KR20130057463A - 체결 요소 - Google Patents

Abstract

체결 요소는 비천공된 피공작물 안으로 박히기 위한 것이며, 브라인드 레벳 또는 스크류 형태일 수도 있다. 피공작물의 안으로 박히도록 의도된 전방 영역에서, 체결 요소는, 원통형 방식으로 형성되고, 종축에 대해서 경사지게 연장되는 전방 단부면을 갖는 펀칭부를 포함한다. 펀칭부는 체결 요소의 몸체보다 그 직경이 작을 수도 있고, 또는 같은 직경을 가질 수도 있다. 펀칭부의 외 측면과 단부면 사이의 구간은 펀칭 날을 형성한다. 단부면의 경사진 프로파일에 의해서, 상기 펀칭 날은, 체결 요소가 안으로 박힐 때, 펀칭 날이 먼저 일 지점 또는 두 지점에서 금속 시트를 타격하고, 금속 시트 내 개구가 원주 둘레로 이동하는 점에서의 금속 시트를 전단함으로써 확대되도록 구성된다.

Description

체결 요소{FASTENING ELEMENT}

본 발명은, 급속 기동으로 비천공된 (non-perforated) 하층 표면 (underlying surface) 안으로 박히는 체결 요소에 관한 것이다.

발사 장치 (firing device) 의 도움으로 비천공된 피공작물 (workpiece) 안으로 박히는 건 리벳 (gun rivet) 은 이미 공지되어 있다. 피공작물과 대향하는 건 리벳의 단부에, 건 리벳의 리벳 맨드릴 (mandrel) 은 피라미드 형상으로 형성될 수 있는 팁 (tip) 을 가지고 있다 (EP 1085952). 건 리벳에 있어서 일반적인, 이러한 팁은 비천공된 피공작물 안으로의 관통을 더욱 용이하게 한다.

그러나, 어떠한 적용에 있어서, 그러한 팁에 의해서 체결 지점의 영역에 유발된 피공작물의 변형은 부적절한 결과로 이어진다는 것이 발견되었다.

본 발명은 비천공된 피공작물 안으로 박기에 적절한 체결 요소를 만드는 목적에 기초하며, 상기 체결 요소는 간결한 구조를 갖고 이 체결 요소에 의해서 초래된 체결 영역에서의 피공작물의 변형을 감소시킨다.

이 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 청구항 1 에 기재된 특징을 갖는 체결 요소를 제안한다. 본 발명의 개량 물 (developments) 은 종속항의 주제이다.

따라서, 피공작물과 대향하는 그 전방 단부 영역에서, 체결 요소는 팁을 갖지 않고, 대신에 포위 원주 날 (encircling circumferential edge) 에 의해서 경계 지워진 단부면 (end face) 을 갖는 펀칭부 (punching section) 를 갖는다. 이 단부면 및 따라서 이를 경계 짓는 원주 날 또한 종 방향 축에 횡 방향으로 연장되는 평면 내에 위치하지 않는다. 이것은, 먼저 일 지점 (point) 또는 팁 (tip) 에서 피공작물을 타격하여, 거기서 피공작물의 개구 (opening) 가 시작되도록 하는 단부면의 원주 날로 이어진다. 상기 팁에서 시작하여, 원주 날은 절단 날의 형태로 원주 방향으로 연장되고, 복수의 팁인 경우, 이것은 적어도 하나의 절단 날에 대한 경우이다. 펀칭부의 추가적 관통 시에, 펀칭 날 (들) 의 모든 지점이 점진적으로 피공작물과 접촉하여, 전단가공 (shearing) 과 같은 방식으로, 개구가 점진적으로 만들어지도록 한다. 결과적으로, 피공작물은 개구 영역에서 덜 심하게 변형되고 또한 체결 요소의 과도한 브레이킹 (braking) 이 없다. 또한, 피공작물 일 부분의 전단가공 때문에, 깨끗한 주변부를 갖는 구멍이 만들어진다. 이러한 깨끗한 주변부는, 팁에 의해서 만들어지는 구멍의 경우에 발생할 수 있는 것과 같은, 찢김 (tear) 경향이 없다.

특히, 원주 날이 체결 요소의 종 방향 축에 (거의) 평행하게 연장되는 적어도 일 부분을 갖는다는 점이 제공될 수도 있다.

심지어 악조건 하에서도 이러한 깨끗한 구멍이 펀칭될 수 있도록 하기 위해서, 본 발명에 따르면, 상기 체결 요소의 전방 펀칭부가 원통형, 특히 원형의 원통형 외형을 갖도록 개량되어 제공될 수도 있다.

본 발명의 다른 개량 물에서, 적어도 하나의 펀칭 날 (punching edge) 이 체결 요소의 단부면과 체결 요소의 원통형 외형 사이의 구획 라인 (section line) 에 의해서, 바람직하게는 펀칭부의 원통형 외형에 의해서 형성되는 것이 제공될 수도 있다.

본 발명의 다른 개량 물에서, 펀칭부가 체결 요소의 실제 몸체보다 더 적은 단면를 갖는 것이 제공될 수도 있다. 체결 요소의 단면에 대응하는 것보다 더 작은 단면을 갖는 구멍의 형성은 체결의 형상 (configuration) 에 있어서 좋은 결과로 이어지고 또한 이러한 체결 요소를 박아 넣기 (driving in) 위한 작업 또는 힘이 아주 커지지 않음을 의미한다는 점이 밝혀졌다.

이를 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 대 단면과 소 단면 사이에서 전이를 이루는 전이부가 전방 펀칭부와 체결 요소 몸체 사이에 마련되고 형성되는 것이 제공될 수도 있다.

이 전이부는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 전이부는 원뿔형 방식으로, 즉 직선으로 연장되는 측면 라인을 갖도록, 연장될 수 있다.

전이부는 탄두 (ballistic) 방식으로, 즉 볼록하게 만곡된 측면 라인으로 연장되는 것이 본 발명에 의해서 마찬가지로 가능하고 제안된다.

본 발명에 의해서 제안된 또 다른 가능 물은 전이부가 오목하게 만곡된 측면 라인을 갖는 것이다.

특히, 전이부의 측면 라인이 다른 형상, 즉 탄두, 원뿔형 및 오목부를 갖는 부분으로 구성되는 것이 또한 제공될 수도 있다.

단부면의 경사진 프로파일 (profile) 은 점진적으로 또는 다른 시점에 피공작물을 타격하여 전단가공 작업을 실행하는 펀칭 날로 이어지도록 의도된다는 것이 이미 설명되었다. 이것은, 펀칭 날을 피공작물에 좀더 점진적으로 놓이게 하기 위하여 이용되는 단부면의 보다 복잡한 형상에 의해서 또한 달성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 개량 물에서, 선단 지점 (leading point) 에서 시작하는 펀칭 날이 체결 요소의 헤드에 점진적으로 접근하는 라인 (line) 을 따라서 연장되고 체결 요소의 원주 둘레로 이어지는 것이 제공될 수도 있다. 특히, 이 라인은 체결 요소 둘레로 완전 일 회전 (turn) 을 따를 수 있다. 예를 들어 이 라인은 나선형 라인일 수도 있다. 다음으로, 펀칭 공정이 원주 둘레를 움직이는 지점을 따른 전단 공정으로서 실시된다. 펀칭 날은 단부도에서 실제로 폐쇄되나, 측면도에서는 아니다.

두 개의 팁 또는 선단 지점으로부터 시작하는 펀칭 날이, 각각의 경우에, 체결 요소의 헤드에 점진적으로 접근하는 라인을 따라서 연장되고, 체결 요소의 원주 둘레를 부분적으로, 바람직하게 각각의 경우에, 반 회전을 따라, 이어진다.

본 발명의 또 다른 개량 물에서, 단부면이 외측 부분과 내측 돌출부를 갖는 계단식으로 형성되고, 단부면의 외측 부분과 내측 돌출부가 펀칭 날에 의해서 각각 경계 지워져 있다.

전용 펀칭 날을 갖는 단부면 내의 내측 돌출부 구성은, 피공작물의 체결 공정의 사작이 만들어질 구멍의 중심에 더 가까운 곳에서, 또는 체결 요소의 축에 더 가까운 곳에서 진행된다는 장점이 있다. 이는, 체결 요소가 피공작물의 표면에 수직으로 매우 정확하게 배향되면 유리할 수 있다. 따라서, 리벳을 박아 넣을 때 경사지는 경향이 적다.

특히, 돌출부의 펀칭 날이 단부면의 외측 부분의 펀칭 날에 병합되는 것이 개량 물에서 제공될 수도 있다.

펀칭 날이, 단부 도에 도시된 바와 같이, 폐쇄된 라인, 바람직하게 원형 라인을 따라서 연장된다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 절단 날이 체결 요소의 단부면의 원주의 적어도 절반을 따라서 연장되는 것이 제공될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 절단 날이 연결될 피공작물의 두께에 적어도 대응하는 축 방향 높이를 갖는 방식으로 체결 요소를 피공작물에 매치 (match) 시키는 것이 바람직하게 제공될 수도 있다.

체결 요소는, 예를 들어 건 리벳 형태일 수 있다. 그러나, 또한 체결 요소는, 림 홀 (rim hole) 의 방식으로 피공작물에 개구가 형성될 때까지 피공작물 안으로 발사될 수 있는 스크류 (screw) 의 형태일 수도 있어, 스크류의 나사선을 상기 개구 안으로 나사결합하여 거기에 짝이되는 나사선을 형성하는 것이 가능하다.

또한, 체결 요소가, 나사선을 형성하지 않으나 더 확고한 고정에 기여할 수 있는 포위 홈 (encircling groove) 을 갖는 것도 가능하다.

본 발명의 또 다른 특징, 상세한 점 및 장점은, 그 단어들이 참조에 의해서 상세한 설명의 내용에 포함되는 특허청구범위 및 요약서에 의해서, 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 기재로부터, 그리고 도면에 의해서 명확해 질 것이다.

도 1 은 중공 리벳 형태의 체결 요소의 측면도,
도 2 는 브렉스템 (breakstem) 리벳 형태의 체결 요소의 측면도,
도 3 은 펀치 스쿠류 (punch screw) 형태의 체결 요소의 측면도,
도 4 는 나선형 라인을 따르는 원주 날을 갖는 펀칭부의 측면도,
도 5 는 90 도 이동된 방향으로부터의 도 4의 실시예의 측면도,
도 6 은 도 4 및 도 5 에 따른 실시예의 사시도,
도 7 은 원주 날의 두 구역을 갖는 펀칭부의 측면도,
도 8 은 90 도 이동된 방향으로부터의 도 7 의 실시예의 측면도,
도 9 는 또 다른 방향으로부터의 도 7 및 도 8 의 실시예의 측면도,
도 10 은 포위 펀칭 날을 갖는 펀칭부의 도,
도 11 은 180 도 이동된 방향으로부터의 도 10 에 따른 실시예의 측면도,
도 12 는 도 10 및 도 11 의 실시예의 사시도,
도 13 은 도 10 에 대응하는 원주 날의 형성물을 구비하고 전이 영역이 없는 체결 요소의 전방 단부,
도 14 는 계단식으로 형성된 단부면을 구비하는 체결 요소,
도 15 는 90 도 이동된 방향으로부터의 도 14 에 따른 실시예의 측면도,
도 16 은 도 14 및 도 15 의 체결 요소의 사시도,
도 17 은 도 16 에 대응하여 단부면의 형성물을 구비하는 펀칭부를 도시한다.

도 1은, 본 발명에 의해서 제안된 체결 요소의 일례로서, 그 일 단부에 헤드 (2) 가 형성된 몸체 (1) 를 갖는 중공 리벳을 도시한다. 헤드 (2) 는 체결 요소의 원통형 몸체 (1) 를 넘어 반경 방향으로 돌출한다. 이것의 하측은, 체결 상태에서 피공작물의 최상 측 (top side) 과 접촉하는 접촉 숄더 (3) 를 형성한다. 피공작물에 할당된 그 전방 단부 (4) 의 영역에서, 체결 요소는 단부면 (5) 을 가지며, 단부면 (5) 은 여기서 단지 언급만 된다.

본 발명이 이용될 수 있는 체결 요소 형태의 제 2 예가 도 2 에 도시된다. 이것은 브렉스템 (breakstem) 리벳이고, 그 몸체 (1) 는 도 1 의 체결 요소의 몸체 (1) 와 정확히 똑같게 보인다. 브렉스템 리벳의 몸체 (1) 에, 리벳 맨드릴 (6) 이 위치되고, 이 리벳 맨드릴은 당겨져서 폐쇄 헤드를 형성한다.

본 발명이 실현될 수 있는 체결 요소의 제 3 예가 도 3 에 도시된다. 이것은 체결 요소 몸체 (7) 를 갖는 펀치 스크류 (punch screw) 이고, 그 일 단부에는 스크류 헤드 (8) 가 배치된다. 스크류 헤드의 하측은, 앞서의 체결 요소에서와 같이, 접촉 숄더 (3) 를 형성한다.

전방 단부 영역, 즉 스크류 헤드 (8) 로부터 먼 측의 체결 요소의 단부에, 경사지게 연장되는 단부면 (5) 에 의해서 경계 지워진 펀칭부 (9) 가 형성된다. 체결 요소의 원통형 몸체 (7) 와 마찬가지의 원통형 펀칭부 (9) 사이에, 도시된 예에서 오목하게 만곡된 측면 라인을 갖는 전이부 (10) 가 형성된다.

이어서, 도 4 내지 도 6 은, 펀칭 날 (41) 이 폐쇄된 경로를 따라 연장되지 않은 실시예를 도시한다. 일 지점 또는 팁 (22) 으로부터 시작해서 절단 날 (41) 은 나선형 라인 (line) 을 따라 원통형 펀칭부 둘레에 연장되고, 또한 시작된 지점이지만 축 방향으로 이동된 원주 방향에서 같은 지점에서 끝난다. 이와 같은 방식으로, 펀칭부 (9) 의 전방 단부는, 종 방향 중앙 평면에 놓인 측면 (side face) (23) 을 갖는다. 이러한 실시예의 장점은, 펀칭 가공 동안에, 원주를 따라서 일 방향으로 계속되는 일 지점에서 펀칭 스팟 (punching spot) 이 전단된다. 측면 (23) 의 전방 날은 또한 절단 날이다.

도 7 내지 도 9 의 실시예는, 실제로, 절단 또는 전단이 이제 원주 상의 두 지점에서 실시되기 때문에, 도 4 내지 도 6 에 따른 실시예에서와 같은 전단 타입을 이중 (doubling) 으로 포함한다. 펀칭 날 (41) 이 두 지점 또는 팁 (22) 으로부터 원주의 반을 걸쳐 각각 두 선단 지점 (leading points) 으로부터 축 방향 거리를 증가시키면서 연장된다. 펀칭 스팟은 원주를 따라 두 지점 이곳에서 전단된다. 상기 두 지점은 펀칭부의 원주 둘레를 같은 방향으로 이동한다.

다음으로 도 10 내지 도 12 는 펀칭 날 (41) 이 원주를 따라서 선단부 (leading end) (22) 로부터 증가하는 거리를 갖는 실시예를 도시한다. 이어서, 이 프로파일 (profile) 의 단부는 종 방향 축에 평행하게 연장되지 않는 플랭크 (flank) (32) 를 거쳐서 팁 (22) 에 연결된다.

도 13 은 펀칭 날 (41) 의 이러한 프로파일이 전이부가 없는 체결 요소에서도 가능한 점을 도시한다.

도 14 내지 도 16 은 이제 또 다른 실시예를 도시하며, 이 실시예에서 단부면 (25) 은 계단식으로 형성된다. 단부면은 외측 부분 (25a) 을 포함하고, 이 외측 부분의 내부에는, 일부에 단부면 (end face) (35) 을 갖는 돌출부 (26) 가 배치된다. 돌출부 (26) 의 단부면 (35) 은 종 방향 축에 대해서 경사지게 연장되고 펀칭 날 (41) 에 의해서 경계 지워진다. 그 후 펀칭 날 (41) 이 단부면의 외측 부분 (25a) 의 펀칭 날 (41a) 에 병합한다. 이 펀칭 날 (41a) 이 도 4 내지 도 6 에 따른 실시예의 방식으로, 즉 체결 요소의 헤드 (2) 로부터 점진적으로 감소하는 거리를 갖는 라인을 따라서 연장된다. 예를 들어, 상기 펀칭 날은 나선형 라인 상에서, 구체적으로 정확하게 일 회전에 걸쳐 연장될 수 있다. 앞서 설명된 실시예는 펀칭 공정이 체결 요소의 중심 축에 더 가까운 곳에서 시작된다는 장점을 갖는다.

다른 실시예에서와 마찬가지로, 체결 요소의 전방 단부의 구성은, 직경이 감소된 펀칭부 (9) 를 갖는 체결 요소의 경우와 직경이 감소되지 않은 펀칭부를 갖는 체결 요소의 경우에도 실현될 수 있다. 이것은 도 17 에 의해서 나타난다.

체결 요소는 급속 기동으로 비천공된 하측 표면, 예를 들어 서로 포개진 두 장의 금속 시트 안으로 박힐 수 있고, 따라서 절단 날이 펀칭 공정에 이용된다.

Claims (14)

1. 드라이브-인 (driving in) 용 체결 요소로서,
   하측에 접촉 숄더 (3) 를 갖는 헤드 (2, 8) 를 갖는 체결 요소 몸체 (1, 7); 및
   상기 체결 요소의 전방 단부를 형성하고, 원주 날 (41) 에 의해서 경계 지워진 단부면 (5, 15, 25, 35) 을 갖는 펀칭부 (9) 로서, 상기 단부면은 종 방향 축에 수직하게 연장되는 횡 평면 내에 위치하지 않는, 상기 펀칭부 (9) 를 포함하고,
   상기 원주 날 (41) 이 적어도 일 부분에서 펀칭 날 (punching edge) 로서 형성되고,
   절단 날 (cutting edge) 의 팁 (tip) 으로부터 시작하는 상기 절단 날 중 적어도 하나에 대해서, 절단이 일 방향으로만 실시되는, 체결 요소.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 펀칭부 (9) 는 원통형, 특히 원형의 원통형 외형을 갖는, 체결 요소.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 펀칭 날 (41) 이 상기 단부면 (5, 15, 25, 35) 과 상기 체결 요소의 원통형 외형, 바람직하게 상기 펀칭부 (9) 의 원통형 외형 사이의 구획 라인 (section line) 에 의해서 형성된, 체결 요소.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전방 펀칭부 (9) 와 상기 체결 요소 몸체 (1, 7) 의 사이에 배치되고 형성된 전이부 (10) 를 포함하고,
   상기 펀칭부 (9) 의 단면은 상기 체결 요소 몸체 (1, 7) 의 단면보다 작은, 체결 요소.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전이부 (10) 는 적어도 부분적으로 원뿔형 또는 오목한 방식으로 연장되는, 체결 요소.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 전이부 (10) 는 적어도 부분적으로 탄도 (ballistic) 방식으로 형성된, 체결 요소.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   선단 지점 (leading point) (22) 으로부터 시작하는 상기 절단 날 (41) 이 체결 요소의 헤드 (2, 8) 에 점진적으로 접근하는 라인 (line) 을 따라 연장되고 체결 요소의 원주 둘레로, 바람직하게는 일 회전 (complete turn) 을 따라 이어지는, 체결 요소.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 개의 선단 지점 (22) 으로부터 시작하는 상기 절단 날 (41) 이 각각의 경우에 상기 체결 요소의 헤드 (2, 8) 에 점진적으로 접근하는 라인을 따라 연장되고 상기 체결 요소의 원주 둘레로 부분적으로, 바람직하게 각각의 경우에 반 회전을 따라 이어지는, 체결 요소.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단부면 (25) 은 외측 부분 (25a) 및 내측 돌출부 (26) 를 구비하는 계단식으로 형성되고, 상기 외측 부분 및 내측 돌출부는 모두 이들을 경계 짓는 절단 날 (41) 에 의해서 둘러싸인, 체결 요소.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출부 (26) 의 원주 날 (41) 이 상기 단부면의 외측 부분 (25a) 의 원주 날 (41) 에 병합되는, 체결 요소.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단부도 (end view) 에서 보았을 때, 원주 날 (41) 이 폐쇄된 원형 라인을 따라 연장되는, 체결 요소.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 절단 날 (41) 이 상기 단부면 (5) 원주의 적어도 반을 따라 연장되는, 체결 요소.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 절단 날 (41) 이 연결될 피공작물의 높이에 적어도 대응하는 축 방향 높이를 갖는, 체결 요소.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체결 요소 몸체는 스크류 (screw) 또는 리벳 몸체의 형태인, 체결 요소.

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