KR101434340B1

KR101434340B1 - 리벳 너트 또는 리벳 볼트, 및 리벳 너트 또는 리벳 볼트와금속판재의 결합체

Info

Publication number: KR101434340B1
Application number: KR1020087030966A
Authority: KR
Inventors: 지리 바베즈; 리차드 흄퍼트
Original assignee: 프로필 페르빈둥스테크닉 게엠베하 운트 컴파니 카게
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2014-08-26
Also published as: WO2007137868A3; EP2029903A2; PL2029903T3; WO2007137796A2; DE202006008721U1; MX2008015131A; RU2435995C2; US8371785B2; EP2029903B1; CA2654240C; CN103644187A; RU2008152373A; US20090196678A1; CN101460750A; WO2007137796A3; US20130223950A1; JP2009539042A; WO2007137868A2; PT2029903T; ES2754554T3

Abstract

본 발명은 몸체부와 실린더형 리벳부를 갖는 리벳 너트에 관한 것이다. 몸체부는 중앙에 배치된 나사 실린더와, 나사 실린더의 세로축에 직교하는 평면에서 나사 실린더와 동축 상에 배치된 링형 지지면과, 링형 지지면의 반경방향 내측에 그리고 실린더형 리벳부의 반경방향 외측에 배치되고 그 반경방향 내측에서 실린더형 리벳부의 외측 표면으로 이어진 축방향 정렬된 링 그루브와, 링 그루브의 영역에 마련된 회전방지리브를 포함한다. 본 발명은 링 그루브가 축방향의 단면에서 볼 때 반경방향 외측으로 측벽을 갖는 U형 단면을 갖고, 측벽이 상대적으로 가파르고 내측 모서리에서 리벳 너트의 중심축에 대해 약 45°내지 약 -20°의 경사각, 바람직하게는 약 30°내지 약 0°의 경사각을 갖는 것을 특징으로 한다. 링 그루브의 부피는, 각 나사 규격에 매칭되는 일정 범위의 금속판재 두께 위로 접힌 상기 리벳부 영역의 부피가 금속판재를 링 그루브 내로 성형함에 의해 형성된 링홈 내에 공간을 갖도록, 그리고 링형 지지면으로부터 이격된 형 금속판재 측을 넘어 돌출되지 않도록, 선정된다.

리벳 너트, 리벳 볼트, 링 그루브, 회전방지리브, 금속판재

Description

리벳 너트 또는 리벳 볼트, 및 리벳 너트 또는 리벳 볼트와 금속판재의 결합체{RIVET NUT AND RIVET PIN AND COMBINATION OF A RIVET NUT AND A RIVET PIN WITH A SHEET PART}

본 발명은 몸체부와 실린더형 리벳부를 갖는 리벳 너트에 관한 것이다. 몸체부는 중앙에 배치된 나사 실린더와, 나사 실린더의 세로축과 직교하는 평면에서 나사 실린더와 동축을 이루는 링형 접촉면과, 링형 접촉면의 반경방향 내측 및 실린더형 리벳부의 반경방향 외측에 배치되고 그 반경방향 내측에서 실린더형 리벳부의 외측 표면으로 이어지고 축방향으로 정렬된 링그루브를 갖는다. 회전방지리브들이 링 그루브의 영역에 마련된다. 또한 본 발명은 리벳 볼트 및 리벳 볼트와 금속판재의 결합체에 관한 것이다.

상기한 리벳 너트는 Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG 사의 소위 RND 너트의 형태로 연결요소의 분야에 주지되어 있고, 금속판재의 생산에, 특히 그러나 비배타적으로, 차량 바디 제조분야에 널리 사용된다. 이러한 리벳 너트는 유럽특허 EP 1116891에 개시되어 보호되고 있다.

실제로, RND 너트는 일반적으로 유럽특허 539793에 따라 클램핑 홀 리베팅(clamping hole reveting) 공정에 의해 금속판재에 부착된다. 이러한 방법은 금 속판재가 먼저 대략 콘형의 융기부를 구비하고 리벳 너트의 리벳부가 콘형 융기부의 구멍을 통해 안내되고 콘형 융기부가 리벳부의 동시적인 비딩(beading)으로 적어도 부분적으로 가압되고, 이에 의해 금속판재와 리벳 너트 사이에 실질적인 '스트랭글홀드(stranglehold)'가 일어날 것을 요구한다. 스트랭글홀드는 축방향의 링 그루브에 다리를 놓아 반경방향으로 연장된 회전방지리브들에 의해 회전방지 안전성을 지원한다. 측면에서 볼 때, 이 리브들은 링 그루브의 형상에 대응하는 형상을 가지며, 링 그루브의 최대 깊이에 대략 대응하는 최대 높이를 갖는다. 축방향 링 그루브가 반경반향 외측에서 경사형태를 갖고 실질적으로 대략 135°의 내부 원뿔각을 갖는 콘형 표면으로 마련되기 때문에, 리브의 축방향 높이는 링형 접촉면의 방향으로 갈수록 감소한다. 이에 따라 금속판재는 리벳부의 비드 영역에서 리브에 의해 단절되지 않으며, 리벳 비드는 부분적으로 가압된 평평한 콘형 융기부의 오목한 하부에 수용될 수 있다. 이와 같이 제조된 금속판재의 실제 사용에 있어서, 부가 요소는 리벳 비드 측에서 금속판재에 부착되고, 리벳 비드 측에서 나온 나사형 실린더 내로 나사결합되는 나사에 의해 고정된다. 여기서, 금속판재는 나사를 조임에 의해 상기 부가 요소와 링형 지지면 사이에서 타이트하게 클램핑되고, 이에 따라 고품질의 나사결합이 금속판재와 부가 요소 사이에 발생한다.

RND 리벳 너트의 다른 장점은 각각의 리벳 너트가 리벳부의 별다른 길이를 갖지 않고도 또는 각 금속판재에 요구되는 링 그루브의 형성 없이도 다양한 금속판재의 두께와 함께 사용될 수 있다는 점이다.

콘형 융기부는 완전히 평평하게 가압되지 않는 경우가 빈번하다. 이는 콘형 융기부의 잔여 부분이 나사결합된 상태에서 압축 하중을 받고 작동중에 발생하는 힘의 변화를 쉽게 흡수하는 매우 단단한 나사결합으로 귀결되기 때문에 전적으로 허용 가능하며 어떤 적용분야에서는 오히려 바람직하기까지 하다. 그러나, 이러한 리벳 요소 조립은, 일반적으로 그런 건 아니지만, 상대적으로 얇은 금속판재의 경우에 리벳 요소의 라운딩으로 인해 리벳 요소가 금속판재에 정확하게 리베팅되지 않는다는 문제를 안고 있다. 이 문제는 제조기술상의 이유로 피하기 어렵고, 링형 지지면의 반경방향 외측에서 금속판재의 여전히 가시적인 콘형 정도에 의해 증폭된다.

실제로, 콘형 융기부의 잔여 부분이 가능한 한 적게 유지되도록 금속판재의 리벳 비드 측이 가능한 한 동일한 평면에 놓이는 것이 좋고 리벳 비드의 반경방향 외측에 그리고 리벳 너트의 링형 금속판재 지지면의 반경방향 내측에 있는 어떠한 링홈이든 그 반경방향 범위가 가능한 한 적게 유지되는 것이 좋은 다른 가능한 적용예들이 있다. 그러나 그럼에도 불구하고, 특히 예컨대 0.6mm 두께의 얇은 금속판재에 대해 나사결합이 풀려서 가압 해제되는 것에 대해 양호한 저항을 갖는 고강도 나사결합을 형성할 필요가 있다. 더욱이 어떤 경우에는 리벳 너트와 금속판재를 포함하는 어셈블리의 구성 높이를 작게 하는 것이 요구된다.

본 발명은 상술한 요구들을 충족하기 위한 것으로서, 금속판재의 두께와 상관없이 금속판재 상에 평평하게 안착되고 리벳 비드가 금속판재의 하측을 넘어 돌출되지 않는 리벳 요소를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 리벳 너트는, 링 그루브가 축방향의 단면에서 볼 때 반경방향 외측으로 측벽을 갖는 U형 단면을 갖고; 상기 측벽이 상대적으로 가파르고 내측 모서리에서 상기 리벳 너트의 중심선에 대해 약 45°내지 약 -20°의 경사각, 바람직하게는 약 30°내지 약 0°의 경사각을 갖고; 상기 링 그루브의 부피가, 각 나사 규격에 매칭되는 일정 범위의 금속판재 두께 위로 접힌 상기 리벳부 영역의 부피가 상기 금속판재를 상기 링 그루브 내로 성형함에 의해 형성된 링홈 내에 공간을 갖도록, 그리고 상기 링형 지지면으로부터 이격된 상기 성형 금속판재 측을 넘어 돌출되지 않도록, 선정되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 대응하는 구성을 갖는 청구항 21에 따른 리벳 볼트를 제공한다.

링 그루브의 특별한 단면 형상 및 작은 치수로 선정된 회전방지리브의 높이로 인해, 고품질 리벳 결합 및 리벳 비드 상에서 가능한 한 평평한 금속판재의 설계를 동시에 이룰 수 있다.

상기 각 금속판재 두께의 범위는 다음과 같이 선정되는 것이 바람직하다:

M6 또는 1/4 UNF 나사 - 바람직하게 0.5-2.5mm, 적어도 0.6-1.5mm;

M8 또는 5/16 UNF 나사 - 바람직하게 0.5-2.5mm, 적어도 0.6-1.5mm;

M10 또는 3/8 UNF 나사 - 바람직하게 1.0-3.0mm, 적어도 1.0-2.5mm; 및

M12 또는 7/16 UNF 나사 - 바람직하게 1.0-3.5mm, 적어도 1.0-2.5mm.

이로부터 본 발명의 리벳 너트에 따라 실질적인 금속판재 두께 범위가 자동차 제조 시 일어나는 모든 금속판재 두께를 합리적으로 고려한 알맞은 설계에 의해 커버될 수 있음을 알 수 있다.

전체적으로 U형 단면을 갖는 상기 링 그루브는 다음 단면들 중 하나를 가질 수 있다:

a) 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 평면에 베이스부를 갖고, 상기 링 그루브의 측벽으로 이어지는 상기 베이스부의 연결부에 라운드 모서리를 가지며, 상기 라운드 모서리가 예컨대 상기 링 그루브의 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 상대적으로 작은 반경을 갖는 U형;

b) 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 평면에 상기 베이스부를 갖고, 상기 링 그루브의 측벽으로 이어지는 상기 베이스부의 연결부에 라운드 모서리를 가지며, 상기 라운드 모서리가 예컨대 상기 링 그루브의 축방향 깊이의 1/5 내지 2/3 범위의 상대적으로 큰 반경을 갖는 U형;

c) 180°미만, 예컨대 150°내지 180°범위에 걸쳐 연장된 대략 원호 형상을 갖는 곡선형 베이스부를 갖고, 상기 베이스부가 예컨대 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 작은 반경부를 직접 거치거나 직선부를 거쳐 상기 링형 지지면으로 이어지고 상기 리벳부의 실린더형 외측 표면으로 다소 완만하게 이어지는 U형;

d) 180°초과, 예컨대 180°내지 210°범위에 걸쳐 연장된 대략 원호 형상을 갖는 곡선형 베이스부를 갖고, 상기 베이스부가 예컨대 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 작은 반경부를 직접 거치거나 직선부를 거쳐 상기 링형 지지면으로 이어지고 상기 리벳부의 실린더형 외측 표면으로 다소 완만하게 이어지는 U형;

e) 상기 베이스부에서 예컨대 상기 링 그루브의 최대 깊이의 1/2 미만의 크기를 갖는 상대적으로 작거나 큰 반경부를 가지며, 그 반경방향 외측벽이 반경방향 내측벽보다 가파른 V형에 가까운 단면 형상;

f) 상기 중심축에 적어도 실질적으로 평행하게 연장되고 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 2/3 범위의 축방향 길이로 연장된 반경방향 내측벽 및 외측벽을 갖고, 상기 베이스부에서 예컨대 상기 링 그루브의 최대 깊이의 1/3 미만의 크기를 갖는 상대적으로 작거나 큰 반경부를 갖는 V형에 가까운 단면 형상을 갖는 베이스부를 갖고, f1) 상기 그루브의 상기 반경방향 외측벽이 상기 반경방향 내측벽보다 가파른 각도를 갖거나 f2) 그 반대이거나 f3) 양측벽이 적어도 실질적으로 동일한 각도를 갖는 U형;

g) 상기 특징 f), f1), f2) 또는 f3)의 경우와 유사하지만, 반경방향 내측벽 및 반경방향 외측벽 중 하나만 상기 중심축에 적어도 실질적으로 평행하게 연장되고, 다른 하나는 예컨대 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/20 내지 1/5 범위의 상대적으로 작은 반경부를 거쳐 경사 형태로 상기 링형 지지면으로 이어지거나 상기 리벳부의 실린더형 외측 표면으로 이어지는 U형; 및

h) 상기 특징 a) 또는 b)의 경우와 유사하지만, 반경방향 내측벽 및 반경방향 외측벽 중 적어도 하나가 언더컷을 형성하는 U형.

이러한 구성으로부터 링 그루브의 U형이 상대적으로 넓은 선택 범위 내에서 선정될 수 있음을 알 수 있다. 우선 반경방향 외측벽이 청구항 1의 매개변수들에 대해 유지되는 것이 중요하다. 다음에 링 그루브의 나머지 치수들이 본 발명에 따른 교시에 따라 선정되면 본 발명의 목적을 충족시킬 수 있다.

원하는 직접 클램핑을 위해 플랜지와 그루브 사이의 각도는 약 45°내지 약 -20°, 바람직하게는 30°내지 90°가 되어야 한다.

그루브의 다른 형상은 본 기능과 상관없다. 본 기능은 금속판재 및 잔류 리벳의 수용을 위한 것이므로 치수가 적절히 정해지기만 하면 된다. 마찬가지로 회전방지부재의 형상도 너트가 금속판재에 면 정렬되는데, 혹은 본 발명에 따른 너트와 너트가 부착되는 금속판재를 포함하는 요소 어셈블리에 다른 요소를 부착할 때 평평한 나사조임면을 얻는데, 반드시 필요한 것은 아니다. 그러나 회전방지부재의 형상은 금속판재가 링 그루브 속으로 성형되어 들어간 후 리벳부의 잔류 부피가 금속판재의 링 비드 내의 링홈 부피에 매칭되는 것을 보장하도록 선정된다.

전체적으로 U형 횡단면을 갖는 링 그루브를 갖는 리벳 요소는 그 자체로, 예컨대 FR-A-2792270 또는 US-A-3,213,914에 의해 일반적으로 공지되어 있다.

FR-A-2792270에 따른 요소에서는, 그루브가 단지 축방향 리브에 의해 변위된 금속판재의 찌꺼지 회수용 홈 역할을 할 뿐이다. 비드형 리벳부는 금속판재의 하부측을 넘어 돌출되어 본 발명에서 요구되는 대략적인 면 정렬을 보여주지 못한다.

US-A-3,213,914에서는, 리벳부가 리벳 비드를 형성하도록 말려 있지 않고, 링 칼라(ring collar)가 링 그루브 내에 금속판재를 수용하도록 리벳부로부터 벗겨진다. 그러나 링 칼라를 벗겨내기 위한 공구가 이 공정을 위해 안정적인 형상을 가져야 하고, 이로 인해 링 칼라의 반경방향 외측에서 금속판재에 실질적인 링홈이 야기된다. 이는 본 발명의 목적, 즉 금속판재의 링홈을 가급적 완전히 리벳 비드로 채워 리벳 너트와 금속판재를 포함하는 요소 어셈블리가 다른 금속판재와 완전히 접촉하여 원하는 직접 클램핑을 얻는다는 목적이 충족되지 못한다는 것을 뜻한다. 대신에, US-A-3,213,914에 따른 구성은 안정적인 와셔를 필요로 하여, 비용을 야기하고, 리벳 너트가 불필요하게 크게 제조될 것을 요구한다.

본 발명에 따른 리벳 너트의 구성에 의하면 회전방지부재의 설계에 광범위한 선택의 자유를 갖는다. 회전방지부재는 다음 a) 내지 s) 중 하나의 구성 또는 그 조합을 갖는다:

a) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 걸쳐 반경방향으로 연장되고 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 갖는 회전방지리브;

b) 상기 U형 그루브의 상기 베이스부로부터 이격된 쪽에서 반경방향으로 연장된, 즉 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 반경방향 평면에 배치된 회전방지리브;

c) 상기 실린더형 리벳부를 따라 돌출 연장된 회전방지리브;

d) 상기 실린더형 리벳부를 따라 대략 상기 링형 지지면의 축방향 높이까지 돌출 연장된 회전방지리브;

e) 상기 실린더형 리벳부를 따라 상기 링형 지지면의 축방향 높이를 넘어 돌출 연장된 회전방지리브;

f) 상기 실린더형 리벳부를 따라 상기 링형 지지면의 축방향 높이를 넘어 돌출 연장되고 상기 리벳부의 자유단부에 있는 라운드부 바로 앞에서 끝나는 회전방지리브;

g) 상기 링 그루브의 반경방향 외측을 따라 돌출 연장된 회전방지리브;

h) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 삼각 형상을 갖고, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽 영역에서보다 상기 리벳부 영역에서 높이가 높은 회전방지리브;

i) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 삼각 형상을 갖고, 상기 리벳부 영역에서보다 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽 영역에서 높이가 높은 회전방지리브;

j) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 사변형 형상을 가지며, 상기 사변형 형상 중 상기 베이스부에서 이격된 쪽은 경사부를 갖고, 상기 사변형 형상 중 상기 리벳부에 위치한 반경방향 내측이 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽 영역에 배치된 쪽보다 높이가 높은 회전방지리브;

k) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 사변형 형상을 가지며, 상기 사변형 형상 중 상기 베이스부에서 이격된 쪽은 경사부를 갖고, 상기 사변형 형상 중 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽 영역에 배치된 쪽이 상기 리벳부에 위치한 반경방향 내측보다 높이가 높은 회전방지리브;

l) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 형성되고, 평면에서 볼 때 대략 별 형상을 가지며, 상기 실린더형 리벳부에 접하는 내측 구멍과 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 배치된 말단부를 갖는 회전방지 돌출부;

m) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 형성되고, 평면에서 볼 때 대략 별 형상을 가지며, 상기 실린더형 리벳부에 접하는 내측 구멍과 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 배치된 말단부를 갖는 회전방지홈;

n) 상기 리벳부의 널링된 외측;

o) 단부면에 치형 구조를 갖는 상기 링 그루브의 베이스부;

p) 완만하게 라운드된 피크와 밸리를 구비하여 회전방지를 제공하는 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽의 파형부;

q) 상기 링형 지지면에 형성되고, 바람직하게는 그 전체 폭을 넘어 연장되지는 않고, 상기 링 그루브에 인접하게 가장 낮은 위치를 갖고, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 언더컷을 갖는 돌출부를 형성하는 반경방향 연장 홈;

r) 상기 링형 지지면에 형성되고, 부분적으로 실린더형 단면 형상을 갖고, 상기 링 그루브에 인접하게 가장 낮은 위치를 갖고 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽의 링형 언더컷을 차단하도록 경사진 반경방향 연장 홈; 및

s) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 형성된, 호형으로 연장된 돌출부 또는 홈.

여기서, 구별되는 상기 회전방지부재들이 상기 링 그루브의 반경방향 내측벽, 즉 상기 리벳부의 실린더형 외측 표면에 있거나, 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 있거나, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 있거나, 상기 링형 지지면에 있는 경우, 상기 회전방지부재들은 상기 중심축을 기준으로 반경방향으로 서로 정렬되거나 각도 방향으로 서로 이격되거나; 복수의 상기 회전방지부재들이 있는 경우, 상기 회전방지부재들은 상기 중심축을 기준으로 부분적으로 반경방향으로 서로 정렬되고 부분적으로 각도 방향으로 서로 이격된다.

회전방지부재에 대한 이러한 선택의 자유는 다양한 두께의 금속판재의 링홈 부피가 리벳 비드의 부피에 훨씬 잘 매칭되도록 일종의 '미세 조정'을 수행하는 것을 가능케 한다.

링 그루브의 축방향 깊이는 실린더형 리벳부의 반경방향 두께에 대략 일치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 특히 이 구성에 따라, 클램핑 홀 리벳팅 공정 없이도, U형 링 그루브가 금속판재 및 리벳 비드로 충전될 수 있고, 이에 의해 금속판재가 리벳 비드의 형성 중에 압축되어 영구 압축응력이 리벳 비드의 뿌리 주변의 영역, 즉 리벳부가 리벳 너트의 몸체부로 이어지는 영역에서 금속판재에 발생하고, 이에 따라 원하는 스트랭글홀드(stranglehold)가 리벳 너트의 링형 금속판재 지지면 영역에서 금속판재를 변형하지 않고도 발생할 수 있다.

리벳 너트의 실제적인 실시예에서, 상기 회전방지리브는 상기 링 그루브의 베이스부에서 0.2-0.6mm 범위의, 바람직하게는 상기 금속판재 두께의 최대 0.7배의 축방향 높이를 갖는다.

이러한 수치 범위에 의해 회전방지리브가 금속판재를 관통하지 않으면서도 리벳 비드와 항상 형상맞춤 결합을 유지하는 합리적인 형상맞춤 결합을 발생시켜 회전에 충분한 저항력을 제공할 수 있다.

여기서 상기 회전방지리브의 개수는 3개 내지 24개인 것이 바람직하고, 상기 리벳 너트의 중심축 둘레에 균일하게 배치되는 것이 바람직하다.

특히 U형 링 그루브의 베이스부가 리벳 너트의 중심축과 직교하는 반경방향 평면에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 회전방지리브는 상기 U형 그루브의 베이스부에서 이격된 쪽에서 반경방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 반경방향 평면에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 리벳 너트들은 일반적으로 평면에서 볼 때 원형이지만, 다각형, 특히 직사각형이나 정사각형과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 직사각형이나 정사각형의 경우에, 또한 리벳 너트는 독일특허출원 102005024220.0 또는 WO 2006/125634로 공개된 PCT출원 PCT/EP2006/004977에 개시된 방법에 따라 제조될 수도 있다.

상기 실린더형 리벳부의 내경은 상기 나사 실린더의 외경보다 약간 크고, 나사형 연결부를 거쳐 상기 나사 실린더로 이어진다.

금속판재와 리벳 너트를 포함하는 요소 어셈블리의 구조적 높이를 작게 하기 위하여, 상기 리벳부에서 이격된 상기 리벳 너트의 단부면 측은 적어도 실질적으로 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 평면에 위치하는 것이 바람직하다.

실린더형 리벳부를 따라 돌출 연장된 회전방지리브의 경우, 회전방지리브는 상기 리벳부의 외측 자유단부의 라운드부 앞에서 끝나는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 리벳 너트와 금속판재의 결합체가 제공된다. 상기 금속판재는 상기 리벳부 영역에 마련되고, 상기 U형 그루브의 형상과 적어도 실질적으로 매칭되고 상기 U형 그루브에서 이격된 쪽에서 상기 그루브와 형상이 유사하고 대략 금속판재의 두께 만큼 크기가 작은 홈을 갖는 융기부를 갖는다. 상기 리벳 비드는 상기 홈 내에 완전히 배치되어 상기 나사 실린더에서 이격된 금속판재 쪽을 넘어 돌출되지 않고, 바람직하게는 금속판재와 면 정렬되거나 최대 0.2mm 만큼 내측으로 이격된다. 본 발명에 따른 금속판재를 갖는 리벳 볼트의 결합체는 청구항 25에 따른 특징을 갖는다.

링홈의 부피는 리벳 비드의 부피와 실질적으로 일치한다.

이와 관련하여, 회전방지리브는 금속판재와 형상맞춤 결합되지만 금속판재를 관통하지는 않는다.

본 구성을 갖는 리벳 너트 또는 리벳 볼트를 리벳 다이에 의해 금속판재에 부착한 결과, 상기 금속판재의 테두리는 상기 리벳부가 관통 연장되는 구멍 영역에서 두꺼워진 형태 또는 비드형으로 이루어지고; 상기 리벳 비드는 상기 나사 실린더에 대향하는 쪽에서 상기 두꺼워진 테두리를 수용하는 대응 링홈을 구비하게 되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따라 회전방지효과 및 가압 이탈에 대한 저항력이 향상된다.

도 1A는 본 발명에 따른 리벳 너트의 사시도.

도 1B는 화살표 방향 IB에 대응하는, 도 1A의 너트의 평면도.

도 1C는 도 1B의 평면 IC-IC에 따른, 도 1A 및 도 1B의 리벳 너트의 부분적인 단면도 및 측면도.

도 1D는 도 1C의 영역 Z의 상세도.

도 2A는 도 1B의 평면 IIA-II2A에 따른, 도 1A-1D의 리벳 너트의 부분적인 단면도 및 측면도.

도 2B는 도 2A에 따른 리벳 너트에 사용되는 금속판재의 단면도.

도 2C는 리벳 비드의 형성을 위해 도 2A의 리벳 너트와 도 2B의 금속판재에 사용되는 다이(die)의 측면도.

도 2D는 도 2C에 따른 다이를 사용하여 도 2A에 따른 리벳 너트의 리벳팅 및 도 2B에 따른 금속판재에 의해 솟아오른 요소 어셈블리의 부분적인 단면도 및 측면도.

도 2E-2F는 도 2D의 영역 Z의 상세도로서, 도 2E는 회전방지리브가 없는 부분을 도시한 것이고, 도 2F는 회전방지리브가 있는 부분을 도시한 것이다.

도 3A-3D는 도 1A-1D에 대응하는 도면으로서, 본 발명에 따른 다른 리벳 너트를 도시한 도면.

도 4A는 본 발명에 따른 사각형의 횡단면을 갖는 그루브를 도시한 개략도.

도 4B는 계산에 사용된 약어를 제시한 표.

도 4C는 네 사이즈의 나사 M6, M8, M10 및 M12의 계산 결과를 나타낸 표.

도 5A-5M은 본 발명에 따른 리벳 요소의 링 그루브의 다양한 단면 형상들을 나타낸 도면.

도 6A-6B 내지 도 16A-16B는 리벳 너트 또는 리벳 요소가 각 금속판재에 리베팅된 상태를 나타낸 도면으로서, 도 5A-5M에 따른 그루브 형상에 얇은 금속판재 및 두꺼운 금속판재가 각각 조립된 상태를 나타낸 도면.

도 17A-17D 내지 도 41A-41D는 본 발명에 따른 리벳 너트 또는 리벳 볼트에 사용될 수 있는 회전방지부재의 다양한 예를 나타낸 도면.

도 42A-42E는 본 발명을 셀프-펀칭 리벳 너트에 적용한 예를 나타낸 도면.

도 43A-43G는 본 발명을 두 개의 다른 리벳 볼트에 적용한 예를 나타낸 도면.

상기 도면들은, 금속판재 및 다이의 경우 단면만 도시된 상태로, 실척으로 확대 도시된 것이다. 전체적으로는 M8 나사를 갖는 리벳 요소(리벳 너트 및 리벳 볼트)의 경우를 나타내었고, 예외로서 도 42A-42E의 리벳 너트는 M6 나사를 갖는다. 다른 치수들은 필요에 따라 이로부터 도출될 수 있을 것이다.

참조 부호 리스트

10: 리벳 너트, 12: 몸체부, 14: 리벳부, 14': 리벳 비드, 16: 나사 실린더, 18: 링형 지지면, 20: 평면, 22: 세로나사축, 24: 축방향 링 그루브, 26: 리벳부의 외측 표면, 30: 외측벽, 32: 내측벽, 33: 가장 가파른 위치, 34: 반경부, 35: 반경부, 36: 베이스부, 38: 라인, 40: 반경부, 42: 회전방지리브, 46: 리벳부에서 이격된 리벳 너트의 단부면 측, 48: 평면, D1: 리벳부의 내경, D2: 나사 실린더의 외경, 52: 라운드면, 54: 라운드면, 56: 리벳부(14)의 단부에 있는 라운드부, 58: 콘형 또는 라운드형 표면, 60: 금속판재, 62: 보스, 62': 금속판재의 융기부, 64: 구멍, 66: 구멍의 테두리, 66': 구멍의 테두리부, 70: 다이, 72: 다이의 돌출부, 74: 다이의 숄더, 76: 원형 표면, 78: 다이의 자유단부면, 80: 링홈, 81: 금속판재의 상부측, 82: 금속판재의 하부측, 83: 리벳 비드의 링홈, 84: 몸체부의 실린더부, 86: 링 숄더/가압 가능 상태, 88: 실린더부, 90: 라운드 모서리, 92: 라운드 모서리, 94: 반경부, 95: 직선부, 96: 반경부, 97: 링 그루브의 반경방향 외측벽, 98: 링 그루브의 반경방향 내측벽, 99: 언더컷, 100: 별 형상의 회전방지부재의 내측 구멍, 102: 별 형상의 회전방지부재의 말단부, 104: 홈 또는 포켓, 106: 별 형상의 홈, 108: 돌출부, 110: 링 그루브의 파형부, 112: 피크, 114: 밸리, 116: 홈, 118: 돌출부, 120: 언더컷, 122: 링형 언더컷, 124: 호형 융기부, 126: 호형 홈, 130: 펀칭부, 210: 리벳 볼트, 332: 축부, 400: 접촉면

이하 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저 도 1A-1D를 참조하면, 몸체부(12)와 실린더형 리벳부(14)를 갖는 리벳 너트(10)가 도시되어 있다. 몸체부(12)는 중앙에 배치된 나사 실린더(16)와, 나사 실린더(16)의 세로축(22)에 (그리고 리벳 너트의 중심축에) 직교하는 평면(20)에서 나사 실린더(16)과 동축 상에 배치된 링형 지지면(18)과, 링형 지지면(18)의 반경방향 내측에 그리고 실린더형 리벳부(14)의 반경방향 외측에 배치된 축방향 정렬된 링 그루브(24)를 갖는다. 링 그루브(24)는 그 반경방향 내측에서 실린더형 리벳부(14)의 외측 표면으로 이어진다. 링 그루브(24)의 영역에는 회전방지리브(42)가 마련되어 있다.

도 1C-1D에 도시된 바와 같이, 링 그루브(24)는 축방향의 단면(IC)에서 볼 때 반경방향 외측벽(30)을 갖는 U형 단면을 갖는다. 외측벽(30)은 상대적으로 가파르고, 내측 모서리(33)에서 리벳 너트의 중심선에 대해 경사각(α)를 갖는다. 경사각(α)은 약 45°내지 약 -20°범위에 있고, 바람직하게는 약 30°내지 약 0°의 범위에 있으며, 본 실시예에서는 15°이다. 내측 모서리(33)는 본 실시예에서처럼 링 그루브(24) 입구측의 반경부(34)와 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)에서 베이스부(36)로 이어지는 연결부의 반경부(35)의 상호 연결에 의해 형성되는 변곡점 또는 변곡영역에 의해 형성될 수 있다. U형 링 그루브(24)의 베이스부(36)는 평면(20)에 평행한, 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 반경방향 평면에 놓이는 것이 바람직하다. '변곡점'이라는 표현은 당연히 도 1C 또는 도 1D에서 볼 수 있는 단면 평면에서 적용된다. 중심축(22) 둘레에 다수의 가능한 단면 평면이 존재 가능하므로 도 1D에 분명하게 도시된 라인(38)에 대응하는 다수의 개개 변곡점들이 형성될 수 있다. 링 그루브(24)의 베이스부(36)는 다른 반경부(40)를 거쳐 리벳부(14)의 외측 표면(26)으로 이어진다.

본 실시예에서, 회전방지리브(42)는 링 그루브(24)의 베이스부(36) 상에서 반경방향으로 연장되고, 링 그루브(24)의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 갖는다.

링 그루브(24)의 축방향 깊이는 대략 실린더형 리벳부(14)의 반경방향 두께에 대응한다. 이러한 구성은 특히 리벳 비드(14')(도 2D)의 부피가 링 그루브 내에 가압된 금속판재의 링홈(80)(도 2D)의 부피와 실질적으로 일치할 때 유리하고, 심지어 이러한 구성에 의해 실린더형 리벳부(14)의 축방향 두께가 링 그루브(24)의 축방향 두께, 즉 링 그루브(24)의 베이스부(36)와 평면(20)(도 1C 및 도 2A) 사이의 간격에 일치하지 않는 경우에도 유리하다.

회전방지리브(42)의 축방향 높이는 0.2-0.6mm이고, 금속판재 두께의 약 85%를 초과하지 않아야 한다.

본 실시예에서는 여섯 개의 회전방지리브(42)가 제공되어 있지만, 이에 한하지 않으며, 예컨대 세 개 내지 24개의 회전방지리브(42)가 제한 없이 제공되어, 바람직하게는 리벳 너트의 중심축(22) 둘레에 일정한 간격으로 배치될 수 있다.

회전방지리브(42)는 U형 그루브(24)의 베이스부(36)에서 이격된 쪽으로 반경방향으로, 즉 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 반경방향 평면에서 연장된다.

실린더형 리벳부(14)의 내경(D1)(도 1C)은 나사 실린더(16)의 외경(D2)보다 약간 크고, 연결부(44)를 거쳐 나사 실린더(16)로 이어진다.

리벳부(14) 반대편에 있는 리벳 너트(10)의 단부면(46)은 적어도 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 평면(48)에 놓여 있다.

도시된 바와 같이, 리벳 너트(10)의 외측 표면(50)은 두 개의 라운드면(52)(54)을 거쳐 링형 금속판재 지지면(18) 또는 단부면(46)으로 이어진다. 여기의 라운드 반경들은 한정된 경우가 아니며, 임팩트 몰딩 공정에 의해 리벳 너트를 제조할 때 정해질 수 있다.

리벳 너트(10)가 PCT 출원 PCT/EP2006/125634에 따른 프로그레시브 툴(progressive tool)에서 제조되는 경우, 리벳 너트는 원형이 아니라 모서리에 작은 둥글기를 갖는 사각형일 수 있고, 그 연결부에서 각 변으로부터 금속판재 지지 면 및 단부면으로 이어진다. 직사각형, 정사각형 또는 다각형 리벳 너트의 경우에도, 금속판재 지지면(18)은 역시 링형으로 칭해질 수 있고, 원형의 내측 경계와 사각형 또는 다각형의 외측 경계를 갖는다.

도 1C를 참조하면, 리벳부(14)는 그 자유단부면에서 외측의 라운드부(56)와 내측의 콘형 또는 라운드형 표면(58)을 갖는다. 이러한 콘형 또는 라운드형 내측 표면(58)은 리벳팅 공정에 유리한데, 이에 대해서는 도 2A-2F와 관련하여 후술하기로 한다.

도 1A-1D에 따른 리벳 너트(10)가 도 2A에 다시 도시되어 있다. 여기서 리벳 너트(10)는 도 1B의 평면 IIA-IIA에 따라 부분적인 단면도 및 측면도로 나타나 있다. 금속판재(60)가 바로 그 아래 놓여 있고, 보스(60)에 의해 리벳 너트(10)와 정렬된다. 보스(60)는 평면에서 볼 때 원형이고, 구멍 테두리(66)를 갖는 원형구멍(64)이 관통 형성되어 있다. 중앙에 배치된 구멍(64)은 리벳 너트(10)의 중심축(22)과 정렬되는 중심축을 갖는다. 보스(62)의 외측 형상은 적어도 링 그루브(24)의 내측 형상에 실질적으로 일치한다. 구멍(64)의 직경은 실린더형 리벳부(14)의 외경과 실질적으로 동일하거나 약간 크거나 작다. 구멍(64)의 직경이 리벳부(14)의 외경보다 약간 작은 경우, 리벳부(14)의 라운드부(56)는 리벳 너트가 구멍(64)으로 삽입될 때 구멍을 약간 긴장시켜 조정하는 결과를 초래하는데, 이는 리베팅 공정을 수행하는데 필요한 것이다. 다이(70)는 도 2C에 도시된 바와 같이 금속판재(60) 밑에 놓이고, 중앙의 돌출부(72)를 갖는다. 돌출부(72)는 오목한 반경부 또는 숄더(74)를 거쳐 다이(70)의 자유단부면(78) 위로 약간, 예컨대 0.2mm 미만으로 돌출된 원형 표면(76)으로 이어진다. 다이(70)의 돌출부(72) 치수는 리벳부(14)의 콘형 또는 라운드형 내측 표면(58)과 상호 작용하여 도 2D에 따른 리벳 비드(14')를 형성하도록 구성된다. 이 리베팅 공정은 예컨대 프레스, C-랙 또는 로보트에 의해 공지된 방법으로 수행될 수 있다.

리벳 너트의 리베팅 상태가 도 2D-2F에 더 자세히 도시되어 있다. 이 상태에서, 금속판재(60)는 리벳부(14)의 영역에서 U형 그루브(24)의 형상에 적어도 부분적으로 매칭되는 돌출부(66')를 구비한다. U형 그루브(24)로부터 이격된 쪽에서, 금속판재(60)는 그루브(24) 형상과 유사하고 그루브(24)보다 작은 링홈(80)을 갖는다. 리벳 비드(14)는 링홈(80) 내로 완전히 들어가서, 나사 실린더(16)으로부터 이격된 금속판재(60) 측으로 튀어나오지 않는다. 금속판재(60)의 상부 측은 링형의 금속판재 지지면(18) 평면의 연장으로 이해될 수 있는 리벳 너트 바깥의 평면(20)에 놓인다. 금속판재는 리벳 너트(10)로부터 더 이격된 영역에서 평면(20)과 다른 특정 형상을 쉽게 취할 수 있다. 단지 중요한 것은 금속판재가 리벳 너트(10)의 반경방향 외측으로 제한된 영역에서 평면(20)에 놓이는 것뿐이다.

다양한 두께의 금속판재가 리벳 너트의 실시예에 사용될 수 있다. 예컨대, 금속판재(60)의 두께는 0.6-2.5mm이고, 바람직하게는 0.6-1.5mm이다.

금속판재의 U형 링홈(80)의 부피는 리벳 비드의 부피와 적어도 실질적으로 일치한다.

도 2E-2F에 도시된 바와 같이, 회전방지리브(42)는 위에서부터 금속판재 속으로 형상맞춤 결합되지만, 금속판재를 관통하지는 않는다.

또한 도 2E-2F에 도시된 바와 같이, 금속판재(60)의 테두리(66')는 리벳부(14)가 삽입되는 구멍(64) 영역에서 두꺼워진 형태 또는 비드 형태로 만들어지고, 리벳 비드(14')는 나사 실린더(16)에 가까운 쪽에 두꺼워진 테두리(66')를 수용하는 대응하는 링홈(83)을 구비한다.

도 3A-3D는 도 1A-1D 또는 도 2A-2F의 리벳 너트와 매우 유사한 본 발명에 따른 다른 리벳 너트(10)를 도시한다. 앞의 리벳 너트와 동일한 특징이나 기능을 갖는 구성에는 동일한 참조번호가 부여되었으며, 전술한 설명이 이 구성에도 적용되므로 반복 설명은 생략한다.

본 실시예의 주요 차이점은 회전방지리브(42)가 링 그루브(24)의 베이스부(36) 영역에만 존재하는 것이 아니라 참조번호 42"로 표시된 바와 같이 실린더형 리벳부(14)를 따라 돌출된 형태로 연장되어 있다는 점이다. 본 실시예에서, 리브(42")는 리벳부(14)의 자유단부면의 외측에 있는 라운드부(56)까지 직접 연장되어 있다.

그러나 리브(42")는 미공개된 2006년 1월 5일자 독일출원 102006000918.5에 따라 제조될 수도 있고, 그 개시 내용은 본 명세서의 일부로서 참조된다.

또한, 링 그루브(24)의 베이스부(36)에 마련된 리브(42) 영역은 생략되고 리브(42")만 리벳부(14)에 마련될 수도 있다.

도 4A-4B를 참조하면, 리벳 비드의 부피가 금속판재 두께의 증가에 따라 감소하는 상태에서, 사각의 U형 그루브의 횡단면이, 링홈(80)이 금속판재 두께 범위에 대해 항상 리벳 비드의 부피를 수용할 수 있는 부피를 가져야 한다는 요구를 충 족하기 위해, 어떻게 산출될 수 있는지를 보여준다.

도 4A는 링 그루브 영역에서 리벳 요소의 설계를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4B의 표는 사각형 그루브에 대해 중요한 요소 치수에 대한 정의를 나타낸 것이다.

산출 과정은 다음과 같다:

미리 설정된 기하학적인 조건으로부터 다음 식이 유도된다.

ø_Nmax = ø_Fl - 2*B_Fl(1)

지지면의 폭은 DIN에 따라 설정된 최대 볼트힘에 의존하여 지지면에 의해 최대로 가해진 면압으로부터 산출된다.

A_Fl ≥ F_Bmax/P_max(2)

기하학적인 고려에 의해 다음 식이 도출될 수 있다.

A_Fl = ((ø_Fl-2*R_F1)2-ø_Nmax ²)*π/4 (3)

그루브의 최대 허용 외경(ø_Nmax1)은 식 (2)(3)으로부터 도출될 수 있다.

ø_Nmax=

(4)

최소 허용 내경(ø_Nmin)은 리벳의 외경과 같다.

ø_Nmin = ø_Na(5)

그루브는 금속판재의 두께와 독립적으로 비드형 리벳을 수용해야 한다. 제1근사치로서, 이에 따라 리벳부의 부피는 그루브의 부피과 같게 설정되어야 한다.

V_N = (ø_Na ²-ø_Ni ²)*π*l_N/4 = (ø_Nmax ²-ø_Nmin ²)*π*t_N/4 (6)

따라서 그루브의 깊이는 다음과 같다.

t_N = (ø_Na ²-ø_Ni ²)/(ø_Nmax ²-ø_Nmin ²)*l_N(7)

점검은 리베팅 후 실제 환경과 관련하여 통상의 금속판재 두께에 대해 행해진다.

다음에, 도 4C의 표는 서로 다른 금속판재 두께에 대해 "잔류 그루브의(of the residual groove)" 링홈의 부피와 "잔류 리벳의(of the residual rivet)" 리벳부의 비드부의 산출된 부피 사이의 일치를 보여준다. 도 4C의 마지막 세 칼럼에서 알 수 있듯이, 서로 다른 나사 직경(도 4C의 왼쪽 칼럼)에 대해 잔류 리벳의 각 부피를 잔류 그루브의 부피에 적응시킬 수 있다. 도 4C의 표에 관하여 "최대 볼트힘" 칼럼이 6mm, 8mm, 10mm 및 12mm 크기의 미터 나사를 갖는 스크루 볼트에 대해 DIN에 따른 값을 부여했다는 점에 주의해야 한다. 모든 치수는 mm로, 모든 부피는 mm³으로, 볼트힘은 뉴튼(N)으로, 면압은 N/mm²로 각각 주어졌다.

도 4C에 따른 표는 주어진 값에 대해 분명해서 다른 설명이 필요치 않다.

그러나 이 계산은 회전방지부재의 부피를 무시한 것이다. 그러나 이 부피는 정확한 계산에 포함될 수 있고, 또한 잔류 그루브의 부피에 대한 잔류 리벳의 부피 의 더 양호한 매칭이 복수의 금속판재 두께에 대해 일어나도록 부분적으로 선정될 수 있다.

전술한 계산은 당연히 엄밀한 사각 횡단면을 갖는 링 그루브(24)에만 적용된다. 그러나 존재하는 어떠한 반경에 대해서도, 또는 사각 횡단면과 다른 링 그루브의 단면 형상들에 대해서도, 수정이 쉽게 행해질 수 있다.

전술한 바와 같이 전체적으로 U형 횡단면을 갖는 링 그루브(24)는 정밀한 횡단면 형상에 대해 다양한 선택의 자유를 허용한다. 도 5A-5M은 U형에 대한 특정 선택 예들을 도시한 것이다.

도 5A-5M 내지 도 41A-41D의 예에서, 동일한 참조번호는 전술한 도면들과 마찬가지로 사용되었고, 다만 구별을 위해 부분적으로 참조부호를 소문자로 부여하였다. 특별한 언급이 없으면 전술한 설명이 동일한 참조번호를 가진 부재나 특징에 적용되며, 새로운 특징에는 새로운 참조번호가 부여될 것이다.

도 5A는 도 4A의 리벳 너트와 매우 유사하지만 계단형의 몸체부(12a)를 갖는 리벳 너트(10a)를 도시한다. 도 5A에 도시된 실시예에서, 몸체부(12a)는 링형 지지면(18a)을 갖고 링 숄더(86)으로 이어진 실린더부(84)를 갖는다. 링 숄더(86)는 반경방향으로 연장되고, 상기 실린더부(84)에 비해 작은 직경을 갖는 실린더부(88)에 리벳 너트를 부착할 때 압력 숄더 역할을 한다. 이와 관련, 나사 실린더(16a)는 부분적으로 작은 직경의 실린더부(88)에 위치하고, 부분적으로 몸체부(12a)에 위치하지만, 실질적으로 (도 1 내지 도 3의 요소에도 적용되는) U형 그루브(24a)의 베이스부(36a)를 넘어서 연장되지는 않는다. 도 5A에 따른 사각 그루브(24a)의 횡단면 형상은 도 5B에 확대 스케일로 나타나 있다. 여기서, 링 그루브(24a)는 U 형상을 갖고 있고, 라운드 모서리(90a)(92a)가 존재하는 것을 볼 수 있다. 라운드 모서리(90a)(92a)는 상대적으로 작은 반경, 예컨대 링 그루브(24a)의 축방향 깊이(도 4의 tN)의 십분의 일 미만의 반경을 갖는다.

따라서 여기에 존재하는 단면 형상에는 도 4A-4C와 관련하여 설명된 계산이 기본적으로 적용된다.

다른 실시예가 도 5C에 도시되어 있다. 여기서, 링 그루브(24b)는 U형이며, 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 평면에서 베이스부(36b)를 갖고, 링 그루브(24b)의 측벽으로 이어지는 베이스부(36b)의 연결 영역에서 라운드 모서리(902b)(92b)를 갖는다. 라운드 모서리(90b)(92b)는 상대적으로 큰 반경, 예컨대 링 그루브(24b)의 축방향 깊이(도 4의 t_N)의 1/5 내지 2/3의 반경을 갖는다.

라운드 모서리(90b)(92b)가 도 5B의 경우에 비해 큰 반경을 갖기 때문에, 각각 중심축(22)에 평행한, 즉 중심축에 대해 0°의 경사를 갖는 반경방향 내측벽(32b)과 외측벽(30b)의 영역은 도 5B의 경우에 비해 훨씬 짧다.

또 다른 실시예가 도 5D에 도시되어 있다. 여기서, 링 그루브(24c)는 U형이고, 대략 원형인 곡선형 베이스부(36c)를 갖는다. 베이스부(36c)의 원형은 180°미만, 예컨대 150-180°의 범위의 호이다. 베이스부(36c)는 작은 반경, 예컨대 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5의 반경을 가진 반경부(94)를 거쳐 직접 링형 지지면(18c)으로 이어지고, 리벳부(14c)의 실린더형 외측 표면(26c)으로 다소 완만하게 이어진다. 또는 베이스부(36c)는 직선부(미도시)와 상대적으로 작은 반경부를 거쳐 링형 지지면(18c)으로 이어지고, 실린더형 외측 표면으로 다소 완만하게 이어진다. 각이 180°미만이기 때문에, 반경방향 외측벽은 리벳 너트의 중심축에 대해 양의 경사각을 갖는다.

또 다른 실시예가 도 5H에 도시되어 있다. 링 그루브(24d)는 U형이고, 대략 원형인 곡선형 베이스부(36d)를 갖는다. 베이스부(36d)의 원형은 180°초과, 예컨대 180-210°의 범위의 호이다. 베이스부(36d)는 작은 반경, 예컨대 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5의 반경을 가진 반경부(94d)를 거쳐 직접 링형 지지면(18d)으로 이어지고, 리벳부(14d)의 실린더형 외측 표면(26d)으로 다소 완만하게 이어진다. 또는 베이스부(36d)는 직선부(95)와 상대적으로 작은 반경부를 거쳐 링형 지지면(18d)으로 이어지고, 실린더형 외측 표면으로 다소 완만하게 이어진다. 각이 180°초과이기 때문에, 반경방향 외측벽은 리벳 너트의 중심축에 대해 음의 경사각을 갖는다.

또 다른 실시예가 도 5E에 도시되어 있다. 링 그루브(24E)는 V형에 가까운 단면을 갖는다. V형 단면은 그 베이스부에, 예컨대 링 그루브의 최대 깊이(도 4의 t_N)의 1/2 미만의 크기를 갖는 상대적으로 작거나 큰 반경부(96)를 갖는다. 링 그루브(24e)의 반경방향 외측벽(97)은 내측벽(98)보다 가파른 경사를 갖는다.

또한 도 5E에 따른 그루브 형상에 사각 그루브를 결합할 수 있고, 이에 의해 도 5F의 그루브 형상이 도출된다. 여기서, 링 그루브는 U형이고, 반경방향 외측벽(97f)은 내측벽(98f)보다 가파른 경사를 갖는다.

다른 수정예(미도시)로서, 그루브의 반경방향 내측벽이 외측벽보다 더 가파른 경사를 가질 수 있고, 또는 양측벽이 적어도 실질적으로 동일한 경사를 가질 수도 있다. 또한, 그루브의 베이스부는 도 5G에 도시된 바와 같이 라운드형 대신에 중심축(22)에 직교하는 평면에서 연장된 베이스부(36g)를 가질 수 있다.

도 5I 및 도 5J에 도시된 다른 실시예들은 도 5F 및 도 5G의 U형과 유사한 U형을 갖는 링 그루브(24i)(24j)를 제공한다. 반경방향 내측벽(98j) 및 외측벽(97j)은 (94i나 94j와 같은 반경을 제외하고) 링형 지지면(18j)으로 바로 이어지고 리벳부(14j)의 실린더 표면(26j)으로 이어진다.

도 5K, 5L 및 5M에 도시된 실시예에서, 링 그루브(24k)(24l)(24m)는 도 5B 및 5C의 경우와 유사한 U형을 가질 수 있다. 여기서, 반경방향 내측벽(23l)(23m) 및 외측벽(30k)(30m)의 어느 하나는 언더컷(99k)(99l)(99m)을 형성한다. 대응하는 반경방향 외측벽(30k)(30m)은 가장 가파른 위치에서, 즉 전체 직선부에 걸쳐서 중심축(22)에 대해 음의 경사각, 대략 15°의 경사각을 갖는다.

도 6A-6B 내지 도 16A-16B는 얇은 금속판재(60a)와 두꺼운 금속판재(60b)의 각 경우에 리벳 너트 및 금속판재의 결합이 어떻게 도 5C-5M의 실시예 각각에 대해 형성되는지를 보여준다. 이 도면들은 4:1의 스케일로 그려진 것이고, 모두 M8 나사에 해당한다. 도 5A-5B의 링 그루브 형상은 도 4A의 링 그루브 형상과 거의 동일하므로 여기서는 따로 도시되지 않았다.

도 6A-6B 내지 도 16A-16B에 도시된 바와 같이, 얇은 금속판재 및 두꺼운 금 속판재는 모두 리벳 비드(14b'-14m')가 링형 지지면의 영역에서 금속판재(60a)(60b)의 하부측(82)에 적어도 실질적으로 정렬되도록 리벳팅 수행될 수 있다. 여기서, 리벳 비드(14b'-14m')는 금속판재 베이스에서 약 0.2mm의 간격 만큼 내측으로 이격될 수 있다. 도시된 요소 어셈블리와 도시되지 않은 나사요소 사이의 이 간격은 나사결합 상태를 방해하지 않고 실제로 링형 접촉면 영역에서 직접적인 클램핑 역할을 한다.

또한, 본 실시예들로부터, 원하는 직접 클램핑이 언제나 얻어질 수 있다는 것과, 회전방지부재(미도시)에 밀착한 상태로 U형 그루브에 클램핑된 금속판재를 리벳 비드가 언제나 홀딩할 수 있다는 것을 알 수 있다.

각 도면들은 다음과 같이 연관된다:

도 6A-6B 도 5C

도 7A-7B 도 5D

도 8A-8B 도 5E

도 9A-9B 도 5F

도 10A-10B 도 5G

도 11A-11B 도 5H

도 12A-12B 도 5I

도 13A-13B 도 5J

도 14A-14B 도 5K

도 15A-15B 도 5L

도 16A-16B 도 5M

회전방지부재는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 도 17A-17D 내지 도 41A-41D에 회전방지부재의 다양한 실시예가 도시되어 있다. 각 도면번호에서 A는 리벳부(14)와 링 그루브(24)의 방향에서 본 평면도를 나타내고; B는 중심축(22)의 오른쪽 및 왼쪽에 각각 리벳 너트(10)의 측면도 및 단면도를 나타내고; C는 실린더형 리벳부의 오른쪽에서 본 리벳 너트의 사시도를 나타내고; D는 B의 사각 박스에 해당하는 링 그루브 영역의 확대도를 나타낸다.

도 17A-17D는 링 그루브(24)의 베이스부(36)를 거쳐 반경방향으로 연장되고 링 그루브(24)의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 가진, 회전방지리브(42)를 구비한 리벳 너트를 보여준다.

도 18A-18D는 링 그루브의 베이스부(36)에서 이격된 쪽에서 반경방향으로 연장되고 중심축(22)에 직교하는 반경방향 평면에 위치한, 회전방지리브(42)를 구비한 도 17A-17D와 유사한 리벳 너트를 보여준다. 이에 더하여 리브(42)에 대해 중심축(22)을 중심으로 각도 방향으로 이격 배치되고 실린더형 리벳부를 따라 대략 링형 지지면(18)의 축방향 높이까지 돌출 연장된, 회전방지리브(42a)가 제공된다. 그러나 리브(42a)만 남도록 리브(42)는 도 20A-20D에 도시된 바와 같이 생략될 수 있다.

도 37A-37D에 도시된 실시예에는, 실린더형 리벳부(14)를 따라 링형 지지면(18)의 축방향 높이를 지나 돌출 연장된 회전방지리브(42b)가 마련되어 있다. 여기서, 회전방지리브(42)는 베이스부(36)의 영역에 각도 방향으로 이격 배치되어 있 다.

도 41A-41D는 도 37A-37D의 경우와 비슷하지만 리브(42)(42a)가 각도 방향으로 서로 정렬되어 일체형으로 이루어진 실시예를 보여준다. 리브(42a)는 리벳부(14)의 자유단부면에 있는 라운드부까지 리벳부(14)의 전체 높이에 걸쳐 연장되어 있다.

도 36A-36D에 따른 실시예는 실린더형 리벳부(14)를 따라 링형 지지면의 축방향 높이를 넘어 돌출 연장되고 리벳부(14)의 자유단부에 있는 라운드부(56) 바로 앞까지 이어진 회전방지리브(42b)를 갖는다. 여기서, 베이스부(36)의 영역에는 어떠한 리브도 없다.

도 21A-21D에 도시된 실시예는 링 그루브(24)의 반경방향 외측을 따라 돌출 연장된 리브(42c)를 갖는다.여기서도 베이스부(36) 영역에는 리브가 없다.

도 19A-19D에 도시된 실시예는 도 21A-21D에 따른 리브(42c)와 베이스부(36)에 마련되고 리브(42c)와 각도 방향으로 이격 배치된 리브(42)를 갖는다.

도 22A-22D에 도시된 실시예에서, 리브(42c)와 리브(42)는 각도 방향으로 서로 정렬되어 하나로 이어져서, 예컨대 양 리브(42c)(42)가 옆에서 볼 때 직각 형상을 이루도록 되어 있다.

도 23A-23D에 도시된 실시예에서, 리브(42)와 리벳부(14)에 위치한 리브(42a)는 각도 방향으로 서로 정렬되고 베이스부(36)의 영역에서 연결되어 직각 형상을 이룬다.

도 25A-25D에 도시된 실시예는 베이스부(36)에서 반경방향으로 연장되고 옆 에서 볼 때 적어도 실질적으로 삼각 형상을 갖는 리브(42d)를 갖는다. 리브(42d)는 리벳부(14) 영역에서 링 그루브(24)의 반경방향 외측 영역으로 경사져 있다.

도 26A-26D에 도시된 실시예는 도 25A-25D의 실시예와 동일한 형상을 갖고 반대 방향으로 경사진 리브(42e)를 갖는다.

도 27A-27D에 도시된 실시예는 도 25A-25D의 실시예를 변형한 경우로서, 리브(42f)는 베이스부(36)에서 반경방향으로 연장되고 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 사변형으로 되어 있다. 사변형의 베이스부(36)에서 먼 쪽은 경사져 있고, 리벳부(14) 쪽이 링 그루브(24)의 반경방향 외측 영역보다 높게 되어 있다.

도 28A-28D에 도시된 실시예는 도 27A-27D에 도시된 실시예와 동일한 형상을 갖고 반대 방향으로 경사진 리브(42g)를 갖는다.

도 29A-29D에 도시된 실시예와 같이, 회전방지는 링 그루브(24)의 베이스부(36)에 마련된, 평면에서 볼 때 대략 별 형상인, 회전방지 돌출부(42h)에 의해 이루어질 수도 있다. 별 형상의 중앙은 실린더형 리벳부(14)와 맞닿은 구멍이고, 그 말단부(102)는 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)에 위치한다. 말단부(102) 사이의 베이스부(36)에 홈 또는 포켓(104)이 형성되어 있다. 포켓(104) 속으로 가압된 금속판재는 포켓(104)의 양 측벽과 맞닿고, 이에 의해 금속판재에 대한 리벳 너트의 회전을 방지할 수 있다.

도 30A-30D에 도시된 실시예는, 도 29A-29D의 실시예와 반대로, 평면에서 볼 때 내측의 구멍(100a)과 말단부(102a)를 갖는 대략 별 형상의 홈(106)을 갖는다. 말단부(102a) 사이에는 돌출부(108)가 형성되고, 돌출부(108)의 측벽에 의해 금속 판재에 대한 리벳 너트의 회전이 방지된다.

도 31A-31D에 도시된 실시예에서는 리벳부(14)의 널링된 외측벽(42h)에 의해 회전이 방지될 수 있다.

이와 선택적으로 또는 부가적으로, 도 32A-32D의 실시예에서는 링 그루브(24)의 베이스부(36)에 치형구조(42i)가 마련될 수 있다.

도 33A-33D의 실시예는 링 그루브(24)의 반경방향 외측에 파형부(110)가 형성되어 있다. 파형부(110)의 부드럽게 라운드된 피크(112)와 밸리(114)가 회전방지부를 구성한다. 여기에 리브(42a)와 같은 회전방지부재가 선택적으로 더 마련될 수 있다. 리브(42a)는 생략될 수 있고, 그러면 도 34A-34D에 도시된 실시예처럼 된다.

도 35A-35D에 도시된 실시예에서, 회전방지는 링형 지지면(18)에 형성된 반경방향 연장 홈(116)에 의해 이루어진다. 홈(116)은 그 전체 폭을 넘어 연장되지 않는 것이 바람직하고, 가장 낮은 위치에서 링 그루브(24)에 인접하고, 링 그루브의 반경방향 외측에 언더컷(120)을 갖는 돌출부(118)를 형성한다.

이와 달리, 도 38A-38D에 도시된 실시예에서, 링형 지지면(18)에 마련된 반경방향 연장 홈(116a)은 부분적으로 실린더형 단면을 갖고, 가장 낮은 위치에서 링 그루브(24)에 인접하고 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)의 링형 언더컷(122)을 차단하도록 경사진다. 이러한 회전방지구성은 도 38A-38D에 도시된 리브(42)에 의해, 도 39A-39D에 도시된 축방향 리브(42b)에 의해, 또는 도 40A-40D에 도시된 리브(42)(42b)에 의해 보강될 수 있다.

도 24A-24D에 도시된 실시예에서는, 호형의 돌출부(124)와 홈(126)이 링 그 루브(24)의 베이스부(36)에 교번 배치되어 있다. 그러나 돌출부(124)와 홈(126) 중 어느 하나만 마련될 수도 있다.

링 그루브(24)의 반경방향 내측벽(32), 즉 리벳부(14)의 실린더형 외측 표면이나, 링 그루브(24)의 베이스부(36)나, 링 그루브(24)의 반경방향 외측(30)이나, 또는 링형 지지면(28)에 42a, 42b, 42, 124, 126, 42c 및 116a와 같은 회전방지부재가 있는 경우에, 이 부재들은 중심축을 기준으로 각도 방향으로 서로 정렬될 수도 있고 이격될 수도 있다. 또한 둘 이상의 상기 부재들이 있는 경우에는 각도 방향으로 서로 부분적으로 정렬되고 부분적으로 이격될 수 있다. 이런 예들은 도 18A-18D, 도 19A-19D, 도 37A-37D, 도 38A-38D, 도 39A-39D, 도 40A-40D에서 볼 수 있다.

또한 다른 회전방지부재, 개시된 회전방지부재 간의 조합, 또는 개시된 회전방지부재와 다른 회전방지부재의 조합이 당연히 고려될 수 있다.

도 42A-42E는 본 발명이 소위 스커트 요소(10")의 형태로 리벳 너트에 사용될 수도 있음을 보여준다. 여기서 리벳부(14")는 중앙에 배치된 펀칭부(130) 둘레에 스커트로서 마련된다. 이러한 스커트 너트의 원리는 예컨대 WO 2004/034520으로 공개된 PCT출원 PCT/EP2003/007436에 개시되어 있다. 그러나 콘형의 접촉면을 갖는 너트와의 결합에 관한 것이지, 본 발명에서 개시된 바와 같이 링 그루브를 갖는 너트와의 결합에 관한 것이 아니다. 스커트형 리벳부(14")에 걸쳐 있는 비드의 원리는 같지만, 다른 점은 본 발명의 실시예에 따라 스커트형 리벳부(14")로부터 형성되는 리벳 비드(14"')가 금속판재(60a)(60b)(도 42D 또는 42E)의 링홈(80")에 안착 되어 리벳 비드의 영역에서 완전히 평평한 하부측이 얻어진다는 점, 즉 리벳 비드의 자유면이 금속판재의 하부측(82")과 정렬 배치된다는 점, 또는 하부측(82")으로부터 0.2mm만큼 내측으로 이격된다는 점이다. 펀칭부(130)는 일반적인 방식으로 금속판재를 관통하여 돌출되는데, 이는 예컨대 리벳 너트가 센터링 기능을 가져야 하는 경우에 유리할 수 있다. 도 42D-42E에 따른 요소 어셈블리에 부착되는 다른 요소에 대응하는 구멍을 형성하는 경우, 다른 요소와 리벳 너트의 링형 지지면(18") 사이의 직접 클램핑이 일어나는 것, 그리고 다른 모든 실시예에서와 마찬가지로 금속판재와 리벳 너트 사이에 상당한 '스트랭글홀드(stranglehold)'를 일으키는 금속판재의 링홈(80) 부피와 링 리벳의 접힌 부피의 매칭에 의해 금속판재에 압축응력이 발생하는 것이 중요하다.

도 42D-42E에 따른 어셈블리 상태가 얻어지도록 다이가 설계되는 경우, 링 그루브를 적어도 실질적으로 채우는 금속판재의 특정 형태의 비드는 리벳 너트의 셀프-펀칭 시에 구현될 수 있다. 그러나 리벳 너트를 반드시 도 42A-42C에 따른 셀프-펀칭 방식으로 금속판재에 도입해야 하는 것은 아니며, 금속판재는 앞의 실시예들과 같이 미리 보싱되고(prebossed) 미리 구멍 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 나사 실린더(16")가 반드시 있어야 하는 것은 아니다. 대신에, 관통공이 리벳 너트에 마련되어, 나중에 예컨대 나사 형성 또는 가공 부재가 삽입되거나 회전축을 위한 베어링 슬리브로 사용될 수 있다. 이러한 설계에 의해, 예컨대 축이나 차축이 자동차의 창문 승강 시스템의 일부인 경우, 평평한 하부측은 리벳 비드의 영역에서 특별한 장점을 갖는다.

제조기술 측면에서 이러한 구성을 갖는 리벳 너트가 금속판재와 어떻게 결합하는지에 대해서는, 전술한 PCT출원 PCT/EP2003/007436을 참고한다. 이러한 종류의 다른 리벳 너트는 공개번호 WO 02/077468인 PCT출원 PCT/EP02/03187에 개시되어 있다. 상기 두 출원의 내용은 본 명세서의 일부로서 참조된다. 여기서, 전술한 도면의 특징에 대응하는 참조번호를 갖는 도 42A-42E의 특징들은, 구별을 위해 참조번호에 하나 또는 복수의 대시(')가 부여되었더라도, 완전히 동일한 방식으로 이해되어야 한다. 즉, 전술한 설명이 본 실시예의 특징들에도 적용된다. 바꿔 말해, 참조번호의 숫자가 동일한 모든 특징들에 대한 설명이 본 실시예의 경우에도 적용된다.

구별을 위해 참조번호에 숫자 200을 더한 도 43A-43G에 따른 실시예에서도 이는 마찬가지다. 즉 다른 언급이 없는 한, 참조번호에서 200을 빼면 전술한 설명이 도 43A-43G의 실시예에도 적용된다.

도 43A-43G를 참조하면, 리벳 너트(10")와 매우 유사하지만 내측 나사 실린더(16") 대신에 나사 실린더(216")가 마련된 축부(332)를 갖는 볼트 요소(210")가 도시되어 있다.

이러한 종류의 볼트 요소는 유럽특허 539 743에 개시되어 있다. 이 유럽특허에서는, 링 그루브의 링홈이 볼트 헤드 또는 헤드부(212)의 하부측, 즉 축부(332)가 돌출된 쪽에 마련되어 있다. 그러나 유럽특허 539 743의 링 그루브는 본 발명에서 제시된 목적을 충족하도록 설계되어 있지 않다. 그런데, 이 유럽특허에서 링 그루브가 본 발명에서 제시된 바와 같이 설계되지 않아야 할 이유가 없다.

리벳 볼트(210")는 몸체부(212")와, 나사 실린더(216")를 갖는 축부(332)와, 실린더형 리벳부(214")를 구비한다. 몸체부(212")는 나사 실린더의 중심축(222")에 직교하는 평면(220")에서 나사 실린더와 동축을 이루는 링형 지지면(218")과, 링형 지지면(218")의 반경방향 내측에 그리고 실린더형 리벳부(214")의 반경방향 외측에 배치된 축방향 정렬된 링 그루브(224")를 갖는다. 링 그루브(224")는 반경방향 내측(232")에서 실린더형 리벳부(214")로 이어진다. 회전방지리브(242")가 링 그루브(224")의 영역에 마련되어 있다. 리벳 볼트(210")는 링 그루브(224")가 축방향 단면에서 볼 때 상대적으로 가파른 반경방향 외측벽(230")을 갖는 U형 횡단면을 갖는다는 점에 특징이 있다. 반경방향 외측벽(230")은 가장 가파른 위치(233")에서 리벳 볼트의 중심축에 대해 대략 45°내지 -20°의 경사각, 바람직하게는 30°내지 0°의 경사각을 갖는다. 가장 가파른 위치(233")는 링 그루브(224")의 입구에 있는 반경부 및 링 그루브의 반경방향 외측벽(230")으로부터 그 바닥면(236")으로 이어지는 연결부에 있는 반경부가 서로 이어짐에 의해 형성되는 변곡점 또는 변곡영역에 의해 형성될 수 있다. 또한 리벳 볼트는 회전방지리브(242")가 링 그루브(224")의 베이스부(236")에 걸쳐 반경방향으로 연장되고 링 그루브(224")의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 가지며, 그리고/또는 실린더형 리벳부(214")를 따라 돌출 연장된다는 점에 특징이 있다. 또한 링 그루브의 부피는, 각각의 나사 크기에 맞는 금속판재 두께의 범위에 걸쳐 있는 리벳부의 접힌 영역(214")이 금속판재(260a)(260b)를 리벳 볼트의 링 그루브(224")속으로 성형함에 의해 형성된 링홈(280") 내에 공간을 갖도록, 그리고 링형 지지면에서 이격된 금속판재 하부측(282")을 넘어서 돌출되지 않도록, 선정된다.

또한, 도 43D-43E의 비교에서 알 수 있듯이, 볼트 요소에 있어서 리벳 비드(214")를 금속판재의 보스에 형성된 링홈(218") 내에 완전히 수용하여 리벳 비드(214")의 하부측이 금속판재의 하부측(282)과 면 정렬될 수 있고, 이에 따라 평평한 나사조임면을 발생시킬 수 있다.

그러나 또한 도 43A-43E에 따른 볼트 요소를 도 43F-43G에 도시된 바와 같이 수정할 수도 있다. 여기서, 축부(332a)는, 도 43A-43E의 실시예에서처럼 몸체부(212)의 리벳부로부터 돌출되지 않고, 금속판재(260a)(260b)로부터 이격된 몸체부(212")의 단부면 측으로부터 돌출된다. 이것은 축부(332a)가 실린더형 리벳부(214"')로부터 몸체부(212")의 반대측에 배치되어 있다는 뜻이다. 이 실시예는 리벳 볼트의 리벳 비드 측이 금속판재(260a)(260b)의 하부측(282)과 면 정렬 상태에 놓이게 되어 일부 응용기술에 대해 장점을 갖는다. 리벳 비드의 영역에 잔존하는 작은 불규칙한 돌기들은, 보이는 쪽에 있다면, 금속판재의 래커 공정 이전에 충전재에 의해 쉽게 충전될 수 있다. 여기서 나사 결합되는 요소는 금속판재에서 이격된 몸체부(212")의 단부면 측에 부착되어 나사 실린더(216"a)에 결합되는 너트(미도시)에 의해 접촉면(400)으로 체결된다.

마지막으로, 모든 실시예에서 모든 소재들은 예컨대 DIN 1654에 따른 35B2 합금의 냉간성형 틀 내에서 ISO 규격 클래스 8 이상의 강도값을 보이는 부재 또는 이로 이루어진 기능요소들의 소재용으로 예시적으로 언급된 것이다. 이러한 방법으로 형성된 체결요소들은 특히 드로잉 가공될 수 있는 금속판재용의 모든 상업적 강재에 적합하고, 또한 알루미늄이나 그 합급에도 적합하다. 특히 높은 강도를 갖는 알루미늄 합급, 예컨대 AlMg5가 상기 부재 또는 이로 이루어진 기능요소들에 사용될 수 있다. AM50과 같은 고강도 마그네슘 합금 또한 사용될 수 있다.

바꿔 말하면, 본 발명은 다음과 같은 기본 개념을 갖는다: 체결요소의 축방향 링 그루브의 형상 및 부피와 실린더형 리벳부의 반경방향 길이 및 두께는 서로 매칭된다. 이에 따라, 금속판재가 (두 개의 다른 나사 규격에 대해 청구항 2에 기재된 바와 같은) 넓은 범위 내에서 어떠한 두께를 갖는지에 상관없이, 금속판재가 체결요소의 축방향 링 그루브의 반경방향 외측벽 및 베이스부에서 체결요소의 링형 지지면에 적어도 실질적으로 완전히 접촉함에 의해, 축방향 링 그루브의 반경방향 외측벽 및 베이스부에서 리벳 비드 속으로 성형되어 들어가는, 링형 지지면으로부터 이격된 금속판재 측에 있는 링홈의 부피는, 금속판재의 두께가 증가함에 따라 감소하고, 마찬가지로 금속판재의 두께가 증가함에 따라 감소하는 리벳부의 부피와 대략 같거나 약간 크다. 이는 링홈의 반경방향 폭과 비드가 형성되는 리벳부 영역의 가능한 길이가 금속판재의 두께 증가에 따라 감소하기 때문이다.

이것은 비드 형성될 리벳부의 부피가 금속판재의 축방향 링홈, 즉 링형 지지면에서 이격된 금속판재 측(도면들에서 아래쪽)의 축방향 링홈의 부피 내에 항상 수용될 수 있고, 이에 따라 리벳 비드의 대응하는 하부측이 체결요소의 링형 지지면 영역에서 금속판재의 하부측과 정렬된다는 것, 즉 금속판재의 하부측에 대해 동일한 평면에 있거나 최대 약 0.2mm 만큼 내측으로 이격된다는 것을 뜻한다.

체결요소 영역에서, 즉 바람직하게는 체결요소의 링형 지지면 영역과 체결요소의 축방향 링 그루브의 반경방향 외측 영역과 축방향 링 그루브의 베이스부 영역 에서, 금속판재의 두께는 체결요소의 반경방향 바로 바깥의 금속판재 두께와 적어도 실질적으로 동일한 것이, 즉 출발 금속판재 두께와 전체적으로 동일한 것이 바람직하다. 여기서, '적어도 실질적으로'라는 표현은 체결요소의 반경방향 바깥의 금속판재 두께의 최대 ±15%, 바람직하게는 최대 ±10%, 더 바람직하게는 ±5% 미만의 차이를 뜻한다. 이와 관련하여, 금속판재의 보스에 있는 구멍의 경계, 즉 그 테두리 영역은, 축방향 링 그루브의 베이스부와 반경방향 내측벽 사이의 연결부 형상에 대해 소정의 매칭을 이루면서, 실질적으로 두께 변화 없이 실린더형 리벳부까지 직접 연장되는 것이 바람직하다.

그러나 금속판재의 두께가 축방향 링 그루브의 반경방향 외측벽 영역 및/또는 베이스부에서 반드시 일정해야 하는 것은 아니며, 금속판재의 보스 형성 시에 어느 한쪽 영역이 두꺼워지거나 얇아질 수도 있다. 이러한 구성은, 리벳 비드의 하부측이 링형 접촉면 영역에서 금속판재의 하부측과 동일한 평면에 있거나 약간 이격되어야 한다는 요구가 넓은 범위의 금속판재 두께에 대해 충족되도록, 금속판재 하부측의 링홈의 부피를 비드 형성될 리벳부 영역의 부피에 적응시킬 다른 가능성을 제공할 수 있다.

체결요소의 중심축에 대한 축방향 링 그루브의 반경방향 외측벽의 각도는, 리벳 비드의 반경방향 외측에서 아마도 하향 개방될 금속판재의 어떠한 링홈도 가능한 한 작은 크기를 갖고, 이에 의해 체결요소의 반경방향 치수와 이에 따른 무게와 제조비용이 가능한 한 적게 유지되도록, 전술한 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다. 리벳 비드의 하부측에서 리벳 비드의 반경방향 내측에 곡면을 주는 것 은, 이 위치에서 리벳 비드가 용인될 수 없을 정도로 취약해지지 않는 한, 일반적으로 허용될 수 있다.

Claims

몸체부(12)와 실린더형 리벳부(14)를 갖는 리벳 너트(10)에 있어서,

상기 몸체부(12)는 중앙에 배치된 나사 실린더(16)와, 상기 나사 실린더(16)의 세로축(22)에 직교하는 평면(20)에서 상기 나사 실린더(16)와 동축 상에 배치된 링형 지지면(18)과, 상기 링형 지지면(18)의 반경방향 내측에 그리고 상기 실린더형 리벳부(14)의 반경방향 외측에 배치되고 그 반경방향 내측에서 상기 실린더형 리벳부(14)의 외측 표면으로 이어진 축방향 정렬된 링 그루브(24)를 갖고,

회전방지리브(42)가 상기 링 그루브(24)의 영역에 마련되어 있고,

상기 링 그루브(24)는 축방향의 단면에서 볼 때 반경방향 외측으로 측벽(30)을 갖는 U형 단면을 갖고,

상기 측벽(30)은 상대적으로 가파르고, 내측 모서리(33)에서 상기 리벳 너트(10)의 중심축에 대해 45°내지 -20°의 경사각을 갖고,

상기 링 그루브(24)의 부피는, 각 나사 규격에 매칭되는 일정 범위의 금속판재(60) 두께 위로 접힌 상기 리벳부 영역의 부피가 상기 금속판재(60)를 상기 링 그루브(24) 내로 성형함에 의해 형성된 링홈(80) 내에 공간을 갖도록, 그리고 상기 링형 지지면으로부터 이격된 상기 성형 금속판재 측(82)을 넘어 돌출되지 않도록 선정되는, 리벳 너트.
제1항에 있어서,

상기 각 금속판재 두께의 범위는,

M6 또는 1/4 UNF 나사 - 0.6-1.5mm;

M8 또는 5/16 UNF 나사 - 0.6-1.5mm;

M10 또는 3/8 UNF 나사 - 1.0-2.5mm; 및

M12 또는 7/16 UNF 나사 - 1.0-2.5mm로 선정되는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

전체적으로 U형 단면을 갖는 상기 링 그루브는,

a) 상기 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 평면에 베이스부(36a)를 갖고, 상기 링 그루브(24)의 측벽(30a)(32a)으로 이어지는 상기 베이스부의 연결부에 라운드 모서리(90a)(92a)를 가지며, 상기 라운드 모서리가 상기 링 그루브의 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 반경을 갖는 U형;

b) 상기 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 평면에 상기 베이스부(36a)를 갖고, 상기 링 그루브(24)의 측벽(30b)(32b)으로 이어지는 상기 베이스부의 연결부에 라운드 모서리(90b)(92b)를 가지며, 상기 라운드 모서리가 상기 링 그루브의 축방향 깊이의 1/5 내지 2/3 범위의 반경을 갖는 U형;

c) 180°미만의 범위에 걸쳐 연장된 원호 형상을 갖는 곡선형 베이스부(36c)를 갖고, 상기 베이스부가 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 반경부(94)를 직접 거치거나 직선부를 거쳐 상기 링형 지지면(18c)으로 이어지고 상기 리벳부(14c)의 실린더형 외측 표면(26c)으로 다소 완만하게 이어지는 U형;

d) 180°이상의 범위에 걸쳐 연장된 원호 형상을 갖는 곡선형 베이스부(36d)를 갖고, 상기 베이스부가 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 1/5 범위의 반경부(94d)를 직접 거치거나 직선부를 거쳐 상기 링형 지지면(18d)으로 이어지고 상기 리벳부(14)의 실린더형 외측 표면(26d)으로 다소 완만하게 이어지는 U형;

e) 상기 베이스부에서 상기 링 그루브의 최대 깊이의 1/2 미만의 크기를 갖는 반경부(96)를 가지며, 그 반경방향 외측벽(97)이 반경방향 내측벽(98)보다 가파른 V형에 가까운 단면 형상;

f) 상기 중심축(22)에 적어도 실질적으로 평행하게 연장되고 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/10 내지 2/3 범위의 축방향 길이로 연장된 반경방향 내측벽(32f) 및 외측벽(30f)을 갖고, 상기 베이스부에서 상기 링 그루브의 최대 깊이의 1/3 미만의 크기를 갖는 반경부를 갖는 V형에 가까운 단면 형상(97f)(98f)을 갖는 베이스부(96f)를 갖고, f1) 상기 그루브(24f)의 상기 반경방향 외측벽(97f)이 상기 반경방향 내측벽(98f)보다 가파른 각도를 갖거나 f2) 그 반대이거나 f3) 양측벽(97f)(98f)이 적어도 실질적으로 동일한 각도를 갖는 U형;

g) 반경방향 내측벽, 반경방향 외측벽, 및 베이스부를 갖고, 반경방향 내측벽(32j) 및 반경방향 외측벽(30j) 중 하나의 벽만 상기 중심축에 적어도 실질적으로 평행하게 연장되고, 반경방향 내측벽 및 반경방향 외측벽 중 나머지 하나의 벽(98j)(97j)은 상기 링 그루브의 최대 축방향 깊이의 1/20 내지 1/5 범위의 반경부를 거쳐 경사 형태로 상기 링형 지지면(18i)으로 이어지거나 상기 리벳부(14i)(14j)의 실린더형 외측 표면(26j)으로 이어지는 U형; 및

h) 반경방향 내측벽, 반경방향 외측벽, 및 베이스부를 갖고, 반경방향 내측벽(32l)(32m) 및 반경방향 외측벽(30k)(30m) 중 적어도 하나가 언더컷(99k)(99l)(99m)을 형성하는 U형의 단면들 중 하나를 갖는, 리벳 너트.
제3항에 있어서,

상기 링 그루브(24)의 입구에 있는 반경부와 상기 링 그루브의 반경방향 외측(30)에서 상기 베이스부(36)으로 이어지는 연결부에 있는 반경부가 서로 만남에 의해 형성된 변곡점 또는 변곡영역에 의해 가장 가파른 위치(33)가 형성되는, 리벳 너트.
제3항에 있어서,

상기 링 그루브(도 33A, 도 34A)는 평면에서 볼 때 적어도 상기 반경방향 외측벽에 파형부를 갖는, 리벳 너트.
제3항에 있어서,

상기 회전방지리브는,

a) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부(36)에 걸쳐 반경방향으로 연장되고 상기 링 그루브(24)의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 갖는 회전방지리브(42);

b) 상기 U형 그루브의 상기 베이스부로부터 이격된 쪽에서 반경방향으로 연장된, 즉 상기 리벳 너트의 중심축과 직교하는 반경방향 평면에 배치된 회전방지리브(42);

c) 상기 실린더형 리벳부(14)를 따라 돌출 연장된 회전방지리브(42a)(42b);

d) 상기 실린더형 리벳부(14)를 따라 상기 링형 지지면의 축방향 높이까지 돌출 연장된 회전방지리브(42a);

e) 상기 실린더형 리벳부(14)를 따라 상기 링형 지지면(18)의 축방향 높이를 넘어 돌출 연장된 회전방지리브(42b);

f) 상기 실린더형 리벳부(14)를 따라 상기 링형 지지면(18)의 축방향 높이를 넘어 돌출 연장되고 상기 리벳부(14)의 자유단부에 있는 라운드부(56) 바로 앞에서 끝나는 회전방지리브(42b);

g) 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측을 따라 돌출 연장된 회전방지리브(42c);

h) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 삼각 형상을 갖고, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽(30) 영역에서보다 상기 리벳부(14) 영역에서 높이가 높은 회전방지리브(42d);

i) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 삼각 형상을 갖고, 상기 리벳부(14) 영역에서보다 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽(30) 영역에서 높이가 높은 회전방지리브(42e);

j) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 사변형 형상을 가지며, 상기 사변형 형상 중 상기 베이스부에서 이격된 쪽은 경사부를 갖고, 상기 사변형 형상 중 상기 리벳부(14)에 위치한 반경방향 내측이 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30) 영역에 배치된 쪽보다 높이가 높은 회전방지리브(42f);

k) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부에서 반경방향으로 연장되고, 옆에서 볼 때 적어도 실질적으로 사변형 형상을 가지며, 상기 사변형 형상 중 상기 베이스부에서 이격된 쪽은 경사부를 갖고, 상기 사변형 형상 중 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30) 영역에 배치된 쪽이 상기 리벳부(14)에 위치한 반경방향 내측보다 높이가 높은 회전방지리브(42g);

l) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 형성되고, 평면에서 볼 때 별 형상을 가지며, 상기 실린더형 리벳부에 접하는 내측 구멍(100)과 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)에 배치된 말단부(102)를 갖는 회전방지 돌출부;

m) 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 형성되고, 평면에서 볼 때 별 형상을 가지며, 상기 실린더형 리벳부에 접하는 내측 구멍(100)과 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)에 배치된 말단부(102a)를 갖는 회전방지홈(106);

n) 상기 리벳부의 널링된 외측(42h);

o) 단부면에 치형 구조(42i)를 갖는 상기 링 그루브의 베이스부;

p) 완만하게 라운드된 피크(112)와 밸리(114)를 구비하여 회전방지를 제공하는 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽의 파형부;

q) 상기 링형 지지면(18)에 형성되고, 그 전체 폭을 넘어 연장되지는 않고, 상기 링 그루브에 인접하게 가장 낮은 위치를 갖고, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 언더컷(120)을 갖는 돌출부(118)를 형성하는 반경방향 연장 홈(116);

r) 상기 링형 지지면에 형성되고, 부분적으로 실린더형 단면 형상을 갖고, 상기 링 그루브에 인접하게 가장 낮은 위치를 갖고 상기 링 그루브(24)의 반경방향 외측벽(30)의 링형 언더컷(122)을 차단하도록 경사진 반경방향 연장 홈(116a); 및

s) 상기 링 그루브(24)의 상기 베이스부(36)에 형성된, 호형으로 연장된 돌출부(124) 및 홈(126) 중 하나

중의 한 가지 구성 또는 이들의 조합을 포함하고,

구별되는 상기 회전방지리브가 상기 링 그루브의 반경방향 내측벽, 즉 상기 리벳부의 실린더형 외측 표면에 있거나, 상기 링 그루브의 상기 베이스부에 있거나, 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽에 있거나, 상기 링형 지지면에 있는 경우, 상기 회전방지리브는 상기 중심축을 기준으로 반경방향으로 서로 정렬되거나 각도 방향으로 서로 이격되거나; 복수의 상기 회전방지리브가 있는 경우, 상기 회전방지리브는 상기 중심축을 기준으로 부분적으로 반경방향으로 서로 정렬되고 부분적으로 각도 방향으로 서로 이격되는, 리벳 너트.
제3항에 있어서,

상기 회전방지리브(42)는 상기 링 그루브의 상기 베이스부에서 0.2-0.6mm 범위에서 상기 금속판재 두께의 최대 0.7배의 축방향 높이를 갖는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

3개 내지 24개의 상기 회전방지리브(42)가 마련되는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 회전방지리브(42)는 상기 리벳 너트의 중심축(22) 둘레에 균일하게 배치되는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 링 그루브(24)의 축방향 깊이는 상기 실린더형 리벳부의 반경방향 두께와 일치하는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 리벳 너트는 평면에서 볼 때 원형 또는 다각형인, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 실린더형 리벳부의 내경(D₁)은 상기 나사 실린더의 외경(D₂)보다 약간 크고, 나사형 연결부(44)를 거쳐 상기 나사 실린더로 이어지는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 리벳부(14)에서 이격된 상기 리벳 너트의 단부면 측(46)은 적어도 실질적으로 상기 리벳 너트의 중심축(22)에 직교하는 평면(48)에 위치한, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 몸체부는 스커트 형상을 갖고,

상기 링형 지지면을 갖는 상기 스커트 형상의 사각형 또는 실린더형 부분은, 상기 리벳 너트의 부착 시에 압력 숄더 역할을 하는 반경방향으로 연장된 링 숄더를 거쳐, 상기 사각형 또는 실린더형 부분과 비교하여 상대적으로 작은 횡방향 치수를 갖는 실린더부로 이어지는, 리벳 너트.
제1항 또는 제2항에 따른 리벳 너트(10)와 금속판재(60)의 결합체로서,

상기 금속판재(60)는 상기 리벳부 영역에 마련되고,

상기 금속판재(60)는, 상기 U형 그루브(24)의 형상과 적어도 실질적으로 매칭되고 상기 U형 그루브에서 이격된 쪽에서 상기 그루브와 형상이 유사하고 크기가 작은 홈(80)을 갖는 융기부(62)를 갖고,

상기 리벳 비드(14)는 상기 홈(80) 내에 완전히 배치되어 상기 나사 실린더(16)에서 이격된 금속판재 쪽을 넘어 돌출되지 않고, 금속판재와 면 정렬되거나 최대 0.2mm 만큼 내측으로 이격되는, 결합체.
제15항에 있어서,

상기 링홈(80) 내에서 축방향으로 상기 U형 그루브의 부피는 상기 리벳 비드(14')의 부피와 적어도 실질적으로 일치하는, 결합체.
제15항에 있어서,

상기 금속판재의 테두리(66')는 상기 리벳부(14)가 관통 연장되는 구멍(64) 영역에서 두꺼워진 형태 또는 비드형으로 이루어지고;

상기 리벳 비드(14')는 상기 나사 실린더(16)에 대향하는 쪽에서 상기 두꺼워진 테두리와 상기 리벳 비드(14')를 수용하는 대응 링홈(90)을 구비하는, 결합체.
제15항에 있어서,

상기 회전방지리브(42)는 상기 금속판재를 관통하지 않으면서 상기 금속판재와 형상맞춤 결합되는, 결합체.
제15항에 있어서,

상기 리벳 너트에 관하여, 상기 회전방지리브(42)는 상기 실린더형 리벳부를 따라 돌출 연장되어 상기 리벳 비드(14')와 대향하는 상기 금속판재 측과 형상맞춤 결합되는, 결합체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 리벳 너트(10")는 셀프-펀칭 형으로 이루어진, 리벳 너트.
몸체부(212")와, 나사 실린더(216")를 갖는 축부(332)와, 실린더형 리벳부(214")를 포함하는 리벳 볼트(210")에 있어서,

상기 몸체부(212")는, 상기 나사 실린더의 중심축(222")에 직교하는 평면(220")에서 상기 나사 실린더와 동축을 이루는 링형 지지면(218")과, 상기 링형 지지면(218")의 반경방향 내측에 그리고 상기 실린더형 리벳부(214")의 반경방향 외측에 배치되고 반경방향 내측벽(232")에서 실린더형 리벳부(214")로 이어지는 축방향 정렬된 링 그루브(224")와, 상기 링 그루브(224")의 영역에 마련된 회전방지리브(242")를 갖고,

상기 링 그루브(224")는 축방향 단면에서 볼 때 상대적으로 가파른 반경방향 외측벽(230")을 갖는 U형 횡단면을 갖고,

상기 반경방향 외측벽(230")은 가장 가파른 위치(233")에서 리벳 볼트의 중심축에 대해 45°내지 -20°의 경사각을 갖고,

상기 가장 가파른 위치(233")는 상기 링 그루브(224")의 입구에 있는 반경부 및 상기 링 그루브의 반경방향 외측벽(230")으로부터 그 바닥면(236")으로 이어지는 연결부에 있는 반경부가 서로 이어짐에 의해 형성되는 변곡점 또는 변곡영역에 의해 형성되고,

상기 회전방지리브(242")는 상기 링 그루브(224")의 베이스부(236")에 걸쳐 반경방향으로 연장되고 상기 링 그루브(224")의 최대 축방향 깊이의 일부에 해당하는 축방향 높이를 가지거나, 또는 상기 실린더형 리벳부(214")를 따라 돌출 연장되고,

상기 링 그루브의 부피는, 각각의 나사 크기에 맞는 일정 범위의 금속판재 두께에 걸쳐 있는 리벳부의 접힌 영역(214")이 금속판재(260a)(260b)를 상기 링 그루브(224")속으로 성형함에 의해 형성된 링홈(280") 내에 공간을 갖도록, 그리고 링형 지지면에서 이격된 금속판재 측(282")을 넘어서 돌출되지 않도록, 선정되는, 리벳 볼트.
제21항에 있어서,

상기 리벳부(214")는 반경방향 틈새를 두고 또는 접촉하여 상기 축부(332)를 둘러싸는, 리벳 볼트.
제21항에 있어서,

상기 축부(332a)는 상기 실린더형 리벳부(214"')로부터 상기 몸체부(212"a)의 반대측에 배치되는, 리벳 볼트.
삭제
제21항에 있어서,

금속판재(260a)(260b)와 결합되고,

상기 금속판재(260a)(260b)는 상기 리벳부(214") 영역에 마련되고,

상기 금속판재(260a)(260b)는, 상기 U형 그루브(224")의 형상과 적어도 실질적으로 매칭되고 상기 U형 그루브(224")에서 이격된 쪽에서 상기 그루브(224")와 형상이 유사하고 크기가 작은 홈(280")을 갖는 융기부(262)를 갖고,

상기 리벳 비드(214")는 상기 홈(280") 내에 완전히 수용되어 상기 링형 지지면(218)에서 이격된 금속판재 측을 넘어 돌출되지 않는, 리벳 볼트.
금속판재(60)와 결합되는 제20항에 따른 리벳 너트로서,

상기 금속판재(60)는 상기 리벳부 영역에 마련되고,

상기 금속판재(60)는, 상기 U형 그루브(24)의 형상과 적어도 실질적으로 매칭되고 상기 U형 그루브에서 이격된 쪽에서 상기 그루브와 형상이 유사하고 크기가 작은 홈(80)을 갖는 융기부(62)를 갖고,

상기 리벳 비드(14)는 상기 홈(80) 내에 완전히 배치되어 상기 나사 실린더(16)에서 이격된 금속판재 쪽을 넘어 돌출되지 않고, 금속판재와 면 정렬되거나 최대 0.2mm 만큼 내측으로 이격되는, 리벳 너트.