铆钉的制作方法

本发明涉及铆钉。

背景技术：

在专利文献1中公开有用于板彼此的接合的铆钉。

专利文献1：(日本)特开平10－061628号公报

专利文献1的铆钉在轴部的长度方向的一端具有外径比轴部大的头部。

使用该铆钉的两张板的接合以如下的顺序进行。

(a)对具有贯通孔的两张板，将贯通孔的位置对齐而将两张板重合。

(b)将铆钉的轴部插入贯通孔，使铆钉的头部抵接在一张板上。

(c)利用一对成型铆头模把持从一张板的表面突出的铆钉的头部、和从另一张板的表面突出的铆钉的轴部。

(d)使用铆钉将一对成型铆头模向相互接近的方向加压而将轴部的另一端侧铆接。

由此，在发生了塑性变形的轴部的材料与头部之间将两张板相互接合。

在此，将铆钉铆接时，铆钉的轴部与贯通孔的内周的间隙被发生了塑性变形的铆钉的材料填埋。

此时，对于铆钉而言，相比于具有头部的一端侧，另一端侧更大地塑性变形，故而铆钉的轴部与贯通孔的内周的间隙具有从轴部的另一端侧被填埋的倾向。

因此，为了将铆钉的轴部与贯通孔的内周的间隙大致无间隙地填埋，需要加大作用于一对成型铆头模的加压力(荷重)。

但是，若加压力增大，则作用于板中的贯通孔周围的加压力也变大。其结果，有可能在板中的贯通孔周围区域产生裂纹等。

技术实现要素：

因此，希望抑制作用的加压力，并且将铆钉的轴部与贯通孔的内周的间隙填埋。

本发明一方面的铆钉，具有：

轴部，其被插入连结对象物的贯通孔中；

大径部，其以比所述贯通孔的内径大的外径形成，并且在将所述轴部插入所述贯通孔时，与所述贯通孔的周缘抵接，

所述轴部在该轴部的轴向上被压缩，将所述轴部中的从所述贯通孔突出的区域铆接，其特征在于，

所述轴部至少位于所述贯通孔内的区域具有在所述轴向上随着朝向所述大径部，外径变大的形状。

根据本发明，轴部中的位于贯通孔内的区域远离从贯通孔突出的区域而接近大径部，随之，与贯通孔的内周的间隙变窄。

因此，在肥大化的程度小的初期阶段，使肥大化的轴部压接在贯通孔中的接近大径部的区域的内周，能够将轴部的外周与贯通孔的内周的间隙填埋。

由此，轴部中的位于贯通孔内的区域仅为接近从贯通孔突出的区域侧，故而与压接在贯通孔的内周的情况相比，虽然需要将轴部的外周与贯通孔的内周的间隙填埋，但可降低加压力，抑制作用的加压力，并且将铆钉的轴部与贯通孔的内周的间隙填埋。

附图说明

图1(a)、(b)是说明实施方式中的铆钉的图；

图2(a)、(b)是实施方式中的铆钉的主要部分放大图；

图3(a)～(d)是说明一对板状钢材使用铆钉的连结过程的图；

图4(a)～(h)是说明实施方式中的铆钉的作用的图；

图5(a)～(c)是说明比较例中的铆钉的作用的图；

图6(a)～(c)是说明变形例中的铆钉的作用的图。

标记说明

1：铆钉

11、12：轴部

11a、12a：铆接部

11a、12a：前端

121：同径部

122：扩径部

13：大径部

13a：一端

13b：另一端

131：凹部

132：平坦部

3、4：成型铆头模

8：板状钢材

81：贯通孔

9：板状钢材

91：贯通孔

im：假想圆

ln：假想线

lm：假想线

m(ma、mb、mc)：材料

p：边界

s：间隙

x：中心轴

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

图1是说明实施方式中的铆钉1的图。图1(a)是沿着中心轴x剖切铆钉1的剖面图，图1(b)是表示将铆钉1轴部11、12插入板状钢材8、9的贯通孔81、91中的状态的剖面图。

图2是铆钉1的主要部分放大图。图2(a)是将铆钉1的轴部12侧放大的图，图2(b)是将铆钉1的轴部12与大径部13的边界p周围放大的图。另外，在图2中，由假想线表示板状钢材9的一部分。

如图1所示，本实施方式的铆钉1用于将一对板状钢材8、9以在铆钉1的中心轴x方向上隔开间隔的状态连结。

铆钉1具有插入在板状钢材8、9设置的贯通孔81、91中的轴部11、12、这些轴部11、12间的大径部13。

轴部11、大径部13、轴部12在铆钉1的中心轴x上串联排列，轴部11和轴部12位于中心轴x方向上的大径部13的两侧。

这些轴部11、12和大径部13由同一材料一体形成。

大径部13形成大致圆柱形状，大径部13遍及中心轴x方向的大致全长，以比轴部11、12大的外径d1形成。大径部13在中心轴x方向上具有规定长度h1。

大径部13设定成比板状钢材8、9的贯通孔81、91的内径大的外径d1。

因此，若将铆钉1的轴部11和轴部12插入板状钢材8、9的贯通孔81、91中，则大径部13的一端13a和另一端13b分别从中心轴x方向抵接在板状钢材8、9的包围贯通孔81、91的周缘上。

轴部11也形成大致圆柱形状，轴部11遍及中心轴x方向的大致全长，以比贯通孔81的内径稍小的外径d2形成。

轴部11的中心轴向的长度l1比与板状钢材8的厚度w1相当的长度长。

因此，若铆钉1的轴部11插入板状钢材8的贯通孔81中，则轴部11贯通板状钢材8的贯通孔81而将前端11a配置在离开板状钢材8的位置。

该轴部11的从板状钢材8突出的区域在将铆钉1铆接时，成为较大塑性变形的区域(铆接区域)。

轴部12也形成大致圆柱形状，该轴部12的中心轴x方向的长度l2比与板状钢材9的厚度w2相当的长度长。

在本实施方式中，相互连结的板状钢材8、9的厚度不同，具有供轴部12插入的贯通孔91的板状钢材9比上述的板状钢材8的厚度厚。

因此，在铆钉1中，一方的轴部12的长度l2比另一方的轴部11的长度l1长。

轴部12的中心轴x方向的长度l2比与板状钢材9的厚度w2相当的长度长。

因此，若将铆钉1的轴部12插入板状钢材9的贯通孔91，则轴部12贯通板状钢材9的贯通孔91而将前端12a配置在离开板状钢材9的位置。

该轴部12中的从板状钢材9突出的区域在将铆钉1铆接时，成为较大塑性变形的区域(铆接区域)。

在剖面观察下，轴部12的至少位于贯通孔91内的区域以随着朝向大径部13，外径变大的形状形成。

如图2(a)所示，在本实施方式中，轴部12从前端12a到贯通孔91附近的范围r1成为以同一外径d2形成的同径部121。

而且，从贯通孔91附近到大径部13的范围r2成为，随着接近大径部13，外径变大的扩径部122。

另外，扩径部122与大径部13的边界p(参照图2(a))成为比同径部121大且比大径部13小的外径d3。

如图2(b)所示，剖面观察下的扩径部122的外周122a形成为沿着假想线ln的直线状。该假想线ln相对于沿着同径部121的外周121a的假想线lm倾斜规定角度θ。另外，假想线lm与铆钉1的中心轴x平行。

在大径部13的与扩径部122的边界p，设有在离开扩径部122的方向上凹陷的凹部131。

该凹部131从假想线ln上的与扩径部122的边界p沿着假想圆im弧状地形成。在本实施方式中，该假想圆im的切线成为沿着扩径部122的外周122a的假想线ln，假想线ln与假想圆im的交点位于扩径部122与大径部13的边界p上。

在大径部13，在凹部131的径向外侧设有与铆钉1的中心轴x正交的平坦部132。该平坦部132位于扩径部122与大径部13的边界p的径向外侧，与沿着同径部121的外周121a的假想线lm正交。

平坦部132在中心轴x(假想线lm)的径向上以规定宽幅wx形成，在该平坦部132的外径侧，以随着朝向外径侧，大径部13的径向宽度变大的形状实施圆弧加工(r加工)。

以下，使用本实施方式的铆钉1说明将厚度不同的一对板状钢材8、9连结的过程。

图3是说明使用铆钉1将一对板状钢材8、9连结的过程的图。

图3(a)是表示使铆钉1的轴部11、12塑性变形前(铆接前)的状态的图。图3(b)、(c)是表示使铆钉1的轴部11、12塑性变形途中的状态的图。图3(d)是表示铆钉1的轴部11、12的塑性变形结束，板状钢材8、9基于铆钉1的连结完成的状态的图。

图4是说明板状钢材8、9的贯通孔81、91的内周与轴部11、12外周的间隙s的状态的图。

图4(a)、(b)是表示使轴部11、12塑性变形前(铆接前)的状态的图。

图4(c)、(d)、(e)、(f)是表示使轴部11、12塑性变形途中的状态的图。

图4(g)、(h)是表示轴部11、12的塑性变形结束，板状钢材8、9基于铆钉1的连结完成的时刻的状态的图。

另外，在图4中，利用交叉的阴影线表示通过轴部11、12的塑性变形，贯通孔81、91的内周与轴部11、12外周的间隙被发生了塑性变形的轴部11、12的材料m(ma、mb)填埋的区域。

图5是说明比较例中的铆钉1a的情况的图。

图5(a)是说明利用轴部12遍及中心轴x方向的全长以相同外径d2形成的铆钉1a将板状钢材8、9连结的情况的图。

图5(b)是图5(a)的区域a的放大图，图5(c)是图5(a)中的区域b的放大图。

另外，在图5(b)、(c)中，为了说明使轴部11、12塑性变形后的板状钢材8、9的贯通孔81、91的内周与轴部11、12的外周的间隙s的状态，将间隙s周围夸大而示意地表示。

图6是说明变形例中的铆钉1b的情况的图。

图6(a)是说明利用在扩径部122与大径部13的边界p未设置凹部的铆钉1b将板状钢材8、9连结的情况的图。

图6(b)是图6(a)中的区域a的放大图，图6(c)是图6(a)中的区域b的放大图。

另外，在图6(b)、(c)中，为了说明使轴部11、12塑性变形后的板状钢材8、9的贯通孔81的内周与轴部12的外周的间隙s的状态，将间隙s周围夸大而示意地表示。

另外，铆钉1b的轴部12与上述的铆钉1同样地，由同径部121和扩径部122构成。

如图3所示，两张板状钢材8、9使用铆钉1的连结以如下顺序进行。

(i)在将铆钉1的贯通孔81、91对齐而将板状钢材8、9相互平行配置之后，将铆钉1的轴部11、12分别插入贯通孔81、91中，将铆钉1的大径部13把持在板状钢材8、9之间(参照图3(a))。

在该状态下，板状钢材8、9在铆钉1的中心轴x方向上分开大径部13的长度h1那么大而配置。

(ii)利用一对成型铆头模3、4把持从板状钢材8的表面突出的铆钉1的轴部11、和从板状钢材9的表面突出的铆钉1的轴部12(参照图3(a))。

(iii)使用铆钉(未图示)对一对成型铆头模3、4向相互接近的方向加压，使轴部11、12的前端11a、12a侧(铆接区域)塑性变形(参照图3(b)、(c))。

(iv)将板状钢材8、9把持在由轴部11、12的塑性变形形成的铆接部11a、12a与大径部13之间，通过铆钉1将一对板状钢材8、9相互连结(参照图3(d))。

在此，在利用铆钉1将板状钢材8、9连结时，铆钉1的轴部11、12在一对成型铆头模3、4之间，在中心轴x方向上被压缩。

于是，轴部11、12中的从贯通孔81、91突出的区域(铆接区域)在中心轴x方向上被压缩，并且在中心轴x的径向上大幅塑性变形而肥大化至比贯通孔81、91的内径大的外径(参照图3(b)、(c))。

由此，与轴部11的肥大化并行，塑性变形后的轴部11的材料在中心轴x方向被埋入板状钢材8的贯通孔81(参照图4(c))。

而且，随着轴部11的塑性变形的进行，在轴部11的外周与贯通孔81的内周的间隙s填充塑性变形后的轴部11的材料m(参照图4(e))，最终，轴部11的外周与贯通孔81的内周的间隙s被塑性变形的轴部11的材料m填塞(参照图4(g))。

另外，由肥大化的轴部11的材料形成的铆接部11a从中心轴x方向压接在板状钢材8中的贯通孔81的周缘，铆接部11a与板状钢材8的表面的间隙也被塑性变形的轴部11的材料mc填塞(参照图4(g))。

另一方面，与轴部12的肥大化并行，塑性变形后的轴部12的材料ma在中心轴x方向上被压入板状钢材9的贯通孔91(参照图4(d))。

本实施方式的板状钢材9的厚度w2比板状钢材8的厚度w1厚(参照图1)。

因此，轴部12的外径d2遍及中心轴x方向的全长而与轴部11的外径d2相同的铆钉1a(参照图5)的情况下，若中心轴x方向上的轴部11和轴部12的塑性变形量(压缩量)相同，则具有如下的问题。

在轴部11的外周与贯通孔81的内周的间隙s被塑性变形的轴部11的材料填塞的时刻，轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s成为仅轴部12的前端12a侧(中心轴x方向的下侧)被塑性变形的轴部12的材料ma填塞的状态(参照图5(b)、(c))。

这是因为，若中心轴x方向上的轴部11和轴部12塑性变形量(压缩量)相同，则从轴部11的前端11a侧侵入间隙s的材料的量和从轴部12的前端12a侧侵入间隙s的材料的量大致相同。

即，不能够遍及中心轴x方向的全长由塑形变形的轴部12的材料将轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s填塞。

在此，若轴部12在中心轴x方向上被压缩，则位于贯通孔91内的扩径部122在同径部121与大径部13之间被压缩，构成扩径部122的材料向将扩径部122的外径扩大的方向移动(参照图4(d))。

即，在扩径部122整体产生塑性变形。

另外，此时的构成扩径部122的材料的移动量比构成同径部121的材料的移动量小。

在本实施方式中，将轴部12中的位于贯通孔91内的扩径部122以随着接近大径部13，外径变大的形状形成，随着接近大径部13，扩径部122的外周与贯通孔91的内周之间的间隙s缩窄(参照图2(b))。

因此，在发生了塑性变形的同径部121的材料ma从前端12a侧侵入间隙s的时刻，向扩大外径的方向发生了塑性变形的扩径部122的材料mb也仍压接在贯通孔91的内周(参照图4(d))。

即，剖面观察下的扩径部122的外周122a与同径部121的外周121a的交叉角即角度θ(参照图2(b))设定为扩径部122从该扩径部122中的材料mb的部分压接在贯通孔91的内周的角度。

另外，以如下的方式设定轴部11中的同径部121的外径d2、扩径部122与大径部13的边界p的外径d3、同径部121和扩径部122的位置，以在发生了塑性变形的同径部121的材料ma从前端12a侧侵入间隙s的时刻，扩径部122的材料mb也仍压接在贯通孔91的内周。

由此，若使轴部12塑性变形，则轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s从轴部12的前端12a侧和大径部13侧两个部位被发生了塑性变形的轴部12的材料填埋。

而且，轴部12的塑性变形进行时，轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s被发生了塑性变形的轴部12的材料ma、mb填埋的区域在中心轴x方向上扩大(参照图4(f))。

在该过程中，在塑性变形的材料ma与材料mb之间，空间内的空气被从在塑性变形的金属制的材料ma及材料mb与贯通孔91的内周之间存在的无数极小的间隙排出。

因此，最终，轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s遍及中心轴x方向的大致全长，被发生了塑性变形的材料m(ma、mb)填塞(参照图4(h))。

另外，由肥大化的材料形成的铆接部12a从中心轴x方向压接在板状钢材8的贯通孔81的周缘部，铆接部12a与板状钢材8的表面的间隙也被发生了塑性变形的轴部12的材料填塞(参照图4(h))。

在此，在本实施方式的铆钉1，在扩径部122与大径部13的边界p设有凹部131。因此，在发生了塑性变形的同径部121的材料ma从前端12a侧侵入间隙s的时刻，处于从边界p向外径侧偏移的位置的平坦部132压接在板状钢材9的贯通孔91的周缘。

因此，随着轴部12的塑性变形的进行，大径部13的平坦部132和板状钢材9压接的区域在中心轴x的径向上向内径侧和外径侧扩展。

由此，在基于轴部12的塑性变形而形成铆接部12a的完成时刻，平坦部132遍及较大范围压接在板状钢材9上。

另外，在该过程中，凹部131内的空气主要被从在塑性变形的金属制的材料mc与板状钢材9之间存在的无数微小的间隙排出。

因此，大径部13的平坦部132和板状钢材9压接的区域向中心轴x的径向的扩大不被凹部131内的空气阻碍。

对此，在扩径部122与大径部13的边界p未设有凹部131的铆钉1b(参照图6)的情况下，在发生了塑性变形的同径部121的材料ma从前端12a侧侵入间隙s的时刻，边界p周围的区域压接在板状钢材9的贯通孔91的周缘。

因此，将大径部13和板状钢材9的中心轴x方向的间隙s填埋的材料mc随着轴部12的塑性变形的进行，在径向上从边界p向外侧扩展。

由此，在基于轴部12的塑性变形而形成铆接部12a的完成时刻，在大径部13的外径侧残留不被材料填埋的间隙s。

如上所述在本实施方式中，由于在扩径部122与大径部13的边界p设有凹部131，故而大径部13的平坦部132和板状钢材9最初压接的区域成为从边界p向外径侧离开的位置(参照图4(d))。

因此，随着轴部12的塑性变形的进行，大径部13的平坦部132和板状钢材9压接的区域在中心轴x的径向上从自边界p向外径侧离开的位置向内径侧和外径侧扩展。

因此，在基于轴部12的塑性变形而形成铆接部12a的完成时刻，在大径部13的外径侧，未被材料填埋的间隙s不大范围残留(参照图4(h))。

以上，在实施方式中，

(1)铆钉1具有：

轴部11、12，其插入作为连结对象物的板状钢材8、9的贯通孔81、91中；

大径部13，其以比贯通孔81、91的内径大的外径d1形成，并且在将轴部11、12插入贯通孔81、91时，抵接在贯通孔81、91的周缘，

轴部11、12在该轴部11、12的中心轴x方向(轴向)被压缩，将轴部11、12中的从贯通孔81、91突出的区域(铆接区域)铆接，其中，

轴部12的至少位于贯通孔91内的区域具有在中心轴x方向上随着朝向大径部13，外径变大的形状。

若将轴部11、12在中心轴x方向压缩，则轴部11、12中的从贯通孔81、91突出的区域(铆接区域)在中心轴x的径向上大幅肥大化，形成铆接部11a、12a。

在将该轴部11、12铆接时，轴部11、12中的位于贯通孔81、91内的区域也在径向上肥大化而使外径变大，但越接近从贯通孔81、91突出的区域(铆接区域)，位于贯通孔81、91内的区域的肥大化越进展。而且，肥大化的程度也是越接近从贯通孔81、91突出的区域越大。

如上述构成，随着从轴部12中的从贯通孔91突出的区域(铆接区域)离开，使与贯通孔91的内周的间隙s越窄。因此，在肥大化的程度小的初期阶段，使肥大化的轴部12(扩径部122)压接在贯通孔91中的接近大径部13的区域的内周，能够将轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s填埋。

实施方式中的铆钉1具有以下的构成。

(2)在大径部13，在与轴部12(扩径部122)的边界p设有在中心轴x方向上凹陷的凹部131。

从中心轴x方向观察，在凹部131的外径侧设有与贯通孔91的周缘抵接的平坦部132。

这样地构成时，在发生了塑性变形的轴部12(同径部121：铆接区域)的材料ma从前端12a侧侵入间隙s的时刻，处于从边界p向外径侧离开的位置的平坦部132压接在板状钢材9的贯通孔91的周缘。

而且，随着轴部12的塑性变形的进行，大径部13的平坦部132和板状钢材9压接的区域在中心轴x的径向上向内径侧和外径侧扩展。

由此，在基于轴部12的塑性变形而形成铆接部12a的完成时刻，平坦部132遍及较大范围压接在板状钢材9上。

由此，由于能够确保中心轴x的径向上的大径部13和板状钢材9的压接余量，故而能够适当地防止铆接后的铆钉1在中心轴x的径向上晃动。

实施方式中的铆钉1具有如下的构成。

(3)轴部12、11设置在中心轴x方向上的大径部13的一侧和另一侧。

设于一侧的轴部12以随着在中心轴x方向上朝向大径部13，外径变大的形状形成。

设于另一侧的轴部11以遍及中心轴x方向的全长为大致相同外径d2的形状形成。

板状钢材8具有供轴部11插入的贯通孔81。

板状钢材9具有供轴部12插入的贯通孔91。

板状钢材9的中心轴x方向的厚度w2比板状钢材8的中心轴x方向的厚度w1厚(w2＞w1)。

在轴部12的外径遍及中心轴x方向的全长为大致相同的外径d2的现有铆钉1a(参照图5(a))的情况下，为了利用一个铆钉1将中心轴x方向的厚度不同的板状钢材8、9连结，需要如下地进行。

为了遍及中心轴x方向的大致全长将铆钉1轴部11、12的外周与贯通孔81、91的内周的间隙s填埋，以厚度较厚的板状钢材9为基准，设定将轴部11、12铆接时的加压力(荷重)。

因此，在厚度较薄的板状钢材8，在贯通孔81周围作用比要填埋间隙s所需的加压力(荷重)大的加压力，故而在贯通孔81周围有可能产生裂纹等。

对此，实施方式中的铆钉1将插入板状钢材9的贯通孔91的轴部12以随着接近大径部13，外径变大的形状形成。

因此，在轴部12中的位于贯通孔91的外部的区域(铆接区域)的材料侵入贯通孔91的间隙s的时刻，轴部12中的位于贯通孔91内的区域(扩径部122)的材料也仍压接在贯通孔91的内周(参照图4(d))。

而且，随着轴部12的塑性变形的进行，在轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s填充发生了塑性变形的轴部12的材料m(ma、mb)(参照图4(f))，最终，轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s，遍及中心轴x方向的大致全长，被发生了塑性变形的材料m(ma、mb)填塞(参照图4(h))。

这样，在板状钢材9的贯通孔91，轴部12的外周与贯通孔91的内周的间隙s被发生了塑性变形的轴部12的材料填塞时，材料向间隙s的填充在中心轴x方向的两个部位并行进行。

因此，通过以在间隙s中的轴部12的前端12a侧和大径部13侧，材料向间隙s的填充并行进行的方式设定轴部12的位于贯通孔91内的区域的形状，能够使轴部12侧的间隙s和轴部11侧的间隙s填充所需的时间大致相同。

由此，即使以厚度较薄的板状钢材8为基准，设定填埋铆钉1的轴部11、12与贯通孔81、91的内周的间隙s的加压力(荷重)，也能够利用一个铆钉1将中心轴x方向的厚度不同的板状钢材8、9连结。

在上述的实施方式中表示了，轴部12的至少位于贯通孔91内的区域具有随着在中心轴x方向上朝向大径部13，外径变大的形状的扩径部122的情况。

本发明不仅限于该方式，例如，轴部12整体也可以以随着从前端12a朝向大径部13，外径变大的形状形成。

另外，在上述的实施方式中，表示了在使轴部12塑性变形时，扩径部122压接在中心轴x方向上的贯通孔91的大致中央部的情况。

本发明不仅限于该方式，只要由作用于轴部12的加压力(荷重)最终将间隙s填埋，扩径部122也可以最初压接在贯通孔91的任意位置。

因此，也可以最初压接在贯通孔91中的靠近大径部13的位置的内周。

以上，对本申请发明的实施方式进行了说明，但本申请发明不仅限于上述实施方式。在发明的技术思想范围内可进行适当变更。