KR102143050B1 - self piercing rivet - Google Patents
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Abstract
수분침투로 인한 갈바닉 부식이 방지되어 내식성이 개선되도록, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 복수개의 모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되는 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장되는 헤드몸체와, 리벳 접합시 상기 생크부에 의해 함몰 변형되는 상기 모재의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 제공한다.In order to prevent galvanic corrosion due to moisture penetration and improve corrosion resistance, the present invention is provided with a high-strength metal material with an outer circumferential surface formed in a cylindrical shape and an open lower part to sequentially press pierce a plurality of base metals stacked in the vertical direction. A shank portion including a cutting edge portion whose inner diameter decreases from a portion toward an upper side, and a shank extension portion integrally extending from an upper portion of the cutting edge portion; And a head body integrally extending in the vertical direction above the shank part, and a radial direction along the circumferential direction from the lower end of the head body so as to be in close contact with the upper end surface of the base material that is depressed by the shank part during rivet bonding. It provides a self-piercing rivet including a head portion including an extension blade protruding to be rounded to the outside.
Description
본 발명은 셀프 피어싱 리벳에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분침투로 인한 갈바닉 부식이 방지되어 내식성이 개선되는 셀프 피어싱 리벳에 관한 것이다.The present invention relates to a self-piercing rivet, and more particularly, to a self-piercing rivet in which galvanic corrosion due to moisture penetration is prevented and corrosion resistance is improved.
일반적으로 자동차 산업에서는 환경 문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료 등을 이용한 차체의 경량화를 도모하고 있으며, 이를 위해 차체를 조립하는 통상적인 점 용접을 교체할 수 있는 접합 방법이 개발되고 있다. 이에, 최근에는 셀프 피어싱 리벳을 이용한 리벳 접합 방식이 활용되고 있다. In general, in the automobile industry, in order to improve fuel economy due to environmental problems, weight reduction of the vehicle body using aluminum alloys and plastic materials, etc. is pursued, and for this purpose, a joining method that can replace the conventional spot welding for assembling the vehicle body has been developed. have. Thus, recently, a rivet joint method using self-piercing rivets has been utilized.
여기서, 셀프 피어싱 리벳 접합 방식은, 헤드 및 부분적으로 속이 빈 원통형 생크(shank)로 이루어진 셀프 피어싱 리벳을 사용하며, 강판 등의 접합 대상물에 구멍을 가공하지 않고 유압 또는 공압으로 리벳을 접합 대상물에 압입하고, 리벳의 소성 변형을 통해 접합 대상물을 접합하는 방식이다.Here, the self-piercing rivet joining method uses a self-piercing rivet consisting of a head and a partially hollow cylindrical shank, and press-fitting the rivet into the object to be joined hydraulically or pneumatically without processing a hole in the object to be joined such as a steel plate. It is a method of joining the object to be joined through plastic deformation of the rivet.
도 1은 종래의 셀프 피어싱 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional self-piercing device.
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 셀프 피어싱 장치(4)는 C형 형상의 프레임(2)과, 상기 프레임(2)의 상측에 배치되는 펀치유닛(3)과, 상기 펀치유닛(3)에 대향 배치되는 엔빌유닛(4)을 포함하여 구비된다.1, the self-
이때, 상기 펀치유닛(3)에는 펀치하우징(3a) 내부에 구비된 펀치실린더(3b)의 작동로드(3c)에 의해 상기 엔빌유닛(4)에 대응하여 구동되는 펀치(3d) 및 클램퍼(3e)가 구비된다.At this time, the
그리고, 상기 엔빌유닛(4)의 상면에는 성형골(4a)이 형성된 엔빌다이(4b)가 구비되며, 장착봉(4c)을 통하여 상기 프레임(2)의 하측에 장착된다.In addition, an
여기서, 복수개의 상기 피접합물(6a,6b)이 접합되는 과정은 다음과 같이 진행된다.Here, a process in which the plurality of the objects to be joined 6a and 6b are joined proceeds as follows.
먼저, 복수개의 상기 피접합물(6a,6b)이 상기 펀치유닛(3) 및 상기 엔빌유닛 (4)사이에 적층 배치되고, 상기 펀치유닛(3)에 리벳(5)이 공급된다. 그리고, 상기 펀치실린더(3b)가 유압에 의해 전진 구동되면 상기 클램퍼(3e) 및 상기 엔빌다이(4b) 사이에 복수개의 상기 피접합물(6a,6b)이 클램핑된다.First, a plurality of the to-
이때, 상기 펀치실린더(3b)가 지속적으로 전진 구동되면, 상기 펀치(3d)의 가압력에 의해 상기 리벳(5)의 생크부(5a)가 각 피접합물(6a,6b)을 관통하도록 삽입된다. 그리고, 복수개의 상기 피접합물(6a,6b) 및 상기 생크부(5a)가 상기 성형골(4a)의 프로파일을 따라 확장 변형됨에 따라 복수개의 상기 피접합물(6a,6b)이 접합된다.At this time, when the
그러나, 상이한 이종 재질로 각각 구비된 복수개의 이종 피접합물이 적층 배치되는 경우, 리벳(5)의 외측부와 상기 피접합물 사이에 압입시 발생된 유격공극으로 수분이 유입됨에 따라 리벳 접합면에 갈바닉 부식이 발생되어 내식성 및 접합력이 저하되는 문제점이 있었다.However, when a plurality of dissimilar materials to be joined, each provided with different materials, are stacked and arranged, moisture is introduced into the gap between the outer part of the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 수분침투로 인한 갈바닉 부식이 방지되어 내식성이 개선되는 셀프 피어싱 리벳을 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a self-piercing rivet in which galvanic corrosion due to moisture penetration is prevented and corrosion resistance is improved.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 복수개의 모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되는 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장되는 헤드몸체와, 리벳 접합시 상기 생크부에 의해 함몰 변형되는 상기 모재의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is provided with a high-strength metal material having an outer circumferential surface in a cylindrical shape with an open lower portion, and sequentially pressurizes a plurality of base metals stacked up and down so that the inner diameter increases from the tip to the upper side. A shank portion including a reduced cutting edge portion and a shank extension portion integrally extending from an upper portion of the cutting edge portion; And a head body integrally extending in the vertical direction above the shank part, and a radial direction along the circumferential direction from the lower end of the head body so as to be in close contact with the upper end surface of the base material that is depressed by the shank part during rivet bonding. It provides a self-piercing rivet including a head portion including an extension blade protruding to be rounded to the outside.
또한, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 복수개의 모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되는 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장되는 헤드몸체와, 리벳 접합시 상기 생크부에 의해 함몰 변형되는 상기 모재의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부와, 상기 연장날개부의 하부에 상기 모재와 밀착 형합되도록 형성되며 외주 프로파일이 상기 헤드몸체의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치에 배치되는 회전중심을 갖는 기설정된 곡률반경을 따라 형성되는 가변형합부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 제공한다.In addition, the present invention is a cutting edge portion in which the inner diameter decreases from the tip portion to the upper side so as to sequentially press-pierce a plurality of base materials stacked up and down by being formed of a high-strength metal material with an outer circumferential surface formed in a cylindrical shape with an open lower portion And, a shank portion including a shank extension integrally extending from the upper portion of the cutting edge portion; And a head body integrally extending in the vertical direction above the shank part, and a radial direction along the circumferential direction from the lower end of the head body so as to be in close contact with the upper end surface of the base material that is depressed by the shank part during rivet bonding. An extension blade part protruding roundly outward, and a rotation formed at a position in which the outer peripheral profile extends radially outward from the lowermost end of the head body in close contact with the base material under the extension blade part. It provides a self-piercing rivet including a head portion including a variable fitting portion formed along a predetermined radius of curvature having a center.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solution means, the present invention provides the following effects.
첫째, 셀프 피어싱 리벳이 모재에 리벳 접합시 강한 가압력에 의해 가변형합부의 형상이 순간적으로 변형되되 신속하게 스프링백되면서 제1모재의 상면에 밀착 형합되므로 상호간 유격공극이 실질적으로 제거됨에 따라 수분 침투에 의한 갈바닉 부식이 미연에 방지되어 내식성 및 상호간 접합력이 현저히 개선될 수 있다.First, when the self-piercing rivet is riveted to the base material, the shape of the variable joint is momentarily deformed by strong pressing force, but it is quickly spring-backed and is in close contact with the upper surface of the first base material. As the gaps between the gaps are substantially removed, moisture penetration is prevented. The galvanic corrosion caused by it can be prevented in advance, so that corrosion resistance and mutual bonding strength can be remarkably improved.
둘째, 헤드몸체의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치의 회전중심을 기준으로 기설정된 곡률반경을 따라 헤드부의 연장날개부 하부에 라운드진 외주 프로파일로 형성된 가변형합부가 생크부에 의해 함몰 변형되는 모재 표면과 밀착 형합되므로 접합면의 내식성 및 정밀성이 개선될 수 있다. Second, the variable fitting part formed in a rounded outer circumferential profile under the extension blade part of the head part along a preset radius of curvature based on the center of rotation of the position extending radially outward from the lowermost end of the head body Since it is in close contact with the surface of the base material to be depressed, the corrosion resistance and precision of the bonding surface can be improved.
셋째, 생크부가 각 모재를 피어싱하는 과정에서 상측으로 갈수록 내경이 감소되는 커팅에지부의 내주에 의해 상기 생크부의 피어싱 방향이 반경방향 외측으로 휘어지도록 유도됨에 따라 각 상기 모재 및 셀프 피어싱 리벳이 상호간 리벳 접합될 수 있다.Third, in the process of piercing each base material by the shank part, as the piercing direction of the shank part is guided to bend radially outward by the inner circumference of the cutting edge part whose inner diameter decreases upwardly, the base material and the self-piercing rivet rivet each other. Can be joined.
도 1은 종래의 셀프 피어싱 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 모재에 가압 피어싱되기 이전의 상태를 나타낸 사용예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 모재에 가압 피어싱된 이후의 상태를 나타낸 사용예시도.1 is a schematic diagram showing a conventional self-piercing device.
Figure 2 is a side view showing a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a use example showing a state before the self-piercing rivet is pressure pierced to the base material according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an example of use showing a state after the self-piercing rivet is press-pierced to the base material according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 상세히 설명한다.Hereinafter, a self-piercing rivet according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 모재에 가압 피어싱되기 이전의 상태를 나타낸 사용예시도이다.Figure 2 is a side view showing a self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an example of use showing a state before the self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention is pressure pierced to the base material.
도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳(200)은 생크부(110)와, 헤드부(120)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 3, the self-
여기서, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)은 둘 이상의 모재를 접합하기 위해 구비되는 체결 요소로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)은 RG3 EV 차종의 생산 공정에 적용될 수 있으며, 용도가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳(200)은 각 상기 모재(4,5)에 별도의 프리홀 가공이 요구되지 않으며, 각 상기 모재(4,5)를 리벳팅하여 접합시키는 체결 요소로 이해함이 바람직하다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳(200)이 두겹으로 구비된 모재(4,5)를 리벳 접합하는 경우를 예로써 도시 및 설명한다. Here, the self-
그리고, 각 상기 모재(4,5)는 알루미늄 시트, 스틸 강판 등의 금속 시트재로 구비될 수 있으며, 경우에 따라 복합소재, 플라스틱, 고무 등과 같은 비금속 재질로 구비될 수도 있다. 또한, 각 상기 모재(4,5)는 상호간 동일한 동종 재질로 구비될 수 있으며, 상호간 상이한 이종 재질로 구비될 수도 있다. 이하에서는, 각 상기 모재(4,5) 중 상면에 배치된 제1모재(4)가 알루미늄 재질로 구비되고 제2모재(5)가 상기 제1모재(4)보다 강도가 높은 초고강도강(UHSS,ultra high strength steel) 재질로 구비되어, 상호간 상이한 이종 재질로 각각 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다. Further, each of the
여기서, 상기 제1모재(4) 및 상기 제2모재(2)는 기설정된 두께로 각각 구비되어 상하방향으로 적층 배치될 수 있다. 이때, 각 상기 모재(4,5)의 각 두께는 상하방향으로의 두께로 이해함이 바람직하며, 상호간 두께가 동일하게 형성될 수 있으며 상이하게 형성될 수도 있다.Here, the
한편, 상기 생크부(110)는 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 형태로 구비되며, 각 상기 모재(4,5)보다 고강도 재질인 하이스강 등의 금속 등으로 구비될 수 있다. On the other hand, the
여기서, 상기 생크부(110)는 상하방향으로 적층 배치된 상기 제1모재(4) 및 상기 제2모재(2)를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부(111)로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 형성된 커팅에지부(114)와, 상기 커팅에지부(114)의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부(117)를 포함함이 바람직하다. Here, the
상세히, 상기 커팅에지부(114) 및 상기 생크연장부(117)를 포함하는 상기 생크부(110)의 전체 형상은 외주면이 상기 헤드부(120)의 상면과 수직인 원통 형상으로 형성될 수 있다. In detail, the overall shape of the
또한, 상기 첨단부(111) 및 상기 생크연장부(13)를 포함하는 상기 생크부(110)의 전체 길이(h2)는 상기 헤드부(120)의 상면에 수직인 상하방향 길이로 이해함이 바람직하다.In addition, it is preferable to understand that the total length h2 of the
그리고, 상기 생크부(110)는 하부가 개구된 형태로 구비되며, 반경방향 내측에 개구공간이 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)이 각 상기 모재(4,5)를 접합시 변형 유동된 각 상기 모재(4,5)가 상기 개구공간으로 유동되어 유입될 수 있다. In addition, it is preferable that the
더욱이, 상기 생크부(110)에는 상하방향을 따라 개구되되 상기 생크부(110)의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상 배치되는 슬릿부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 생크부(110)의 상부는 상기 생크부(110)와 일체로 형성된 상기 헤드부(120)에 의해 커버됨으로 이해함이 바람직하다.Further, the
한편, 상기 첨단부(111)는 각 상기 모재(4,5)를 선접촉 또는 면접촉하며 순차적으로 가압하도록 상기 생크부(110)의 커팅에지부(114) 최하단부에 원주방향을 따라 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 첨단부(111)는 상기 생크부(110)의 최하단에 하측방향으로 첨예하게 또는 라운드지게 또는 평탄면으로 돌설된 부분으로 이해함이 바람직하다.On the other hand, the
그리고, 경우에 따라 상기 커팅에지부(114)의 외면은 가압시 피어싱이 유도되도록 상기 생크부(110)의 하부에 형성되되, 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅 형성될 수도 있다. 상세히, 상기 커팅에지부(114)의 외면부에는 상기 커팅에지부(114)의 상부측 외면으로부터 상기 커팅에지부(114)의 하단부측으로, 즉, 상기 커팅에지부(114)의 상부측 외면으로부터 상기 첨단부(111)측으로 커팅 절단된 커팅면이 형성될 수도 있다.And, in some cases, the outer surface of the
이에 따라, 상기 생크부(110)의 하부에 형성된 상기 커팅에지부(114)의 상부측 외면으로부터 하단부측으로 커팅 절단된 상기 커팅면의 최하단에 첨예하게 돌설된 상기 첨단부(111)가 형성되어 각 상기 모재(4,5)의 상면으로부터 접촉되며 가압 피어싱되므로 제품의 가공성능이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, the
그리고, 상기 커팅에지부(114)의 내면부는 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)에 피어싱되는 과정에서 반경방향 외측으로의 휘어짐이 유도되도록 상측으로 갈수록 내경이 감소됨이 바람직하다. 또한, 경우에 따라 상기 커팅에지부(114)의 내주 프로파일이 반경방향 내측으로 볼록한 형태로 라운드지게 형성된 라운드면(13)이 형성될 수도 있다.In addition, it is preferable that the inner diameter of the inner surface portion of the
이에 따라, 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)를 피어싱하는 과정에서 상측으로 갈수록 내경이 감소되는 상기 커팅에지부(114)의 내주에 의해 상기 생크부(110)의 피어싱 방향이 반경방향 외측으로 휘어지도록 유도됨에 따라 각 상기 모재(4,5) 및 상기 셀프 피어싱 리벳(200)이 상호간 리벳 접합될 수 있다.Accordingly, the piercing direction of the
또한, 생크연장부(117)는 상기 커팅에지부(114)의 상부 및 상기 헤드부(120)의 하부 사이에 일체로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 생크연장부(117)의 두께는 상측으로 갈수록 균일한 두께로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 상기 생크연장부(117)의 두께는 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)를 가압시 상기 생크부(110)의 상측으로 갈수록 연속적으로 증가될 수도 있다. 더욱이, 상기 생크연장부(117)의 상단부측 내경은 상측으로 갈수록 감소되도록 구비될 수 있다.In addition, it is preferable that the
여기서, 경우에 따라 상기 생크연장부(117)는 외주면이 각 상기 모재(4,5)에 대하여 실질적인 수직으로 형성되되, 상기 생크연장부(117)의 내경이 상측으로 갈수록 감소되는 형태로 구비될 수도 있다. 다시 말해, 상기 생크연장부(117)의 내경이 상측으로 갈수록 연속적으로 감소되되, 상기 생크연장부(117)의 상부두께(k1)가 상기 생크연장부(117)의 하부두께(k2) 이상으로 형성될 수도 있다.Here, in some cases, the outer circumferential surface of the
이때, 상기 생크연장부(117)의 상부두께(k1) 및 상기 생크연장부(117)의 하부두께(k2) 간의 차이는 기설정된 간격범위 이내로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 생크연장부(117)의 상부두께(k1) 및 상기 생크연장부(117)의 하부두께(k2) 간의 차이가 0.5~1.5mm 간격범위로 형성될 수 있다.In this case, a difference between the upper thickness k1 of the
이에 따라, 상기 생크연장부(117)의 외주면이 각 상기 모재(4,5)에 대하여 실질적인 수직으로 형성되되 상기 생크연장부(117)의 내경이 상측으로 갈수록 감소되는 형태로 구비되어 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)를 가압 피어싱하는 과정에서 상기 생크부(110)의 과도한 좌굴이 방지되므로 제품의 내구성 및 접합성능이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, the outer circumferential surface of the
한편, 상기 헤드부(120)는 상기 생크부(110)의 상부에 일체로 구비됨이 바람직하며, 상기 헤드부(120)는 상기 생크부(110)의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체(121)와, 리벳 접합시 상기 생크부(110)에 의해 함몰 변형되는 상기 모재(4,5)의 상단부 표면, 즉, 상기 제1모재(4)의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체(121)의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부(122)를 포함함이 바람직하다.On the other hand, the
여기서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서 상기 헤드몸체(121)는 상기 생크부(110)의 상부에 원통 형상으로 구비되어 상하방향 길이(h1) 및 직경(D0)으로 한정된 부분으로 이해함이 바람직하며, 상기 연장날개부(122)는 상기 헤드몸체(121)로부터 반경방향 외측으로 연장 돌설된 상기 헤드부(120)의 외곽부로 상하방향 길이(h1) 및 직경(D2)으로 한정된 부분으로 이해함이 바람직하다.Here, referring to FIG. 2, in an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일실시예에서 별도로 상하방향 길이 및 직경이 도시되지 않은 상기 헤드몸체(121) 및 상기 연장날개부(122)를 포함하는 상기 헤드부(120)의 상부는 상기 제1모재(4)와의 리벳 접합시 밀착 형합되는 영역과 관련이 없는 영역으로 상하방향 길이 및 직경이 다양한 형상으로 형상변경될 수 있음으로 이해함이 바람직하다. In addition, in an embodiment of the present invention, the upper portion of the
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)가 별도로 도시되지 않은 상기 헤드부(120)의 상부 영역을 제외한 상하방향 길이로 사용됨으로 이해함이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 연장날개부(122)의 직경(D1) 및 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2)은 별도로 도시되지 않은 상기 헤드부(120)의 상부 영역을 제외한 직경으로 이해함이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)는 상기 헤드부(120)의 상면에 수직인 상하방향 길이로 이해함이 바람직하며, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이 및 상기 헤드몸체(121)의 상하방향 길이는 실질적으로 동일한 의미로 이해함이 바람직하다.Hereinafter, it is preferable to understand that the vertical length h1 of the
그리고, 상기 연장날개부(122)의 하부에는 상기 제1모재(4)와 밀착 형합되도록 형성되되 외주 프로파일이 기설정된 곡률반경을 따라 형성되는 가변형합부(123)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 가변형합부(123)는 상기 연장날개부(122) 하부의 라운드지게 형성된 외주면으로 이해함이 바람직하다.In addition, it is preferable that a variable
여기서, 상기 곡률반경의 회전중심은 상기 헤드몸체(121)의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치에 가상 배치됨이 바람직하다. 또한, 상기 회전중심은 상기 헤드부(120)의 반경방향 중심점을 기준으로 기설정된 길이만큼 이격된 상태로 원주방향을 따라 가상 연장될 수 있다.Here, it is preferable that the center of rotation of the radius of curvature is virtually disposed at a position extending radially outward from the lowermost end of the
그리고, 상기 곡률반경의 회전중심을 기준으로 기설정된 곡률반경을 따라 상기 가변형합부(123)의 외주 프로파일이 반경방향 내측으로 오목한 형태로 라운드지게 형성될 수 있다.In addition, the outer circumferential profile of the variable
이에 따라, 상기 헤드몸체(121)의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치에 가상 배치된 회전중심을 기준으로 기설정된 곡률반경을 따라 상기 헤드부(120)의 연장날개부(122) 하부에 라운드진 외주 프로파일로 형성된 상기 가변형합부(123)가 상기 생크부(110)에 의해 함몰 변형되는 상기 제1모재(4)의 상단부 표면과 밀착 형합되므로 제품의 정밀성 및 접합성능이 개선될 수 있다.Accordingly, the
여기서, 상술된 곡률반경보다 큰 수치값의 곡률반경으로 상기 가변형합부(123)가 형성되는 경우 리벳 접합된 이후의 상기 헤드부(120)의 상면과 상기 제1모재(4)의 상면 간의 상호간 단차가 형성될 우려가 있다. 반면, 상술된 곡률반경보다 작은 수치값의 곡률반경으로 상기 가변형합부(123)가 형성되는 경우 상기 가변형합부(123) 및 상기 제1모재(4)의 상단부 간의 리벳 접합시 상호간 유격공극이 형성되어 접합력이 저하되며 유격공극으로 수분이 유입되어 갈바닉 부식이 진행될 우려가 있다.Here, when the variable
따라서, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)이 각 상기 모재(4,5)에 리벳 접합시 강한 가압력에 의해 상기 가변형합부(123)의 형상이 순간적으로 변형되되 신속하게 스프링백되면서 상기 제1모재(4)의 상면에 밀착 형합되므로 상호간 유격공극이 실질적으로 제거됨에 따라 수분 침투에 의한 갈바닉 부식이 미연에 방지되어 내식성 및 상호간 접합력이 현저히 개선될 수 있다. Therefore, when the self-piercing
여기서, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 곡률반경 간의 수치 비율은 3.66~4.06:1로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)이 8.7mm로 구비되는 경우 상기 곡률반경이 2.25mm-1로 형성될 수 있다. 즉, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)이 8.7mm로 구비되는 경우 상기 회전중심으로부터 상기 가변형합부(123) 사이의 간격이 2.25mm로 형성될 수 있다.Here, a numerical ratio between the diameter (D1) of the
그리고, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0) 간의 비율은 1.35~1.55:1로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)이 8.7mm로 구비되는 경우 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0)이 6.0mm로 구비될 수 있다.In addition, a ratio between the diameter D1 of the
발생여부Galvanic corrosion
Occurrence
표 1은 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0) 간의 비율 변화에 따른 갈바닉부식 발생 여부에 관한 표이다. 여기서, 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0)이 고정된 상태에서 상기 연장날개부(122)의 직경(D1) 변화에 따른 갈바닉 부식 발생여부를 나타냈으며, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)을 각 상기 모재(4,5)에 리벳 접합하고 리벳 접합면에 수분이 공급되는 가혹조건을 설정하여 28일의 재령기간 이후 갈바닉 부식 발생 여부를 관찰하였다.Table 1 is a table on whether galvanic corrosion occurs according to a change in the ratio between the diameter D1 of the
표 1에서 보는 바와 같이, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)이 8.7mm로 구비되고 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0)이 6.0mm로 구비되는 경우, 즉, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0) 간의 비율이 1.35~1.55:1로 형성된 경우 갈바닉부식이 진행되지 않았다.As shown in Table 1, when the diameter (D1) of the
또한, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)와 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2) 간의 비율은 1.91~2.31:1로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)가 2.85mm로 구비되는 경우 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2)이 1.35mm로 구비될 수 있다.In addition, a ratio between the vertical length h1 of the
발생여부Galvanic corrosion
Occurrence
표 2는 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)와 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2) 간의 비율 변화에 따른 갈바닉부식 발생 여부에 관한 표이다. 여기서, 상부측 최외곽 돌출폭(D2)이 고정된 상태에서 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1) 변화에 따른 갈바닉 부식 발생여부를 나타냈으며, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)을 각 상기 모재(4,5)에 리벳 접합하고 리벳 접합면에 수분이 공급되는 가혹조건을 설정하여 28일의 재령기간 이후 갈바닉 부식 발생 여부를 관찰하였다.Table 2 is a table showing whether galvanic corrosion occurs according to a change in the ratio between the vertical length h1 of the
표 2에서 보는 바와 같이, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)가 2.85mm로 구비되고 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2)이 1.35mm로 구비되는 경우, 즉, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)와 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2) 간의 비율이 1.91~2.31:1로 형성된 경우 갈바닉부식이 진행되지 않았다.As shown in Table 2, when the vertical length h1 of the
이에 따라, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 헤드몸체(121)의 직경(D0) 간의 비율은 1.35~1.55:1로 형성되고, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)와 상기 연장날개부(122)의 상부측 최외곽 돌출폭(D2) 간의 비율은 1.91~2.31:1로 형성됨에 따라 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)를 가압 피어싱한 이후에 상기 연장날개부(122)의 외측면 및 각 상기 모재(4,5) 중 최상단에 배치된 상기 제1모재(4)의 상단부 표면 사이가 밀착 형합될 수 있다.Accordingly, the ratio between the diameter (D1) of the
따라서, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)이 각 상기 모재(4,5)에 리벳 접합시 강한 가압력에 의해 상기 가변형합부(123)의 형상이 순간적으로 변형되되 신속하게 스프링백되면서 상기 제1모재(4)의 상면에 밀착 형합되므로 상호간 유격공극이 실질적으로 제거됨에 따라 수분 침투에 의한 갈바닉 부식이 미연에 방지되어 내식성 및 상호간 접합력이 현저히 개선될 수 있다. Therefore, when the self-piercing
그리고, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)와 상기 생크부(110)의 상하방향 길이(h2) 간의 비율은 0.8~1.2:1로 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1) 및 상기 생크부(110)의 상하방향 길이(h2)가 각각 2.85mm로 실질적으로 동일하게 구비될 수 있다. In addition, a ratio between the vertical length h1 of the
여기서, 상기 상기 헤드부(120)의 상하방향 길이(h1)가 별도로 도시되지 않은 상기 헤드부(120)의 상부 영역까지 포함하는 상기 헤드부(120)의 상하방향 전체 길이가 상기 생크부(110)의 상하방향 길이(h2) 이상으로 형성됨으로 이해함이 바람직하다.Here, the total length h1 of the
또한, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)과 상기 생크부(110) 및 상기 헤드부(120)의 길이방향 합산길이(h1+h2) 간의 비율은 1.32~1.72:1로 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 연장날개부(122)의 직경(D1)이 8.7mm로 구비되는 경우 상기 생크부(110) 및 상기 헤드부(120)의 길이방향 합산길이(h1+h2)가 5.70mm로 구비될 수 있다.In addition, the ratio between the diameter (D1) of the
그리고, 상기 생크부(110) 및 상기 헤드부(120)의 합산길이(h1+h2)는 상기 제1모재(4) 및 상기 제2모재(2)의 합산두께보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 셀프 피어싱 리벳(200)의 전체 길이가 각 상기 모재(4,5)의 상하방향 전체 두께를 초과하도록 구비될 수 있다.In addition, the summed length h1+h2 of the
여기서, 상기 생크부(110)가 각 상기 모재(4,5)를 가압 피어싱하는 과정에서 상기 커팅에지부(117)에 의해 상기 생크부(110)가 반경방향 외측으로 휘어짐에 따라 상기 셀프 피어싱 리벳(200) 및 각 상기 모재(4,5)가 상호간 리벳 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 생크부(110) 및 상기 헤드부(120)의 합산길이(h1+h2)가 각 상기 모재(4,5)들의 합산두께보다 크게 형성되어 리벳 접합되는 과정에서 상기 생크부(110)가 반경방향 외측으로 휘어짐에 따라 상기 셀프 피어싱 리벳(200) 및 각 상기 모재(4,5)가 안정적으로 상호간 리벳 접합되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.Here, as the
그리고, 상기 제1모재(4)와의 리벳 접합과 관련이 없는 상기 헤드부(120)의 상부측 상기 연장날개부(122)의 상부에는 외측면 프로파일이 반경방향 외측으로 볼록한 형태로 라운드지게 형성된 여유부가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 여유부는 상기 가변형합부(123)로부터 상측으로 갈수록 상기 연장날개부(122)의 상부 외곽측 직경이 점차 증가되다가 기설정된 지점을 기준으로 상측으로 갈수고 직경이 감소되는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1모재(4)와의 리벳 접합과 관련이 없는 상기 헤드부(120)의 상부측 외주 프로파일이 라운드진 형태로 형성되므로 제품의 외관 심미성이 개선될 수 있다.And, the outer surface profile is formed to be rounded in a convex shape outward in the radial direction on the upper side of the
한편, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 모재에 가압 피어싱된 이후의 상태를 나타낸 사용예시도이다. 이때, 도 4에 도시된 변형된 셀프 피어싱 리벳(200a), 변형된 가변형합부(123a), 변형된 각 모재(4a,5a)는 도 2 내지 도 3에 도시된 셀프 피어싱 리벳(도 2의 200), 가변형합부(도 2의 123), 각 모재(도 3의 4,5)가 리벳 접합됨에 따라 변형된 상태로 이해함이 바람직하다.On the other hand, Figure 4 is an example of use showing a state after the self-piercing rivet according to an embodiment of the present invention is pressure pierced to the base material. At this time, the deformed self-piercing
여기서, 상기 셀프 피어싱 리벳(200a)의 생크부가 각 상기 모재(4a,5a)를 가압함에 따라 각 상기 모재(4a,5a)가 함몰 변형되며 변형된 상기 가변형합부(123a) 및 변형된 상기 제1모재(4a)의 상단부 표면이 상호간 밀착 형합됨이 바람직하다.Here, as the shank portion of the self-piercing
이때, 상기 헤드부(120)의 원주방향을 따라 상기 가변형합부(123a) 및 상기 제1모재(4a)의 상단부 표면이 상호간 밀착 형합되어 상기 헤드부(120) 및 상기 제1모재(4) 사이의 유격공극이 실질적으로 제거됨이 바람직하다.At this time, along the circumferential direction of the
이에 따라, 상기 헤드부(120)의 외부로부터 상기 셀프 피어싱 리벳(200a) 및 각 상기 모재(4a,5a) 사이로 수분 유입이 실질적으로 차단되므로 갈바닉 부식이 미연에 방지되어 접합면의 내식성이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, since moisture inflow between the self-piercing
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.At this time, the terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, excluding other components It should not be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and it is possible to be modified and implemented by those of ordinary skill in the art without departing from the scope of the claims of the present invention. And, these modifications are within the scope of the present invention.
200: 셀프 피어싱 리벳 4: 제1모재
5: 제2모재 110: 생크부
111: 첨단부 114: 커팅에지부
117: 생크연장부 120: 헤드부
121: 헤드몸체 122: 연장날개부
123: 가변형합부200: self-piercing rivet 4: first base material
5: second base material 110: shank portion
111: tip portion 114: cutting edge portion
117: shank extension 120: head
121: head body 122: extension wing portion
123: variable fitting part
Claims (10)
상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장되는 헤드몸체와, 리벳 접합시 상기 생크부에 의해 함몰 변형되는 상기 모재의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳.A cutting edge portion whose inner diameter decreases from the tip portion to the upper side so as to sequentially press-pierce a plurality of base materials stacked in a vertical direction and provided with a high-strength metal material with an outer circumference formed in a cylindrical shape with an open bottom portion, and the cutting edge. A shank portion including a shank extension portion integrally extending from the upper portion of the branch portion; And
The head body integrally extending in the vertical direction on the upper portion of the shank portion, and a radially outer side along the circumferential direction from the lower end of the head body so as to be in close contact with the upper end surface of the base material that is depressed by the shank portion during rivet bonding. Self-piercing rivets including a head portion including an extension blade protruding to be rounded to extend.
상기 연장날개부의 하부에 상기 모재와 밀착 형합되도록 형성되는 가변형합부의 외주 프로파일은 기설정된 곡률반경을 따라 형성되되,
상기 곡률반경의 회전중심은 상기 헤드몸체의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치에 배치됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.The method of claim 1,
The outer circumferential profile of the variable fitting portion formed in close contact with the base material under the extension blade portion is formed along a preset radius of curvature,
Self-piercing rivets, characterized in that the center of rotation of the radius of curvature is disposed at a position extending radially outward from the lowermost end of the head body in a horizontal line.
상기 연장날개부의 직경과 상기 곡률반경 간의 수치 비율은 3.66~4.06:1로 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.According to claim 2,
Self-piercing rivets, characterized in that the numerical ratio between the diameter of the extension blade and the radius of curvature is 3.66 to 4.06:1.
상기 연장날개부의 직경과 상기 헤드몸체의 직경 간의 비율은 1.35~1.55:1로 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳. The method of claim 1,
Self-piercing rivets, characterized in that the ratio between the diameter of the extension blade and the diameter of the head body is formed in 1.35 to 1.55:1.
상기 헤드부의 상하방향 길이와 상기 연장날개부의 상부측 최외곽 돌출폭 간의 비율은 1.91~2.31:1로 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳. The method of claim 1,
Self-piercing rivets, characterized in that the ratio between the vertical length of the head portion and the outermost protruding width of the upper side of the extension blade is 1.91 to 2.31:1.
상기 연장날개부의 직경과 상기 생크부 및 상기 헤드부의 길이방향 합산길이 간의 비율은 1.32~1.72:1로 설정됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.The method of claim 1,
Self-piercing rivets, characterized in that the ratio between the diameter of the extension blade and the summed length in the longitudinal direction of the shank and the head is set to 1.32 to 1.72:1.
상기 헤드부의 상하방향 길이와 상기 생크부의 상하방향 길이 간의 비율은 0.8~1.2:1로 설정됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.The method of claim 1,
Self-piercing rivets, characterized in that the ratio between the vertical length of the head portion and the vertical length of the shank portion is set to 0.8 ~ 1.2:1.
상기 커팅에지부의 내경은 가압 피어싱시 반경방향 외측으로 휘어짐이 유도되도록 상측으로 갈수록 감소됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.The method of claim 1,
Self-piercing rivet, characterized in that the inner diameter of the cutting edge portion decreases upwardly so as to induce bending outward in a radial direction during pressure piercing.
상기 연장날개부의 상부에는 외측면 프로파일이 반경방향 외측으로 볼록한 형태로 라운드지게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.The method of claim 1,
Self-piercing rivets, characterized in that the outer side profile is formed to be rounded in a convex shape radially outward on the upper portion of the extension blade.
상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장되는 헤드몸체와, 리벳 접합시 상기 생크부에 의해 함몰 변형되는 상기 모재의 상단부 표면과 밀착 형합되도록 상기 헤드몸체의 하단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 라운드지게 확장 돌출되는 연장날개부와, 상기 연장날개부의 하부에 상기 모재와 밀착 형합되도록 형성되며 외주 프로파일이 상기 헤드몸체의 최하단측으로부터 반경방향 외측으로 수평선상으로 연장된 위치에 배치되는 회전중심을 갖는 기설정된 곡률반경을 따라 형성되는 가변형합부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳.A cutting edge portion whose inner diameter decreases from the tip portion to the upper side so as to sequentially press-pierce a plurality of base materials stacked in a vertical direction and provided with a high-strength metal material with an outer circumference formed in a cylindrical shape with an open bottom portion, and the cutting edge. A shank portion including a shank extension portion integrally extending from the upper portion of the branch portion; And
The head body integrally extending in the vertical direction on the upper portion of the shank portion, and a radially outer side along the circumferential direction from the lower end of the head body so as to be in close contact with the upper end surface of the base material that is depressed by the shank portion during rivet bonding. An extension blade part protruding roundly and a rotation center disposed at a position in which the outer circumferential profile extends radially outward from the lower end of the head body in close contact with the base material under the extension blade part Self-piercing rivet comprising a head portion including a variable fitting portion formed along a predetermined radius of curvature having a.
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