KR100769230B1

KR100769230B1 - 얇은 소재들을 결합하기 위한 셀프 태핑 나사와 방법

Info

Publication number: KR100769230B1
Application number: KR1020047003649A
Authority: KR
Inventors: 프릿차드알란
Original assignee: 콘티 패스너즈 아게
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2007-10-22
Also published as: ES2289122T3; WO2003023052A2; ATE365280T1; CN1292173C; WO2003023052A3; JP2005502831A; CA2428051A1; DE60220823D1; US6494655B1; JP4260624B2; CN1592821A; KR20040047825A; DE60220823T2; EP1451477B1; EP1451477A2; CA2428051C; AU2002319305A1

Abstract

얇은 소재들을 결합하기 위한 셀프 태핑 나사는 나사의 머리에 인접한 테이퍼진 뿌리 부분을 갖는다. 복수의 나사산들이, 나사의 중심으로부터 나사산들의 산마루까지의 반경방향 거리가 몸체와 테이퍼진 뿌리 부분 모두를 따라서 유지되도록, 나사의 몸체와 테이퍼진 뿌리 부분 상에 배치된다.

Description

얇은 소재들을 결합하기 위한 셀프 태핑 나사와 방법{Self-tapping screw and method for joining thin workpieces}

본 발명은 둘 이상의 얇은 시트로 된 금속 부품을 결합시켜 조립체를 형성하기 위한 셀프 태핑 나사들 및 그 연결 방법들에 관한 것이다.

종래의 셀프 태핑 나사 제품은, 얇은 시트로 된 금속 부품들의 조립에 사용되는 경우에 나사를 조이는 토크를 비교적 적은 값으로 억제해야 할 필요성이 있는데, 이러한 토크 억제로 인하여 발생하는 문제점 때문에 그 작용에 대한 신뢰성이 충분하지 못하다는 것이 당업자에게 인식되어 있다. 조임 토크를 이와 같이 억제하는 이유는, 조립되는 동안에 고정재(anchor)가 박리하고 이에 의하여 나사가 공전할 가능성을 최소화하기 위한 것이다. 고정재는, 나사 머리(head)의 저부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 결합 조립체의 한 부분이다. 이러한 박리(stripping)와 공전(spinning)은 조립체 클램프(clamp) 부하를 손실시키고, 그 결과 조립체의 열화를 발생시키게 된다.

도 1은, 얇은 시트(sheet)로 된 금속 부품들(12, 16)을 결합하기 위하여 사용되는 종래의 한 줄 나사를 갖는 셀프 태핑 나사(11)가 일반적으로 직면하는 단점을 도시한다. 나사의 머리로부터 가장 멀리 떨어진 나사 고정재는, 나사의 축방향 피치(13)와 같거나 이보다 작은 폭(15)을 가지며(여기서 일반적으로 "얇은" 소재로 정의된다), 스크롤(scroll) 혹은 나사산의 선단면(14)은 전형적으로 고정재(12)을 변형시켜 인접한 스크롤들 혹은 나사산들 사이의 공간을 그 고정재가 따라가게 한다. 이런 종류의 고정재과 조립체는, 가장 효과적인 결합 클램핑 부하를 발생시킬 수 없게 한다. 게다가 부적절한 나사산의 짝맞춤(mating) 접촉을 초래한다.

도 2는, 선행기술의 셀프 태핑 나사 구현예들을 사용하여 얇은 소재들을 결합하는 것과 관련된 또 다른 잠재적인 단점들을 도시한다. 나사(110)는, 나사 머리(113)의 저부(112)에 가능한 한 밀착된 평행 코어 직경(111)을 유지한다. 이러한 구현은 조립체의 성능 감소를 초래할 수 있다. 제조 시 제약들로 인하여 나사 머리(113)의 저부(112)에 인접한 나사 나사산 산마루들의 언더 필링(under-filling)이 일반적으로 생성될 수 있으며, 이에 의하여 불특정의 조정할 수 없는 역 나사산 테이퍼(114)를 생기게 된다. 이러한 경우에, 나사 입구 지점에 더 가까운 나사산 산마루들은 머리에 더 가까운 산마루들보다 더 큰 직경의 크기를 갖는다. 역 나사산 테이퍼(114)는, 조립체의 내부 및 외부의 짝맞춤 나사산들 사이의 틈새(115)를 생산하는 단점을 갖는다. 이 틈새(115)는 결합 구조물의 가장 중요한 지역에서의 짝맞춤 나사산 접촉을 줄이는 효과를 가지며 예상되는 적용 토오크보다 더 낮은 토오크 하에서 조립체가 파손되게 한다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 나사 조립과 죄는 과정 동안에 고정재가 변형하는 것을 방지하며, 복수의 얇은 시트로 된 금속 부품들을 연결하기 위한 셀프 태핑 나사와 관계된 결합/고정 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 나사에 마련된 수나사와, 셀프 태핑 나사의 조립 및 조임과정에서 고정재에 발생하는 암나사사이에 미리 발생되었던 모든 틈새를 줄이는 것이다.

얇은 소재를 결합하기 위한 셀프 태핑 나사 및 관련 방법에 관한 것이다. 이것은, 나사 머리에 인접한 나사산 뿌리에 테이퍼진 뿌리 부분을 설치하는 것에 의하여 종래 기술의 결점을 극복한다. 이러한, 테이퍼진 뿌리 부분은, 조립체의 얇은 시트(sheet) 금속 부품들을 효과적으로 함께 끌어당기는 것을 돕고, 그 테이퍼진 뿌리 부분과 앵커 재질이 간섭하여 추가적인 압축력을 발생시키게 한다.

한 실시형태에 의한 셀프 태핑 나사에는, 다수의 리드 나사산인 스크롤 또는 나사산이 추가적으로 제공된다. 이에 따라, 조립 및 죄임 공정 동안에 나사 고정재가 고정재가 변형되어 인접한 나사산들 사이의 틈새를 따라갈 가능성을 최소로 되게 한다.

다른 실시예에서, 테이퍼진 나사 뿌리 부분 상에서 생성되는 나사산들의 산마루들은 나사의 몸체 상의 나사산들의 산마루들과 동일한 직경의 크기를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 그 나사 나사산 산마루들의 직경 크기는 나사 리이드 테이퍼진 입구 부분의 개시부분과 동일 크기를 유지한다. 나사 머리의 저부에 인접한 테이퍼진 뿌리 부분은, 두배, 바람직하게는 나사 나사산의 축 피치의 3.5배보다 길지 않은 축방향 길이(W)로 해야한다.

얇은 시트(sheet) 금속 소재들로 제조되는 두 물건들을 고정시키기 위하여 사용될 때, 테이퍼진 뿌리 부분은, 나사 고정재와 간섭하여 압축력으로부터 생기는 표면 마찰력이 증가됨에 따라, 적용된 토오크 하의 짝맞춤 나사산 파손에 대한 저항력을 제공한다. 테이퍼진 뿌리 부분에 의한 간섭과, 나사 머리의 저부까지 완전한 산마루 직경을 유지하는 것을 조합하여, 조립 및 서비스동안에 파손에 대항하는 시스템의 능력이 강화된다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적들 및 장점들은, 다음의 도면들에 의하여 도시되는 다음의 상세한 설명을 참조하면 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은, 이미 설명한 것으로서, 나사 상에 종래의 단수 리이드 헬리컬(helical) 나사를 사용할 때 고정재의 변형의 예를 도시한 부분 측단면도이고,

도 2는, 이미 설명한 것으로서, 나사의 전체 길이에 따라서 평행 나사 나사산 뿌리 코어 직경을 가짐으로써 제조 시 제약들과 관련된 역 나사산 테이퍼의 생성을 도시하는 부분 측단면도이며,

도 3은 테이퍼진 뿌리 부분을 도시하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 나사의 측단면도이고,

도 4는 복수의 소재들을 결합하는 본 발명의 실시예에 따른 나사를 도시하는 부분 측단면도이며,

도 5는 도 4의 5-5 선에 따른 나사의 단면도이고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 얇은 소재들을 결합하는 나사를 도시하는 부분 측단면도이며,

도 7은 후위면(trailing surface) 나사산 프로파일을 도시하는 단면도이고,

도 8은 본 발명에 일치하여 사용될 수 있는 반경 나사산 프로파일을 도시하는 단면도이며,

도 9는 일 실시예에 따른 사다리꼴의 나사산을 도시하는 단면도이고,

도 10은 다른 실시예에 따른 사다리꼴의 나사산을 도시하는 단면도이며,

도 11은 또 다른 실시예에 따른 사다리꼴 나사산을 도시하는 단면도이고,

도 12는 세 개의 헬리컬(helical) 나사산들을 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나사(119)를 도시한다. 나사(119)는, 머리(120), 테이퍼진 뿌리 부분(122)(몸체를 따른 방향에서 머리(120)를 향하여 반경방향의 외측으로 테이퍼진), 몸체(124), 입구 지점(126)을 포함한다.

나사 머리(120)는 어떠한 요구되는 형상이라도 될 수 있고, (예를 들어) 표준 함몰 십자 슬롯, 필립스(Phillips) 형태의 십자 홈, 육각형 소켓 홈, 여섯 개의 로브 형상의 형태를 가질 수 있거나, 적절하고 적합한 렌치 시스템(wrenching system)을 통하여 토오크가 나사에 전달되는 것을 허락하는 어떠한 다른 시스템이라도 포함할 수 있다.

실린더 형상의 축 또는 나사(124)의 몸체는, 그것의 외주를 따라, 복수의 연속적인 헬리컬(helical) 스크롤들(scrolls) 혹은 나사산들(312)이 배치된다. 몸체는 원형 단면을 갖는다. 나사 나사산들(헬리컬 스크롤들)은 외경(D)을 갖는다. 하나의 실시예에서 외경(D)의 크기는 1.6∼10mm의 범위 내에 놓일 수 있다. 그러나, 여기서 규정되는, 이것과 또 다른 범위들은, 본 발명에 따른 나사의 전형적인 적용의 단지 예시적인 것이다. 여기서 설명되는 원리들은, 어떠한 형태 및/또는 크기의 나사들 및 대응되는 소재들에 적용될 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에서, 몸체(124)를 따라서 배치되는, 두 개의 개별적인 연속 헬리컬(helical) 스크롤들 혹은 나사산들(복수의 리이드 나사산들로 또한 지칭된다)이 있으며, 그러한 나사는 한 쌍 혹은 이중 리이드 형식인데, 그러나 개별 나사산들의 또 다른 갯수가 사용될 수 있다는 것이 명백히 예상된다. 본 실시예에서, 복수의 나사산들을 사용함으로써 앵커 시트(sheet) 변형을 더 한층 방지하게 된다. 여기서 사용된 바와 같은 용어 "나사산"은, 실린더 축 혹은 몸체를 따라 나선으로 감기면서, 전체적으로 연속하여 형성된 것 혹은 형성된 것들, 또는 나사의 단면들 상의 개별적인 단면의 산마루 및 골짜기로 형성된 것들에 언급될 수 있다. 그 용어가 사용되는 문맥은 일반적인 용어의 두개의 사용법들을 구별시키는데 독자들을 도울 것이다.

나사산들(128)은, 인접한 나사산들의 산마루들의 거리인 축 피치(P)를 갖는다. 일 실시예에서 축 피치(P)는 나사 직경(D)의 0.15∼0.22배의 범위 내에 놓인다. 나사산의 축방향 리이드(L)는, 동일한 나사산 혹은 스크롤의 두 개의 인접한 산마루들 사이의 거리이다. 일 실시예에서 축방향 리이드(L)는, 이중 리이드 나사인 경우에는 축 피치(P)의 두 배가 될 것이다. 예시적인 실시예의 이중 리이드를 초과하는 헬리컬 스크롤들의 경우들(예들 들어 3 이상의 스크롤들)에서, 축방향 리이드(L)는, 조립 제품의 규격화된 설계에 적용 가능하도록 결정되는 개별 나사산들(스크롤들)의 수와 축 피치(P)의 배수와 동등하게 될 것이다. 예를 들면, 3개의 리이드 형태 나사에서는, L=3×P가 된다. 나사산들(128)은 아래에서 더 한층 설명될 종래 및 규격화된 나사산 프로파일들의 수에 일치되게 제조될 수 있다.

나사, 또는 소재와 물림결합되는 그것의 부분은, 적절하게 선택된 단면의 헬리컬 스크롤들 혹은 나사산들을 생성하기 위하여 롤링되거나 그와 달리 성형되는 실린더 형상의 블랭크로부터 제조된다. 실린더 형상의 블랭크는, 머리, 그리고 헤머리에 인접하며, 형상이 머리로 접근할 때 반경방향 외측으로 블랭크의 몸체로부터 크기가 증가되는, 요구되는 테이퍼진 뿌리 부분을 포함한다. 이러한 "머리 부착(headed) 블랭크"의 초기의 형성은, 종래의 헤딩머신들(headign machine) 그리고 적합하게 개발된 공구(tooling)의 사용 혹은 회전 선반들(turning lathes)의 사용에 의하여 이루어질수 있다. 머리 부착(headed) 블랭크는, 적절하게 열 처리되면 적용 토오크를 견딜수 있는 열 처리 가능한 재질로 제조된다. 필요한 곳에서, 나사 재질들은, 미리 결정된 형태의 규격화된 고정재와 맞물릴 때 적용된 토오크를 견딜 수 있도록(파손없이) 열 처리된다. 그러한 처리는 표면 경화(Case hardening) 및/또는 고주파 경화(induction point hardening)를 포함할 수 있다.

머리(120)와, 나사의 평행한 나사산 뿌리(124)("몸체" 단면 혹은 영역 내에 일반적으로 존재한다) 사이에 축방향으로 위치되는, 나사의 테이퍼진 뿌리 부분(122)은, 축 피치(P)의 적어도 두 배, 바람직하게는 거의 3.5배보다 길지 않은 축방향 길이(W)를 갖는다. 테이퍼진 뿌리 부분(122)은 머리(120)에 인접한 최대 직경(R)을 가지며, 나사 나사산 뿌리 직경(B)에 동일한 직경으로 하방으로 테이퍼진다. 각도(φ)는, 뿌리 테이퍼 부분(122)이 나사 나사산 뿌리(124)에 대하여 형성하는 각이다. 각도(φ)는 거의 6˚와 15˚ 사이, 바람직하게는 8˚와 10˚사이에 있어야만 한다.

일 실시예에 따르면, 나사산들(128)은 테이퍼진 뿌리 부분(122) 상에 배치되며, 나사와 나사산들의 외경(D)은 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 나사 나사산 뿌리(124)의 영역을 따라 거의 동일한 크기를 갖는다. 머리(테이퍼진 뿌리 부분을 포함한다)와 입구 지점 영역 사이의 모든 나사산들이 거의 동일한 외주 직경을 갖는 것이 때때로 바람직한 반면에, 다른 실시예들은, 입구 지점에 더 가깝고, 규정된 소재 두께 및 소재들과 관련하여 어떤 이로운 효과들을 도출하도록 테이퍼진 뿌리 부분으로부터 더 멀리 떨어진 영역에 있는 다른 나사산 직경 및 프로파일을 사용할 수 있다고 예상된다. 따라서, 나사산들은 테이퍼진 뿌리 부분과 그 테이퍼진 뿌리 부분에 바로 인접한 나사 몸체의 부분(입구 지점을 향하여 적어도 나사산 피치의 4배의 거리까지 테이퍼진 뿌리 부분으로부터 연장되는 인접 부분)에서 거의 동일한 직경을 갖는다고 예상된다.

입구 지점(126)은 어떠한 형태의 나사 입구 지점이라도 될 수 있다. 일 실시예에서, 입구 지점은 셀프 드릴링 및 태핑 나사를 위하여 사용되는 입구 지점과 일치한다. 다른 실시예에서, 입구 지점은 셀프 태핑 나사들과 관련된 일반적으로 테이퍼진 리이드 입구 지점과 일치한다. 입구 지점(126)은 다른 형태를 취할 수 있다고 명백히 예상된다는 것은 주목되어야 한다.

도 4는 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 본 발명에 따른 나사(119)를 도시하며, 구체적으로는 얇은 소재들(140, 142) 중에서 고정재(142)가 나사(119)의 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉하지 않은 상태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 나사산들(128)은, 단면 5-5 선이 도 5에 도시된 바와 같은 복수의 나사산들과 교차하도록 나사 상에 배치된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 두 개의 반경방향으로 대향되는 나사산들(128)(나사 중심선(129)에 걸쳐)이 소재들(140, 142)과 맞물린다. 이후, 다음과 같은 방법으로 나사(119)를 이용하여 얇은 소재들(140, 142)을 결합한다. 상기 나사(119)를 회전시킴과 동시에 상기 소재의 방향에서 상기 회전축(130)을 따라 압력을 가하는 단계; 상기 나사 몸체(124)를 따라 마련되는 상기 나사산들(128)에 의하여 일련의 암나사산이 형성하는 단계; 고정재(142)의 변형을 실질적으로 방지하기 위하여, 나사 몸체(124)를 따라 마련된 복수의 나사산들(128)에 의하여 생성되는 반작용력을 가하는 단계;의 순서로 나사를 이용하여 얇은 소재를 결합한다. 한편, 이러한 반대방향 힘들은, 나사산 마멸(stripping) 혹은 나사 스핀(spinning)의 가능성을 감소시키는 좋은 짝맞춤 나사산 접촉을 제공한다.

도 6은 두 개의 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 나사(119)의 다른 상태를 도시한다. 도 4 및 5는 고정재(142)가 나사(119)의 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉하지 않은 상태를 도시하지만, 도 6은 상기 고정재(142)가 나사(119)의 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉하고 있는 상태를 도시한다. 이러한 도 6과 같은 상태에서 나사(119)를 이용하여 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 방법은 도 4 및 도 5와 관련하여 언급한 방법과 일부 동일하다.즉, 나사(119)를 회전시킴과 동시에 상기 소재의 방향에서 회전축(130)을 따라 압력을 가하는 단계; 나사 몸체(124)를 따라 마련되는 상기 나사산들(128)에 의하여 일련의 암나사산을 형성하는 단계; 고정재(142)의 변형을 방지하기 위하여, 나사 몸체(124)를 따라 마련된 복수의 나사산들(128)에 의하여 생성되는 반작용력을 제공하는 단계;는 상술한 도 4 및 도 5의 방법과 동일하다. 도 6에 도시된 상태가 도 4 및 도 5에 도시된 상태와 다른 점은, 고정재(142)가 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉하고 있어, 테이퍼진 뿌리 부분(122)이 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉한 상태에 있는 소재들(140, 142)에 그 테이퍼진 뿌리 부분(122)와 실질적으로 수직인 방향으로, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)이 상기 소재들(140, 142)과 접촉하는 표면을 따라 그 표면에 의하여 생성되는 압축력(150)을 가하는 단계;가 추가된다는 점이다. 한편, 이러한 압축력(150)은 단순히 소재들(140, 142)과 접촉하는 표면에만 발생하는 것이 아니라 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)이 상기 소재들(140, 142)과 접촉하는 위치라면 어디에나 생성될 수 있다.

나사의 몸체와 테이퍼진 뿌리 부분을 따라서 일정한 외경(D)을 유지함과 함께, 테이퍼진 뿌리 부분(122)으로부터 가해지는 부가적인 압축력들(150)들을 조합은, 얇은 소재들을 결합하기 위하여 사용될 때에 더 강력한 조립을 생성하는 나사를 위하여 제공된다. 압축력들(150)의 조합, 일정한 외경(D) 그리고 복수의 나사산들은, 고정재의 변형을 방지하며, 역 나사산 테이퍼 또는 나사산들과 고정재 사이의 틈새들을 생성하지 않고 박리(stripping) 및 공전(spinning)과 같은 현상을 감소시키기 위한 나사에 제공된다.

도 7 내지 11은, 본 발명의 다양한 실시예들에서 나사의 나사산들(128)에 구현될 수 있는 다양한 나사산 프로파일들을 도시한다. 본 발명에서 이러한 예시들은 나사산 단면들을 제한하는 데 사용되지 않는다는 점에 주목해야 한다. 셀프 태핑 나사에 수용 가능한 어떠한 나사산 단면도 본 발명에 따라서 사용될 수 있음은 명백하게 예상된다.

도 7은, 이에 의하여 참고적으로 통합되는, 프리챠드(Pritchard)에 허여된 미국 특허 제5,061,135호에서 상술된 바와 같은, 후위 나사산 표면 프로파일을 도시한다. 나사산 프로파일의 후위면(160)(각 단면 프로파일 상의 나사 입구 지점으로부터 가장 멀리 떨어져 있다)은 회전축에 수직인 가상선(161)에 대하여 α°만큼 각도진다. 이러한 각도의 바람직한 크기는 15 °이지만, 10°∼15°로 하는 것도 가능하다. 나사산 단면에서 선단면(163)의 단부(162)는 수직선에 대하여 β°만큼 각도진다. 바람직한 β의 값은, 비록 17°∼25°내에 놓일 수 있지만, 20 °이다. 선단면(163)의 곡선 단면의 반경의 크기는 바람직하게 나사 외경(D)의 0.22∼0.3배의 범위 내에 있다. 단부(162)는 끝이 잘린다.

도 8은, 이에 의하여 참고적으로 통합되는, 프리챠드(Pritchard)에 허여된 미국 특허 제5,722,808호에서 설명된 바와 같은, 반경 단면의 나사산을 도시한다. 반경 나사산의 단면은, 프로파일이 가상 중심선(172)에 대하여 대칭이 되도록 중심들(171)로부터 뻗는 반경들(170)로부터 전개된다. 반경들(170)의 크기와 중심들(171)의 위치 지정은, 알려진, 통합된 제5,722,808호 특허의 교훈에 따른 나사 나사산의 현재의 최소 및 최대 금속(혹은"소재")의 조건들 사이의 관계를 참조하여 발현된다. 나사산 프로파일의 단부(173)는 끝이 잘린 형상으로 하는 것이 가능하다.

도 9 내지 11은 복수의 전통적인 사다리꼴 나사산 단면들을 도시한다. 도 9는 선단면(180)이 평행 뿌리(183)에 관하여 후위면(181)보다 더 가파른(예를 들어 수직에 더 가까운) 각도를 갖는 사다리꼴 나사산 단면을 도시한다. 도 10은 그 역을 도시하는데, 후위면(185)은 평행 뿌리(183)에 관하여 선단면(184)보다 더 가파르다. 도 11은 사다리꼴 나사산 단면을 도시하는데, 후위면(188) 및 선단면(189) 양자는 평행 뿌리(183)에 대하여 실질적으로 유사한 각도들을 갖는다.

대체적인 실시예에 따르면, 나사는 세 개, 네 개 혹은 그 이상의 개별적인 연속 리이드 나사산들 혹은 스크롤들을 가질 수 있다. 도 12는, 몸체(202)를 따라 형성되고 머리(미도시)에 있는 테이퍼진 뿌리 단면에서 끝나는 세 개의 분리된 연속적인 리이드 나사산들(128a, 128b 그리고 128c)을 갖는 예시적인 나사(200)의 단면도이다. 이러한 정렬로 인하여, 변화하는 두께의 많은 소재 요소들에 더 한층 나은 쥠 안정성(holing stability)이 제공된다. 각각의 개별 리이드 나사산들(128a, 128b 그리고 128c)은, 인접한 리이드 나사산들에 대하여 120°인 동일한 각도(AS)만큼 이격된다. 리이드 나사산이 같은 간격을 가지는 경우, 각도(AS)는 360도를 리드 나사산의 수로 나눈 수와 동일하게 된다.

상기에서는, 본 발명의 특정의 실시 형태를 상세히 설명했지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이나 추가를 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면, 특정 형태의 셀프 테핑 나사산의 설계 (나사골 내기나 롤포밍)이나, 연속하는 나사산의 스크롤 또는 나사산의 수 등은 변경하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 나사의 재료 및 경도 및 하방에 위치하는 시트 상의 고정재의 재료를 변경하는 것이 가능하다. 상기 설명은, 본 발명의 예시로서만 파악되는 것이 당연하며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

Claims

회전축(130)과 머리(120)가지며, 얇은 소재들(140, 142)을 결합하기 위한 셀프 태핑 나사에 있어서,

상기 머리(120)에 인접한 테이퍼진 뿌리 부분(122);

나사 몸체(124); 및

상기 나사 몸체(124) 및 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)에 따라 마련되는 한 세트의 나사산 단면을 가지는 복수의 나사산들(128)을 포함하고,

상기 복수의 나사산들(128)은, 상기 회전축(130)으로부터 상기 나사산들(128) 각각의 산마루까지의 반경 방향 거리(D)가, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)으로부터 그 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 인접한 상기 나사 몸체(124)의 적어도 일부분까지 일정하게 유지되는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 회전축(130)을 따라 측정되는, 인접한 나사산들(128)의 산마루들 사이의 거리는 축 피치(P)로 정의되며, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)은 상기 축 피치(P)의 적어도 두 배의 길이를 갖는 셀프 태핑 나사.
삭제
제1항에 있어서,

상기 회전축(130)을 따라 측정되는, 인접한 나사산들(128)의 산마루들 사이의 거리는 축 피치(P)로 정의되며, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)은 상기 축 피치(P)의 2∼3.5배의 길이를 갖는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 회전축(130)을 따라 측정되는, 인접한 나사산들(128)의 산마루들 사이의 거리는 축 피치(P)로 정의되며,

상기 회전축(130)을 따라 측정되는, 상기 동일한 나사산들(128)의 산마루들 사이의 거리는 축 방향 리이드(L)로 정의되며,

상기 축 방향 리이드(L)는 상기 축 피치(P)의 적어도 두 배인 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 복수의 나사산들(128)은, 나사 몸체(124)를 따라 두 개의 별개의 연속하는 나선형의 (helical) 나사산들로 이루어지는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 복수의 나사산들(128)은, 나사 몸체(124)를 따라서 세 개의 개별적인 연속하는 헬리컬(helical) 나사산들로 이루어지는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 복수의 나사산들(128)은, 나사 몸체(124)를 따라서 네 개의 개별적인 연속하는 나선의(helical) 나사산들로 이루어지는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 나사산 단면은 후위면(trailing surface,181)) 나사산 단면(profile)인 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 나사산의 단면은 반원형상의 나사산 단면인 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 나사산의 단면은 사다리꼴(trapezoidal) 형상인 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 나사 몸체(124)는 셀프 드릴링 및 셀프 태핑의 입구 지점과 같은 입구 지점(126)을 포함하는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

상기 나사 몸체(124)는 테이퍼진 리이드 입구 형상을 가진 입구 지점(126)을 포함하는 셀프 태핑 나사.
제1항에 있어서,

나사 몸체(124)에는 상기 머리 반대쪽의 단부에 위치하는 입구 지점(126)을 더 포함하고,

상기 나사 몸체(124) 및 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)을 따라 상기 한 세트의 나사산 단면을 가지는 상기 복수의 나사산들(128)은,

상기 회전축(130)으로부터 상기 나사산들(128) 각각의 산마루까지의 반경 방향 거리(D)가, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 상기 입구 지점(126)의 사이에서 그 테이퍼진 뿌리 부분(122)으로부터 상기 나사 몸체(124)까지 일정하게 유지되도록 되어 있는 셀프 태핑 나사.
제1항에 따른 셀프 태핑 나사(119)를 이용하여 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 방법으로서,

상기 나사(119)를 회전시킴과 동시에 상기 소재의 방향에서 상기 회전축(130)을 따라 압력을 가하는 단계;

고정재(142)의 변형을 방지하기 위한 반작용력을 상기 복수의 나사산들(128)으로부터 제공하는 단계;

상기 소재들(140, 142) 중에서 상기 소재들(140, 142)이 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉하는 부분에 압축력을 제공하는 단계;를 포함하는 얇은 소재들을 결합하는 방법.
제1항에 따른 셀프 태핑 나사(119)를 이용하여 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 방법으로서,

상기 나사(119)를 상기 회전축(130)을 중심으로 회전시킴과 동시에 상기 소재의 방향으로 압력을 가하는 단계;

상기 나사 몸체(124)를 따라 마련되는 상기 나사산들(128)에 의하여 일련의 암나사산을 형성하는 단계;

고정재(142)의 변형을 실질적으로 방지하기 위하여, 나사 몸체(124)를 따라 마련된 복수의 나사산들(128)에 의하여 생성되는 반작용력을 가하는 단계;

상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉한 상태에 있는 상기 소재들(140, 142)에 그 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 실질적으로 수직인 방향으로, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)이 상기 소재들(140, 142)와 접촉하는 표면을 따라 그 표면에 의하여 생성되는 압축력을 가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 소재들을 결합하는 방법.
제1항에 따른 셀프 태핑 나사(119)를 이용하여 얇은 소재들(140, 142)을 결합하는 방법으로서,

상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 접촉한 상태에 있는 상기 소재들(140, 142)에 그 테이퍼진 뿌리 부분(122)과 실질적으로 수직인 방향으로, 상기 테이퍼진 뿌리 부분(122)이 상기 소재들(140, 142)과 접촉하는 위치에서 생성되는 압축력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징을 하는 얇은 소재들을 결합하는 방법.