KR101646406B1 - 셀프 피어싱 리벳 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합재 부품의 파손을 최소화하고, 갈바닉 부식을 억제하여 접합성능을 향상시키는 셀프 피어싱 리벳에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 리벳의 내부에 공간이 형성되어, 공간 내에 마련된 리페어수지; 및 공간을 이루는 내면과 리벳의 외면 사이에 형성되어, 리페어수지가 유동되는 유로;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

셀프 피어싱 리벳{SELF-PIERCING RIVET}
본 발명은 복합재 부품의 파손을 최소화하고, 갈바닉 부식을 억제하여 접합성능을 향상시키는 셀프 피어싱 리벳에 관한 것이다.
도 1은 기존의 셀프 피어싱 리벳(Self-Piercing Rivet : SPR)을 도시한 것으로, 헤드부(101)와 생크부(103)로 이루어져 있으며, 통상 스틸 등의 금속재로 제조된다.
이러한, 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 탄소섬유 복합재와 금속재를 접합하는 경우, 리벳에 의한 탄소섬유 복합재의 천공 과정에서 천공되는 홀 주위로 국부적인 복합재의 파손이 발생될 수 있다.
또한, 금속재인 리벳과 탄소섬유 복합재 간 갈바닉 부식으로 이어질 수 있으며, 이 경우 접합강도 및 내구성능의 저하를 야기하는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2005-0036183 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 셀프 피어싱 리벳을 이용한 부품 접합시, 복합재 부품의 파손을 최소화하고, 갈바닉 부식을 억제하여 접합성능을 향상시키도록 한 셀프 피어싱 리벳을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 리벳의 내부에 공간이 형성되어, 공간 내에 마련된 리페어수지; 및 공간을 이루는 내면과 리벳의 외면 사이에 형성되어, 리페어수지가 유동되는 유로;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리페어수지는 열경화성수지와 경화제를 포함할 수 있다.
상기 열경화성수지와 경화제는 분리막에 의해 구분하여 수용될 수 있다.
리벳의 단부에 바디부가 마련되어, 공간이 상기 바디부의 일단부 중앙에 구멍 형상으로 형성되고; 상기 유로는 리페어수지와 접하는 바디부의 내면과 바디부의 외면 사이에 관통 형성될 수 있다.
상기 유로의 일단부는 공간을 이루는 내부 단부에 이어지도록 형성될 수 있다.
상기 유로는 바디부의 축방향 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다.
리벳의 외면에는 유로의 타단부와 이어지는 형상으로 유동홈이 형성될 수 있다.
상기 유동홈은 리벳의 원주방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 유동홈은 리벳의 원주방향을 따라 나선 형상으로 형성될 수 있다.
리벳의 외면을 감싸는 형상으로 마련되어, 리벳과 접촉하는 부품 간을 절연하도록 구성된 절연수단;을 더 포함할 수 있다.
상기 절연수단은, 상기 리벳의 외면에 고무재를 포함하는 절연층이 구비될 수 있다.
상기 절연층은 고무재에 수지가 코팅되어 구성될 수 있다.
상기 절연층은 수지층을 매개로 리벳의 외면에 구비될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 리벳의 접합층 부분에 리페어수지가 유입되어, 접합층 부분의 파손을 최소화하면서 부품간 접합성능을 향상시키는 효과가 있고, 또한 리벳과 이와 접합되는 주변 부품과의 절연을 통해 갈바닉 부식 위험을 방지하는 효과도 있다.
도 1은 기존의 셀프 피어싱 리벳의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 셀프 피어싱 리벳의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 셀프 피어싱 리벳에서 유동홈의 제1실시예 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 셀프 피어싱 리벳에서 유동홈의 제2실시예 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 부품들을 접합한 상태를 예시하여 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 셀프 피어싱 리벳(10)은, 리페어수지(20) 및 유로(13)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 리페어수지(20)는 리벳(10)의 내부에 공간(12)이 형성되어, 상기 공간(12) 내부에 수용될 수 있다.
예컨대, 상기 리벳(10)은 상단의 헤드부(15)와, 하단의 바디부(11)로 구분할 수 있으며, 이에 상기 공간(12)은 상기 바디부(11)의 일단부 중앙에 구멍 형상으로 형성되어, 상기 구멍 내부에 리페어수지(20)가 수용될 수 있다.
이때에, 상기 리페어수지(20)는 열경화성수지와 함께 경화제가 포함되어 구성될 수 있고, 상기 열경화성수지와 경화제는 분리막(21)에 의해 구분하여 수용될 수 있을 것이다. 여기서, 상기 열경화성수지의 바람직한 예시로서 에폭시수지가 사용될 수 있으며, 상기 경화제는 열경화성수지에 첨가하여 다리결합을 일으켜 경화시키는 공지의 경화제일 수 있다.
이때에, 상기 분리막(21)은 평상시에는 에폭시수지와 경화제 간의 혼합을 방지하지만, 리벳(10) 접합에 의한 외력 제공시에는 파손되거나 찢어질 수 있는 구조 및 재질로 설계할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 분리막(21)에 의해 구분되는 에폭시수지 및 경화제의 위치는 변경 가능할 수 있는 것으로, 바람직하게는 분리막(21)의 파손 또는 찢어짐에 의해 에폭시수지 및 경화제가 혼합이 가능한 구조로 설계할 수 있을 것이다.
그리고, 상기 리페어수지(20)가 액상인 경우, 리페어수지(20)가 공간(12) 밖으로 흐르는 것을 방지하도록 공간(12)의 일부를 차단하는 형상으로 차단막(22)이 형성될 수 있다. 이때에, 상기 차단막(22)은 평상시에는 리페어수지(20)의 이탈을 방지하지만, 리벳(10) 접합에 의한 외력 제공시에는 파손되거나 찢어질 수 있는 구조 및 재질로 설계할 수 있을 것이다.
아울러, 유로(13)는 상기 공간(12)을 이루는 내면과 리벳(10)의 외면 사이에 형성되어, 리페어수지(20)가 유동되는 통로를 형성함으로써, 리벳(10)의 접합시 리페어수지(20)가 유로(13)를 통해 리벳(10)의 외면으로 흘러나오게 된다.
즉, 본 발명은 도 5와 같이 탄소섬유 복합재(50)와 금속재(60)를 셀프 피어싱 리벳(10)에 의해 접합하는 경우, 리벳(10) 하단의 바디부(11)가 복합재를 뚫고 들어갈 때에 리페어수지(20)에 제공되는 압력에 의해 분리막(21)이 파손되면서 리페어수지(20)가 유로(13)를 통해 리벳(10)의 외면으로 흘러나오게 되는데, 이때에 리페어수지(20)에 포함된 경화제에 의해 리페어수지(20)가 리벳(10)의 접합층 부분에서 경화됨으로써, 리벳(10) 접합시 발생되는 접합층의 파손을 최소화하는 것은 물론 접합강도 및 접합성능을 향상시키게 된다.
본 발명에서 상기 유로(13)는 리페어수지(20)와 접하는 바디부(11)의 내면과 바디부(11)의 외면 사이에 관통 형성될 수 있다.
그리고, 상기 유로(13)의 일단부는 상기 바디부(11)의 공간(12)을 이루는 내면 중 가장 깊숙한 끝부분에 이어지도록 형성될 수 있다.
즉, 리벳(10)의 접합시에, 공간(12) 내부에 수용된 리페어수지(20)를 공간(12) 내부에 거의 남기지 않고, 리벳(10)의 외면으로 흘릴 수 있어, 리벳(10)에 의한 접합성능을 더욱 향상시키게 되는 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 유로(13)는 바디부(11)의 축방향 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 유로(13)는 공간(12)의 내면과 바디부(11)의 외면 사이를 관통하여 양측에 각각 형성할 수 있지만, 경우에 따라 두 개 이상 다수 형성할 수도 있을 것이다.
그리고, 본 발명에서, 상기 리벳(10)의 외면에는 유로(13)의 타단부와 이어지는 형상으로 유동홈(14)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여 상기 유동홈(14)의 제1실시예 구성을 살펴보면, 상기 유동홈(14)은 리벳(10)의 원주방향을 따라 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 유동홈(14)은 바디의 원주방향을 따라 한 개 또는 두 개 이상 복수 형성할 수 있으며, 유동홈(14)이 복수 형성된 경우 이웃하는 유동홈(14) 사이에 유동연결홈(14a)이 연결되도록 형성하여, 유로(13)에서 흘러나온 리페어수지(20)가 상기 유동홈(14) 및 유동연결홈(14a)을 따라 흐르면서 상기 리벳(10)과 접하는 부품, 예를 들어 탄소섬유 복합재(50)의 천공된 부분에 접합될 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 유동홈(14)의 제2실시예 구성을 살펴보면, 상기 유동홈(14)은 리벳(10)의 원주방향을 따라 나선 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 유로(13)에서 흘러나온 리페어수지(20)가 나선 형상으로 형성된 유동홈(14)을 따라 흐르면서 상기 리벳(10)과 접하는 부품에 접합될 수 있다.
이 같은 구성에 따라, 본 발명은 유로(13)에서 흘러나온 리페어수지(20)가 리벳(10)의 외면을 따라 흘러 리벳(10)과 접하는 부품과 접합됨으로써, 리벳(10)의 접합강도 및 접합성능이 크게 향상되는 것이다.
한편, 본 발명은 리벳(10)의 외면을 감싸는 형상으로 마련되어, 리벳(10)과 접촉하는 부품 간을 절연하도록 구성된 절연수단을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 절연수단은 상기 리벳(10)의 외면 중 바디부(11)의 외면과, 헤드부(15)의 저면 일부에 절연층(30)이 구비되어 구성될 수 있다. 이때에, 상기 절연층(30)은 마이크로스피어와 같은 크기의 미립자를 갖는 고무재(31)에 수지가 코팅층(32)을 이루어 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연층(30)은 수지층(40)을 매개로 리벳(10)의 외면에 구비될 수 있다.
즉, 상기 리벳(10)의 표면에 수십 마이크로미터 두께의 수지층(40)을 도포한 후, 그 위에 절연층(30)을 도포할 수 있다.
여기서, 상기 절연층(30) 코팅에 사용되는 수지와, 수지층(40)에 사용되는 수지 모두 열경화성수지가 사용될 수 있으며, 예컨대 에폭시수지가 사용될 수 있을 것이다.
상기한 구성에 따라, 본 발명은 리벳(10) 접합시, 도 5와 같이 리벳(10) 표면에 마련된 절연층(30)이 리벳(10)과 탄소섬유 복합재(50) 및 금속재(60) 부품들과 절연됨으로써, 리벳(10)과 주변 부품들 간에 발생할 수 있는 갈바닉 부식을 방지하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 리벳 11 : 바디부
12 : 공간 13 : 유로
14 : 유동홈 14a : 유동연결홈
15 : 헤드부 20 : 리페어수지
21 : 분리막 22 : 차단막
30 : 절연층 31 : 고무재
32 : 코팅층 40 : 수지층

Claims (13)

  1. 리벳의 내부에 공간이 형성되어, 공간 내에 마련된 리페어수지;
    공간을 이루는 내면과 리벳의 외면 사이에 형성되어, 리페어수지가 유동되는 유로;를 포함하고,
    상기 리벳의 단부에 바디부가 마련되어, 공간이 상기 바디부의 일단부 중앙에 구멍 형상으로 형성되고;
    상기 유로는 리페어수지와 접하는 바디부의 내면과 바디부의 외면 사이에 관통 형성되며;
    상기 유로의 일단부는 공간을 이루는 내면 끝부분에 이어지도록 형성되고;
    상기 리벳의 외면에는 유로의 타단부와 이어지는 형상으로 유동홈이 형성되며;
    상기 유동홈은 리벳의 원주방향을 따라 형성하되, 유동홈과 이웃하는 다른 유동홈 사이에 유동연결홈이 연결되도록 형성한 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리페어수지는 열경화성수지와 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열경화성수지와 경화제는 분리막에 의해 구분하여 수용된 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로는 바디부의 축방향 중심을 기준으로 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    리벳의 외면을 감싸는 형상으로 마련되어, 리벳과 접촉하는 부품 간을 절연하도록 구성된 절연수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연수단은,
    상기 리벳의 외면에 고무재를 포함하는 절연층이 구비된 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 절연층은 고무재에 수지가 코팅되어 구성된 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 절연층은 수지층을 매개로 리벳의 외면에 구비되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
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