KR20130011986A - 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부를 가지는 기능성 요소, 및 기능성 요소와 시트 금속부로 구성된 부품 조립체 - Google Patents

회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부를 가지는 기능성 요소, 및 기능성 요소와 시트 금속부로 구성된 부품 조립체 Download PDF

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프로필 페르빈둥스테크닉 게엠베하 운트 컴파니 카게
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Abstract

샤프트부 및 헤드부를 가지는 기능성 요소가, 기능성 요소의 시트 금속 접촉면의 영역에 제공되는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 적어도 하나의 특징부를 가진다. 기능성 요소는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부가, 기능성 요소의 시트 금속 접촉면에 제공되는 리세스를 포함하고, 리세스에 적어도 실질적으로 중심으로 배치되는 융기부 또는 리세스를 둘러싸는 융기부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 설계로, 기능성 요소는 두꺼운 시트 금속부 또는 고강도 시트 금속부에 똑바르게 삽입될 수 있고, 따라서 고품질의 회전에 대한 안전성이 달성될 수 있다.

Description

회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부를 가지는 기능성 요소, 및 기능성 요소와 시트 금속부로 구성된 부품 조립체{A FUNCTIONAL ELEMENT HAVING FEATURES PROVIDING SECURITY AGAINST ROTATION AND ALSO A COMPONENT ASSEMBLY CONSISTING OF THE FUNCTIONAL ELEMENT AND A SHEET METAL PART}
본 발명은 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부를 가지는 기능성 요소에 관한 것이며, 또한 기능성 요소와 시트 금속부로 구성된 부품 조립체에 관한 것이다.
기능성 요소 및 이러한 종류의 부품 조립체는 EP-A-1674741호에 공지되어 있다. 시트 금속부에 리베팅(riveting)에 의해 부착될 수 있는 요소 또는 특히 중앙 볼트 형태의 요소가 청구된다. 요소에 샤프트부 및 헤드부가 제공되고, 헤드부는 시트 금속부와 직면하는 측면에서 적어도 실질적으로 링형 링 리세스를 가지고, 링 리세스는 방사방향 내측에서 헤드부의 원통형 영역과 병합하여, 차례로 샤프트부와 튜브형 리벳 영역과 병합한다. 튜브형 리벳 영역은 헤드부의 영역에서 샤프트부를 둘러싸고, 링 리세스의 방사방향 외측에 위치된 링형 접촉면 내부에 배치되고, 방사방향으로 외부측에서 적어도 실질적으로 원뿔형 벽을 통하여 링형 접촉면과 병합한다.
회전에 대한 안전성을 제공하기 위하여, 복수의 국부 리세스, 특히 균일하게 분포된 리세스가 링 리세스의 원뿔형 벽 및/또는 선택적으로 존재하는 링 리세스의 링형 베이스면(26)에 제공된다.
이 요소는, 특히, 두꺼운 시트 금속부에 사용하기 위한 것이다. 또한, 회전에 대한 안전성을 달성하기 위해 리세스가 시트 금속 접촉면에 제공되는 다른 요소가 공지되어 있다. 실제로, 기능성 요소는 시트 금속부에 대하여, 프레스, 또는 로봇 또는 힘-작용 캘리퍼(caliper)를 사용하여 프레스되고, 리벳 영역에 걸쳐 비딩화에 의해 기능성 요소를 시트 금속부에 리벳하기 위하여, 로봇 또는 캘리퍼의 프레스는 시트 금속부의 일 측 상에서 그리고 시트 금속부의 타측 상의 다이 버튼(die button) 상에서 기능성 요소의 헤드부 상에 축방향 힘을 가압한다. 또한, 기능성 요소는 압입 요소(press-in element) 형태로 공지되어 있고, 또한, 기능성 요소는, 프레스, 로봇 또는 캘리퍼에 의해 적어도 실질적으로 일부러 변형되지 않고, 차라리 요소의 압입 동안에, 시트 금속 재료가 기능성 요소의 언더컷(undercut) 내로 이동하도록 가압된다.
이 점에서, 본 발명은, 리벳 요소, 피어싱 및 리벳팅 요소, 압입 요소 및 피어싱 요소와 같은 넓은 분야로 사용될 수 있고, 기능성 요소에는 내부 나사 및/또는 외부 나사가 제공될 수 있고, 즉, 너트 요소 또는 볼트 요소로 형성될 수 있거나 또는 베어링 스피것(bearing spigot) 또는 베어링 슬리브 또는 샤프트용 중공 베어링으로 형성될 수 있다. 다른 한편으로는, 기능성 요소는 클립으로도 구현될 수 있다.
의도하는 목적과 관계없이, 다이 버튼에 의해 시트 금속 재료를 변형시키는 것은 어렵다는 것이 증명되고, 따라서 시트 금속 재료는 리세스 내로 이동하여 기능성 요소와 시트 금속부 사이의 회전에 대한 요구되는 안전성을 발생시킨다.
시트 금속 재료가 다이 버튼에 의해 이동하도록 하는 것이 용이하지 않기 때문에, 문제점은 두꺼운 시트 금속부(그러나 또한 고강도의 얇은 시트 금속부 및 시트 금속부에 관한 것)에 특히 급성적인 것이고, 따라서 이 방식으로 요구되는 회전에 대한 안전성을 달성하기 위하여, 완전히 또는 적합하게 리세스를 채운다.
반대로, 회전에 대한 안전성을 제공하는 리브와 같은, 회전에 대한 안전성을 제공하는 돌출부를 시트 금속 접촉면에서 시트 금속 재료 내로 프레스 하여, 회전에 대한 원하는 안전성을 달성하기가 때때로 어렵다.
본 발명의 목적은 이에 도움을 제공하는 것이다.
이 과제를 만족시키기 위하여, 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부가 기능성 요소의 시트 금속 접촉면에 제공되는 리세스를 포함하고, 리세스에 적어도 실질적으로 중심으로 배치되는 융기부 또는 리세스를 둘러싸는 융기부를 구비하는 본 발명에 따른 제공이 이루어진다.
국부 융기부 및 국부 리세스가 서로 직접적으로 인접하여 배치되기 때문에, 국부 리세스 내로 시트 금속 재료를 제공하기 위하여, 시트 금속 재료는 짧은 경로에 걸쳐 변위하기만 하면 되고, 수 mm 두께의 두꺼운 시트 금속부 또는 고강도 또는 고강도 시트 재료가 각각 300MPa 및 1400MPa 이상의 강도로 사용되는 경우라도, 이는 상대적으로 간단하고 적당한 힘으로 될 수 있다. 이에 대한 이유가, 인가된 프레스 힘은, 직접 또는 인접한 리세스 내로 시트 금속의 변위를 용이하게 하는 국부적으로 높은 스트레스를 야기한다는 사실에 있을 수 있다.
대조적으로, 국부 융기부가 회전에 대한 안전성을 제공한다면, 변위된 재료는 고체, 원칙적으로 비압축성 재료의 주위 체적에 분산되어야 한다. 회전에 대한 안전성을 제공하는 국부 리세스만 사용된다면, 이 후 재료는 대량의 시트 금속 재료로부터 리세스 내로 변위되어야 하고, 유사하게 상대적으로 고력을 필요로 한다.
시트 금속 접촉면이 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부 부근의 국부 평면 또는 그 주위에 놓이거나 또는 대응하는 평면을 결정할 때, 그리고 이러한 국부 평면 상부의 융기부의 체적인 이 평면 하부의 리세스의 체적에 적어도 실질적으로 대응할 때 특히 바람직하다. 리세스에 중심으로 놓인 융기부의 경우에, 이 국부 평면은 리세스의 외부 경계부에 의해 결정되는 평면으로 이해될 수 있다. 그러나 리세스가 적어도 부분적으로 원형 면, 예를 들면, 원뿔형 면에 놓이는 경우도 될 수 있고, 곡률 또는 표면 또는 표면의 가능한 각도 및 경계의 범위의 결과로써 경계부는 실제로 평면에 놓이지 않는다. 그러나 이 경우에, 체적을 고려용으로 사용될 수 있는 매체 평면 형태를 정의할 수 있다.
이 방법에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는 융기부에 의해 국부적으로 변위되는 시트 금속 재료는 또한 회전에 대한 안전성을 제공하는 직접적으로 인접한 리세스에 완전히 수용된다는 것이 또한 보장될 수 있고, 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부와 시트 금속부 사이의 원하는 형상 맞춤 결합이 최대화되고, 따라서 회전에 대한 양호한 안전성이 발생된다.
이 결합에서, 융기부의 팁은 바람직하게는 원형이다. 이러한 방식에서, 부품 조립체의 피로 수명에 해로운, 원하지 않는 어떠한 노치(notch)도 발생되지 않는다는 것이 보장된다. 동일한 이유로서, 리세스의 경계부가 원형일 때가 바람직하다. 여기서 그러나, 시트 금속부는 이 위치에서 적어도 실질적으로 원래 두께를 가지기 때문에, 노치 작용이 그렇게 중요하지는 않고, 따라서 상기 경계부는 또한 뾰족한 에지형(edge)으로도 만들어질 수 있다.
기능성 요소는, 시트 금속부에 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부의 형상 맞춤 결합을 확실하게 하는 리벳 영역을 가질 수 있다.
이에 대한 대안으로, 기능성 요소는, 유사하게 시트 금속부에 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부의 형상 맞춤 결합을 확실하게 하는, 시트 금속 재료를 수용하는 언더컷(undercut)을 가지는 압입 요소가 될 수 있다.
또한, 본 발명은 부품 조립체 앞서 설명된 바와 같은 기능성 요소 및 시트 금속부를 포함하는 부품 조립체에 관한 것으로서, 시트 금속부는 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부의 각각의 융기부의 위치에서 시트 금속 접촉면에 인접한 재료 리세스, 및 각각의 리세스의 위치에서의 융기 재료부를 가지고, 회전에 대한 안전성을 야기하는 형상 맞춤 결합이 시트 금속부의 재료 리세스와 기능성 요소 사이에서 존재한다.
기능성 요소가 리벳 영역을 가지는 리벳 요소일 때, 비딩화된 후, 리벳 영역은, 리벳 영역과 시트 금속 접촉면 사이의 시트 금속 재료를 고정시키고, 따라서 회전에 대한 양호한 안전성을 가지는 고품질 부품 조립체가 발생된다.
기능성 요소가 압입 요소일 때, 언더컷은 시트 금속 재료를 적어도 부분적으로 수용하고, 이는 기능성 요소와 시트 금속부의 축방향 분리를 방지한다. 이 형태에서, 형상 맞춤 결합은 회전에 대한 안전성을 제공하는 기능성 요소의 특징부의 융기부와 시트 금속부의 재료 리세스 사이의 형상 맞춤 결합, 및 기능성 요소와 시트 금속부의 융기 재료부 사이의 형상 맞춤 결합이 유지된다.
본 발명은 전적으로 예로서 실시예 및 도시된 도면을 참조하여 이제 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1a는 나사 볼트 형태의 본 발명에 따른 기능성 요소의 시트 금속 접촉면의 평면도이다.
도 1b는 길이방향으로 도 1a의 나사 볼트의 부분 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 둘러싸인 영역의 확대도이다.
도 1d는 도 1a 내지 1c의 나사 볼트의 사시도이다.
도 2a 내지 2c는, 본 발명에 따른 부품 조립체를 만들기 위하여, 시트 금속부 내로 도 1a 내지 1d에 따른 나사 볼트의 설치를 설명하는 도면이다.
도 3a는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부의 다른 형태를 가지는 너트 요소 형태의 본 발명에 따른 기능성 요소이다.
도 3b는, 도 3a에 따른 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부의 아래 방향 평면에서 바라본 확대도이다.
도 3c는, 도 3a에 따른 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부의 방사방향 단면(요소의 길이방향 축에 방사방향)에서 바라본 확대도이다.
도 1a 내지 1d의 기능성 요소는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부를 제외하고 광범위하게 EP-B-1674741호의 기능성 요소에 대응하고, 특징부는 참조 번호 32로 일반적으로 특징으로 하고, 다르게 형성된다.
도 1a 내지 1d 및 도 2a 내지 2c를 참조하면, 리베팅(rivetting)에 의해 시트 금속부(10)(도 2a 내지 2c)에 부착될 수 있는 기능성 요소(12)가 샤프트부(14) 및 헤드부(16)를 가지는 중앙 볼트(centering bolt) 형태로 도시된다. 헤드부(16)는 시트 금속부(10)와 직면하는 측면(18)에서 적어도 실질적으로 링 형상의 링 리세스(20)를 가지고, 링 리세스는 방사 방향으로 내측에서 헤드부(16)의 원통형 영역(21)과 병합되고, 원통형 영역(21)은 차례로 샤프트부(14), 및 헤드부(16) 영역에서 또는 헤드부(16)의 바로 아래에서 사프트부(14)를 둘러싸는 튜브형 리벳 영역(22)과 병합된다. 시트 금속 접촉면을 형성하는 링 리세스(20)는, 링 리세스(20) 외측으로 추가적인 링 형상의 방사 접촉면(24) 내측에 배치되거나 또는 원형 링 세그먼트(24')로 구성되는 접촉면 내에 배치되어, 적어도 실질적으로 원뿔형 벽(23)을 통하여 방사 방향 외측에서 접촉면(24 또는 24')과 병합된다. 원뿔형 벽(23)은 바람직하게는 도시된 바와 같이 약 33°의 수평면에 대한 원뿔 협각(enclosed cone angle)을 가질 수 있다. 이 각도는 20°내지 45°의 범위 내에서 제한 없이 선택될 수 있고, 또한 이 수치들은 이에 제한되는 것으로 간주되지 않는다. 또한, 리세스(20)는 기본적으로 요구되지는 않지만, 접촉면(24)을 또한 형성하는, 길이방향 축(30)에 수직으로 위치해 있는 면으로도 교체될 수 있다.
원뿔형 벽(23) 내에서 방사 방향으로, 이 예에서, 링 리세스(20)는, 반쪽 단면이 굽은 링 형상으로 구성되고, 방사 방향으로 원통형 영역(21)의 외부면과 병합되는 베이스면(26)을 가진다. 이 예에서, 방사 반쪽 영역이 굽은 베이스면(26)은 기능성 요소(12)의 중앙 길이방향 축(30)에 적어도 실질적으로 수직으로 위치해 있는 평면 영역(28)을 포함한다. 그러나 평면 영역을 생략하거나 또는 평면 영역(28)의 방사방향 너비를 확대하는 것이 또한 가능하고, 따라서 원뿔형 벽(23) 또는 리벳 영역(22)(도시되지 않음) 상부의 원통형 영역(21)과 직접적으로 또는 비교적 작은 반경으로 병합된다. 또한, 베이스면은 다른 방식으로 또는 비교적 뾰족한 전이부에 의해 리벳 영역(22) 상부의 원통형 영역(21)(여기서 "상부(above)" 명칭은, 기하학적 정의가 아닌 도 1b에 도시된 기능성 요소(12)의 방향으로 여겨지는 것)과 병합되도록 구현될 수 있다.
회전에 대한 안전성을 제공하는 적어도 하나의 국부 특징부(32), 또는 바람직하게는 회전에 대한 안전성을 제공하는 복수의 국부 특징부, 특히, 회전에 대한 안전성을 제공하는, 균일하게 분포된 국부 특징부가, 링 리세스(20)의 원뿔형 벽(23) 및/또는 선택적으로 제공되는, 링 리세스(20)의 링 형상의 베이스면(26)에 구비된다. 게다가, 이 예에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)는 링 형상의 접촉면(24) 상에서 연장되고, 링 형상의 접촉면(24)을 지정 영역 또는 원형 링 세그먼트(24')로 세분한다.
이 예에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부(32)는, 리세스에서 또는 리세스 주변에서 적어도 실질적으로 중앙에 배치되는 융기부(33)를 가지는 기능성 요소(12)의 시트 금속 접촉면에 제공되는 리세스(31)를 포함한다.
국부 융기부(33) 및 국부 리세스(31)가 서로 직접적으로 인접하여 배치되기 때문에, 직접적으로 인접한 국부 리세스(31) 내로 시트 금속 재료를 제공하기 위하여, 시트 금속 재료는 요소를 시트 금속부(10)에 부착하는 짧은 경로에 걸쳐 변위하기만 하면 되고, 수 mm 두께의 두꺼운 시트 금속부를 사용하거나 또는 각각 300MPa 및 1400MPa 이상의 강도를 가진 고강도 또는 고강도 시트 재료로 작업하는 경우라도, 이는 상대적으로 간단하고 적당한 힘으로 수행된다.
회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부 영역 및 그 주위에서 시트 금속 접촉면(여기서 면(26, 23, 24)에 의해 형성되는)이 국부 평면(E)(도 3c)에 놓이거나 또는 대응하는 평면을 결정하여, 이러한 국부 평면 상부의 융기부(33) 체적이 이 평면 하부의 리세스(31)의 체적에 적어도 실질적으로 대응할 때 특히 바람직하다.
이러한 방식에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는 융기부(32)에 의해 국부적으로 배치되는 시트 금속 재료가 또한 회전에 대한 안전성을 제공하는, 직접적으로 인접한 리세스(31)에 완전히 수용되는 것이 보장되어, 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)와 시트 금속부(10) 사이의 바람직한 형상 맞춤 결합이 되고, 따라서 회전에 대한 양호한 안전성이 발생된다.
이 결합에서, 융기부(33)의 팁(35)은 도 1a 및 1d에 도시된 바와 같이 바람직하게는 원형이다. 이러한 방식에서, 부품 조립체의 피로 수명에 해로운, 원하지 않는 어떠한 노치(notch)도 시트 재료(10)에 발생되지 않는다는 것이 보장된다. 동일한 이유로서, 도 1a에서 명백한 것과 같이, 리세스(31)의 경계부(37)가 원형인 것이 바람직하다. 여기서 그러나, 노치 작용이 그렇게 중요하지는 않아서, 기능성 요소의 부착(상세하게 설명될 것임) 후 시트 금속부(10)는 이 위치에서 적어도 실질적으로 원래 두께를 가지고, 따라서 메인 경계부는 또한 뾰족한 에지형(edge)으로도 만들어질 수 있다.
국부 리세스(31) 또는 각각의 국부 리세스는, 국부 리세스 또는 각각의 국부 리세스 측벽으로부터의 전이부를 구비한, 긴 원형 형상을 가지고, 즉 각각의 리세스(31)의 경계부는 이 예에서 37로 도시된 바와 같이, 원형이다.
이 예에서, 충분히 길게 만들어지는 국부 리세스(31) 또는 각각의 국부 리세스는 링형 접촉면(24)으로 연장하고, 링형 접촉면(24)은 또한 긴 리세스에 의해 원형 링 세그먼트(24')로 나눠진다. 따라서 "링형 접촉면(ring-like contact surface)" 명칭은, 이러한 국부 리세스에 의해 차단되는, 원형 링 세그먼트로부터 조립된 접촉면을 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 그러나 국부 리세스를 더 짧게 만들어서, 국부 리세스가 접촉면(24)에 도달하지 않아 이를 세분하지 않도록 하는 것도 가능하다.
링형 접촉면(24)을 세분하는 국부 긴 리세스(31)와 정확히 동일한 방식으로, 이 예에서, 국부 긴 리세스(31)는 또한 링 리세스(20)의 베이스면(26)을 세분한다. 이 베이스면(26)이 원형일 때, 그러면 이는 하나의 국부 리세스 또는 복수의 국부 리세스에 의해 차단되는 베이스면을 또한 포함한다고 이해된다. 회전에 대한 안전성을 제공하는 개별 특징부의 융기부(33)는 또한 이 예에서 길고, 회전에 대한 안전성을 제공하는 리브(rib) 형상을 가진다. 이러한 리브는 헤드부(6)의 원통부(21)와 방사방향으로 내부 단부에 붙어 있고, 따라서 대응 리세스(31)는 융기부의 양 측면 상에 말하자면, 리브 또는 융기부(311)의 방사방향으로 리세스(33)의 외부 단부가 원형인 말굽(horse shoe) 방식으로 융기부 둘레에 유일하게 존재한다.
이 예에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는, 균일하게 분포된 8개의 특징부(32)가 제공된다. 그러나 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)가 다른 개수로 제공될 수 있어, 회전에 대한 안전성을 제공하는 하나의 특징부로부터 회전에 대한 안전성을 제공하는 12개의 특징부까지 완전히 가능하다. 특히 특징부가 더 작게 또는 더 좁게 그리도 덜 깊게 만들어진다면, 가능하게는 다수도 또한 고려될 수 있다.
이 도면, 특히 도 1c에서 명백한 바와 같이, 방사방향 영역 평면에서 보았을 때(도 1b의 좌측면 상에 도시된 바와 같이), 튜브형 리벳 영역의 벽의 자유단(34)이 방사방향 외측면 및 방사방향 내측면에서 모두 원형이고, 예를 들면, 반원형 또는 화살-팁형 형상을 가지고, 링 정상부가 34로 표시된 지점에서 정확하게 리벳 영역의 하단부에서 생긴다.
도 1a 내지 1d에 따른 실시예에서, 샤프트부(14)는 리벳 영역(22) 하부 또는 리벳 영역(22) 내에 커다란 또는 튜브형 중앙부로 형성된다. 순수 중앙 요소로써 요소를 형성하는 것 대신에, 중앙 요소 및 체결 요소, 또는 순수 볼트 요소로 형성될 수도 있다. 도 1a 내지 1d의 실시예에서, 샤프트부(14)는 나사(14')가 제공된다.
나사(14')는 튜브형 리벳 영역의 자유단 영역에 인접한 나사 런아웃(thread run out)(14")을 가지고, 나사 런아웃은 나사의 외경과 동일한 크기의 직경 또는 더 큰 크기의 직경을 가지는 원통형 영역(40)과 병합된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 기능성 요소(12)가 시트 금속부(10)에 부착될 때, 실질적으로 그때서야, 실제 중앙 영역을 형성하는 원통형 영역(40)이 명백하다. 도 1a 내지 1d 또는 도 2c의 실시예에서, 뒤집힌 리벳 영역, 즉 리벳 비드(rivet bead)(42) 하부의 전체 샤프트부(14)는 중앙 영역(40) 또는 리벳 비드(42) 직접적인 하부만 형성한다. 나머지부는 선택적으로 계단형 또는 챔퍼형이고, 즉 사전 중심을 위해 더 작은 직경이 제공될 수 있다.
도 1a 내지 1d에 따른 요소를 변경하는 다양한 가능성이 존재한다. 예를 들면, 헤드부(14)는 샤프트부의 반대 측에서, 예를 들면, 외부 나사, 내부 나사, 클립 또는 가이드부의 수용부를 구비한 추가 샤프트부 형태의 기능성 영역을 가질 수 있다. 추가 대안으로서, 샤프트부(14)는 중공으로 만들어질 수 있고, 핀 또는 샤프트용 가이드로써 역할할 수 있거나 또는 내부 나사로 수행될 수 있어서 너트 요소를 형성한다.
이제, 시트 금속부(10)에 도 1a 내지 1d의 기능성 요소(12)의 부착 방법이 도 2a 내지 2c를 참조하여 설명될 것이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 시트 금속부는, 링 칼라(ring collar), 즉, 구멍(50) 영역의 융기부(52)에 미리 성형된 구멍 있는 시트 금속부(10)의 형태로 삽입되고, 링 칼라는 적어도 실질적으로 링 리세스(20)의 원뿔형 벽(23) 형상이다. 이 예에서, 시트 금속부의 융기부(52)는 상부에서 편평하지 않고, 구멍(50)은 피어싱 공정에 의한 융기부의 형성 전에 발생되었고, 이는 구멍(50)의 측벽(53)이 길이방향 축(30)에 비스듬히 연장하는, 즉 도 2a에서 상방향으로 분기하는 이유이다. 링 칼라(52)는 상부에서 편평하게 될 수 있고, 원뿔형 융기부(52)는 상부에서 편평부로 똑바르게 형성될 수 있다. 이 후, 구멍(50)의 피어싱이 구멍(50)의 형성을 위한 프레싱 공정의 끝에서 편평부와 결합될 수 있고, 따라서 구멍의 벽은 길이방향 축(30)에 평행하게 연장한다. 추가 대체로서, 융기부는 링 리세스(20)의 원뿔형 벽(20)보다 더 경사진 원뿔형을 가질 수 있다.
이 후 시트 금속부(10)에서의 요소의 부착은 프레스 또는 C-프레임의 다이 버튼(die button)에 의한 공지된 방법으로 일어난다.
이 결합에서, 시트 금속부(10)가 도시되지 않은 다이 버튼에 의해 지지되면서, 압력이 예를 들면, 화살표 방향(60)으로 요소의 헤드부(16) 상에 인가된다. 도 2b는 샤프트부(14)의 자유단이 구멍(50)을 관통하여 지나간 이후의 시트 금속부에 기능성 요소의 부착의 중간 상태를 도시하고, 도 2c는 기능성 요소(12) 및 시트 금속부(10)를 포함하는 대응하는 부품 조립체가 완료된 최종 상태를 도시한다. 이 결합에서, 시트 금속부(10)에 대한 기능성 요소(12)의 리벳팅은 시트 금속부 하부에 배치된 다이 버튼(도시되지 않음)에 의해 영향받는다. 이를 위하여 다이 버튼은, 샤프트부 및 컷-아웃 또는 보어 둘레의 링형 융기부를 수용하는 중앙 컷-아웃(cut-out) 또는 중앙 보어를 가지고, 링형 융기부는 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)에 대하여 리벳 영역(22) 주위의 시트 금속 재료를 가압하고, 따라서 융기부(31)는 시트 금속 재료 내로 가압되고, 변위된 재료는 대응 리세스(31) 내로 이동한다.
리벳 비드(42)(도 2c)의 형성 동안에, 리벳 영역(22)은 시트 금속부(10)의 하부측에 동시에 형성되는 링 리세스(54) 내에 놓여 진다.
이를 위하여, 다이 버튼의 링형 융기부는, 그의 자유단에서 바람직하게는 링 에지의 방사방향 외측으로 배치되는 원형 형성면과 병합하는 링 에지로 형성된다. 링 에지의 직경은 리벳 영역(22)의 자유단에서 링 정상부의 직경 보다 다소 작게 만들어지고, 리벳 영역(22)은 리벳 공정 동안에 링 에지 및 원형 형성면에 의해 방사 외측방향으로 회전되어 리벳 비드(42) 내로 형성된다. 이 결합에서, 시트 금속 재료는 기능성 요소(12)의 헤드부(16)와 다이 버튼 사이에 인가되는 힘에 의해, 형성되는 리벳 비드에 의해, 그리고 리벳 비드(42)의 방사방향 외측으로의 다이 버튼 영역에 의해 압착되고, 따라서 시트 금속 재료는 융기부(33)의 영역에서의 스트레스 작용 하에 국부 리세스 내로 이동한다. 따라서 리세스가 시트 금속 재료에 형성되고, 융기부(33) 및 돌출부의 위치는, 회전에 대한 안전성을 제공하는, 기능성 요소(12)와 시트 금속부(10) 사이의 상호 잠금 배치를 야기하는 리세스(31)의 위치에서 시트 금속 재료에 형성된다. 그러나 리벳 영역에 걸친 비딩화(beading over)를 통하여, 시트 금속 재료는 또한, 시트 금속부(56)에서 축 방향으로 요소를 고정시키는, 링 리세스(20)와 리벳 비드(42) 사이에 형성된 방사 그루브(56)에 고정된다. 압착 힘(및 동시에 발생하는 리벳 영역(22)의 팽창)을 통하여, 시트 금속 재료는 리벳 비드(42) 상부 영역에서 기능성 요소(12)의 샤프트부(14)에 대하여 더욱 단단하게 가압되고, 따라서 고 구멍 마찰(high hole friction)(스트랭글 홀드(strangle hold))이 발생하고, 이는 요소의 단단한 배치 및 회전에 대한 향상된 안전성을 발생시킨다. 게다가, 시트 금속 재료는 압축 설정되고, 따라서 동적 작동에서, 어떠한 피로 균열도 두렵지 않다. 이러한 작용은, 시트 금속의 원뿔형 융기부가 부분적으로 편평하게 압착될 때, 즉, 최초로 지정된 EP-A-0 539 793호에 따른 클램핑 구멍 리벳팅 공정이 사용될 때, 향상될 수 있다.
따라서 이 방법의 결과는 시트 금속부(10) 및 거기에 부착된 기능성 요소(12)로 구성된 부품 조립체이고, 시트 금속부(10)는, 링 리세스(20)에서 형상 맞춤 방식(form-fitted manner)으로 수용되는, 리세스(20)의 영역의 링형 융기부(52')를 가진다. 유사하게, 시트 금속부의 재료는, 각각 융기부(33) 및 리세스(31)로 형성되는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부(33) 내로 형상 맞춤 방식으로 결합한다. 또한, 링 리세스(54)는 링 리세스(20)로부터 떨어진 금속부(10)의 측면(58) 상에 놓이고, 리벳 비드(42)로부터 비드된 리벳 영역(22)이 링 리세스(54)에 놓인다. 헤드부(16)로부터 떨어진 리벳 비드(42)는 돌출하지 않거나, 또는 적어도 리벳 비드(42) 주위 영역에서 시트 금속부(50)의 측면(58)을 거쳐 실질적으로 돌출하지 않고, 바람직하게는 이에 대하여 살짝 뒤로, 예를 들면, 0.02mm 만큼 뒤로 설정된다.
완성을 위하여, 본 발명에 따른 기능성 요소(12)는 필수적으로 중앙 기능을 만족할 필요가 없고, 차라리 순수 부착 기능 또는 저널링 기능(journaling function)을 가질 수 있고 따라서 중앙 요소 또는 중앙 볼트가 될 필요가 없다.
도 3a 내지 3b는, 시트 금속 접촉면(20)이 중앙 길이방향 축(30)에 수직인 평면에 위치해 있는 너트 요소 형태의 본 발명에 따른 기능성 요소(12)를 도시한다. 이 예에서, 이전 실시예에서 사용된 바와 같이, 동일한 참조 번호가 너트 요소의 개별 구성으로 사용된다. 반대로 기술되지 않는다면, 개별 구성 또는 그들의 기능에 대한 이전 설명이 또한 도 3a 내지 3c의 대응하는 도면에 적용된다고 이해될 것이다.
이 예에서, 회전에 대한 안전성을 제공하는 6개의 특징부(32)는 중앙 길이방향 축 주위에 균일하게 분포되고, 중앙 길이방향 축에 동심인 부분(33) 및 리세스 모두 평면상에서 환상으로(circularly) 원형이거나 또는 환상 형상이다.
모든 실시예에 있어서, 모든 재료는 일 예로서 ISO 표준 규격에 따른 강도 등급 8 또는 냉간 변형의 상황 하에서 더 높은 등급에 달하는 요소의 재료, 예컨대 35B2 합금으로 지정될 수 있다. 이렇게 형성된 체결 요소(12)는 특히 상업상 취급가능한 시트 금속부 가공용 강철 재료 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 적합하다. 알루미늄 합금, 특히 고강도의 알루미늄 합금, 예를 들면 AlMg5 또한 기능성 요소용으로 사용될 수 있다. 게다가, 예를 들면 AM50과 같은 고강도 마그네슘 합금이 또한 기능성 요소용으로 사용될 수 있다.
12 기능성 요소 14 샤프트부
16 헤드부 20, 24 시트 금속 접촉면
31 리세스 32 특징부
33 융기부

Claims (12)

  1. 샤프트부(14), 헤드부(16) 및 회전에 대한 안전성을 제공하는 적어도 하나의 특징부(32)를 가지는 기능성 요소(12)로서, 적어도 하나의 상기 특징부(32)는 상기 기능성 요소(12)의 시트 금속 접촉면(20, 24)의 영역에 제공되고,
    회전에 대한 안전성을 제공하는 각각의 특징부(32)는, 상기 기능성 요소(12)의 상기 시트 금속 접촉면(20, 24)에 제공되는 리세스(31)를 포함하고, 상기 리세스(31)에 적어도 실질적으로 중심으로 배치되는 융기부 또는 상기 리세스(31)를 둘러싸는 융기부(33)를 구비한 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트 금속 접촉면(20, 24)은 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)의 영역 및 국부 평면(E)의 이 특징부 주위에 놓이거나, 또는 대응하는 평면을 결정하고, 이 국부 평면(E)의 일측 상의 상기 융기부(33)의 체적은 이 국부 평면(E)의 타측 상의 상기 리세스(31)의 체적과 적어도 실질적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 융기부(33)의 팁(tip)이 원형인 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(31)의 경계부(37)가 원형 또는 뾰족한 에지형인 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
    상기 융기부(33)는 긴 리브(rib) 형상을 가지고, 긴 리세스(31)와 유사하게 중심으로 배치되고, 이 리세스가 리브형 융기부의 양 측면 상의 두 개 영역으로 나눠지는 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 리브형 융기부(33)는 중앙 길이방향 축(30)에 적어도 실질적으로 방사 방향으로 위치해 있고, 상기 기능성 요소(12)의 원통형 영역(21)으로부터 시작하는 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
    상기 융기부(33)는 환상으로(circularly) 원형 단면이고, 상기 리세스(31)는 상기 융기부(33) 주위에 배치되고, 평면상에서 환상 원통형이고, 상기 융기부(33)에 동축으로 위치해 있는 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 요소는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 상기 기능성 요소(12)의 각각의 특징부(32)와 시트 금속부(10)의 형상 맞춤 결합(form-fitted engagement)을 확실하게 하는 리벳 영역(rivet section)(22)을 가지는 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 요소는, 회전에 대한 안전성을 제공하는 상기 기능성 요소의 각각의 특징부의 시트 금속부에서의 형상 맞춤 결합을 확실하게 하는 시트 금속 재료를 수용하는 언더컷(undercut)을 가지는 압입 요소(press-in element)인 것을 특징으로 하는 기능성 요소.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9중 어느 한 항에 따른 기능성 요소(12) 및 시트 금속부(10)를 포함하는 부품 조립체로서,
    상기 시트 금속부는 회전에 대한 안전성을 제공하는 특징부(32)의 각각의 융기부(33)의 위치에서 시트 금속 접촉면에 인접한 재료 리세스, 및 각각의 리세스(31)의 위치에서의 융기 재료부를 가지고, 회전에 대한 안전성을 야기하는 형상 맞춤 결합이 상기 시트 금속부의 상기 재료 리세스와 상기 기능성 요소 사이에서 발생하는 것을 특징으로 하는 부품 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기능성 요소(12)가 리벳 영역(22)을 가지는 리벳 요소일 때, 비딩화(beaded over) 된 후, 상기 리벳 영역(22)은, 상기 리벳 영역과 상기 시트 금속 접촉면(20, 24) 사이의 상기 시트 금속 재료를 고정시키는 것을 특징으로 하는 부품 조립체.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 기능성 요소(12)가 언더컷을 가지는 압입 요소일 때, 상기 시트 금속 재료는 상기 언더컷에서 적어도 부분적으로 달성되고, 따라서 상기 기능성 요소와 상기 시트 금속부의 축방향 분리를 방지하는 것을 특징으로 하는 부품 조립체.
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