KR101069314B1 - 풀림방지 너트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 풀림 방지 너트는 나선홈이 형성된 나사부와, 상기 나사부와 동축으로 연장되는 평탄한 원통면으로 형성되며 그 내경은 상기 나사부의 최소 내경보다 큰 확경부를 포함하여 이루어지는 볼트공을 가지며, 상기 확경부의 일단에는 고정홀이 형성된 몸체; 상기 몸체의 확경부에 수용되며, 일단부가 절곡되어 형성된 절곡부가 상기 고정홀에 고정되며, 상기 나사부와 동일한 나선 방향으로 권회되며, 하나 또는 복수개의 후크가 외측면에 형성된 코일 스프링; 및 상기 확경부 내주면과 코일 스프링의 사이에 개재되는 원호형 판으로서, 상기 코일 스프링의 절곡부가 관통하는 지지공과 상기 후크가 걸리는 걸림 구조부가 형성된 푸시 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 풀림방지 너트는 코일 스프링이 완벽하게 조임 상태를 유지하여 풀림 방지의 최적 상태를 유지하는 효과를 갖는다.

볼트, 너트, 풀림 방지, 코일 스프링

Description

풀림방지 너트{nut having an anti-loose spring}

풀림방지 스프링을 구비한 너트에 관한 것이다.

풀림방지 코일 스프링을 구비한 너트는 스프링이 볼트의 나사골에 감기어 마찰력에 의하여 풀림이 방지되는 구조를 갖는 것이다. 이는 배의 닻줄이 갭스턴에 감기어 배를 고정하는 마찰력이나, 플라이휠의 원주면에 밀착되는 강철 브레이크 밴드에 의하여 발생되는 마찰력과 원리상으로 동일하며, 이하에서는 ‘로프 감김 효과’라 칭한다. 마찰계수를 μ라하고, 접촉되는 각 크기를 θ라 할 때, 로프 감김 효과에 의한 마찰력(T)은 e^-μθ에 비례하게 된다. 이러한 마찰력은 로프나 밴드가 마찰면에 밀착 접촉을 유지하는 것을 전제로 성립된다. 그러나 종래기술에서는 상기와 같은 원리를 적용하는 풀림 방지 코일 스프링을 이용하기는 하였으나, 스프링이 단단히 볼트의 나사골에 밀착되지 못하거나, 너트가 처음부터 완벽하게 조여진 상태를 달성할 수 없어, 결국 조금 풀린 상태에서 시작되므로, 장기간에 걸친 진동에 의하여 이완이 진행되어 너트의 조임 상태가 해제되기에 다다른다.

본 발명은 풀림방지 코일 스프링이 너트 조임시에 볼트의 나선홈을 따라 최대한 완벽하게 전진할 수 있도록 하여 밀착된 조임 상태를 제공함으로써 너트의 풀림을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 풀림 방지 너트는 나선홈이 형성된 나사부와, 상기 나사부와 동축으로 연장되는 평탄한 원통면으로 형성되며 그 내경은 상기 나사부의 최소 내경보다 큰 확경부를 포함하여 이루어지는 볼트공을 가지며, 상기 확경부의 일단에는 고정홀이 형성된 몸체; 상기 몸체의 확경부에 수용되며, 일단부가 절곡되어 형성된 절곡부가 상기 고정홀에 고정되며, 상기 나사부와 동일한 나선 방향으로 권회되며, 하나 또는 복수개의 후크가 외측면에 형성된 코일 스프링; 및 상기 확경부 내주면과 코일 스프링의 사이에 개재되는 원호형 판으로서, 상기 코일 스프링의 절곡부가 관통하는 지지공과 상기 후크가 걸리는 걸림 구조부가 형성된 푸시 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 풀림 방지 너트는 푸시 플레이트의 걸림 구조부가 축방향으로 연장되는 슬릿인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 풀림 방지 너트는 푸시 플레이트의 걸림 구조부는 내측으로 돌출되며 축방향으로 연장되는 돌기인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 풀림 방지 너트는 푸시 플레이트의 지지공이 축방향으로 연장되어 상기 슬릿과 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 풀림방지 너트는 잠금시에 회전력이 코일 선단부에 직접 전달되어, 코일 스프링이 완벽하게 조임 상태를 유지하여 ‘로프 감김 효과’에 의한 풀림 방지의 최적 상태를 유지하는 효과를 갖는다.

이하에서는 본 발명에 따른 풀림 방지 너트에 대한 구체적인 실시예가 설명된다. 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것이며, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수도 있다.

도1은 본 발명의 비교예에 따른 코일 스프링(20)이 장착된 너트(10)가 볼트(30)에 체결되기 전의 상태를 나타낸 부분 단면도이다. 너트(10)는 나사부(11)와 확경부(12)로 이루어진 볼트공을 가지며, 코일 스프링(20)은 너트의 확경부(12)에 수용되며, 코일 스프링(20)의 절곡부(23)는 확경부(12)의 일단에 형성된 고정공(13)에 삽입되어 고정된다. 도1은 오른 나사의 경우를 도시한 것이며, 너트에 렌치를 끼워 시계방향으로 회전시키면 코일 스프링(20)이 볼트(30)의 나사골에 안착되면서 너트와 볼트의 나사부가 서로 교합된다.

너트가 잠기는 방향으로 회전할 때에는 코일 스프링이 볼트 상에서 시계방향 으로 회전하므로, 코일의 직경이 확장되어 코일 스프링과 볼트의 밀착이 이완되어 마찰력이 감소하고, 따라서 코일의 선단부가 밀려서 볼트의 나사골을 따라 전진하게 된다. 반대로 너트가 풀리는 방향으로 회전할 때에는 코일 스프링이 볼트 상에서 반시계방향으로 회전하므로, 코일의 직경이 축소되는 방향이어서 코일 스프링이 볼트를 단단히 조이므로 마찰력이 증대되고, 따라서 로프 감김 효과에 의하여 고정공(13)을 통하여 코일 스프링과 고정된 너트는 풀릴 수 없게 되어 너트 풀림이 방지되는 것이다.

이를 도2를 참조하여 살펴보면, 너트(10)를 조이는 동작이 진행될 때에는 코일 스프링(20)이 시계방향으로 회전하도록 절곡부(23)에 회전력이 가해져, 확경부 내주면(12)과 볼트(30) 사이의 공간에서 절곡부(23) 쪽의 후단부는 점선으로 표시된 코일 단면에서 실선으로 표시된 코일 단면으로 변형되면서 코일의 직경이 확장되어 볼트(30)로부터 이격되나, 코일의 선단부 쪽은 여전히 볼트의 나선홈에 밀착된 상태를 유지하여 어느 정도의 마찰력이 작용하는 상태에서 나사골을 따라 미끄러져 전진하게 된다.

한편, 상기와 같은 상태에서, 너트(10)를 조이는 동작이 중단되었을 때에는 코일 스프링(20)이 실선 단면으로 표시된 상태에서 점선 단면으로 표시된 상태로 복귀되는 과정에서 코일 스프링의 풀림 억제력이 작용하지 않은 채, 너트의 최대 압축 위치로부터 다소간의 너트 풀림을 허용하게 된다. 이후 장기간의 진동 환경에 노출되면 서서히 너트 풀림이 진행되어 너트 조임이 전체적으로 헐거운 상태로 진행되는 것이다.

도3 및 도4는 비교예의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 실시예로서, 도3은 부분 종단면도이며, 도4는 부분 횡단면도이다. 이들 도면은 설명의 편의를 위하여 요소들의 형성 위치가 단면도에 표시되도록 다소 변형되어 도시되었으나, 더욱 정확한 상대 위치는 도5 및 도6의 사시도를 참조할 수 있다. 본 실시예에 따른 너트(100)는 너트 몸체(110), 코일스프링(120), 및 푸시 플레이트(130)를 포함하여 이루어진다. 몸체(110)는 나선홈이 형성된 나사부(111)와, 상기 나사부와 동축으로 연장되는 평탄한 원통면으로 형성되며 그 내경은 상기 나사부의 최소 내경보다 큰 확경부(112)를 포함하여 이루어지는 볼트공(119)을 가지며, 상기 확경부(112)의 일단에는 고정홀(113)이 형성된다.

고정홀(113)의 위치는 도3에서와 같이 오른 나선 너트인 경우 나사부(111)와의 경계에 인접하여 위치하나, 나사부(111)와 확경부(112)는 서로 바뀌어도 무방하다. 즉, 나사부(111)가 볼트에 먼저 결합되고 이어서 확경부(112)의 코일 스프링(120)이 볼트의 나선홈에 결합되도록 하여도 동일한 풀림방지 효과가 있다. 이러한 경우, 고정홀(113)이 위치하는 확경부(112)의 일단은 너트 몸체의 종단부에 해당된다.

도5는 코일 스프링(120)의 사시도를 나타낸 것이다. 코일 스프링(120)은 몸체의 확경부(112)에 수용되며, 일단부가 절곡되어 형성된 절곡부(123)가 상기 고정홀(113)에 삽입되어 고정되며, 상기 나사부(111)와 동일한 나선 방향으로 권회되며, 하나 또는 복수의 후크(124)가 코일 스프링(120)의 외측면에 형성된다. 하나의 후크가 형성되는 경우에는 선단부에 인접한 영역에 형성하는 것이 바람직하다.

푸시 플레이트(130)는 확경부 내주면(112)과 코일 스프링(120)의 사이에 개재되는 판으로서 도6에 도시된 바와 같이 그 횡단면은 원호 형상을 갖는다. 푸시 플레이트(130)는 상기 코일 스프링(120)의 절곡부(123)가 관통하는 지지공(131)과 상기 걸림 후크(124)가 걸리는 걸림 구조부(132)가 형성된다. 걸림 구조부는 축방향으로 연장되는 슬릿(132)으로서 걸림 후크(124)가 걸리도록 형성할 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만 걸림 구조부는 내측으로 돌출되며 축방향으로 연장되어 걸림 후크가 걸리는 돌기 형태로 형성할 수도 있다.

상기와 같이 형성되는 풀림방지 너트의 작용을 비교예에 대비하여 설명하면 다음과 같다.

도1,2에서 살펴본 비교예의 경우, 너트가 잠기는 방향으로 회전할 때에는 코일 스프링의 선단부가 볼트의 나사골에 압착되어 마찰력에 의하여 제동되므로 절곡부에 인접한 코일 스프링의 후단부 직경이 확장되는 현상이 발생된다. 이후 너트를 조이는 동작이 중단되었을 때 코일 직경이 복귀되는 과정에서 코일 스프링의 풀림 억제력이 작용하지 않은 채, 너트의 최대 압축 위치로부터 다소간의 너트 풀림이 일어나는 현상은 앞서 설명된 바와 같다.

한편, 도3 내지 도6의 실시예는 오른 나선 너트를 나타내며, 너트를 시계방향으로 회전시키면 코일 스프링(120)이 볼트의 나사골에 안착되고 이어서 너트와 볼트의 나사부가 서로 교합된다. 본 실시예의 경우에는 너트 몸체(110)에 회전력이 작용하면, 고정홀(113)을 통하여 코일 스프링(120)의 절곡부(123)에 회전력이 전달되는 동시에 지지공(131)을 통하여 푸시 플레이트(130)에 회전력이 전달되고, 이 회전력은 걸림 구조부인 슬릿(132)을 통하여 코일 스프링(120)의 후크(124)로 전달된다.

따라서 너트에 가해지는 회전력이 후크를 통하여 코일 선단부에 직접 전달되고, 코일 선단부는 큰 저항없이 볼트의 나사골을 따라 미끄러져 전진하게 되고 절곡부에 인접한 코일 스프링 후단부 직경이 확장되는 현상은 나타나지 않는다. 따라서 너트를 조이는 동작이 중단되었을 때, 너트의 최대 압축 위치에서 풀림이 발생되지 않은 채 정지되므로 코일 스프링은 ‘로프 감김 효과’에 의한 풀림 방지의 최적 상태를 유지하게 된다.

도5에 도시된 바와 같이 복수개의 후크(124)가 축방향을 따라 일직선상으로 배열되면, 하나의 슬릿(132)에 의하여 복수개의 후크(124)가 걸리는 것이 가능하고, 또한 코일 스프링의 중간에서도 복수개의 후크를 통하여 회전력을 직접 전달 받으므로 코일 스프링의 미끄럼 회전이 더욱 원활해지는 효과가 있다.

도7은 푸시 플레이트의 지지공이 축방향으로 연장되어 상기 슬릿과 일체로 형성된 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 경우 절곡부는 후크와 축방향으로 일직선상에 정열되고, 절곡부와 후크가 모두 하나의 슬릿에 의하여 회전력을 전달 받게 된다.

상기 실시예에서 코일 스프링은 자유 상태에서 그 내경이 나사부의 최소 내경보다 작게 성형됨으로써 너트가 볼트에 체결될 때 볼트의 나사골에 강하게 압착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 코일 스프링이 ‘로프 감김 효과’에 의한 풀림 방지 억제력을 충분히 발휘하기 위하여 적어도 3회전 이상 권회 되는 것이 바람직하다.

또한 푸시 플레이트의 지지공(131)에 가해지는 회전력이 걸림 구조부를 통하여 코일 선단부 쪽에 전달되기 위해서는 푸시 플레이트가 확경부 내주면에 지지되어 동축 회전하는 것이 필요한데, 이를 위해서는 푸시 플레이트 횡단면 원호가 180도 이상의 각을 갖는 것이 바람직하다. 또한 너트(110)로부터의 회전력이 지지공(131)을 경유하지 않고 코일 선단부 쪽에 직접 전달될 수 있도록 도6에 도시되었듯이 푸시 플레이트(130)의 지지공(131)의 대향 단부측 외측면에 외측돌기(133)를 형성하고, 너트 몸체 확경부 내주면에 대응되는 요홈부를 형성하는 것이 가능하다. 이러한 외측돌기(133)는 푸시 플레이트의 길이 방향을 따라 길게 연장될 수 있고, 이 경우 너트 몸체 확경부 내주면에 대응되는 요홈부도 축방향으로 따라 길게 연장된다.

위에서 개시된 풀림 방지 너트는 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 따라서, 앞에서 개시된 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 일 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 한다. 첨부된 청구항의 균등물로의 치환은 첨부된 청구항의 보호범위에 속하는 것이다.

도1 은 본 발명의 비교예에 따른 볼트 및 너트를 나타낸 부분 단면도이다.

도2 는 도1의 코일 스프링의 변형을 나타내는 부분 단면도이다.

도3 은 본 발명의 실시예에 따른 너트의 부분 종단면도이다.

도4 도3의 부분 횡단면도이다.

도5 는 본 발명의 실시예에 따른 코일 스프링의 사시도이다.

도6 본 발명의 실시예에 따른 푸시 플레이트의 사시도이다.

도7 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 스프링 및 푸시 플레이트의 사시도이다.

Claims (8)

1. 나선홈이 형성된 나사부와, 상기 나사부와 동축으로 연장되는 평탄한 원통면으로 형성되며 그 내경은 상기 나사부의 최소 내경보다 큰 확경부를 포함하여 이루어지는 볼트공을 가지며, 상기 확경부의 일단에는 고정홀이 형성된 몸체;

   상기 몸체의 확경부에 수용되며, 일단부가 절곡되어 형성된 절곡부가 상기 고정홀에 고정되며, 상기 나사부와 동일한 나선 방향으로 권회되며, 하나 또는 복수개의 후크가 외측면에 형성된 코일 스프링; 및

   상기 확경부 내주면과 코일 스프링의 사이에 개재되는 원호형 판으로서, 상기 코일 스프링의 절곡부가 관통하는 지지공과 상기 후크가 걸리는 걸림 구조부가 형성된 푸시 플레이트;를 포함하는 풀림 방지 너트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 푸시 플레이트의 걸림 구조부는 축방향으로 연장되는 슬릿으로서 상기 걸림 후크가 걸리는 풀림 방지 너트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 푸시 플레이트의 지지공이 축방향으로 연장되어 상기 슬릿과 일체로 형성된 풀림 방지 너트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 푸시 플레이트의 걸림 구조부는 내측으로 돌출되며 축방향으로 연장되는 돌기인 풀림 방지 너트.
5. 제 2 항 또는 제3항에 있어서,

   코일 스프링의 후크는 복수개이며, 축방향으로 일직선상에 정열되는 풀림 방지 너트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일 스프링은 3회전 이상 권회되는 풀림 방지 너트.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 푸시 플레이트는 그 횡단면이 180도 이상의 각을 대하는 원호형상인 풀림 방지 너트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 푸시 플레이트는 지지공의 대향 단부측 외측면에 외측돌기가 형성되고, 상기 몸체 확경부의 내주면에 상기 외측돌기에 대응되는 요홈부가 형성된 풀림 방지 너트.

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