KR20070119900A - 판금 부품에 리벳팅에 의해 체결될 수 있는 부재, 콤포넌트어셈블리, 및 콤포넌트 어셈블리의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

리벳팅에 의해 판금 부품에 체결 가능한 부재, 특히 샤프트부 및 헤드부를 가지는 센터링 볼트 형태의 부재로서, 상기 헤드부는 상기 판금 부품과 대면하는 측부에 적어도 대략 환형의 링 리세스를 가지며, 상기 링 리세스는 반경방향 내측에서 상기 헤드부의 실린더 섹션과 병합되고, 상기 실린더 섹션은 상기 샤프트부와 병합되고 상기 헤드부의 영역에서 상기 샤프트부를 둘러싸는 튜브형 리벳 섹션과 병합되며, 상기 링 리세스는 자신의 반경방향 외측에 배열되는 환형의 접촉면 내에 배치되며 적어도 대략 원뿔형인 벽을 통해 반경방향 외측에서 상기 환형의 접촉면과 병합되는 부재는, 상기 링 리세스의 원뿔형 벽 및/또는 선택적으로 존재하는 상기 링 리세스의 환형 베이스면에 하나 이상의 로컬 리세스, 바람직하게는 균일하게 분포된 복수의 로컬 리세스가 제공되는 것을 특징으로 한다. 부재 및 판금 부품을 포함하는 콤포넌트 어셈블리, 및 이러한 콤포넌트 어셈블리의 제조 방법 또한 기재되어 있다.

부재, 콤포넌트, 판금 부품, 체결, 리벳팅, 센터링, 볼트, 패스닝

Description

판금 부품에 리벳팅에 의해 체결될 수 있는 부재, 콤포넌트 어셈블리, 및 콤포넌트 어셈블리의 제조 방법 {AN ELEMENT ATTACHABLE BY RIVETING TO A SHEET METAL PART AND ALSO A COMPONENT ASSEMBLY AND A METHOD FOR THE PRODUCTION OF THE COMPONENT ASSEMBLY}

도 1은 센터링 기능을 구비하는, 본 발명에 따른 부재를 나타내는 도면으로서, A는 헤드 부분의 하측을 나타내는 사시도이고, B는 부분 종단면도이며, C는 헤드 부분의 저면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 부재의 체결을 나타내는 도면으로, A는 부재가 원뿔형 융기부의 중앙 개구를 통과하기 전의 상태를 나타내는 부분 단면도이고, B는 부재가 상기 중앙 개구를 통과한 콤포넌트 어셈블리를 나타내는 부분 단면도이다.

도 3은 도 1과 유사한 도면이나, 패스닝 기능을 구비한 센터링 부재의 형태인, 본 발명의 변형된 실시예를 나타내는 도면이다.

도 4는 도 2와 유사한 도면이나, 도 3의 볼트 부재가 판금 부품에 체결되는 것을 나타내는 부분 단면도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 콤포넌트 어셈블리에 콤포넌트가 체결된, 스크루-온 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 리벳팅에 의해 판금 부품에 체결 가능한 부재, 특히 샤프트부 및 헤드부를 가지는 센터링 볼트 형태의 부재에 관한 것으로, 상기 헤드부는 상기 판금 부품과 대면하는 측부에 적어도 대략 환형의 링 리세스를 가지며, 상기 링 리세스는 반경방향 내측에서 상기 헤드부의 실린더 섹션과 병합되고, 상기 실린더 섹션은 상기 샤프트부와 병합되고 상기 헤드부의 영역에서 상기 샤프트부를 둘러싸는 튜브형 리벳 섹션과 병합되며, 상기 링 리세스는 자신의 반경방향 외측에 배열되는 환형의 접촉면 내에 배치되며 적어도 대략 원뿔형인 벽을 통해 반경방향 외측에서 상기 환형의 접촉면과 병합된다. 또한, 본 발명은 상기 부재가 체결되는 판금 부품을 포함하는 콤포넌트 어셈블리, 및 상기 부재를 판금 부품에 체결하기 위한 방법에 관한 것이다.

상기 부재, 콤포넌트 어셈블리, 및 그 제조 방법은 EP-A-0 539 793의 도 8 및 도 9에 공지되어 있다. 공지된 방법에서, 판금 부품은 체결 영역에 원뿔형 융기부를 가지며, 볼트의 샤프트부에는 나사가 제공되고 또한 융기된 쪽의 원뿔형 융기부의 중앙 개구를 통해 삽입되는 환형의 리벳 섹션이 제공되며, 리벳팅 공정 중에 상기 원뿔형 융기부의 상부 영역은 편평하게 가압되고 리벳 비드(bead)는 상기 판금 부품의 하측, 즉 볼트 부재의 헤드부로부터 멀리 떨어진 판금 부품 쪽에 놓이며, 상기 링 리세스는 원뿔형 융기부를 편평하게 가압한 후에도 여전히 존재한다.

예시된 실시예에서는, 회전에 대한 저항을 제공하는 복수의 노즈(nose)가 존 재하며, 상기 노즈는 외주 방향으로 균일하게 분포되고 헤드부의 링 리세스의 환형 리벳 섹션으로의 천이 영역에 존재하며 측면에서 보아 삼각형 형상을 가지며, 상기 노즈는 링 리세스의 폭의 일부분에 걸쳐서만 반경방향 구역으로 연장되는 회전에 대하여 저항을 제공한다.

그러나, 이러한 유형의 볼트 부재는 실제로 사용되지 않았다. 그 이유 중의 하나는, 이들 노즈가 한편으로는, 회전에 대하여 저항을 제공하여 판금 부품이 원하는 형상으로 변형되는 것을 방해하고, 다른 한편으로는, 환형의 리벳 섹션을 강화시켜서 비드 섹션의 전체에 비드가 형성되는 것을 곤란하게 하기 때문이다. 또한, 이러한 유형의 설계는 판금의 원하지 않는 변형을 가져올 수 있다. 이러한 유형의 부재에서, 다이 버튼(die button)은 리벳 비드를 형성하고 리벳 비드에 대하여 판금 부품을 가압하여 재형성하는 역할을 하며, 리벳 비드는 판금 부품을 가압한다. 따라서, 형성된 리벳 비드는 회전에 대하여 저항을 제공하는 노즈에 대하여 판금 부품을 가압하고 회전에 대하여 저항을 제공하는 노즈를 판금재에 가압한다. 이것은 실질적으로 용이하지 않은 것으로 확인되었으며, 판금재가 회전에 대하여 저항을 제공하는 노즈에 걸려 리벳 비드의 형성이 곤란해지고, 리벳 섹션은 변형되어 판금재에 반경방향으로 절반만이 가압된다.

리벳팅에 의해 판금 부품에 체결되는 부재가 센터링 부재로서 역할을 하는 기술에 있어서, 일련의 적용이 공지되어 있다. 이와 관련하여, 상기 부재는, 판금 부품에 리벳팅되는 부재에 체결되며 판금 부품에 대하여 정확하게 위치될 추가의 콤포넌트의 구멍 내에 비교적 밀착되게 끼워지는 샤프트의 부분 구역을 갖는다. 이와 관련하여, 센터링 부재는 단순한 센터링 기능을 가져서 다른 부재에 의해 추가의 콤포넌트를 판금 부품에 나사결합하는 것이 가능할 수 있거나, 센터링 부재에는 동시에 나선이 제공되어 추가의 콤포넌트를 판금 부품에 부착하기 위한 역할을 한다. 따라서, 부재는 센터링 기능뿐만 아니라 체결 기능도 갖는다.

이러한 센터링 부재, 또는 센터링 및 체결 부재는, 예를 들어 독일특허 제3447006.9호에 기재되어 있는, Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG에 의한 소위 SBF 볼트의 형태로 구현된다. SBF 볼트 부재에서, 샤프트부로부터 멀리 떨어진 헤드부의 단부는 판금 부품과 리벳 연결되도록 되어 있다.

선택적으로 체결 기능을 구비하는 이러한 센터링 부재는, 실질적으로 그 자체가, 상기 부재의 헤드부의 영역에서 판금 부품과 체결되기 위해 판금 부품 및 헤드부가 비교적 상당히 재형성될 필요가 있다는 것이 확인되었다. 이로 인해, 샤프트 직경이 12㎜ 이상인 부재에 대하여는 판금 부품과의 리벳 연결을 위해 비교적 커다란 재형성 힘이 필요하게 된다. 이것은 특히, 샤프트 직경이 커다란 센터링 부재가 흔히 사용되는 경우인, 판금 부품의 두께가 상당히 두꺼운 경우에 문제가 된다.

센터링 목적으로 사용될 수 있는 다른 패스너 부재에서도 유사한 문제가 발생한다.

다른 부재로서 WO 02/077468에 기재된 센터링 부재가 사용될 수 있다. 이것은 기능성 부재로서, 헤드부가 환형의 접촉면을 가지며 튜브형 리벳 섹션이 상기 헤드부의 접촉면의 측부에서 헤드부로부터 이격되어 있고, 튜브형 가이드 섹션이 상기 튜브형 리벳 섹션과 동심으로 상기 튜브형 리벳 섹션의 반경방향 내부에 배치되고, 환형 간극이 가이드 섹션과 리벳 섹션 사이에 제공되고, 가이드 섹션은 리벳 섹션의 자유 단부를 넘어 돌출된다.

튜브형 리벳 섹션의 벽의 자유 단부는, 축방향 단면의 평면에서 보아, 반경방향 외측 및 반경방향 내측에서 모두 둥글게 되어 있으며, 예를 들어 반원 형상 또는 화살촉과 유사한 형상이어서, 리벳 비드의 형성에 유리하다. 가이드 섹션은 관통(piercing) 섹션으로서 형성되며, 접촉면과 멀리 떨어진 단부에 환형의 커팅 에지를 가져서 부재가 판금 부품에 스스로 관통되는 형태로 삽입되도록 한다. 부재는 우선적으로 자가 관통(self-piercing) 기능을 가지는 너트 부재로서 형성된다. 그러나, 이러한 부재에서는 환형의 접촉면에 링 리세스가 제공되지 않으며, 회전에 대하여 저항을 제공하는 노즈(nose)는 반경방향으로 연장되는 융기부 또는 리브(rib)의 형상을 가지며 환형의 접촉면에 형성된다.

본 발명의 목적은, 단순한 센터링 기능은 물론 센터링 및 체결 기능을 가질 수 있고, 샤프트 직경이 12㎜ 이상인 경우에도 판금 부품에 대한 체결에 필요한 힘이 수용 가능한 한계 내에 유지되고, 판금 부품의 원하지 않는 변형의 위험이 없으며, 두께가 다양한 판금 부품에 대하여 하나의 부재만으로 회전에 대한 탁월한 저항이 실현될 수 있는, 전술한 유형의 부재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 전술한 유형의 부재는, 적어도 하나의 로컬 리 세스, 바람직하게는 균일하게 분포된 복수의 로컬 리세스가 링 리세스의 원뿔형 벽 및/또는 선택적으로 존재하는 링 리세스의 환형 베이스면에 제공되는 것을 특징으로 한다.

링 리세스의 원뿔형 벽 및/또는 링 리세스의 튜브형 베이스면에 로컬 리세스 또는 균일하게 분포된 복수의 리세스의 형태로 회전에 대하여 저항을 제공하는 특징을 제공함으로써, 특히 두꺼운 판금에 있어서, 판금 부품에 대한 부재의 체결 시에 판금 부품의 형성 또는 리벳 섹션의 재형성에 대하여 우선적으로 극복되도록 회전에 대하여 저항을 제공하는 특징이 저항을 나타내는 상황을 방지할 수 있다. 또한, 회전에 대한 저항을 제공하는 이러한 리세스에 의해, 판금 부품의 원하지 않는 변형을 방지할 수 있으며, 이것은 센터링 부재에 있어서 특히 중요하다. 또한, 회전에 대하여 저항을 제공하는 이러한 리세스는 적절한 회전성을 보장하며, 리벳 비드가 판금 부품의 하측, 즉 부재의 헤드부로부터 멀리 떨어진 판금 부품 쪽에 존재하는 링 리세스 내에 완전히 수용될 수 있도록 형성되는 것을 방해하지 않아, 판금 부품의 하측에 편평한 체결면이 존재하게 된다. 이로 인해, 센터링 작용을 하는 부재의 가이드 섹션이 판금 부품의 하측, 즉 부재의 샤프트부에 존재하는 리벳 비드의 자유 단부면에 직접 제공될 수 있도록 하여, 부재의 가이드 섹션 전체에 배치되는 콤포넌트의 이상적인 센터링 또는 포지셔닝이 보장되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 부재는 판금 두께의 차이가 비교적 넓은 범위인 일 실시예에 사용될 수 있다. 예를 들어, 0.6 내지 3.5㎜의 두께 범위를 가지는 판금에서 판금 부품의 하측에 있는 링 리세스에 위치되는 리벳 비드가 판금 부품의 하측 을 넘어 돌출하여 추가의 콤포넌트가 체결될 때 문제를 일으키지 않도록 커버하는 데에는 단지 2개의 상이한 부재만이 필요하다. 예를 들어, 리벳 섹션이 짧은 제1 실시예에서는 0.6 내지 1.5㎜의 판금 두께가 커버될 수 있고, 리벳 섹션이 기다란 제2 실시예에서는 1.5 내지 3.5㎜의 판금 두께가 커버될 수 있다. 특히, 센터링 볼트에 대하여 매우 빈번하게 일어나는 범위인 1.25 내지 3.0㎜ 범위의 판금 두께에 대하여 다소 짧은 리벳 섹션을 가지는 하나의 부재를 사용하는 것이 가능하다. 본 발명은 직경이 12㎜인 샤프트를 구비하는 부재에 한정되지 않으며, 예를 들어 4 내지 38㎜의 범위에서 제한 없이 광범위하게 선택되는 샤프트 직경이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 부재는 또한, EP 0 539 793 B1에 따른 소위 클램핑 구멍 리벳팅 공정을 수행하는 것이 가능하며, 이로 인해 판금 부품과 부재 사이에 원하는 체결이 이루어질 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 리벳팅 공정의 실행 중에 판금 부품의 중앙 개구의 크기를 감소시키기 위해 원뿔형 융기부를 편평하게 (부분적으로) 가압하여, 개구의 림 영역이 리벳 섹션 위의 영역 또는 리벳 섹션의 영역에서 부재의 판금과 접촉하는 한편 리벳 섹션은 리벳팅 공정을 통해 반경방향 외측으로 구부러지고 선택적으로 리벳팅 공정에 의해 반경방향으로 확장된다.

그러나, 클램핑 구멍 리벳팅 공정을 이용하는 것이 필수적인 것은 아니며, 리벳 섹션이 비드를 형성하는 동안에, 다이 버튼(die button)이 자신과 부재의 헤드부 사이에서 판금재를 붕괴시키기 때문에 원뿔형의 융기부가 부재의 헤드부 하측에서 링 리세스의 형상과 결합될 수 있으며, 판금재는 로컬 리세스 쪽으로 흐르는 것 외에 반경방향 내측으로도 압박되어 체결됨으로써, 상기 목적이 달성될 수 있다.

패스너 부재가 단순히 센터링 기능을 가지는 경우에도, 요구되는 공정에서 판금 부품에 대한 부재의 체결 방법이 신뢰적으로 이루어지는 것을 간단하게 보장할 수 있도록 하기 위해, 회전에 대한 저항을 로컬 리세스의 형태로 제공하는 특징을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 판금 부품의 부재의 체결 후에, 그리고 판금 부품의 적절한 지지를 통해, 부재에 토크를 가하여, 판금 부품에 대하여 부재를 트위스트하거나 판금 부품에서 헐겁게 하도록 한다. 발생하는 토크의 레벨은 부재가 판금 부품에 얼마나 견고하게 체결되었는가를 측정하는 기준이 되며 품질의 유지 또는 품질의 확인을 위해 이용될 수 있다.

패스닝 기능을 가지는 부재에 있어서는, 볼트 부재로서 구현된 부재의 샤프트부에 너트를 체결할 때, 또는 너트 부재로서 형성된 부재의 중공 샤프트부에 스크루를 나사삽입할 때, 체결 기능이 달성될 수 있도록, 즉 회전에 대하여 요구되는 저항이 이루어질 수 있도록, 어떠한 경우에도 회전에 대한 저항을 제공하는 특징이 요구된다. 부재가 너트 부재로서 형성될 때, 헤드부, 중공 샤프트부, 및/또는 샤프트부로부터 멀리 떨어진 헤드부 쪽에 제공되는 체결 섹션에는 나선이 제공될 수 있다. 나선이 체결 섹션에 제공되는 경우, 체결 섹션의 외경은 부재의 헤드부의 외경보다 작은 것이 바람직하며, 이로 인해 환형의 압력 접촉면이 제공됨으로써 부재를 판금 부품에 가압하여 여기서 발생하는 힘에 의한 패스너 섹션의 변형 없이 리벳팅 공정이 실현될 수 있다. 부재가 너트 부재로서 구현되는 경우에는 자가 관 통이 이루어질 수도 있다.

본 발명의 부재의 바람직한 실시예는 청구범위 제1항 내지 제11항과 관련된다.

본 발명에 따른 콤포넌트 어셈블리는, 판금 부품이, 링 리세스에 수용되는 링 리세스 영역에 환형 융기부를 가지며, 판금 부품의 소재가 로컬 리세스에 배치되고, 판금 부품은, 링 리세스로부터 멀리 떨어진 측부에, 리벳 비드 쪽으로 구부러진 리벳 섹션이 배치되는 링 리세스를 가지며, 헤드부로부터 멀리 떨어진 리벳 비드의 측부는 적어도 실질적으로 리벳 비드 주위 영역에서 판금 부품의 측부를 넘어 돌출되지 않으며 리벳 비드에 대하여 약간 후퇴되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 콤포넌트 어셈블리의 바람직한 실시예는 청구범위 제13항 및 제14항과 관련된다.

최종적으로, 콤포넌트 어셈블리의 형성을 위해 판금 부품에 부재를 체결하기 위한 본 발명의 방법은, 적어도 실질적으로 링 리세스의 형상과 일치되거나 바람직하게 원뿔형 벽보다 가파른 원뿔형 형상을 가지는 융기부를 형성하기 위해 구멍의 영역에 미리 형성된 사전 천공된 판금 부품에 상기 부재가 삽입되고, 리벳 섹션 주위의 판금재는 샤프트부를 수용하는 중앙 리세스 또는 중앙 보어 및 상기 중앙 리세스 또는 중앙 보어를 둘러싸는 환형의 융기부를 가지는 다이 버튼에 의해 각각의 로컬 리세스로 형성되며 리벳 섹션은 리벳 비드의 형성 중에 판금 부품의 하측에 형성되는 링 리세스 쪽에 놓이거나 가압되는 것을 특징으로 한다.

이러한 실시예에서, 다이 버튼의 환형 융기부는 그 반경방향 외측에 배치되 는 둥근 형상의 표면과 병합되는 링 에지를 적어도 실질적으로 구비하는 자유 단부에 형성되고, 이로 인해 리벳 섹션은 리벳 비드로 재형성된다. 이와 관련하여, 링 에지의 직경은 리벳 섹션의 자유 단부의 링 선단 영역의 튜브형 리벳 섹션의 직경보다 작아서, 링 에지는 리벳팅 공정 중에 리벳 비드를 반경방향 외측으로 변형시킬 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 리벳팅에 의해 판금 부품(10)에 체결되는 부재(12)를 도시한다. 부재(12)는 샤프트부(14) 및 헤드부(16)를 가지는 센터링 부재의 형태를 가지며, 헤드부는 판금 부품(10)으로부터 멀리 떨어진 측부(18)에 적어도 대략 환형의 링 리세스(20)를 가지며, 상기 리세스는 반경방향 내측에서 헤드부(16)의 실린더 섹션(21)에 병합되고, 상기 실린더 섹션은 샤프트부(14)와 병합되고 헤드부(16)의 영역, 즉 헤드부(16)의 바로 아래에서 샤프트부(14)를 둘러싸는 튜브형 리벳 섹션(22)과 병합된다. 링 리세스(20)는 자신의 반경방향 외측에 배열되는 환형의 접촉면(24) 내, 또는 원형 링 세그먼트로 이루어지는 접촉면(24')의 반경방향 외측에 배치되며, 적어도 대략 원뿔형인 벽(23)을 통해 반경방향 외측에서 접촉면(24 또는 24')과 병합된다. 원뿔형 벽(23)은 바람직하게 수평 평면에 대하여 약 33°의 각도를 가지며, 이 각도는 20°내지 45°범위에서 선택될 수 있으며 이것에만 한정되지 않는다.

원뿔형 벽의 반경방향 내측에서, 링 리세스(20)는 실린더 섹션(21)의 반경방향 외측면(28)과 적어도 단면의 절반이 병합되는 굴곡진 환형의 베이스면(26)을 갖 는다. 본 실시예에서, 반경방향의 단면 절반이 굴곡진 베이스면(26)은 부재(12)의 중앙 종축(30)과 실질적으로 직각인 편평부(28)를 포함한다. 그러나, 편평한 베이스면을 생략하거나 편평부(28)의 반경방향 폭을 확장시켜서, 직접 또는 비교적 작은 반경으로 원뿔형 벽(23) 및/또는 리벳 섹션(22) 위의 실린더 섹션(21)과 병합되도록 할 수도 있다. 베이스면은 또한 상이하게, 즉 원뿔형 벽의 리벳 섹션(22) 위의 실린더 섹션(21)으로의 비교적 날카로운 천이에 의해 실현될 수 있다(여기서, 용어 "위"는 부재(12)의 도시된 방향이며 기하학적인 정의는 아님).

적어도 하나의 로컬 리세스(32), 바람직하게는 균일하게 분포된 복수의 로컬 리세스(32)는 링 리세스(20)의 원뿔형 벽(23) 및/또는 선택적으로 링 리세스(20)의 베이스면(26)에 제공된다.

각각의 로컬 리세스(32)는 기다랗고 둥근 형상을 가지며, 각각의 로컬 리세스의 측벽으로부터 날카로운 에지를 지나 링 리세스(20)의 표면으로 천이된다. 그러나, 이들 천이부 또한 둥글게 만들어질 수 있다.

각각의 로컬 리세스(32)는 본질적으로 반경방향 평면에 배치되며, 본 실시예에서는 환형 접촉면으로 연장되도록 만들어져서, 환형의 접촉면(24)이 원형 링 세그먼트(24')로 분할되며, 도 1B의 좌측에 있는 지점(24', 32', 24')으로 확인될 수 있다. 따라서 "환형 접촉면" 또한 로컬 리세스에 의해 중단되는 원형 링 세그먼트로 이루어진 접촉면을 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 로컬 리세스를 보다 짧게 하여 접촉면(24)에 도달하지 않아 분할을 하지 않도록 하는 것도 가능하다.

보다 상세하게는, 로컬 리세스의 분할과 마찬가지로, 본 실시예에서는 환형의 접촉면(24) 또한 링 리세스(23)의 베이스면(26)을 분할한다. 이 베이스면(26)을 환형이고 한다면, 하나의 로컬 리세스 또는 복수의 로컬 리세스에 의해 중단되는 베이스면을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 실시예에서는 6개의 균일하게 분포된 로컬 리세스가 제공된다. 그러나, 1개 내지 12개의 리세스가 제공될 수도 있으며, 이들 로컬 리세스가 보다 작거나 좁으며 깊이가 작게 만들어진다면 이보다 많은 개수가 제공될 수도 있다.

도 1B에 도시된 바와 같이, 튜브형 리벳 섹션의 벽의 자유 단부(34)는 반경방향 단면 평면으로 보아(도 1B의 우측에 도시된 바와 같이) 반경방향 외측 및 반경방향 내측 모두가, 예를 들어 반원형 또는 화살촉과 유사한 형상으로 둥글게 되어, 리벳 섹션의 하단부에 있는 링 선단이 참조부호 34로 나타낸 위치에서 정밀하게 돌출되도록 한다.

도 1 및 도 2의 실시예에서, 샤프트부(14)는 솔리드 또는 튜브형 센터링부로 형성된다. 부재는 단순한 센터링 부재로서 형성되는 대신에 도 3 및 도 4에 따른 센터링 및 체결 부재로서 형성될 수도 있다.

도 3 및 도 4의 실시예의 설명에서, 도 1 및 도 2의 실시예와 동일한 형상 및/또는 기능을 가지는 구성요소에는 동일한 참조부호를 부여하였으며 특별히 언급되지 않는 한 전술한 것과 동일한 특징 및 기능이 적용되는 것으로 이해하여야 한다. 반대로, 특별히 언급되지 않는 한, 도 3 및 도 4의 설명 또한 도 1 및 도 2의 실시예에 적용된다. 설명을 간결하게 하기 위해, 반복되는 설명은 생략하기로 한 다. 도 3 및 도 4의 실시예에서, 샤프트부(14)에는 나선(14')이 제공된다.

나선(14')은 튜브형 리벳 섹션의 자유 단부 영역의 근처에 나선 런아웃부(thread run-out)(14")를 가지며, 나선 런아웃부는 나선의 외경과 동일하거나 보다 큰 직경을 가지는 실린더 섹션과 병합된다. 실제적인 센터링 섹션을 형성하는 실린더 섹션(40)은, 도 4B에 도시된 바와 같이, 부재(12)가 판금 부품(10)에 체결될 때 본질적으로 먼저 드러나게 된다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 리벳 섹션의 구부러진 부분, 즉 리벳 비드(42) 아래의 전체 샤프트부(14)가 센터링 섹션(40)을 형성하거나, 리벳 비드(42) 바로 아래 부분만이 센터링 섹션을 형성하고 나머지 부분은 단차를 형성, 즉 프리-센터링을 위해 직경이 축소될 수 있다.

도 1 및 도 3에 따른 부재에 대하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 헤드부는 샤프트부의 반대쪽에 예를 들어 외측 나사, 내측 나사, 클립 장착부를 구비한 추가의 샤프트부, 또는 가이드부의 형태로 기능부를 가질 수 있다. 또 다른 대안으로서, 샤프트부(14)는 보다 길게 만들어질 수 있으며, 핀 또는 가이드를 위한 가이드의 역할을 하거나 내측 나사가 제공될 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여, 판금 부품에 도 1의 부재(12)를 체결하는 방법을 설명한다. 도 3에 따른 부재(12)의 체결에 대한 설명은 도 4에 따른 판금 부재(10)에도 동일하게 적용되며, 동일한 참조부호가 이용되었다. 따라서, 도 2에 따른 방법의 설명은 도 4에 대하여 반복되지 않는다.

도 2A(4A)에 도시된 바와 같이, 부재(12)는 구멍이 미리 형성되고 구멍(50)의 영역이 융기부(52)로 미리 형성되어 링 리세스(23)의 형상과 적어도 실질적으로 대응되는 판금 부품에 삽입된다. 본 실시예에서, 판금 부품의 융기부(52)는 상부(53)가 편평하고 구멍(50)이 관통됨으로써, 구멍의 측벽(55)은 종축(30)과 평행하게 연장된다. 그러나, 미리 편평하게 형성되는 것이 필수적인 것은 아니며, 편평부(53) 없는 원뿔형 융기부(52)가 직접 형성될 수 있다. 구멍(50)의 스탬핑은 구멍(50)의 형성을 위한 프레싱 공정과 동시에 조합될 수 있어서, 구멍(50)은 원뿔형으로 연장될 수 있으며 도 2A의 상방으로 벌어지게 된다. 또 다른 대안으로서, 융기부는 링 리세스(23)의 원뿔형 벽(24)보다 경사가 큰 원뿔형 형상을 가질 수 있다.

판금 부품에 대한 부재의 체결은 프레스의 다이 버튼(die button) 또는 C형강에 의해 그 자체가 공지된 방식으로 실행된다. 이러한 구성에서, 가압은, 예를 들어 부재의 헤드부에 가해지는 한편, 판금 부품은 다이 버튼 상에 지지된다. 샤프트부를 수용하는 중앙 섹션 또는 중앙 보어, 및 상기 중앙 섹션 또는 중앙 보어를 둘러싸는 환형의 융기부를 가지는 다이 버튼(미도시)에 의해, 리벳 섹션(22) 주위의 판금재는 로컬 리세스(32)로 형성된다. 리벳 섹션(22)은 리벳 비드(42)의 형성 중에, 판금 부품(10)의 하측에 형성되어 있는 링 리세스(54) 내에 놓인다.

이를 위해, 다이 버튼의 환형 융기부는 자유 단부에 형성되는 것이 바람직하며, 링 에지는 그 반경방향 외측에 배치되는 둥근 형상의 표면과 병합된다. 링 에지의 직경은 리벳 섹션(22)의 자유 단부에 있는 링 선단(ring apex)의 직경보다 다소 작게 선택됨으로써, 리벳 섹션(22)은 리벳팅 공정 중에 링 에지 및 둥근 형상의 표면에 의해 반경방향 외측으로 변형되어 리벳 비드(42)로 형성된다. 이러한 결합 에서, 판금재는 부재의 헤드부와 다이 버튼 사이에 가해지는 힘에 의해 붕괴되고, 다이 버튼의 반경방향 외측 영역에 의해 리벳 비드가 형성되도록, 판금재는 로컬 리세스(32)로 유동되어 부재(12)와 판금 부품(10) 사이에 치열에 의한 인터록(interlock)을 형성하도록 판금재에 융기부를 형성한다. 리벳 섹션의 비드 형성을 통해, 판금재는 링 리세스(20)와 리벳 비드(42) 사이에 형성되는 반경방향 그루브(56) 내에 더욱 클램프되어, 부재(12)를 판금 부품(10)의 축 방향으로 고정시킨다. 판금재는 리벳 비드(42) 위의 영역에서 붕괴력( 및 동시에 발생하는 리벳 섹션의 팽창)에 의해 부재의 샤프트부(14)에 대하여 더욱 견고하게 가압되며, 이로 인해 구멍에 높은 마찰력이 발생하여 부재의 위치가 견고해지고 회전에 대한 저항이 증대된다. 또한, 판금재는 가압된 상태로 놓여서, 동적인 작동에도 피로 균열의 위험이 없도록 한다. 이러한 효과는, 판금의 원뿔형 융기부가 부분적으로 편평하게 가압되는 경우, 즉 전술한 EP-A-0 539 793에 따라 클램핑 또는 리벳팅 공정이 이용되는 경우에 더욱 증대될 수 있다.

따라서, 상기 방법의 결과로, 콤포넌트 어셈블리는 판금 부품(10) 및 판금 부품(10)에 체결되는 부재(12)를 포함하고, 판금 부품(10)은 링 리세스(20)의 영역에 폼피팅(form fitting) 방식으로 수용되는 환형의 융기부(52')를 가지며, 판금 부품의 재료는 각각의 로컬 리세스(32)에 배치된다. 또한, 링 리세스(60)는 판금 부품(10)의 링 리세스(22)로부터 멀리 떨어진 측부(58)에 존재하며, 리벳 섹션은 리벳 비드(42)가 형성되도록 변형되어 링 리세스(60)에 위치된다. 헤드부(16)로부터 멀리 떨어진 리벳 비드(42)의 측부는 리벳 비드 주위 영역에서 판금 부품의 측 부(58)를 적어도 실질적으로 넘지 않도록 돌출되고, 리벳 비드에 대하여 약간, 예를 들어 0.02㎜만큼 후퇴되는 것이 바람직하다.

도 5는 추가의 콤포넌트(70)가 구비된 도 4B의 콤포넌트 어셈블리를 나타낸다. 콤포넌트(70)는 구멍(72)을 갖는다.

구멍(72)의 내경은, 리벳 비드(42) 영역의 샤프트부(14), 즉 센터링 섹션(40)의 외경과 적어도 실질적으로 동일하고, 콤포넌트는 샤프트부의 영역에 의해 중심이 맞추어진다.

콤포넌트(70)는, 부재의 샤프트부(14)에 체결되는 패스너 부재(74)에 의해 판금 부품(10)에 대하여 홀딩된다. 즉, 샤프트부에 외측 나사(14')를 형성하고, 선택적으로 와셔(76)를 개재하여, 외측 나사(14')에 너트(74)를 나사결합시킴으로써 홀딩된다. 또는, 샤프트부는 내측 나사(미도시)를 구비한 튜브형 부분으로서 형성될 수 있으며, 콤포넌트(70)는 상기 내측 나사에 나사결합되는 스크루에 의해 고정된다.

본 발명에 따른 부재는 센터링 기능을 만족할 필요는 없지만, 단순한 조임 기능을 가질 수 있으며, 따라서 센터링 부재 또는 센터링 볼트일 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다.

모든 실시예에서, 모든 소재는 냉간 변형의 관점에서, ISO 표준에 따른 클래스 8 이상의 강도를 얻을 수 있는 부재의 소재일 수 있으며, 예를 들면 35B2 합금이다. 이렇게 형성된 패스닝 부재는, 드로잉(drawing) 품질 판금 부품을 위한 모든 상용 강재(steel material) 및 알루미늄이나 알루미늄 합금에도 적절하다. 알 루미늄 합금은, 패스닝 부재에 대하여 보다 높은 강도를 가지는 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면 AlMg5이다. AM50과 같이 보다 강도가 높은 마그네슘 합금의 부재가 고려될 수도 있다.

본 발명에 따라, 단순한 센터링 기능은 물론 센터링 및 체결 기능을 가질 수 있고, 샤프트 직경이 12㎜ 이상인 경우에도 판금 부품에 대한 체결에 필요한 힘이 수용 가능한 한계 내에 유지되고, 판금 부품의 원하지 않는 변형의 위험이 없으며, 두께가 다양한 판금 부품에 대하여 하나의 부재만으로 회전에 대한 탁월한 저항이 실현될 수 있는 부재가 제공된다.

Claims (16)

1. 리벳팅에 의해 판금 부품(10)에 체결 가능한 부재(12), 특히 샤프트부(14) 및 헤드부(16)를 가지는 센터링 볼트 형태의 부재에 있어서,

   상기 헤드부(16)는 상기 판금 부품(10)과 대면하는 측부(18)에 적어도 대략 환형의 링 리세스(20)를 가지며, 상기 링 리세스(20)는, 반경방향 내측으로는 상기 헤드부(16)의 실린더 섹션(21)과 병합되며 자신의 반경방향 외측에 위치하는 환형의 접촉면(24 또는 24') 내에 배치되고, 반경방향 외측으로는 적어도 대략 원뿔형인 벽(23)을 통해 상기 환형의 접촉면과 병합되고, 상기 실린더 섹션(21)은 상기 샤프트부(14)와 병합되고, 상기 헤드부(16)의 영역에서 상기 샤프트부(14)를 둘러싸는 튜브형 리벳 섹션(22)과 병합되며,

   상기 링 리세스의 원뿔형 벽(23) 및/또는 선택적으로 존재하는 상기 링 리세스의 환형 베이스면(26)에는 하나 이상의 로컬 리세스(32), 바람직하게는 균일하게 분포된 복수의 로컬 리세스(32)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 부재.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤프트부(14)의, 상기 튜브형 리벳 섹션(22)의 반경방향 내측 영역은 센터링 섹션(21)을 형성하거나 상기 샤프트부(14)의 센터링 섹션에 속하는 것을 특징으로 하는 부재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 링 리세스(20)는, 상기 원뿔형 벽(23)의 반경방향 내측에, 상기 부재의 길이방향과 적어도 실질적으로 직각을 이루거나 단면이 상기 실린더 섹션(21)의 반경방향 외측면과 병합되는 굴곡을 이루는 환형의 베이스면(6, 28)을 가지는 것을 특징으로 하는 부재.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 로컬 리세스(32)는 기다랗고 둥근 형상을 가지며, 상기 리세스(32)의 측벽으로부터 상기 링 리세스(20)의 표면으로의 천이부가 날카로운 에지 형태이거나 둥근 형태인 것을 특징으로 하는 부재.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 로컬 리세스(32)는 적어도 실질적으로 반경방향 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 부재.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 튜브형 리벳 섹션(22)은, 샤프트부(14) 또는 센터링 섹션(40)으로부터 반경방향으로 간극을 가지고 이격되어 있거나, 상기 튜브형 리벳 섹션(22)의 반경방향 내측에서 상기 센터링 섹션(40)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 부재.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 튜브형 리벳 섹션(22)의 벽의 자유 단부(34)는, 축방향 단면에서 볼 때, 반경방향 외측 및 내측 모두 둥글게 되어 있으며, 반원형 형상 또는 화살촉과 유사한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 부재.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 샤프트부(14)는 솔리드(solid) 또는 튜브형 센터링부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 부재.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 샤프트부(14)는 나선(14')을 가지는 것을 특징으로 하는 부재.
10. 제9항에 있어서,

    상기 나선(14')은 상기 튜브형 리벳 섹션의 자유 단부 영역의 근처에 나선 런아웃부(thread run-out)(14")를 가지며, 상기 나선 런아웃부는 상기 나선(14')의 외경과 동일하거나 그보다 큰 직경을 가지는 실린더 섹션(40)과 병합되는 것을 특징으로 하는 부재.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 헤드부(16)는 상기 샤프트부(14)의 반대쪽에 기능부를 가지며, 상기 기 능부는 예를 들어 외측 나사, 내측 나사, 클립 장착부를 구비한 추가의 샤프트부, 또는 가이드부나 센터링부의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 부재.
12. 판금 부품(10) 및 상기 판금 부품(10)에 체결되는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부재를 포함하는 콤포넌트 어셈블리에 있어서,

    상기 판금 부품(10)은, 상기 링 리세스(20) 영역에 상기 링 리세스(20)에 수용되는 환형의 융기부(52)를 갖고,

    상기 판금 부품의 소재는 상기 로컬 리세스(32)에 배치되고,

    상기 판금 부품(10)은, 상기 링 리세스(20)로부터 멀리 떨어진 측부(20)에, 리벳 비드(42) 쪽으로 구부러진 리벳 섹션(22)이 배치되는 링 리세스(60)를 가지며, 상기 헤드부(16)로부터 멀리 떨어진 상기 리벳 비드(42)의 측부는 상기 리벳 비드(42) 주위 영역에서 적어도 실질적으로 상기 판금 부품의 측부(58)를 넘어 돌출되지 않으며 상기 리벳 비드에 대하여 약간 후퇴되어 있는

    것을 특징으로 하는 콤포넌트 어셈블리.
13. 제12항에 있어서,

    콤포넌트(70)가, 상기 부재(12)의 샤프트부(14) 위로 배치되는 구멍(72)을 가지며, 상기 판금 부품(10)과 접촉하고,

    상기 구멍(72)의 내경은 상기 센터링 섹션(40), 즉 상기 리벳 비드(42)의 영역의 상기 샤프트부의 외경과 적어도 실질적으로 동일하고, 상기 콤포넌트는 상기 샤프트부의 상기 영역에 의해 중심이 맞추어지는 것을 특징으로 하는 콤포넌트 어셈블리.
14. 제13항에 있어서,

    상기 콤포넌트(70)는 상기 부재의 샤프트부(14)에 체결되는 패스너 부재(74)에 의해 상기 판금 부품(10)에 홀딩되며, 상기 홀딩은 예를 들면 상기 샤프트부에 외측 나사(14')를 형성하고 상기 외측 나사(14')에 너트를 나사결합시키거거나, 상기 샤프트부를 내측 나사를 구비한 튜브형 부분으로서 형성하고 상기 내측 나사에 스크루를 나사결합시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 콤포넌트 어셈블리.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 콤포넌트 어셈블리를 형성하기 위해 판금 부품(10)에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부재를 체결하는 방법에 있어서,

    상기 링 리세스(20)의 형상과 적어도 실질적으로 일치되거나 바람직하게는 상기 원뿔형 벽(23)보다 가파른 원뿔형 형상을 가지는 융기부(52)를 형성하도록 구멍의 영역에 바람직하게는 미리 형성된 사전 천공된 판금 부품(10)에 상기 부재를 삽입하고,

    상기 리벳 섹션(22) 주위의 판금재는, 상기 샤프트부를 수용하는 중앙 리세스 또는 중앙 보어 및 상기 중앙 리세스 또는 상기 중앙 보어를 둘러싸는 환형의 융기부를 가지는 다이 버튼에 의해 로컬 리세스(32)로 형성되며, 상기 리벳 섹 션(22)은 상기 리벳 비드(42)의 형성 중에 상기 판금 부품의 하면에 형성된 링 리세스(20) 쪽에 놓이거나 링 리세스(20) 내로 가압되는

    것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 다이 버튼의 환형 융기부의 자유 단부는 링 에지의 반경방향 외측에 배치되는 둥근 형상의 표면과 병합되는 링 에지를 적어도 실질적으로 구비함으로써, 상기 리벳 섹션(22)이 리벳 비드(42)로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.

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