KR20160089452A

KR20160089452A - 스웨이징 가공된 칼라 및 스웨이징 가공된 너트

Info

Publication number: KR20160089452A
Application number: KR1020167016627A
Authority: KR
Inventors: 칸지 사코다
Original assignee: 뉴프리 엘엘씨
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-07-27
Also published as: EP3073131A4; WO2015075963A1; EP3073131A1; US20160258470A1; CN105745458A; JP2017187047A

Abstract

팁 부분에서 박벽 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 일정한 축 방향 대칭 형상으로 좌굴되는 스웨이징 가공된 칼라 및 너트. 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는, 후벽 부분(12), 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분(14) 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브의 후벽 부분에 형성되고 상기 슬리브보다 더 큰 직경을 가진 플랜지를 포함한다. 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고, 상기 슬리브가 수지 부분(30)의 장착 구멍(33)내에 삽입되고 다음에 상기 박벽 부분이 좌굴되어 좌굴 부분(14a)을 형성하며, 상기 수지 부분(30)은 상기 플랜지 및 좌굴 부분사이에 삽입되어 부착된다. 상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)가 주어질 때 하기 식들이 충족된다.

Description

스웨이징 가공된 칼라 및 스웨이징 가공된 너트{SWAGED COLLAR AND SWAGED NUT}

본 발명은 수지 부분에 부착하기 위한 금속 스웨이징 가공된 칼라(swaged collar) 및 스웨이징 가공된 너트(nut)에 관한 것이다. 특히, 수지 부분에 대한 변형 또는 손상을 방지하기 위해 금속의 스웨이징 가공된 칼라와 너트의 팁(tip) 부분들이 수지 부분에 부착될 때 좌굴(buckle)될 때 좌굴 후에 상기 너트 및 칼라의 내경부가 가지는 형상이 일정하게 유지되고 상기 칼라와 너트의 내경 및 외경이 중심축들의 기울어짐 없이 동심구조로 유지되는 금속의 스웨이징 가공된 칼라와 너트에 관한 것이다.

일반적으로, 수지 부분이 볼트 등과 부착되는 부재에 고정될 때 상기 수지 부분은 크랙킹과 같은 변형 또는 손상의 위험이 존재한다. 상기 수지 부분에 대한 손상 또는 변형을 방지하기 위해, 금속 칼라는 수지 부분의 고정을 위한 관통 구멍내에 설치되고, 상기 수지 부분은 상기 금속 칼라를 통해 볼트 등에 의해 부착되어야 할 부재에 고정된다.

금속 칼라를 부착하기 위한 방법은, 상기 수지 부분이 몰딩될 때 상기 금속 칼라가 인서트 몰딩(insert moulding)에 의해 일체로 몰딩되는 방법 및, 상기 수지 부분이 몰딩된 후에 상기 금속 칼라가 부착되는 방법을 포함한다.

상기 금속 칼라가 단일 부분으로 몰딩되는 제1 방법을 위해, 복잡한 다이 및 압출 몰딩 기계가 요구된다.

상기 수지 부분이 몰딩된 후에 상기 금속 칼라가 부착되는 제2 방법에서, 상기 금속 칼라가 상기 수지 부분으로부터 떨어져 나가는 것을 방지하기 위해 상기 금속 칼라는 수지 부분의 관통 구멍내부로 삽입된 후에 자주 변형된다. 일반적으로, 프레스를 이용하여 상기 금속 칼라가 축 방향으로 가압되어 팁 부분을 좌굴 및 스웨이징 가공하거나, 상기 금속 칼라가 핸드 고정식 공구를 이용하여 스웨이징 가공하여 금속 칼라가 부착된다. 본 명세서에서, 축 방향으로 가압되고 상기 팁 부분을 이렇게 하여 좌굴시켜서 수지 부분 등에 부착되는 금속 칼라가 "스웨이징 가공된 칼라"라고 설명된다.

스웨이징 가공된 칼라를 수지 부분에 부착시키기 위해 프레스를 이용하여 상기 스웨이징 가공된 칼라를 변형시키기 위한 방법은 대형 프레스를 요구한다. 스웨이징 가공된 칼라를 변형시키고 공구를 이용하여 스웨이징 가공된 칼라를 수지 부분에 부착시키기 위한 방법에 의해 상기 스웨이징 가공된 칼라는 변형되고 상대적으로 간단하게 수지 부분에 부착될 수 있다.

그러나, 프레스를 이용하여 스웨이징 가공된 칼라를 부착시키기 위한 방법 및 공구를 이용하여 스웨이징 가공된 칼라를 부착시키기 위한 방법에 있어서, 상기 스웨이징 가공된 칼라는 좌굴되고 부착되며 따라서 스웨이징 가공된 칼라가 부착될 때 한 방향으로 기울어지는 것과 같은 비정상적인 좌굴이 쉽게 발생될 수 있다. 또한, 다수의 스웨이징 가공된 칼라들이 좌굴된 후에 형상 변화가 발생하는 경향을 가져서 일정한 형상을 구하기 어렵다. 그러므로, 상기 스웨이징 가공된 칼라가 좌굴되고 부착된 후에 내측 형상이 원 형상을 가지지 못하고 내경의 중심축이 외경의 중심축과 오프셋 배열되는 문제점이 발생된다. 내경 부분이 원 형상을 가지지 못하고 내경 및 외경의 중심축들이 좌굴된 후에 오프셋 배열될 때 볼트는 삽입될 수 없고 부착되어야 하는 부재는 더이상 부착될 수 없게 된다.

암나사가 수지 부분속에 일체로 몰딩되는 너트는 인서트 나사라고 알려져 있다. 인서트 나사들은 인서트 몰딩되며 복잡한 몰드 및 인젝션 몰딩 기계를 요구한다. 너트를 수지 부분에 부착하기 위해 너트는 인서트 몰딩되고, 암나사가 형성된너트가 수지 부분내에서 장착 구멍속에 삽입될 수 있고, 상기 너트의 팁 부분은 좌굴되고 부착을 위해 상기 수지 부분에 스웨이징 가공된다.

팁 부분에서 이렇게 좌굴되고 수지 부분 등에 부착되는 너트들이 "스웨이징 가공된 너트"라고 언급된다.

스웨이징 가공된 칼라와 같이 스웨이징 가공된 너트를 이용하면, 좌굴되고 수지 부분에 부착된 후에 일정한 형상을 유지하는 것이 어렵다. 그러므로, 스웨이징 가공된 칼라에서와 같은 문제가 발생되고, 즉 너트의 팁 부분이 가지는 형상은 원 형상을 가지지 못하고 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열된다.

특허 문헌 1은 금속 칼라를 이용하는 금속 칼라 및 고정 구조체를 공개한다. 상기 금속 칼라는 기저 부분에서 평평한 부분 및 원통형 부분을 가진다. 카운터 보어(counterbore) 부분이 상기 수지 부분의 관통 구멍의 상측 변부에 배열되고, 오목한 부분이 상기 수지 부분의 관통 구멍의 바닥 변부에 배열되며, 이것은 플랜지 부분이 들어가는 위치이다. 상기 관통 구멍속으로 삽입한 후에 상기 금속 칼라의 팁부분을 가압하면 상기 카운터 보어 부분 내측에서 "V" 형상에 대하여 좌굴 변형이 발생된다. 부착되어야 하는 부재의 암나사에 대해 와셔를 통해 볼트가 고정되면, 다음에 금속 칼라가 고정되는 수지 부분이 상기 부재에 부착된다. 특허 문헌 1에 의하면, 상기 금속 칼라는 상기 수지 부분내에서 관통 구멍으로부터 떨어져 나가는 것이 방지될 수 있고, 상기 금속 칼라의 좌굴 부분이 가지는 탄성 복원력에 의해 상기 고정 부재의 구속(locking)이 형성될 수 있다.

상기 특허 문헌 1의 금속 칼라는, 금속 칼라의 팁 부분이 프레스 등을 이용하여 "V" 형상으로 구부러지고 계속해서 볼트를 이용하여 상기 부재를 추가로 가압하여 탄성 상태로 고정되는 금속 칼라이다. 상기 금속 칼라는, 상기 팁 부분을 수지 부분에 단단히 스웨이징 가공하는 금속 칼라가 아니다.

상기 특허 문헌 1의 금속 칼라에서, 상기 팁 부분은 수지 부분에 뻣뻣하게(stiffly) 스웨이징 가공되지 않는다. 그러나 상기 금속 칼라가 좌굴된 후에 형상이 일정하지 않게 되는 문제점을 가진다.

특허 문헌 2는 프레스를 이용하지 않고 수지 부분에 간단하고 신속하게 부착될 수 있는 금속 칼라에 관한 것이다. 상기 특허 문헌 2는, 숫 나사의 스크류 맨드릴(male threaded screw mandrel)을 가진 고정 공구 및 상기 숫 나사와 결합하는 암나사를 가진 지그(jig)를 이용하여 슬리브의 단부를 변형하고 좌굴시켜서 슬리브 및 상기 슬리브의 한쪽 단부에 형성된 플랜지를 가진 금속 칼라를 수지 부분에 부착시키기 위한 방법을 공개한다. 상기 특허 문헌 2에서 금속 칼라의 팁 부분은 프레스를 이용하지 않고 핸드 고정식 고정 공구를 이용하여 좌굴되고 수지 부분에 부착될 수 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 2의 금속 칼라는 수지 부분에 좌굴되고 부착되어, 상기 금속 칼라를 좌굴시키고 부착시킨 후에 형상이 일정하지 않게 되는 것을 고려할 때 상기 문제점을 발생시킨다.

그러므로, 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 양호하게 반복가능하고 축 방향 대칭을 이루며 좌굴되어 일정한 형상을 가질 수 있는 스웨이징 가공된 칼라가 연구되어 왔다. 즉, 원형 팁 부분을 가지고 스웨이징 가공된 칼라내에서 좌굴된 부분의 내경 부분이 원형부이고 상기 내경 및 외경사이에 중심축들이 오프셋 배열되지 않는 스웨이징 가공된 칼라가 연구되어 왔다. 팁 부분이 타원형상을 가지고 스웨이징 가공된 칼라를 위해, 좌굴된 부분의 내부가 초기 타원과 유사한 형상을 가지는 스웨이징 가공된 칼라가 연구되어 왔다.

또한, 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 좌굴은 양호한 반복가능성을 가지며 축 방향으로 대칭을 이루며 형성되어 일정한 형상을 가지는 스웨이징 가공된 너트가 연구되어 왔다.

종래기술 문헌

특허 문헌

특허 문헌 1: 미심사 일본 특허 공개 공보 제 H11- 101218호

특허 문헌 2: 미심사 일본 특허 공개 공보 제 2003-1050호.

비특허 문헌

비특허 문헌: S.P. Timoshenko 및 J.M. Gere, 탄성 안정성 이론, 맥그로우힐, 1961

그러므로, 본 발명의 목적은, 상기 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 좌굴이 축 대칭을 이루며 양호한 반복가능성을 가지며 발생되어 일정한 형상을 형성하는 스웨이징 가공된 칼라를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 좌굴이 축 대칭을 이루며 양호한 반복가능성을 가지며 발생되어 일정한 형상을 형성하는 스웨이징 가공된 너트를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 스웨이징 가공된 칼라는 중공 실린더에 관한 이론적인 파괴 해석으로부터 구해진 결과를 이용하여 좌굴되고, 따라서 박벽 부분들의 두께 및 외경에 대한 길이를 정의하여, 축 방향 대칭을 이루며 직경 확대가 "V"자 형상으로 형성될 수 있어서, 상기 박벽 부분의 축 방향 중간 섹션은 최대 직경을 가지고 좌굴은 단순 형상으로 발생된다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 특징에 의하면, 스웨이징 가공된 칼라로서, 후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 원통형 슬리브를 포함하고,

상기 슬리브의 후벽 부분에 형성되고 상기 슬리브보다 더 큰 직경을 가진 플랜지를 포함하며,

원통형 단면을 가진 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고,

상기 슬리브가 수지 부분내부의 장착 구멍내에 삽입될 때 상기 박벽 부분이 좌굴되어 좌굴 부분을 형성하며, 상기 수지 부분은 상기 플랜지 및 좌굴 부분사이에 삽입되어 부착되고,

상기 후벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,

r= (D- t)/2

1.2< m < 1.8

상기 식이 충족된다.

상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)가 상기 식들을 만족시킬 때 상기 박벽 부분은 축 방향을 따라 절반 파에서 좌굴된다. 직경은 축 방향으로 대칭인 "V"자 단면 형상으로 확대되어, 상기 박벽 부분의 축 방향 중심 부분은 최대 직경을 가진다. 단순한 형상으로 변형이 발생되어, 고정 형상의 금속 칼라가 구해지고 상기 좌굴 부분의 비정상적인 변형은 발생되지 않는다. 상기 박벽 부분이 좌굴되는 좌굴 부분의 내경 부분은 원을 형성하고 상기 좌굴 부분의 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

본 발명의 제2 특징에 의하면, 스웨이징 가공된 칼라로서, 후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 타원형 단면의 슬리브를 포함하고,

타원형 단면을 가진 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고,

상기 박벽 부분의 내부 및 외부 표면들의 중심 위치에서 원주의 길이(C), 상기 박벽 부분의 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,

r= C/2π

1.2< m < 1.8

상기 식이 충족된다.

심지어 스웨이징 가공된 칼라의 슬리브 단면이 타원형일 때 상기 박벽 부분의 반경(r)이 가지는 근사값은 상기 박벽 부분의 내부 및 외부 표면들의 중심 위치에서 원주의 길이(C)로부터 구해지고, 안정한 형상으로 좌굴되기 위한 조건은 원통형 슬리브에 대한 것과 동일한 식을 이용하여 구해질 수 있다.

상기 후벽 부분의 벽두께(t2)를 가정할 때 t2/t > 1.5인 것이 선호된다.

상기 후벽 부분의 벽두께가 상기 박벽 부분의 벽두께보다 충분히 두껍다면, 상기 박벽 부분이 좌굴될 때 상기 후벽 부분은 변형되지 않으려고 할 것이며 단지 박벽 부분을 좌굴시키게 된다.

한 개이상의 돌출 부분들이 상기 플랜지의 슬리브 측부 표면에 형성되어 상기 수지 부분속으로 침투하는 것이 선호된다.

상기 돌출 부분이 상기 수지 부분속으로 침투하도록 형성될 때 상기 돌출 부분에 의해 상기 수지 부분속으로 침투하도록 형성되어 고정될 수 있게 되고 이에 따라 스웨이징 가공된 칼라는 상기 수지 부분에 대해 이동하지 못한다.

상기 돌출 부분이 링 형상을 가지는 것이 선호된다.

선택적으로, 상기 돌출 부분들이 반경 방향의 직선을 따라 연장되는 것이 선호된다.

상기 스웨이징 가공된 칼라는, 상기 스웨이징 가공된 칼라의 플랜지를 포함하기 위한 요홈 부분을 가진 수지 부분 및, 상기 스웨이징 가공된 칼라의 좌굴 부분을 포함하기 위한 카운터보어 부분에 부착되는 것이 선호된다.

요홈 부분 및 카운터보어 부분이 수지 부분내에 제공될 때 상기 플랜지 및 좌굴 부분은 상기 수지 부분 표면으로부터 돌출하지 않고 다른 부분들과 간섭은 덜 발생할 것이다.

본 발명의 제3 특징에 의하면, 스웨이징 가공된 너트로서,

후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 원통형 슬리브를 포함하고,

상기 후벽 부분의 관통 구멍내에 암 나사가 형성되며,

상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,

r= (D- t)/2

1.2< m < 1.8

상기 식이 충족된다.

상기 스웨이징 가공된 칼라의 후벽 부분의 내측부에서 관통 구멍내에 암나사가 형성되는 스웨이징 가공된 너트와 관련하여, 상기 박벽 부분이 좌굴될 때 발생하는 변형은 스웨이징 가공된 칼라의 박벽 부분이 좌굴될 때 발생되는 변형과 동일하다. 그러므로, 스웨이징 가공된 너트가 안정된 형상으로 좌굴되기 위한 조건은, 스웨이징 가공된 칼라가 안정된 형상으로 좌굴되기 위한 조건을 구하기 위해 이용된 수식과 동일한 수식을 이용하여 구해질 수 있다.

상기 돌출 부분이 링 형상을 가지는 것이 선호된다.

상기 돌출 부분들이 반경 방향을 따라 직선으로 연장되기 때문에 스웨이징 가공된 너트는 수지 부분에 대해 회전할 수 없고 덜 풀어지게 된다.

상기 스웨이징 가공된 너트는, 상기 스웨이징 가공된 너트의 플랜지를 포함하기 위한 요홈 부분을 가진 수지 부분 및, 상기 스웨이징 가공된 너트의 좌굴 부분을 포함하기 위한 카운터보어 부분에 부착되는 것이 선호된다.

본 발명에 의하면, 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 상기 스웨이징 가공된 칼라는 양호한 반복가능성을 가지고 축 방향 대칭을 이루며 좌굴되어 일정한 형상을 형성하고, 비정상적인 좌굴이 덜 발생하게 된다. 그러므로, 스웨이징 가공된 칼라의 좌굴 부분이 가지는 내경부분은 고정 형상을 가지고, 상기 좌굴 부분의 내경 및 외경이 가지는 중심축들이 오프셋 배열될 가능성이 감소된다.

또한, 스웨이징 가공된 너트의 팁 부분이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 상기 스웨이징 가공된 너트는 양호한 반복가능성을 가지고 축 방향 대칭을 이루며 좌굴되어 일정한 형상을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 해당되는 스웨이징 가공된 칼라를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 스웨이징 가공된 칼라를 도시한 정면도.
도 3은 도 1의 스웨이징 가공된 칼라를 도시한 저면도.
도 4는 도 1에 도시된 스웨이징 가공된 칼라를 도 1의 선 A-A를 따라본 단면도.
도 5는 수지 부분에 설정된 도 1의 스웨이징 가공된 칼라를 도시한 단면도.
도 6은, 좌굴되고 수지 부분에 부착된 도 1의 스웨이징 가공된 칼라의 박벽 부분을 도시한 단면도.
도 7은, 본 발명의 제1 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 칼라가 수지 부분에 부착되고 상기 수지 부분이 볼트 및 너트를 이용하여 부착되는 부재에 장착되는 것을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예로서 스웨이징 가공된 너트를 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 스웨이징 가공된 너트를 도시한 정면도.
도 10은 도 8의 스웨이징 가공된 너트를 도시한 저면도.
도 11은 도 8의 스웨이징 가공된 너트를 도 8의 선 B-B를 따라 본 단면도.
도 12는 도 8의 스웨이징 가공된 너트에 구성된 도 9의 C 부분을 확대하여 도시한 정면도.
도 13은 도 8의 스웨이징 가공된 너트를 수지 부분속으로 설정한 상태를 도시한 단면도.
도 14는 좌굴되고 수지 부분에 부착된 도 8의 스웨이징 가공된 너트의 박벽 부분을 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 제3 실시예로서 스웨이징 가공된 칼라를 도시한 사시도.
도 16은 도 15의 스웨이징 가공된 칼라를 도 15의 선 E-E를 따라 본 단면도.

도면을 참고하여 본 발명의 제1 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 칼라(10) 및 본 발명의 제2 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 너트(20)가 설명된다.

(제1 실시예)

제1 실시예는 제1 특징에 해당된다. 도 1 내지 도 6을 참고할 때, 본 발명의 제1 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 칼라(10) 및 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 수지 부분(30)에 부착된 상태가 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예로서 스웨이징 가공된 칼라(10)의 평면도이다. 도 2는 정면도이고, 도 3은 저면도이며, 도 4는 도 1의 선 A-A를 따라 본 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시되고 스웨이징 가공된 칼라가 상기 수지 부분(30)속에 설정된 상태를 도시한 단면도이다. 도 6은 좌굴된 부분(14a)을 형성하기 위해 좌굴되고 상기 수지 부분(30)에 부착된 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽(thin walled) 부분(14)을 도시하는 단면도이다.

도 7의 단면도에 도시된 상태에 의하면, 스웨이징 가공된 칼라(10)가 부착된 수지 부분(30)이 볼트(44) 및 너트(46)를 이용하여 부착되어야 하는 부재(40)에 고정된다.

제1 실시예를 설명할 때, 도 4 내지 도 7의 상측부들은 상측 방향에 해당된다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는, 원통형 슬리브 및 상기 슬리브의 한쪽 단부에 형성된 플랜지(11)를 포함하고 상기 플랜지는 상기 슬리브보다 큰 직경을 가진다. 상기 슬리브는 상기 플랜지(11)와 인접하고 두꺼운 벽을 가진 후벽(thick walled) 부분(12), 및 상기 플랜지(11)와 떨어진 측부에 형성되고 박벽(thin wall)을 가진 박벽 부분(14)을 가지며, 상기 박벽 부분은 상기 후벽 부분(12)보다 얇은 벽두께를 가진다.

축 방향을 따라 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)를 관통하는 관통 구멍(13)이 상기 플랜지(11)의 내측부, 상기 후벽 부분(12) 및 박벽 부분(14)에 형성된다. 상기 박벽 부분(14)의 외경은 상기 후벽 부분(12)의 외경과 동일하다. 상기 박벽 부분(14)에서 관통 구멍(13)의 내경은 상기 후벽 부분(12)의 관통 구멍(13)의 내경보다 크다. 상기 관통 구멍(13)의 후벽 부분(12)의 내측 부분 및 상기 관통 구멍(13)의 박벽 부분(14)의 내측 부분사이에 경사 계단 부분(15)이 제공된다. 상기 경사 계단 부분(15)의 마주보는 부분들에 의해 형성되는 각도(α1)는 약 160°이다.

상기 박벽 부분(14)는 얇은 벽두께를 가진다. 따라서, 상기 박벽 부분은 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 축 방향으로 가압될 때 쉽게 변형될 수 있고 좌굴되어 상기 수지 부분(30)에 고정될 수 있다.

(박벽 부분의 벽두께, 길이 및 외경사이의 관계)

도 4를 참고할 때, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 각 부분이 가지는 치수들, 특히 상기 박벽 부분(14)의 벽두께, 길이 및 외경사이의 관계가 설명된다.

상기 후벽 부분(12) 및 박벽 부분(14)(슬리브)의 외경이 D라고 설명된다.

상기 후벽 부분(12)의 벽두께가 t2라고 설명된다.

상기 박벽 부분(14)의 벽두께는 t라고 설명되고, 박벽 부분의 길이가 L이라고 설명된다. 반경 방향을 따라 상기 박벽 부분(14)의 중심 부분 및 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 중심축사이의 거리(r)을 가정할 때

(식 1) r= (D-t)/2

축 방향으로 발생하는 중공 실린더의 파괴에 관한 다양한 이론들이 존재한다. 비 특허 문헌 1은 상기 이론들을 대표한다.

벽두께가 약 r/t= 10일 때, 좌굴 거동은 상대적으로 안정적이다. 좌굴 임계하중이 증가함에 따라 탄성 좌굴보다는 재료 항복에 기인한 변형이 발생한다. 단부 표면 등에 대한 마찰에 기인하여 원통의 반경 방향으로 발생하는 팽창이 차단되어 초기 좌굴 형상은 축 방향으로 대칭구조를 가진다.

축 대칭 좌굴을 위한 에너지 방법이라고 설명되는 종래 방법을 가정하여 좌굴로부터 발생하는 변형 형상을 가정하고, 외력의 최소값을 구하기 위해 변형과 관련된 내부 비틀림 에너지의 증가량에 대한 외력에 의해 수행된 일을 동일하게 하여 좌굴 하중 및 좌굴 모드가 구해진다. 상기 방법은 우선 변형 형상에 관한 가설을 세워서 시작된다.

중공 원통에 대하여, 축 방향 변위에 대하여 상기 중공 원통은 축 방향으로 반 파장(half waves)으로 m 만큼 변형된다고 가정한다. m은 식 2에 의해 표시된다. 상기 변형 반 파장들은 L/m이다.

(식 2)

여기서 γ는 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 프와송 비(Poisson ratio)이다.

본 발명에서 상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t) 및 길이(L)는 m이 범위내에 있도록 설정된다.

식 3) 1.2 < m < 1.8

m이 1.3< m < 1.5 범위내에 있도록 D를 설정하는 것이 선호된다. D 및 t가 미리 정해지면 이에 따라 L이 설정된다.

상기 박벽 부분(14)의 상측 단부 부분은 공구와 마찰을 형성하기 때문에 직경을 확대시키기 어렵고, 상기 박벽 부분(14)의 바닥 단부 부분은 후벽 부분(12)과 연속 구조를 형성하여 직경을 확대시키지 못한다. m이 식 3의 범위내에 있을 때, 상기 박벽 부분(14)의 길이(L)는 상기 박벽 부분(14)의 변형의 반파장의 1.2 내지 1.8배이며 상기 반 파장의 두 배를 초과하지 못한다. 그러므로, 길이(L)를 갖는 상기 박벽 부분(14)이 축 방향으로 가압될 때 상기 박벽 부분은 직경을 확대시키지 못하여 직경은 길이(L)를 따라 다수의 위치들에서 최대값에 도달한다. 박벽 부분의 직경은 축 방향 대칭구조로 확대되어 길이(L)를 따라 하나의 위치에서 최대 직경에 도달한다. 즉, 축 방향으로 횡 단면은 축 방향 대칭을 이루며 "V" 자 형상으로 직경확대되고 좌굴 부분(14a)은 단순한 좌굴 형상을 가진다. 상기 박벽 부분(14)의 좌굴 부분(14a)의 내경 부분은 원이고, 좌굴 부분(14a)의 외경 및 내경이 가지는 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

상기 박벽 부분(14)이 좌굴될 때 상기 후벽 부분(12)의 벽 두께(t2)는 상기 박벽 부분(14)의 벽두께(t)보다 약간 더 두꺼워서 상기 후벽 부분(12)이 변형되는 것을 방지한다.

상기 후벽 부분(12)의 벽 두께(t2)는 상기 박벽 부분(14)의 벽두께(t)보다 1.5배 더 큰 것이 선호된다.

즉, 상기 관계에 의해

식 4) t2/t > 1.5

가 성립된다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10)를 위한 재료는 소성 변형될 수 있다면 모든 재료가 이용될 수 있다. 예를 들어, 철, 알루미늄 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)에 대한 표면 처리는 스웨이징 가공하는 동안 변형을 견딜 수 있는 한 모든 표면처리가 허용된다.

예를 들어, 부식을 방지하기 위해 플레이팅(plating)이 적용될 수 있다. 또한, 재료가 소성 변형될 수 있는 한 비금속 재료가 이용될 수 있다.

원주 방향으로 연장되는 돌출 부분(17)이 상기 플랜지(11)의 측부에서 상기 후벽 부분(12)의 표면에 배열된다. 스웨이징 가공된 칼라(10)가 상기 수지 부분(30)에 부착될 때 상기 돌출 부분(17)은 상기 수지 부분(30)내에서 장착 구멍(33) 주위에 표면속으로 침투하고 고정하여, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는 상기 수지 부분(30)에 대해 이동하지 못한다. 상기 돌출 부분(17)은 하기 제2 실시예와 같이 반경 방향을 따라 외측으로 연장되는 부분이다.

도 5는 상기 수지 부분(30)속으로 설정된 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)를 도시하는 단면도이다.

상기 수지 부분(30) 내에 장착 구멍(33)이 형성된다. 상기 장착 구멍(33)의 내경은 상기 슬리브(후벽 부분(12) 및 박벽 부분(14))의 외경과 동일하거나 약간 더 크다.

카운터 싱킹된 구멍 형상의 요홈(31)이 상기 장착 구멍(33)의 바닥 부분에서 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 플랜지(11)를 수용하도록 배열된다. 상기 요홈(31)의 내경은 상기 플랜지(11)의 외경보다 크다. 상기 요홈의 축 방향 높이는 상기 플랜지(11)의 두께와 대략 동일하고, 상기 플랜지(11)는 상기 요홈(31)내에 수용될 수 있다.

카운터 싱킹된 구멍 형상의 카운터 보어(counter bore) 부분(32)이 상기 장착 구멍(33)의 상측 부분에 제공되어 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 상측 부분이 변형되는 좌굴 부분(14a)을 수용한다. 상기 카운터보어 부분(32)의 내경은, 상기 박벽 부분(14)의 좌굴에 의해 형성된 좌굴 부분(14a)의 외경보다 크다. 상기 박벽 부분(14)은 변형되어 상기 좌굴 부분(14a)을 형성한다. 상기 좌굴 부분(14a)이 상기 카운터보어 부분(32)속으로 들어가도록 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽 부분(14)의 축 방향 길이가 결정된다.

상기 요홈(31) 및 카운터보어 부분(32)이 상기 수지 부분(30)위에 형성될 때 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 부착되는 부분은 상기 수지 부분(30)의 표면으로부터 특이하게 돌출하지 않고도 다른 부분들과 간섭되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 요홈(31) 또는 카운터보어 부분(32)를 제공하지 않는 것이 허용된다.

요홈(31)이 제공되지 않으면, 플랜지(11)는 상기 수지 부분(30)의 바닥 표면으로부터 돌출한다. 상기 카운터보어 부분(32)이 제공되지 않으면, 상기 좌굴 부분(14a)은 상기 수지 부분(30)의 상부 표면으로부터 돌출한다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 상기 수지 부분(30)내에 설정될 때 상기 계단 부분(15)의 높이는 수지 부분(30)위에서 상기 카운터 보어 부분(32)의 바닥 표면과 동일한 높이를 가지는 것이 필수적이다. 이렇게 하여 상기 계단 부분(15) 위에서 오직 상기 박벽 부분(14)의 비틀림이 형성될 수 있어서, 변형되는 동안 작은 가압력으로 충분하고 상기 수지 부분(30)에 대한 효과는 작다.

도 5의 상태에서, 상기 요홈(31)의 상측 단부 표면(31a)은 상기 돌출 부분(17)의 피크(peak) 부분과 접촉하고, 상기 돌출 부분(17)은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상부 표면속으로 침투하지 못한다.

도 6은, 좌굴되고 상기 수지 부분(30)에 부착되며 도 1에 도시된 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽 부분(14)을 도시하는 단면도이다. 프레스 또는 핸드 고정식 고정 공구를 이용하여, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)위에서 플랜지(11)의 바닥 표면 및 상기 박벽 부분(14)의 상측 단부 표면이 도 5의 상태로부터 축 방향으로 압축되고 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽 부분(14)은 좌굴된다.

상기 박벽 부분(14)의 외경은 확대되어 상기 수지 부분(30)상에서 상기 장착 구멍(33)의 내경보다 크고 좌굴 부분(14a)을 형성한다. 상기 좌굴 부분(14a)은 상기 카운터보어 부분(32)의 바닥 단부 표면(32b)과 접촉하며 상기 카운터 보어 부분(32)내에 구속된다.

상기 플랜지(11)의 슬리브 측부상에서 표면은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상측 단부 부분(31a)과 접촉한다. 상기 플랜지(11)의 상부 표면에서 상기 돌출 부분(17)은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상측 단부 표면(31a)속으로 침투한다.

상기 수지 부분(30)내에서 상기 장착 구멍(33)의 원주 방향 부분은, 상기 요홈(31)내에 구속된 상기 플랜지(11) 및 상기 카운터보어 부분(32)속으로 들어간 좌굴 부분(14a)사이에 배열된다. 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는 상기 스웨이징 가공된 칼라가 상기 수지 부분(30)으로부터 떨어져 나가지 않도록 부착된다.

상기 박벽 부분(14)의 외경(D), 벽두RP(ㅅ) 및 길이(L)는 상기 정해진 관계식을 만족한다. 그러므로, 길이(L)를 가진 축 방향 중간 섹션의 직경은 확대되고, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽 부분(14)을 좌굴시켜서 형성된 좌굴 부분(14a)은 단순 형상을 가진다. 그러므로 상기 내경부는 원형이며, 상기 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 상기 수지 부분(30)에 부착될 때, 상기 좌굴 부분(14a)의 상부 표면은 필수적으로 상기 수지 부분(30)의 상부 표면과 공면(coplanar)을 이루며, 상기 플랜지(11)의 바닥 표면은 필수적으로 상기 수지 부분(30)의 바닥 표면과 공면을 이룬다. 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는 상기 수지 부분(30)으로부터 돌출하지 못한다.

도 7은, 볼트(44) 및 너트(46)를 이용하여 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)가 부착된 수지 부분(30)가 다음에 부착되는 부재(40)에 고정되는 상태를 도시한다.

상기 수지 부분(30)에 부착된 스웨이징 가공된 칼라(10)내부의 관통 구멍(13) 및 상기 부재(40)내부의 관통 구멍(43)의 위치들이 일치한다. 볼트(44)는 상기 수지 부분(30) 측부로부터 와셔(42)를 통해 삽입되고, 상기 볼트(44)의 팁 부분은 상기 부재(40)내부의 부착 구멍(43)으로부터 나온다. 너트(46)의 암나사는 볼트(44)의 팁 부분상의 숫 나사와 연결되고, 수지 부분(30)은 상기 부재(40)에 고정된다.

도 7과는 반대로, 볼트(44)는 상기 부재(40) 측부로부터 삽입될 수도 있다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10)는 수지 부분(30)내부의 장착 구멍(33)에 부착되어 떨어져 나가지 못한다. 따라서, 볼트(44) 및 너트(46)에 의해 고정될지라도 상기 수지 부분(30)에는 어떠한 상당한 하중이 작용하지 못하고 안정한 부착이 형성될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10)의 박벽 부분(14)이 좌굴되고 상기 수지 부분에 부착될 때 상기 박벽 부분(14)은 축 방향을 향하여 축 방향 대칭구조로 단면내에서 "V"자 형상으로 확대되고, 상기 좌굴 부분은 단순한 형상을 가진다. 그러므로, 상기 스웨이징 가공된 칼라의 좌굴 부분이 가지는 내경 부분은 원이고, 상기 좌굴 부분의 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

(제2 실시예)

제2 실시예는 제3 특징에 해당된다. 도 8 내지 도 14를 참고할 때, 본 발명의 제2 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 너트(20) 및 상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 상기 수지 부분(30)에 부착된 상태가 설명된다. 상기 스웨이징 가공된 너트(20)는 제1 실시예에서 스웨이징 가공된 칼라(10)의 후벽 부분의 측부에서 관통 구멍내에 형성된 암 나사를 포함한다. 스웨이징 가공된 칼라(10)와 같이 상기 스웨이징 가공된 너트(20)내에서, 박벽 부분은 좌굴되고 수지 부분(30)에 부착될 수 있다.

상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 이용될 때 볼트는 직접 스웨이징 가공된 너트(20)와 연결되며 너트를 이용하지 않는다.

제2 실시예에 관한 설명에서, 도 11, 도 13 및 도 14의 상측부는 상부로서 설명된다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 너트(20)의 평면도이다. 도 9는 정면도이고, 도 10은 저면도이며, 도 11은 도 8의 선 B-B를 따라 본 단면도이고, 도 12는 도 9에 도시된 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 C 부분을 확대하여 도시한 정면도이다. 도 13은 상기 수지 부분(30)내에 설정되고 도 8에 도시된 스웨이징 가공된 너트(20)를 도시한 단면도이다. 도 14는, 좌굴 부분(24a)을 형성하도록 좌굴되고 상기 수지 부분(30)에 부착되며 도 8에 도시된 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)을 도시한 단면도이다.

상기 스웨이징 가공된 너트(20)는, 원통형 슬리브 및 상기 슬리브의 한쪽 단부에 형성되고 상기 슬리브보다 큰 직경을 가진 플랜지(21)를 포함한다. 상기 슬리브는, 상기 플랜지(21)와 근접하고 후벽을 가진 후벽 부분(22) 및 상기 플랜지(21)로부터 떨어진 측부에 형성되고 상기 후벽 부분(22)보다 얇은 벽 두께를 가진 박벽 부분(24)을 포함한다. 상기 후벽 부분(22) 및 박벽 부분(24)사이에 경사진 계단 부분(25)이 제공된다.

도 11에 도시된 것처럼, 상기 계단 부분(25)의 마주보는 부분들에 의해 형성된 각도(α2)는 약 120°이다.

상기 스웨이징 가공된 너트(20)를 축 방향으로 관통하는 관통 구멍(23)이 상기 플랜지(21)의 내측부, 후벽 부분(22) 및 박벽 부분(24)에 형성된다.

상기 박벽 부분(24)의 외경은 상기 후벽 부분(22)의 외경과 동일하다. 상기 박벽 부분(24)내에서 상기 관통 구멍(23)의 내경은 상기 후벽 부분(22)내에서 관통 구멍(23)의 내경보다 크다. 상기 관통 구멍(23)의 후벽 부분(22) 내측부 및 상기 관통 구멍(23)의 박벽 부분(24)의 내측부사이에 경사진 계단 부분(25)이 형성된다.

상기 박벽 부분(24)은 얇은 벽 두께를 가진다. 따라서 박벽 부분은 상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 축 방향으로 가압될 때 쉽게 변형되고 좌굴되며 상기 수지 부분(30)에 부착된다. 상기 관통 구멍(23)의 후벽 부분(22)의 내측부에서 일부분에 암나사가 형성된다.

도 11은 스웨이징 가공된 너트(20)를 형성하는 각 부분들의 치수를 도시한다. 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 치수를 위해, 도 4에서 설명한 스웨이징 가공된 칼라(10)에 대해 이용된 도면부호들 및 치수들이 이용된다.

상기 후벽 부분(22) 및 박벽 부분(24)(슬리브)의 외경은 D로서 설명된다. 상기 후벽 부분(22)의 벽두께는 t2이다. 상기 박벽 부분(24)의 벽두께는 t이고 길이는 L이다. 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 중심 축 및 상기 박벽 부분(24)의 반경 방향 축사이의 거리(r)는 r이다. 제1 실시예에서 스웨이징 가공된 칼라(10)에 관해 설명된 식 1 내지 식 4가 스웨이징 가공된 너트(20)의 각 부분이 가지는 치수들에 대해 적용될 수도 있다.

제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)에서와 같이, 재료가 탄성 변형할 수 있다면 모든 재료가 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 재료로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 철, 알루미늄 등이 이용될 수 있다.

도 8에 도시된 것처럼, 반경 방향으로 연장되는 8개의 돌출 부분(27)들이 플랜지(21)의 후벽 부분(22)에서 표면위에 제공된다.

도 12는 도 9에 도시된 스웨이징 가공된 너트(20)의 C 부분을 확대하여 도시한 정면도이다. 상기 돌출 부분(27)의 횡단면은 90°의 정점각을 가진 삼각형이다.

스웨이징 가공된 너트(20)가 수지 부분(30)에 부착될 때, 돌출 부분(27)들은 수지 부분(30)내에 형성된 요홈(31)의 상측 단부 표면(31a)속으로 침투하고 상기 스웨이징 가공된 너트(20)를 고정하여 상기 돌출 부분는 상기 수지 부분(30)에 대해 이동하지 않는다. 특히 볼트가 상기 스웨이징 가공된 너트(20)속으로 나사 체결될 때 스웨이징 가공된 너트(20)는 고정되어 회전하지 못한다.

도 13은 수지 부분(30)속에 설정된 제2 실시예의 스웨이징 가공된 너트(20)를 도시하는 단면도이다.

상기 수지 부분(30)내에 장착 구멍(33)이 형성된다. 상기 장착 구멍(33)의 내경은 상기 슬리브(후벽 부분(22) 및 박벽 부분(24))의 외경(D)과 동일하거나 약간 더 크다. 상기 장착 구멍(33)의 바닥 부분에 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 플랜지(21)를 수용하기 위해 카운터싱킹된 구멍 형상의 요홈(31)이 배열된다. 상기 요홈(31)의 내경은 상기 플랜지(21)의 외경보다 크다. 요홈의 축 방향 높이는 상기 플랜지(21)의 두께와 대략 동일하고 플랜지(21)는 상기 요홈(31)내에 수용될 수 있다.

카운터 싱킹된 구멍 형상의 카운터보어 부분(32)이 상기 장착 구멍(33)의 상측 부분에 제공되어 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 팁 부분이 변형되는 좌굴 부분(24a)을 수용한다. 상기 카운터보어 부분(32)의 내경은 상기 박벽 부분(24)의 좌굴에 의해 형성된 상기 좌굴 부분(24a)의 내경보다 크다. 상기 박벽 부분(24)은 좌굴 부분(24a)을 형성하기 위해 변형된다. 상기 좌굴 부분(24a)이 상기 카운터보어 부분(32)속으로 이동하도록 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)의 축 방향 길이가 정해진다. 요홈(31) 및 카운터보어 부분(32)이 상기 수지 부분(30)상에 형성될 때 스웨이징 가공된 너트(20)가 부착되지 않는 수지 부분(30)의 표면으로부터 특이하게 돌출하지 않고 상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 부착되는 부분이 다른 부분들과 간섭되는 것이 방지될 수 있다.

요홈(31) 또는 카운터보어 부분(32)가 제공되지 않을 수도 있다.

요홈(31)이 제공되지 않는다면 플랜지(21)는 수지 부분(30)의 바닥 표면으로부터 돌출한다. 카운터보어 부분(32)가 제공되지 않는다면, 좌굴 부분(24a)은 상기 수지 부분(30)의 상부 표면으로부터 돌출한다.

상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 수지 부분(30)내에 설정될 때, 상기 계단 부분(25)의 높이는 필수적으로 상기 수지 부분(30)위에서 상기 카운터보어 부분(32)의 바닥 표면과 동일하다. 이렇게 하여, 상기 계단 부분(25)위에서 오직 박벽 부분(24)의 비틀림이 형성될 수 있고 따라서 변형되는 동안 작은 가압력으로 충분하고 상기 수지 부분(30)에 대한 효과는 작다.

도 13에서, 상기 요홈(31)의 상측 단부 표면(31a)은 상기 돌출 부분(27)의 피크(peak) 부분과 접촉하고, 상기 돌출 부분(27)은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상부 표면속으로 침투하지 못한다.

도 14는, 좌굴 부분(24a)을 형성하기 위해 좌굴되고 상기 수지 부분(30)에 부착되며 도 8에 도시된 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)을 도시하는 단면도이다. 프레스 또는 핸드 고정식 고정 공구를 이용하여, 상기 스웨이징 가공된 너트(20)위에서 플랜지(21)의 바닥 표면 및 상기 박벽 부분(24)의 상측 단부 표면이 도 13의 상태로부터 축 방향으로 압축되고 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)은 좌굴된다. 상기 박벽 부분(24)의 외경은 확대되어 상기 수지 부분(30)상에서 상기 장착 구멍(33)의 내경보다 크고 좌굴 부분(24a)을 형성한다. 상기 좌굴 부분(24a)은 상기 카운터보어 부분(32)의 바닥 단부 표면(32b)과 접촉하며 상기 카운터보어 부분(32)내에 구속된다.

상기 플랜지(21)의 슬리브 측부상에서 표면은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상측 단부 부분(31a)과 접촉한다. 상기 플랜지(21)의 상부 표면에서 상기 돌출 부분(27)은 상기 수지 부분(30)내에서 상기 요홈(31)의 상측 단부 표면(31a)속으로 침투한다.

상기 수지 부분(30)내에서 상기 장착 구멍(33)의 원주 방향 부분은, 상기 요홈(31)내에 구속된 상기 플랜지(21) 및 상기 카운터보어 부분(32)속으로 들어간 좌굴 부분(24a)사이에 배열된다. 상기 스웨이징 가공된 너트(20)는 상기 스웨이징 가공된 칼라가 상기 수지 부분(30)으로부터 떨어져 나가지 않도록 부착된다.

제2 실시예의 상기 스웨이징 가공된 너트(20)를 부착할 때, 상기 박벽 부분(24)의 외경(D), 벽두께(t) 및 길이(L)는 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)가 부착될 때와 동일하게 상기 정해진 관계식을 만족한다. 그러므로, 길이(L)를 가진 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)의 직경은 축 방향 대칭을 이루며 확대되어 축 방향 중간 섹션은 최대 직경을 가지며 좌굴 부분(24a)은 단순 형상을 가진다. 그러므로 상기 좌굴 부분의 내경부는 원형이며, 상기 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

상기 스웨이징 가공된 너트(20)가 상기 수지 부분(30)에 부착될 때, 상기 좌굴 부분(24a)의 상부 표면은 필수적으로 상기 수지 부분(30)의 상부 표면과 공면(coplanar)을 이루며, 상기 플랜지(21)의 바닥 표면은 필수적으로 상기 수지 부분(30)의 바닥 표면과 공면을 이룬다. 상기 스웨이징 가공된 너트(20)는 상기 수지 부분(30)로부터 돌출하지 못한다.

볼트(44)는 도 14에 도시된 수지 부분(30)에 부착된 스웨이징 가공된 너트(20)속으로 삽입되고 스웨이징 가공된 너트를 부재(40)에 고정시킬 수 있다. 선택적으로 또 다른 부분이 부착될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서, 상기 스웨이징 가공된 너트(20)의 박벽 부분(24)이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때, 길이(L)를 가진 박벽 부분(24)의 직경이 축 방향 대칭을 이루며 확대되어 축 방향의 중간 섹션은 최대 직경에 도달하고 상기 좌굴 부분은 단순 형상을 가진다. 상기 스웨이징 가공된 너트의 좌굴 부분의 내경부는 원형이고, 상기 좌굴 부분의 상기 내경 및 외경의 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

(제3 실시예)

제3 실시예는 제3 특징에 해당된다. 도 15는 본 발명의 제3 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 칼라(10')를 도시한 사시도이다. 도 16은 도 15의 스웨이징 가공된 칼라(10')의 선 E-E를 따라 본 단면도이다. 상기 제3 실시예를 따르는 스웨이징 가공된 칼라(10')의 각 부분은 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)를 위해 이용된 동일한 도면부호들에 의해 표시된다. 제3 실시예의 상기 스웨이징 가공된 칼라(10')에서, 상기 박벽 부분(14), 후벽 부분(12)(슬리브) 및 관통 구멍(13)의 단면들은 원형이 아니고 타원형이며 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)와 이점에서 다르다. 다른 점들은 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)와 동일하다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 박벽 부분(14), 후벽 부분(12)(슬리브) 및 관통 구멍(13)이 가지는 단면들은 타원 대신에 원호 및 직선의 조합일 수도 있다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')는 타원형 단면을 가진 슬리브 및 상기 슬리브의 한쪽 단부에 형성되고 상기 슬리브보다 큰 직경을 가진 플랜지(11)를 포함한다. 상기 슬리브는 상기 플랜지(11)와 인접하고 두꺼운 벽을 가진 후벽 부분(12), 및 상기 플랜지(11)와 떨어진 측부에 형성되고 박벽을 가진 박벽 부분(14)을 가진다.

축 방향을 따라 상기 스웨이징 가공된 칼라(10')를 관통하는 관통 구멍(13)이 상기 플랜지(11)의 내측부, 상기 후벽 부분(12) 및 박벽 부분(14)에 형성된다. 상기 관통 구멍(13)은 타원형 단면을 가진다. 상기 관통 구멍(13)의 후벽 부분(12)의 내측 부분 및 상기 관통 구멍(13)의 박벽 부분(14)의 내측 부분사이에 경사 계단 부분(15)이 제공된다.

상기 박벽 부분(14)의 내측표면 및 외측표면들사이의 중간 위치에서 페리미터(perimeter) 길이는 C로서 설명된다. 상기 후벽 부분(12)의 벽두께는 t2로서 설명된다. 상기 박벽 부분(14)의 벽두께는 t로서 설명되고, 길이는 L로서 설명된다. 상기 박벽 부분(14)의 벽두께 방향을 따라 상기 중간 위치에서 반경의 근사치로서 r을 이용할 때,

(식 5) r= C/2π

이다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 각 부분이 가지는 치수들은 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)에 대해 설명한 동일한 식 2 및 식 6에 의해 표현된다.

(식 6)

여기서 γ는 상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 프와송 비이다.

본 발명에서, 상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t) 및 길이(L)는 m이 범위내에 있도록 설정된다:

(식 3) 1.2 < m < 1.8

m이 범위 1.3< m < 1.5에 있도록 상기 외경(D), 벽두께(t) 및 길이(L)가 설정되는 것이 선호된다. 상기 외경(D), 벽두께(t)가 미리 정해지면 이에 따라 길이(L)가 설정된다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 플랜지(11)에 형성된 후벽 부분(12)의 측부표면에 돌출 부분이 제공되지 않는다. 제1 실시예의 스웨이징 가공된 칼라(10)에서 원주 방향으로 연장되는 돌출 부분(17) 또는 제2 실시예의 스웨이징 가공된 너트(20)에서 반경 방향으로 연장되는 돌출 부분(27)와 동일한 돌출 부분이 상기 측부 표면에 제공될 수 있다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')에서 플랜지(11)를 수용하는 요홈(31)이 또한 수지 부분(30)내부의 장착 구멍(33) 바닥부분에 제공될 수도 있다.

상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 박벽 부분(14)을 변형하여 형성되는 좌굴 부분(14a)을 수용하기 위한 카운터 보어 부분(32)이 상기 수지 부분(30)내부의 장착 구멍(33) 상측 부분에 제공될 수도 있다.

본 발명의 제3 실시예를 따르면, 상기 스웨이징 가공된 칼라(10')의 박벽 부분(14)이 좌굴되고 수지 부분에 부착될 때 상기 박벽 부분(14)이 축 방향을 따라 축 방향 대칭을 이루며 "V"자 형상으로 확대되고, 좌굴 부분은 간단한 형상을 가진다. 그러므로, 스웨이징 가공된 칼라의 좌굴 부분이 가지는 내부 형상은 최초의 박벽 부분(14)이 가지는 타원형상과 유사한 형상을 가지고, 상기 좌굴 부분의 내경 및 외경이 가지는 중심축들은 오프셋 배열되지 않는다.

13.....관통 구멍,
14.....박벽 부분,
14a.....좌굴 부분,
15.....계단 부분,
17.....돌출 부분,
20.....스웨이징 가공된 너트,
21.....플랜지,
22.....후벽 부분
23.....관통 구멍,
24.....박벽 부분,
24a.....좌굴 부분,
25.....계단 부분,
27.....돌출 부분,
28.....암 나사,
30.....수지 부분,
31.....요홈,
31a.....상단부 표면,
32.....카운터 구멍 부분,
32b.....바닥 단부 표면,
33.....장착 구멍,
40.....부착되는 부재,
32.....와셔,
43.....장착 구멍,
44.....볼트,
46.....너트.

Claims

스웨이징 가공된 칼라로서,
후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 원통형 슬리브를 포함하고,
상기 슬리브의 후벽 부분에 형성되고 상기 슬리브보다 더 큰 직경을 가진 플랜지를 포함하며,
원통형 단면을 가진 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고,
상기 슬리브가 수지 부분내부의 장착 구멍내에 삽입될 때 상기 박벽 부분이 좌굴되어 좌굴 부분을 형성하며, 상기 수지 부분은 상기 플랜지 및 좌굴 부분사이에 삽입되어 부착되고,
상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,
r= (D- t)/2

1.2< m < 1.8
상기 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
스웨이징 가공된 칼라로서,
후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 타원형 단면의 슬리브를 포함하고,
상기 슬리브의 후벽 부분에 형성되고 상기 슬리브보다 더 큰 직경을 가진 플랜지를 포함하며,
타원형 단면을 가진 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고,
상기 슬리브가 수지 부분내부의 장착 구멍내에 삽입될 때 상기 박벽 부분이 좌굴되어 좌굴 부분을 형성하며, 상기 수지 부분은 상기 플랜지 및 좌굴 부분사이에 삽입되어 부착되고,
상기 박벽 부분의 내부 및 외부 표면들의 중심 위치에서 원주의 길이(C), 상기 박벽 부분의 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,
r= C/2π

1.2< m < 1.8
상기 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 후벽 부분의 벽두께(t2)를 가정할 때 t2/t > 1.5인 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 한 개이상의 돌출 부분들이 상기 플랜지의 슬리브 측부 표면에 형성되어 상기 수지 부분속으로 침투하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
제4항에 있어서, 상기 돌출 부분이 링 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
제4항에 있어서, 상기 돌출 부분들이 반경 방향의 직선을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 칼라.
스웨이징 가공된 너트로서,
후벽 부분, 상기 후벽 부분보다 얇은 벽두께를 가진 박벽 부분 및 상기 후벽 부분과 박벽 부분사이에 위치한 계단 부분을 가진 원통형 슬리브를 포함하고,
상기 슬리브의 후벽 부분에 형성되고 상기 슬리브보다 더 큰 직경을 가진 플랜지를 포함하며,
원통형 단면을 가진 관통 구멍이 상기 슬리브 및 플랜지를 관통하고,
상기 후벽 부분의 관통 구멍내에 암 나사가 형성되며,
상기 슬리브가 수지 부분내부의 장착 구멍내에 삽입될 때 상기 박벽 부분이 좌굴되어 좌굴 부분을 형성하며, 상기 수지 부분은 상기 플랜지 및 좌굴 부분사이에 삽입되어 부착되고,
상기 박벽 부분의 외경(D), 벽두께(t), 길이(L) 및 프와송 비(γ)를 가정할 때,
r= (D- t)/2

1.2< m < 1.8
상기 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 너트.
제7항에 있어서, 상기 후벽 부분의 벽두께(t2)를 가정할 때 t2/t > 1.5인 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 너트.
제7항 또는 제8항에 있어서, 한 개이상의 돌출 부분들이 상기 플랜지의 슬리브 측부 표면에 형성되어 상기 수지 부분속으로 침투하는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 너트.
제9항에 있어서, 상기 돌출 부분이 링 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 너트.
제9항에 있어서, 상기 돌출 부분들이 반경 방향의 직선을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 스웨이징 가공된 너트.