KR20060086440A

KR20060086440A - 체결 구조체, 체결 방법 및 체결 부재

Info

Publication number: KR20060086440A
Application number: KR1020067010021A
Authority: KR
Inventors: 게이지 이시노; 다카후미 곤도우
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2006-07-31
Also published as: KR100821444B1; CN1886598A; JP2005163818A; EP1687544A1; CN100445578C; US20070104554A1; US8262330B2; EP1687544A4; JP4244316B2; WO2005052389A1

Abstract

제1 부재(11)와 제2 부재(12)가 상호 접속되어 있는 체결 구조체(10)를 개시하며, 제2 부재(12)에는 구멍(17)이 형성되어 있고, 제1 부재(11)에는 통형 돌기부(14)가 형성되어 있고, 통형 돌기부(14)가 구멍(17) 내로 삽입되고, 통형 돌기부(14)의 최소 내경보다 크고 제2 부재(12)의 구멍 직경보다 작은 외경을 갖는 나사부(13c)를 구비하는 체결 부재(13)가 축선 방향으로 통형 돌기부(14)에 나사 체결되고, 이와 같이 체결 부재(13)를 통형 돌기부(14) 내로 나사 체결함으로써, 통형 돌기부는 반경 방향 외측으로 팽창하도록 팽창된 후에, 통형 돌기부의 외주면은 제2 부재(12)의 구멍(17)의 둘레벽에 압박된다.

Description

체결 구조체, 체결 방법 및 체결 부재{FASTENING STRUCTURE, FASTENING METHOD AND FASTENING MEMBER}

본 발명은, 제1 부재와 제2 부재를 상호 위치 어긋남을 발생시키지 않으면서 체결함으로써 형성되는 체결 구조체, 체결 방법, 이러한 체결에 이용되는 체결 부재 및 이들을 이용한 복사기와 같은 화상 형성 장치에 관한다.

복사기, 팩스, 프린터 등과 같은 구조체는 복수의 부재를 조립한 후에, 이들 부재를 용접, 나사 체결, 리벳 결합 등과 같은 체결 수단에 의해 체결함으로써 구성된다.

용접은 부재를 용융시킴으로써 실시되므로, 용접부는 고강도를 나타낸다. 그러나, 용접은 대규모 설비를 필요로 하므로, 비용이 증가한다는 문제가 있다. 또한, 열변형에 의한 정밀도 열화의 문제도 있다. 결과적으로, 용접을 이용하는 대신에 종종 나사 체결 및 리벳 체결을 사용할 수 있다.

통상, 나사나 리벳을 사용함으로써 2개의 부재를 상호 체결하는 때에, 나사나 리벳이 삽입되는 구멍의 직경은 나사 또는 리벳의 삽입된 부분의 외경보다 크도록 되어 있으며, 그에 따라 나사 또는 리벳이 삽입되는 때에 삽입된 부분과 구멍 사이에 충분한 여유가 확보된다. 이와 같이 하는 이유는 리벳 또는 나사를 용이하 게 삽입할 수 있도록 함으로써 직경 치수 정밀도의 증대에 의한 비용 증가를 방지하기 위한 것이다.

그러나, 나사 체결 또는 리벳 체결에 있어서는, 구멍 직경에 대하여 충분한 여유가 유지되면, 체결 후에 충분한 여유에 대응하는 공간이 남는다. 따라서, 결합부에 큰 하중이 걸리면, 연결부가 어긋남이 발생하는 문제가 있었다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본원의 출원인은 일본 특허 공개 공보 H-10-299735, H-10-306813, H 10-306814에서 새로운 체결 방법을 제안하였다.

보다 구체적으로, 본원의 출원인은 블라인드 리벳을 제공하였다. 그러한 블라인드 리벳에서는, 블라인드 리벳의 굴대와 리벳을 수용하는 보디의 내부에 각각 단차가 형성되어 있고, 맨드렐의 단차는 체결 과정에서 보디의 단차를 향하여 외경이 증가하도록 반경 방향으로 팽창되며, 그 결과 체결 후에 발생한 맨드렐과 보디의 내측 사이의 공간은 제거되며, 블라인드 리벳에 의해 상호 연결되는 양 부재를 시간에 다른 상대 위치의 변화를 발생시키지 않으면서 체결할 수 있다.

그러나, 전술한 블라인드 리벳은 특수한 형상을 갖기 때문에 제조 비용이 높다고 하는 결점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특수한 체결 도구나 공구를 사용하지 않고 저렴한 나사를 사용함으로써 비용을 억제할 수 있고, 또한 체결 후에 발생한 간극을 제거함으로써 시간 경과에 따른 양 부재 사이의 상대 위치의 변화를 발생시키지 않으면서 체결을 행할 수 있는 체결 방법 및 체결 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 나사부를 갖는 체결 부재에 의해 제1 부재와 제2 부재가 상호 연결되어 있는 체결 구조체가 제공되며, 상기 제1 부재에는, 그 일면으로부터 상기 제2 부재를 향해서 상승하고 내부에 중공부를 규정하는 통형 돌기부가 형성되고, 상기 제2 부재에는 상기 통형 돌기부가 삽입되는 구멍이 형성되고, 상기 체결 부재의 나사부는 상기 통형 돌기부의 중공부의 최소 내경보다 크고 제2 부재의 구멍 직경보다 작은 외경을 갖고, 상기 나사부는 상기 제2 부재의 구멍 내로 삽입된 상기 통형 돌기부의 상기 중공부에 나사 체결되고, 상기 나사부의 나사 체결에 의해 상기 통형 돌기부가 반경 방향 외측으로 팽창하여 통형 돌기부에 반경 방향으로 팽창된 부분이 형성되고, 상기 제1 부재와 제2 부재는 상기 반경 방향으로 팽창된 부분의 외주면이 제2 부재의 구멍의 둘레벽과 접촉한 상태로 상호 체결된다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 통형 돌기부에 의해 규정되는 상기 중공부는 상기 제1 부재를 그것의 관통-두께 방향으로 관통하는 양단 개방의 중공부이다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단으로부터 그것의 기단을 향해서 하나 이상의 슬릿이 형성되어 있다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 슬릿은 상기 통형 돌기부의 기단으로부터 상기 제1 부재의 상기 일면으로 연장된다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 제1 부재의 반경 방향으로 팽창된 부분은 상기 제2 부재의 구멍의 둘레벽과의 사이에 간극을 남기지 않으면서 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 대해 압박된다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 제1 부재의 상기 통형 돌기부의 기단부에는, 상기 체결 부재를 나사 체결하는 데 필요한 토크의 증대를 제어하기 위한 리세스부가 형성되어 있다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 리세스부는 상기 통형 돌기부의 내경이 반경 방향으로 증가한 부분에 의해 형성된다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 반경 방향으로 증가한 부분은 상기 통형 돌기부의 축선 방향으로 균일한 보어 직경을 갖는다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단은 상기 제2 부재의 상기 구멍에 위치되어 있고, 상기 제1 부재의 상기 일면에 마주하는 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면으로부터 돌출하지 않는다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단은, 상기 제1 부재의 일면에 마주하는 상기 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출하는 부분의 외경은 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 크다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 체결 부재는 상기 나사부의 일단에 플랜지부를 포함하며, 상기 나사부는, 이 플랜지부가 상기 제1 부재의 상기 일면에 마주하는 상기 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면에 위치하도록 상기 통형 돌기부의 선단으로부터 통형 돌기부에 나사 체결되어, 상기 제2 부재는 상기 체결 부재의 플랜지부와 상기 제1 부재의 상기 일면의 사이에 끼워진다.

본 발명의 체결 구조에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단은 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출 부분의 외경은 상기 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 크며, 상기 돌출 부분은 상기 플랜지부와 상기 제2 부재의 상기 타측면의 사이에 끼워진다.

상기 통형 돌기부의 상기 선단은 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출 부분의 외경은 상기 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 크며, 상기 플랜지부에는 상기 통형 돌기부의 상기 돌출 부분을 수용하는 오목부가 형성되어 있다.

상기 플랜지부의 상기 오목부와 플랜지부가 접촉하는 상기 제2 부재의 타측면에 의해 폐쇄 공간이 형성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 체결 구조체에 이용되는 체결 부재가 제공되며, 상기 나사부는 두 종류 이상의 나사산 형상에 의해 형성된다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 나사산 형상 중 하나의 형상을 갖는 부분은 주로 상기 통형 돌기부를 태핑하는 작용을 하고, 나사산 형상 중 다른 형상을 갖는 부분은 주로 상기 통형 돌기부를 반경 방향 외측으로 변형시키는 작용을 한다. 상기 나사산 형상 중 하나는 불완전 나사산 형상이다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 체결 부재는 상기 나사부의 일단에 플랜지부를 포함하고, 상기 나사부의 상기 플랜지부에 근접하는 부분에서의 나사의 외경은 상기 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사의 외경보다 크다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 나사부의 플랜지부에 근접하는 부분에서의 나사 피치와 상기 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사 피치는 상호 위상 지연(phase lag)을 갖는다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제1 부재와 제2 부재를 상호 체결하는 체결 방법이 제공되며, 이 체결 방법은 상기 제2 부재에 구멍을 형성하는 단계와,

상기 제1 부재에 통형 돌기부를 형성하는 단계와, 상기 통형 돌기부를 상기 구멍에 삽입하는 단계와, 상기 통형 돌기부의 최소 내경보다 크고 상기 제2 부재의 구멍 직경보다 작은 나사부가 있는 체결 부재를 통형 돌기부의 삽입 상태에서 통형 돌기부의 축선 방향으로 통형 돌기부에 나사 체결하는 단계와, 상기 체결 부재를 통형 돌기부에 나사 체결하여 통형 돌기부를 반경 방향 외측으로 팽창시킴으로써 상기 통형 돌기부의 외주면을 상기 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 압박하는 단계를 포함한다.

본 발명의 체결 방법에 따르면, 상기 통형 돌기부는 버링 가공에 의해 형성된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 체결 구조체를 체결 개소에 구비하는 화상 형성 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 체결 부재를 체결 개소에 구비하는 화상 형성 장치가 제공된다.

본 발명의 체결 구조체에 있어서는, 특정의 장비를 사용하지 않으면서, 제1 부재에 형성된 통형 돌기부에 나사부를 갖는 체결 부재를 나사 체결함으로써 상기 통형 돌기부의 외경이 증대하는 반경 방향 팽창 부분이 형성되고, 이 팽창 부분이 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 접촉한 상태로 상기 제1 부재와 제2 부재가 상호 결합된다.

따라서, 본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 제1 부재와 제2 부재의 결합상태에서 상기 반경 방향으로 팽창된 부분은 둘레 방향으로 제2 부재에 형성된 구멍의 둘레벽에 거의 균등하게 접촉하므로, 제1 부재와 제2 부재가 체결된 후에 외력이나 느슨해짐에 의한 통상의 어긋남을 발생시키지 않으면서 높은 강성을 나타내는 결합부를 갖는 구조체를 저렴한 비용으로 얻을 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부에 의해 규정되는 상기 중공부를 상기 제1 부재의 관통-두께 방향으로 관통시킴으로써, 상기 체결 부재를 필요에 따라 상기 통형 돌기부의 기부측 또는 선단측 중 어느 하나로부터 상기 통형 돌기부에 나사 결합할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부에는 슬릿이 형성되어 있고, 이 슬릿에 의해 상기 통형 돌기부의 반경 방향 팽창량이 증가하여, 통형 돌기부를 그 반경 방향 팽창 부분에 의해 제1 부재의 구멍의 둘레벽에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 따라서, 통형 돌기부와 제1 부재의 구멍의 둘레벽 사이의 간극을 없앨 수 있기 때문에, 이들 부재 사이의 어긋남을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부에 마련된 상기 슬릿은 상기 통형 돌기부가 배치되어 있는 상기 제1 부재의 일면으로 연장되므로, 상기 제2 부재의 구멍의 형성 위치와 제1 부재의 통형 돌기부의 형성 위치에 약간의 어긋남이 생기더라도, 상기 체결 부재를 체결함으로써, 상기 통형 돌기부는 상기 슬릿에 의해서 상기 구멍에 적합하게 끼워지도록 전체적으로 변형될 수 있다. 따라서, 통형 돌기부의 형성 위치의 허용 오차를 비교적 크게 설정할 수 있어, 필요로 하는 가공 치수 정밀도를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 제1 부재의 반경 방향으로 팽창된 부분은 상기 제2 부재의 구멍의 둘레벽과의 사이에 간극을 남기지 않으면서 상기 구멍의 둘레벽에 압박되므로, 상기 통형 돌기부와 체결용의 상기 구멍의 둘레벽의 사이에는 간극이 생기지 않는다. 따라서, 높은 결합 강성과 우수한 신뢰성을 갖는 체결 구조체를 얻는 것이 가능해진다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부의 기단부에는 상기 체결 부재의 나사 체결에 필요한 토크의 증대를 제어하기 위한 리세스부가 형성되어 있으므로, 나사의 과도한 체결에 따른 토크의 증대를 방지할 수 있다. 따라서, 특수공구의 사용이나 작업자의 부담을 경감할 수 있기 때문에, 결합 작업에 있어서의 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 리세스부를 상기 통형 돌기부의 내경이 반경 방향으로 증가한 부분에 의해 형성함으로써, 리세스부를 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 반경 방향으로 증가한 부분의 보어 직경은 통형 돌기부의 축선 방향으로 균일하게 되므로, 리세스부를 통형 돌기부의 선단을 향해서 보어 직경이 점감하는 테이퍼 구멍으로 형성한 경우에 비교하여, 상기 통형 돌기부의 기부에서의 기계적인 강도의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단이 상기 제2 부재의 타측면으로부터 돌출하지 않기 때문에, 통형 돌기부의 선단이 상기 제2 부재의 타측면으로부터 돌출함으로 인한 외형의 악화를 방지할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부의 선단이 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 돌출하고, 이 돌출 부분은 상기 제2 부재의 상기 구멍의 가장자리부와 상기 제1 부재의 협력에 의해 사이에 끼워지므로, 제1 결합 부재와 제2 결합 부재 사이에서 상기 통형 돌기부의 축선 방향으로 작용하는 박리 하중에 대한 기계적 강도가 더욱 개선된다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 제2 부재는 상기 체결 부재의 상기 플랜지부와 상기 제1 부재의 일면의 사이에 끼워지기 때문에, 제1 결합 부재와 제2 결합 부재를 분리시키는 방향으로 작용하는 상기 박리 하중과 유사한 박리 하중에 대한 기계적 강도가 더욱 개선된다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 플랜지부와 상기 제2 부재의 타측면의 사이에 상기 돌출 부분이 끼워지므로, 상기 박리 하중에 대한 기계적 강도의 증가 이외에도, 상기 통형 돌기부의 직경 방향으로 양 결합 부재에 작용하는 전단력에 대한 기계적 강도도 개선할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 돌출하는 상기 통형 돌기부의 상기 돌출 부분이 상기 플랜지부의 오목부 내에 수용되므로, 상기 통형 돌기부의 가공에 높은 치수 정밀도를 필요로 하는 일없이 상기 통형 돌기부에 적절한 반경 방향 팽창부를 형성할 수 있도록 상기 체결 부재를 통형 돌기부에 적절하게 나사 체결할 수 있다. 또한, 상기 돌출 부분이 상기 오목부내에 수용되므로, 상기 돌출 부분의 노출에 기인한 외형의 악화를 초래하는 일없이 전술한 바와 같은 박리력 및 전단력에 대한 기계적 강도를 개선할 수 있다.

본 발명의 체결 구조체에 따르면, 상기 통형 돌기부의 상기 돌출 부분이 상기 오목부에 의해서 규정되는 폐쇄 공간 내에 수용되므로, 상기 돌출 부분이 외기에 노출됨으로 인한 여러 가지의 열화가 제어된다. 따라서, 결합부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 체결 부재의 나사산의 형상을 변경함으로써, 상기 제1 부재에 배치되는 통형 돌기부의 반경 방향 팽창량이 상기 나사산 형상에 따라서 증감될 수 있으므로, 반경 방향 팽창부를 구멍의 둘레벽에 완전히 밀어 넣음으로써 구멍의 둘레벽과 반경 방향 팽창부 사이의 간극을 제거할 수 있다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 각각 서로 상이한 나사한 형상을 갖는 나사부를 이용함으로써, 통형 돌기부에 대한 태핑과 통형 돌기부의 반경 방향 외측 변형을 효과적으로 실행할 수 있으며, 통형 돌기부에 형성된 반경 방향 팽창부를 구멍의 둘레벽에 효과적으로 밀어 넣을 수 있다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 하나의 나사산을 불완전 나사산으로 형성할 수 있고, 이 불완전 나사산은, 예컨대 연삭 공정에 의해 완전 나사산의 외주부를 제거함으로써 형성할 수 있다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 나사부의 상기 플랜지부에 근접한 부분에서의 나사 외경이 근접 부분보다 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사의 외경보다도 크게 되며, 이에 따라 먼저 상기 체결 부재를 상기 통형 돌기부에 나사 체결함으로써 반경 방향 팽창부를 형성한 후에, 체결 부재를 반경 방향 팽창부에 대한 태핑에 의해 확실하게 나사 체결할 수 있다.

본 발명의 체결 부재에 따르면, 상기 나사부의 플랜지부에 근접하는 부분에서의 나사 피치와 근접 부분보다 상기 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사 피치에 대하여 상호 위상 지연이 있으므로, 상기 제1 부재에 배치되는 통형 돌기부의 반경 방향 팽창량을 피치의 위상 지연에 따라서 증감시킬 수 있다. 따라서, 반경 방향 팽창부를 구멍의 둘레벽에 대하여 확실하게 압박하여 반경 방향 팽창부와 구멍의 둘레벽 사이의 간극을 없앨 수 있다.

본 발명의 체결 방법에 따르면, 특수한 장비를 사용하는 일없이, 나사부를 갖는 체결 부재를 제1 부재에 형성된 통형 돌기부에 나사 체결함으로써, 상기 통형 돌기부의 외경을 반경 방향 외측으로 팽창시켜 통형 돌기부의 외주면을 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 대하여 압박할 수 있으므로, 본 발명에 따른 체결 구조체를 비교적 저렴한 비용으로 형성할 수 있다.

본 발명의 체결 방법에 따르면, 상기 통형 돌기부를 버링 가공에 의해 형성함으로써, 통형 돌기부를 비교적 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 화상 형성 장치에 따르면, 결합 개소를 본 발명에 따른 체결 구조체로 구성하고 있으므로, 결합 개소에서의 종래의 외력 및 느슨해짐에 의한 어긋남을 발생시키는 일없이, 이 결합 개소에서의 기계적 강도가 향상되고, 내구성의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 화상 형성 장치에 따르면, 본 발명에 따른 체결 부재가 결합 개소에 적용되고, 결합 개소가 본 발명에 따른 체결 구조체로 구성되므로, 결합 개소에서의 종래의 외력 및 느슨해짐에 의한 어긋남을 발생시키는 일없이, 이 결합 개소에서의 기계적 강도가 향상되고, 내구성의 향상을 꾀할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 체결 구조체를 도시하는 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 체결 부재의 하나의 구성요소인 제1 부재를 도시하는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 부재와 제2 부재 사이의 조합 상태를 도시하는 종단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 체결 구조체의 제1 부재의 변형예를 도시하는 사시도이다.

도 5는 통형 돌기부에 형성되는 리세스부를 도시하는 제1 부재의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 체결 구조체의 제2 실시예를 도시하는, 도 1과 유사한 종단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 체결 구조체의 제3 실시예를 도시하는, 도 1과 유사한 종단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 체결 구조체의 제4 실시예를 도시하는, 도 1과 유사 한 종단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 체결 구조체의 제5 실시예를 도시하는, 도 1과 유사한 종단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 체결 구조체에 이용되는 체결 부재의 다른 실시예를 도시하는 개략도이다.

도 11은 본 발명에 따른 체결 구조체에 이용되는 체결 부재의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도이다.

도 12는 본 발명에 따른 제1 실시예의 체결 구조체와 종래 기술의 구조체 사이의 박리 강도의 비교를 도시하는 그래프이다.

도 13은 본 발명에 따른 제1 실시예의 체결 구조체와 종래 기술의 구조체 사이의 전단 강도의 비교를 도시하는 그래프이다.

도 14는 본 발명에 따른 제3 실시예의 체결 구조체와 종래 기술의 구조체 사이의 박리 강도의 비교를 도시하는, 도 12와 유사한 그래프이다.

도 15는 본 발명에 따른 복사기의 각 구성 부분을 도시하는 구조체의 레이아웃을 도시한 개략도이다.

도 16은 도 15에 도시한 바디 구조체 및 뱅크 구조체(bank structure)의 프레임의 각 결합부에 본 발명에 따른 결합 구조체를 적용한 예를 도시하는 사시도이다.

도면에 도시된 실시예에 대한 이하의 설명에 의하여 본 발명의 특징이 보다 명확하게 될 것이다.

(제1 실시예)

본 발명에 따른 체결 구조체(10)는 도 1에 도시된 바와 같은 나사 부재를 포함하는 체결 부재(13)에 의해 제1 판형 부재(11)와 제2 판형 부재(12)를 결합함으로써 형성된다.

제1 부재(11)는 예컨대 두께 2 mm의 크롬-프리 강판으로 이루어진다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 판형 부재(11)에는, 예컨대 버링 가공에 의해 제1 부재(11)의 일면(11a)으로부터 상승하는 통형 돌기부(14)가 형성되어 있다. 이 통형 돌기부(14)는 그것의 길이 방향으로 예컨대 5.25 mm의 균일한 외경을 갖는다. 통형 돌기부(14)는 내부에 칼럼형 중공부(15)를 규정한다. 이 중공부(15)는 제1 판형 부재(11)를 관통-두께 방향으로 관통하는 개구에 정합하여, 제1 판형 부재(11)를 관통한다. 통형 돌기부(14)는 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)에 있는 상기 개구의 가장자리로부터 상승하도록 형성되어 있다.

도면에 도시된 예에 있어서, 통형 돌기부(14)에는, 통형 돌기부의 축선 방향에 평행하게 신장하는 복수의 슬릿(16)이 형성되어 있다. 각 슬릿(16)의 일단은 통형 돌기부(14)의 선단부(14a)에 도달하여, 통형 돌기부의 선단면으로 개방된다. 또한, 각 슬릿(16)의 타단은 통형 돌기부(14)의 기부로부터 제1 판형 부재(11)의 평탄한 일면(11a)에 도달한다. 도 1 및 도 3에 명확히 도시한 바와 같이, 일면(11a)으로 연장되는 슬릿(16)의 부분은, 제1 판형 부재(11)를 그 관통-두께 방향으로 관통함으로써, 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)에도 개방한다.

제2 판형 부재(12)는 예컨대 두께 2 mm의 강판으로 이루어진다. 제2 판형 부재(12)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 판형 부재를 관통-두께방향으로 관통하는 구멍(17)이 형성되어 있다. 이 구멍(17)은 제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)를 수용하기에 충분하도록 예컨대 5.4 mm의 보어 직경을 갖는다.

제2 판형 부재(12)의 구멍(17)에는, 이 판형 부재(12)의 일면(12a)측으로부터 제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)가 삽입된다. 이 통형 돌기부(14)를 구멍(17) 내로 삽입함으로써, 제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)가 상승하는 일면(11a)은 제2 판형 부재(12)의 일면(12a)에 접촉한다. 양 판형 부재(11, 12)의 접촉 상태에서, 통형 돌기부(14)의 선단부(14a)는 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)을 넘어서 상측으로 돌출하기에 충분한 높이를 갖는다. 또한, 양 판형 부재(11, 12)의 접촉 상태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 구멍(17)의 둘레벽과 통형 돌기부(14)의 외주면의 사이에는 중공부(15)의 주위 방향으로 실질적으로 균등한 간극이 유지된다.

복수 쌍의 구멍(17)과 통형 돌기부(14)가 마련되는 경우라도, 각각의 가공 오차 내에서 치수 정밀도의 편차에 상관없이, 대응하는 구멍(17)과 통형 돌기부(14)가 조합될 수 있고 후술하는 체결 부재(13)를 이용한 나사 체결에 의하여 통형 돌기부(14)를 구멍(17) 내에 압박하여 끼워 설치할 수 있는 범위 내에서, 상기 구멍(17)의 둘레벽과 통형 돌기부(14)의 외주면 사이의 간극을 적절하게 설정할 수 있다.

제1 판형 부재(11)의 일면(11a) 및 제2 판형 부재(12)의 일면(12a)을 접촉시 킨 상태에서, 도 3에 도시한 바와 같이, 체결 부재(13)는 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)측으로부터 플랜지부(13b)가 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)에 접촉할 때까지, 통형 돌기부(14)에 나사 체결된다.

체결 부재로서의 나사 부재는, 예컨대 범용의 M4 규격의 태핑 스크루이다. 나사 부재는 헤드 부분(13a)과, 이 헤드 부분에 일체로 형성되고 헤드 부분(13a)보다도 큰 외경을 갖는 플랜지부(13b)와, 제1 판형 부재(11)에 형성된 중공부(15)의 최소 보어 직경보다 크고 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)의 보어 직경보다 작은 외경즉 나사산 직경을 갖는 나사부(13c)를 구비한다. 도 3에 도시하는 태핑 스크루, 즉 체결 부재(13)의 나사부(13c)는 그 축선 방향으로 균일한 피치 및 나사산 직경을 갖는다.

전술한 바와 같이, 이 체결 부재(13)의 나사부(13c)의 외경은 통형 돌기부(14)의 중공부(15)의 최소 직경보다 크므로, 나사부(13c)를 통형 돌기부(14) 내로 나사 체결함으로써 통형 돌기부(14)는 직경 방향 외측으로 팽창된다. 즉, 통형 돌기부(14)의 외주벽은 반경 방향으로 팽창된 통형 돌기부(14)에 의해 구멍(17)의 둘레벽에 대해 압박된다. 또한, 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)으로부터 돌출하는 통형 돌기부(14)의 선단부(14a), 즉 통형 돌기부(14)의 외면이 팽창한 후에, 돌출 부분이 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)에 있는 구멍(17)의 개방 부분의 가장자리를 덮도록 전체적으로 반경 방향 외측으로 소성 변형된다. 따라서, 선단부(14a)의 외경은 구멍(17)의 보어 직경보다 크게 된다.

슬릿(16)이 통형 돌기부(14)를 그 둘레 방향으로 분할하므로, 슬릿(16)은 체 결 부재(13)의 체결에 의해 통형 돌기부(14)를 반경 방향 외측으로 용이하게 변형시킨다. 이에 따라, 체결 부재(13)를 나사 체결하는 데에 필요로 되는 회전 토크가 감소하고, 또한, 통형 돌기부(14)의 변경에 의한 외경의 증가량, 즉 반경 방향 팽창량이 증대된다.

체결 부재(13)의 나사 체결에 의해 통형 돌기부(14)를 전술한 바와 같이 변형시킴으로써, 통형 돌기부의 외주벽은 구멍(17)의 상기 둘레벽과의 사이에 간극을 남기는 일없이 둘레 방향으로 대략 균등하게 압박되어, 구멍(17)의 상기 둘레벽에 밀착된다. 또한, 통형 돌기부(14)의 돌출 부분(14a)은 소성 변형에 의해 구멍(17)의 상기 개방 가장자리부에서 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)과 결합한다. 제1 판형 부재(11) 및 제2 판형 부재(12)는, 상기 구멍(17)의 상기 둘레벽에 압박되는 통형 돌기부(14)의 반경 방향 팽창부와, 돌출 부분(14a)에 의한 결합부에 의해 강고히 결합한다. 이 결합 상태에서, 제2 판형 부재(12)는, 체결 부재(13)를 나사 체결함으로써 체결 부재(13)의 플랜지부(13b)와, 제1 판형 부재(11)에 배치된 통형 돌기부(14)의 돌출 부분(14a)의 사이에 개재되므로, 양 부재(11, 12)의 결합 강도가 한층 더 개선된다.

제1 판형 부재(11)로서는 판금 JIS G 3141을 이용할 수 있다. 이 경우, 체결 부재(13)로서는 태핑 스크루 JIS B 1055를 이용할 수 있다. 제1 판형 부재(11)와 체결 부재(13)의 조합으로는, 체결 부재(13)의 경도가 제1 판형 부재(11)의 경도보다 크기만 하면 되고, 제1 판형 부재(11)와 체결 부재(13)의 재료를 다양하게 사용할 수 있다. 제1 판형 부재(11)의 경도보다 큰 경도를 갖는 체결 부재(13)가 이용되므로, 체결된 양쪽 부재(11, 12)를 쉽게 분해할 수 있고, 또한 체결 부재(13)를 재사용할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 통형 돌기부(14)에 배치되는 슬릿(16)은 일면(11a)으로 신장하지 않는 일없이 통형 돌기부(14)의 기부에서 종단될 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 유사한 체결 부재(13)를 통형 돌기부(14)에 나사 체결하면, 도 2에 도시한 예와 유사하게 슬릿(16)의 분할 작용에 의해 통형 돌기부(14)의 반경 방향 팽창량이 증대되고, 체결 부재(13)를 나사 체결하는 데 필요한 회전 토크를 감소시킬 수 있다.

그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, 통형 돌기부(14)에 배치된 슬릿(16)을 제1 부재(11)의 평면 중 일면(11a)으로 신장시킴으로써, 제2 부재(12)의 구멍(17)의 형성 위치와 제1 부재(11)의 통형 돌기부(14)의 형성 위치가 서로 다소 어긋나더라도, 통형 돌기부(14)는 체결 부재(13)의 체결에 따라 슬릿(16)에 의해 구멍(17)에 끼워지도록 전체적으로 변형된다. 따라서, 슬릿(16)을 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)으로 신장하도록 형성함으로써, 통형 돌기부(14)의 형성 위치의 허용 오차를 비교적 크게 할 수 있고, 필요로 되는 가공 치수 정밀도를 감소시킬 수 있다.

체결 부재(13)를 나사 체결하는 데에 필요한 회전 토크를 감소시키기 위하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 통형 돌기부(14)의 기부에 리세스부(15a)를 형성할 수 있다. 이 리세스부(15a)에는 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)에 중공부(15)가 형성되어 있고, 이 리세스부는 제1 판형 부재(11)의 관통-두께 방향으로 균일한 보어 직경을 갖는 반경 방향 증가부를 포함한다.

제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)를 제외한 관통-두께 부분은, 체결 부재(13)가 통형 돌기부(14)에 나사 체결되는 때에, 체결 부재에 강한 회전 저항을 제공하지만, 통형 돌기부(14)에 의한 반경 방향 팽창부의 형성에는 아무런 기여도 하지 않는다. 결과적으로, 도시된 바와 같이, 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)에 중공부(15)의 반경 방향 증가부(15a)를 형성함으로써, 통형 돌기부(14)의 반경 방향 팽창부의 형성에 실질적으로 영향을 미치는 일없이 체결 부재(13)에 작용하는 회전 저항을 감소시킬 수 있다.

도 5에 가상선으로 도시한 바와 같이, 보어 직경이 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)을 향해서 점차 증가하는 테이퍼 구멍(15b)에 의해 리세스부를 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 벽 두께가 얇은 부분으로 이루어지는 취약 부분이 테이퍼 구멍(15b)의 둘레벽과 통형 돌기부(14)의 상승 가장자리(14b) 사이에 형성된다. 따라서, 통형 돌기부(14)의 기계적 강도를 저하시키는 일없이 회전 저항을 감소시키기 위하여, 리세스부를 도 5에 실선으로 도시한 바와 같이 균일한 보어 직경을 갖는 반경 방향 증가부에 의해 구성하는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

도 1 내지 도 5에 도시한 제1 실시예의 체결 구조체(10)에서는, 통형 돌기부(14)의 선단부(14a)가 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)으로부터 돌출하고 있는 예를 도시하고 있다. 그러나, 도 6의 체결 구조체(110)에 의해 도시된 바와 같이, 통형 돌기부(14)가 형성되어 있는 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)으로부터의 통형 돌기부(14)의 높이는 통형 돌기부(14)의 선단부(14a)가 제2 판형 부재(12)의 타측 면(12b)으로부터 외측으로 돌출하는 것을 방지하도록 제2 판형 부재(12)의 관통-두께 치수보다 작을 수 있다.

이 체결 구조체(110)에 따르면, 체결 부재(13)를 통형 돌기부(14) 내로 나사 체결함으로써, 통형 돌기부의 외주면이 구멍(17)의 둘레벽에 압박되고, 또한 제1 판형 부재(11)가 제2 판형 부재(12)와 체결 부재(13)의 플랜지부(13b)의 사이에 개재되어, 양 판형 부재(11, 12)가 체결된다. 이 체결 상태에서, 통형 돌기부(14)의 선단부(14a)는 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)으로부터 돌출하지 않으므로, 이 선단부가 구멍(17)의 개방 가장자리부로 돌출함으로 인한 외관의 악화를 제어할 수 있으며, 그에 따라 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)에서 보이는 돌기에 의한 외관의 악화를 방지할 수 있다.

(제3 실시예)

도 7의 체결 구조체(120)에 도시한 바와 같이, 체결 부재(13)는 제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)를 수용하는 구멍(17)이 형성되어 있는 제2 판형 부재(12)측으로부터 통형 돌기부(14) 내로 나사 체결될 수 있다.

체결 구조체(120)의 예에서는, 도 6에 도시된 예와 유사하게, 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)으로부터의 통형 돌기부(14)의 높이 치수는 제2 판형 부재(12)의 관통-두께 치수보다 작다. 또한, 통형 돌기부(14)의 기부에는, 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)에 개방되는, 도 5에 도시한 리세스부와 유사한 리세스부(15a)가 형성되어 있다. 이 체결 구조체(120)에서, 제1 판형 부재(11)의 통형 돌기부(14)가 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)에 수용되도록, 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)과 제2 판형 부재(12)의 일면(12a)은 서로 접촉한다. 이 접촉 상태에서는, 체결 부재(13)의 나사부(13c)가 그 선단측(14a)으로부터 통형 돌기부(14)에 나사 체결된다.

이 체결 부재(13)의 나사 체결에 의하여 전술한 바와 유사한 반경 방향 팽창부가 통형 돌기부(14)에 형성되며, 따라서 통형 돌기부(14)의 외주면이 구멍(17)의 둘레벽에 압박된다. 또한, 체결 부재(13)의 플랜지부(13)는 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)과 함께, 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)의 개방 가장자리부를 사이에 끼운다.

따라서, 체결 구조체(120)에 따르면, 체결 부재(13)의 큰 회전 토크가 필요하지 않고, 또한 체결 부재(13)의 헤드 부분(13a)이 단지 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b) 상에 위치 결정되기 때문에, 제2 판형 부재(12)의 측면에서 본 외관을 개선할 수 있다.

(제4 실시예)

도 8에 도시된 체결 구조체(130)는, 제1 판형 부재(11)의 일면(11a)으로부터의 높이 치수가 제2 판형 부재(12)의 관통-두께 치수보다도 큰 통형 돌기부(14)를 이용함으로써, 도 7에 도시한 예와 유사하게, 체결 부재(13)를 제2 판형 부재(12)의 측면으로부터 통형 돌기부(14)에 나사 체결하는 예를 나타내고 있다.

상기 체결 구조체(130)에 따르면, 체결 부재(13)를 선단부(14a)로부터 통형 돌기부(14) 내로 나사 체결함으로써, 통형 돌기부(14)의 외주면이 구멍(17)의 둘레벽에 압박된다. 또한, 제2 판형 부재의 타측면(12b)에서 구멍(17)의 개방 가장자 리부로부터 반경 방향 외측으로 팽창하는 돌출 부분(14a)이 타측면(12b)과 체결 부재(13)의 플랜지부(13b) 사이에 개재된다.

따라서, 돌출 부분(14a)을 체결 부재(13)의 플랜지부(13b)로 덮을 수 있으므로, 외관을 미려하게 할 수 있다. 또한, 돌출 부분(14a)을 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)과 플랜지부(13b) 사이에 개재할 수 있으므로, 양 부재(11, 12) 사이의 체결 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 체결 부재(13)의 플랜지부(13b)에는 돌출 부분(14a)을 수용하는 오목부(18)가 형성되어 있다. 오목부(18)는 플랜지부(13b)의 둘레 방향을 따라 원형으로 형성되고, 플랜지부의 하면에 이르기까지 개방된다.

도 9에 도시된 체결 구조체(140)에서, 플랜지부(13b)의 오목부(18)를 둘러싸는 외주면은 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)에 압박된다. 이에 따라, 오목부(18)는 타측면(12b)과 함께 돌출 부분(14b)을 수용하는 원형의 폐쇄 공간을 형성한다.

이 체결 구조체(140)에 따르면, 통형 돌기부(14)의 치수 정밀도의 편차에 의해 통기 돌기부(14)의 높이 치수에 약간의 편차가 있더라도, 돌출 부분(14a)은 플랜지부(13b)의 오목부(18) 내에 수용된다. 따라서, 통형 돌기부(14)를 가공하는 데에 높은 치수 정밀도가 필요하지 않고, 적절한 반경 방향 팽창부를 형성하도록 체결 부재(13)를 통형 돌기부(14) 내로 적절하게 나사 체결할 수 있다.

돌출 부분(14a)이 폐쇄 공간 내에 수용되므로, 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)이 외기에 노출되더라도, 예컨대 체결 부재(13)의 플랜지부(13b)와 제2 판 형 부재(12) 사이로부터의 수분 침입을 방지할 수 있으며, 이러한 수분에 의한 통형 돌기부(14)의 돌출 부분(14a)의 열화를 방지할 수 있으므로, 이 결합부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

제1 내지 제5 실시예에서는, 체결 부재(13)로서 균일한 직경 및 균일한 피치의 완전한 나사산을 갖는 태핑 스크루가 사용되고 있다. 이러한 체결 부재를 사용하는 대신에, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 불완전 나사산을 갖는 체결 부재를 사용할 수 있다.

도 10에 도시된 체결 부재(13)에는 균일한 피치를 갖는 나사부(13c)가 형성되어 있지만, 플랜지부(13b)에 인접한 나사부(13c-1)는 나사의 가장자리가 제거되지 않은 나사산 직경(D1)을 갖는 완전한 나사산이다. 다른 한편으로, 나사부(13c-1)의 플랜지(13b)의 타측에 나사부(13c-1)에 연속하여 형성되어 있는 나사부(13c-2)는 불완전 나사산이다. 이러한 불완전 나사산은 나사부(13c-1)의 나사산 직경(D1)보다 작은 나사산 직경(D2)을 갖는다. 나사산 직경(D2)은, 완전한 나사산을 갖는 나사부(13c-1)의 나사산 직경(D1)보다 큰 나사산 직경을 갖는, 가상선으로 도시된 나사산의 가장자리를 연삭함으로써 형성된다.

체결 부재(13)를 통형 돌기부(14)에 나사 체결하는 때에, 체결 부재(13)의 불완전 나사산을 갖는 나사부(13c-2)가 통형 돌기부와 결합하고, 그 후에 완전 나사산을 갖는 나사부(13c-1)가 통형 돌기부(14)와 결합한다.

따라서, 체결 부재(13)를 나사 체결할 때에, 통형 돌기부(14)의 외경은 주로 불완전 나사부(13c-2)와의 결합에 의해 팽창되고, 그 후 통형 돌기부(14)가 후속 완전 나사부(13c-1)와의 결합에 의해 나사 체결된다. 통형 돌기부(14)가 불완전 나사부(13c-1)에 나사 결합되는 것과 동시에, 통형 돌기부(14)의 외경이 더욱 팽창한다.

따라서, 도 10에 도시된 체결 부재(13)를 사용함으로써, 통형 돌기부(14)의 외경은 더욱 변형된다. 통형 돌기부(14)의 반경 방향 팽창량의 증가에 의하여, 통형 돌기부(14)의 외주면은 간극을 남기는 일없이 강한 압박력에 의해 구멍(17)의 둘레면에 대하여 확실하게 압박된다. 이에 따라 양 부재(11, 12)의 체결 강도가 향상된다.

도 11에 도시된 체결 부재(13)에 있어서, 체결 부재(13)의 나사부(13c)의 선단부에는 완전한 나사부(13c-1)가 형성되어 있다. 완전한 나사부(13c-1)와 플랜지부(13b) 사이에는 상기와 유사한 불완전 나사부(13c-2)가 형성되어 있다. 또한, 양 나사부(13c-1, 13c-2)는 동일한 피치 치수(P1)를 갖지만, 양 나사부(13c-1, 13c-2)의 피치에는 양 나사부(13c-1, 13c-2) 사이에 형성된 피치 변경부(13c-3)만큼의 상호 위상 지연(phase lag)이 부여된다.

도 1에 도시한 체결 부재(13)에 따르면, 통형 돌기부(14)에는 주로 완전한 나사부(13c-1)와의 결합에 의해 나사산이 형성된다. 이와 같은 공정에 의해 형성된 통형 돌기부(14)의 암형 나사홈의 코어 직경부는 불완전 나사부(13c-2)의 나사 직경부에 의해 대략 반경 방향 외측으로 변형된다.

피치에 위상 지연이 있는 체결 부재(13)에 있어서는, 통형 돌기부(14)에 나사산을 형성한 후에, 나사부가 반경 방향으로 팽창된다. 따라서, 도 10에 도시된 체결 부재(13)와 유사하게, 이러한 체결 부재를 나사 체결함으로써 통형 돌기부(14)의 외경을 더욱 변형시킬 수 있고, 통형 돌기부(14)의 반경 방향 팽창량의 증대에 의해, 통형 돌기부(14)의 외주면을 간극을 남기는 일없이 강한 압박력으로 구멍(17)의 둘레면에 확실하게 압박할 수 있다. 따라서, 양 부재(11, 12)의 체결 강도를 더욱 높일 수 있다.

도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 체결 구조체와, 용접, 리벳, 태핑 스크루를 각각 이용하는 종래 기술의 체결 구조체 사이의 강도 비교를 나타내는 그래프이다. 각 그래프의 수직축은 상호 결합된 판형 부재 사이에 인가되는 하중(N)을 나타내고, 각 그래프의 수평축은 하중에 의해 생기는 양 판형 부재 사이의 변위량(mm)을 나타낸다. 또한, 모든 판형 부재로서 두께 2 mm의 크롬-프리 강판을 사용한다.

도 12에서는, 본 발명에 따른 체결 구조체로서, 도 1에 도시된 체결 구조체(10)를 샘플로서 사용하고 있다. 이 체결 구조체(10)는, 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 도 3에 도시한 바와 같이 균일한 피치 및 균일한 나사 직경을 갖는 체결 부재(13)를 제1 판형 부재(11)의 타측면(11b)의 측에서 통형 돌기부(14)에 기부로부터 나사 체결된다.

통형 돌기부(14)의 외경은 5.25 mm이고, 통형 돌기부(14)를 수용하는 구멍(17)의 내경은 5.4 mm이며, M4 태핑 스크루가 체결 부재(13)로서 이용된다. 도 12의 그래프의 밖에 도시된 바와 같이, 상호 체결된 양 판형 부재 사이의 결합면에 수직으로 작용하는 박리 하중(F)을 하중으로서 양 판형 부재에 가한다. 이때의 박 리 하중과 변위 사이의 관계가 특성선 19a로 도시되어 있다.

다른 한편으로, 종래의 구조체로서는, 스폿 용접, 직경 4.8 mm의 리벳을 이용한 리벳 체결, M4 태핑 스크루를 이용한 직접 체결이 샘플로서 사용된다. 태핑 스크루의 직접 체결 및 리벳 체결에 있어서는, 각각 종래의 규격에 대응하는 준비된 구멍 직경을 갖는 구멍을 형성하고, 리벳 또는 태핑 스크루를 그 구멍에 체결한다. 스폿 용접, 리벳 체결, 및 태핑 스크루에 의한 직접 체결 각각에 있어서의 박리 하중과 변위 사이의 관계는 각각 특성선 20a, 21a, 22a로 도시되어 있다.

도 13은, 도 12에 도시한 것과 유사한 샘플을 이용함으로써 상호 결합되는 양 판형 부재의 접합면에 평행하게 전단력(F)이 작용할 때에, 도 12에 도시된 라인과 유사한 특성선(19b 내지 22b)을 도시하고 있다. 도 13의 그래프에 도시된 특성선(19b)은 본 발명에 따른 체결 구조체의 변위와 전단력 사이의 관계를 보여주는 특성선이다. 특성선 20b, 21b, 22b는 스폿 용접, 리벳 체결, 태핑 스크루에 의한 직접 체결 각각에 있어서의 전단력과 변위 사이이 관계를 나타내는 특성선이다.

도 14에서는, 본 발명에 따른 체결 구조체로서, 도 7에 도시된 체결 구조체(120)를 샘플로서 사용하고 있다. 체결 구조체(120)는, 제3 실시예에서 설명한 바와 같이, 도 13에 도시된 균일한 피치 및 나사산 직경을 갖는 체결 부재(13)를 제2 판형 부재(12)의 타측면(12b)측에서 선단부(14a)로부터 통형 돌기부(14)로 나사 체결한 예를 도시하고 있다. 도 14의 그래프는 이때의 박리 하중과 변위량 사이의 관계를 나타내고 있다. 특성선 19c는 본 발명에 따른 체결 구조체에 있어서의 박리 하중과 변위량 사이의 관계를 나타낸다. 각각의 특성선 20c, 21c 및 22c 는 스폿 용접, 리벳 체결, 상기와 유사한 태핑 스크루에 의한 직접 체결시의 박리 하중과 변위량 사이의 관계를 각각 나타내고 있다.

도 12의 그래프에 도시된 각각의 특성선(19a 내지 22a)의 비교로부터 명확한 바와 같이, 도 1에 도시된 체결 구조체(10)에서는, 1000 N 미만의 박리 하중에 의해 상호 체결된 판형 부재 사이에 예컨대 1 mm를 초과하는 변위가 발생한다. 다른 한편으로, 스폿 용접, 리벳 체결 또는 태핑 스크루의 직접 체결의 각각에 있어서는, 2000 N을 초과하는 박리 하중에 의해 1 mm를 초과하는 변위가 발생한다. 따라서, 체결 구조체(10)가 박리력에 대하여 충분한 강도를 발휘할 수 없는 경우가 있을 수 있다.

그러나, 도 13의 그래프의 각 특성선(19b 내지 22b)의 비교로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 체결 구조체(10)는 전단력에 대해서는 스폿 용접의 강도와 실질적으로 동일한 강도를 나타낸다.

따라서, 전단력에 대한 강도를 필요로 하는 부분에는 체결 부재(13)가 통형 돌기부(14)에 그 기부로부터 나사 체결되는 체결 구조체를 채용하는 것이 바람직하다.

다른 한편으로, 도 14의 그래프에 도시된 각 특성선(19c 내지 22c)의 비교로부터 명확한 바와 같이, 도 7에 도시된 체결 구조체(120)는 예컨대 2000 N을 초과하는 박리 하중과 관련해서는 리벳 체결 또는 태핑 스크루의 직접 체결에 의한 각 체결 기구보다 작은 변위량을 나타내고 있다. 따라서, 체결 구조체(120)는 리벳 체결 또는 태핑 스크루의 직접 체결에 비교하여 박리 하중에 대하여 높은 강도를 나타낸다.

따라서, 박리 하중에 대한 강도를 필요로 하는 부분에는 체결 부재(13)가 통형 돌기부(14)에 그 선단부로부터 나사 체결되는 체결 구조체를 채용하는 것이 바람직하다.

도 15에서, 화상 형성 장치의 예가 일반적인 복사기(23)로서 도시되어 있다. 복사기(23)는 최하부에 배치되는 뱅크 구조체(23a)와, 이 뱅크 구조체 위에 배치되는 복사 본체 구조체(23b)와, 이 복사 본체 구조체(23b) 위에 배치되어 복사 본체의 화상을 판독하는 스캐너 구조체(23c)를 포함한다.

도 16은 본 발명에 따른 체결 구조체(10 내지 140)가 복사기(23)의 뱅크 구조체(23a) 및 복사 본체 구조체(23b)의 각 프레임에 적용되는 예를 도시하고 있다. 참조 부호 T로 도시된 각 부품에서의 체결에 본 발명에 따른 체결 구조체(10 내지 140)를 적용할 수 있다.

위에서는, 통형 돌기부(14)에 관통 두께 방향으로 관통하는 슬릿(16)이 형성되어 있는 예를 도시하고 있다. 그러나, 통형 돌기부(14)의 슬릿(16) 대신에, 통형 돌기부(14)의 관통-두께 방향으로 관통하지 않는 오목한 홈을 통형 돌기부(14)의 전면 또는 이면에 형성할 수 있다. 또한, 이들 슬릿(16) 및 오목한 홈이 반드시 필요한 것은 아니다. 그러나, 체결 부재(13)를 체결하는 데 필요한 토크를 감소시키고 반경 방향 팽창량을 증가시키기 위하여, 상기 슬릿(16) 또는 오목한 홈을 통형 돌기부(14)에 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, 제2 부재(12)에 구멍(17)이 형성되고, 제1 부재(11)에 통형 돌기부(14)가 일체로 형성된다. 양 부재(11, 12)는 통형 돌기부(14)를 구멍(17) 내로 삽입하도록 조합된다. 이 조합 상태에서, 통형 돌기부(14)의 최소 내경보다 크고 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)의 직경보다 작은 나사부(13c)를 갖는 체결 부재(13)가 통형 돌기부(14)의 축선 방향으로 통형 돌기부(14)에 나사 체결된다. 체결 부재(13)를 통형 돌기부(14)에 나사 체결함으로써, 통형 돌기부는 반경 방향 외측으로 팽창하도록 반경 방향으로 팽창되며, 통형 돌기부(14)의 외주면은 제2 판형 부재(12)의 구멍(17)의 둘레벽에 압박된다. 이러한 압박에 의해서, 통형 돌기부(14)의 외주벽은 구멍(17)의 둘레벽과의 사이에 간극을 남기는 일없이 원주 방향으로 균등하게 압박되고, 구멍(17)의 둘레벽에 강하게 부착된 후에, 양 부재(11, 12)는 기본적으로 통형 돌기부(14)의 외주벽과 구멍(17)의 둘레벽 사이의 결합에 의해 체결된다.

통형 돌기부(14)를 버링 가공에 의해 제1 판형 부재(11)에 형성하는 대신에, 예컨대 제1 판형 부재(11)를 주조에 의해 형성하고, 통형 돌기부(14)를 주조 중에 제1 판형 부재(11)와 일체로 형성할 수도 있다. 또한, 제2 판형 부재(12)에 미리 구멍(17)을 형성한 판형 부재를 사용할 수 있다.

본 발명의 개시 내용은 2003년 11월 28일에 출원된 일본 특허 출원 2003-399902에 포함된 주제에 관한 것으로, 이 일본 특허는 본 명세서에 전체적으로 참고로 인용되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따르면, 기본적으로, 특별한 체결구 또는 공구를 사용하 지 않고 저렴한 나사 부재를 이용함으로 비용을 절감할 수 있고, 시간 경과에 따라 제1 부재와 제2 부재 사이의 상대 위치가 변화하지 않게 하도록 체결을 행할 수 있는 체결 방법 및 체결 구조체를 제공하는 것이 가능하다.

Claims

나사부를 갖는 체결 부재에 의해 제1 부재와 제2 부재가 상호 연결되어 있는 체결 구조체로서,

상기 제1 부재에는, 그 일면으로부터 상기 제2 부재를 향해서 상승하고 내부에 중공부를 규정하는 통형 돌기부가 형성되고,

상기 제2 부재에는 상기 통형 돌기부가 삽입되는 구멍이 형성되고,

상기 체결 부재의 나사부는 상기 통형 돌기부의 중공부의 최소 내경보다 크고 제2 부재의 구멍 직경보다 작은 외경을 갖고,

상기 나사부는 상기 제2 부재의 구멍 내로 삽입된 상기 통형 돌기부의 상기 중공부에 나사 체결되고,

상기 나사부의 나사 체결에 의해 상기 통형 돌기부가 반경 방향 외측으로 팽창하여 통형 돌기부에 반경 방향으로 팽창된 부분이 형성되고,

상기 제1 부재와 제2 부재는 상기 반경 방향으로 팽창된 부분의 외주면이 제2 부재의 구멍의 둘레벽과 접촉한 상태로 상호 체결되는 것인 체결 구조체.
제1항에 있어서, 상기 통형 돌기부에 의해 규정되는 상기 중공부는 상기 제1 부재를 그것의 관통-두께 방향으로 관통하는 양단 개방의 중공부인 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 통형 돌기부의 선단으로부터 그것의 기단을 향해서 하나 이상의 슬릿이 형성되어 있는 것인 체결 구조체.
제3항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 통형 돌기부의 기단으로부터 상기 제1 부재의 상기 일면으로 연장되는 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1 부재의 반경 방향으로 팽창된 부분은 상기 제2 부재의 구멍의 둘레벽과의 사이에 간극을 남기지 않으면서 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 대해 압박되는 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 제1 부재의 상기 통형 돌기부의 기단부에는, 상기 체결 부재를 나사 체결하는 데 필요한 토크의 증대를 제어하기 위한 리세스부가 형성되어 있는 것인 체결 구조체.
제6항에 있어서, 상기 리세스부는 상기 통형 돌기부의 내경이 반경 방향으로 증가한 부분에 의해 형성되는 것인 체결 구조체.
제7항에 있어서, 상기 반경 방향으로 증가한 부분은 상기 통형 돌기부의 축선 방향으로 균일한 보어 직경을 갖는 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 통형 돌기부의 선단은 상기 제2 부재의 상기 구멍에 위치되어 있고, 상기 제1 부재의 상기 일면에 마주하는 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면으로부터 돌출하지 않는 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 통형 돌기부의 선단은, 상기 제1 부재의 일면에 마주하는 상기 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출하는 부분의 외경은 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 큰 것인 체결 구조체.
제2항에 있어서, 상기 체결 부재는 상기 나사부의 일단에 플랜지부를 포함하며, 상기 나사부는, 이 플랜지부가 상기 제1 부재의 상기 일면에 마주하는 상기 제2 부재의 일면의 반대측에 위치하는 제2 부재의 타측면에 위치하도록 상기 통형 돌기부의 선단으로부터 통형 돌기부에 나사 체결되어, 상기 제2 부재는 상기 체결 부재의 플랜지부와 상기 제1 부재의 상기 일면의 사이에 끼워지는 것인 체결 구조체.
제11항에 있어서, 상기 통형 돌기부의 선단은 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출 부분의 외경은 상기 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 크며, 상기 돌출 부분은 상기 플랜지부와 상기 제2 부재의 상기 타측면의 사이에 끼워지는 것인 체결 구조체.
제11항에 있어서, 상기 통형 돌기부의 상기 선단은 상기 제2 부재의 상기 타측면으로부터 제2 부재의 외측으로 돌출하고, 이 돌출 부분의 외경은 상기 제2 부재의 구멍의 보어 직경보다 크며, 상기 플랜지부에는 상기 통형 돌기부의 상기 돌출 부분을 수용하는 오목부가 형성되어 있는 것인 체결 구조체.
제13항에 있어서, 상기 플랜지부의 상기 오목부와 플랜지부가 접촉하는 상기 제2 부재의 타측면에 의해 폐쇄 공간이 형성되는 것인 체결 구조체.
제2항에 따른 체결 구조체에 이용되는 체결 부재로서,

상기 나사부는 두 종류 이상의 나사산 형상으로 형성되는 것인 체결 부재.
제15항에 있어서, 상기 나사산 형상 중 하나의 형상을 갖는 부분은 주로 상기 통형 돌기부를 태핑하는 작용을 하고, 나사산 형상 중 다른 형상을 갖는 부분은 주로 상기 통형 돌기부를 반경 방향 외측으로 변형시키는 작용을 하는 것인 체결 부재.
제15항에 있어서, 상기 나사산 형상 중 하나는 불완전 나사산 형상인 것인 체결 부재.
제15항에 있어서, 상기 체결 부재는 상기 나사부의 일단에 플랜지부를 포함 하고, 상기 나사부의 상기 플랜지부에 근접하는 부분에서의 나사의 외경은 상기 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사의 외경보다 큰 것인 체결 부재.
제15항에 있어서, 상기 나사부의 플랜지부에 근접하는 부분에서의 나사 피치와 상기 플랜지부로부터 멀리 떨어진 부분에서의 나사 피치는 상호 위상 지연(phase lag)을 갖는 것인 체결 부재.
제1 부재와 제2 부재를 상호 체결하는 체결 방법으로서,

상기 제2 부재에 구멍을 형성하는 단계와,

상기 제1 부재에 통형 돌기부를 형성하는 단계와,

상기 통형 돌기부를 상기 구멍에 삽입하는 단계와,

상기 통형 돌기부의 최소 내경보다 크고 상기 제2 부재의 구멍 직경보다 작은 나사부가 있는 체결 부재를 통형 돌기부의 삽입 상태에서 통형 돌기부의 축선 방향으로 통형 돌기부에 나사 체결하는 단계와,

상기 체결 부재를 통형 돌기부에 나사 체결하여 통형 돌기부를 반경 방향 외측으로 팽창시킴으로써 상기 통형 돌기부의 외주면을 상기 제2 부재의 구멍의 둘레벽에 압박하는 단계

를 포함하는 체결 방법.
제20항에 있어서, 상기 통형 돌기부는 버링 가공에 의해 형성되는 것인 체결 방법.
제1항에 따른 체결 구조체를 체결 개소에 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 따른 체결 부재를 체결 개소에 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.