KR20200082157A - 셀프 피어싱 리벳 및 그의 접합시스템 - Google Patents

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Abstract

결합특성이 개선되도록, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 제공한다.

Description

셀프 피어싱 리벳 및 그의 접합시스템{self piercing rivet and jointing system using the same}
본 발명은 셀프 피어싱 리벳 및 그의 접합시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결합특성이 개선되는 셀프 피어싱 리벳 및 그의 접합시스템에 관한 것이다.
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.
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.
도 1은 종래의 셀프 피어싱 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 셀프 피어싱 장치(1)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.
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.
그리고, 상기 엔빌유닛(4)의 상면에는 성형골(4a)이 형성된 엔빌다이(4b)가 구비되며, 장착봉(4c)을 통하여 상기 프레임(2)의 하측에 장착된다.
여기서, 복수개의 상기 피접합물(6a,6b)이 접합되는 과정은 다음과 같이 진행된다.
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.
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.
그러나, 종래의 셀프 피어싱 리벳(5)은 높은 장력의 판재에 대한 적용이 어려운 문제점이 있었다. 즉, 상기 리벳(5)이 780MPa 이상의 고장력 강판에 적용되면 생크부(5a)에 좌굴 또는 크랙이 발생되므로 접합 대상물에 대한 타공이 불가능하거나 접합 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 피접합물이 세겹 이상의 다단으로 적층 배치되는 경우, 상기 생크부(5a)가 다중적층 피접합물 중 엔빌유닛(4)에 인접한 최하층에 배치된 피접합물에 도달되기 전에 좌굴되면 최하층 피접합물이 접합되지 못하는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-1689572호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 결합특성이 개선되는 셀프 피어싱 리벳 및 그의 접합시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳을 제공한다.
또한, 본 발명은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성되되, 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅된 커팅테이퍼면이 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부와, 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하되, 상기 헤드부의 길이가 상기 제1모재의 두께보다 크고, 상기 제1모재 및 상기 제2모재의 합산두께보다는 작게 형성되며, 상기 생크부 및 상기 헤드부의 합산길이가 상기 제1모재, 상기 제2모재, 및 상기 제3모재의 합산두께보다 크게 형성되는 셀프 피어싱 리벳; 상기 셀프 피어싱 리벳을 공급 및 가압 펀칭하는 펀치유닛; 및 상기 펀치유닛에 대향 배치되되, 상기 생크부의 첨단부와 대향되는 라인을 커버하도록 연장 형성된 가이드홈이 함몰된 엔빌유닛을 포함하는 셀프 피어싱 리벳의 접합시스템을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 생크부 하부에 형성된 커팅에지부의 상부측 외면으로부터 하단부측으로 커팅된 커팅테이퍼면의 최하단에 첨예하게 돌설된 첨단부가 형성되어 모재의 상면에 선접촉되며 가압 피어싱되므로 제품의 가공성능이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 상기 첨단부가 각 모재의 상부 경계면을 찢으며 피어싱하는 과정에서 적은 마찰로 모재를 피어싱하여 생크부가 각 모재 중 최하단에 배치된 모재를 가압 피어싱하기 전에 생크부의 좌굴이 방지되므로 세겹이상의 다겹의 모재가 구비되는 경우에도 피어싱 성능이 개선되어 결합특성이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 생크부 및 헤드부의 합산길이가 각 모재들의 합산두께보다 크게 형성되며, 헤드부의 길이가 제1모재의 두께를 초과하되 제1모재 및 제2모재의 합산두께 미만으로 형성되어 피어싱 가압력이 개선되며 셀프 피어싱 리벳 및 각 모재가 상호간 안정적으로 리벳 접합되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳을 상세히 설명한다.
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.
도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳(100)은 생크부(10)와, 헤드부(20)를 포함한다.
여기서, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 둘 이상의 모재를 접합하기 위해 구비되는 체결 요소로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 차량 도어의 힌지 브라켓을 접합하는 차체 조립 공정에 적용될 수 있으며, 용도가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳(100)은 각 상기 모재(1,2,3)에 별도의 프리홀 가공이 요구되지 않으며, 각 상기 모재(1,2,3)를 리벳팅하여 접합시키는 체결 요소로 이해함이 바람직하다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳(100)이 세겹으로 구비된 모재(1,2,3)를 리벳 접합하는 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
그리고, 각 상기 모재(1,2,3)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(1,2,3)는 상호간 동일한 동종 재질로 구비될 수 있으며, 상호간 상이한 이종 재질로 구비될 수도 있다. 이하에서는, 각 상기 모재(1,2,3)가 알루미늄의 동종 재질로 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
여기서, 제1모재(1), 제2모재(2), 및 제3모재(3)는 기설정된 두께(m1,m2,m3)로 각각 구비되어 상하방향으로 적층 배치됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 모재(1,2,3)의 각 두께(m1,m2,m3)는 상하방향으로의 두께로 이해함이 바람직하며, 상호간 두께가 동일하게 형성될 수 있으며 상이하게 형성될 수도 있다.
한편, 상기 생크부(10)는 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 형태로 구비되며, 각 상기 모재(1,2,3)보다 고강도 재질인 하이스강 등의 금속 등으로 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 생크부(10)는 상하방향으로 적층 배치된 상기 제1모재(1), 상기 제2모재(2), 및 상기 제3모재(3)를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부(11)로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성된 커팅에지부(14)와, 상기 커팅에지부(14)의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부(17)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 커팅에지부(14) 및 상기 생크연장부(17)를 포함하는 상기 생크부(10)의 전체 형상은 외주면이 상기 헤드부(20)의 상면과 수직인 원통 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 첨단부(11) 및 상기 생크연장부(13)를 포함하는 상기 생크부(10)의 전체 길이(n1)는 상기 헤드부(20)의 상면에 수직인 상하방향 길이로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 생크부(10)는 하부가 개구된 형태로 구비되며, 반경방향 내측에 개구공간(16)이 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)이 각 상기 모재(1,2,3)를 접합시 변형 유동된 각 상기 모재(1,2,3)가 상기 개구공간(16)으로 유동되어 유입될 수 있다.
더욱이, 상기 생크부(10)에는 상하방향을 따라 개구되되 상기 생크부(10)의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상 배치되는 슬릿부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 생크부(10)의 상부는 상기 생크부(10)와 일체로 형성된 상기 헤드부(20)에 의해 커버됨으로 이해함이 바람직하다.
한편, 상기 첨단부(11)는 각 상기 모재(1,2,3)를 선접촉하며 순차적으로 가압하도록 상기 생크부(10)의 커팅에지부(14) 최하단부에 원주방향을 따라 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 첨단부(11)는 상기 생크부(10)의 최하단에 하측방향으로 첨예하게 돌설된 부분으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 커팅에지부(14)의 외면은 가압시 피어싱이 유도되도록 상기 생크부(10)의 하부에 형성되되, 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅 형성됨이 바람직하다.
상세히, 상기 커팅에지부(14)의 외면부에는 상기 커팅에지부(14)의 상부측 외면으로부터 상기 커팅에지부(14)의 하단부측으로, 즉, 상기 커팅에지부(14)의 상부측 외면으로부터 상기 첨단부(11)측으로 커팅 절단된 커팅테이퍼면(12)이 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 생크부(10)의 하부에 형성된 상기 커팅에지부(14)의 상부측 외면으로부터 하단부측으로 커팅 절단된 상기 커팅테이퍼면(12)의 최하단에 첨예하게 돌설된 상기 첨단부(11)가 형성되어 각 상기 모재(1,2,3)의 상면으로부터 선접촉되며 가압 피어싱되므로 제품의 가공성능이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 커팅에지부(14)의 내면부에는 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3)에 피어싱되는 과정에서 반경방향 외측으로의 휘어짐이 유도되도록 내주 프로파일이 반경방향 내측으로 볼록한 형태로 라운드지게 형성된 라운드면(13)이 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3)를 피어싱하는 과정에서 상기 라운드면(13)에 의해 상기 생크부(10)의 피어싱 방향이 반경방향 외측으로 휘어지도록 유도됨에 따라 각 상기 모재(1,2,3) 및 상기 셀프 피어싱 리벳(100)이 상호간 리벳 접합될 수 있다.
또한, 생크연장부(17)는 상기 커팅에지부(14)의 상부 및 상기 헤드부(20)의 하부 사이에 일체로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 생크연장부(17)의 두께는 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3) 중 최하단에 배치된 상기 제3모재(3)를 가압하기 전에 상기 생크부(10)의 좌굴이 방지되도록 상측으로 갈수록 연속적으로 증가됨이 바람직하다.
상세히, 상기 생크연장부(17)는 외주면이 각 상기 모재(1,2,3)에 대하여 실질적인 수직으로 형성되되, 상기 생크연장부(17)의 내경이 상측으로 갈수록 감소되는 형태로 구비됨이 가장 바람직하다.
다시 말해, 상기 생크연장부(17)의 내경이 상측으로 갈수록 연속적으로 감소되되, 상기 생크연장부(17)의 상부두께(k1)가 상기 생크연장부(17)의 하부두께(k2) 이상으로 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 생크연장부(17)의 상부두께(k1) 및 상기 생크연장부(17)의 하부두께(k2) 간의 차이는 기설정된 간격범위 이내로 형성됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 생크연장부(17)의 상부두께(k1) 및 상기 생크연장부(17)의 하부두께(k2) 간의 차이가 0.5~1.5mm 간격범위로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 생크연장부(17)의 외주면이 각 상기 모재(1,2,3)에 대하여 실질적인 수직으로 형성되되 상기 생크연장부(17)의 내경이 상측으로 갈수록 감소되는 형태로 구비되어 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3) 중 최하단에 배치된 상기 제3모재(3)를 가압 피어싱하기 전에 상기 생크부(10)가 좌굴됨에 따른 접합성능 저하가 방지되므로 제품의 내구성 및 접합성능이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 헤드부(20)는 상기 생크부(10)의 상부에 일체로 구비됨이 바람직하며, 상기 헤드부(20)는 상기 생크부(10)의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체(21)와, 상기 헤드몸체(21)의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부(22)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 일실시예에서 상기 헤드몸체(21)는 상기 생크부(10)의 상부에 원통 형상으로 구비된 부분으로 이해함이 바람직하며, 상기 연장날개부(22)는 원통 형상의 상기 헤드몸체(21)로부터 반경방향 외측으로 연장 돌설된 상기 헤드부(20)의 외곽부로 이해함이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 헤드부(20)의 상하방향 길이(n2)는 상기 헤드부(20)의 상면에 수직인 상하방향 길이로 이해함이 바람직하며, 상기 헤드부(20)의 상하방향 길이 및 상기 헤드몸체(21)의 상하방향 길이는 실질적으로 동일한 의미로 이해함이 바람직하다.
또한, 상기 연장날개부(22)의 외측면 프로파일은 반경방향 내측으로 오목한 형태로 라운드지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3)를 가압 피어싱한 이후에 상기 연장날개부(22)의 외측면 및 각 상기 모재(1,2,3) 중 최상단에 배치된 상기 제1모재(1)의 상단부 표면 사이가 밀착 형합될 수 있다.
한편, 상기 헤드부(20)의 상하방향 길이(n2)는 상기 제1모재(1)의 두께(m1)보다 크고, 상기 제1모재(1) 및 상기 제2모재(2)의 합산두께(m1+m2)보다는 작게 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 헤드부의 상하방향 길이가 제1모재(1)의 두께(m1)보다 작게 구비되는 경우에 비해 상기 헤드몸체(21)의 상하방향 길이가 상대적으로 길게 구비되어 각 상기 모재(1,2,3)를 가압 피어싱시 증가된 가압력이 제공될 수 있다.
더욱이, 모재가 세겹 이상의 다단으로 적층 배치되는 경우에도 각 상기 모재(1,2,3) 전체를 리벳 접합하기 위한 충분한 상하길이가 제공되면서도 상기 헤드부(20)의 상하방향 길이(n2)가 적용되고자 하는 각 상기 모재(1,2,3)의 두께에 대응되어 구비되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.
이에 다라, 상기 첨단부(11)가 각 상기 모재(1,2,3)의 상부 경계면을 찢으며 피어싱하는 과정에서 적은 마찰로 신속히 상기 제2모재(2)를 피어싱하여 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3) 중 최하단에 배치된 상기 제3모재(3)를 가압 피어싱하기 전에 상기 생크부(10)의 좌굴이 방지되므로 세겹이상의 다겹의 모재가 구비되는 경우에도 피어싱 성능이 개선되어 결합특성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 생크부(10) 및 상기 헤드부(20)의 합산길이(n1+n2)는 상기 제1모재(1), 상기 제2모재(2), 및 상기 제3모재(3)의 합산두께(m1+m2+m3)보다 크게 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)의 전체 길이가 각 상기 모재(1,2,3)의 상하방향 전체 두께를 초과하도록 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 생크부(10)가 각 상기 모재(1,2,3)를 가압 피어싱하는 과정에서 상기 라운드면(13)에 의해 상기 생크부(10)가 반경방향 외측으로 휘어짐에 따라 상기 셀프 피어싱 리벳(100) 및 각 상기 모재(1,2,3)가 상호간 리벳 접합될 수 있다.
이에 따라, 상기 생크부(10) 및 상기 헤드부(20)의 합산길이(n1+n2)가 각 상기 모재(1,2,3)들의 합산두께(m1+m2+m3)보다 크게 형성되며, 상기 헤드부(20)의 길이가 상기 제1모재(1)의 두께(m1)를 초과하되 상기 제1모재(1) 및 상기 제2모재(2)의 합산두께(m1+m2) 미만으로 형성되어 피어싱 가압력이 개선되며 리벳 접합되는 과정에서 상기 생크부(10)가 반경방향 외측으로 휘어짐에 따라 상기 셀프 피어싱 리벳(100) 및 각 상기 모재(1,2,3)가 안정적으로 상호간 리벳 접합되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳이 모재에 가압 피어싱된 이후의 상태를 나타낸 사용예시도이다. 이때, 도 4에 도시된 변형된 셀프 피어싱 리벳(100a), 변형된 생크부(10a), 변형된 각 모재(1a,2a,3a)는 도 2 내지 도 3에 도시된 셀프 피어싱 리벳(도 2의 100), 생크부(도 2의 10), 각 모재(도 3의 1,2,3)가 리벳 접합됨에 따라 변형된 상태로 이해함이 바람직하다.
한편, 셀프 피어싱 리벳의 접합시스템은 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성되되, 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅된 커팅테이퍼면이 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부와, 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하되, 상기 헤드부의 길이는 상기 제1모재의 두께보다 크고, 상기 제1모재 및 상기 제2모재의 합산두께보다는 작게 형성되며, 상기 생크부 및 상기 헤드부의 합산길이는 상기 제1모재, 상기 제2모재, 및 상기 제3모재의 합산두께보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳과, 상기 셀프 피어싱 리벳을 공급 및 가압 펀칭하는 펀치유닛과, 상기 펀치유닛에 대향 배치되되, 상기 생크부의 첨단부와 대향되는 라인을 커버하도록 연장 형성된 가이드홈이 함몰된 엔빌유닛을 포함함이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 생크부(10a)는 상기 생크부(10a)와 대향되는 위치에 복수개의 가이드홈(904a)이 함몰 형성된 엔빌유닛(904)의 상부에 배치된 제1모재(1a), 제2모재(2a), 및 제3모재(3a)를 순차적으로 피어싱함이 바람직하다. 이때, 상기 가이드홈(904a)은 상기 엔빌유닛(904)의 엔빌다이(904b)의 상면에 복수개소 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 상기 생크부(10a)의 첨단부가 상기 가이드홈(904a)측으로 유동되어 이동이 안내될 수 있다. 이때, 상기 가이드홈(904a)은 상기 생크부(10a)의 첨단부와 대향되는 라인을 커버하도록 연장 형성됨이 바람직하며, 상기 가이드홈(904a)의 내측단이 상기 첨단부의 내측단부다 더 내측으로 연장 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 가이드홈(904a)에는 상기 생크부(10a)의 첨단부 피어싱 위치에 대응되어 상기 가이드홈(904a)의 함몰과는 별도로 2중으로 함몰 형성되는 이중가이드홈(미도시)이 형성될 수도 있다.
즉, 상기 가이드홈(904a)의 프로파일을 따라 상기 생크부(10a) 및 각 상기 모재(1a,2a,3a)가 상기 가이드홈(904a)에 유입되며 변형 및 접합되며, 상기 제3모재(3a)가 상기 생크부(10a)의 첨단부에 의해 뚫림이 방지되도록 상기 이중가이드홈(미도시)이 상기 생크부(10a)의 첨단부 위치에 대응되어 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 엔빌유닛(904)의 엔빌다이(904b)의 상면에 형성된 상기 가이드홈(904a) 및 상기 이중가이드홈(미도시)에 의해 리벳 접합 과정에서 최하단에 배치된 상기 제3모재(3)가 상기 가이드홈(904a)으로 유동되되, 상기 생크부(10a)의 첨단부에 의해 변형되는 상기 제3모재(3)의 일부가 상기 이중가이드홈(미도시)으로 유동되므로 모재의 뚫림 및 파단이 방지되어 제품의 내구성 및 정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
이하에서는, 상기 셀프 피어싱 리벳(100)의 피어싱 접합 방법을 설명한다.
먼저, 엔빌유닛(904)의 상부에 제1모재(1a), 제2모재(2a), 및 제3모재(3a)가 상부로부터 상하방향을 따라 순차적으로 적층되어 준비된다.
이어서, 셀프 피어싱 리벳(100a)이 상기 엔빌유닛(904)의 상측에 대향 배치된 펀치유닛(미도시)의 하부에 구비된 리셉터클(미도시)에 공급되어 상기 펀치유닛(미도시)에 의해 상기 제1모재, 상기 제2모재, 상기 제3모재가 클램핑 고정된다.
그리고, 상기 리셉터클(미도시)에 공급된 상기 셀프 피어싱 리벳(100a)이 상기 펀치유닛(미도시)에 의해 가압되며 상기 제1모재(1a), 상기 제2모재(2a), 상기 제3모재(3a)에 순차적으로 가압된다.
여기서, 상기 엔빌유닛(904)의 엔빌다이(904b)의 상면에는 가이드홈(904a)이 복수개소 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 가이드홈(904a)에는 상기 생크부(10a)의 첨단부 피어싱 위치에 대응되어 상기 가이드홈(904a)의 함몰과는 별도로 2중으로 함몰 형성되는 이중가이드홈(미도시)이 형성될 수도 있다. 즉, 상기 가이드홈(904a)의 프로파일을 따라 상기 생크부(10a) 및 각 상기 모재(1a,2a,3a)가 상기 가이드홈(904a)에 유입되며 변형 및 접합되며, 상기 제3모재(3a)가 상기 생크부(10a)의 첨단부에 의해 뚫림이 방지되도록 상기 이중가이드홈(미도시)이 상기 생크부(10a)의 첨단부 위치에 대응되어 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
이에 따라, 상기 엔빌유닛(904)의 엔빌다이(904b)의 상면에 형성된 상기 가이드홈(904a) 및 상기 이중가이드홈(미도시)에 의해 리벳 접합 과정에서 최하단에 배치된 상기 제3모재(3)가 상기 가이드홈(904a)으로 유동되되, 상기 생크부(10a)의 첨단부에 의해 변형되는 상기 제3모재(3)의 일부가 상기 이중가이드홈(미도시)으로 유동되므로 모재의 뚫림 및 파단이 방지되어 제품의 내구성 및 정밀성이 현저히 개선될 수 있다.
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.
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.
100: 셀프 피어싱 리벳 1: 제1모재
2: 제2모재 3: 제3모재
10: 생크부 11: 첨단부
12: 커팅테이퍼면 13: 라운드면
14: 커팅에지부 17: 생크연장부
20: 헤드부 21: 헤드몸체
22: 연장날개부

Claims (11)

  1. 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부; 및
    상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하는 셀프 피어싱 리벳.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커팅에지부는 가압시 피어싱이 유도되도록 상기 생크부의 하부에 형성되되, 상기 커팅에지부에는 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅된 커팅테이퍼면이 형성되며,
    상기 첨단부는 각 모재가 선접촉되며 가압되도록 상기 커팅에지부의 최하단부에 원주방향을 따라 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드부의 길이는 상기 제1모재의 두께보다 크고, 상기 제1모재 및 상기 제2모재의 합산두께보다는 작게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생크부 및 상기 헤드부의 합산길이는 상기 제1모재, 상기 제2모재, 및 상기 제3모재의 합산두께보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 생크연장부의 두께는 가압시 상측으로 갈수록 연속적으로 증가되되,
    상기 생크연장부의 상부 두께는 상기 생크연장부의 하부 두께 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 생크연장부의 상부 두께 및 상기 생크연장부의 하부 두께 간의 차이는 기설정된 간격범위 이내로 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 생크연장부의 외주면은 각 모재에 대하여 실질적인 수직으로 형성되되,
    상기 생크연장부의 내경이 상측으로 갈수록 감소됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커팅에지부의 내주 프로파일은 반경방향 내측으로 볼록한 형태로 라운드지게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장날개부의 외측면 프로파일은 반경방향 내측으로 오목한 형태로 라운드지게 형성됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 생크부에는 상하방향을 따라 개구된 슬릿부가 형성되되,
    상기 슬릿부는 상기 생크부의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상 배치됨을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳.
  11. 외주면이 원통 형상으로 형성되되 하부가 개구된 고강도 금속 재질로 구비되어 상하방향으로 적층 배치된 제1모재, 제2모재, 및 제3모재를 순차적으로 가압 피어싱하도록 첨단부로부터 상측으로 갈수록 내경이 감소되며 라운드지게 형성되되, 반경방향 외측으로부터 내측 하부로 기설정된 각도로 경사지게 커팅된 커팅테이퍼면이 형성된 커팅에지부와, 상기 커팅에지부의 상부로부터 일체로 연장되는 생크연장부를 포함하는 생크부와, 상기 생크부의 상부에 상하방향을 따라 일체로 연장 형성된 헤드몸체와, 상기 헤드몸체의 상단부로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장된 연장날개부를 포함하는 헤드부를 포함하되, 상기 헤드부의 길이가 상기 제1모재의 두께보다 크고, 상기 제1모재 및 상기 제2모재의 합산두께보다는 작게 형성되며, 상기 생크부 및 상기 헤드부의 합산길이가 상기 제1모재, 상기 제2모재, 및 상기 제3모재의 합산두께보다 크게 형성되는 셀프 피어싱 리벳;
    상기 셀프 피어싱 리벳을 공급 및 가압 펀칭하는 펀치유닛; 및
    상기 펀치유닛에 대향 배치되되, 상기 생크부의 첨단부와 대향되는 라인을 커버하도록 연장 형성된 가이드홈이 함몰된 엔빌유닛을 포함하는 셀프 피어싱 리벳의 접합시스템.
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