KR102518090B1 - 이종 소재의 접합 유닛 - Google Patents
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Abstract
이종 소재의 접합 유닛에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 이종 소재의 접합 유닛은: 제1소재부; 제1소재부에 적층되고, 관통홀부가 구비되며, 제1소재부와 다른 재질로 이루어지는 제2소재부; 및 제1소재부와 동일 재질로 이루어지고, 관통홀부를 관통하여 제1소재부에 접촉되는 몸체부와, 몸체부의 외측에 배치되고, 제2소재부와 동일 재질로 이루어지며, 제2소재부에 접촉되는 환형부를 구비하는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이종 소재의 접합 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 소재의 접합을 용이하게 할 수 있는 이종 소재의 접합 유닛에 관한 것이다.
종래 기술에서 서로 다른 금속인 이종 소재로 이루어진 판재를 리벳 너트를 이용하여 결합하게 위해, 결합 전 이종 소재의 판재에 리벳 너트의 크기와 같은 크기의 구멍을 뚫고, 리벳 너트의 하부 리브 결합을 용이하게 하기 위해, 판재의 구멍 주변을 성형한 후 상부와 하부 금형으로 리벳 너트를 프레스로 가압하면 리벳 너트의 하부 리브가 소성변형되면서 판재와 결합된다.
이러한 구조의 이종 소재 결합은 이종 소재에 리벳 너트를 결합하기 위해서는 전처리 과정으로 리벳 너트와 소성 변형이 이루어지도록 판재를 프레스 가공하여야 함으로써, 작업 공정이 번거롭고, 판재와 리벳 너트가 기계적인 접합으로 이루어져 진동 등에 결합 강도가 고상 접합에 비하여 낮은 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1434340호(2014.08.20 등록, 발명의 명칭: 리벳 너트 또는 리벳 볼트, 및 리벳 너트 또는 리벳 볼트와 금속판재의 결합체)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 이종 소재의 접합을 용이하게 할 수 있는 이종 소재의 접합 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은: 제1소재부; 상기 제1소재부에 적층되고, 관통홀부가 구비되며, 상기 제1소재부와 다른 재질로 이루어지는 제2소재부; 및 상기 제1소재부와 동일 재질로 이루어지고, 상기 관통홀부를 관통하여 상기 제1소재부에 접촉되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외측에 배치되고, 상기 제2소재부와 동일 재질로 이루어지며, 상기 제2소재부에 접촉되는 환형부를 구비하는 접합부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 몸체부는 회전되어 상기 제1소재부와의 마찰열에 의해 상기 제1소재부에 고상 접합되고, 상기 환형부는 상기 몸체부의 회전에 의해 회전되며, 상기 제2소재부와의 마찰열에 의해 상기 제2소재부에 고상 접합된다.
본 발명에서 상기 몸체부의 외경은 상기 관통홀부의 직경보다 작거나 같게 형성된다.
본 발명에서 상기 환형부의 외경은 상기 관통홀부의 직경보다 크게 형성된다.
본 발명에서 상기 몸체부의 단부가 상기 제1소재부에 접촉시 상기 환형부에서 상기 제2소재부를 대향하는 일면이 상기 제2소재부에 접한다.
본 발명에서 상기 몸체부의 단부에는 절삭부가 형성된다.
본 발명에서 상기 몸체부의 외측면에는 원주방향을 따라 홈부가 형성되고, 상기 환형부에는 상기 홈부에 대응되고, 상기 홈부에 삽입되는 삽입돌기부가 형성된다.
본 발명에서 상기 몸체부의 내측면에는 나사산이 형성된다.
본 발명에서 상기 몸체부는, 다각기둥형으로 형성되는 기둥부; 및 상기 기둥부의 외측방향으로 돌출되고, 상기 기둥부의 측방향을 따라 이격되게 배치되는 외측돌출부를 포함하고, 상기 환형부는, 상기 외측돌출부에 접하고, 상기 외측돌출부에 대응되게 형성되는 환형접촉부; 및 상기 환형접촉부에서 연장되고, 상기 외측돌출부의 일면을 지지하는 지지부를 포함한다.
본 발명에서 상기 몸체부는, 원기둥형으로 형성되는 기둥부; 상기 기둥부의 외측방향으로 돌출 형성되는 외측돌출부; 및 상기 외측돌출부의 일면에 다각형상으로 복수개가 배치되는 다각돌기부를 포함하고, 상기 환형부는, 상기 외측돌출부에 접하는 환형접촉부; 및 상기 환형접촉부에서 상기 기둥부를 향해 연장되고, 상기 다각돌기부에 접하는 지지부를 포함한다.
본 발명에서 상기 몸체부는, 다각기둥형으로 형성되는 기둥부; 상기 기둥부의 외측방향으로 돌출되고, 상기 기둥부의 측방향을 따라 배치되는 외측돌출부; 및 상기 외측돌출부의 일면에 상기 기둥부의 측방향을 따라 배치되는 돌기부를 포함하고, 상기 환형부는, 상기 외측돌출부에 접하는 환형접촉부; 및 상기 환형접촉부에서 상기 기둥부를 향해 연장되고, 상기 돌기부에 접하는 지지부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제2소재부는 상기 제1소재부보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진다.
본 발명에서 상기 제1소재부는 철 재질을 포함하고, 상기 제2소재부는 알루미늄 재질을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은: 관통홀부가 구비되는 제2소재부; 및 상기 관통홀부를 관통하고, 상기 제2소재부와 다른 재질인 제1소재부로 이루어지는 몸체부와, 상기 몸체부의 외측에 배치되고, 상기 제2소재부와 동일 재질로 이루어지며, 상기 제2소재부에 접합되는 환형부를 구비하는 접합부를 포함한다.
본 발명에서 상기 몸체부 회전시, 상기 환형부는 상기 제2소재부와 마찰열에 의해 제2소재부에 고상 접합된다.
본 발명에서 상기 환형부는 상기 몸체부보다 용융점이 낮는 재질로 이루어진다.
본 발명에 따른 이종 소재의 접합 유닛에 의하면 이종 소재로 이루어진 소재부의 접합을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 이종 소재가 마찰 접합됨으로써, 기계적인 결합에 비해 진동 등의 환경에서도 강건한 결합 상태를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 저면에서 도시한 저면 절개 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 저면에서 도시한 저면 절개 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이ㄱ고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부의 일부를 절개한 부분 절개 사시도이고, 도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재 접합 유닛의 몸체부를 저면에서 도시한 저면 절개 사시도이고, 도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은 이종 소재로 이루어진 소재부(10)와 소재부(10)를 접합하는 접합부(20)를 포함한다. 소재부(10)는 제1소재부(11)와 제2소재부(13)를 포함한다. 제1소재부(11)은 제1소재를 포함하여 이루어지는 것이고, 제2소재부(13)는 제2소재를 포함하여 이루어진다. 즉, 제1소재부(11)와 제2소재부(13)는 각각 서로 다른 재질을 포함하여 이루어진다.
제2소재부(13)는 제1소재부(11)의 일측(도 1 기준 상측)에 적층되게 배치된다. 제2소재부(13)에는 관통홀부(15)가 구비된다. 본 발명에서 제2소재부(13)를 이루는 제2소재는 제1소재부(11)를 이루는 제1소재보다 용융점이 낮은 금속 재질을 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 제1소재부(11)의 제1소재는 철 재질을 포함하여 이루어지고, 제2소재부(13)의 제2소재는 알루미늄 재질을 포함하여 이루어진다. 또는 제2소재부(13)의 제2소재는 철 재질보다 용융점이 낮은 구리 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
몸체부(21)는 원기둥형 또는 다각기둥형으로 형성된다. 몸체부(21)의 중심부는 중공형 또는 솔리드형으로 형성된다. 중공형의 몸체부(21)의 내측면에는 나사산이 형성된다. 몸체부(21)의 내측면에 나사산이 형성되어, 외측면에 나산산이 형성된 볼트 등과 체결된다. 몸체부(21)의 단부에는 절삭부(23)가 형성된다. 몸체부(21)는 외측면에 프레스부(30) 등의 공작기계에 의해 회전되며, 절삭부(23)가 관통홀부(15)를 관통하면서, 관통홀부(15)가 절삭부(23)의 회동반경에 있으면 관통홀부(15)를 절삭하면서 제1소재부(11)와 접촉한다. 몸체부(21)는 제1소재를 포함하여 이루어진다.
환형부(25)는 몸체부(21)의 외측에 배치되는 것으로, 제2소재부(13)와 동일한 재질로 이루어진다. 몸체부(21)가 회전하는 프레스부(30)에 의해 회전되면, 절삭부(23)가 관통홀부(15)를 관통하여 제1소재부(11)에 접하게 된다. 환형부(25)는 몸체부(21)의 회전에 따라 회전된다. 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 하강되므로, 환형부(25)도 하강되며 제2소재부(13)에 마찰 접촉된다.
이때 환형부(25)는 제2소재부(13)와의 마찰에 의해 용융되면서, 서로 제2소재인 동일 소재로 이루어진 환형부(25)와 제2소재부(13)는 용융되어 고상 접합 결합된다. 몸체부(21)도 제1소재부(11)와 제1소재인 동일 소재로 이루어져, 몸체부(21)는 제1소재부(11)에 마찰되어 용용 용접 결합된다.
제2소재부(13)와 제1소재부(11)는 각각 환형부(25)와 몸체부(21)에 용융되어 고상 접합되고, 환형부(25)는 몸체부(21)에 고정되어, 제2소재부(13)와 제1소재부(11)가 결합된다. 환형부(25)와 몸체부(21)는 이중 사출에 의해 형성되어 일체를 이룬다.
몸체부(21)의 외측면에는 원주방향을 따라 오목한 홈부(24)가 형성되고, 환형부(25)에는 홈부(24)에 대응되는 삽입돌기부(27)가 형성된다. 삽입돌기부(27)의 크기와 홈부(24)의 크기는 동일한다. 삽입돌기부(27)는 홈부(24)에 삽입되어 회전시 환형부(25)가 몸체부(21)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
몸체부(21)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 작거나 같게 형성된다. 몸체부(21)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 작거나 같게 형성되어, 몸체부(21)가 관통홀부(15)를 관통하여 제1소재부(11)와 접촉되어, 마찰되면서 몸체부(21)가 제1소재부(11)와 용용 접합된다. 관통홀부(15)가 몸체부(21)의 외경보다 큰 경우, 몸체부(21)의 단부에 형성된 절삭부(23)를 통해 절삭된다.
환형부(25)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 크게 형성된다. 환형부(25)의 외경이 관통홀부(15)의 직경보다 크게 형성되어, 환형부(25)의 하측면이 제2소재부(13)와 접촉되어, 마찰되면서 환형부(25)가 제2소재부(13)와 용용 접합된다.
환형부(25)가 몸체부(21)에 배치되는 위치는, 몸체부(21)가 제1소재부(11)와 접촉 가능하게 하도록 배치된다. 제2소재부(13)의 두께는, 환형부(25)의 하측면이 제2소재부(13)의 상측면에 접촉하고, 몸체부(21)가 제1소재부(11)와 접촉 가능한 두께로 이루어진다.
몸체부(21)의 단부(도 2 기준 하단부)가 제1소재부(11)에 접촉시 환형부(25)에서 제2소재부(13)를 대향하는 일면(도 2 기준 하측면)이 제2소재부(13)에 접한다.
상술한 환형부(25)의 위치와, 제2소재부(13)의 두께에 의해, 환형부(25)가 제2소재부(13)와 접촉되어 고상 접합되고, 몸체부(21)가 제1소재부(11)와 접촉되어 고상 접합이 가능하게 이루어진다.
제1소재부(11)의 일면(도 4 기준 하부면)에는 지지 금형부(40)가 배치된다. 지지 금형부(40)는 제1소재부(11)의 하부면에 배치되어, 접합부(20)의 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 회전시, 제1소재부(11)가 회전되는 것을 방지하기 위해 지지한다. 지지 금형부(40)가 제1소재부(11)의 회전을 방지하기 위해 가용접 등의 방식이 적용된다. 환형부(25)가 제2소재부(13)와 접합되고, 몸체부(21)가 제1소재부(11)와 접합된 후, 지지 금형부(40)는 제1소재부(11)로부터 분리된다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은 몸체부(21)와 환형부(25)를 포함한다. 몸체부(21)는 기둥부(22), 외측돌출부(22a), 절삭부(23)를 포함한다. 기둥부(22)는 다각기둥형 또는 원기둥형으로 형성된다. 기둥부(22)의 중심부는 중공형 또는 솔리드형으로 형성된다. 중공형의 기둥부(22)의 내측면에는 나사산이 형성된다. 기둥부(22)의 내측면에 나사산이 형성되어, 외측면에 나산산이 형성된 볼트 등과 체결된다.
외측돌출부(22a)는 기둥부(22)의 외측방향으로 돌출되고 기둥부(22)의 측방향을 따라 이격 배치된다. 외측돌출부(22a)는 기둥부(22)의 측방향으로 돌출 길이가 다르게 단차지게 형성된다. 외측돌출부(22a)는 환형부(25)의 환형접촉부(26)와 접촉되는 것으로, 회전되어 소재부(10)에 접촉시 외측돌출부(22a)에서 환형접촉부(26)의 이탈을 방지한다.
절삭부(23)는 기둥부(22)의 단부(도 6 기준 하단부)에 제2소재부(13)를 향하도록 형성되고, 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 외측면에 프레스부(30) 등의 공작기계에 의해 회전되며, 절삭부(23)가 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 제1소재를 포함하여 이루어진다.
환형부(25)는 몸체부(21)의 외측면에 장착되는 것으로, 제2소재를 포함하여 이진다. 환형부(25)는 환형접촉부(26)와 지지부(28)를 포함한다. 환형접촉부(26)는 외측돌출부(22a)에 접하고, 외측돌출부(22a)의 단부에 대응되게 형성된다. 지지부(28)는 환형접촉부(26)에서 연장되고, 외측돌출부(22a)의 하측면을 지지한다. 환형접촉부(26)가 외측돌출부(22a)의 형상에 대응되게 형성되고, 지지부(28)가 외측돌출부(22a)의 하측면을 지지하여 회전시 환형부(25)가 몸체부(21)에서 이탈되는 것이 방지된다.
기둥부(22)는 프레스부(30)에 의해 회전된다. 프레스부(30)는 기둥부(22)의 외측 형상에 대응되게 형성된다. 절삭부(23)가 제2소재부(13)의 관통홀부(15)를 관통하여 제1소재부(11)에 접하게 된다. 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 하강되므로, 환형부(25)도 하강되며 제2소재부(13)에 마찰 접촉된다.
이때 환형부(25)의 환형접촉부(26)와 지지부(28)는 제2소재부(13)와의 마찰에 의해 용융되면서, 서로 제2소재인 동일 소재로 이루어진 환형부(25)와 제2소재부(13)는 용융되어 고상 접합 결합된다. 몸체부(21)의 기둥부(22)도 제1소재부(11)와 제1소재인 동일 소재로 이루어져, 기둥부(22)는 제1소재부(11)에 마찰되어 용용 용접 결합된다.
제2소재부(13)와 제1소재부(11)는 각각 환형부(25)와 몸체부(21)에 용융되어 고상 접합 되고, 환형부(25)는 몸체부(21)에 고정되어, 제2소재부(13)와 제1소재부(11)가 결합된다. 환형부(25)와 몸체부(21)는 이중 사출에 의해 형성되어 일체를 이룬다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은 몸체부(21)와 환형부(25)를 포함한다. 몸체부(21)는 기둥부(22), 외측돌출부(22a), 돌기부(22c), 절삭부(23)를 포함한다. 기둥부(22)는 다각기둥형 또는 원기둥형으로 형성된다. 기둥부(22)의 중심부는 중공형 또는 솔리드형으로 형성된다.
외측돌출부(22a)는 기둥부(22)의 외측방향으로 돌출되어 환형으로 형성된다. 돌기부(22c)는 외측돌출부(22a)의 일면(도 10 기준 하측면)에 기둥부(22)의 측방향을 따라 띠 형상을 이룬다. 돌기부(22c)는 단면의 형상이 사각형이 띠 형상으로 이루어진다.
절삭부(23)는 기둥부(22)의 단부(도 10 기준 하단부)에 제2소재부(13)를 향하도록 형성되고, 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 외측면에 프레스부(30) 등의 공작기계에 의해 회전되며, 절삭부(23)가 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 제1소재를 포함하여 이루어진다.
환형부(25)는 몸체부(21)의 외측면에 장착되는 것으로, 제2소재를 포함하여 이진다. 환형부(25)는 환형접촉부(26)와 지지부(28)를 포함한다. 환형접촉부(26)는 외측돌출부(22a)에 접한다. 지지부(28)는 환형접촉부(26)에서 기둥부(22)를 향해 연장 형성되는 것으로, 돌기부(22c)에 대응되게 오목하게 형성되고, 돌기부(22c)를 지지한다. 지지부(28)가 돌기부(22c)에 대응되게 형성되고, 환형접촉부(26)가 외측돌출부(22a)에 접촉되어 회전되는 경우, 환형부(25)가 몸체부(21)에서 이탈되는 것이 방지된다.
기둥부(22)는 프레스부(30)에 의해 회전된다. 프레스부(30)는 기둥부(22)의 외측 형상에 대응되게 형성된다. 절삭부(23)가 제2소재부(13)의 관통홀부(15)를 관통하여 제1소재부(11)에 접하게 된다. 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 하강되므로, 환형부(25)도 하강되며 제2소재부(13)에 마찰 접촉된다.
이때 환형부(25)의 환형접촉부(26)와 지지부(28)는 제2소재부(13)와의 마찰에 의해 용융되면서, 서로 제2소재인 동일 소재로 이루어진 환형부(25)와 제2소재부(13)는 용융되어 고상 접합 결합된다. 몸체부(21)의 기둥부(22)도 제1소재부(11)와 제1소재인 동일 소재로 이루어져, 기둥부(22)는 제1소재부(11)에 마찰되어 용용 용접 결합된다.
제2소재부(13)와 제1소재부(11)는 각각 환형부(25)와 몸체부(21)에 용융되어 고상 접합 되고, 환형부(25)는 몸체부(21)에 고정되어, 제2소재부(13)와 제1소재부(11)가 결합된다. 환형부(25)와 몸체부(21)는 이중 사출에 의해 형성되어 일체를 이룬다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은 몸체부(21)와 환형부(25)를 포함한다. 몸체부(21)는 기둥부(22), 외측돌출부(22a), 다각돌기부(22b), 절삭부(23)를 포함한다. 기둥부(22)는 다각기둥형 또는 원기둥형으로 형성된다. 기둥부(22)의 중심부는 중공형 또는 솔리드형으로 형성된다. 중공형의 기둥부(22)의 내측면에는 나사산이 형성된다. 기둥부(22)의 내측면에 나사산이 형성되어, 외측면에 나산산이 형성된 볼트 등과 체결된다.
외측돌출부(22a)는 기둥부(22)의 외측방향으로 돌출되어 환형으로 형성된다. 다각돌기부(22b)는 외측돌출부(22a)의 일면(도 14 기준 하측면)에 기둥부(22)의 원주방향을 따라 복수개의 다각 형상으로 형성된다.
절삭부(23)는 기둥부(22)의 단부(도 13 기준 하단부)에 제2소재부(13)를 향하도록 형성되고, 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 외측면에 프레스부(30) 등의 공작기계에 의해 회전되며, 절삭부(23)가 제2소재부(13)를 관통한다. 몸체부(21)는 제1소재를 포함하여 이루어진다.
환형부(25)는 몸체부(21)의 외측면에 장착되는 것으로, 제2소재를 포함하여 이진다. 환형부(25)는 환형접촉부(26)와 지지부(28)를 포함한다. 환형접촉부(26)는 외측돌출부(22a)에 접한다. 지지부(28)는 환형접촉부(26)에서 기둥부(22)를 향해 연장 형성되는 것으로, 다각돌기부(22b)에 대응되게 오목하게 형성되고, 다각돌기부(22b)를 지지한다. 지지부(28)가 다각돌기부(22b)에 대응되게 형성되고, 환형접촉부(26)가 외측돌출부(22a)에 접촉되어, 회전시 환형부(25)가 몸체부(21)에서 이탈되는 것이 방지된다.
기둥부(22)는 프레스부(30)에 의해 회전된다. 프레스부(30)는 기둥부(22)의 외측 형상에 대응되게 형성된다. 절삭부(23)가 제2소재부(13)의 관통홀부(15)를 관통하여 제1소재부(11)에 접하게 된다. 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 하강되므로, 환형부(25)도 하강되며 제2소재부(13)에 마찰 접촉된다.
이때 환형부(25)의 환형접촉부(26)와 지지부(28)는 제2소재부(13)와의 마찰에 의해 용융되면서, 서로 제2소재인 동일 소재로 이루어진 환형부(25)와 제2소재부(13)는 용융되어 고상 접합 결합된다. 몸체부(21)의 기둥부(22)도 제1소재부(11)와 제1소재인 동일 소재로 이루어져, 기둥부(22)는 제1소재부(11)에 마찰되어 용용 용접 결합된다.
제2소재부(13)와 제1소재부(11)는 각각 환형부(25)와 몸체부(21)에 용융되어 고상 접합 되고, 환형부(25)는 몸체부(21)에 고정되어, 제2소재부(13)와 제1소재부(11)가 결합된다. 환형부(25)와 몸체부(21)는 이중 사출에 의해 형성되어 일체를 이룬다.
도 17 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 설명한다. 도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부를 접합하는 것을 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이고, 도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛에서 접합부가 회전하는 프레스 기계에 의해 작동되어 소재부에 접합된 상태를 개략적으로 나타내는 부분 절개 사시도이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 이종 소재의 접합 유닛은 제2소재부(13), 접합부(20)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서 하기에서 설명하지 않는 상술한 본 발명의 일 실시예의 구성과 동일한 도시 번호는 상술한 내용의 설명으로 갈음한다.
제2소재부(13)는 중심부에 관통홀부(15)가 구비된다. 본 발명에서 제2소재부(13)를 이루는 제2소재는 제1소재부(11)를 이루는 제1소재보다 용융점이 낮은 금속 재질을 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 제1소재부(11)의 제1소재는 철 재질을 포함하여 이루어지고, 제2소재부(13)의 제2소재는 알루미늄 재질을 포함하여 이루어진다. 또는 제2소재부(13)의 제2소재는 철 재질보다 용융점이 낮은 구리 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
접합부(20)를 제2소재부(13)와 접한되는 것으로, 몸체부(21)와 환형부(25)를 구비한다. 몸체부(21)는 원기둥형 또는 다각기둥형으로 형성된다. 몸체부(21)의 중심부는 중공형 또는 솔리드형으로 형성된다. 중공형의 몸체부(21)의 내측면에는 나사산이 형성된다. 몸체부(21)의 내측면에 나사산이 형성되어, 외측면에 나산산이 형성된 볼트 등과 체결된다. 몸체부(21)의 단부에는 절삭부(23)가 형성된다. 몸체부(21)는 외측면에 프레스부(30) 등의 공작기계에 의해 회전되며, 절삭부(23)가 관통홀부(15)를 관통하면서, 관통홀부(15)가 절삭부(23)의 회동반경에 있으면 관통홀부(15)를 절삭하면서 제1소재부(11)와 접촉한다. 몸체부(21)는 제1소재를 포함하여 이루어진다.
환형부(25)는 몸체부(21)의 외측에 배치되는 것으로, 제2소재부(13)와 동일한 재질로 이루어진다. 몸체부(21)가 회전하는 프레스부(30)에 의해 회전되면, 환형부(25)는 몸체부(21)의 회전에 따라 회전된다. 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 하강되므로, 환형부(25)도 하강되며 제2소재부(13)에 마찰 접촉된다.
이때 환형부(25)는 제2소재부(13)와의 마찰에 의해 용융되면서, 서로 제2소재인 동일 소재로 이루어진 환형부(25)와 제2소재부(13)는 용융되어 고상 접합 결합된다.
몸체부(21)의 외측면에는 원주방향을 따라 오목한 홈부(24)가 형성되고, 환형부(25)에는 홈부(24)에 대응되는 삽입돌기부(27)가 형성된다. 삽입돌기부(27)의 크기와 홈부(24)의 크기는 동일한다. 삽입돌기부(27)는 홈부(24)에 삽입되어 회전시 환형부(25)가 몸체부(21)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
몸체부(21)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 작거나 같게 형성된다. 몸체부(21)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 작거나 같게 형성된다. 관통홀부(15)가 몸체부(21)의 외경보다 큰 경우, 몸체부(21)의 단부에 형성된 절삭부(23)를 통해 절삭된다.
환형부(25)의 외경은 관통홀부(15)의 직경보다 크게 형성된다. 환형부(25)의 외경이 관통홀부(15)의 직경보다 크게 형성되어, 환형부(25)의 하측면이 제2소재부(13)와 접촉되어, 마찰되면서 환형부(25)가 제2소재부(13)와 용용 접합된다.
상술한 환형부(25)의 위치와, 제2소재부(13)의 두께에 의해, 환형부(25)가 제2소재부(13)와 접촉되어 고상 접합된다.
제1소재부(11)의 일면(도 19 기준 하부면)에는 지지 금형부(40)가 배치된다. 지지 금형부(40)는 제2소재부(13)의 하부면에 배치되어, 접합부(20)의 몸체부(21)가 프레스부(30)에 의해 회전시, 제2소재부(13)가 회전되는 것을 방지하기 위해 지지한다. 지지 금형부(40)가 제2소재부(13)의 회전을 방지하기 위해 가용접 등의 방식이 적용된다. 환형부(25)가 제2소재부(13)와 접합된 후, 지지 금형부(40)는 제2소재부(13)로부터 분리된다.
본 발명에 따른 이종 소재의 접합 유닛에 의하면 이종 소재로 이루어진 소재부의 접합을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 이종 소재가 마찰 접합됨으로써, 기계적인 결합에 비해 진동 등의 환경에서도 강건한 결합 상태를 유지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 소재부 11: 제1소재부
13: 제2소재부 15: 관통홀부
20: 접합부 21: 몸체부
22: 기둥부 22a: 외측돌출부
22b: 다각돌기부 22c: 돌기부
23: 절삭부 24: 홈부
25: 환형부 26: 환형접촉부
27: 삽입돌기부 28: 지지부
30: 프레스부 40: 지지 금형부
13: 제2소재부 15: 관통홀부
20: 접합부 21: 몸체부
22: 기둥부 22a: 외측돌출부
22b: 다각돌기부 22c: 돌기부
23: 절삭부 24: 홈부
25: 환형부 26: 환형접촉부
27: 삽입돌기부 28: 지지부
30: 프레스부 40: 지지 금형부
Claims (16)
- 제1소재부;
상기 제1소재부에 적층되고, 관통홀부가 구비되며, 상기 제1소재부와 다른 재질로 이루어지는 제2소재부; 및
상기 제1소재부와 동일 재질로 이루어지고, 상기 관통홀부를 관통하여 상기 제1소재부에 접촉되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외측에 배치되고, 상기 제2소재부와 동일 재질로 이루어지며, 상기 제2소재부에 접촉되는 환형부를 구비하는 접합부를 포함하고,
상기 몸체부는 회전되어 상기 제1소재부와의 마찰열에 의해 상기 제1소재부에 고상 접합되고,
상기 환형부는 상기 몸체부의 회전에 의해 회전되며, 상기 제2소재부와의 마찰열에 의해 상기 제2소재부에 고상 접합되고,
상기 몸체부의 단부에는 절삭부가 형성되고,
상기 절삭부는 상기 관통홀부를 관통하면서, 상기 관통홀부가 상기 절삭부의 회동반경에 있으면, 상기 관통홀부를 절삭하면서 상기 제1소재부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 외경은 상기 관통홀부의 직경보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 환형부의 외경은 상기 관통홀부의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 단부가 상기 제1소재부에 접촉시 상기 환형부에서 상기 제2소재부를 대향하는 일면이 상기 제2소재부에 접하는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 외측면에는 원주방향을 따라 홈부가 형성되고,
상기 환형부에는 상기 홈부에 대응되고, 상기 홈부에 삽입되는 삽입돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 내측면에는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
다각기둥형으로 형성되는 기둥부; 및
상기 기둥부의 외측방향으로 돌출되고, 상기 기둥부의 측방향을 따라 이격되게 배치되는 외측돌출부를 포함하고,
상기 환형부는,
상기 외측돌출부에 접하고, 상기 외측돌출부에 대응되게 형성되는 환형접촉부; 및
상기 환형접촉부에서 연장되고, 상기 외측돌출부의 일면을 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
원기둥형으로 형성되는 기둥부;
상기 기둥부의 외측방향으로 돌출 형성되는 외측돌출부; 및
상기 외측돌출부의 일면에 다각형상으로 복수개가 배치되는 다각돌기부를 포함하고,
상기 환형부는,
상기 외측돌출부에 접하는 환형접촉부; 및
상기 환형접촉부에서 상기 기둥부를 향해 연장되고, 상기 다각돌기부에 접하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
다각기둥형으로 형성되는 기둥부;
상기 기둥부의 외측방향으로 돌출되고, 상기 기둥부의 측방향을 따라 배치되는 외측돌출부; 및
상기 외측돌출부의 일면에 상기 기둥부의 측방향을 따라 배치되는 돌기부를 포함하고,
상기 환형부는,
상기 외측돌출부에 접하는 환형접촉부; 및
상기 환형접촉부에서 상기 기둥부를 향해 연장되고, 상기 돌기부에 접하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 제2소재부는 상기 제1소재부보다 용융점이 낮은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
- 제12항에 있어서,
상기 제1소재부는 철 재질을 포함하고, 상기 제2소재부는 알루미늄 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 소재의 접합 유닛.
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|---|---|---|---|
| KR1020170183483A KR102518090B1 (ko) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 이종 소재의 접합 유닛 |
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| KR1020170183483A KR102518090B1 (ko) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 이종 소재의 접합 유닛 |
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| JP5722479B2 (ja) * | 2013-07-22 | 2015-05-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 異材接合用リベット、異材接合用部材、異材接合体の製造方法及び異材接合体 |
| KR20160082288A (ko) * | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 주식회사 성우하이텍 | 판재 접합용 파스너 |
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-
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