結装置
１２：第１の加工物
１４：第２の加工物
１６：第１のダイ・プレート
１８：押さえ手段
２０：押し下げ力
２２：スエージ
２４：打ち抜きリベット締結力
２６：長手方向軸
３０：打ち抜きリベット
３２：頭部
３４：シャンク
３６：切削端
３８：中空空間
４０：シャンク部分
４２：切削端部分
４４：頭部上側
４６：頭部外面
４８：頭部裏側
５０：環状切端
５２：シャンク外側面取り部
６０：加工物構成
６２：打ち抜きリベット接続部
６４：スラグ
６６：残留厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部（３２）と、シャンク内径（Ｄ３）及びシャンク外径（Ｄ１）並びにシャンク端面を有する中空シャンクとして構成されたシャンクとを備え、前記シャンク端面に、その直径（Ｄ４）が前記シャンク外径（Ｄ１）より小さい環状切削端（５０）が形成され、前記シャンク内径（Ｄ３）は切削端半径（Ｒ２）となって前記環状切削端（５０）を形成するようになった、２つの加工物（１２、１４）を接続するための打ち抜きリベット（３０）であって、
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．３より大きいことを特徴とする打ち抜きリベット。
【請求項２】
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．５より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の打ち抜きリベット。
【請求項３】
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．７より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項４】
前記環状切削端（５０）は、半径方向平面に対して４２°より小さい面取り角（α1）で配向されたシャンク外側面取り部（５２）を介して前記シャンク外径（Ｄ１）と併合することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項５】
前記シャンク外側面取り部（５２）は、遷移半径（Ｒ４）を介して前記シャンク外径（Ｄ１）と併合することを特徴とする、請求項４に記載の打ち抜きリベット。
【請求項６】
頭部外径（Ｄ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は１．４４より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項７】
前記シャンク外径（Ｄ１）は、首下半径（Ｒ１）を介して前記頭部（３２）の外周と併合し、前記首下半径（Ｒ１）対該シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．１５より大きいことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項８】
前記シャンク外径（Ｄ１）は、首下半径（Ｒ１）を介して前記頭部（３２）の外周と併合し、前記首下半径（Ｒ１）対該シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．３より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項９】
前記環状切削端（５０）は、半径方向に配向された切削端環状面を有し、その半径方向幅（Ｍ３）は、前記環状面の幅（Ｍ３）対前記シャンク（３４）の半径方向厚（Ｍ５）の比率が０．０３から０．１の範囲になるように選択される、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項１０】
前記シャンク（３４）は切削端部分（４２）を有し、その高さ（Ｍ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．２５より大きいことを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項１１】
一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物（１２、１４）の打ち抜きリベット接続部（６２）を生成する方法であって、
頭部（３２）と、シャンク（３４）とを有し、特定のリベット硬度を有する材料で作られ、前記シャンクは、シャンク内径（Ｄ３）、シャンク外径（Ｄ１）及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化され、かつ、軸方向投影において、前記シャンク外径（Ｄ１）及び前記シャンク内径（Ｄ３）により定められる環状面を有する打ち抜きリベット（３０）、特に請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の打ち抜きリベットを準備するステップと、
前記上部加工物（１２）が特定の貫通力により打ち抜かれる打ち抜きプロセスを実行するステップと、
を含み、
前記打ち抜きリベット（３０）には、前記貫通力によって決まる前記環状面のサイズが与えられることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ｋＮで測定された前記貫通力対ｍｍ2で測定された前記環状面の前記サイズの比率は、１．２から１．５までの範囲であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記環状面の前記サイズは、前記貫通力対修正されたリベット硬度の比率により求められ、前記修正されたリベット硬度は、前記リベット硬度に０．７から０．９までの範囲である修正係数を乗算することにより求められることを特徴とする、請求項１１〜請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の少なくとも１つの打ち抜きリベット（３０）によって、及び／又は、請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の打ち抜きリベット締結方法によって接続される、少なくとも２つの加工物（１２、１４）で構成されることを特徴とする加工物構成（６０）。
【請求項１】
頭部（３２）と、シャンク内径（Ｄ３）及びシャンク外径（Ｄ１）並びにシャンク端面を有する中空シャンクとして構成されたシャンクとを備え、前記シャンク端面に、その直径（Ｄ４）が前記シャンク外径（Ｄ１）より小さい環状切削端（５０）が形成され、前記シャンク内径（Ｄ３）は切削端半径（Ｒ２）となって前記環状切削端（５０）を形成するようになった、２つの加工物（１２、１４）を接続するための打ち抜きリベット（３０）であって、
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．３より大きいことを特徴とする打ち抜きリベット。
【請求項２】
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．５より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の打ち抜きリベット。
【請求項３】
前記切削端半径（Ｒ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．７より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項４】
前記環状切削端（５０）は、半径方向平面に対して４２°より小さい面取り角（α1）で配向されたシャンク外側面取り部（５２）を介して前記シャンク外径（Ｄ１）と併合することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項５】
前記シャンク外側面取り部（５２）は、遷移半径（Ｒ４）を介して前記シャンク外径（Ｄ１）と併合することを特徴とする、請求項４に記載の打ち抜きリベット。
【請求項６】
頭部外径（Ｄ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は１．４４より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項７】
前記シャンク外径（Ｄ１）は、首下半径（Ｒ１）を介して前記頭部（３２）の外周と併合し、前記首下半径（Ｒ１）対該シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．１５より大きいことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項８】
前記シャンク外径（Ｄ１）は、首下半径（Ｒ１）を介して前記頭部（３２）の外周と併合し、前記首下半径（Ｒ１）対該シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．３より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項９】
前記環状切削端（５０）は、半径方向に配向された切削端環状面を有し、その半径方向幅（Ｍ３）は、前記環状面の幅（Ｍ３）対前記シャンク（３４）の半径方向厚（Ｍ５）の比率が０．０３から０．１の範囲になるように選択される、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項１０】
前記シャンク（３４）は切削端部分（４２）を有し、その高さ（Ｍ２）対前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．２５より大きいことを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の打ち抜きリベット。
【請求項１１】
一方が、特に少なくとも８００ＭＰａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物（１２、１４）の打ち抜きリベット接続部（６２）を生成する方法であって、
頭部（３２）と、シャンク（３４）とを有し、特定のリベット硬度を有する材料で作られ、前記シャンクは、シャンク内径（Ｄ３）、シャンク外径（Ｄ１）及びシャンク端面を有する中空シャンクとして具体化され、かつ、軸方向投影において、前記シャンク外径（Ｄ１）及び前記シャンク内径（Ｄ３）により定められる環状面を有する打ち抜きリベット（３０）、特に請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の打ち抜きリベットを準備するステップと、
前記上部加工物（１２）が特定の貫通力により打ち抜かれる打ち抜きプロセスを実行するステップと、
を含み、
前記打ち抜きリベット（３０）には、前記貫通力によって決まる前記環状面のサイズが与えられることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ｋＮで測定された前記貫通力対ｍｍ2で測定された前記環状面の前記サイズの比率は、１．２から１．５までの範囲であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記環状面の前記サイズは、前記貫通力対修正されたリベット硬度の比率により求められ、前記修正されたリベット硬度は、前記リベット硬度に０．７から０．９までの範囲である修正係数を乗算することにより求められることを特徴とする、請求項１１〜請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の少なくとも１つの打ち抜きリベット（３０）によって、及び／又は、請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の打ち抜きリベット締結方法によって接続される、少なくとも２つの加工物（１２、１４）で構成されることを特徴とする加工物構成（６０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５０２５５０（Ｐ２０１３−５０２５５０Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２６０１１（Ｐ２０１２−５２６０１１）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２０７５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２３６１６
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５０４０７５５７７）ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー (117)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２０７５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２３６１６
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５０４０７５５７７）ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー (117)
【Ｆターム（参考）】
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