KR100965635B1 - 체결부재용의 스터드볼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적은 압력으로 쉽게 체결할 수 있도록 개선한 체결부재용의 스터드볼트에 관한 것으로서, 볼트헤드(106)의 전방으로 돌출되는 체결바디(107)와, 상기 체결바디(107)의 전방에 형성되는 볼트부(108)를 포함하여 머플러바디(101)와 같은 고정부재의 양측에 구비되는 플랜지(102)에 형성하는 체결홀(103)에 압입되며, 상기 스터드볼트(105)의 축방향에 대하여 경사진 직선 또는 원호상의 세레이션(110)이 상기 스터드볼트(105)의 체결바디(107)에 형성되는 체결부재용의 스터드볼트(105)에 있어서; 상기 세레이션(110)의 상기 체결홀(103)의 진입단부에 체결홀(103)에 용이하게 압입될 수 있도록 가이드수단으로서의 유도세레이션(111)을 더 형성하고, 상기 세레이션(110)과 연속되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

머플러, 스터드볼트, 세레이션

Description

체결부재용의 스터드볼트{STUD BOLT FOR FASTENING}

본 발명은 체결부재용의 스터드볼트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 기계와 기계부품 등의 체결개소에 채용되어 고정수단으로서 사용되는 스터드볼트의 구성의 개선에 관한 것이다.

통상적으로 스터드볼트(Stud Bolt)는 일측의 고정부재에 고정되어 대향하는 타부재를 견고하게 체결하여 고정하기 위한 고정수단으로서 널리 사용되고 있다.

특히 강고한 체결력이 요구되거나 진동, 고하중이 인가되는 개소에 사용됨으로서 체결력을 증대하는 수단으로서 사용된다.

이러한 사용예로서 적합한 것은 자동차의 머플러이다.

자동차의 머플러는 엔진에서 연료가 연소하고 발생한 배기가스를 대기중으로 방출하기 전에 온도와 압력을 저감시켜 급격한 팽창과 폭음을 억제시킨 상태에서 외부로 배출할 수 있도록 하는 배기장치의 일종으로서, 머플러에는 종류와 역할에 따라 배기관의 끝단에 연결되는 엔드머플러, 배기매니폴더와 연결되어 유해가스를 제거하는 배기가스정화장치의 후방에 연결되는 미들머플러로 구분된다.

상기와 같은 머플러에는 배기관 또는 배기가스정화장치와 결합할 수 있도록 돌출된 연결플랜지를 가지고, 상기 연결플랜지에는 체결을 위한 스터드볼트를 구비하게 된다.

종래 기술이 적용되는 체결부재용의 스터드볼트는 머플러에 구비되는 플랜지의 체결공에 단순 압입하여 결합하기 때문에 체결성이 저하되는 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위하여 본원 출원인이 선행하여 개선된 스터드볼트를 특허(동일자 참조번호 1)로 출원한 바 있으며 이를 도 4를 통하여 살펴보면 다음과 같다.

선행기술의 스터드볼트(1)는 원반형태로 구비되는 볼트헤드(2)의 전방으로 체결바디(3)가 돌출되고, 상기 체결바디(3)의 전방으로는 체결되는 대향 측의 부품을 단속하기 위한 너트를 결합하기 위한 볼트부(4)를 일체로 형성하여 구성된다.

실질적으로 머플러에 구비되는 플랜지에 견고하게 압입되는 체결바디(3)의 외면에는 머플러의 플랜지에 가압에 의하여 억지결합된 상태를 유지할 수 있도록 세레이션(5)을 나선형으로 형성하여 구성한다.

상기와 같은 종래 기술의 스터드볼트는 플랜지와 실직적으로 압입되는 체결바디에 형성되는 다수개의 톱니형상체인 세레이션(Serration)을 나선형태로 형성하여 플랜지의 체결홀을 관통하면서 세레이션이 체결홀에 나사를 형성하듯이 파고들어 견고한 상태를 유지할 수 있게 된다.

즉, 세레이션이 나사를 형성하듯이 결합 되므로 스터드볼트의 축 방향은 물론 축에 대한 직각 방향에까지 견고성을 가지게 되므로, 진동과 열에 대하여 충분한 강성을 유지할 수 있는 장점이 있으나 하기와 같은 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

세레이션을 나선형으로 형성하기 때문에 체결홀로의 진입초기에 정확한 체결홀에 대한 정확한 위치가 설정되지 않으면 진입단부에서 스터드볼트의 부러짐이나 휨이 유발되어 불량이 발견되었다.

따라서 원활한 체결홀로의 스터드볼트의 원활한 진입을 가능하게 하는 별도의 지그 등이 안출될 수 있으나 비용과 작업공수를 증대하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 기히 본 발명자가 선출원한 기술내용을 개선한 것이다.

본 발명의 체결부재용의 스터드볼트는,

볼트헤드의 전방으로 돌출되는 체결바디와, 상기 체결바디의 전방에 형성되는 볼트부를 포함하며, 머플러바디와 같은 고정부재의 양측에 구비되는 플랜지에 형성하는 체결홀에 압입되는 체결부재용의 스터드볼트에 있어서;

상기 스터드볼트의 체결바디에 형성하는 세레이션의 전방에 체결홀에 용이하게 압입될 수 있도록 유도세레이션을 더 형성하여 적은 압력으로 쉽게 체결할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 머플러의 플랜지에 견고한 상태로 결합될 수 있도록 체결바디에 세레이션을 나선형으로 형성한 상태에서도 적은 압력으로 쉽게 압입시킬 수 있도록 하고 진입 초기의 부러짐이나 미스가이드되어 구부러지는 등의 문제점을 일소하고 있다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 예시적으로 채용하여 도시하는 자동차용 머플러의 예시적인 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트를 도시한 전체 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트의 A부위를 발췌하여 도시한 측면도,도 5 는 본 발명의 체결부재용의 스터드볼트의 작용효과를 설명하기 위한 단면의 설명도로서 함께 설명한다.

본 발명의 체결부재용의 스터드볼트는 다양한 용도와 적용개소에 사용될 수 있다. 예를 들어 자동차의 머플러체결용, 중장비의 부품간 체결용, 진동이나 고하중을 인가받는 산업기계의 부품의 체결용 등이 그것이고 본 발명에서는 예로서 자동차 머플러를 도시하여 설명하고 있으며, 이러한 예시로서 본 발명의 머플러에 적용되는 것으로서만 한정되는 것이 아님은 당연할 것이다.

도시하는 통상적인 머플러(100)는 소음과 압력을 줄일 수 있도록 소음재를 내장한 머플러바디(101)가 구비되고, 상기 머플러바디(101)의 양측에는 배기관, 배기가스정화장치 또는 배기매니폴더와 같은 배기라인과 연결하기 위한 플랜지(102)를 가진다.

상기 플랜지(102)에는 배기라인에 구비되는 플랜지와 결합하여 너트로 체결할 수 있도록 체결홀(103)에 스터드볼트(105)를 압입하여 구성하고, 상기 스터드볼트(105)는 원반형태로 구비되는 볼트헤드(106)의 전방으로 체결바디(107)가 돌출되고, 상기 체결바디(107)의 전방으로는 체결되는 대향 측의 부품을 단속하기 위한 너트를 결합하기 위한 볼트부(108)를 일체로 형성하여 구성된다.

상기 스터드볼트(105)는 플랜지(102)에 형성되는 체결홀(103)과 압입 결합 되는 체결바디(107)에 형성하는 세레이션(110)을 스터드볼트(105)의 축방향에 대하여 실험적으로 결정되는 각도(θ)만큼 경사진 직선상 또는 원호상의 스파이럴타입으로 형성하여 체결홀(103)에 압입과정에서 나사를 형성하면서 결합 되어 보다 견고한 상태를 유지할 수 있도록 하고 있다.

상기하는 본 발명자의 선출원 구성의 체결부재용의 스터드볼트에 대하여,

본 발명의 체결부재용의 스터드볼트에서는 상기 스터드볼트(105)의 체결바 디(107)에 형성되는 세레이션(110)을 개선하여 체결홀(103)에 적은 압력으로 쉽게 압입시킬 수 있도록 하여 별도의 장비 개발 없이 스터드볼트(105)의 압입 할 수 있도록 함으로서 조립성의 향상과 원가 절감을 통하여 대외적인 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 체결바디(107)에 형성되는 세레이션(110)의 전방에 체결홀(103)로의 진입 시에 가이드수단을 제공하여 용이한 압입의 진입을 유도할 수 있도록 세레이션(110)으로부터 연장되는 유도세레이션(111)을 일체로 더 형성한다.

상기 유도세레이션(111)은 나선형으로 형성되는 세레이션(110)이 체결홀(103)에 용이하게 나선을 형성하면서 압입될 수 있도록 직선형태로 형성하여 초기 압입성을 높이도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유도세레이션(111)의 길이는 초기에 체결홀(103)과 용이하게 압입될 수 있으면 되기 때문에 가급적이면 짧은 길이를 가지도록 하는 것이 체결된 후에도 유도세레이션(111) 때문에 진동과 열에 의하여 체결홀(103)을 이탈하려는 현상을 방지할 수 있을 것이다.

실험적으로는 자동차 머플러용의 고정 브라켓 등의 재질에 대하여서는 유도세레이션(111)을 1- 2 mm 정도로 하는 것이 가장 이상적인 것으로서 밝혀졌다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트(105)의 사용상태를 도 5 와 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

종래와 같이 가압수단을 이용하여 플랜지(102)에 형성되는 체결홀(103)에 스 터드볼트(105)를 가압시켜 스터드볼트(105)를 구성하는 체결바디(107)에 형성된 세레이션(110)이 체결홀(103)을 파고들어 견고한 상태로 압입되도록 하면 된다.

즉, 체결바디(107)에 형성되는 세레이션(110)을 스파이럴타입으로 구성하고 있기 때문에 압입되는 과정에서 세레이션(110)이 체결홀(103)에 나사를 형성하듯이 회전하면서 압입되어 고정하게 된다.

그러므로, 스터드볼트(105)가 체결홀(103)과 결합 된 상태에서 진동과 고온 등의 외압이 전도되더라도 스터드볼트(105)는 축 방향은 물론 축 방향에 대한 직각 방향에 대하여 유동 없는 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

특히 본 발명에서는 세레이션(110)의 전방에 직선으로 된 유도세레이션(111)을 일체로 더 형성함으로서, 스터드볼트(105)를 결합하기 위한 가압수단의 추가 개발 없이 종래 사용하던 보편적인 수단을 이용하면서도 쉽게 체결할 수 있게 된다.

즉, 유도세레이션(111)에 의하여 체결홀(103)과 초기에 압입성이 향상된 상태에서 뒤이어 스파이럴 형상으로 된 세레이션(110)이 나선형으로 진입하기 때문에 적은 압력으로도 쉽게 체결할 수 있게 되는 것이다.

도 5 에서와 같이, 초기 진입 단계의 유도세레이션(111)은 비교적 작은 프레스압(Px)로 진입하면서 진입의 가이드를 잡게 되고, 그 이후 추가적인 프레스압(Py)이 인가되면서 세레이션(110)이 나사를 창성(創成)하여 가면서 진입하여 고정하게 되는 것이다.

이 경우에도 역시 스터드볼트(105)의 축방향 진동 등에 의하여 유발되는 진동압은 분압(Pa,Pb)이 형성되므로 종래 구성에 비하여 풀림이나 이탈이 대폭 저감 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 체결부재용의 스터드볼트를 설명하기 위하여 예시적으로 선택하여 도시한 자동차용 머플러의 예시적인 사시도.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트를 도시한 전체 사시도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트의 A부위를 발췌하여 도시한 측면도.

도 4는 종래 기술이 적용된 체결부재용의 스터드볼트를 도시한 사시도.

도 5 는 본 발명의 체결부재용의 스터드볼트의 작용효과를 설명하기 위한 단면의 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100; 머플러

105; 스터드볼트

110; 세레이션

111; 유도세레이션

Claims (3)

1. 볼트헤드(106)의 전방으로 돌출되는 체결바디(107)와, 상기 체결바디(107)의 전방에 형성되는 볼트부(108)를 포함하며, 고정대상의 고정부재의 체결홀(103)에 압입되도록 상기 스터드볼트(105)의 축방향에 대하여 다수 개의 톱니형상체인 원호상의 세레이션(110)이 상기 스터드볼트(105)의 체결바디(107)에 형성되는 체결부재용의 스터드볼트(105)에 있어서;

   상기 세레이션(110)의 상기 체결홀(103)의 진입단부에 체결홀(103)로의 압입을 위한 가이드수단으로서, 상기 스터드볼트(105)의 축방향에 대하여 평행한 길이 1- 2 mm의 유도세레이션(111)을 상기 원호상의 세레이션(110)과 연속적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 체결부재용의 스터드볼트.
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