KR101444459B1 - 기계적 조립체 보유 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 구성요소 및 제2 구성요소를 조립된 관계로 유지하는 보유 요소에 관한 것이다. 상기 제1 구성요소는 제1 외표면과 제2 외표면이 있는 본체와, 이 본체를 통해 연장되는 구멍을 형성하는 내벽을 구비하고, 제2 구성요소는 상기 구멍 내에 삽입될 수 있어 구성요소들을 조립하는 크기 및 형태를 갖는 종방향 부재를 구비한다. 상기 보유 요소는 상기 구멍 내에서 내벽에 부착되는 베이스로부터 구멍의 일부에 걸쳐 있는 말단 가장자리로 연장되는 엘라스토머 돌출부를 포함한다. 상기 돌출부는 상기 말단 가장자리에서 만나고 가요성 자유 단부를 함께 형성하는 내측벽 및 외측벽을 갖는다. 상기 제2 구성요소가 상기 제1 구성요소의 구멍 내로 삽입될 때에, 상기 돌출부의 자유 단부는 2개의 구성요소를 조립하는 데에 필요한 힘이 2개의 구성요소를 분리하는 데에 필요한 힘보다 작도록 삽입 방향으로 구부러진다.

Description

기계적 조립체 보유 요소{MECHANICAL ASSEMBLY RETENTION ELEMENT}

본 발명은 기계적 조립체의 구성요소들을 조립된 관계로 유지하는 데에 이용되는 보유 장치에 관한 것이다. 본 발명은 스터드, 핀, 볼트 또는 나사 등의 상보형 구성요소에 다양한 구성요소, 예컨대 칼라, 와셔 및 그외의 구멍이 있는 부품들을 유지하는 데에 있어서 특별한 유용성을 추구한다.

사전 제조 작업에서 다양한 구성요소들을 조립한 다음 그 조립체를 다른 장치, 물품 또는 보다 복잡한 조립체에 포함시키기 위해 다른 지점으로 운반하는 것이 요망되는 경우에 대해서 공지되어 있다. 일례로, 볼트를 나중의 작업에서 정합하는 나사식 파스너와 함께 사용하기 전에 와셔를 상보형 볼트 상에 조립하는 것이 알려져 있다. 다른 예로는 현장에서 크림프 조립체를 사용하기 전에 크림프 핀 상에 크림프 칼라를 미리 조립하는 것이 있다.

이 예조립 기법을 채용하는 경우에, 조립된 구성요소들이 나중의 제조 또는 조립 작업에 이용될 때까지 조립된 상태를 확실히 유지하는 것이 중요하다. 그 결과, 과거에는 다양한 유지 장치가 사용되었고, 예컨대 미국 특허 제5,518,768호 및 제6,025,019호에 개시되어 있다.

구멍이 있는 구성요소의 내측에 핫멜트 수지를 액체 상태로 도포하고 적소에서 냉각시켜 보유 요소를 형성하는 다른 종래 기술이 채용되었는데, 이 기술은 2개의 구성요소들을 조립된 관계로 유지하는 압축력에 주로 좌우된다. 이 종래 기술에 있어서, 보유 요소는 작은 둥근 덩어리 또는 마운드의 형태를 취하고, 이 둥근 보유 요소의 기하학적 형태는 단점이 있는 것으로 판명되었다. 가장 주목할 만한 점은 그러한 둥근 요소가 조립 구성요소들의 장착에 요구되는 힘 대 분리에 요구되는 힘의 충분한 차이를 허용하지 않는다는 점이다.

보다 정확하게 치수가 결정되고, 구성요소들의 분리에 요구되는 힘에 비해 비교적 작은 힘으로 2개의 구성요소들을 조립하게 하는 형태를 갖는 보유 요소가 요구된다.

본 발명은 제1 구성요소 및 제2 구성요소를 조립된 관계로 유지하는 보유 요소에 관한 것으로, 상기 제1 구성요소는 제1 외표면과 제2 외표면이 있는 본체와, 이 본체를 통해 연장되는 구멍을 형성하는 내벽을 구비하고, 제2 구성요소는 상기 구멍 내에 삽입될 수 있어 구성요소들을 조립하는 크기 및 형태를 갖는 종방향 부재를 구비한다. 상기 보유 요소는 상기 구멍 내에서 내벽에 부착되는 베이스로부터 구멍의 일부에 걸쳐 있는 말단 가장자리로 연장되는 엘라스토머 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 말단 가장자리에서 만나고 가요성 자유 단부를 함께 형성하는 내측벽 및 외측벽을 갖는다. 상기 제2 구성요소가 상기 제1 구성요소의 구멍 내로 삽입될 때에, 상기 돌출부의 자유 단부는 2개의 구성요소를 조립하는 데에 필요한 힘이 2개의 구성요소를 분리하는 데에 필요한 힘보다 작도록 제2 구성요소와 맞물려 삽입 방향으로 구부러진다.

본 발명이 특징으로 하는 신규한 특징은 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명의 추가 목적 및 수반되는 이점과 함께 바람직한 실시예는 첨부 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 보다 정확하게 치수가 결정되고, 구성요소들의 분리에 요구되는 힘에 비해 비교적 작은 힘으로 2개의 구성요소들을 조립하게 하는 형태를 갖는 보유 요소를 제공할 수 있다.

도면 및 이하의 바람직한 실시예의 설명을 참조하면, 본 발명은 크림프 칼라와 크림프 핀과 함께 사용하는 것으로 예시 및 설명되어 있다. 이 예시된 용례는 단지 일례이고, 본 발명은 핀, 스터드 또는 다른 종방향 부재에 조립되는 많은 다른 기계적 조립체, 예컨대 와셔, 볼트 또는 그외의 구멍이 있는 구성요소들에 유리하게 적용될 수도 있다.

도면에 있어서, 전체적으로 도면 번호 12로 지시된 제2 구성요소에 조립하기 위한, 전체적으로 도면 번호 10으로 지시된 제1 구성요소가 도시되어 있다. 제1 구성요소(10)는 제1 외표면(16)과 제2 외표면(18)이 있는 본체(14)와, 제1 외표면으로부터 본체를 통해 제2 외표면으로 연장되는 구멍(21)을 형성하는 내벽(20)으로 구성된다. 제2 구성요소(12)는 종방향 부재(22)를 구멍(21)을 통해 삽입함으로써 2개의 구성요소들을 간단하게 조립하게 하는 크기 및 형태를 갖는 종방향 부재(22)이다.

2개의 구성요소들을 조립된 관계로 유지하는 데에 일조하기 위하여, 제1 구성요소(10)에는 내벽(20)에 고정되는 베이스(34)와 말단 가장자리(36)를 갖는 엘라스토머 돌출부(32)로 구성되는 보유 요소(30)가 마련되어 있다. 보유 요소(30)는 또한 말단 가장자리(36)에서 만나고 대체로 가요성인 자유 단부(39)를 함께 형성하는 내측벽(37)과 외측벽(38)에 의해 획정된다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 돌출부의 말단 가장자리는 제1 구성요소의 본체의 내벽을 따라 이격된 2개의 지점 사이에 직선을 형성할 수 있다. 보유 요소(30)는 폴리올레핀 등의 엘라스토머로 제조되는 것이 바람직하다. 특히 적합한 폴리올레핀은 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas Chemicals, LLC사에 의해 Corvel®이라는 상표명으로 제조된 것이다. 적절한 폴리올레핀은 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 특허 제5,141,375호에 개시되어 있다. 또 다른 엘라스토머, 예컨대 본 명세서에 참조로 역시 합체된 미국 특허 제5,141,375호에 개시된 수지와 발포제 합성물을 채용할 수도 있다. 보유 요소를 형성하는 데에 사용되는 재료는 ASTM 표준 D 2240에 따라 측정했을 때에 약 40 내지 50의 쇼어 D 경도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

보유 요소(30)의 외측벽(38)은 제2 외표면(18)과 거의 동일한 평면에 배치됨으로써, 구멍(21)의 축선에 대해 거의 수직으로 연장되는 것이 바람직하다. 한편, 내측벽(37)은 내벽(20)에 대해 소정 각도로 배치된다. 보유 요소(30)는 제2 외표면(18)에 인접한 위치가 바람직하지만, 제1 외표면(16)에 인접하게 또는 내벽(20)의 길이를 따라 중간 지점에 배치될 수도 있다.

종방향 부재(22)는 평활한 외표면을 가질 수 있지만, 많은 용례에 있어서 외표면은 대체로 횡방향 릿지를 갖거나, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 나사식일 수도 있다.

제2 구성요소의 종방향 부재(22)가 제1 구성요소 내의 구멍(21)에 삽입되어 구멍을 통과하는 경우에, 보유 요소의 자유 단부(39)는 도 8에 도시된 바와 같이 제2 구성요소와 맞물려 삽입 방향으로 구부러진다. 보유 요소의 크기 및 형태에 의해, 2개의 구성요소들을 조립하는 데에 필요한 조립력은 구성요소들을 분리하는 데에 요구되는 힘보다 현저히 작게 된다. 예컨대, 약 40 내지 50 범위의 쇼어 D 경도를 갖는 폴리올레핀 엘라스토머를 이용하면, 조립력이 구성요소들을 분리하는 데에 요구되는 힘의 약 10% 남짓일 수 있다는 것이 판명되었다. 조립력은 분리력의 5%보다 작은 것이 바람직하다.

조립력과 분리력의 차이는, 외측벽이 삽입 방향에 대해 거의 수직으로 배치되고 내측벽이 삽입 방향으로 연장되는 소정 각도로 배치되는 보유 요소의 기하학적 형태에 부분적으로 원인이 있을 수 있다. 그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 삽입 중에 자유 단부(39)를 편향시키는 필요한 힘은 상대적으로 작은 반면에, 도 9에 도시된 바와 같이 2개의 구성요소들의 분리 중에 돌출부(32)를 압박하여 자유 단부(39)를 반대로 이동시키거나 절곡시키는 데에 필요한 힘은 상대적으로 크다.

도 3 내지 도 7은 종래의 크림프 칼라(50)의 내벽 상에 보유 요소(30)를 제조하는 데에 유용한 장비를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 칼라(50)는 치구 또는 부품 스테이션을 구비하는 플레이트(52)에 의해 지지된다. 복수 개의 부품 스테이션은 회전 캐루젤(carousel; 54)의 원주 둘레에 배치된다. 분말형 수지 방출 노즐(62)과 분말 수지 재생 진공 포트(64)를 갖는 분말 수지 도포기(60)가 캐루젤 근처에 위치되어 캐루젤이 회전함에 따라 칼라(50)가 통과하는 중력 구동식 캐스케이드 분말 스트림을 제공한다. 각 캐리어 플레이트(52)는 얇은 스테인레스강 시트 원료로 제조되고, 슬롯(55)과 한쌍의 스테인레스 로케이터 스터드(56)를 구비하여, 칼라(50)가 플레이트(52) 상에 적절하게 위치된 경우에, 칼라와 슬롯(54) 바 로 아래의 소정 각도의 플레이트 사이에 작은 우물 모양부가 형성된다. 개개의 부품 스테이션이 분말 도포기를 통해 이동함에 따라, 각 플레이트(52) 상에 지지된 칼라는 분말의 캐스케이드 스트림과 교차하여 소량의 분말 수지가 유지된다. 여분의 분말은 슬롯(55)을 통해 낙하하거나 칼라에서 벗어나 진공 포트(64) 내로 낙하한다. 소정의 크기의 제1 구성요소의 경우에, 로케이터 스터드(56)에 대한 슬롯(55)의 위치는 슬롯(55)의 하부 가장자리에 의해 획정되는 둑의 높이를 결정하고, 이 방식으로 우물 모양부는 소량의 분말 수지를 유지하여 보유 요소(30)의 크기 및 형태가 매우 정확하게 제어될 수 있다.

캐루젤이 계속 회전함에 따라, 경화되지 않은 분말형 수지를 갖는 칼라(50)는 유도 히터(66)를 통과하여 수지를 그 용융 온도로 상승시킨다. 수조, 스트림 또는 분무를 통한 재료의 후속 냉각은 전술한 바와 같은 형태로 칼라의 내벽에 보유 요소의 돌출부를 생성한다. 엘라스토머가 플레이트에 고착하는 경향을 최소화하고 제조 공정의 완료시에 완성품의 제거를 용이하게 하도록 얇은 실리콘 접착제인 테플론 테이프(68)가 플레이트(52)에 부착될 수 있다. 적절한 테이프는 부품 번호 21-SNL-1.5-TF로 CS Hyde Company에 의해 제조된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 유도 히터(66)는 칼라(50) 뿐만 아니라 스테인레스강 플레이트(52)를 가열하도록 배향되는 것이 바람직하다. 이는 플레이트(52)의 바로 인접한 영역에서라도 분말 수지의 완벽한 용융을 확실히 하는 데에 일조한다. 이 이유로, 플레이트(52)로부터 칼라 내에 유지된 분말 수지로의 적절한 열전달을 가능하게 하도록 비교적 얇은 테이프(68)를 사용해야 한다.

전술한 바람직한 실시예는 내벽(21)의 원주 일부에 대해서만 연장되는 보유 요소를 사용하고 있지만, 본 발명은 또한 내벽(20)의 360°, 즉 전체 둘레에서 연장되는 보유 요소를 사용하는 것이 예상된다.

당업자라면 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 예시된 실시예에 대해 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 그러한 모든 변경 및 수정은 첨부된 청구범위에 속하는 것으로 의도된다.

도 1은 구멍이 있는 조립 구성요소에 사용되는 본 발명의 보유 요소의 부분적인 횡단면도.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 보유 요소와 조립 구성요소의 측면도.

도 3은 본 발명의 보유 요소의 조립 장치를 도시하는 평면도.

도 4는 본 발명의 보유 요소의 조립에 유용한 장치 부품 치구 서브조립체의 분해 사시도.

도 5는 보유 요소의 조립을 위해 장착되는 구멍이 있는 구성요소와 함께 도 4의 부품 치구 서브조립체를 도시하는 사시도.

도 6은 도 3의 선 6-6을 따라 취한 도면으로서, 분말 수지 어플리케이션에 정렬된 경우에 부품 치구와 제1 구성요소를 도시하는 측면도.

도 7은 도 3의 선 7-7을 따라 취한 도면으로서, 유도 히터에 정렬된 경우에 부품 치구와 제1 구성요소를 도시하는 측면도.

도 8 및 도 9는 기계적 조립 구성요소들의 조립 및 분리 시에 본 발명의 보유 요소의 상호 작용을 도시하는 부분적인 횡단면도.

Claims (15)

1. 제1 구성요소 및 제2 구성요소를 조립된 관계로 유지하는 보유 요소로서, 상기 제1 구성요소는 제1 외표면과 제2 외표면이 있는 본체와, 이 본체를 통해 연장되는 구멍을 형성하는 내벽을 구비하고, 제2 구성요소는 상기 구멍 내에 삽입되어 구성요소들을 조립하도록 되어 있는 종방향 부재를 구비하며,

   상기 보유 요소는 상기 구멍 내에서 내벽에 부착되는 베이스로부터 말단 가장자리로 연장되는 엘라스토머 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부의 말단 가장자리는 제1 구성요소의 본체의 내벽을 따라 이격된 2개의 지점 사이에 직선을 형성하며,

   상기 돌출부는 상기 말단 가장자리에서 만나고 가요성 자유 단부를 함께 형성하는 내측벽 및 외측벽을 갖고,

   상기 제2 구성요소가 상기 제1 구성요소의 구멍 내로 삽입될 때에, 상기 돌출부의 자유 단부는 2개의 구성요소를 조립하는 데에 필요한 힘이 2개의 구성요소를 분리하는 데에 필요한 힘보다 작도록 제2 구성요소와 맞물려 삽입 방향으로 구부러지는 것인 보유 요소.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부의 외측벽은 제1 구성요소의 외표면들 중 하나와 동일한 평면에 있고, 돌출부의 내측벽은 외측벽에 대해 소정 각도로 배치됨으로써 테이퍼형 보유 요소를 형성하는 것인 보유 요소.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 구성요소는 크림프 칼라이고 상기 제2 구성요소는 크림프 스터드인 것인 보유 요소.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 구성요소는 와셔이고 상기 제2 구성요소는 볼트인 것인 보유 요소.
5. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 소정량의 분말형 수지를 제1 구성요소의 구멍 내에 퇴적한 후에 그 수지를 용융 온도로 가열한 다음 용융된 수지를 경화된 엘라스토머 상태로 냉각함으로써 형성되는 것인 보유 요소.
6. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 폴리올레핀 수지인 것인 보유 요소.
7. 제1항에 있어서, 조립력은 분리력의 10%보다 작은 것인 보유 요소.
8. 제1항에 있어서, 조립력은 분리력의 5%보다 작은 것인 보유 요소.
9. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 ASTM 2240에 따라 40 내지 50 쇼어 D의 경도를 갖는 재료를 포함하는 것인 보유 요소.
10. 제1항에 있어서, 상기 엘라스토머 돌출부의 외측벽은 제1 구성요소의 구멍의 축선에 대해 그리고 제1 구성요소 내로 제2 구성요소를 삽입하는 방향에 대해 수직으로 배치되고, 엘라스토머 돌출부의 내측벽은 제1 구성요소의 내벽에 대해 소정 각도로 삽입 방향으로 연장하도록 배치되는 것인 보유 요소.
11. 제1항에 있어서, 상기 제2 구성요소는 종방향 부재 상에 횡방향 릿지를 갖는 것인 보유 요소.
12. 제1항에 있어서, 상기 제2 구성요소는 나사식 표면을 갖는 것인 보유 요소.
13. 제1항에 있어서, 상기 제2 구성요소는 평활한 표면을 갖는 것인 보유 요소.
14. 삭제
15. 삭제

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